一种直升机吊桶洒水瞄准装置的制作方法

本发明涉及消防，具体为一种直升机吊桶洒水瞄准装置。

背景技术：

1、直升机吊桶灭火是基于空中领域以水扑灭森林、草原火灾的一项最直接、最有效的方法之一，具有不受交通/地形限制、洒水比较准确、灭火效率较高、较为安全迅速等优点。但是，直升机吊桶洒水灭火同时具有落点精确度不高、灭火耗时耗力等缺点。

2、目前，直升机吊桶洒水灭火时主要依靠机组人员的技术经验及地勤人员的密切配合，如果遭遇地形恶劣、火场烟雾、风向等条件的制约，在扑火灭火中经常出现洒水落点偏离、精确度较差的情况。目前国内该领域中，没有合适的技术方案解决这个问题，因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种在洒水瞄准装置本体上设有火源位置搜索模块、航向辅助提示模块、洒水提示模块、交互模块，火源位置搜索模块用于锁定着火点的位置，并提供自身的俯仰角与方位角数据，航向辅助提示模块用于确定直升机航向与上述火源位置搜索模块方位角的偏差，洒水提示模块响应于检测到上述直升机符合洒水条件，发出洒水提示信号，在遭遇地形恶劣、火场烟雾、风向等条件制约的情况下能够代替人类做出准确洒水有效灭火的决策，解决洒水落点偏离、精确度较差的问题的直升机吊桶洒水瞄准装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直升机吊桶洒水瞄准装置，包括洒水瞄准装置本体，所述洒水瞄准装置本体上设有火源位置搜索模块、航向辅助提示模块、洒水提示模块、交互模块；

3、所述火源位置搜索模块上包括相机、姿态感知模块；

4、所述航向辅助提示模块上包括航向仪、航向偏差计算模块；

5、所述洒水提示模块上包括航速仪、洒水时间确定模块、洒水距离计算模块，所述洒水时间确定模块上包括风速风向仪、直升机高度确定模块、吊桶高度计算模块、洒水时间计算模块。

6、优选的，所述直升机高度确定模块上设有激光测距仪、直升机高度计算模块、海拔高度仪、第一高度修正模块、气压仪、温度仪、第二高度修正模块，所述激光测距仪、直升机高度计算模块、海拔高度仪、第一高度修正模块、气压仪、温度仪、第二高度修正模块分别与直升机高度确定模块连接。

7、优选的，所述航向偏差计算模块将航向与火源位置搜索模块方位角的差值确定为航向偏差。

8、优选的，所述吊桶高度计算模块完成桶高度计算的公式为：

9、

10、

11、

12、其中，fl为吊索拉力，fw为侧向风载荷，fy为迎风载荷，fz为空气阻力，g+g′为吊桶与水的合重力，α为吊索在xoy面分量与x轴的夹角，β为在xoy面分量吊索与y轴的夹角，θ为吊索与z轴的夹角，vf为飞行速度，即地速，cd为风阻系数，c为风力系数，ρa为空气密度，ad为吊桶的垂直受风面的面积，vc为侧风速度，为实际风速在垂直于航线方向上的速度分量，即测得风速乘以航向与风向之差的正弦，vy为迎风速度，为实际风速在航线方向上的速度分量，即测得风速乘以航向与风向之差的余弦，l为吊索长度，dx为吊桶的滞后位移，dy为吊桶的侧向位移，dz为吊桶的垂直高度。

13、优选的，所述洒水时间计算模块(324)计算洒水时间的公式为：

14、

15、

16、t＝t1+t2                           (6)

17、其中，h1为水滴加速阶段的位移，t为时间，g为重力加速度，v0为水滴下降的初始速度，ve为水滴加速阶段的最终速度，t1为水滴加速下降阶段的时间，dz为吊索的长度，h为直升机的垂直高度，t2为水滴匀速下降阶段的时间，t为上述洒水时间。

18、优选的，所述直升机高度计算模块计算直升机的高度，其中d为激光测距仪测得的距离，δ为俯仰角，直升机高度计算公式为：

19、h＝dsinδ                         (7)

20、优选的，所述第一高度修正模块的计算公式为：

21、h＝h0+(h+h0)                   (8)

22、其中h0为激光测距仪在数据丢失前测得的距离，h为海拔高度仪当前测得的海拔高度，ho为海拔高度仪在激光测距仪数据丢失前测得的海拔高度。

23、优选的，所述直升机高度确定模块(322)上的第二高度修正模块(3227)完成高度的修正，为空气专用气体常数，r＝287.05(m2/k·s2)，g为重力加速度，tm为温度仪测得的温度，p0为气压仪在激光测距仪数据丢失前测得的气压，p为气压仪当前所测得的气压，计算直升机高度的公式为：

24、

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、(1)火源位置搜索模块用于锁定着火点的位置，并提供自身的俯仰角与方位角数据；

27、(2)航向确定模块确定直升机的航向，同时航向辅助提示模块用于确定直升机航向与火源位置搜索模块方位角的偏差；

28、(3)该装置在遭遇地形恶劣、火场烟雾、风向等条件制约的情况下能够代替人类做出准确洒水有效灭火的决策，解决洒水落点偏离、精确度较差的问题，大大提高了洒水的精度。

技术特征：

1.一种直升机吊桶洒水瞄准装置，包括洒水瞄准装置本体(4)，其特征在于：所述洒水瞄准装置本体(4)上设有火源位置搜索模块(1)、航向辅助提示模块(2)、洒水提示模块(3)、交互模块(4)；

2.根据权利要求1所述的一种直升机吊桶洒水瞄准装置，其特征在于：所述直升机高度确定模块(322)上设有激光测距仪(3221)、直升机高度计算模块(3222)、海拔高度仪(3223)、第一高度修正模块(3224)、气压仪(3225)、温度仪(3226)、第二高度修正模块(3227)，所述激光测距仪(3221)、直升机高度计算模块(3222)、海拔高度仪(3223)、第一高度修正模块(3224)、气压仪(3225)、温度仪(3226)、第二高度修正模块(3227)分别与直升机高度确定模块(322)连接。

3.根据权利要求1所述的一种直升机吊桶洒水瞄准装置，其特征在于：所述航向偏差计算模块(22)将航向与火源位置搜索模块(1)方位角的差值确定为航向偏差。

4.根据权利要求1所述的一种直升机吊桶洒水瞄准装置，其特征在于：所述吊桶高度计算模块(323)完成桶高度计算的公式为：

5.根据权利要求1所述的一种直升机吊桶洒水瞄准装置，其特征在于：所述洒水时间计算模块(324)计算洒水时间的公式为：

6.根据权利要求2所述的一种直升机吊桶洒水瞄准装置，其特征在于：所述直升机高度计算模块(3222)计算直升机的高度，其中d为激光测距仪测得的距离，δ为俯仰角，直升机高度计算公式为：

7.根据权利要求2所述的一种直升机吊桶洒水瞄准装置，其特征在于：所述第一高度修正模块(3224)的计算公式为：

8.根据权利要求1所述的一种直升机吊桶洒水瞄准装置，其特征在于：所述直升机高度确定模块(322)上的第二高度修正模块(3227)完成高度的修正，为空气专用气体常数，r＝287.05(m2/k·s2)，g为重力加速度，tm为温度仪测得的温度，p0为气压仪在激光测距仪数据丢失前测得的气压，p为气压仪当前所测得的气压，计算直升机高度的公式为：

9.根据权利要求1所述的一种直升机吊桶洒水瞄准装置，其特征在于：所述水滴覆盖比例计算模块(62)计算水滴覆盖范围的计算公式为：

技术总结本发明公开了一种直升机吊桶洒水瞄准装置，包括洒水瞄准装置本体，在洒水瞄准装置本体上设有火源位置搜索模块、航向辅助提示模块、洒水提示模块、交互模块，火源位置搜索模块用于锁定着火点的位置，并提供自身的俯仰角与方位角数据，航向辅助提示模块用于确定直升机航向与上述火源位置搜索模块方位角的偏差，洒水提示模块响应于检测到上述直升机符合洒水条件，发出洒水提示信号，本发明所提供的装置在遭遇地形恶劣、火场烟雾、风向等条件制约的情况下能够代替人类做出准确洒水有效灭火的决策，解决洒水落点偏离、精确度较差的问题。技术研发人员：宋微微,刘维达,谢东东,陈昱瞳,张予受保护的技术使用者：北京市应急能力建设促进中心技术研发日：技术公布日：2024/4/29