一種水系滅火劑及其與消防無人機結合的滅火方法
【專利摘要】本發明公開了一種水系滅火劑及其與消防無人機結合的滅火方法，所述水系滅火劑配方為保水劑30?50％、阻燃劑20?35％、增稠劑10?30％及表面活性劑0?10％。所述水系滅火劑與水以1?3:99?97的比例混合形成膠體狀滅火劑，可通過消防水罐車運送至高層建筑以及百米以上的超高層建筑火災現場，通過車載高壓泵送(動力源)，地面遙控消防無人機攜帶高壓水炮噴頭及壓力自持式高空消防液輸送管路飛行至著火位置水平向噴射膠體狀滅火劑進行滅火，通過各組分協同進行的吸熱冷卻、沖淡窒息、隔離覆蓋作用快速撲滅建筑火災。此水系滅火劑易于貯存，使用方法簡單，并具有滅火效率高、無環境污染等優勢。消防無人機針對高層建筑以及百米以上的超高層建筑火災的應用優勢更為明顯。
【專利說明】
一種水系滅火劑及其與消防無人機結合的滅火方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種水系滅火劑及其與消防無人機結合的滅火方法，該水系滅火劑可與水混合形成附著力強、粘度高、滅火性能優異的滅火材料，還可與消防無人機配合使用，針對高層建筑以及百米以上的超高層建筑發生火災進行快速有效的撲救滅火。
【背景技術】
[0002]火災是當今社會一大災難，全國幾乎每天都有火災發生，往往造成生命財產的巨大損失。如何迅速撲滅火災，盡量挽救生命，減少經濟損失，一直以來都是民眾和政府關注的熱點。
[0003]水來源廣泛、廉價易得，其蒸發吸熱可對火災起到冷卻作用，故常用于撲救建筑、森林和堆垛火災。但水流動性好，易在滅火過程中流失且水附著力很小，不能有效的防護和撲救垂直表面可燃物的火災。水滅火時不能抑制煙氣，水槍射流在火場中會增加幾十倍的濃烈毒煙和流向建筑物內部的強大濃煙氣流，容易在樓道形成“煙窗”，使人員逃生困難。
[0004]水的滅火效率低，容易造成資源浪費，煙氣易造成環境污染且危險系數高，為解決此類問題，人們往往在水中添加添加劑制成水系滅火劑以提高水的滅火性能。
[0005]如今高分子凝膠水系滅火劑成為研究的一大熱點。高吸水性樹脂具有極強的吸水性和保水性，其獨特的三維空間網絡結構將水分牢固的束縛住，使其擁有相當大的熱容。公開號為CN102166399A的專利公開了“一種吸水樹脂滅火劑的制備方法”。制備的吸水樹脂吸水速率為90g/min，吸水倍率為1000g/g。公開號為105061961A的專利公開了“一種耐鹽性高吸水性樹脂”，提高了高吸水性樹脂的穩定性、可靠性及耐鹽性。但單一高吸水性樹脂作為滅火劑在使用時存在一些缺點。公開號為CN1557516A的專利，公開了“高吸水性樹脂吸水凝膠滅火劑及其應用”，介紹了高吸水性樹脂凝膠滅火劑的幾種使用方法，其中一種方法為將高吸水樹脂細粉與大量水混合，用水槍噴向著火處，在15-60秒時間內生成吸水凝膠滅火，但由于高吸水性樹脂在較短時間內吸水粘度較小，滅火劑容易流失，無法達到粘附效果，影響其覆蓋滅火作用。將高吸水性樹脂100目細粉散布可能著火的部位表面，然后噴水至樹脂上，使其凝膠化防火和滅火，用此種方法易使滅火劑混合不均勻，防火效果不佳，且程序復雜，缺乏實用性。公開號為CN103483752A的專利公開了“一種用于高分子凝膠滅火劑的高吸水性樹脂的制備方法及使用該高吸水性樹脂的滅火劑”，該高吸水性樹脂在短時間內(3-1Omin)既能形成凝膠滅火，但樹脂吸水后溶脹變大，滅火劑過于濃稠，影響滅火劑使用水槍時的噴射距離，不利于高層建筑防滅火。
[0006]目前發生火災時大多需要出動消防車進行救火，但消防車救火的局限性很大，例如高層建筑以及百米以上的超高層建筑起火，普通的云梯消防車的有效作業高度為30?50m，再高的可達60?70m，現役消防車最大噴射高度56米，最大救援高度101米，其功能與實際要求相差甚遠。而高層建筑以及百米以上的超高層建筑一旦發生火災，有一個顯著的特征是“煙囪效應”，這種火災多是順著電梯槽或樓道通道蔓延，消防員不能像處理一般建筑火災那樣從外部進行滅火，只能佩戴空氣呼吸器進入火場，通過內部強攻撲救大火。但在這些狹窄區域，滅火設備無法有效作業，一旦火災蔓延到高層樓層，消防員無法攜帶滅火設備進行撲救，給救援工作帶來了很大的困難。
[0007]隨著科技的發展，無人機技術日趨成熟，無人機以其速度快、操作靈活的特點被廣泛應用，并被引入到消防滅火領域。集可靠性、穩定性、兼容性為一體的消防無人機，攜帶方便、操控簡單、實用性強，可以實時監控火災的情況、勘察火災現場的地形地貌。但目前無人機的應用主要還是以監控偵查為主，可以自主飛行、長距離遙控、高清晰度畫面回傳、運輸小型物件等，無法真正讓消防無人機在滅火過程中起到更大的作用。
[0008]—種適用于高層建筑以及百米以上的超高層建筑滅火的水系滅火劑及新型滅火方法亟待解決。

【發明內容】

[0009]本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種水系滅火劑及其與消防無人機結合的滅火方法。
[0010]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0011 ] 一種水系滅火劑，以重量百分比計，該水系滅火劑配方為:保水劑30-50 %、阻燃劑20-35%、增稠劑10-30%及表面活性劑0-10%。
[0012]所述的水系滅火劑成分中保水劑、阻燃劑、增稠劑及表面活性劑均為粉末狀固體，所述保水劑為高分子吸水性樹脂，粒度在30-150目，包括合成樹脂系、淀粉系和纖維素系三種系列高吸水性樹脂中的一種或多種組合。
[0013]所述的合成樹脂系高吸水性樹脂為聚丙烯酸類樹脂、聚乙烯醇類樹脂或聚丙烯腈類樹脂。
[0014]所述的淀粉系高吸水性樹脂為淀粉接枝丙烯酸鹽樹脂、淀粉接枝丙烯酰胺樹脂或淀粉接枝丙稀腈類樹脂。
[0015]所述的纖維素系高吸水性樹脂為纖維素接枝丙烯酸樹脂或纖維素接枝丙烯酰胺樹脂。
[0016]所述的水系滅火劑中的阻燃劑為聚磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鈉、磷酸氫鈉、硼酸鋅、碳酸鈉、碳酸氫鈉中、可膨脹石墨的一種或多種組合。
[0017]所述的水系滅火劑中的增稠劑為羧甲基纖維素納、羥丙基甲基纖維素、黃原膠、瓜爾膠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、高嶺土、膨潤土、凹凸棒中的一種或多種組合。
[0018]所述的水系滅火劑中的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮一種或多種組合。
[0019]上述水系滅火劑，添加劑與水的比例為1-3:99-97，優點:通過該比例混合形成膠體狀滅火劑，可以增加穩定性，提高滅火效果。
[0020]—種水系滅火劑的應用方法，將所述的水系滅火劑與水混合形成膠體狀滅火劑，由消防水罐車運送至火災現場，通過車載高壓栗送(動力源)，地面遙控消防無人機攜帶高壓水炮噴頭及壓力自持式高空消防液輸送管路飛行至著火位置水平向噴射膠體狀滅火劑進行滅火，并能通過輸送救援纜繩等方式實現輔助逃生救援。
[0021]—種消防無人機是大載重多旋翼消防無人機，包括無人機艙體、攝像裝置、水炮噴頭、起落架、機臂、旋翼、涵道圈、安全氣囊，所述艙體從上到下有降落傘艙、電控艙、燃料艙，所述電控艙安裝有GPS定位裝置、雷達避讓裝置和主控單元，所述燃料艙存放燃料箱，所述降落傘艙設置在艙體頂，所述安全氣囊設置在艙體底，所述攝像裝置安裝在艙體底部中間位置，所述起落架固定在艙體底部，艙體外固定有六個機臂，所述每個機臂外端連接一個旋翼，所述每個旋翼外部安裝一個涵道圈。
[0022]所述水炮噴頭設置在艙體底部與起落架之間，是產生射流的核心部件，滅火劑經過水炮噴頭時，將靜壓能轉化為動能，約束加快滅火劑流速，射出一股密實的高流速水柱。消防噴頭是由噴頭體、噴芯、導流板及若干密封件組成。噴頭體是整個水炮噴頭的核心部件，沿徑向分為連接段、導流段、直徑收縮段、喉前緩沖段、錐狀噴喉五部分。噴芯通過導流板安裝固定于噴頭體內部，設置于噴頭體軸線上，噴芯整體呈“T”型，由圓柱支撐段和傘狀折流板組成。導流板沿噴頭軸向的截面形狀做成流線型，可作為載體為噴芯提供支撐，同時弓I導水流，使其速度方向一致，提高水炮射程。
[0023]優選:所述無人機艙體、水炮噴頭、旋翼、機臂、起落架、涵道圈全部由防火耐高溫材料制成。
[0024]艙頂有降落傘艙，燃料燃盡時降落傘自動打開，防止無人機快速墜地造成損壞;艙底安裝有安全氣囊，對艙體進行保護;攝像裝置可以實時監控火災情況、勘察火災現場的地形地貌、觀測到高層建筑內的火勢及火源，進行精準滅火。
[0025]本發明的有益效果:
[0026]1.添加保水劑可增強滅火劑的保水能力，增加水分蒸發時帶走的熱量。粒度在30-150目的高分子吸水性樹脂可吸收水分成凝膠顆粒，提高滅火劑的附著性。
[0027]2.添加阻燃劑可通過稀釋空氣、覆蓋保護膜、冷卻降溫、抑制自由基等作用阻斷燃
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[0028]3.添加增稠劑可增加滅火劑的粘度，減少水分流失造成的資源浪費和效率降低。
[0029]4.此滅火劑的選擇與用量，各組分之間具有協同作用，相對于單純的混合使用產生了顯著的進步，保水劑具有極強的吸水保水能力，即使受壓也不易擠出；增稠劑改善和增加滅火劑的粘稠度，保持凝膠狀，并兼有乳化、穩定的作用，可使滅火劑更好的覆蓋成膜;表面活性劑的加入可以降低液體表面張力，也具有增溶和乳化的作用；阻燃劑的加入可以更好的吸收熱量、稀釋空氣、抑制鏈反應、阻止燃燒。
[0030]5.該水系滅火劑為粉末狀固體，貯存占地少，性能穩定，方便貯存，攜帶方便。
[0031 ] 6.此水系滅火劑無毒無害，可生物降解，滅火后期清理量小，是清潔環保的環境友好型材料。
[0032]7.該水系滅火劑與水以1-3:99-97的比例混合形成膠體狀滅火劑，可通過消防水罐車運送至高層建筑以及百米以上的超高層建筑火災現場，通過車載高壓栗送(動力源)，地面遙控消防無人機攜帶高壓水炮噴頭及壓力自持式高空消防液輸送管路飛行至著火位置水平向噴射膠體狀滅火劑進行滅火。
[0033]8.該組分及配比的滅火劑在輸送管路中運輸時能夠減少阻力，有助于提高消防液噴射高度和增大噴射距離，該滅火劑同時具有高粘度及附著性，能在物體表面甚至垂直墻壁成膜覆蓋，通過各組分協同進行的吸熱冷卻、沖淡窒息、隔絕空氣，并使水消耗大量熱，降低著火點，與消防無人機配合使用，進而快速撲滅高層建筑以及百米以上的超高層建筑火災。
[0034]9.若滅火劑中添加低濃度的吸水樹脂，則滅火劑保水量少、保水效果不佳，進而滅火效果差;若滅火劑中添加高濃度的吸水樹脂，則使消防液過于濃稠，在輸送管路中運輸阻力過大，不利于提高消防液噴射高度和增大噴射距離，在本發明組分及配比的條件下，滅火劑滅火效果最佳，并且解決了上述存在的問題。
【附圖說明】
[0035]圖1是消防無人機的主視結構示意圖；
[0036]圖2是消防無人機的俯視結構示意圖；
[0037]圖3是消防無人機艙體剖視圖；
[0038]圖4是水炮噴頭結構示意圖。
[0039]其中:1、艙體，2、攝像裝置，3、水炮噴頭，4、起落架，5、安全氣囊，6、機臂，7、旋翼，
8、涵道圈，9、降落傘艙，10、GPS定位裝置，11、雷達避讓裝置，12、主控單元，13、燃料艙，14、燃料箱，15、噴頭體，16、噴芯，17、導流板，18、連接段，19、導流段，20、直徑收縮段，21、喉前緩沖段，22、錐狀噴喉，23、圓柱支撐段，24、傘狀折流板。
【具體實施方式】
[0040]下面結合實施例對本發明作進一步說明。
[0041 ] 實施例1
[0042]針對高層建筑火災時，水系滅火劑成分包括保水劑、阻燃劑及增稠劑。其中保水劑為粒度80目的淀粉接枝聚丙烯酸鈉，其重量比為40%;阻燃劑為磷酸二氫銨，重量比為30% ;增稠劑為凹凸棒，重量比為20%，羧甲基纖維素納，重量比為10%。
[0043]將水系滅火劑與水按照1:99的比例混合，通過消防水罐車運送至火災現場，快速連接好高壓水炮噴頭，地面遙控消防無人機攜帶高壓水炮噴頭及壓力自持式高空消防液輸送管路迅速飛行至著火位置，水平向遠距離噴射水系滅火劑進行精準滅火。此滅火材料粘度高、附著力好，滅火時間短，效率高，滅火性能優良，使用消防無人機滅火也具有機動靈活、操作方便、實用性強的優點。
[0044]一種消防無人機是大載重多旋翼消防無人機，包括無人機艙體1、攝像裝置2、水炮噴頭3、起落架4、機臂6、旋翼7、涵道圈8、安全氣囊5，所述無人機艙體I從上到下有降落傘艙
9、電控艙、燃料艙13，所述電控艙安裝有GPS定位裝置10、雷達避讓裝置11和主控單元12，所述燃料艙13存放燃料箱14，所述降落傘艙9設置在艙體I頂，所述安全氣囊5設置在艙體I底，所述攝像裝置2安裝在艙體I底部中間位置，所述起落架4固定在艙體I底部，艙體I外固定有六個機臂6，所述每個機臂6外端連接一個旋翼7，所述每個旋翼7外部安裝一個涵道圈8。
[0045]水炮噴頭3設置在艙體I底部與起落架4之間，是產生射流的核心部件，滅火劑經過水炮噴頭3時，將靜壓能轉化為動能，約束加快滅火劑流速，射出一股密實的高流速水柱。消防水炮噴頭是由噴頭體15、噴芯16、導流板17及若干密封件組成。噴頭體15是整個水炮噴頭的核心部件，沿徑向一般可分為連接段18、導流段19、直徑收縮段20、喉前緩沖段21、錐狀噴喉22五部分。噴芯16通過導流板17安裝固定于噴頭體15內部，設置于噴頭體15軸線上，噴芯16整體呈“T”型，由圓柱支撐段23和傘狀折流板24組成。導流板17沿噴頭軸向的截面形狀做成流線型，可作為載體為噴芯16提供支撐，同時引導水流，使其速度方向一致，提高水炮射程。
[0046]實施例2
[0047]針對百米以上的超高層建筑火災，水系滅火劑成分包括保水劑、阻燃劑、增稠劑及表面活性劑。其中保水劑為粒度150目的聚丙烯酸鈉樹脂，其重量比為40%;阻燃劑為水溶性聚磷酸錢，重量比為20%，碳酸氫鈉，重量比為15% ;增稠劑為瓜爾膠，重量比為15%，高嶺土，重量比為5 % ;表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮，重量比為5 %。
[0048]將水系滅火劑與水按照3:97的比例混合，通過消防水罐車運送至火災現場，快速連接好高壓水炮噴頭，地面遙控消防無人機攜帶高壓水炮噴頭及壓力自持式高空消防液輸送管路迅速飛行至著火位置，水平向遠距離噴射水系滅火劑進行精準滅火。凝膠狀滅火劑具有黏著性及不易流動性，吸附著大量水分，可凝聚形成層狀結構，在著火物體甚至垂直墻壁上覆蓋成膜，有效隔離空氣，進而迅速控制火勢，滅火效能極佳。使用消防無人機也可以達到其他消防設備無法達到的高度快速高效的進行滅火，靈活性高、機動性好。
[0049]上述雖然對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【主權項】
1.一種水系滅火劑，其特征是:以重量百分比計，該水系滅火劑配方為:保水劑30-50%、阻燃劑20-35 %、增稠劑10-30%及表面活性劑0-10%。2.如權利要求1所述的水系滅火劑，其特征是:所述保水劑、阻燃劑、增稠劑及表面活性劑均為粉末狀固體，所述保水劑為高分子吸水性樹脂，粒度在30-150目，包括合成樹脂系、淀粉系和纖維素系三種系列高吸水性樹脂中的一種或多種組合。3.如權利要求1所述的水系滅火劑，其特征是:所述的合成樹脂系為聚丙烯酸類樹脂、聚乙烯醇類樹脂或聚丙烯腈類樹脂;所述的淀粉系高吸水性樹脂為淀粉接枝丙烯酸鹽樹月旨、淀粉接枝丙烯酰胺樹脂或淀粉接枝丙烯腈類樹脂;所述的纖維素系高吸水性樹脂為纖維素接枝丙烯酸樹脂或纖維素接枝丙烯酰胺樹脂。4.如權利要求1所述的水系滅火劑，其特征是:所述阻燃劑為聚磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鈉、磷酸氫鈉、硼酸鋅、碳酸鈉、碳酸氫鈉、可膨脹石墨中的一種或多種組合。5.如權利要求1所述的水系滅火劑，其特征是:所述增稠劑為羧甲基纖維素納、羥丙基甲基纖維素、黃原膠、瓜爾膠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、高嶺土、膨潤土、凹凸棒中的一種或多種組合。6.如權利要求1所述的水系滅火劑，其特征是:所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮一種或多種組合。7.如權利要求1所述的水系滅火劑，其特征是:所述添加劑與水的比例為1-3:99-97。8.權利要求1-7任一所述的水系滅火劑的應用方法，其特征是:將所述的水系滅火劑與水混合形成膠體狀滅火劑，由消防水罐車運送至火災現場，通過車載高壓栗提供動力，消防無人機攜帶高壓水炮噴頭及壓力自持式高空消防液輸送管路飛行至著火位置水平向噴射膠體狀滅火劑進行滅火。9.如權利要求8所述的應用方法，其特征是:所述消防無人機是大載重多旋翼消防無人機，包括無人機艙體、攝像裝置、水炮噴頭、起落架、機臂、旋翼、涵道圈、安全氣囊，所述艙體從上到下有降落傘艙、電控艙、燃料艙，所述電控艙安裝有GPS定位裝置、雷達避讓裝置和主控單元，所述燃料艙存放燃料箱，所述降落傘艙設置在艙體頂，所述安全氣囊設置在艙體底，所述攝像裝置安裝在艙體底部中間位置，所述起落架固定在艙體底部，艙體外固定有六個機臂，所述每個機臂外端連接一個旋翼，所述每個旋翼外部安裝一個涵道圈，所述水炮噴頭設置在艙體底部與起落架之間。10.如權利要求9所述的應用方法，其特征是:所述水炮噴頭是由噴頭體、噴芯、導流板及若干密封件組成，所述噴頭體沿徑向分為連接段、導流段、直徑收縮段、喉前緩沖段、錐狀噴喉五部分，噴芯通過導流板安裝固定于噴頭體內部，設置于噴頭體軸線上，噴芯整體呈“T”型，由圓柱支撐段和傘狀折流板組成，導流板沿噴頭軸向的截面形狀做成流線型。
【文檔編號】B64D1/18GK106039625SQ201610452591
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】張洪管, 韓銳銳
【申請人】山東創能機械科技有限公司