CN107537120A - 一种灭火弹发射装置、灭火飞行器及灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种灭火弹发射装置及设置该装置的灭火飞行器，涉及技术领域，解决了现有技术中存在的灭火无人机无法连续发射灭火弹，火灾扑救效率低下技术问题。该装置包括发射管，用于容纳和发射灭火弹；沿所述发射管均匀设置有若干与发射管连通的气体发生剂管，所述气体发生剂管内设置有气体发生剂；与所述气体发生剂连接有点火器；所述发射管尾部设置有发射控制器，所述点火器与所述发射控制器通过导线电连接。本发明能够利用短时间内多次投射灭火弹实现火源有效扑灭，免去多次往返取送灭火弹造成的火情反复。

Description

一种灭火弹发射装置、灭火飞行器及灭火方法

技术领域

本发明涉及消防器材领域，尤其是涉及一种灭火弹发射装置、灭火飞行器及其灭火方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人民生活水平不断提高，高层楼宇建筑将逐步取代多层楼房成为城镇建设的主要建筑。高层楼宇建设的发展减少了占地面积，节约了空间，同时也为消防安全救生体系突出了新的要求。尽管在高层楼宇的设计、建造过程中对消防安全都提出了严格的要求，但在应对紧急突发事件的能力上仍存在不足。

由于城市中楼群密度较大，当发生火灾时，大型的消防设备无法快速接近着火点，有效进行火灾的扑救，尤其是对于高层楼群，一旦发生火灾，有一个显著的特征是烟囱效应：在低层发生的火灾造成的热空气，因为密度较低，经电梯槽或走火通道内得以往上流动，使高热气体不断在通道的顶部积聚，结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。不但使扑救变得更困难，更会危及前往天台逃生的人员的生命安全。

及时地锁定着火点、有效在火势蔓延前将明火扑灭是解决城市火灾危害的关键。现有技术中已有利用无人机携带灭火弹进入火场区进行灭火的实例，但是现有技术中的无人机一般只能携带一个灭火弹，对单个着火点投掷灭火弹以后，需要返回控制中心，续装灭火弹，然后返回着火点重新定位、投掷。这样降低了灭火的效率，而且频繁往返、定位对无人机本身也产生巨大的能量消耗。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有技术中的灭火无人机无法实现连续发射灭火弹，对火灾扑救工作的效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灭火弹发射装置、灭火飞行器及其使用方法，以解决现有技术中存在的灭火无人机无法连续发射灭火弹，火灾扑救效率低下技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种灭火弹发射装置，包括发射管，用于容纳和发射灭火弹；沿所述发射管均匀设置有若干与发射管连通的气体发生剂管，所述气体发生剂管内设置有气体发生剂；与所述气体发生剂连接有点火器；所述发射管尾部设置有发射控制器，所述点火器与所述发射控制器通过导线电连接。

优选地，所述发射管顶端设置有保护帽，所述保护帽设置有锁紧装置，所述锁紧装置与所述发射控制器连接。

优选地，所述锁紧装置包括一个舵机和与所述舵机相连的压板，所述保护帽与所述发射管之间设置有弹簧，所述压板与所述保护帽重叠覆盖于所述发射管前端，所述舵机与所述发射控制器相连。

优选地，所述气体发生剂内含有叠氮化钠。

优选地，沿灭火弹发射方向，所述气体发生剂管内的所述气体发生剂产生的气体量依次增大。

本发明还提供一种灭火飞行器，设置上述的灭火弹发射装置，还包括飞行控制器，所述发射控制器与飞行控制器信号连接。

优选地，还设置有摄像装置，所述摄像装置与所述飞行控制器连接。

优选地，还设置有温度或者烟雾传感器，所述温度或者烟雾传感器与所述飞行控制器连接。

本发明提供一种灭火飞行器灭火方法，利用上述的飞行器，包括如下步骤：确定扑灭目标方位；发射控制器接收发射指令；发射灭火弹。

优选地，上述方法中根据所述温度或者烟雾传感器数据确定扑灭目标方位

本发明的灭火弹发射装置，能够实现连发灭火弹，在火情环境逼仄的环境下，能够利用短时间内多次投射灭火弹实现火源有效扑灭，免去多次往返取送灭火弹造成的火情反复。设置本发明灭火弹发射装置的飞行器，在定位火源后能够针对同一火源持续进行灭火操作，减少飞行器的方位控制和调整时间，灭火准确高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明灭火弹发射装置结构示意图；

图2是本发明灭火弹发射装置气体发生剂管和点火器结构示意图；

图3是本发明涉及的灭火弹的一种结构示意图；

图4本发明灭火弹发射装置保护帽结构示意图；

图中1、发射管；11、保护帽；12、锁紧装置；121、舵机；122、压板； 123、弹簧；2、气体发生剂管；21、过滤网；3、灭火弹；30、弹壳；31、干粉腔；310、干粉灭火剂；311、火药；312、导火索；313、密封圈；32、点火腔；321、底火；322、击针；33、高压气腔；331、通气孔；34、间隔片；35、保险隔片；36、尾翼；4、点火器；5、发射控制器；6、导线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供了一种灭火弹发射装置如图1所示，包括发射管1，用于容纳和发射灭火弹；沿所述发射管1均匀设置有若干与发射管连通的气体发生剂管 2，所述气体发生剂管内设置有气体发生剂；与所述气体发生剂连接有点火器4；所述发射管尾部设置有发射控制器5，所述点火器4与所述发射控制器5通过导线6电连接。具体的，发射管1内可以容纳3-5枚灭火弹3，在发射管1内首尾相接均匀紧密排列。每一枚灭火弹3尾部与发射管2之间都能够形成一个充气空间，当高压气体充入该充气空间，推动灭火弹3沿发射管2运动，完成灭火弹3发射。每一枚灭火弹3对应一个气体发生剂管2，由于灭火弹规格一致，所以气体发生剂管2均匀设置于发射管2的管壁上。高压气体利用设置于气体发生剂管2内的气体发生剂产生，点火器4分别设置于气体发生剂内，并且连接于发射控制器，由发射控制器5控制每一枚灭火弹分别点火发射，能够根据实际火情连续发射灭火弹。本发明中气体发生剂管2均匀设置、分别控制，能够在确定着火点后根据火情选择发射灭火弹的数量，无需反复填充灭火弹，灭火效率更高。

图2是本发明灭火弹发射装置气体发生剂管和点火器结构示意图。所体发生剂管2的主要作用是提供气体发生剂反应腔，类似于气体发生器。本发明中气体发生剂管2垂直于发射管1设置，其顶部设置有密封的上盖，用于将气体发生剂固定在管体内，并且防止气体生成时从气体发生剂管2顶部跑掉。气体发生剂管2与发射管1之间连通，并且设置有过滤网21，用以过滤气体发生剂燃烧后的残渣，防止残渣落入发射管1内，影响灭火弹的正常发射。

气体发生剂设置于气体发生剂管2内。气体发生剂的基本组成为叠氮化钠、氧化剂和黏合剂。氧化剂主要有氧化铁、氧化铜等金属氧化物及硝酸钾、硝酸钠、硝酸锶、高氯酸钾、高锰酸钾等盐类。黏合剂主要有二氧化硅、膨润土、高岭土以及有机高分子等。

点火器4由铝箔包覆置于气体发生剂管2中央。导线6与发射控制器5相连，当控制器5发现点火指令时，导线电路连通，在点火器4内形成通路并快速发热，瞬间引爆气体发生剂，使气体发生剂受热分解通过滤网进入发射管1，箭头方向为高压气体进入发射管方向。

图3是适用于本发明发射装置的灭火的一种结构，具体为：灭火弹3，包括弹壳30，弹壳30呈前圆后尖的流线型设计，便于飞行时减小阻力。弹壳30 内设置有干粉腔31、点火腔32和高压气腔33。所述干粉腔31设置于弹壳30 头部，内置干粉灭火剂310、火药311、导火索312。其中，干粉灭火剂310以压缩或压紧的形式装于弹壳30内，火药311置于干粉灭火剂310之中，火药311被点燃爆炸后，所产生的冲击力能够使干粉灭火剂310瞬间膨胀，使弹壳30被炸开，干粉灭火剂310散布开落于火源上，达到灭火的效果。其中，火药 311与所述导火索312连接，导火索312被点燃后使火药35产生爆炸。调整导火索33的长度能够控制灭火弹起飞至爆炸的时间，从而控制灭火弹3的飞行距离。所述高压气腔33设置于弹壳30尾部，所述高压气腔33处的弹壳30设置有多个通气孔331，使高压气腔33与外界连通。高压气体从外界入高压气腔33 后，激发点火腔32内机构点燃导火索33，进而引爆火药。点火腔32设置于干粉腔31与所述高压气腔33之间。点火腔32与干粉腔31通过间隔片34间隔，所述导火索312的一部分穿过所述间隔片34位于所述点火腔32内，导火索312 末端设置有底火321；点火腔32与高压气腔33之间设置有保险隔片35，所述保险隔片32上设置击针322，当击针322被向前推动时，恰好能够撞击在底火 321上，引燃导火索312。保险隔片321在常压下能够阻挡击针322与底火321 接触，当所述高压气腔33内气体压力大于预定压力时，保险隔片321会被高压气体向前推动，带动所述击针322与所述底火321接触，点燃所述导火索312。本发明的灭火弹，通过进入弹壳30内的高压气体触发引燃导火索312，灭火弹3在发射时导火索312就进入引燃状态，能使灭火弹3空中飞行时在空中引爆，干粉灭火剂31从空中向下压灭火源，只要适当设计导火索312的长度，就可以控制灭火弹3爆炸的位置，比现有的落地触发式灭火弹更加安全，灭火更加彻底。其中灭火3弹与发射管2之间可以设置密封圈313，增加灭火弹3 与发射管2之间的充气空间封闭性，充气后灭火弹3动力更强。

作为一种优选的实施方式，如图4所示，所述发射管1顶端设置有保护帽 11，所述保护帽设置有锁紧装置12，用于发射装置非工作状态下安全保护，防止灭火弹从发射管1中流出。锁紧装置12与所述发射控制器5连接，通过控制器5发送命令可以使锁紧装置12解锁，发射装置进入工作状态。具体的，所述锁紧装置12包括一个舵机121和与所述舵机相连的压板122，当锁紧装置12 处于锁紧状态时，压板122与保护帽11重叠覆盖于发射管1端面，防止保护帽 11脱离发射管1。发射控制器5与舵机121连接，用于控制舵机121的旋转，使压板122脱离保护帽11；保护帽11与发射管2之间设置有弹簧123，当压板 122旋转移开，施加于保护帽11上的外力被解除，在弹簧123作用下保护帽11 弹出发射管1，灭火弹准备发射。锁紧装置12的作用在于加强保护帽11的保护作用，利用舵机121和压板122控制能够自动完成解锁，并且发射完毕锁紧装置12能够重新使发射管自动锁紧，反复利用。

作为一种优选的方式，沿灭火弹7发射方向，所述气体发生剂管2内的所述气体发生剂3产生的气体量依次增大。由于灭火弹在脱离发射管它1之前处于加速状态，远离发射口的灭火弹将在发射口获得更大的发射速度，射程更远。控制气体发生剂3的使用量或者控制气体发生剂3的气体生成量，能够将若干个灭火弹7的射程设计为一致，更便于控制灭火弹发射点，准确扑灭火源。

本发明还提供一种灭火飞行器，设置以上所述的灭火弹发射装置，用于高效扑灭火源，为城市高层建筑、森林或高危险性化工品等复杂火场发生火灾时，提供无人机平台上发射灭火弹的救援方式，利用无人机机动灵活的特性，实现快速、高效迟滞火焰蔓延的目的。具体的，该飞行器应当还包括机架、飞行提升机构、灭火弹发射装置固定机构和飞行控制器，所述发射控制器与飞行控制器信号连接。在本发明的一种实施例中，所述机架包括4个机臂，围绕机体等间隔设置，能够保证无人机飞行的稳定性。机体下部设置有固定架和脚架，在固定架的内部设置有包括控制电路模块、GPS接收模块和电池等的机身控制器。

所述的飞行提升机构设置于四只机臂12的末端，该飞行提升机构包括电子调速器、电机和螺旋桨，机臂的末端设置电机座，电机安装于电机座上，电子调速器的输出端连接电机，电机控制螺旋桨以不同转速旋转，以实现飞行器转弯等操作。

所述的灭火弹发射装置固定机构包括由固定架延伸出的，或者固定于固定架上部的安装架，用于因定安装灭火弹发射装置。灭火弹发射装置沿飞行器的飞行方向设置，使灭火弹发射装置的发射控制器与飞行器的飞行控制器有线连接。由于灭火弹发射控制器只需要简单的通电连接，无需信号控制，与飞行控制器有线连接，通过飞行控制器的来控制发射控制器电流的通断，能够防止信号干扰，保证飞行器的执行发射灭火弹过程中的稳定和安全。

作为一种优选的实施方式，灭火飞行器还设置有摄像装置，所述摄像装置设置于机体前部，与飞行控制器连接，将捕捉的图像通过控制器传输至飞行器指挥部，以识别定位灭火点及飞行器悬停位置。确定灭火点以后，指挥部可以根据灭火点情况控制飞行器的发射角度，控制发射控制器射出灭火弹。

作为一种优选的实施方式，还设置有温度或者烟雾传感器，所述温度或者烟雾传感器与所述飞行控制器连接。所述的温度或者烟雾传感器可以设置于飞行器两前机臂上，通过温度传感器采集的信息，一方面能够帮助地面指挥部控制无人飞行器处在火源上端的安全高度，防止进入火灾区，温度过高对整个无人飞行器内部原件造成破坏；另一方面，可以利用温度传感器采集的温度变化，在视线不佳的环境初步判断飞行器距离火源的位置和方向，选择灭火弹发射点。

以上的灭火飞行器在扑灭城市楼体建筑火灾时的具体的工作方式为：首先由地面指挥部控制飞行器由地面起飞，飞到火灾楼层同高度上。通过飞行器上的摄像装置实时回传给指挥部，指挥部控制飞行器方向，以确定灭火发射装置已瞄准火源。然后，指挥部发出发射指令，飞行控制器接收的发射指令后，将指定传给发射控制器，发射控制器控制器首先给舵机动作指令，使其带动压板移动，解除压板对保护帽的限制。保护帽在弹簧的作用下向下翻转，完成开帽的动作。发射控制器通过导线向第一个点火器释放高压脉冲激发点火器，点火器点燃气体发生剂后，气体发生剂快速燃烧释放出大量的惰性气体氮气。第一枚灭火弹与发射管之间的充气空间内气压瞬间增大，推动第一枚灭火弹飞出发射管，灭火弹在预定的距离引爆，喷洒出大量的超细干粉，扑灭火源。此时便完成一个发射循环。

如需要继续灭火，则再次发出发射指令发射第二枚灭火弹，直至发射全部灭火弹。灭火弹发射完毕后，飞行器返回起飞地点更换下一个灭火弹发射装置，重复上述过程直到完成整个灭火任务。

上述步骤中，对于火源方位的识别，也可以根据所述温度或者烟雾传感器数据确定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种灭火弹发射装置，其特征在于，包括发射管(1)，用于容纳和发射灭火弹(3)；沿所述发射管(1)均匀设置有若干与发射管(1)连通的气体发生剂管(2)，所述气体发生剂管(2)内设置有气体发生剂；与所述气体发生剂连接有点火器(4)；所述发射管(1)尾部设置有发射控制器(5)，所述点火器(4)与所述发射控制器(5)通过导线(6)电连接。

2.根据权利要求1所述的灭火弹发射装置，其特征在于，所述发射管(1)顶端设置有保护帽(11)，所述保护帽(11)设置有锁紧装置(12)，所述锁紧装置(12)与所述发射控制器(5)连接。

3.根据权利要求2所述的灭火弹发射装置，其特征在于，所述锁紧装置(12)包括一个舵机(121)和与所述舵机(121)相连的压板(122)，所述保护帽(11)与所述发射管(1)之间设置有弹簧(123)，所述压板(122)与所述保护帽(11)重叠覆盖于所述发射管(1)前端，所述舵机(121)与所述发射控制器(5)相连。

4.根据权利要求3所述的灭火弹发射装置，其特征在于，所述气体发生剂内含有叠氮化钠。

5.根据权利要求3所述的灭火弹发射装置，其特征在于，沿灭火弹(3)发射方向，所述气体发生剂管(2)内的所述气体发生剂产生的气体量依次增大。

6.一种灭火飞行器，其特征在于，设置权利要求1-5任意一项所述的灭火弹发射装置，还包括飞行控制器，用于控制所述飞行器飞行，所述发射控制器与飞行控制器信号连接。

7.根据权利要求6所述的灭火飞行器，其特征在于，还设置有摄像装置，所述摄像装置与所述飞行控制器连接。

8.根据权利要求7所述的灭火飞行器，其特征在于，还设置有温度或者烟雾传感器，所述温度或者烟雾传感器与所述飞行控制器连接。

9.一种灭火飞行器灭火方法，其特征在于，利用权利要求8所述的飞行器，包括如下步骤：确定火源位置；发射控制器接收发射指令；发射灭火弹。

10.根据权利要求9所述的灭火飞行器灭火方法，其特征在于，根据所述温度或者烟雾传感器数据确定火源位置。