一种高层建筑消防灭火无人机制造技术

一种高层建筑消防灭火无人机，机身固定在起落架的上端。偶数组的动力组件分别安装在机身各机臂的悬臂端，并使相邻的动力组件中的无刷直流电机的安装位置上下相反。供电电源安装在机身的上表面。灭火弹发射装置位于机身的下表面。灭火弹发射装置包括发射导轨和发射架。其中的发射架悬挂在机身盒体的下表面，发射导轨位于该发射架的下端。当各机身盒体、机臂、电机座与无刷直流电机四者装配后，使位于各机臂悬臂端的无刷直流电机的中心线处于同一空间圆的圆周上。本发明专利技术将多旋翼无人机技术与灭火弹发射技术相结合，能够有效提高消防灭火作业的高度，提高了灭火能力，具有单次灭火能力强，能够实现快速部署、应急机动性强的特点。

A high-rise building fire fighting UAV

A high-rise building fire fighting UAV, the fuselage fixed on the upper end of the landing gear. The even array power components are installed at the cantilever end of each arm of the fuselage, and the mounting position of the brushless DC motor in the adjacent power components is reversed. The power supply is installed on the upper surface of the fuselage. The fire extinguishing bomb launcher is located on the lower surface of the fuselage. Fire launcher launcher includes launcher guide and launcher. The launcher is hung on the lower surface of the fuselage box, and the launching guide is located at the lower end of the launcher. When the boxes, arms, motor pedestals and brushless DC motor are assembled, the center line of the brushless DC motor located at the cantilever end of each arm is located on the same space circle. The invention combines the multi-rotor UAV technology with the fire extinguishing projectile launching technology, can effectively improve the height of fire extinguishing operation, improve the fire extinguishing ability, has the characteristics of strong single fire extinguishing ability, rapid deployment and strong emergency maneuverability.

【技术实现步骤摘要】
一种高层建筑消防灭火无人机
本专利技术涉及无人机灭火
，具体涉及一种高层建筑消防灭火无人机。
技术介绍
随着我国经济的发展，城市高层建筑越来越多，随之而来的高层建筑火灾也逐渐增多，严重危害了人们的生命和财产安全。目前世界各国已研制了一些用于高层建筑消防的设备，有登高云梯、消防炮、消防直升机、手持式灭火弹等。但由于装备能力有限，往往不能取得理想的效果。比如现有的消防水罐车喷水能力仅仅为8层楼高，最高的云梯车举高能力也只有100m左右，对于更高的建筑火灾来说，这些设备也无能为力。申请号为201610452591.5，名称为一种水系灭火剂及其与消防无人机结合的灭火方法的专利技术专利提出了一种水系灭火剂灭火的消防无人机。该专利提出使用消防无人机携带高压水炮喷头及消防液输送管路飞到着火位置，水平喷射灭火剂进行灭火。该专利提出的方法由于受消防液输送管路及喷头的重量限制，很难飞到较高的楼层。申请号为201520729556.4的专利技术创造中提出了一种消防灭火无人机，该专利技术创造同时使用水和灭火弹灭火有助于提高灭火效率，灭火弹发射筒的方向可以调节，提高了无人机灭火的准确性。但是由于无人机的载重有限，水罐占据很大一部分重量，使得无人机无法对太高的高楼进行灭火。申请号为201720896766.1，名称为高空系留式无人灭火系统的专利技术专利提出了一种通过发射灭火弹进行灭火的系留无人机，该专利技术结合系留无人机和消防灭火弹的优势，可对高层建筑进行灭火。但是由于系留无人机通过电缆供电，电缆的长度限制了无人机上升的高度，同时电缆的自身重量使得无人机的载重下降，灭火效率较低。申请号为201710604634.1，名称为一种高空消防灭火无人机的专利技术专利提出了一种通过发射灭火弹进行灭火的八旋翼无人机，该专利提出使用无人机携带灭火弹至着火点通过发射灭火弹进行灭火，实现了常规消防设备无法达到的高楼或超高楼的灭火，提高了无人灭火系统的单次灭火能力。但是由于灭火弹放置在机身上方，全机重心较高，无人机的稳定性较差，对灭火弹的发射精度造成一定的影响。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的稳定性较差和灭火效率较低的不足，本专利技术提出了一种高层建筑消防灭火无人机。本专利技术包括飞行动力系统、机身、供电电源、灭火弹发射装置和起落架。其中，所述机身固定在起落架的上端。所述飞行动力系统包括6～12组动力组件，各组动力组件分别安装在机身各机臂的悬臂端。所述飞行动力系统的供电电源安装在所述机身的上表面。灭火弹发射装置位于所述机身的下表面。所述灭火弹发射装置包括发射导轨和发射架。其中的发射架悬挂在机身盒体的下表面，发射导轨位于该发射架的下端。所述动力组件的数量相同为偶数。所述动力组件包括螺旋桨、无刷直流电机和电机座。其中，各无刷直流电机分别安装在位于各机臂悬臂端的电机座上，并使其中1/2个无刷直流电机位于电机座的上表面，使其中的另1/2个无刷直流电机位于电机座的下表面；所述位于电机座上表面的无刷直流电机与位于电机座下表面的无刷直流电机间隔交替排布，以避免各螺旋桨之间气流的相互干扰。所述固定在各机臂的悬臂端的电机座横剖面的几何中心与所述机臂的中心线重合。所述机身包括机身盒体、短机臂、长机臂、机臂连接件。所述机身盒体的近似矩形，在该机身盒体的侧板上安装有6～12个机臂连接件，用于连接有机臂。所述的机臂分为长机臂和短机臂，并且长机臂的数量与短机臂的数量相等；所述长机臂均分为两组，两组长机臂分别位于所述机身盒体的两个长边上；所述短机臂均分为两组，两组短机臂分别位于所述机身盒体的两个短边上。所述长机臂的长度与所述短机臂的长度之比为7:5。用于发射架的连接管17安装在机身盒体的下表面。所述发射导轨的长度根据灭火弹在轨滑行长度相同；灭火弹在轨滑行长度为S＝V02/2a，其中V0为灭火弹的离轨速度，a为灭火弹的滑行加速度。所述机臂连接件一端为机身盒体连接端，一端为机臂连接端；机身盒体连接端有用于连接机身盒体的螺孔，机臂连接端的外圆周表面有螺纹，内表面有与机臂快拆接头的连接柱表面的凹槽相配合的凸台，以防止机臂沿圆周向转动。当各所述机身盒体、机臂、电机座与无刷直流电机四者装配后，使位于各机臂悬臂端的无刷直流电机的中心线处于同一空间圆的圆周上。机臂快拆接头包括连接柱和紧固套，所述连接柱长端的外径与机臂内径相同，插入机臂碳管内并通过螺栓固定在碳管上，另一端插入机臂连接件的机臂连接端；所述紧固套的内表面有螺纹，紧固套的内表面通过螺纹固定在机臂连接件上，以防止机臂从该机臂连接件中滑脱。本专利技术将多旋翼无人机技术与灭火弹发射技术相结合，提供了一种高层建筑消防灭火无人机，能够解决高层建筑灭火难题。本专利技术提供的高层建筑消防灭火无人机的具体使用方式为：消防人员接到火灾报警后，驾驶消防车装载消防无人机到达火灾现场，消防人员在5分钟内迅速展开无人机并安装灭火弹，准备就绪后使用遥控器使无人机上升到着火楼层高度。无人机悬停后地面消防人员通过瞄准系统瞄准起火房间窗户，通过地面站或遥控器向起火房间窗户内发射灭火弹进行灭火。灭火弹在推进装置的作用下沿导轨滑行，在外弹道某轨迹点上经由建筑物窗口进入火场内部，在弹体撞击到玻璃时引信解除保险，进入预备起爆状态，同时温度传感器开始对环境温度信息进行采样，且内部计时器开始计时。在计时时间内，温度传感器持续采集环境温度信息，在达到预设温度阈值后，引信起爆中心爆管，实现灭火剂在火场内的弥散，达到有效灭火的目的。消防无人机发射4枚灭火弹后返回地面，由地面消防人员补充灭火弹和更换电池以进行新的灭火任务。本专利技术提供的高层建筑消防灭火无人机具有以下优点：有效提高消防灭火作业的高度。打破了常规消防设备对灭火高度的限制，可以飞到现在的高/超高层建筑的最高高度，八旋翼无人机携带灭火弹可以上升至任意高度向起火房间发射灭火弹，并且可在密集的城市楼群的狭小空间进行作业，这是普通地面消防设备如：消防炮、消防水罐车、登高云梯等所达不到的。灭火能力强。本专利技术将多旋翼无人机技术与灭火弹发射技术相结合，单次可携带4枚灭火弹，通过灭火剂的弥散进行灭火，单枚灭火弹的灭火范围可达90立方米，单次灭火范围可达360立方米，单次灭火能力强，能够实现快速部署、应急机动性强。该消防无人机从安装灭火弹到执行任务所需时间仅为5分钟，为高层建筑灭火救援节约宝贵的时间；该无人机可以根据火情在空中临时变更飞行航线，其应急机动性是常规地面消防装备不能比拟的。附图说明图1为本专利技术的轴测图；图2为本专利技术的正视图；图3为图2的侧视图；图4为图2的俯视图；图5为机身的轴测图；图6为图5的正视图；图7为图5俯视图；图8为图5的侧视图；图9为机身盒体内部的结构示意图；图10为机臂连接件的结构示意图，其中，图10a是机臂连接件的轴测图，图10b是机臂连接件的分解图；图11为长机臂11沿A-A截面的二维剖视图，其中，图11a是主视图，图11b是图11a中A-A向视图；图12为连接管的结构示意图；图13为连接管与机身下表面连接示意图；图14为灭火弹与导轨的配合示意图；图15为发射架的结构示意图；图16为管夹的结构示意图；图17为机身、发射架、导轨和灭火弹之间的配合示意图；图18为起落架接头的结构示意图，其中，图18a是轴测图，图18b是图18a的剖视图；图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高层建筑消防灭火无人机，其特征在于，包括飞行动力系统、机身、供电电源、灭火弹发射装置和起落架；其中，所述机身固定在起落架的上端；所述飞行动力系统包括6～12组动力组件，各组动力组件分别安装在机身各机臂的悬臂端；所述飞行动力系统的供电电源安装在所述机身的上表面；灭火弹发射装置位于所述机身的下表面；所述灭火弹发射装置包括发射导轨和发射架；其中的发射架悬挂在机身盒体的下表面，发射导轨位于该发射架的下端。

【技术特征摘要】
1.一种高层建筑消防灭火无人机，其特征在于，包括飞行动力系统、机身、供电电源、灭火弹发射装置和起落架；其中，所述机身固定在起落架的上端；所述飞行动力系统包括6～12组动力组件，各组动力组件分别安装在机身各机臂的悬臂端；所述飞行动力系统的供电电源安装在所述机身的上表面；灭火弹发射装置位于所述机身的下表面；所述灭火弹发射装置包括发射导轨和发射架；其中的发射架悬挂在机身盒体的下表面，发射导轨位于该发射架的下端。2.如权利要求1所述高层建筑消防灭火无人机，其特征在于，所述动力组件的数量相同为偶数。3.如权利要求1所述高层建筑消防灭火无人机，其特征在于，所述动力组件包括碳纤维螺旋桨、无刷直流电机和电机座；其中，各无刷直流电机分别安装在位于各机臂悬臂端的电机座上，并使其中1/2个无刷直流电机位于电机座的上表面，使其中的另1/2个无刷直流电机位于电机座的下表面；所述位于电机座上表面的无刷直流电机与位于电机座下表面的无刷直流电机间隔交替排布，以避免各螺旋桨之间气流的相互干扰。4.如权利要求1所述高层建筑消防灭火无人机，其特征在于，所述固定在各机臂的悬臂端的电机座横剖面的几何中心与所述机臂的中心线重合。5.如权利要求1所述高层建筑消防灭火无人机，其特征在于，所述机身包括机身盒体、短机臂、长机臂、机臂连接件；所述机身盒体的近似矩形，在该机身盒体的侧板上安装有6～12个机臂连接件，用于连接有机臂；所述的机臂分为长机臂和短机臂，并且长机臂的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占科，郭佼，李发铭，闫玉栋，刘秧，杨影，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61