САМОДВИЖУЩИЙСЯ КОМПЛЕКС ПОЖАРОТУШЕНИЯ НА БАЗЕ САМОХОДНОГО РОБОТА
SELF-PROPELLED FIRE EXTINGUISHING COMPLEX BASED ON SELF-PROPELLED ROBOT

Изобретение относится к средствам для пожаротушения, а именно, к роботизированным установкам пожаротушения.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.
Известен мобильный роботизированный пожарный комплекс на гусеничном ходу по патенту РФ №2580779, который состоит из ходовой части, корпуса с отсеками для силовой части, для системы пожаротушения и бортовой системы управления, а также из специального оборудования, включающего бульдозерный отвал, расположенный в передней части корпуса, водяной ствол-монитор (лафетный пожарный ствол) с системой видеонаблюдения и дистанционным управлением системой подачи огнетушащих веществ. Основными особенностями данного комплекса, равно как и других аналогичных устройств, являются:
- передвижение по горизонтальной поверхности (земля, пол), с возможностью преодолевать препятствия и лестницы, для чего роботы оснащены колесами или гусеницами. Это имеет следующие недостатки: относительно низкая скорость, двигаясь по поверхности, робот может помешать людям, ему необходимо объезжать препятствия, которые он не может преодолеть;
- питание от аккумуляторов, что ограничивает время их работы;
- дистанционное управление (по радиоканалу), что делает управление зависимым от помех.
Известен роботизированный пожарный комплекс по патенту РФ №2319530, содержащий две и более роботизированные установки пожаротушения, включающие в себя лафетный ствол с приводами вертикального и горизонтального наведения, насадок с приводом изменения угла распыливания струи и местный пульт управления, соединенные с блоком коммутации на входе, а на его выходе с устройством управления, в котором формируются управляющие команды по наведению ствола и пожаротушению, установленное на стволе устройство обнаружения загорания и теленаблюдения так, что его оптическая ось сориентирована в направлении подачи огнетушащего вещества, соединенное с устройством обработки видеосигнала, в котором программно реализуются алгоритмы определения координат очага загорания, соединенное с видеоконтрольным устройством и устройством управления, отличающийся тем, что роботизированные установки пожаротушения установлены таким образом, что каждая точка защищаемой зоны орошается не менее чем двумя струями и контролируется двумя устройствами обнаружения загорания и теленаблюдения, а на лафетных стволах дополнительно установлены дисковый затвор с приводом и датчик давления, соединенные с блоком коммутации на входе, выход которого соединен с устройством управления, дополнительно соединенным с адресными пожарными извещателями. Недостатком данного устройства является ограничения в применении из-за стационарной установки пожарных роботов, рабочая зона которых, например, в стеллажных складах или тоннелях требует установки пожарных роботов в узких зонах, что приводит к значительному увеличению их количества и, соответственно, снижению эффективности применения.
Известен роботизированный пожарный комплекс с полнопроцессной системой управления по патенту РФ №2424837, который содержит две и более роботизированные установки пожаротушения, включающие в себя лафетный ствол с приводами вертикального и горизонтального наведения, насадок с приводом изменения угла распыливания струи, дисковый затвор с приводом, датчик давления и пульт управления, соединенные с блоком коммутации на входе, а на его выходе - с устройством управления. В устройство управления, формирующее управляющие команды по наведению ствола и пожаротушению, введен блок управления процессом пожаротушения, соединенный на входе с приемно-контрольным устройством, устройством цифровой обработки сигнала в ИК-диапазоне и дополнительно введенными блоком контроля загорания, соединенного также с устройством цифровой обработки сигнала в ИК-диапазоне, и таймером. На выходе блок управления процессом пожаротушения соединен с устройством управления и блоком контрольного поиска, соединенного также с устройством управления. Технический результат - снижение затрат огнетушащего вещества и повышение эффективности за счет корректировки программы пожаротушения и интенсивности орошения в зависимости от развития загорания. Основной недостаток данных комплексов - стационарные роботы. Их требуется довольно большое количество, особенно если в помещении расположены высокие стеллажи или оборудование, которое преграждает траекторию струи робота. Кроме того, эти роботы узкоспециализированы - они могут быть только пожарными.
Известна автоматическая мобильно-позиционированная роботизированная система локального пожаротушения по патенту РФ №2637745. Система содержит транспортное средство, выполненное с возможностью перемещения по транспортной магистрали и оборудованное двумя модулями порошкового пожаротушения; лафетным водопенным стволом с дистанционным управлением и блоком программного управления, а так же трубопроводом с тушащем веществом и механизмом подключения к нему, противопожарной сигнализации в виде термочувствительного кабеля. В случае возникновения пожара стационарная автоматическая система пожарной сигнализации осуществляет обнаружение очага возгорания и направляете во зону пожара мобильное передвижное роботизированного устройства, которое движется по направляющим. При его вхождении в заданную зону, включается поиск точного расположения очага загорания. После нахождения производится предварительное порошковое тушение. По окончании предварительного тушения мобильное передвижное роботизированное устройство стыкуется с ближайшим узлом стыковки и начинает тушить пожар по средствам пролива из лафета тушащего вещества. Управлением тушением осуществляет дистанционно диспетчер-оператор, по данным передающимся с робота. Он так же дает команду на окончание тушения.
Известна мобильная роботизированная установка пожаротушения на базе гироскутеров по патенту РФ №2642770, содержащая два и более пожарных робота на мобильных устройствах, включающих в себя лафетный ствол, с установленными на стволе приводами вертикального и горизонтального наведения, насадок с приводом изменения угла распыливания, устройство обнаружения загорания, соединенные с блоком коммутации, транспортный привод, привод стыковки с гидроклапаном и разъемом электропитания, дальномер и аккумулятор, соединенные через блок управления с блоком коммутации, который на выходе соединен по радиоканалу через блок радиоуправления с пультом дистанционного управления и устройством управления, соединенным через приемно-контрольное устройство с пожарными извещателями, отличающаяся тем, что пожарный робот установлен на мобильном устройстве - гироскутере и дополнительно включает в себя контроллер управления положением центра тяжести, навигатор маршрутных карт с парковочным устройством к местам водозабора для стыковки с гидроклапаном и разъемом электропитания.
Известен мобильный роботизированный пожарный комплекс по патенту на полезную модель РФ №93284, содержащий два и более пожарных робота, включающих в себя лафетный ствол, соединенный с пожарным трубопроводом. На стволе установлены приводы вертикального и горизонтального наведения, насадка с приводом изменения угла распыливания, устройство обнаружения загорания. Управление роботом осуществляется по радиоканалу с пульта дистанционного управления и устройством управления. Пожарный робот установлен на мобильном устройстве - болиде, оснащенном транспортным приводом, приводом стыковки с гидроклапаном и разъемом электропитания, дальномером и аккумулятором, соединенными с блоком управления болидом.
Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипа. Данное техническое решение позволяет расширить рабочие зоны пожарных роботов при уменьшении их количества в роботизированном пожарном комплексе, а также адресно перемещать пожарные роботы в места возникновения загорания.
Основные недостатки данного решения следующие:
- направляющие для движения закреплены на трубопровод. Это довольно существенный конструктивный недостаток. Такое расположение трубы сильно затрудняет монтаж системы на месте, так как направляющие должны быть достаточно ровными (для скоростного движения робота), а проложить трубу ровно довольно сложно. Плюс труба имеет сварные швы, и при такой конструкции невозможно муфтовое соединение труб (порой оно значительно дешевле сварного). При этом труба конструктивно ограничена по диаметру. При необходимости увеличения объема подаваемой воды придется разрабатывать новую конструкцию болида.
- направляющие открыты и не защищены от воздействия пожара. Так по существующим нормативам они должны выдержать длительное воздействие огня и высоких температур, для обеспечения возможности подъезда болида к месту пожара. Для защиты от него внешние площади конструктивных материалы направляющих (сталь или металл), на которых непосредственно может воздействовать огонь или высокая температура, должны быть покрыты специальным огнестойким покрытием. В данной конструкции направляющих открыта для воздействия огня и высоких температур внутреннюю поверхность. Причем на внутреннюю поверхность огнестойкое покрытие нанести нельзя -слой его довольно «толстый», и робот не сможет двигаться по такой направляющей.
Задачей заявляемого изобретения является создание самодвижущегося комплекса пожаротушения на базе самоходного робота с защищенными от пожара направляющими для его движения, способного надежно обеспечивать пожаротушение на объекте.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого изобретением технического результата.
Самодвижущейся комплекс пожаротушения на базе самоходного робота, включающего самодвижущуюся платформу и ходовую часть, в корпусе платформы размещены модуль пожаротушения, включающий лафет, выполненный в виде системы труб, приводов и средств для нацеливания и подачи огнетушащего вещества, а также систему поиска очага возгорания, модуль позиционирования, включающий средства для определения точного местоположения робота, модуль подключения к стационарному питающему трубопроводу, включающий средства для соединения робота с трубой по которой подается огнетушащие вещество, а также систему электропитания и управления с аккумуляторами, кроме того комплекс включает стационарные узлы стыковки питающего трубопровода с роботом, направляющие для перемещения робота, стационарную зарядную станция робота, систему управления, мониторинга и записи состояний и систему связи с роботом, характеризующийся тем, что средства для соединения робота с трубой по которой подается огнетушащее вещество выполнена в виде моторов, передающих вращение на винтовой стержень, выполненный с возможности при помощи втулок поднимать верхнюю плиту, поднимающую верхний двойной фланец, к которому крепится крепеж улавливателя и захват; в виде трубы робота, соединенной с компрессором и выполненной с возможностью движения вверх-вниз в верхнем двойном фланце при помощи колец уплотнения; в виде нижней плиты, поднимающей нижний двойной фланец, который прилеплен к трубе; в виде стопоров на направляющих, выполненных с возможностью ограничения движения захвата и верхней плиты.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных функциональных признаков, а именно:
- ходовая часть состоит из двух пар колес, взаимодействующих с направляющими для перемещения робота, электрического мотора или мотор-редуктора и тормоза;
- лафет выполнен с возможностью подачи огнетушащего вещества из трубопровода вокруг робота с углом поворота в горизонтальной плоскости до 360 градусов и до 90 градусов в вертикальной плоскости при радиусе подачи до 100 м сплошной или распыленной под различными углами факела струей;
- направляющие выполнены с С-образным профилем, наружная сторона которого снабжена огнезащитным покрытием..
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в создание самодвижущегося комплекса пожаротушения на базе самоходного робота с направляющими для движения, способного обеспечивать пожаротушение на объекте. Унифицированная тележка передвигается по направляющим, что позволяет развить большую скорость, находится вне зоны нахождения людей или различного оборудования (например, направляющие закреплены на потолке), а так же исключать отклонение от заданного маршрута. Конструкция заявленного является простой и недорогой, по сравнению с другими мобильными роботами.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 представлен общий вид заявленного комплекса, на фиг. 2 - общий вид самодвижущейся тележки и установленного на ней модуля пожаротушения, на фиг. 3 - вид слева на самодвижущуюся тележку и установленный на ней модуль пожаротушения, на фиг. 4 - функциональная схема узла стыковки.
На чертежах позициями обозначены: 1 - самодвижущаяся тележка, 2 -модуль пожаротушения, 3 - электромагнитный клапан; 4 - модуль подключения к питающему трубопроводу, 5 - стационарный трубопровод; 6 - направляющие для тележки, 7 - колеса (ходовая часть), 8 - корпус на тележке (на фигурах не указан), 9 - труба, 10 - верхняя труба, 11 - захват, 12 - верхняя плита, 13 - направляющие, 14 - винтовой стержень, 15 - втулки, 16 - нижняя плита, 17 - моторы, 18 - компенсатор, 19 - верхний двойной фланец, 20 - крепеж улавливателя, 21 - нижний двойной фланец, 22 - основание под узел стыковки.
Заявленный комплекс предназначен для установки:
- в большие помещения (примерно от 5 тыс.кв. м), особенно без пожарных перегородок, в том числе цеха, производственные помещения, склады (в том числе и со стеллажами), ангары, паркинги. Данные помещения могут быть заставлены оборудованием, машинами или различными товарами. Поэтому огонь распространяется по ним довольно быстро;
- в туннели, кабельные туннели и транспортеры. В силу своей конструкции эти объекты сложны для тушения пожара. В кабельные туннели и транспортеры в принципе сложен проход человека;
- на улице для крупных площадок (более 10 га). Схема работы выглядит следующим образом:
После получения сигнала от стационарной противопожарной системы робот стартует из точки парковки к месту пожара. Мотор-редуктор работает на полную мощность и разгоняет робот до заданной скорости движения - до 30 км/ч.
После достижения заданной скорости робот при помощи мотор-редуктора поддерживает нужную скорость до входа в зону наиболее близкого к очагу узла стыковки. Искомый узел задается стационарной системой по данным от стационарных датчиков в помещении. Данные по узлу передаются в робот перед его стартом. Робот находит этот узел при помощи модуля позиционирования.
При входе в зону узла робот замедляет свой ход - переводит двигатель на холостые обороты. При этом включается система поиска возгорания, которая должна найти пожар.
Робот входит в зону узла стыковки, и начинает стыковаться. Последовательность и принцип стыковки и работы узлов представлен на фигуре 4.
Положение 1. Робот едет по направляющим.
Положение 2. Захват наружной трубы 10. При помощи моторов 17, винтовой стержень 14 вращается и при помощи втулок 15 поднимается верхняя плита 12, которая поднимает верхний двойной фланец 19, к которому крепится крепеж улавливателя 20 и соответственно захват 11. После того как улавливатель «ловит» наружную трубу 10 срабатывает концевик, останавливая мотор и включая тормоз. При этом поднимается труба в роботе 9. Труба 9 может ходить в верхнем двойном фланце 19 вверх-вниз, при помощи колец уплотнения. Верхний двойной фланец 19 жестко соединен с крепежом улавливателя 20, то есть при помощи верхнего двойного фланца 19 направляется труба вправо-влево, так как в верхней плите 12 есть отверстие соответствующей фигуры. Верхняя плита 12 может ходить относительно трубы 9 вверх-вниз, но при этом она может поднимать-опускать верхний двойной фланец 19, и соответственно крепеж улавливателя 20 с прикрепленным к нему захват 11. При помощи двойного верхнего фланца 19 труба 9 может двигаться вправо-влево и подстраиваться под верхнюю трубу 10. Такую же свободу обеспечивает нижний двойной фланец 21. Наличие компенсатора позволяет двигать трубу 9 вправо-влево, что дает люфт, который может компенсировать погрешность размещения трубы в стационарном узле стыковки.
Положение 3. Соединение. Моторы 17 и винтовые стержни 14 пытаются опустить верхнюю плиту 12, но так как она цепляется за двойной верхний фланец 19, движение которого ограничивает его соединение через крепеж улавливателя 20 с захватом 11, который держится на верхней трубе 10. По этому поднимается нижняя плита 16, которая поднимает нижний двойной фланец 21, который прикреплен к трубе 9. Таким образом, нижняя плита 16 может поднимать и опускать трубу 9. При этом труба 9 может двигаться в вправо-влево по вырезу в верхней 12 и нижней плите 16 соответственно.
Таким образом, труба 9 может подниматься только при помощи нижней плиты 16. То есть растягивается компенсатор 18. Стопора на направляющих 13 при расстыковке не дают захвату 11 и верхней плите 12 уйти "далеко" вверх.
После остановки система поиска возгорания находит пожар. Так как движение тушение осуществляется простым наведением струи (прямая наводка), то принципиально для робота важно только направления, а не расстояние до пожара. При этом дальность определения системы нахождения пожара должна соответствовать дальности подачи огнетушащего вещества в виде струи.
Открывается электромагнитный клапан 3, включаются насосы подачи воды в трубопровод (не входят в разрабатываемый комплекс). Робот начинает тушить пожар. При этом система нахождения пожара следит за пожаром для необходимой коррекции работы. Роботы (на помещение должно быть не менее 2-х роботов) обмениваются информацией со стационарной системой управления, мониторинга и записи состояния, которая осуществляет их совместную работу.
После окончания тушения (сканеры робота и стационарные датчики не выявляют признаки возгорания) роботам дается команда на возвращение на место парковки. Отключаются насосы системы подачи воды в пожарную систему, открывается сливной клапан (для слива остатков воды из стационарного трубопровода 5). На узле стыковки закрывается электромагнитный клапан 3. Роботы отстыковываются от узла стыковки (последовательность операций обратно операциям при стыковке), разгоняются до необходимой скорости и следуют к парковочному месту.
При приближении к нему они паркуются - заранее снижают скорость, стыкуются с зарядной станцией.
Заявленное устройство предназначено для надежного обеспечения пожаротушения на различных объектах и может быть реализовано с использованием известного оборудования, технических и технологических средств.