一种消防无人机及其方法

技术领域

本发明涉及消防设备技术领域，特别涉及一种消防无人机及其方法。

背景技术

在现代科学技术的不断的发展下，无人机技术日趋成熟并应用于多个领域内，其中消防无人机用于高层建筑火灾的扑救，对高层建筑火灾扑救领域将是个重大的突破，如何将无人机技术用于高层建筑火灾扑救将是个有意义的项目，但由于火源上方的高温乱流，导致无人机无法太过接近火源，而现在应用于消防的无人机灭火剂喷射距离有限，只能依靠近距离火源进行喷射灭火剂来灭火，不仅大大提升无人机的损坏概率且大大提高灭火成本，而且因为灭火剂喷射的强度不够，在高温乱流的影响下灭火剂无法有效到达火焰根部，灭火效果也不好，同时大多数的消防无人机均采用水平喷射灭火剂，没有分力，容易造成势能浪费大大提高无人机的应用成本。

传统的消防灭火装置一般为消防水炮或者干粉灭火器等，很多都不适用于消防无人机上，一是因为体积重量问题，二是因为喷射距离不足。消防水炮的水流射程较远，耗费的成本相对较低，具有良好的抗复燃能力和降温吸热作用，但是水炮的灭火效率较低，灭火时间较长，水的比重大应用于消防无人机一次性携带的量比较少，无法保证灭火效果。干粉灭火器具有较高的灭火效率，但是现有技术中干粉由于自身基质成分的原因，无法实现超远距离喷射，且抗复燃能力和降温吸热作用也相对较差，纯干粉灭火剂在消防无人机上应用特别是在高空作业在风速和火灾现场高温乱流的影响下喷射距离大大缩短；虽然有些灭火装置虽然可实现水、干粉或者气体某一种或两种混合喷射，在深林火灾、高层火灾等特殊情况下，无法根据实际火灾现场的情况起到有效的灭火效果。水流的射程较远，但是水流在空中重力较大，喷射速度有限，其射程仍相对较低且以水治火在现代带电环境中有诸多不便。又因传统的干粉灭火射程较近，传统的干粉喷射方法无法将干粉驱动至较远的火灾现场。

现有的压缩气体干粉灭火主要采用惰性气体与干粉混合喷射方式进行灭火。

其中，常压式压缩气体干粉灭火通常采用压缩机或压缩气体钢瓶的方式进行供气，而压缩机及压缩气体钢瓶供气量有限，无法满足大流量高压力供气的要求，而若需实现大流量高压力供气，则需设置多台压缩机或压缩气体钢瓶，其占用空间大，在空间有限的区域内往往不具备布置的空间，不利于现场布置也不利于应用在消防无人机上；另一种单纯储气式干粉灭火通常在灭火剂容器内存储高压缩气体，在大流量喷射时，压缩气体将大量消耗，喷射压力也大幅降低。

现有大多数的灭火器均采用外贮压式的结构（增压气体和干粉灭火剂分开贮存，干粉储罐不带压），通过一次混合高压氮气驱动干粉喷射，灭火时，通过高压氮气一次增压（混合同理），喷射距离6m～15m，导致干粉喷射距离有限，不能满足多场景应用，同时与水结合的应用，会增加干粉的粘黏性在喷射出后不易散开且还不利于超远距离喷射比较笨重。

氮气在-196℃时为液态，常温常压下液氮体积是气态氮气体积的1/640，在低温贮存容器中压力小于0.1MPa，这类容器不纳入气瓶监管范畴，不需要定期检验，由于液氮温度为-196℃，释放到高温区还能起到快速降温作用，气体灭火剂的灭火设计用量比常温灭火系统要少，因此液氮灭火系统能节省用户投资，降低灭火系统维护成本，重要的是使用户的重要场所得到连续性的保护，同时液氮比重相对于水或其他液态灭火剂来说更低，意味着同等体积的罐体可以携带更多的液氮。

因此本发明开发一款稳定具有高效灭火、超远距离喷射灭火的消防无人机。

发明内容

本发明的目的，就是解决现有问题，提供一种消防无人机及其方法，将灭火剂喷射系统与无人机相结合，灭火剂喷射系统利用液氮灭火剂与干粉灭火剂相混合后进行灭火，液氮汽化后对干粉二次增压可将干粉灭火剂输送至更远端，同时使喷射出去的干粉有充足的动能穿透火焰，直抵火焰根部，提高灭火效率、防止复燃；同时未完全汽化的液氮混合干粉灭火剂喷出后再汽化可以吸收大量的热，降低火场温度，有益灭火；灭火剂喷射采用斜喷一个是可在高于火源位置处精准瞄准火源点，二是提高灭火剂喷速，提高灭火剂利用率和灭火效能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种消防无人机，包括无人机、灭火系统，所述无人机包括无人机主体，所述灭火系统包括灭火剂喷射系统和连接灭火剂喷射系统的灭火剂输送装置；所述灭火剂喷射系统通过横架安装无人机主体上；所述灭火剂输送装置沿无人机主体后部向无人机主体前部倾斜设置在无人机主体底部；所述灭火剂喷射系统包括液氮瓶组、干粉瓶组和控制系统，所述灭火剂输送装置包括混合器、喷射装置，所述液氮瓶组与干粉瓶组分别与混合器连接，所述混合器一端与喷射装置连接；所述液氮瓶组还连接有充压气体瓶组，所述充压气体瓶组又与喷射装置相连接；所述控制系统控制液氮瓶组、干粉瓶组与充压气体瓶组，控制系统安装在无人机主体内。

进一步的，为了瞄准火源，提高灭火剂喷速减小灭火剂的损耗，所述无人机主体上设有多条支撑臂，无人机主体下方设有用于安装横架且相对称的底架，所述支撑臂上设有飞行旋翼，所述无人机主体前端下部设有支撑座，所述支撑座上设有支撑连接杆，无人机主体后端下部设有固定连接杆，所述灭火剂输送装置与无人机主体底部平面形成30°～35°的锐形角度，所述灭火剂输送装置后端连接在固定连接杆上，前端连接在支撑连接杆上，所述支撑连接杆和所述固定连接杆对所述灭火剂输送装置形成支撑。

进一步的，为了提高喷射时的稳定性，所述支撑连接杆与灭火剂输送装置通过第一卡箍连接；所述灭火剂输送装置与固定连接杆通过第二卡箍连接；所述无人机主体内部还设有用于提供电能的蓄电池组，所述无人机顶部前端设有摄像组件、导航组件，无人机主体顶部后端设有通信模块，所述无人机主体顶部还设有用于增加无人机主体刚度的盖板。

进一步的，为使混合充分和前少混合后的灭火剂向前喷射阻力，所述混合器上设有连通混合器内部的液氮管接头和干粉管接头，所述混合器为两端带有通孔的圆管，液氮管接头接入一端通孔，干粉管接头从混合器的圆管外体倾斜接入到混合器的圆管体内，干粉管接头与混合器中心轴形成锐形角度，所述干粉管接头不少于一根。

进一步的，为更好的减小液氮的日常损耗以及保证整个灭火系统的稳定运转，所述液氮瓶组包括用于储存液氮灭火剂的真空贮罐，所述真空贮罐上设有用于保存液氮灭火剂的制冷机、用于可使所述真空贮罐内液氮灭火剂喷放出来的液氮电磁阀、用于对所述真空贮罐的内部进行增压的换向阀体组；所述干粉瓶组包括干粉瓶以及设置在干粉瓶上的干粉瓶电磁阀；所述充压气体瓶组包括充压气体瓶以及设置在充压气体瓶上的充压气瓶电磁阀，所述充压气体瓶通过换向阀体组与真空贮罐连通；所述控制系统分别与液氮电磁阀、干粉瓶电磁阀、充压气瓶电磁阀电连接。

进一步的，为了提高混合灭火剂的喷射距离，通过对进气接头输入气体，实现炮管的伸长与回收，所述喷射装置包括固定炮管、安装在固定炮管内的伸缩炮管，所述固定炮管内设有固定活塞，固定炮管前端设有接器口，接器口设有内螺纹，混合器通过内螺纹与固定炮管连接，所述固定炮管末端设有末端活塞；伸缩炮管一端依次穿过末端活塞、固定活塞安装在固定炮管内另一端伸出固定炮管外，所述伸缩炮管位于固定炮管内的主体上设有环台，环台上设有密封圈，所述固定活塞与环台之间形成第一密封腔，第一密封腔内设有第一减震弹簧，所述末端活塞与环台之间形成第二密封腔，第二密封腔内设有第二减震弹簧，所述固定炮管上设有与第一密封腔连通的第一进气接头，与第二密封腔连通的第二进气接头，所述固定活塞、末端活塞的内环壁均设有O形密封圈，所述第一进气接头、第二进气接头连接有气动换向阀。

进一步的，实现充压气瓶对喷射装置伸缩的控制，所述气动换向阀与充压气体瓶之间设有充压管路，所述充压管路上设有第一充压气体电磁阀，所述气动换向阀、第一充压气体电磁阀与控制系统电连接。

进一步的，实现液氮灭火剂与干粉灭火剂的有效混合，所述混合器与液氮电磁阀通过液氮管相连接，液氮管一端连接在混合器上设有的液氮管接头，一端连接液氮电磁阀；所述混合器与干粉瓶电磁阀之间通过干粉管相连接，干粉管一端连接在混合器上设有的干粉管接头，另一端连接在干粉瓶电磁阀上。

进一步的，所述干粉管接头与混合器中心轴形成锐形角度为30°。

一种消防无人机的使用方法，具体方法如下：

①灭火系统日常待命状态下，控制系统实时监测液氮瓶组状态，储存液氮灭火剂的真空贮罐上配有制冷机，当真空贮罐内压力达到一定阈值时，制冷机开机，使汽化的氮气重新液化成液氮，当真空贮罐内压力大于所述换向阀体组内安全阀的设定阈值时，通过安全阀对真空贮罐进行泄压；

②需要进行灭火时，将灭火系统的各部组件安装在无人机上，启动搭载有灭火系统的无人机，通过无人机主体上的通信模块控制无人机飞行至火灾现场，通过摄像组件获取现场实时状况，利用导航组件获取精准地理位置信息，到达火源合适位置后通过控制系统进行远程灭火，在混合灭火剂喷射前，将充压气体瓶内的高压气体快速通过充压管路进入气动换向阀，控制系统控制气动换向阀连通第一进气接头，高压气体通过第一进气接头进入第一密封腔内推动伸缩炮管往前方伸长，来提高灭火剂的喷射射程；通过控制系统，首先真空贮罐释放液氮灭火剂通过液氮管进入混合器中，同时干粉瓶释放干粉灭火剂通过干粉管进入混合器中，干粉灭火剂与液氮灭火剂在混合器中混合形成混合灭火剂，混合器中的混合灭火剂通过固定炮管--伸缩炮管然后喷出进行灭火；液氮灭火剂在喷放时检测真空贮罐压强小于换向阀体组内的设定值，充压气体瓶向所述真空贮罐内排放经换向阀体组减压后的充压气体，充压气体补充入真空贮罐内进行增压，使所述真空贮罐内液氮灭火剂持续释放；

③火灾扑灭后，控制系统控制气动换向阀连通第二进气接头，高压气体通过第二进气接头进入第二密封腔内使伸缩炮管往后方回收；控制系统关闭液氮瓶组、干粉瓶组、充压气体瓶组，无人机返航。

本发明的有益效果是：一种消防无人机搭载了灭火剂喷射系统和灭火剂输送装置，其中灭火剂输送装置（喷射装置）与无人机主体底部平面呈30°～35°的锐角结构倾斜设置在无人机上，采用斜着喷射，可以在高于火源点的位置直接对准着火点；同时结构上根据力的三角分布，有一个沿喷射方向的分力，利用飞行高度产生的势能，提供一部分动能（速度），保证无人机的稳定性；针对高层楼宇、高速公路、森林等火灾，灵活机动的无人机搭载灭火剂喷射系统，主要有液氮瓶组及干粉瓶组等部件，两个瓶组的灭火剂通过混合器进行混合，从喷射装置喷出混合后的灭火剂，通过无人机空中飞行、快速反应，缩短了消防救援力量到达火场的时间。液氮灭火剂释放后在常温常压环境下体积膨胀近700倍，可以对干粉灭火剂进行二次增压，干粉灭火剂进入到混合器后与液氮（液氮汽化后的高压氮气）进行二次混合（一次混合是在干粉瓶内充有高压氮气），利用液氮灭火剂在常温常压下汽化后在有限空间内形成高压氮气推着干粉灭火剂喷射，同时未及时汽化的液氮灭火剂和干粉灭火剂继续混合喷射而出，通过液氮汽化后的二次增压能把干粉灭火剂输送至更远端有效喷射距离可达:60m～70m，而常规干粉灭火装置喷射有效距离只有6m～15m；二是喷射出去的干粉有充足的动能穿透火焰，直抵火焰根部，提高灭火效率、防止复燃；三是喷射出去的液氮汽化可以吸收大量的热，降低火场温度，有益灭火。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1是本发明一种消防无人机结构示意图；

图2是本发明一种消防无人机及其方法中灭火系统部件连接的平面示意图；

图3是本发明一种消防无人机未伸出伸缩炮管时的结构示意图；

图4是本发明一种消防无人机伸出伸缩炮管时的结构示意图；

图5是本发明一种消防无人机中灭火系统结构示意图；

图6是图1-A处的放大图；

图7是图1-B处的放大图；

图8是本发明一种消防无人机中喷射装置中伸缩炮管回缩时的结构示意图；

图9是本发明一种消防无人机中喷射装置中伸缩炮管伸出时的结构示意图；

图10是本发明一种消防无人机中混合器的结构示意图；

图11是本发明一种消防无人机中混合器的剖面结构示意图。

图中：无人机1、灭火系统2、无人机主体11、摄像组件111、导航组件112、通信模块113、盖板114、底架12、灭火剂喷射系统3、灭火剂输送装置4、横架121、支撑臂13、飞行旋翼14、固定连接杆16、支撑连接杆17、支撑座171、蓄电池组18、液氮瓶组31、干粉瓶组32、控制系统33、混合器41、喷射管路42、充压气体瓶组5、液氮管接头411、干粉管接头412、真空贮罐311、液氮电磁阀312、换向阀体组313、干粉瓶321、干粉瓶电磁阀322、充压气体瓶51、充压气瓶电磁阀52、固定炮管421、伸缩炮管422、固定活塞4211、接器口4212、末端活塞4213、环台4221、密封圈4222、第一密封腔423、第一减震弹簧424、第二密封腔425、第二减震弹簧426、第一进气接头427、第二进气428、O形密封圈429气动换向阀6、充压管路61、第一充压气体电磁阀62、液氮管3121、干粉管3221、第一卡箍7、第二卡箍8。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参照附图对本发明一种消防无人机做进一步说明:

如图1-11所示的一种消防无人机，包括无人机1、安装在无人机上的灭火系统2，所述无人机1包括无人机主体11，所述灭火系统2包括灭火剂喷射系统3和连接灭火剂喷射系统3的灭火剂输送装置4，所述灭火剂喷射系统3通过横架121安装无人机主体11上；所述灭火剂输送装置4沿无人机主体11后部向无人机主体11前部倾斜设置在无人机主体11底部；无人机主体11上设有多条支撑臂13，无人机主体11下方设有用于安装横架121且相对称的底架12，所述支撑臂13上设有飞行旋翼14，所述无人机主体11前端下部设有支撑座171，所述支撑座171上设有支撑连接杆17，无人机主体11后端下部设有固定连接杆16，所述灭火剂输送装置4后端连接在固定连接杆16上，前端连接在支撑连接杆17上，所述支撑连接杆17和所述固定连接杆16对所述灭火剂输送装置4形成支撑，为了可以确保灭火剂输送装置4在喷射灭火剂时的稳定性，灭火剂输送装置以锐形角度倾斜设置，灭火剂输送装置与无人机主体底部平面形成锐形角度为 30°；灭火剂输送装置4包括喷射装置42和连接喷射装置的混合器41，混合器安装在喷射装置向上的顶端，喷射装置向上一端通过第一卡箍7安装在无人机主体11，支撑连接杆17与灭火剂输送装置4之间形成一定的角度，在喷射灭火剂时灭火剂输送装置4会受到在喷射瞬间产生的一个反向力，支撑连接杆17能够抵消反向力，减小反向力对灭火剂输送装置4造成的伤害，在本实施例中灭火剂输送装置以锐形角度倾斜设置，采用斜着喷射，可使无人机安全的悬浮在高于火源点的位置直接对准着火点喷射混合灭火剂，使喷射出去的混合灭火剂有充足的动能穿透火焰，直抵火焰根部，提高灭火效率、防止复燃，同时结构上根据力的三角分布，有一个沿喷射方向的分力，利用飞行高度产生的势能，提供一部分动能（速度），保证无人机喷射灭火剂时的稳定性能够集中对着火点进行灭火剂的喷射，而普通的无人机只采用了平行喷射管的设置，灭火时需要无人机与着火点相对的平行才能进行有效的灭火，且灭火剂很难穿透到达火焰根部，平行喷射时会有一个向后的推力容易造成无人机悬浮不稳定，造成灭火剂喷射不能集中；

在本实施例中，如图6、7为了喷射装置稳定可靠的支撑，保证喷射灭火过程的稳定性，所述支撑连接杆17与灭火剂输送装置4通过第一卡箍7连接；所述灭火剂输送装置4与固定连接杆16通过第二卡箍8连接；在无人机主体11内部还设有用于为无人机及其灭火系统提供电能的蓄电池组18，无人机顶部前端设有用于获取火灾现场图像信息的摄像组件111、以及为无人机提供导航功能的导航组件112，无人机主体11顶部后端设有用于接收及发射信号的通信模块113，所述无人机主体11顶部还设有用于增加无人机主体刚度的盖板114。

在本实施方式中，如图11所示，所述混合器41上设有一根液氮管接头411和两根干粉管接头412连通混合器41内部，所述混合器41为两端带有通孔的圆管，液氮管接头411接入一端通孔，干粉管接头412从混合器41的圆管外体倾斜接入到混合器41的圆管体内，干粉管接头412与混合器41中心轴形成锐形角度，干粉管接头与混合器中心轴形成30°锐形角度结构，保证进入混合器的干粉灭火剂喷射的连续性，当液氮灭火剂沿混合器管轴进入混合器内，然后干粉灭火剂以30°角切入混合器内，形成一个向前的冲势，使液氮在汽化后推着干粉灭火剂往前的同时未及时汽化的液氮和干粉进行混合然后高速喷出。

如图1、2、5所示，上述的灭火剂喷射系统3包括液氮瓶组31、干粉瓶组32和控制系统33组成，所述液氮瓶组31与干粉瓶组32分别与混合器41连接，所述液氮瓶组31还连接有充压气体瓶组5，所述充压气体瓶组5又与喷射装置42相连接；所述控制系统33控制液氮瓶组31、干粉瓶组32与充压气体瓶组5，控制系统33安装在无人机主体11内；所述液氮瓶组31包括用于储存液氮灭火剂的真空贮罐311，所述真空贮罐311上设有用于保存液氮灭火剂的制冷机314、用于可使所述真空贮罐311内液氮灭火剂喷放出来的液氮电磁阀312、用于对所述真空贮罐311的内部进行增压的换向阀体组313，为减少真空贮罐内的液氮灭火剂在日常保存过程中因液氮汽化而造成液氮灭火剂损耗，保证整个灭火系统的稳定运转，利用制冷机314可将液氮汽化成的氮气重新转化为液氮，使液氮灭火剂保持-200℃～-196℃恒定贮存在真空贮罐内，使气态的液氮灭火剂液化为液态，从而使液氮灭火剂持续贮存在真空贮罐内，使真空贮罐内液氮灭火剂不会减少，使之不排空，使真空贮罐内贮量保持不变，解决液氮日常保存维护的难题，在液氮的保存上发明人已经有成熟的技术，能够长时间的保存液氮而不损耗，利用液氮保存技术支持本发明的可行性；换向阀体组313包括换向阀（未标示）和用于保护真空贮罐311的安全阀（未标示）；所述干粉瓶组32包括干粉瓶321以及设置在干粉瓶321上的干粉瓶电磁阀322；混合器41与液氮电磁阀312之间通过液氮管3121连接，液氮电磁阀312上设有液氮出口（未标示），液氮管3121一端连接在混合器41上设有的液氮管接头411上，另一端连接在液氮出口（未标记）上；混合器41与干粉瓶电磁阀322之间通过干粉管3221连接，干粉瓶电磁阀322上设有用于干粉灭火剂喷出的干粉出口（未标记），干粉管3221一端连接在混合器41上设有的干粉管接头412上，另一端连接在干粉出口（未标记）上，液氮灭火剂与干粉灭火剂在混合器中的有效混合，干粉灭火剂进入混合器内与液氮灭火剂进行二次混合，同时液氮汽化后在有限空间内迅速膨胀形成高压氮气推动干粉灭火剂为干粉灭火剂进行二次增压，保证喷射出去的干粉灭火剂有充足的动能穿透火焰，直抵火焰根部，提高灭火效率、防止复燃，在液氮二次增压下干粉灭火剂的喷射距离可达60m，未及时汽化的液氮灭火剂和干粉灭火剂混合后喷出，液氮灭火剂再次汽化可以吸收大量的热，降低火场温度，增加灭火效率；混合器一端连接有喷射装置，喷射装置采用可伸缩结构，从而提高灭火剂的喷射距离；

所述充压气体瓶组5包括储存有高压气体的充压气体瓶51以及设置在充压气体瓶51上的充压气瓶电磁阀52，充压气体瓶51内的高压气体优选的使用高压氮气，一是为喷射装置提供伸缩的动源，二是为液氮瓶组进行增压，所述充压气体瓶51通过换向阀体组313与真空贮罐311连通，充压气体瓶51与换向阀体组313之间是设有一条管路（未标示）的，充压气体瓶组通过换向阀体组与液氮瓶组连通，充压气体瓶组5通过换向阀体组313对液氮瓶组31在液氮灭火剂释放过程中罐内压力减小导致液氮灭火剂无法持续释放时进行有效增压，保证液氮灭火剂的持续释放，通过换向阀（未标示）对充压气体瓶51中的高压氮气进行减压，减压后的氮气再进入真空贮罐311内，防止因高压氮气直接进入真空贮罐311内导致爆罐的发生，安全阀（未标示）为预防措施，通过安全阀（未标示）确保真空贮罐311内压力值因液氮汽化过快导致压力过高时进行泄压，保证真空贮罐的安全；所述控制系统33分别与液氮电磁阀312、干粉瓶电磁阀322、充压气瓶电磁阀51电连接，实现灭火剂喷射系统的控制。

如图8、9，喷射装置42包括固定炮管421、安装在固定炮管421内的伸缩炮管422，所述固定炮管421内设有固定活塞4211，固定炮管421前端设有接器口4212，接器口4212设有内螺纹，混合器41通过内螺纹与固定炮管421连接，所述固定炮管421末端设有末端活塞4213；伸缩炮管422一端依次穿过末端活塞4213、固定活塞4211安装在固定炮管421内另一端伸出固定炮管421外，所述伸缩炮管422位于固定炮管421内的主体上设有环台4221，环台4221上设有密封圈4222，所述固定活塞4211与环台4221之间形成第一密封腔423，第一密封腔423内设有第一减震弹簧424，所述末端活塞4213与环台4221之间形成第二密封腔425，第二密封腔425内设有第二减震弹簧426；通过对固定炮管上的进气接头输入高压气体，实现伸缩炮管在固定炮管内的伸长与回收，所以在固定炮管421上设有与第一密封腔423连通的第一进气接头427，与第二密封腔425连通的第二进气接头428，所述固定活塞4211、末端活塞4213的内环壁均设有O形密封圈429，所述第一进气接头427、第二进气428接头连接有气动换向阀6，所述气动换向阀6与充压气体瓶51之间设有充压管路61，所述充压管路61上设有第一充压气体电磁阀62，通过第一充压气体电磁阀控制高压气体进入气动换向阀驱动伸缩炮管运动，所述气动换向阀6、第一充压气体电磁阀62与控制系统33电连接，实现充压气瓶对喷射装置伸缩的控制，充压气瓶与气动换向阀连通，充压气体瓶内的高压氮气通过充压管路到达气动换向阀，由控制系统控制气动换向阀分别与第一进气接头、第二进气接头连通；当气动换向阀与第一进气接头连通时，高压氮气进入第一密封腔使伸缩炮管从固定炮管内伸出然后输出混合灭火剂联用灭火，伸缩炮管伸出可以提高灭火剂的射程，当气动换向阀连通第二进气接头时，高压气体通过第二进气接头进入第二密封腔内使伸缩炮管往后方回收，实现喷射装置42可伸缩操作，为无人机灭火提供更好的灭火剂喷射效果。

本发明涉及的一种消防无人机的使用方法，具体方法如下：

①灭火系统日常待命状态下，控制系统实时监测液氮瓶组状态，储存液氮灭火剂的真空贮罐上配有制冷机，当真空贮罐内压力达到一定阈值时，制冷机开机，使汽化的氮气重新液化成液氮，当真空贮罐内压力大于所述换向阀体组内安全阀（未标示）的设定阈值时，通过安全阀（未标示）对真空贮罐进行泄压；

②需要进行灭火时，将灭火系统的各部组件安装在无人机上，启动搭载有灭火系统的无人机，通过无人机主体上的通信模块控制无人机飞行至火灾现场，通过摄像组件获取现场实时状况，利用导航组件获取精准地理位置信息，到达火源合适位置后通过控制系统进行远程灭火，在混合灭火剂喷射前，将充压气体瓶内的高压气体快速通过充压管路进入气动换向阀，控制系统控制气动换向阀连通第一进气接头，高压气体通过第一进气接头进入第一密封腔内推动伸缩炮管往前方伸长，来提高灭火剂的喷射射程；通过控制系统，首先真空贮罐释放液氮灭火剂通过液氮管进入混合器中，同时干粉瓶释放干粉灭火剂通过干粉管进入混合器中，干粉灭火剂与液氮灭火剂在混合器中混合形成混合灭火剂，混合器中的混合灭火剂通过固定炮管--伸缩炮管然后喷出进行灭火；液氮灭火剂在喷放过程中真空贮罐压强小于换向阀体组内的设定值，充压气体瓶向所述真空贮罐内排放经换向阀体组减压后的充压气体，充压气体补充入真空贮罐内进行增压，使所述真空贮罐内液氮灭火剂持续释放；

③火灾扑灭后，控制系统控制气动换向阀连通第二进气接头，高压气体通过第二进气接头进入第二密封腔内使伸缩炮管往后方回收；控制系统关闭液氮瓶组、干粉瓶组、充压气体瓶组，无人机返航。

本发明一种消防无人机搭载了灭火剂喷射系统和灭火剂输送装置，其中灭火剂输送装置（喷射装置）与无人机主体底部平面呈30°～35°的锐角结构倾斜设置在无人机上，采用斜着喷射，可以在高于火源点的位置直接对准着火点；同时结构上根据力的三角分布，有一个沿喷射方向的分力，利用飞行高度产生的势能，提供一部分动能（速度），保证无人机的稳定性；针对高层楼宇、高速公路、森林等火灾，灵活机动的无人机搭载灭火剂喷射系统，主要有液氮瓶组及干粉瓶组等部件，两个瓶组的灭火剂通过混合器进行混合，从喷射装置喷出混合灭火剂，通过无人机空中飞行、快速反应，缩短了消防救援力量到达火场的时间。液氮灭火剂释放后在常温常压环境下体积膨胀近700倍，在有限的空间内可以对干粉灭火剂进行二次增压，干粉灭火剂进入到混合器后与液氮（液氮汽化后的高压氮气）进行二次混合（一次混合是在干粉瓶内充有高压氮气），利用液氮灭火剂在常温常压下汽化后在有限空间内形成高压氮气推着干粉灭火剂喷射，同时未及时汽化的液氮灭火剂和干粉灭火剂继续混合喷射而出，混合器为两端带有通孔的圆管，液氮管接头接入一端通孔，干粉管接头从混合器的圆管外体倾斜接入到混合器的圆管体内，干粉管接头与混合器中心轴形成30°锐形角度结构，当液氮灭火剂沿混合器管轴进入混合器内，然后干粉灭火剂以30°角切入混合器内解决干粉在喷射时不连续的问题，形成一个向前的冲势，使液氮在汽化后推着干粉灭火剂往前的同时未及时汽化的液氮和干粉进行混合然后通过灭火剂输送装置4高速喷出，

灭火剂输送装置4（即喷射装置）沿无人机主体11后部向无人机主体11前部倾斜设置在无人机主体11底部，向上一端连接在固定连接杆16上，向下一端连接在支撑连接杆17上，使灭火剂输送装置4与无人机主体11底部平面呈30°的锐角结构倾斜设置，无人机上采用斜着喷射方式，可以使无人机悬停在高于火源点的位置直接对准着火点；同时结构上根据力的三角分布，有一个沿喷射方向的分力，利用飞行高度产生的势能，提供一部分动能（速度），保证无人机的稳定性，本发明中一是通过液氮汽化后的二次增压能把干粉灭火剂输送至更远端有效喷射距离可达60m，最大可达70m，而常规干粉灭火装置喷射有效距离只有6m～15m；二是喷射出去的干粉有充足的动能穿透火焰，直抵火焰根部，提高灭火效率、防止复燃；三是喷射出去的液氮汽化可以吸收大量的热，降低火场温度，有益灭火。

在本实施例中所述无人机采用有效载荷可达200kg～300kg的六臂六翼无人机；所述真空贮罐容量为70L，液氮介质重量50kg，内部压力＜0.1MPa，有效喷射距离＞5m；所述充压气体瓶采用容量为15L高压氮气瓶，内部压力12MPa；所述干粉瓶容量为63L，干粉介质重量50kg，内部压力1.2MPa，有效喷射距离6m～8m；

将上述真空贮罐内的液氮灭火剂与干粉瓶中的干粉灭火剂在混合器内进行混合，液氮在混合器内汽化，在有限空间内对干粉灭火剂进行二次增压，混合器内压力可达到2.2MPa，而现有技术中常规灭火装置使用混合器的压力不高于1MPa；在混合器中液氮灭火剂、干粉灭火剂混合后的混合灭火剂介质通过喷射装置喷射出来的瞬时压力为2.1MPa，初始速度＞70m/s，有效射程不低于60m，对比现有技术中常规干粉灭火装置喷射瞬时压力只有1.2MPa，初始速度25m/s，且有效射程不高于15m，同时在目前的消防行业暂时还未有使用液氮为干粉灭火剂进行二次增压的技术或者产品出现，从上述数据表明本发明通过液氮与干粉进行混合并对干粉灭火剂二次增加，具有喷射力更强大，喷射距离更远的优点，未及时汽化的液氮灭火剂随干粉灭火剂喷出后再汽化能够吸收大量的热，降低火场温度，有益灭火。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。