Авиационное противопожарное устройство с выдвижным форсуночным блоком
AIRCRAFT FIRE-FIGHTING DEVICE WITH RETRACTABLE NOZZLE UNIT

Предлагаемое устройство относится к противопожарной технике, использующейся для тушения пожаров на особых местностях при возгораниях на больших площадях. Изобретение может быть применено при тушении пожаров на лесных участках разной степени сложности.
Известно техническое решение «Устройство для тушения лесных пожаров» (патент РФ 2319527, МПК А62С 3/02, опубл. 20 03 2006) Устройство для тушения лесных пожаров содержит подвешиваемую к летательному аппарату водосливную емкость, к нижней части водосливной емкости прикреплена металлическая сетка в сложенном виде и с возможностью быстрого расправления при подлете к очагу пожара и сбрасывания на заданную площадь тушения с закрытием последней, а водосливная емкость предназначена для орошения сброшенной металлической сетки. К недостаткам относятся низкая эффективность пожаротушения вследствие неточного попадания воды на сетку при движении вертолета, малого количества сбрасываемой огнетушащей жидкости, а также продолжительного времени, требуемого на подготовку повторного использования металлической сетки.
Известно техническое решение «Устройство для тушения лесных пожаров» (патент РФ 2392991, МПК А62С 3/02, А62С 8/06, опубл.27.06.2010). Устройство для тушения лесных пожаров содержит подвешиваемое, по крайней мере, к одному летательному аппарату огнетушащее негорючее средство в сложенном виде с возможностью быстрого расправления при подлете к очагу пожара и последующего закрытия заданной площади тушения, отличающееся тем, что огнетушащее средство выполнено из эластичного жаропрочного легкого материала в виде покрывала с отверстиями, расположенными равномерно по площади покрывала с шагом, равным 10% от длины и ширины покрывала, раскрываемого и растягиваемого в противоположных направлениях над площадью очага пожара по принципу парашюта, по крайней мере, тремя транспортировочными тросами, тремя летательными аппаратами. Недостатком данного технического решения является его малая производительность, что делает невозможным применение данного технического решения при тушении лесных пожаров.
Известно техническое решение «Устройство для тушения лесных пожаров» (патент РФ 2642029, МПК A62C 3/02, B64D 1/16, опубл.23.01.2018). Устройство содержит гидросамолет с двумя биоразлагающимися контейнерами с водой, точечно сбрасываемой на пожарный участок. Техническое решение представляет собой устройство для тушения пожаров, установленное внутри корпуса лодки гидросамолета-амфибии, оборудованного двумя вертикально расположенными футлярами, где размещены контейнеры, которые наполняются водой (огнегасящей жидкостью), причем наполнение контейнеров водой производится из естественных водоемов, а подъем воды обеспечивают два водозаборных устройства, вмонтированных в днище гидросамолета, которые также выполняют функцию водопровода для подъема воды из водоемов на глиссировании гидросамолета, откуда вода попадает через водозаборное устройство-водопровод под давлением своего скоростного напора в футляры с контейнерами, где в полете она смешивается в контейнерах с твердыми химическими огнегасящими реагентами, затем герметично упаковывается в контейнеры, а при подлете гидросамолета к очагу пожара оба контейнера точечно сбрасываются через два нижних люка на очаг возгорания. Недостатком является ограниченность использования данных устройств так как возможности применения гидросамолетов ограничены условием наличия протяженных естественных водоемов, кроме того производительность осуществления пожарных работ снижается за счет продолжительного времени полетов к естественным водоемах для пополнения запасов огнетушащей жидкости.
В качестве прототипа взято техническое решение «Способ тушения лесных пожаров и пожаров в высотных зданиях при помощи вертолетов», (патент РФ 2392022, МПК A62C 3/02, B64D 1/16, опубл.20.06.2010). Устройство содержит несколько вертолетов, из которых один основной снабжен специальным средством подвески гибких шлангов передачи жидкости и их соединения с другими вертолетами, от которых гибкими шлангами идут вниз к ниже расположенным распределителям огнетушащего вещества. Винт и лопасти вертолета заключены в сетчатую конструкцию, которая закреплена на любой неподвижной части вертолета. Во избежание столкновения вертолетов между собой и столкновений с линиями электропередач на любую неподвижную часть вертолета крепится жесткая сеточная конструкция из любого электрически непроводящего твердого материала для защиты винта и лопастей. Таким образом, сетка защищает лопасти вертолетов со всех сторон и шланги от лопастей других вертолетов и линий электропередач. На винт вертолета на любую нижнюю неподвижную часть вертолета крепится труба с отверстиями, при этом труба должна быть длиннее длины самого вертолета и длины лопастей во избежание касания шланга с лопастями вертолета и свободно вращаться. На трубе имеется система отверстий для подачи шланга. Шланг на ведущий вертолет подается в любое из отверстий на трубе и крепится нежестко внутри трубы.
К недостаткам технического решения относится низкая точность попадания в очаг возгорания и высокий расход огнетушащей жидкости вследствие слабой стабилизации положения в пространстве струй рабочей жидкости, кроме того защитные сетки винтов существенно увеличивают массу вертолетов и снижают пропульсивный КПД винтов вертолетов.
Решаемой технической проблемой является создание авиационного противопожарного устройства с выдвижным форсуночным блоком адаптированного для тушения различных типов лесных пожаров.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности попадания огнетушащих средств в очаг возгорания, снижение расхода огнетушащих средств, повышение эффективности использования тушения при ликвидации всех типов лесных пожаров с при помощи авиационной техники.
Технический результат достигаются тем, что авиационное противопожарное устройство с выдвижным форсуночным блоком содержит одно или несколько авиационных аппаратов вертикального взлета и посадки, емкости с огнетушащей жидкостью, связанные по гидравлическим каналам с распределительными устройствами слива, при этом оси винтов аппаратов вертикального взлета и посадки расположены в углах равнобедренного треугольника, образованного базовыми трубами одинакового диаметра, а труба, перпендикулярная направлению полета, содержит выдвижной форсуночный блок, авиационные аппараты вертикального взлета и посадки крепятся на одинаковых парах тросов к контактным пластинам емкостей жидкостей, длины тросов от одного к другому аппарату вертикального взлета и посадки отличаются не более чем на 1 метр, каждая емкость жидкости на роликах взаимодействует с ферменными платформами, к которым прикреплены стойки поддержки базовых труб, емкости с огнетушащей жидкостью закреплены пластинами с шплинтами на полувтулках базовых труб, центры тяжести емкостей с огнетушащей жидкостью совпадают с вершинами треугольника базовых труб, при этом выдвижной форсуночный блок включает в себя участок цилиндрической трубы с центровкой на двух системах, расположенных равномерно по окружности трех роликов, из которых первая закреплена на конце цилиндрической трубы, а вторая закреплена на конце базовой трубы в сечении, совпадающем с концом центральной водяной трубки, закрепленной в центре торцевой поверхности базовой трубы и центрируемой на противоположном конце относительно цилиндрической трубы своей системой трех равномерно расположенных по ее окружности роликов, на центральной водяной трубе сверху расположено торцевое уплотнение, взаимодействующее с торцевой поверхностью цилиндрической трубы, конец цилиндрической трубы содержит отверстия на внутренней поверхности, форсуночные блоки на внешней поверхности и заглушку, взаимодействующую с открытым концом базовой трубы, вход центральной водяной трубки соединен с выходом насоса, соединенного гидравлически последовательно со всеми емкостями жидкости, при этом верхнее отверстие последнего бака соединено с выходом вентилятора, закрепленного на базовой трубе.
Предлагаемое устройство, представлено на фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 приведен вид сверху на предлагаемое устройство. На фиг. 2 приведена конструкция горизонтальной базовой трубы предлагаемого устройства. На фиг. 3 приведен разрез АВ на виде сверху предлагаемое устройства.
Предлагаемое устройства содержит три расположенные в виде треугольника базовые трубы 1, к которым при помощи втулок 2 и шплинтов 3 прикреплены ребра 4 емкостей жидкости 5. Емкости жидкости 5 при помощи тросов прикреплены к аппаратам вертикального взлета и посадки (например, вертолетам) 6, управляемыми по крену, тангажу и курсу из расположенного в вершине треугольника базовых труб 1. Внутри задней базовой трубы 1 расположен выдвижной форсуночный блок 7, центрируемый двумя системами роликов 8 и 9. Три ролика 8 прикреплены к задней стенке 10 цилиндрического участка 11 выдвижного форсуночного блока 7, а три ролика 9 в конце базовой тубы 1. Также к задней стенке 10 прикреплена центральная водяная трубка 12, центрируемая с помощью системой из трех роликов 13 относительно оси цилиндрического участка 11. На противоположном конце выдвижного форсуночного блока 7 установлены форсунки 14, а на его длине внутренняя поверхность 15 снабжена отверстиями 16 прохода воды к форсункам. К базовым трубам прикреплены водяной насос 17, выход которого соединен с центральной водяной трубкой 12, а вход водяного насоса через трубопроводную систему 18 последовательно соединяющую все водяные емкости 5 с вентилятором 19. В не рабочем положении трубопроводная система 18 изолирована от окружающей среды заглушками 20, а в рабочем положении от перетечки воды из форсуночного блока в емкости уплотнением 21. Предлагаемое устройство представленное на фиг. 1, содержит три ферменные платформы 22, на каждой из которых на роликах 23 установлены водяные емкости 5 и стойки 24 поддержек 25 базовых труб 1. Контактные пластины 26 емкостей жидкости 5 крепятся при помощи тросов 27 к аппаратам вертикального взлета и посадки, например, вертолетам 6. Длины тросов 27 подвески емкостей жидкостей от вертолета к вертолету 6 отличаются друг от друга не более 1 м.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед вылетом на пожаротушение вертолеты находятся на площадках рядом с базовыми трубами 1. Сначала устанавливаются или проверяются крепления тросов 27 подвески емкостей жидкостей 5 на пластинах 26 к вертолету 6, затем вертолеты поочередно зависают над базовыми трубами 1. По очередной команде с управляющего вертолета все устройство поднимается на небольшую высоту и берет курс на заход конкретного граничного участка горения. Положение в пространстве регулируется разностью оборотов винтов всех вертолетов 6 и обеспечивается пилотом головного вертолета. При подлете к месту пожаротушения подается сигнал на включение водяного насоса 17 и вентилятора 19, после чего давление воды перед форсуночным блоком 7 возрастает до не более 5 атм., последний выдвигается в рабочее положение, а группа форсунок 14 с заданным конусом распыла капель воды точно направляет на всю ширину верхушек горящего леса распыленную воду либо вертикально, либо под углом к поверхности земли. Достигается высокая без потерь однородность распределения воды на обрабатываемой площади Выработка емкостей жидкостей начинается с вблизи расположенной к водяному насосу 17 и осуществляется с помощью вентилятора 19, вначале наддувающего воздухом рядом распложенную и последнюю из трех последовательно соединенных емкостей жидкости. По окончанию пожаротушения водяной насос 17 останавливается и давление воды падает до атмосферного давление в полостях форсуночного блока 7, а вода из него по дренажным каналам стекает в водяную емкость. Перемещение форсуночого блока 7 с задвижкой 20 в закрытое положение может осуществляться небольшим открениванием треугольника базовых труб 1. Фиксация задвижки 20 может быть произведена срабатыванием замка известной конструкции. После прилета предлагаемого устройства на место старта (водозаправки) базовые трубы 1 вначале ориентируются несколько смещенными назад от их стационарного положения, водяные емкости 1 опускаются на ферменные платформы 22, отцепляются от тросов. Затем треугольник базовых труб перемещают в стационарное положение на роликах по ферменной платформе 22. Треугольник базовых труб устанавливается на поддержки 25 стоек 24 ферменных платформ22. Заправка водяных емкостей водой производится с помощью насоса 17 в обратном порядке заполнения водяных емкостей, при этом к его входному отверстию подключаются источник воды. В другом варианте далее по течению воды подключается огнетушащий компонент, а после прохода насоса и движению по гидравлической системе происходит выравнивание концентраций компонентов жидкостей.
Полеты конфигурации один вертолет - одна емкость производятся следующим образом. Емкость жидкости 5 на роликах 23 перемещается в сторону от своей базовой трубы, прикрепляются тросы 27 крепления вертолета и известное водосливное устройство к емкости жидкости. Далее вертолет 6 отправляется на тушение малого очага возгорания.
Таким образом, тушение пожаров производится минимальными количествами воды и длительное время в непосредственной близости от очага горения под оптимальными перепадами давлениями и однородностью покрытия водой обрабатываемой площади, при этом используемая материальная часть выведена из зоны высоких температур, кроме форсуночного блока, который охлаждается прокачиваемой к форсункам водой. Движение форсуночного блока точно повторяет конфигурацию границ очага горения. Устройство мобильно и дает возможность использовать удаленные источники воды и топлива. Преимущества предлагаемое устройства по сравнению с прототипом достигаются тем, что оси винтов аппаратов вертикального взлета и посадки расположены в углах равнобедренного треугольника, образованного базовыми трубами одинакового диаметра, в труба, перпендикулярная направлению полета, содержит выдвижной форсуночный блок, включающий с себя участок цилиндрической трубы с центровкой на двух системах расположенных равномерно по окружности трех роликов, из которых первая закреплена на конце цилиндрической трубы, а вторая - на конце базовой трубы в сечении, совпадающем с концом центральной водяной трубки, закрепленной в центре торцевой поверхности базовой трубы и центрируемой на противоположном конце своей системой трех равномерно расположенных по ее окружности роликов, на центральной водяной трубе сверху расположено торцевое уплотнение, взаимодействующее с торцевой поверхностью цилиндрической трубы, конец цилиндрической трубы содержит отверстия на внутренней поверхности, форсуночные блоки на внешней поверхности и заглушку, взаимодействующую с открытым концом базовой трубы, вход центральной водяной трубки соединен с выходом насоса, соединенного гидравлически последовательно снизу и сверху со всеми тремя водяными емкостями, верхнее отверстие последнего бака соединено с выходом вентилятора, закрепленного как и насос на базовых трубах, водяные емкости закреплены на базовых трубах в местах крепления торсовых подвесок аппаратов вертикального взлета и посадки.
Предлагаемое для пожаротушения устройство мобильно и забирает много воды, тушит точно и однородно, не требует протяженных водоемов для закачки в водяные емкости.