一种消防无人机的制作方法

本发明属于消防器械领域，具体涉及一种消防无人机。

背景技术：

随着无人机技术的日趋成熟和航空摄影技术的进一步拓展，民用无人机应用领域日益广泛，包括电力巡线、抢险救灾、资源勘探、环境监测、自然灾害监测与评估、林火病虫害防护与监测等。其中森林防火任务日益加重，我国消防部队面临着复杂的灭火救援和社会救助形势，传统现场侦查手段的局限性已日益凸显，同时为扑救森林火灾也耗费了大量的人力、物力和财力，森林火灾对森林资源和生态环境的破坏所造成的损失难以估量。因此，如何将高科技手段应用到森林资源监测，有效实施消防预警和现场侦测，并迅速、准确处置灾情已成为森林防火工作的一项迫在眉睫、亟待解决的重大课题。

技术实现要素：

本发明的目的是解决无人机准确处置森林火灾的技术问题。

为此，本发明提供了一种消防无人机。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种消防无人机，包括采用钛合金制作而成的机身、旋翼、动力装置和控制装置，所述旋翼通过连杆与所述机身固定连接，所述动力装置和所述控制装置连接，还包括设置在机身上的摄像机及消防弹发射装置，所述摄像机的输出端与控制装置的输入端连接，所述摄像机的输出端还与指挥中心的指挥系统连接；

所述消防弹发射装置通过支架固定在机身的顶面，所述消防弹发射装置包括用于盛放消防弹的锥形套筒、固定在锥形套筒下端的箱体、穿过箱体上壁与锥形套筒下端连接的传输通道及通过横向支架固定的投放仓，所述横向支架的一端与支架的侧壁固定连接，所述横向支架的另一端与投放仓外壁固定连接；

所述传输通道依次穿过箱体、投放仓后与机身的消防弹投放孔固定连接，所述箱体、所述投放仓内均设有用于固定传输通道的支撑装置，所述支撑装置的一端与传输通道的外壁连接，所述支撑装置的另一端固定在投放仓或箱体的内壁上。

作为本发明的进一步限定，所述传输通道包括倾斜设置的中空套管、弯管及与弯管下端固定连接的竖直管，所述中空套管的上端与锥形套筒的下端固定连接，所述中空套管的下端从箱体的侧面穿出并进入投放仓内与所述弯管的上端固定连接，所述竖直管的下端穿出投放仓并向下延伸至机身的消防弹投放孔；

所述箱体内设有多个用于固定中空套管的套管支架，所述套管支架的一端固定在箱体的内壁上，所述套管支架的另一端与中空套管的外壁固定连接；

所述弯管的外壁与投放仓的内壁之间设有用于固定弯管的弯管支架，所述竖直管的内壁上相对设有弹性限位件，所述弹性限位件打开的瞬间用于限制一个消防弹通过。

作为本发明的进一步限定，所述中空套管的上端为喇叭状，所述喇叭状用于防止消防弹过多的堆积在锥形套筒的下端。

作为本发明的进一步限定，所述中空套管的外壁上设有用于防止消防弹堆积的振动器，所述振动器设置在中空套管上端的外壁上。

作为本发明的进一步限定，所述弹性限位件上设有重力传感器，所述重力传感器的输出端连接a/d转换器，所述a/d转换器的输出端连接控制器，所述控制器用于控制无人机精准投放消防弹。

作为本发明的进一步限定，所述消防弹包括球形壳体，所述球形壳体由上半球形壳体和下半球形壳体组成，所述上半球形壳体和下半球形壳体内填充有干粉灭火剂，所述上半球形壳体与所述下半球形壳体之间设有火药包，所述火药包连接有引火线，所述球形壳体的外表面设有多条相互交叉的环形凹槽，所述引火线穿出球形壳体后固定在环形凹槽内；

所述干粉灭火剂与所述火药包之间均设有隔挡片，所述隔挡片包括上隔挡片和下隔挡片，所述上隔挡片固定在上半球形壳体上，所述下隔挡片固定在下半球形壳体上；

所述球形壳体上设有温度传感器、控制器及引爆器，所述温度传感器的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接引爆器的输入端，所述引爆器的输出端与引火线连接。

作为本发明的进一步限定，所述上半球形壳体的底部外壁上设有外螺纹，所述下半球形壳体的顶部内壁上设有内螺纹，所述上半球形壳体和所述下半球形壳体通过内外螺纹固定连接。

作为本发明的进一步限定，所述下半球形壳体顶部开有定位槽，所述上半球形壳体底部端面上设有定位块，所述定位块插入定位槽内，将上半球形壳体与下半球形壳体固定连接。

作为本发明的进一步限定，还包括密封条，所述密封条固定在上半球形壳体与下半球形壳体的连接处。

作为本发明的进一步限定，所述上半球形壳体外表面设置两个第一半环形凹槽，两个所述第一半环形凹槽在上半球形壳体的顶部相交，所述下半球形壳体外表面设置两个第二半环形凹槽，两个所述第二半环形凹槽在下半球形壳体的顶部相交，当上半球形壳体和下半球形壳体固定连接时，两个第一半环形凹槽、两个第二半环形凹槽组成两个环形凹槽。

本发明的有益效果：

1.本发明的发射装置，将消防弹放入锥形套筒内，消防弹从锥形套筒落入中空套管，在振动器的振动下，中空套管内的消防弹沿着中空套管管壁向弯管内腔滑移，滑入弯管内的消防弹在重力作用下向竖直管空腔移动，控制器发送投射指令后，弹性限位件缓慢收缩，使得最前端的消防弹滑入无人机机身的消防弹投放孔，待最前端的消防弹通过后，弹性限位件快速扩张，阻止下一个消防弹通过。因此，本发明结构简单、操作方便、应用范围广、能够控制消防弹精准投射。

2.本发明的消防弹选用球形结构，当消防弹受到撞击、投射或跌落地面时，该球形结构可以均匀的将力分解在球面上，不会使得消防弹球体破裂；上半球形壳体与下半球形壳体固定连接后通过密封条密封，保证其密封性好；本发明采用引火线引爆火药包，火药包爆炸的瞬间将干粉灭火剂喷射到四周，具有灭火速度快和灭火效率高的效果；本发明的球形外壳选用碳纤维复合材料或eps材料，使得消防弹具有密度小，质量轻的特点，当消防弹爆破时，其碎片不会伤害周围物体、人体。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是消防无人机的俯视图。

图2是消防无人机的a-a剖视图。

图3是消防弹的结构示意图。

图4是上半球形壳体的结构示意图。

图5是下半球形壳体的结构示意图。

图中：10.锥形套筒；20.箱体；21.套管支架；22.振动器；30.中空套管；40.弯管；50.竖直管；51.弹性限位件；60.投放仓；61.弯管支架；3.支架；3-1.横向支架；100.机身；101.旋翼；102.连杆；103.摄像机；104.消防弹投放孔；210.上半球形壳体；211.第一半环形凹槽；212.引火线穿出孔；220.下半球形壳体；221.第二半环形凹槽。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

特别指出，本发明的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶面”、“底面”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-图5，本实施例公开了一种消防无人机，包括采用钛合金制作而成的机身100、旋翼101、动力装置和控制装置，旋翼101通过连杆102与机身100固定连接，动力装置和控制装置连接，还包括设置在机身100上的摄像机103及消防弹发射装置，摄像机103的输出端与控制装置的输入端连接，摄像机103的输出端还与指挥中心的指挥系统连接；

消防弹发射装置通过支架固定在机身100的顶面，消防弹发射装置包括用于盛放消防弹的锥形套筒10、固定在锥形套筒10下端的箱体20、穿过箱体20上壁与锥形套筒10下端连接的传输通道及通过横向支架3-1固定的投放仓60，横向支架3-1的一端与支架的侧壁固定连接，横向支架3-1的另一端与投放仓60外壁固定连接；

传输通道依次穿过箱体20、投放仓60后与机身100的消防弹投放孔104固定连接，箱体20、投放仓60内均设有用于固定传输通道的支撑装置，支撑装置的一端与传输通道的外壁连接，支撑装置的另一端固定在投放仓60或箱体20的内壁上。

传输通道依次穿过箱体20、投放仓60后与机身100的消防弹投放孔104固定连接，箱体20、投放仓60内均设有用于固定传输通道的支撑装置，支撑装置的一端与传输通道的外壁连接，支撑装置的另一端固定在投放仓60或箱体20的内壁上。

本实施例的消防无人机搭载摄像机在执行火场侦查任务，能够快速获取火灾损毁评估实时图像，对重点区域获取非常详细的图像数据，对于可疑点或区域，地面人员通过遥控指令可改变无人机飞行航线及飞行高度进行详查。详查图像通过无线电路传回地面，第一时间提供火场地理坐标、过火面积、火场蔓延趋势等火场态势信息。无人机配备红外探测任务设备，在过火地区进行红外探测，红外探测设备可穿透烟雾敏感到地表的温度情况，获取森林火场区域完整的地面温度分布状态图像，可使指挥部及时了解灭火效果，及时调配地面人员对森林火场区域进行扑救。

本实施例的发射装置，通过支架固定在消防无人机的机身100上，该发射装置用于发射具有球形外壳的消防弹，该发射装置采用的发射原理是通过传输通道与消防弹外壳的作用力，使消防弹沿着传输通道的管壁滑移，继而将消防弹推动至无人机机身100的消防弹投放孔104，消防弹进入消防弹投放口后，竖直设置的消防弹投放口引导消防弹做自由落体运动，以此将消防弹精准投射到火灾区。

具体地，本实施例公开了一种消防无人机用发射装置，包括锥形套筒10、箱体20、中空套管30、投放仓60、竖直管50、弯管40，锥形套筒10用于盛放消防弹，锥形套筒10固定在箱体20的上端，箱体20通过支架固定在无人机的顶面，支架的侧壁上固设一用于固定投放仓60的横向支架3-1；其中，本实施例在锥形套筒10与支架之间设置箱体20的目的是一方面为了便于将中空套管30的固定安装，另一方面是为了便于支架、中空套管30与锥形套筒10的固定连接；要说明的是，本实施例中提到的锥形套管，指的是大端在上、小端在下的倒锥形套管，该锥形套管的上下端均开口，在使用时，从锥形套管的上端（大端）放入消防弹，消防弹会从锥形套管的小端滑入中空套管30内。需指出，本实施例的竖直管50的内腔大于一个消防弹的外径小于两个消防弹的外径，这样设置的目的是每次只允许一个消防弹落下，在实际应用中，优选竖直管50的内径略大于一个消防弹的外径。

箱体20内设有供消防弹滑过的中空套管30，中空套管30的一端穿过箱体20的顶壁并与锥形套筒10的下端固定连接，中空套管30的另一端从箱体20的侧面穿出并进入投放仓60内，中空套管30的上端与锥形套筒10的下端固定连接；具体地，中空套管30的一端与锥形套筒10的小端固定连接，中空套管30的另一端从箱体20左侧壁的下端穿出，位于箱体20内的中空套管30具有弧形结构，弧形的上端固定在箱体20的顶壁正中位置，弧形的下端固定在箱体20左侧壁的下端，设置弧形结构的目的是为了利于消防弹快速滑过。同样为了便于消防弹快速滑过，优选裸露在外部的中空套管30倾斜设置，这就要求箱体20的下端高于投放仓60的上端，优选裸露在外部的中空套管30与水平方向的夹角为10°-30°。

中空套管30的下端还与弯管40固定连接，优选中空套管30的下端穿过投放仓60右侧的外壁后与设置在投放仓60内的弯管40固定连接；投放仓60内设有弯管40和竖直管50，弯管40的一端与中空套管30的另一端固定连接，弯管40的另一端与竖直管50的上端固定连接，竖直管50的下端穿出投放仓60并向下延伸；本实施例设置弯管40的目的是为了将倾斜放置的中空套管30与竖直管50光滑连接，连接后的中空套管30、弯管40和竖直管50形成光滑的供消防弹滑过的输送通道，有利于消防弹从输送通道的内壁滑入无人机机身100的消防弹投放孔104。

优选中空套管30的上端为喇叭状，喇叭状用于防止消防弹过多的堆积在锥形套筒10的下端。设置喇叭状的目的是方便锥形套筒10内的消防弹快速落入运输通道，避免消防弹的堵塞。同样，本实施例还采用在中空套管30的外壁上设置振动器22的方式避免消防弹的拥堵，为了保证无人机的平稳飞行，本实施例的振动器22振动幅度不能影响无人机的正常航行。优选振动器22设置在中空套管30上端的外壁上，振动器22设置在外壁上的目的是为了便于振动，并且合理利用箱体20内的空间。

为了将输送通道安全、牢靠的固定在箱体20与投放仓60之间，避免消防弹在投放的瞬间压塌输送通道，优选箱体20内设有多个用于固定中空套管30的套管支架21，套管支架21的一端固定在箱体20的内壁上，套管支架21的另一端与中空套管30的外壁固定连接；优选弯管40的外壁与投放仓60的内壁之间设有用于固定弯管40的弯管40支架。

为了控制消防弹一颗一颗落下，不至于造成扎堆滑落，造成消防弹不必要的浪费，本实施例在竖直管50的内壁上相对设有弹性限位件51，弹性限位件51打开的瞬间用于限制一个消防弹通过。该弹性限位件51优选弹性支撑柱，控制器向无人机发送投放指令后，弹性支撑柱缓慢收缩，消防弹的外壁与弹性支撑柱的自由端接触，弹性支撑柱绕着消防弹的外壁自由伸缩，当待落下的消防弹脱离弹性支撑柱的瞬间，弹性支撑柱恢复原始状态，阻止后续的消防弹落入无人机机身100的消防弹投放孔104。该弹性限位件51也可以是弹性挡板，该弹性挡板与竖直管50的内壁通过销轴连接，弹性挡板与销轴之间设有复位弹簧，销轴还与电机连接。电机通电后驱动销轴旋转，弹性挡板在销轴的带动下向下翻转，最下方的消防弹沿着弹性挡板滑出竖直管50后，弹性挡板在复位弹簧的引导下恢复到初始位置，有效地阻止了下一个消防弹的落下。

采用纯机械的结构不能长时间精确控制消防弹每次只滑落一个，本发明在弹性限位件51上设有重力传感器，重力传感器的输出端连接a/d转换器，a/d转换器的输出端连接控制器，控制器用于控制无人机精准投放消防弹。重力传感器采集承接在弹性限位件51上的作用力，并将该作用力经模数转换器转换后发送给控制器，控制器便能精确得到消防弹滑落的状态，当第一颗消防弹落下后，控制器第一时间控制弹性限位件51闭合，阻止后续的消防弹滑落，以此达到精准控制的目的。

本实施例的发射装置，将消防弹放入锥形套筒10内，消防弹从锥形套筒10落入中空套管30，在振动器22的振动下，中空套管30内的消防弹沿着中空套管30管壁向弯管40内腔滑移，滑入弯管40内的消防弹在重力作用下向竖直管50空腔移动，控制器发送投射指令后，弹性限位件51缓慢收缩，使得最前端的消防弹滑入无人机机身100的消防弹投放孔104，待最前端的消防弹通过后，弹性限位件51快速扩张，阻止下一个消防弹通过。因此，本发明结构简单、操作方便、应用范围广、能够控制消防弹精准投射。

本实施例的消防弹，包括球形壳体，球形壳体由上半球形壳体210和下半球形壳体220组成，上半球形壳体210和下半球形壳体220内填充有干粉灭火剂，上半球形壳体210与下半球形壳体220的之间设有火药包，火药包连接有引火线，球形壳体的外表面设有两条相互交叉的环形凹槽，球形壳体上设有供引火线穿过的引火线穿出孔212，引火线从引火线穿出孔212穿出球形壳体后固定在环形凹槽内。具体地，本实施例的消防弹选用球形壳体的目的是为了使消防弹在无人机的运输通道内随意滚动，减少消防弹外壳与运输通道内壁的摩擦力，并且球形壳体沿着弯曲的运输通道内壁滑动，可以随时改变球形壳体的运动方向，最终使消防弹在竖直通道内滑入无人机机身100的消防弹投放孔104内，消防弹在惯性的作用下做自由落体运动。当消防弹落入森林火灾区后，森林火灾区的明火从球形外壳四个方向的任一方向沿引火线的缠绕路径引燃火药包，火药包在明火下将发生爆炸，从而使得填充干粉灭火剂的上半球形壳体210和下半球形壳体220炸裂，干粉灭火剂瞬间便从球形壳体内喷出，短时间内即可将消防弹周边的明火熄灭，达到灭火的目的。优选球形外壳上设有多条相交的环形凹槽，多条环形凹槽内缠绕有引火线，设置多条环形凹槽的目的是为了增大引火线与火源接触的概率，以便进行有效的灭火。

本实施例的环形凹槽是这样形成的：上半球形壳体210外表面设置两个第一半环形凹槽211，两个第一半环形凹槽211在上半球形壳体210的顶部相交，下半球形壳体220外表面设置两个第二半环形凹槽221221，两个第二半环形凹槽221221在下半球形壳体220的顶部相交，当上半球形壳体210和下半球形壳体220固定连接时，两个第一半环形凹槽211、两个第二半环形凹槽221221组成两个环形凹槽。

本实施例中，优选干粉灭火剂与火药包之间均设有隔挡片，隔挡片包括上隔挡片和下隔挡片，上隔挡片固定在上半球形壳体210上，下隔挡片固定在下半球形壳体220上。上半球形壳体210、下半球形壳体220内壁固定上隔挡片和下隔挡片的目的是为了将火药包与干粉灭火剂隔离，起到安全防护的作用。为了使火药包在引燃的瞬间爆炸力最大，优选上隔挡片和下隔挡片采用易碎、易破的脆性材料制成，火药包爆炸的威力越大，干粉灭火剂喷射出去的半径越大，干粉覆盖范围越广，单个灭火弹灭火的面积也就更大。

由于森林火灾的火势旺盛、涉及范围较广，优选消防弹的球形壳体上设有温度传感器、控制器及引爆器，温度传感器的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接引爆器的输入端，引爆器的输出端与引火线连接，当消防弹落入火灾区后，消防人员按下引爆器，引火线瞬间将火药包引燃，因此，本实施例灭火速度快。

本实施例中上半球形壳体210与下半球形壳体220的连接可以是内外螺纹配合，也可以是卡扣连接。当采用内外螺纹配合连接时，优选上半球形壳体210的底部外壁上设有外螺纹，下半球形壳体220的顶部内壁上设有内螺纹，内外螺纹配合后将上半球形壳体210和下半球形壳体220固定为一个整体。当采用卡扣连接时，下半球形壳体220顶部开有定位槽，上半球形壳体210底部端面上设有定位块，定位块插入定位槽内，将上半球形壳体210与下半球形壳体220扣合为一体。为了使上半球形壳体210与下半球形壳体220固定牢靠，投放消防弹时不至于破裂，优选上半球形壳体210与下半球形壳体220的连接处通过密封条固定。

本实施例优选引火线的外壁上设有由abs材料制成的引火线包覆层，由abs材料制成的引火线包覆层接触火焰后快速燃烧，离开火焰后继续燃烧，燃烧时出现黄亮火焰并伴有黑烟，该引火线包覆层燃烧时先软化再烧焦。或者，引火线的外壁上设有由麻纤维或棉纤维制成的引火线包覆层。由麻纤维或棉纤维制成的引火线包覆层靠近火焰时不缩不熔，一旦接触火焰将迅速燃烧；离开火焰后继续燃烧；燃烧时有烧纸的气味;燃烧后的残留物为少量灰黑或灰白色灰烬。本实施例设置引火线包覆层的目的是为了将引火线包覆在引火线包覆层内，起到安全的作用，避免了消防人员对消防弹的误操作。当消防弹投入火灾区后，明火先引燃易燃的引火线包覆层，将引火线暴露到外边后，明火再引燃引火线，继而引火线引燃火药包进行灭火。

本实施例的球形壳体的材质优选碳纤维复合材料或eps材料。碳纤维复合材料或eps材料使得消防弹具有密度小，质量轻的特点。当消防弹爆破时，其碎片不会伤害周围物体、人体；当消防弹受到撞击、投射或跌落地面时，球形外壳结构可以均匀的将力分解在球面上，不会使得消防弹球体破裂。消防弹在封装时，本发明选用pet材质进行两次十字交叉热塑封装，保证其密封性；消防弹在燃烧的过程中，碳纤维复合材料或eps材料的球形壳体不会释放有害气体，具有环保无污染的特点。

上述可知，本实施例的消防无人机机动灵活、视野全面、成本低廉、操作简单并且安全可靠。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。