[发明专利]一种基于飞轮电池的高层消防无人机

说明书

本发明为基于飞轮电池的高层消防无人机。该无人机机身、起落架等结构采用铝合金材料，四个旋翼等结构件使用中温固化的环氧树脂。采用飞轮电池和蓄电池协同供电方式。彩色数字摄像头和红外热成像仪集成安装在无人机头部中央，外侧有玻璃罩。其带有GPS全球定位系统，发生火灾时，消防部门给无人机输入火灾地点坐标，无人机能以最快速度、并精确到达火灾现场附近；到达火灾现场后，由专业的消防队员通过无人机前下方的彩色数字摄像头，第一时间远程查看火灾大小以及被困人员位置，规划救援预案。一方面，无人机组带的灭火燃料可以发射到火势集中的地方，短时间内快速控制火势；另一方面，消防人员可以根据被困人员位置，用最短的时间救援。

技术领域

本发明涉及一种消防灭火设备，具体涉及一种高层消防无人机。

背景技术

当高楼层发生火灾时，由于其火势蔓延途径多、速度快，且安全疏散困难，严重威胁群众人身财产安全。消防水枪喷射距离有限，消防员也难以迅速直接进入火灾现场。现有的普通消防无人机动力能源系统主要有锂电池和氢气燃料电池两种。锂电池续航里程维持20min左右，且寿命短；而氢燃料电池的安全性低，且不能高效存储，两者都无法满足无人机大规模使用和循环作业的要求。针对高层建筑灭火难的问题，设计出一种基于飞轮电池的高层消防无人机。飞轮电池安全可靠性强，能量密度和功率密度高，保证了该无人机可以迅速反应，起飞到达高层着火点。其自身携带的灭火燃料，可以迅速灭火，保证生命和财产安全。

发明内容

本发明，设计了一种携带灭火胶囊和彩色数字摄像头/红外热成像仪的高层消防无人机，能精确定位，快速反应。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于飞轮电池的高层消防无人机，包括动力能源系统、灭火装置和应急保护装置，飞机机体、数据链系统、发射回收系统、飞控系统。

所述动力能源系统由动力源、传动机构、电池管理系统系统组成。

所述动力源由一块飞轮电池，一块蓄电池协同供电，所述飞轮电池纵向平置在机体内部，通过铆钉固定到无人机地板上。蓄电池与飞轮电池并联，为无人机上电气设备供电。

所述传动机构由电动机/发电机、变压器、变速器/减速器、螺旋桨组成。其中，螺旋桨有四个，对称分布于无人机的四个角。

所述飞轮电池由飞轮、轴、轴承、电动机/发电机、真空容器和电力电子变换器组成；

所述轴承采用主动磁悬浮轴承和推力轴承。主动磁悬浮轴承置于轴两侧末端，推力轴承置于两磁悬浮轴承右侧1/3处。所述飞轮采用碳纤维材料，位于推力轴承左侧，轴中央，通过平键和定位轴肩固定到轴上。所述真空容器内部设有压力传感器，实时监测真空容器内的气压，能最大程度降低飞轮电池的空阻损耗，保证其效率。

所述灭火装置由灭火胶囊、灭火胶囊发射筒、真空室、气体发生剂组成。通过简单支架固定在无人机地板外侧，与无人机起落架互不干涉。所述灭火胶囊采用微胶囊技术，其表面是具有网状结构的聚硅氧烷有机膜；其内有湿度传感器，检测灭火胶囊湿度，保证干粉灭火的有效性。

所述灭火胶囊嵌在发射筒内部通过卡扣锁紧。后部是真空室，里面有气体发生剂。气体发生剂由蓄电池提供高压，通过电子设备引燃。

所述应急保护装置安装在无人机尾部，主要由减速伞、伞舱与弹射系统、机械开伞系统、减速伞控制器与供电系统四部分构成。

所述开伞机构由舵机、U型杠杆、传动销、锁销及舵机固定架构成。

所述机械开伞系统由舵机、舵机座、连杆、锁销组成,安装于伞舱顶部。

所述伞舱由伞舱主体、底部弹射弹簧与弹簧压板组成。

所述减速伞控制器与供电系统由低压电池、接收机、压力传感器组成。