[发明专利]输电线路山火大载重高效无人机灭火装置的设计方法

说明书

本发明公开了一种输电线路山火大载重高效无人机灭火装置的设计方法，包括模拟无人机高空灭火试验获得最佳的喷出压力范围和灭火水剂流量范围，获得无人机灭火装置所需携带的灭火水剂量及无人机灭火装置的续航时间，选择无人机灭火装置的发动机型号，选择无人机灭火装置的旋翼方式和旋翼转速的步骤。本发明能够为输电线路山火大载重高效无人机灭火装置的各参数设计提供数据基础和依据，可解决无人机灭火装置大载重的难题。

技术领域

本发明涉及输电线路防火技术领域，具体涉及一种输电线路山火大载重高效无人机灭火装置的设计方法。

背景技术

受生产生活影响，山火已遍及加拿大、美国和中国等世界上绝大多数国家。特高压交直流输电线路近年来因山火发生了多起跳闸和闭锁停运事件，山火已成为严重威胁大电网的安全运行和社会正常供电新的热点问题。

对输电线路山火开展灭火，是避免山火蔓延引起线路跳闸的有效治理手段。但输电线路山火现场交通环境恶劣，尤其是特高压输电线路所处的崇山峻岭高度远大于100米，荆棘茂盛，无行走道路，人员到达火场时间长，影响山火处置的及时性。目前，载人直升机灭火技术在森林火灾扑救得到应用，其有以下优势：1)可克服地形不利因素，可快速到达火场进行灭火，解决灭火装备因地形阻碍无法到达火场的难题；2)飞行灵活，反应迅速，适用于电网点多面广的山火灭火；3)无人机灭火不需人员近距离与火接触，从而避免了人工灭火安全风险，保障了人员安全。但直升机价格高达数千万元，并且飞行审批严格，飞行成本高；并且，电网山火点多面积小，直升机吊桶投洒灭火的水剂利用率低，且喷洒液体宽度大，易造成输电线路相间跳闸，诸多不利因素限制其在输电线路防山火中的应用。因此，需要开展输电线路山火无人机小流量灭火技术研究及应用，弥补现有输电线路山火灭火装备的缺陷，提高灭火的安全性和快速性。

目前，尚未有开展高空小流量灭火试验研究，无法确定高空开展输电线路山火灭火所需的流量、压力以及射程的范围；输电线路山火火场面积一般在500㎡下，而现有无人机受发动机选型和旋翼匹配的限制，载重普遍小于10kg，无法搭载灭火水剂及喷洒设备进行灭火；此外，无人机灭火装置的灭火系统的结构与尺寸设计对其灭火效果影响巨大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种输电线路山火大载重高效无人机灭火装置的设计方法，能够为输电线路山火大载重高效无人机灭火装置的各参数设计提供数据基础和依据，可解决无人机灭火装置大载重的难题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种输电线路山火大载重高效无人机灭火装置的设计方法，包括以下步骤：

(A)模拟无人机高空灭火试验，获得在选定灭火喷头条件下灭火水剂最佳的喷出压力P范围和灭火水剂流量Q范围，根据试验获得的最佳的喷出压力P范围和灭火水剂流量Q范围，设计满足该喷出压力P范围和灭火水剂流量Q范围的灭火水剂供给系统；

(B)获得扑救80平方米以下输电线路山火所需的灭火水剂总量S，取0.6的裕量，获得无人机灭火装置所需携带的灭火水剂量为1.6S；根据无人机灭火装置所设计扑救火场的数量，设定无人机灭火装置的续航时间T；

(C)根据步骤(B)计算获得的无人机灭火装置所需携带的灭火水剂量以及无人机灭火装置的自重，选择无人机灭火装置的发动机型号；

(D)根据步骤(C)选择的发动机型号选择无人机灭火装置的旋翼方式和旋翼转速。

上述的设计方法，优选的，所述步骤(A)中获得在选定灭火喷头条件下灭火水剂最佳的喷出压力P范围和灭火水剂流量Q范围具体采用以下分步骤：