灭火装置及方法
技术领域
本发明属于消防领域，具体涉及一种灭火装置及方法。
背景技术
森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害。利用飞机或直升机来实施灭火，是目前森林火灾的一种重要的灭火方式。其中，因具备不受灭火时机的限制、安全可靠、操作简单等优点，无人机灭火被广泛应用。但无人机的载重能力是一个巨大的瓶颈。无人机只是一个平台工具，主要还是利用挂载的装置进行灭火如干粉、水基灭火剂、阻燃剂等，载荷一般在几十公斤，大的也不超过100公斤，因此灭火效率不高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种灭火装置及方法，使其能够提高无人机灭火的效率。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种灭火装置，包括泡沫发生装置和气囊，所述泡沫发生装置包括高倍数泡沫灭火剂原液、泡沫发生容器和气体发生器，所述泡沫发生容器具有用于盛装所述高倍数泡沫灭火剂原液的腔体、泡沫出口和将所述腔体与所述泡沫出口连通的用于供泡沫流通的通道，所述气体发生器具有位于所述腔体中的第一出气口，所述气囊套设在所述泡沫出口处，所述气囊的内部与所述泡沫出口连通。
进一步地，所述通道内设置有用于细化泡沫的泡沫细化装置。
进一步地，所述泡沫细化装置包括海绵和用于将所述海绵固定在所述通道内的固定件。
进一步地，所述气体发生器具有位于所述通道内的第二出气口，所述第二出气口设置在所述泡沫细化装置和所述泡沫出口之间。
进一步地，所述第二出气口处设置有第一出气球，所述第一出气球的表面分布有多个与所述第二出气口连通的第一出气孔。
进一步地，所述第一出气口处设置有出气盘，所述出气盘上开有多个与所述第二出气口连通的第二出气孔。
进一步地，所述气体发生器具有位于所述通道内的第三出气口，所述第三出气口设置在所述泡沫细化装置和所述腔体之间。
进一步地，所述第三出气口处设置有第二出气球，所述第二出气球的表面分布有多个与所述第三出气口连通的第三出气孔。
进一步地，所述气体发生器包括点火器，所述点火器为遥控电子点火器。
第二方面，本发明提供一种灭火方法，采用上述任意一种灭火装置，包括以下步骤：
无人机将灭火装置携带至火场上方；
无人机将灭火装置向下方的火场投放；
灭火装置在被投放前或在下落过程中，气体发生器中产生具有一定压力的气体，气体进入到泡沫发生容器的腔体中，从而产生泡沫；
泡沫随气体一起经泡沫出口进入到气囊中，气囊在气体和泡沫的作用下逐渐膨胀；
当气囊内部的压力达到气囊的承压极限时，气囊发生爆炸，爆炸后产生的泡沫用来进行灭火。
本发明的有益效果：本发明提供的灭火装置及灭火方法，通过搭载于无人机上，以简单快速的方式实现了在空中完成泡沫灭火剂的发泡过程，使之直接使用于山林地火灾没有大量水源或大型压缩泡沫装备无法到达的火场，从而打破了山林地火灾无法使用泡沫灭火剂的现状，提高了无人机灭火效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本申请一实施例提供的灭火装置的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的灭火装置的结构示意图。
附图标记：
10-泡沫发生装置、11-高倍数泡沫灭火剂原液、12-泡沫发生容器、121-腔体、122-通道、123-泡沫出口、124-泡沫流通孔、13-气体发生器、131-第一出气口、132-第二出气口、133-第三出气口、14-泡沫细化装置、141-固定件、142-海绵、15-第一出气球、16-第二出气球、17-出气盘、20-气囊。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1-2所示，本实施例提供一种灭火装置，包括泡沫发生装置10和气囊。
泡沫发生装置10包括高倍数泡沫灭火剂原液11、泡沫发生容器12和气体发生器13。泡沫发生容器12具有用于盛装高倍数泡沫灭火剂原液11的腔体121、泡沫出口123和将腔体121与泡沫出口123连通的用于供泡沫流通的通道122。气体发生器13具有位于腔体121中的第一出气口131。
高倍数泡沫灭火剂原液11由高倍数泡沫灭火剂和水按一定比例混合而成，高倍数泡沫灭火剂原液11通过泡沫出口123或者在泡沫发生容器12上单独开设的注入口注入到腔体121中，优选高倍数泡沫灭火剂原液11是在灭火装置要被投入使用前一段时间内被注入到上述腔体121中的，而不是一直盛装在该腔体121中，这样方便转运。
气体发生器13具有供气管，供气管上开有位于上述腔体121中的第一出气口131。气体发生器13安装在泡沫发生容器12的外部，供气管的开有第一出气口131的部分从泡沫发生容器12外伸入到泡沫发生容器12内。优选第一出气口131位于高倍数泡沫灭火剂原液11内，并且靠近上述腔体121的底部，这样有利于快速地形成泡沫。
气体发生器13优选为安全气囊气体发生器13，也称安全气囊充气设备，其包括点火器，通过点火器产生的热能点燃气体发生剂，产生大量气体，气体冲破压力阀，并对外释放。安全气囊气体发生器13为已知的现有技术，本申请中不再对其进行赘述。点火器优选为遥控电子点火器，通过操作人员在地面手持遥控器进行点火操作，从而方便控制气体发生器13的启动时间。除此之外，点火器还可以由其他方式进行控制，比如由控制器控制或者延时电路控制等。
除了优选的实施方式以外，在本实施例中，气体发生器13还可以是一个包括压缩气体储气罐的装置，压缩气体储气罐充填了一定压缩比例的压缩气体，在压缩气体储气罐的排出管路上安装有电磁阀，电磁阀由控制器进行控制。电磁阀打开后，压缩气体储气罐向腔体121中释放压力气体，从而产生泡沫。气体发生器13还可以是一个包括安装在泡沫发生容器12外的鼓风机的装置，通过鼓风机向泡沫发生容器12送入具有一定压力的空气。
气囊套设在泡沫出口123处，气囊的内部与泡沫出口123连通。气囊由橡胶制成，从而在充气的情况下其体积可以发生变化，进而可以容纳一定量的气体和泡沫。
在一个实施例中，上述通道122内设置有用于细化泡沫的泡沫细化装置14。高倍泡沫灭火剂原液11接触到气体后会迅速产生含水量较多的粗泡沫，粗泡沫的灭火效果较差，其在大火中容易爆，因此产生的粗泡沫经过泡沫细化装置14细化成细泡沫，从而提高灭火效果。优选地，泡沫细化装置14包括海绵142和用于将海绵142固定在通道122内的固定件141，固定件141优选为框架结构，海绵142放置于该框架结构内，通过固定件141使海绵142始终保持在通道122内，而不会被具有一定压力的气体和泡沫冲走。粗泡沫从海绵142中的孔洞中经过后形成细泡沫。进一步地，海绵142优选为低密度海绵，低密度海绵的孔洞大小合适，且对泡沫流动的阻力小。
在本实施例中，除了优选的实施方式以外，泡沫细化装置14还可以是具有一层或多层过滤网结构的金属网板或陶瓷网板，或者具有蜂窝式孔洞结构的金属板或陶瓷板。
在一个实施例中，气体发生器13具有位于通道122内的第二出气口132，第二出气口132设置在泡沫细化装置14和泡沫出口123之间。第二出气口132可以与第一出气口131开设在同一根供气管上，此时，该供气管穿过泡沫细化装置14，也可以是由单独开设在另外一根供气管上，该另外一根供气管同样属于气体发生器13的一部分。从泡沫细化装置14中形成的细泡沫，密度过大，不易快速流动。通过第二出气口132进行供气，从而可以降低泡沫密度，提高泡沫的流动速度，减少气囊膨胀到合适体积的时间。
优选地，第二出气口132处设置有第一出气球15，第一出气球15的表面分布有多个与第二出气口132连通的第一出气孔，通常第一出气孔均匀分布在第一出气球15的表面。通过设置第一出气球15，从而第二出气口132供气均匀，更有利于降低泡沫密度和提高泡沫的流动速度。
在一个实施例中，第一出气口131处设置有出气盘17，出气盘17上开有多个与第二出气口132连通的第二出气孔，第二出气孔均匀分布在出气盘17的表面或者主要分布在出气盘17的下表面。优选出气盘17位于高倍数泡沫灭火剂原液11内，并且靠近上述腔体121的底部。随着高倍数泡沫灭火剂原液11的不断减少，出气盘17的盘状结构，有利于延长出气盘17在高倍数泡沫灭火剂原液11中浸没时间，从而长时间保持泡沫的快速形成状态。
在一个实施例中，气体发生器13具有位于通道122内的第三出气口133，第三出气口133设置在泡沫细化装置14和腔体121之间。同前面的实施例类似，第三出气口133可以与第一出气口131和第二出气口132一起开设在同一根供气管上，也可以开设在单独的供气管上。气体进入到高倍数泡沫灭火剂原液11中所形成的泡沫，刚开始较大，且含水量较多，通过在泡沫细化装置14之前增加第三出气口133进行供气，能够使大泡沫列变成小泡沫，从而加快泡沫的流动速度。
优选地，第三出气口133处设置有第二出气球16，第二出气球16的表面分布有多个与第三出气口133连通的第三出气孔。通常第三出气孔均匀分布在第二出气球16的表面。通过设置第二出气球16，从而第三出气口133供气均匀，更有利于加快泡沫的流动速度。
在上述的各个实施例中，如图1所示，作为优选的实施方式，泡沫发生装置10位于气囊的下方，即较重的泡沫发生装置10朝下，较轻的气囊朝上，有利于灭火装置向下投放。但是，在一个较差的实施方式中，如图2所示，泡沫发生装置10也可以位于气囊的上方，即较重的泡沫发生装置10朝上，矫情的气囊朝下。在这种方式中，泡沫发生容器12的结构有所不同，具体地，由于气囊在下方，因此泡沫出口123要朝下，通过在腔体121的上部开有泡沫流通孔124，使得在腔体121中形成的泡沫先是向上流动，然后经泡沫流通孔124向下流动。腔体121外部的空间则为泡沫流通的通道122，上述各实施例中所述的泡沫细化装置14、第一出气球15和第二出气球16则位于该通道122中。
本申请还提供一种灭火方法，该灭火方法采用了上述任一实施例中的灭火装置，具体包括如下步骤：
S1、无人机将灭火装置携带至火场上方。通过无人机上的携带装置将灭火装置挂载在无人机上，无人机在地面控制系统的控制下飞到要进行灭火的火场上方一定高度。
S2、无人机将灭火装置向下方的火场投放。无人机根据收到的控制信号，将灭火装置投放。
S3、灭火装置在被投放前或在下落过程中，气体发生器中产生具有一定压力的气体，气体进入到泡沫发生容器的腔体中，从而产生泡沫。即在两种情况下，气体发生器都开始工作，第一种情况是灭火装置在被投放前一段时间就已经开始工作，产生压力气体，然后在被投放后，继续产生压力气体。第二种情况是灭火装置在被投放后的下路过程中才开始产生压力气体。
S4、泡沫随气体一起经泡沫出口进入到气囊中，气囊在气体和泡沫的作用下逐渐膨胀，并且气囊持续地向下方火场掉落。
S5、当气囊内部的压力达到气囊的承压极限时，气囊发生爆炸，爆炸后产生的泡沫用来进行灭火。具体地，气囊到达火场上空合适高度，在该高度的高温气体和气囊内部的双重压力下，气囊发生爆炸，从而爆炸过程中气囊内的泡沫向四周喷射，降落覆盖到燃烧物上部，隔离氧气降低温度起到灭火的作用。同时，气囊爆炸所产生的冲击波也有利于灭火。在本实施步骤中，气囊的爆炸还可以是通过在气囊上安装的引爆装置来主动引爆的，引爆方式优选为通过遥控的方式引爆。
优选地，在步骤S3中，气体发生器是通过遥控的方式开始产压力气体的。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
