一种基于飞行器远程锚定遣派的高层火灾救援车辆的制作方法

本发明涉及消防装备领域，具体涉及一种应用飞行器进行远程锚定遣派消防设备的用于高层火灾的救援车辆。

背景技术：

在消防领域，目前应用的消防无人机等飞行器协助消防作战中，飞行器一般只起到远程监测的作用或是发射灭火弹的功能；但实践中灭火弹相比喷水或灭火泡沫有更大的使用场合限制；也有一些公开的概念方案提出无人机携带水炮高空喷水灭火，但这样的方案现实中是无法实现的，因为目前一般应用的直升无人机最大载重也达不到通常一个小型水炮的重量，况且根据力学原理，空中悬停的状态下喷水产生的反推力必然将无人机反推甩远形成发射效应；一般市售无人机载重大多是在10公斤以内，更大载重的特殊直升无人机随之需要更高的成本费用以及更笨拙的尺寸，而一般具备作战要求的消防装备的重量在数百公斤，作为消防装备必备的电子水炮的重量也有几十公斤；所以从能效上来讲携带水炮的无人机是不经济甚至实现不了的。但是，近年来飞行器技术与人工智能的飞速发展将飞行器技术应用于消防提供了更可靠的技术支撑。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是用较小载重量的飞行器，如直升无人机，通过本发明的装置与合理的操作达到远程操控高层火灾救援、灭火的目的；同时本发明还创造性的将该技术方案所需的各功能部件进行整合，设计出可以独立完整执行高层消防任务的车辆，使得应对高层灭火救援更方便快捷，功能更可靠。本发明采用的技术方案以及操作原理是：

第一步：飞行器（1）携带较轻的锚装置以及与其连接的索缆（2）先行飞达高处火灾事故点，通过飞行器携带的影像监测装置，寻找合适的固定点，将锚装置锚定在固定物上。

其中飞行器为直升无人机或其他类似功能的飞行器，所述飞行器既可以是本发明产品的标准配备，也可以是临时借用其他的单品飞行器如航拍无人机，这样来说，飞行器并非本发明产品的必要配备零部件，但从发明实现功能的角度来说，飞行器是必备的技术特征功能件，因此，飞行器是本发明的必要技术特征手段；即对临时借用，但不常备飞行器的技术方案来说，若其他技术特征与本发明相同，亦属与本发明相同的技术方案，应在本申请的保护范围之内。

飞行器在完成锚装置的锚定任务后，可以通过连接器（21）与锚装置脱离，以便另行执行任务，待消防任务完成，飞行器飞回与连接器（21）完成对接后执行撤回任务；也可以不与锚装置脱离停留在火灾现场执行监测任务，待消防任务完成后执行撤回任务，此种情况下，即可以考虑取消连接器（21）；此时飞行器将直接通过牵引绳连接索缆。

前述连接器可以设置在飞行器下方，连接器分锁钩（101）和锁体（102）两部分，其中一部分连接飞行器，另一部分设置置地底座，锁钩和锁体之间还设置有锁舌，锁舌通过电驱控制，锁舌电驱系统连接飞行器电控系统；或是直接通讯连接控制器。

所述飞行器一般自身必备携带影像传递系统，飞行器与控制器通讯连接，通过控制器可以操控飞行状态以及实时查看实时影像。

飞行器可以是携带动力源的无线操控的；也可以是通过线缆连接的地面供电有线飞行器，有线飞行器可以不用考虑飞行器的电池电力问题，即可以采用大功率马达，使得飞行器载重量增大，以满足更重的消防设备遣派。

所述锚装置的锚定点通常是柱子、横梁、栏杆等，对应锚装置通常是一段粗糙的绳索或链条，或是锯齿链，对应锚定方式是飞行器携带索链飞行缠绕柱子（109）或横梁多圈，依靠索链的摩擦力与拉紧互锁实现锚定目的。

所述锚装置还可以是抛抓钩，对应锚定方式是选定合适的可钩抓位置后抛出抓钩，抓钩挂在支撑物上，如栏杆；所述锚装置还可以是电磁吸盘，电磁吸盘通过线缆连接控制器以及地面电源等，此主要应用于金属壁体场所；所述锚装置还可以是电动撑杆，电动撑杆可以是自带电源与控制器通讯连接，或是通过线缆连接控制器以及地面电源等，电动撑杆通常是加电控制可自由伸缩的一段杆件或杆件组，两端还可以设置支脚等着力点。

索缆（2）为绳状或带状的柔性链或缆绳，可根据使用环境选择金属材料或防火材料制作的链轨；索缆通常优选为带状布缆，以便使得飞行器的运载重量尽可能减少，同时带状布缆在盘绕的时候更能保持索缆卷盘（6）的转动与布缆的收放保持稳定，尤其对平衡遣派车左右侧卷爬速度的稳定更有益。索缆（2）及其对应的索缆卷盘（6）可以为一组，但为了保障更好的效果，应至少为两组，优选为左右两侧各一组。

另外，为了具有更好的锚定效果，所述锚装置与索缆（2）之间还需设置有牵引绳（31）及扩宽杆（32），牵引绳一端连接锚装置，另一端分叉后分别连接扩宽杆（32）两端；扩宽杆的作用是保持索缆（2）在高处的间距与遣派车上索缆卷盘（6）的间距一致，即使得索缆（2）形成平行的轨道，便于遣派车（3）顺畅上升。

如前所述，如果锚装置为一段绳索，则可以与牵引绳（31）为一体，即飞行器通过连接器（21）与牵引绳（31）直接连接扩宽杆（32）；或飞行器通过牵引绳（31）直接连接扩宽杆（32）；扩宽杆（32）再连接索缆（2）一端。

另外，为了在避免在飞行器提升扩宽杆（32）的过程中，扩宽杆与建筑物等障碍物卡住，扩宽杆（32）两端还可以加装滚轮，这样，一旦遇到障碍物便可以滑滚过去不至于卡在凹凸不平的区域。

第二步：遣派车（3）携带水带（12）一端，通过索缆（2）爬升至高空火灾事故点平台位置，自驱行驶调整好位置，展开支腿固定车体。

遣派车（3）是加装了消防设备（11）以及管阀接口（13）以及连接水带（12）的可通过远程控制自驱行走的小型车辆，对应索缆（2），在遣派车（3）上设置有索缆卷盘（6）与导向环（7），索缆（2）穿过导向环（7），盘卷在索缆卷盘（6）上，索缆卷盘（6）设置有驱动马达等动力装置。

消防设备（11）通常为电子水炮，排烟风筒等装备，可以远程控制流速、角度方向等功能。

索缆卷盘（6）的作用是盘卷索缆（2），使得索缆卷盘（6）在收卷的时候通过索缆（2）将遣派车提升起来，或称之为遣派车通过索缆（2）爬升；而在第一步的飞行器锚定的过程中，索缆卷盘（6）不加载驱动力使得飞行器可以拉扯索缆卷盘（6）反向旋从而释放出索缆。

导向环（7）的作用是保持索缆（2）从索缆卷盘（6）伸出的方向，使得遣派车（3）在被提升的时候保持竖立状态而不会翻滚，导向环内也可以加装滚轮，使得摩擦损耗降低。

在第一步中已经通过锚装置将索缆（2）一端提升至高处，此时可以通过控制器启动索缆卷盘（6）转动，即正向盘卷转动，随着索缆卷盘（6）的转动，将索缆（2）逐步盘卷到索缆卷盘（6）内，从而将遣派车（3）整体逐渐提升到高处，即遣派车（3）沿着索缆（2）爬升。

所述索缆卷盘（6）与其驱动马达或是遣派车之间还设置有锁刹与解锁机构，如卡钳制动盘、刹瓦或鼓式制动机构，锁刹的目的在于防止意外断电后遣派车（3）迅速坠落；锁刹与解锁通过控制器电驱控制；锁刹与解锁机构还可以通过具有自锁功能的电机实现。

前述索缆（2）及其对应的索缆卷盘（6）可以为一组，但为了保障更好的效果，应至少为两组，优选为左右两侧各一组，这样各索缆卷盘之间最好增设置有转速协同机构，其目的在于动态调节因索缆打滑、缠绕不均等各种原因引起遣派车（3）的两侧爬升高度出现落差，保障遣派车提升的安全；所述转速协同机构也可以通过其驱动马达协同控制来实现，或机械同轴来实现，如联轴器差速器等机构。

遣派车（3）与驻地车（4）之间还设置有调节绳（10），在将遣派车爬升的过程中，需要通过连接遣派车的调节绳（10）适度拉扯对遣派车进行爬升轨迹位置调节，以保持遣派车平稳爬升，同时使得遣派车不至于距离高层建筑物的墙体太近，以避免与建筑物的墙体撞击，调节绳（10）的另一端连接设置在驻地车（4）上的调节绳卷盘，以便收纳调节绳（10），调节绳的调节既可以通过调节绳卷盘对调节绳盘卷及释放来调节，还可以直接通过人力直接拉扯调节绳调节。

遣派车（3）上还可以设置监测装置，与控制器通讯连接，如图像采集、温度传感等功能件。

遣派车（3）还设置有车轮（51）或履带，或是其他行驶装置，诸如气垫、螺旋轮等，车轮至少左右两组，并设置行驶驱动马达。遣派车（3）通过索缆（2）爬升至高空火灾事故点平台位置后，可以自驱行驶一定距离，以便根据消防需要调整其消方向角度、选择空间位置；

遣派车（3）上的车轮可以设置为左右侧各一个，形成两轮状态；两轮状态的情形下，车轮的直径还可以设置为大于消防设备折叠后的外周轮廓的大车轮（519），使得遣派车在固定支腿未展开的状态下可以整体灵活滚动行驶。

遣派车（3）上的车轮还可以设置左右侧各两个，形成四轮状态，以及添加辅助轮等状态。

遣派车（3）上还可以设置有电控驱动的可收展的固定支腿（52），固定支腿的作用在于稳固遣派车的位置，并辅助调整遣派车（3）达到平稳状态，如将倾斜或翻倒的车体扶正等；在两个以上的车轮的状态以及履带等情况时，还可以通过车轮或履带的刹车来代替实现固定支腿，即本发明所述固定支腿包括刹车情形的范围。

第三步：由地面高压供水装置向遣派车（3）上的消防设备（11）供水，通过控制器（5）操控消防设备（11）进行消防灭火任务，如操控电子水炮喷水或喷洒泡沫，控制风筒排烟等。

在地面上设置有驻地车（4），驻地车的功能是为遣派车（3）提供作战保障，具体是供水，供电，收纳，携带备件，集成控制等功能；在地面上还设置有控制器（5），控制器是集成了各电驱部分控制功能的由人操作的界面件。

遣派车（3）上消防管阀接口（13）的水带（12）的另一端延伸至地面，可以接上地面消防栓或高压水泵以便给消防设备（11）供水；也可以接至水罐消防车上由消防车直接向消防设备（11）供水；驻地车（4）上还可以设置水带收纳的卷盘，以及延伸水带所需的备用管阀接口（108）等备件，以及调节绳（31）的卷盘以及其驱动等收纳件；

驻地车（4）上还可以设置有高压水泵以及其配套装置等消防装备；驻地车（4）上还可以设置有电控箱等电气设备。

各电控功能件通过线缆（9）延伸至地面，连接驻地车（4）或集成后连接控制器（5）以及电源，所述电源可以是驻地车自带的发电机或蓄电池，或外接电源转换器，也可以是直接外接电源；驻地车（4）上设置线缆收纳的卷盘等辅助件。

所述驻地车（4）上设置有地面固定装置，地面固定装置可以是配重块，配重水箱，或是入地螺栓；

所述固定装置优选为卡钳（71），卡钳的夹持范围可调节，卡钳夹持范围尺寸对应一般消防栓（72）的直径范围；此机构的作用是停靠在消防栓旁边，将卡钳夹持在消防栓上，形成驻地车（4）车辆的地面固定；

所述卡钳（71）与驻地车（4）之间还可以设置伸缩臂（106），以便更好的调节与消防栓的距离。

所述驻地车（4）可以设置车轮（104），以便移动位置，还可以在设置支腿（105）等固定机构。

另外非作战状态下，驻地车（4）与遣派车（3）进行组合形成可以自驱行驶或拖行的整体车辆，使得应急出动方便快捷，功能更可靠；这样所述驻地车上设置有遣派车驻留位，遣派车驻留位还设置有连接驻地车与遣派车的锁定与解锁机构；例如在驻地车（4）车架横梁上设置连接遣派车（3）的螺栓孔或夹钳机构。

所述驻地车上对应遣派车驻留状态时车轮的位置设置有爬升初位轨道（91），其作用在于遣派车（3）在爬升刚开始的时候以及下降归位时，提供遣派车车轮（51）的辅助定位，以便顺利爬升或归位，不至于磕磕碰碰。

所述驻地车上还设置有飞行器停机位（107），以便非作战状态下停留驻机待命；对应的还可以设置固定飞行器的卡扣等稳定装置。

第四步：遣派车（3）通过索缆（2）下降至驻地车（4）上的驻留位，飞行器（1）解除锚锚定，携带锚装置以及索缆（2）下降返回地面，地面固定装置解除，并将各部件收纳至驻地车（4）上，完成对接锁定，车辆返回车库。

在以上技术方案中，所述索缆（2）也可以直接连接驻地车（4），形成驻地车的爬行轨道，这样遣派车（3）上可以通过设置爬行滚轮组在索缆（2）上行进爬行；即爬行滚轮组替代索缆卷盘，在此基础上对应调整设置各锁刹与解锁机构亦可实现相同的作用效果。

本发明产生的有益效果有：其一，本发明产品体积小，灵活，可驶入狭小的道路、楼间隙或天井等大型消防车施展不开的场所进行消防作业；

其二、本发明中飞行器的运载重量不高，所以本发明对飞行器的性能要求不高，市场一般现有技术水平即可满足，无需特殊的大型重载专用无人机，这样根据一般经济原理可知，本发明所需飞行器的配置成本较低，使得产品整体配置成本不高，相比一般消防车的高昂配置费用，更能形成普及配置；

其三、其实施消防作业可到达的高度远大于一般高喷消防车，且可以通过中继，续接索缆、线缆和水带等辅助手段达到更高的高度和距离，以应对高层甚至超高层火灾救援；

其四、其遣派任务执行可以到达一些有毒有害，甚至辐射的区域执行消防作业，避免对消防员的伤害。

附图说明

图1为本发明实施例1的产品在未展开作战的状态时候的示意图；

图2为本发明操作过程第一步：飞行器（1）携带锚装置以及与其连接的索缆（2）飞向高层火灾点的示意图；

图3为本发明操作过程第二步：遣派车（3）携带水带（12）一端，通过索缆（2）爬升向高层火灾点的示意图；

图4为本发明操作过程第三步：由地面高压供水装置向遣派车（3）上的消防设备（11）供水，通过控制器（5）操控消防设备（11）进行消防灭火任务，如操控电子水炮喷水或喷洒泡沫的示意图；

图5为本发明实施例一遣派车（3）的结构以及变化状态示意图；

图6为本发明实施例二遣派车的结构以及变化状态示意图；

图7为本发明实施例三遣派车的结构以及变化状态示意图；

其中：飞行器（1）；索缆（2）；遣派车（3）；驻地车（4）；控制器（5）；索缆卷盘（6）；导向环（7）；线缆（9）；调节绳（10）；消防设备（11）；水带（12）；管阀接口（13）；连接器（21）；牵引绳（31）；扩宽杆（32）；遣派车车轮（51）；固定支腿（52）；卡钳（71）；消防栓（72）；爬升初位轨道（91）；锁钩（101）；锁体（102）；驻地车车轮（104）；驻地车支腿（105）；伸缩臂（106）；飞行器停机位（107）；备用管阀接口（108）；柱子（109）；遣派车大车轮（519）。

具体实施方式

如图1所示为本发明的一种具体产品应用，即实施了例一；

其结构组成包括：飞行器（1）下挂连接器（21），连接器（21）分锁钩（101）和锁体（102）两部分，其中锁钩（101）连接飞行器，锁体（102）设置置地底座，锁钩和锁体之间还设置有锁舌，锁舌通过电驱控制，锁舌电驱系统连接飞行器电控系统，即通过飞行器可控制连接器的锁钩（101）与锁体（102）的锁定或脱开；连接器（21）与索缆（2）之间设置牵引绳（31）和扩宽杆（32），牵引绳一端连接锁体（102），另一端分叉后分别连接扩宽杆（32）两端，牵引绳可根据使用需要选择不同长度；扩宽杆（32）两端分别连接左右两根索缆（2）的一端，两根索缆（2）的另一端分别各穿过设置在遣派车（3）左右两侧的导向环（7），盘卷在设置在遣派车（3）左右两侧的两个索缆卷盘（6）上，索缆卷盘（6）各设置有驱动马达；遣派车（3）加装有消防设备（11）以及管阀接口（13）以及连接水带（12）一端；消防设备（11）为电子水炮，可通过控制器进行远程控制其喷水角度和水量等操作。

遣派车（3）设置左右两侧各一组车轮（51），车轮设置行驶驱动马达；遣派车（3）设置左右两侧各一组固定支腿（52）；固定支腿设置转轴，一般收起，待需要固定时旋转使得固定支腿（52）的端脚触地并可将遣派车抬升车轮离地。

驻地车（4）亦设置驻地车车轮（104）、驻地车支腿（105）以及车体底盘等，驻地车车轮（104）还可以附加转向机构；并设置有一卡钳（71），卡钳（71）通过伸缩臂（106）连接驻地车；卡钳（71）可以在使用时夹持在地面消防栓（72）上，或其他类似建筑物立柱或树木上以达到固定驻地车的作用；驻地车（4）上对应遣派车驻留状态时车轮的位置设置有爬升初位轨道（91），爬升初位轨道（91）为一与车轮（51）位置接近但不接触的斜坡轨道。

驻地车（4）上还设置有飞行器停机位（107），根据需要，在飞行器飞离后可以通过设置翻转轴翻转下来以不影响其他操作；驻地车（4）上还设置有盘卷调节绳（31）的卷盘，线缆（9）的收纳卷盘，水带收纳的卷盘，延伸水带所需的备用管阀接口（108）等备件。

另外还设置有控制器（5），各部位电驱装置通过线缆（9）汇合后连接控制器（5），其中还可以根据需要在驻地车（4）上设置电源、电控设备箱、高压泵等设备。

驻地车（4）上设置有遣派车（3）驻留位，遣派车驻留位上设置连接遣派车（3）的安装螺栓孔或夹钳，即驻地车（4）与遣派车（3）可对接组合为可以自驱行驶或拖行的整体车辆，车轮（51）可以作为该整体车辆的驱动轮。

在使用的时候，可通过控制器（5）操作车轮（51）驱动，将车辆整体驱动行驶至合适的位置；再通过伸缩臂（106）延伸卡钳（71）夹持在附近的消防栓上，再将驻地车支腿（105）支起从而整车固定；

如图5所示为本发明的实施例一的遣派车（3）的结构以及变化状态示意图；其中图5（a）所示为遣派车（3）沿索缆（2）爬升状态时候，为了使得消防设备（11）重心平稳，将消防设备（11）电子水炮旋转为竖直状态；其中图5（b）所示为遣派车上消防设备（11）电子水炮旋转为作战状态的情形。

如图6所示为本发明的实施例二的遣派车（3）的结构以及变化状态示意图；其中与实施例一的不同之处是遣派车（3）的单侧车轮数量为两组的状态；图6（a）为固定支腿（52）未支起的行驶状态，图6（b）为固定支腿（52）支起的固定状态。

如图7所示为本发明的实施例三的遣派车（3）的结构以及变化状态示意图；其中与实施例一的不同之处是遣派车（3）的单侧车轮的直径大于消防设备折叠后的的外周轮廓，形成遣派车大车轮（519）；使得遣派车在固定支腿未展开的状态下可以整体灵活滚动行驶；其中个图7（a）为固定支腿（52）未支起的状态，图7（b）为遣派车滚动行驶状态；图7（c）为遣派车固定支腿（52）支起的固定状态；图7（d）为消防装备（11）展开水炮状态。