本發(fā)明屬于消防領(lǐng)域，特別是一種能夠用來滅火、救援的飛行器。

背景技術(shù)：

無人機(jī)用途廣泛、成本低、效費(fèi)比好、無人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)、生存能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性能好、使用方便，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中有著極其重要的作用。在民用領(lǐng)域也廣泛用于地圖測(cè)繪、地質(zhì)勘測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、空中交通管制、邊境巡邏監(jiān)控、通信中繼、農(nóng)藥噴灑等領(lǐng)域。

近年來，高層、超高層建筑的消防問題日益嚴(yán)重，北京、上海、倫敦等地都發(fā)生過著名的高層建筑火災(zāi)。高層建筑著火的后果非常嚴(yán)重，主要是因?yàn)槠渚仍浅＠щy。目前，消防車的滅火高度只有100多米，大約30-50層樓的高度，再高則無能為力了。

但是，當(dāng)前多旋翼型無人機(jī)由于能源問題，載重量?。ㄒ话阍?0公斤以下，絕大多數(shù)在10公斤以下）、飛行時(shí)間短（一般在一小時(shí)以內(nèi)甚至半小時(shí)內(nèi)），限制了使用無人機(jī)來直接進(jìn)行滅火、救援?，F(xiàn)在無人機(jī)在消防、救援領(lǐng)域一般僅用作通訊(包含搜索、實(shí)時(shí)拍攝等等)的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種可以用于消防、救援的大載重飛行器。

我們注意到，在消防、救援、娛樂、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，需要飛行器的載重量較大，要求最好能夠載人，即載重量在40~100公斤以上，甚至更大，并且要求飛行的時(shí)間足夠長(zhǎng)，最好在2小時(shí)以上。然而，目前的多旋翼型無人機(jī)不能滿足這一載重量與飛行時(shí)間的要求。固定翼型飛行器由于沒有懸停的功能，更不能滿足這一要求。

本發(fā)明提供了一種滅火高度可達(dá)到200～1000米以上的飛行器，理論上可以滅任何樓層的火。與現(xiàn)有的消防車相比，該飛行器成本低廉，滅火的高度大大提高，可達(dá)到200～1000米以上。與現(xiàn)有的消防車相比，該系統(tǒng)成本低廉，滅火的高度大大提高，完全滿足當(dāng)前高層建筑的滅火需要。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:?

飛行器采用多旋翼型，包括電機(jī)、電機(jī)上安裝的機(jī)翼（槳片）、機(jī)架、以及控制部件。飛行器接有導(dǎo)線，導(dǎo)線連接到飛行器之外的電源（外接電源）對(duì)飛行器供電。所述導(dǎo)線具有較大的強(qiáng)度，可承受大于100n以上的拉力，這可以通過多個(gè)方式實(shí)現(xiàn)，例如采用較粗的銅線/銅電纜、或者在導(dǎo)線中采用增強(qiáng)體（例如鋼絲、鋼絲網(wǎng)等）等等。

作為優(yōu)選，導(dǎo)線的可導(dǎo)電部分的橫截面積大于10平方毫米。

作為優(yōu)選，導(dǎo)線可以承受的負(fù)載的質(zhì)量比飛行器的質(zhì)量還要大m公斤以上，m的范圍是20~5000公斤。

所述導(dǎo)線為可以導(dǎo)電的線形物體，包括但不限于電線或電纜。導(dǎo)線用于連接到外接電源對(duì)飛行器進(jìn)行供電；或者飛行器/飛行器的機(jī)架上設(shè)置了電源接口，這樣當(dāng)飛行器工作時(shí)也可以使用導(dǎo)線連接到外接電源供電。

所述的外接電源包含但不限于發(fā)電機(jī)、民用電（線）或工業(yè)用電（線）、電池、交通設(shè)備上的電源、建筑上的電源、空中的電源等。根據(jù)需要，可以將外接電源直接連接到飛行器，或者在飛行器上安裝變壓器、進(jìn)行變壓后再使用。

作為優(yōu)選，電源采用民用或工業(yè)用電。

工作時(shí)，將導(dǎo)線在高處與外接電源連接，例如屋頂、建筑的頂部區(qū)域、空中平臺(tái)等等地方。導(dǎo)線的兩端連接除了保證電源與飛行器之間電學(xué)的導(dǎo)通之外，還對(duì)導(dǎo)線的兩端作力學(xué)上的固定，以保證當(dāng)飛行器因故障墜落時(shí)，能夠被導(dǎo)線拉住。所述的固定包括但不限于將導(dǎo)線或?qū)Ь€中的力學(xué)增強(qiáng)體采用綁、系、扎等方式固定或限定在飛行器/飛行器機(jī)架、電源所在位置的牢固、可承受導(dǎo)線拉力的地方。所述的高處，是指離地面3米以上的地方。

當(dāng)然，還可以將導(dǎo)線與電源在較低處連接，但是經(jīng)過高處，再連接到飛行器。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的方案可以做出的類似變換，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

可以看出，本發(fā)明的飛行器工作時(shí)的最低位置可以低于其出發(fā)時(shí)的位置，或者該飛行器工作時(shí)的最低位置可以低于外接電源的位置，所述的高處是指離地面3米以上的空中。

作為優(yōu)選，導(dǎo)線還在飛行器的機(jī)架上進(jìn)行固定。這樣，當(dāng)飛行器因故障墜落時(shí)，能夠被導(dǎo)線牢牢拉住。

可以采用繞線裝置收放導(dǎo)線，以控制導(dǎo)線的長(zhǎng)度與飛行器的位置相協(xié)調(diào)，保證飛行器墜落時(shí)能及時(shí)拉住，不至于墜落太久后下降速度過快。

所述的繞線裝置可以采用手動(dòng)或機(jī)械控制，也可以采用遙控控制。

飛行器的控制部分，可以利用外接電源直接供電，也可以將外接電源變壓后供電，或者采用電池進(jìn)行供電。飛行器中可以包含備用電源，例如電池組，也可以沒有。備用電源用于在緊急情況下對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電，但是飛行器的動(dòng)力部分主要或全部采用外部的電源供電。正常情況下采用外接電源供電，一旦由于電源出故障，可以迅速切換到備用電源，以防止飛行器由于電源故障而墜落。

本發(fā)明所述的電機(jī)可以是直流電機(jī)，也可以是交流電機(jī)。

在飛行器內(nèi)部安裝了用來測(cè)量高度與水平位置變化的儀器，包括但不限于超聲波傳感器、氣壓計(jì)、gps等。飛行器內(nèi)部還設(shè)置了慣性測(cè)量單元，包括陀螺儀、加速度計(jì)傳感器及其它控制部件，用來識(shí)別自身的飛行狀態(tài)和相對(duì)位移。以保證在gps信號(hào)差的地方仍然能夠穩(wěn)定地控制飛行器的姿態(tài)，確保安全。例如室內(nèi)、山區(qū)、高層建筑之間等環(huán)境。

在操作模式上，采用遙控或飛行器上直接操控的模式。所述飛行器上直接操控是指人在飛行器上根據(jù)操作按鈕、手柄或操作界面等直接操控飛行器。例如有的情況下遙控方式可能會(huì)存在信號(hào)干擾、遮擋等狀況，這時(shí)采用線控或人工在飛行器上直接操控更加有效。

本發(fā)明的飛行器可以安裝攝像頭之類的監(jiān)控設(shè)備，通過遙控、線控或飛行器上直接操控，可以很方便地監(jiān)控目標(biāo)的狀況。本發(fā)明的飛行器還可以包括落地緩沖系統(tǒng)，以降低飛行器降落時(shí)的沖擊力，所述緩沖系統(tǒng)可以是在飛行器的觸地部位安裝支架或帶彈簧的部件，或氣墊等等。

本發(fā)明的飛行器包括載人或載物部件，例如平臺(tái)、艙體、或其他形式。載物部件可以用來搭載救援用的物品、食品等。在飛行器之上還可以安裝其他工具或配件，以滿足飛行器在消防、滅火、救援、運(yùn)輸、娛樂等方面的應(yīng)用。

為了進(jìn)一步提升飛行器的安全性，可以在飛行器上安裝安全繩，安全繩的一頭固定在飛行器上；另一頭固定在飛行器之外的牢固端，一般安裝在高處、屋頂或建筑的頂部區(qū)域。安全繩可以采用剛性材料或彈性材料做成，可以承受的拉力大于100n以上。

作為優(yōu)選，安全繩采用彈性材料，可以有一根或多根。

作為優(yōu)選，安全繩可承受的拉力在500n~2000n以上。

飛行器上可以設(shè)置救援通道，可以是扶梯、橋、或過道等形式，用于連接飛行器與受困人員所在位置，以便讓被救人員登陸飛行器。救援通道可以采用可拆卸、折疊或可伸縮的裝置，以便需要的時(shí)候使用。

在飛行器上安裝可以用來噴射滅火介質(zhì)的含孔部件，所述含孔部件包含但不限于管道、噴槍、噴嘴。飛行器上還可以搭載滅火器、滅火彈等用來滅火的設(shè)備。

也可以在飛行器/飛行器機(jī)架上預(yù)留了安裝含孔部件的位置、或者安裝了固定含孔部件的設(shè)備/裝置，類似的簡(jiǎn)單變換或替代也包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

飛行器上可以安裝機(jī)械手，用來調(diào)整含孔部件噴射滅火介質(zhì)的角度，提高滅火效率。所述調(diào)整可以通過人員在飛行器上調(diào)整，也可以通過遙控的方式進(jìn)行。

為了防止導(dǎo)線、安全繩被槳片碰到，可以采用網(wǎng)罩將槳片罩住，這樣，一方面避免了槳片碰到導(dǎo)線、安全繩，一方面還可以保護(hù)槳片。

本發(fā)明的飛行器的工作模式如下：

當(dāng)建筑的某一樓層著火后，在建筑的屋頂、頂部區(qū)域或其他高處將飛行器的導(dǎo)線與外部電源連接好，并作固定；有安全繩的，將安全繩的兩端分別與屋頂?shù)雀咛幍睦喂烫?、飛行器機(jī)架連接牢固；將水管、水帶等可以運(yùn)輸滅火介質(zhì)的管道一端連接到屋頂?shù)慕橘|(zhì)源，另一端連接到飛行器上的含孔部件，并做固定。導(dǎo)線、管道、安全繩都可以通過繞線裝置來控制。視需要在飛行器上搭載滅火器、滅火彈等設(shè)備，以及消防人員。

連接好后，控制飛行器起飛，并且一般是往下飛（因?yàn)槠痫w時(shí)的位置較高），飛往滅火位置。這樣，飛行器可以噴射滅火介質(zhì)進(jìn)行滅火，還可以進(jìn)行救援作業(yè)。

周邊建筑的屋頂或頂部區(qū)域也可以放飛飛行器，對(duì)失火建筑進(jìn)行滅火。

當(dāng)然，也可以在屋頂、建筑的頂部區(qū)域預(yù)先布置好飛行器，一旦發(fā)現(xiàn)失火，則可以在樓下、樓頂或其他位置遙控飛行器起飛，前往滅火。并且，只要飛行器布置的位置合適，一架飛行器可以對(duì)多棟建筑進(jìn)行滅火作業(yè)。

有益的效果：

本發(fā)明有兩個(gè)重要的創(chuàng)新點(diǎn)：1.當(dāng)前消防車都是從下往上送水/泡沫滅火，而本發(fā)明的飛行器一般是從上向下送水/泡沫滅火；2.當(dāng)前飛行器一般是向上飛行作業(yè)，而本發(fā)明的理念是飛行器向下飛行作業(yè)。

當(dāng)然，本飛行器也具備往上飛行作業(yè)的能力。

這兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)帶來了以下優(yōu)點(diǎn)：

1.采用本發(fā)明方案的飛行器，通過飛行器拉起管道，從高處運(yùn)輸滅火介質(zhì)向下滅火，從而可以滅高層、超高層建筑任何樓層的火，遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了當(dāng)前消防車只能滅100多米高的建筑的限制，徹底根治高層、超高層建筑滅火難的世界難題；

2.由于導(dǎo)線、安全繩能夠承受較大的拉力，且固定在高處，避免了飛行器直接跌落到地面造成的后果，是一種安全的設(shè)備；

3.由于導(dǎo)線、安全繩、管道都固定或引自高處，這樣，導(dǎo)線、安全繩、管道的大部分重量被它們自身承受，飛行器只需要承受極少部分重量，這樣有了更大的負(fù)載能力去工作。

本發(fā)明還有其他優(yōu)點(diǎn)：

第一，飛行器可以不帶電池，或者只帶很少的電池，大大減輕了飛行器的重量，并且當(dāng)增加電機(jī)時(shí)，電機(jī)所增加的功率基本上都可以用來增大拉力；第二，由于外接電源，飛行器的飛行時(shí)間可以不受限制；第三，由于沒有能源方面帶來的困擾，本發(fā)明的飛行器可以選用功率大的電機(jī)，從而產(chǎn)生非常大的拉力。其載重量可以達(dá)到50～5000公斤以上，可以輕松地搭載多名消防人員或被救援人員，使得既可以將消防人員運(yùn)輸?shù)礁邔?、超高層建筑中的滅火地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地滅火，還可以將被救人員救下來。例如，目前多旋翼無人機(jī)所采用的電機(jī)一般只能拉起10公斤以下的載荷，絕大多數(shù)都在5公斤以下。增大電機(jī)的功率時(shí)，所需要的電池會(huì)更多、也就越重，所以實(shí)際能夠增加的載重量十分有限。因此，即使是當(dāng)前載荷比較大的用于噴灑農(nóng)藥的無人機(jī)，其載荷一般也就是十幾公斤，然而，本發(fā)明的飛行器可以非常便捷地將飛行器的載重量提升到40公斤以上。例如，選用拉力為80公斤甚至更大的電機(jī)，制作一個(gè)八軸的旋翼型飛行器，則可以拉起500公斤以上的載荷。使用功率更大、數(shù)量更多的電機(jī)，產(chǎn)生的拉力會(huì)更大。

此外，本發(fā)明的消防與救援系統(tǒng)可以從各個(gè)角度進(jìn)行滅火，如左、右、上、下等方位。周邊的建筑也可以進(jìn)行聯(lián)合消防。本發(fā)明的成本也十分低廉。

為了便于理解本發(fā)明，下面提供附圖及實(shí)施例用于解釋本發(fā)明，但它們不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的飛行器的結(jié)構(gòu)示意圖。該示意圖只標(biāo)出了本發(fā)明的飛行器的基本結(jié)構(gòu)，還有不少部件未標(biāo)出，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)安裝。

附圖標(biāo)記說明：

1-飛行器

2-導(dǎo)線

3-水帶

4-噴嘴

5-滅火介質(zhì)

具體實(shí)施方式?

下面通過結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的飛行器件。

首先制造機(jī)架，在機(jī)架上安裝電機(jī)，將槳片安裝到電機(jī)上。再安裝氣壓計(jì)、gps模塊、陀螺儀、加速度計(jì)傳感器以及各控制系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、線控系統(tǒng)、攝像／監(jiān)控系統(tǒng)等?？刂葡到y(tǒng)采用電池供電，電機(jī)采用外接電源供電，導(dǎo)線采用鋼絲增強(qiáng)的銅電纜，可承受的拉力為5000n。將導(dǎo)線在機(jī)架上固定之后，再與電調(diào)/電機(jī)連接。

然后在飛行器的下部安裝載人艙，并在載人艙里安裝飛行器的操控系統(tǒng)，便于人員操控飛行器。

在飛行器的最下端安裝落地緩沖系統(tǒng)。

在飛行器上安裝噴頭，并準(zhǔn)備好水帶。

以上所述僅是本發(fā)明實(shí)施方式的一個(gè)例子，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。