СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЛАВУЧИМ СПАСАТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ С МАЛЫМИ ИМПЕЛЛЕРАМИ НА СЖАТОМ ПНЕВМОПОТОКЕ НА ДИСТАНЦИОННОМ УПРАВЛЕНИИ
CONTROL SYSTEM OF FLOATING LIFE-SAVING DEVICE WITH SMALL IMPELLERS ON COMPRESSED AIRFLOW AT REMOTE CONTROL

Изобретение относится к конструкции индивидуальным спасательным средствам малого класса, применяемых для спасения людей при возникновении чрезвычайных ситуаций, способствующих тому, что человек вынужден оказаться в воде, а также в поисково-спасательных операций судами с возможностью применения и на военно-морском флоте. Изобретение может быть использовано во многих областях традиционного применения устройств на сжатом пневмопотоке в спортивных и прогулочных видах спорта на горизонтальной поверхности воды, приводимых в движение движителем в виде импеллеров в режиме компрессора и создания гидродинамической струи, выходящую из сопла импеллеров.
Предлагаемая система управления плавучего спасательного устройства может применяться во всех сферах поисково-спасательных операций деятельности человека, связанных с опасностью его кратковременного и длительного пребывания в воде. Данное плавучее спасательное устройство является средством спасения на горизонтальной поверхности воды наряду с использованием в настоящее время спасательными средствами, такими как спасательные жилеты, гидрокостюмы, спасательные плоты, шлюпки, катера. Фактически это универсальное одноместное спасательное средство, основное назначение которого - его можно быстро подвести к тонущему человеку в поисково-спасательных операциях, если время и обстановка не позволяет подойти лодке или подплыть спасателю и, которое может получить интеллектуальное средство спасения людей на воде, дополнительно иметь возможность доставить комплект спасательных средств в виде надувных браслетов - разомкнутого кольца как подковообразный пояс, растягивающего жгута для одевания на шею, для рук и других тел человека, т.е. индивидуальные средства самоспасения на поверхности воды и его транспортировке плавучим управляемым спасательным устройством на дистанционном управлении.
Известно спасательное плавучее средство «СПРУТ» содержащее эластичную оболочку, источник сжатого газа и леер, при этом к плавучей оболочке радиально прикреплены надувные рукава, концы которых связаны леером, кроме того, оно имеет трубчатые связи, источник сжатого газа и автоматически срабатывающий клапан (Авторское свидетельство SU №477890, В63С 9/12 от 05.08.1975). Описанные действия спасения человека требуют навыков и условий, которые человек иногда в силу слабости, ранения или в условиях шторма, просто не может выполнить. Не предусмотрены действия спасателей управлять и подвести его к тонущему человеку, после этого доставить спасенного человека на берег суши или к борту судна. Кроме того, устройство не достаточно обеспечивает от внешнего воздействия, например, при ударах об устройство для обеспечения безопасности человека. При этом отсутствует управление движением и маневренность при спасении человека на тихой поверхности воды или волнении.
Известно спасательное средство, представляющее собой лодку с надувными баллонами по периметру, изначально закрепленную на спине человека в виде эластичного ранца. Чехол ранца и днище лодки соединены затяжным шнуром, который необходимо выдерживать при попадании в воду для расправления спасательного средства в рабочее состояние. Защитный тент собирается в ручную на воде. До прибытия спасателей человек может располагаться в лодке, при желании в лежащем положении, и быть защищен от контакта с морской водой и с атмосферными осадками, и закрыт от ветра. (Патент RU №2533943, В63С 9/08 от 27.11.2014). Однако описанные действия требуют навыков и усилий, которые человек иногда в силу слабости, ранения или в условиях шторма не может выполнить. Не предусмотрены автоматический слив первой большой порции воды, попавшей в лодку при ее развертывании на воде в условиях шторма. К тому же, описанная конструкция обрекает человека на неустойчивое положение («перекати поле»), т.к. волны могут перевернуть лодку вверх дном, а смещенный центр тяжести системы «человек-лодка» будет удерживать дно лодки над человеком. Кроме того, голова и лицо человека ничем не защищены от возможных ударов обломками кораблекрушения до тех пор, пока вручную не будет собран защитный тент. В указанном аналоге нет удобства и гарантии преследуемой цели - подвести плавучее спасательное устройство системой управления, а после этого доставить спасенного человека на берег суши по мелководью или к борту судна. Кроме того, отсутствует компактность в размерах и комфортность использования.
Известен также надувной спасательный одноместный плот ПСН-1 (производство АО «Уфимский завод эластомерных материалов, изделий и конструкций, http://выживание. РФ/в bod/tehnika. Html. 23.04.2014), представляющий собой плот с надувными баллонами по периметру, со встроенными в него гидрокостюмом, с отверстием лица человека. Изначально средство хранится в сумке и в случае опасности человек перемещается по палубе судна, держа сумку в одной руке, что ограничивает его действия, а потом выбрасывается за борт со спасательным средством. Следующим существенным недостатком приведенного плота является необходимость влезать в него из воды, что в силу слабости, ранения человека или в условиях шторма зачастую невозможно выполнить. Не предусмотрен автоматический слив первой большой порции воды, попавшей в плот при его развертывании на воде. Кроме того, при нахождения человека в воде его лицо, постоянно подвергается воздействию воды, воздуха, солнца, хищным птицам. Голова и лицо человека ничем не защищены от возможных ударов обломками кораблекрушения. В указанном плоту нет автоматизации попадания внутрь человека, удобство и гарантии преследуемой цели - подвести плавучее спасательное средство, затормозит его, и после этого доставить спасенного на берег суши или к борту судна, невозможно управлять на мелководье, вблизи отмелей и при высокой волне с большими углами бега волн.
Известен одноместный плот, представляющий собой лодку с баллонами по периметру, заполненными затвердевшей пеной. Изначально средство хранится в сумке, и в случае опасности человек должен выбросит его за бор, что ограничивает его действия одной рукой, а затем сам выбрасывается за борт вслед за спасательным средством (Патент RU №2550597, В63С 9/04, В63С 9/06, В63В 7/08, В63С 9/20 от 10.05.2015).
Недостатком является ограничение действий руками. Привязка человека к спасательному средству длинным линем опасна возможностью запутать в нем руки или ноги. Следующим существенным недостатком приведенного плота является необходимость влезать в него из воды, что в силу слабости, ранения человека или в условиях шторма зачастую невозможно выполнить. Не предусмотрен автоматический слив первой большой порции воды попавшей в плот при его развертывании на воде. Недостатком также является его одноразовое использование в силу наполнения полостей затвердевшей пеной. В указанном аналоге нет удобства и гарантии предусмотренной цели - подвести спасательное устройство, по возможности остановить его, после этого доставить спасенного на берег суши или к борту судна.
Известно средство спасения на воде «Поплавок Никулина» содержащее герметичную камеру с лазом для размещения в ней человека и спасательные надувные резиновые круга, закрепленные на наружной стенке герметичной камеры, внутри которой расположены эластичный насос для удаления из нее воды и продуктов жизнедеятельности человека, а также эластичный насос для подачи в камеру атмосферного воздуха (Патент RU №2112693, В63С 9/08 от 10.06.1998).
Недостатком данного технического решения является то, что данное спасательное средство не автоматизировано, его надо вручную раскручивать, искать клапаны баллонов, сначала один, потом другой, т.е. все действия надо осуществлять вручную. Автор видимо не догадывался, что в экстремальных ситуации (гибель судна), большинство людей не могут осознано выполнять даже простейшие действия. В описании указаны два варианта приведения системы в действие. Сухой вариант: во время гибели судна нет времени и возможности выбирать место для раскручивания и приведения в действие данной системы, на судне всегда есть, где и за что зацепиться, система, приведенная в действие на борту судна, может быть зацеплена каким-либо элементом конструкции и утянута под воду, герметичная камера в данном случае не спасет. Как правило, судно тонет, то судно перевернется и накроет собой данную конструкцию, либо она будет утянута водоворотом, который образуется при погружении судна под воду. В инструкции по пользованию спасательными средствами прямо сказано, что после покидания гибшего судна необходимо отплыть от него на максимально возможное безопасное расстояние. В предложенном средстве спасения вариант перемещения средства и его остановка даже не предусматривается. Мокрый вариант также не подходит, слишком много времени и операций для приведения системы в действие. Кроме того, поплавок не будет полностью в вертикальном положении, а постоянно будет стараться наклониться на бок, так как подводная часть, освобожденная от воды, даже при наличии внутри человека все равно имеет положительную плавучесть, которая и будет отклонять всю конструкцию от вертикального положения. Чтобы верхняя часть поплавка держалась вертикально и могла образовывать и держать усеченный конус, стенка камеры должна быть достаточно плотной и жесткой, либо надувной. Таким образом, недостатком указанного выше средства спасения на воде, является то, что оно не в полной мере обеспечивает безопасные, свободные, комфортные условия жизнеобеспечения человеку при его нахождении длительное время на воде до обнаружения его спасателями. Таким образом, предложенное устройство для морских условий абсолютно не пригодно.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является беспроводной дистанционного управления с пультом малое надувное спасательное оборудование (CN 107487425 А, 19.12.2019), выполненное в виде двух водометов (движителей), в качестве плавающего корпуса используют U-образную форму корпуса с дистанционным пультом управления.
Устройство по этому изобретению реализует функцию мобильного спасательного круга для организации срочных спасательных действий, компактно, легко транспортабельно в собранном виде, имеет определенную устойчивую жесткую рациональную форму корпуса в целом, и содержит движители в виде двух водометов. Кроме того, подобран прочный пластиковый корпус, который может выдержать вес взрослого человека, обладающим меньшим коэффициентом трения, чем материал другого состава. Однако, несмотря на его широкие возможности, отсутствия на днище корпуса, позади сопла импеллера,. подвижной горизонтальной изогнутой створкой с отогнутыми кромками (стенками) с возможностью поворота в сторону направления носовой части на режим открытия сопла, когда изогнутая створка открыта навстречу воде при движении устройства вперед, т.е. на режим остановки-торможения. При этом оба импеллера в хвостовой части корпуса не работают в это время (отключены автоматически), и отсутствует тяга в виде сжатого воздуха в прямом направлении в отличие от импеллера, находящегося на передней части корпуса, связанного через сопло с изогнутой створкой с отогнутыми кромками (стенками), сопло, которого имеет тягу в виде сжатого воздуха при открытии створки, и тягу в обратном направлении в отличие от двух импеллеров, размещенных в конце хвостовой части кормы корпуса, при этом управление створкой осуществляют с помощью пульта управления или с помощью подачи воздуха через сопло импеллера на плоскость створки и ее открытия на определенных угол через ось вращения, прикрепленной к днищу корпуса, для того, чтобы довести возможности максимального торможения при повороте и остановке возле человека, не только при спокойной воде, но и при возможности торможения и при высокой волне с большими углами бега волн к курсу данного устройства. Кроме того, теряется скорость движения, так как работа водометов в известном зависит от наличия под днищем его достаточной толщи воды, а значит, потеря скоростных характеристик его возникает в движении, в частности по волнам (их работа ослабевает в движении - останавливается), водометы (движители) не имеют реактивной тяги воздуха при движении на поверхности воды, при этом они не могут работать и сторону мелководья к берегу и выход на сушу, из-за конструктивного его исполнения. Другим недостатком это недостаточная маневренность для крутых поворотов на воде в сравнении с предложенным, где применен импеллер в виде нагнетательного компрессора, а именно как в хвостовой части (кормовой), так и в передней части корпуса для торможения и остановки, при отключении двух других импеллеров, и вести до максимума тормозную силу при осадке корпуса спасательного устройства, т.е. остановить возле человека, терпящего бедствие на воде и возможности дополнительного подруливающего устройства к спасаемому человеку, при этом отсутствия тяги двух других импеллеров расположенных на конце хвостовой части корпуса, при этом отключении двух других в хвостовой части импеллеров в движении, позволяет осуществить торможение - остановку.
Таким образом, нужна хорошая маневренность в рабочем положении спасательного устройства (средства) и, чтобы имелась возможность положения, выполняющего одновременно торможения и подруливания к спасаемому человеку при работающем на носовой (передней) части дополнительного малого импеллера с изогнутой створкой, расположенной сзади сопла его для поворота выходящего воздуха противоположно движению устройства, когда оно продолжает двигаться вперед - по инерции на воде при отключенных задних - в кормовой части обоих движителей, т.е. поток воды, воды, образовавшийся впереди носовой части должен его остановить (затормозить движение вперед).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является дальнейшее совершенствование конструкции плавучего спасательного устройства на дистанционном управлении движителя на сжатом пневмопотоке, а также возможность по возможности создания универсального управления на выходе из сопла сжатой струи воздуха за счет применения изогнутой створки с отогнутыми концами (стенками) и ее поворота в горизонтальной плоскости на режим открытия в воде в режиме торможения и лучшей управляемостью.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в увеличении эффективности и надежности таких плавучих спасательных устройств.
Для достижения поставленного результата предлагается в системе управления плавучим спасательным устройстве с малыми импеллерами на сжатом пневмопотоке на дистанционном управлении, которая содержит выполненный в виде плавучего корпуса с использованием U-образной формы корпуса с дистанционным управлением, согласно изобретения, содержащая система выполнена спасательным средством на сжатом пневмопотоке на концах хвостовой части кормы корпуса, в которых, в качестве движителей применены два нагнетательных устройств одного направления выпуска сжатого воздуха из сопел, снабженных поворотными клапанами, а ее торможение в движении корпуса осуществляют, по меньшей мере, введением дополнительного малого импеллера, размещенным в носовой средней части корпуса с возможностью перевода импеллера, в режим работающего в виде компрессора и создания гидродинамической струи включением в положении наибольшего сопротивления движения вперед и тормоза перемещения спасательного устройства при отсутствии тяги двух импеллеров на концах хвостовой части кормы корпуса с включением дополнительного импеллера в носовой средней части корпуса, когда тяга его образует - противоположное - малой мощности за счет того, что отверстие сопла дополнительного малого импеллера под днищем корпуса на выходе снабжают изогнутой створкой с отогнутыми концами с возможностью поворота в горизонтальной плоскости в направлении носовой части корпуса и управления изогнутой створкой осуществляют, по крайней мере, в двух направлениях: на режим ее закрытия отверстия сопла при отключении дополнительного малого импеллера в носовой части, и включением двух малых импеллеров на концах хвостовой части на режим движения, и на режим ее открытия отверстия сопла на режим
торможения с возможностью тяги в виде сжатого воздуха в обратном направлении в отличие от двух импеллеров, размещенных в конце хвостовой части кормы корпуса, при этом, управление створкой осуществляют с помощью пульта управления через ось вращения и/или за счет выпуска сжатого воздуха из сопла импеллера на заданный угол отклонения створки.
Кроме того, дополнительный малый импеллер в носовой части корпуса, может, служит в качестве подруливающего устройства к спасаемому человеку при отсутствии тяги двух импеллеров на концах хвостовой части кормы корпуса.
Кроме того, изогнутая створка с отогнутыми кромками (стенками) выполнена с возможностью складывания к днищу корпуса, закрывая отверстие сопла дополнительного импеллера при его отключении в отличие от двух работающих на концах хвостовой части кормы корпуса в движении.
Кроме того, носовая и боковая части снаружи по периметру корпуса U-образной формы покрыты закрепленной надувной обтянутой эластичной пневматической подушкой безопасности из водогазонепроницаемого материала с прикрепленными силовыми ремнями к корпусу, а сама подушка безопасности снабжена петлями, закрепленными на ее поверхности для крепления в них силовых ремней.
Кроме того, внутренняя боковая поверхность по периметру хвостовой части корпуса выполнена также с прикрепленными силовыми ремнями с петлями на поверхности подушки безопасности с возможностью охвата между ними туловища спасаемого человека и крепления его к корпусу.
Кроме того, подушки безопасности представляют собой источник воздуха повышенного давления с возможностью их наполнения через трубку с краном от импеллеров по отдельности и безопасной для человека.
Кроме того, подушки безопасности с источником воздуха повышенного давления служат также дополнительно для плавучести выполнения всего корпуса.
Кроме того, в спасательном устройстве малые импеллеры выполнены в горизонтальной плоскости на корпусе, расположены на разной горизонтальной плоскости от оси корпуса.
Кроме того, спасательное устройство, в котором два электродвигателя имеют одинаковую мощность и/или обороты для максимального КПД малых импеллеров расположенных на концах хвостовой части кормы корпуса, а дополнительный электродвигатель в носовой части корпуса имеет различную мощность и/или обороты для максимального КПД дополнительного малого импеллера.
Анализ известных плавучих спасательных устройств (средств) с предложенными элементами позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаках, сходные с отличительными признаками заявляемого устройства, что соответствует критерию «изобретательский уровень».
В отношении того, что касается плавучего спасательного устройства крутого поворота, при скоростном движении на поверхности воды или его торможения, то здесь предусмотренное усовершенствование исполнения конструкции, это расширяет функциональные возможности, при этом дает возможность подвести спасательное средство как можно ближе подойти к обессиленному человеку и его быстрейшего спасения в экстремальной ситуации, при этом самостоятельное плавучее спасательное устройство с предложенными импеллерами на сжатом пневмопотоке управляет спасатель за счет дистанционного управления на берегу или с борта судна, где одни импеллеры можно выключить (на корме), а другой включить в передней части корпуса, сопло которого снабжено в виде независимо поворачивающей смонтированной под днищем корпуса в носовой оконечности изогнутой створкой с отогнутыми кромками (стенками) с возможностью поворота в ту или иную сторону навстречу потоку воды и позволяет в целом всю конструкцию быстро двигать по воде до ее практически полной остановки возле человека, т.е. при условии соблюдении скоростного режима и остановки, в частности в спасательных устройствах с движителем в виде дополнительного импеллера размещенного в носовой оконечности и точка приложения выхода струи воздуха направлена в противоположную сторону по отношению к соплам импеллеров, размещенных в хвостовой части (кормы) корпуса, а также изогнутой подвижной створки, закрепленной после сопла его.
Кроме того, в результате выполнения устройства комплексного подхода скоростного спасательного устройства (средства) на сжатом пневмопотоке в движении и использование как в носовой, боковой части снаружи и внутри по периметру корпуса U-образной формы (подковообразной подушки) выполненной обтянутой эластичной пневматической подушкой безопасности из водогазонепроницаемого материала, плоскость которой снабжена петлями на ее поверхности для крепления в них силовых ремней с прикрепленными к корпусу (круга), это не подвергает жизни опасности спасаемого человека от возможных ударов при соприкосновении с жестким корпусом устройства не только спереди, сбоков, но и между хвостовой его части внутри по периметру. А это значит, позволяет в хвостовой части корпуса иметь возможность охватить туловище человека с креплением пневматической подушкой безопасности. При этом последнее имеет свою плавучесть и для самого применяемого корпуса в целом.
Следует отметить, что полости эластичной подушки безопасности заполняют сжатым воздухом от импеллеров, размещенных в хвостовой части корпуса (кормы), импеллеры которых имеют свои клапана на осях вращения и расположенных в соплах импеллеров, сопла которых возможно через трубку с краном соединяют с полостью эластичной подушки.
Здесь не раскрываются такие технические решения, как оснащение его звуковыми и световыми сигналами для изменения цветовой гаммы светоизлучения за счет программируемого контроллера, с заложенными в него цветодинамическими программами, который автоматически или с пульта дистанционного управления (схема управления подключения не показана для упрощения, так как не входит в описание изобретения), посредством алгоритмов, через определенный промежуток времени для смены цветодинамической композиции на внешнем пространстве спасаемого устройства. Смысл идеи - помочь спасательной операции быстро и надежно уменьшить стресс человека, попавшего в воду, и за короткое время его направить - подвести к человеку.
Угол поворота изогнутой створки с отогнутыми кромками (стенками) по горизонтали сохраняет и направляет весь поток сжатого воздуха от дополнительного импеллера в носовую (переднюю) часть в сторону движения корпуса вперед, а значит, оно будет вынуждено обеспечить полное торможение - остановки (при отключенных двух импеллеров в хвостовой части корпуса).
Такая конструктивная компоновка спасательного устройства, когда изогнутая створка после сопла импеллера, кинематически связанная с возможностью поворота в сторону носовой части (передней) под днищем в толще воды, позволяет осуществить торможение и затем остановку корпуса, когда меняется направление сжатого воздуха по сравнению с работающими движителями в хвостовой части, предназначенных для осуществления скоростного его движения только вперед по прямолинейному пути движения корпуса или с поворотом его по курсу.
Указанные отличия являются существенными для торможения возле человека на воде, а значит, уменьшить суммарное движение корпуса вперед при сопротивлении воды для работающего дополнительного импеллера в носовой оконечности U-образной формы корпуса (круга), и обеспечивает создание соответствующего тормозящего момента, связанного с поворотом изогнутой створки с отогнутыми краями (стенками), закрепленной после сопла, т.е. изогнутая створка, расположена в сторону направления сопла импеллера.
Поворот корпуса осуществляют отключением одного и включением другого импеллера в хвостовой части (кормы) и наступает момент поворота корпуса на крутой угол в ту или иную сторону. Боковая сила, вызванная углом дрейфа и наклоном корпуса на борт его при поворотах, позволяет осуществить управление курсом U-образной формы спасательного устройства одновременно с отключением импеллера в носовой оконечности корпуса, а сама створка складывается к днищу его и не создает сопротивления из-за формы ее выполнения и закрывает сопло импеллера в режиме движения.
Следует отметить, что торможение такого спасательного устройства для спасения человека на воде в движении осуществляется посредством увеличения силы сопротивления движению U-образной формы корпуса (круга), действием поворота изогнутой створки с отогнутыми краями (стенками) в толще воды и наличия сжатого воздуха с разворотом на 180° в сторону передней части корпуса (оконечности), подачу воздуха можно увеличить или уменьшить в направлении на плоскость кинематически управляемую створку после сопла импеллера.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:
- выполнения дополнительного малого импеллера, в режиме работающего в виде компрессора и размещенного в носовой части корпуса;
- установка закрепления поперечной изогнутой створки сзади сопла импеллера с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, и объем сжатого воздуха перед изогнутой створкой с отогнутыми краями (стенками) может регулироваться, это обеспечивает быстрое торможение корпуса во время движения на воде;
- выполнения спасательного устройства для нагнетания и запирания воздуха (газа), по меньшей мере, в обтянутые пневматические подушки безопасности из водогазонепроницаемого материала с прикрепленными силовыми ремнями к корпусу позволяет накачивать их воздухом в любом положении на спасательном устройстве;
- выполнения элементов крепления силовых ремней с петлями на поверхности пневматической подушки, как поперечной жесткости, соединяющих силовыми ремнями, позволяет обеспечить высокую технологичность изготовления устройства в целом, а сама форма пневматической подушки по всему периметру корпуса, является одновременно и захвата за устройство для человека;
- пневматическая подушка безопасности дополнительно служит для обеспечения хорошей плавучести всего корпуса.
Указанные выше и другие преимущества, а также особенности настоящего изобретения будут более понятны после рассмотрения следующего подробного описания, сопровождаемого чертежами на которых:
на фиг. 1 схематично изображено предлагаемая система управления плавучего спасательного устройства с малыми импеллерами на сжатом пневмопотоке;
на фиг. 2 - тоже, общий вид сверху; на фиг. 3 - показан пульт управления, общий вид; на фиг. 4 - показан импеллер и вид изогнутой створки, прикрепленной к днищу корпуса, вид сбоку.
Спасательное устройство с малыми импеллерами на сжатом пневмопотоке представляет собой плавающий корпус 1, имеющий U-образную форму (подковообразную форму) конструкции (плечи), и состоит из трех малых импеллеров 2, 3, 4. Два из них импеллера 2 и 3 расположены в двух отдельных зонах: правую и левую части хвостовой части корпуса 1. Другой (третий) малый импеллер 4 расположен в носовой части корпуса 1. Сами полости хвостовой части 2 и 3 (плечи) снабжены в виде тяги малых импеллеров 2 и 3, а носовая часть (передняя), корпуса выполнена с тягой в виде импеллера 4, который предназначен в работе в основном для торможения (подруливания) корпуса 1 в движении по воде, имеет сопло 5 перед которым на днище корпуса 1 закреплена изогнутая створка 6 с отогнутыми краями (стенками), которая создает торможение корпусу при подаче сжатого воздуха, а наличие отогнутых боковых кромок створки 6 препятствует уходу воздуха и воды сразу в стороны. Тормозная наклонная изогнутая створка 6 с отогнутыми боковыми кромками имеет возможность складываться на днище корпуса 1 и при этом закрывать сопло 5 импеллера 4 путем поворота ее вокруг своей поперечной оси 7, расположенной на днище корпуса 1 при отключении подачи воздуха из сопла 5 импеллера 4. Воздух от импеллера 4 подается под давлением в заданном объеме только во время работы самого импеллера 4 на торможение корпуса 1 (причаливания). Поэтому для торможения спасательного устройства необходимо будет изогнутую створку 6 повернуть для открытия сопла 5 и включить дополнительный импеллер 4.
Таким образом, спасательное устройство на сжатом пневмопотоке исполнения имеет возможность не только быстро двигаться вперед и делать крутые повороты, а за счет применения дополнительного импеллера 4 со створкой 6 обеспечить тормоз в случае необходимости его остановки на воде возле спасаемого человека в различных экстренных случаях движения спасательного устройства.
Малые импеллеры 2 и 3 в хвостовой части снабжены соплами 8 и 9 с поворотными клапанами 10 и 11. Все импеллеры 2, 3, 4 согласуются с подключением их к электродвигателям 12, 13, 14 по отдельности для лучшего управления на дистанционном управлении с помощью пульта управления 15. Питание электродвигателей 12, 13, 14 осуществляют от комплекта трех отдельных аккумуляторных батарей (не показаны) и размещены со стороны носовой части корпуса 1. Регулируя обороты малых импеллеров 2 и 3, регулируют также давление подачи воздуха в сопла 8 и 9 при движении корпуса 1 вперед или его поворот в ту или иную сторону на крутой угол 360°, меняя соответственно подачу сжатого воздуха в каждую хвостовую часть (кормы) больше или меньше, соответственно, чтобы тем самым создать поворот на крутой угол (заданный по курсу). При этом малый импеллер 4 включается в работу тогда, когда отключаются импеллеры 2 и 3 в движении для корпуса вперед. Таким образом, изогнутую створку 6 поворачивают в сторону опорной поверхности воды (вниз) и открывают сопло 5 выхода воздуха и его разворота в сторону носовой части за счет удара о плоскость с изогнутыми кромками, закрепленной створки 6 с помощью, например, пульта управления и/или с помощью давления воздуха на ее открытия под определенным углом и поперек днища корпуса 1 вблизи сопла 5, т.е. открытия в сторону противоположную движению плавучего корпуса для торможения.
При этом регулирование подачи воздуха в сторону открытия изогнутой створки 6 с осью вращения 7 проводится с помощью изменения оборотов винта импеллера 4, а также, соответственно, системы поворота створки 6 относительно оси вращения 7, происходит торможение (подруливание) к спасаемому человеку на воде, т.е. увеличивают угол атаки на торможение. Предельный угол поворота изогнутой створки 6 определяется настройкой свободного хода перед соплом 5 импеллера 4 и должен быть на границе участка не превышающими нагрузку, когда створка 6 начинает воспринимать давление воды, когда момент + Ма результирующей подъемной силы меняет знак, и передняя часть корпуса 1 устанавливается на небольшой подъемный угол над опорной поверхностью воды, определяемой настройкой открытия изогнутой створкой 6 перед соплом 5 импеллера 4.
Опускания (открытия) створки 6 при торможении (причаливания) происходит при отсутствии работы двух малых импеллеров 2 и 3 в хвостовой части (кормы), обеспечивающее более благоприятное и надежное торможения корпуса 1 в то же время не опрокидывая спасательное устройство, двигающееся еще по инерции на водной поверхности. Кроме того, такая конструкция меняющей угол атаки изогнутой створки 6 с отогнутыми боковыми кромками (стенками) позволяет производить ее уборку и установку на закрытие сопла 5 при отключении импеллера 4, когда устройство быстро движется вперед или производит поворот на заданный угол с пульта управления 15 спасателем на берегу или с судна. А значит, позволяет увеличить скорость движения малого корпуса (круга) уже на старте.
Таким образом, сопла 8 и 9 импеллеров 2 и 3, соответственно, дают своим положением возможность для свободного и сжатого прохода воздушных потоков воздуха в виде водовоздушных потоков сзади хвостовой части 8 и 9 корпуса 1, как вместе, так и возможность раздельно в работе, а также и для возможных поворотов корпуса на крутой угол 360° в заданную сторону (т.е. круговой поворот в ту или иную сторону).
На верхней части корпуса выполнены индикаторы заряда и скорости (не показаны) отдельно для каждого электродвигателя 12, 13, 14, а также могут быть и кнопки ручного управления, для случая, когда спасатель (оператор) с пультом 15 дистанционного управления находится вне зоны приема сигнала, а спасаемый человек имеет возможность самостоятельно направить устройство в нужном направлении.
Передняя часть корпуса 1 имеет приборы управления также звукового сигнала и светового сигнала, а также фонари освещения (не показаны), и имеет автоматическое управление. Сам корпус выполнен из прочного пластика, например, окрашен ярко оранжевым цветом или другим, корпус которого способен выдержать вес взрослого человека, причем его конструкция способна выдержать и двух человек на плаву достаточное время пока придет помочь.
Следует отметить, что спасательное плавучее устройство с помощью U-образной формы корпуса 1 (подковообразной формы) на пневмопотоке с использованием в них сопел 8 и 9 обеспечивает также повышенную скорость и тягу плавучего спасательного устройства в движении на воде, устойчиво на разворотах. Кроме того, это будет зависеть от использования в носовой и боковой части снаружи по периметру корпуса 1 (подковообразной формы) покрытия обтянутой и закрепленной эластичной пневматической подушки безопасности 16 из водогазонепроницаемого материала с прикрепленными силовыми ремнями 17 к корпусу 1. Сама внешняя поверхность пневматической оболочки по периметру сечения снабжена креплениями 18 в виде петель.
При этом внутренняя боковая поверхность между хвостовой части (с импеллерами 2 и 3), также снабжена пневматической эластичной подушкой безопасности 19 скрепленной охватывающими силовыми ремнями 20 с креплениями 18 в виде петель.
Сопла 8 и 9 каждого импеллера 2 и 3 в хвостовой части имеют в корпусе своем газовоздушные трубки (не показаны) с регулируемыми автоматическими кранами (не показаны), выведенные сверху для возможного подсоединения к надувным подушкам безопасности при работающих импеллеров 2 и 3 (движителей), работающих на пневмопотоке.
Естественно, что взаимосвязь всех элементов и форма выполнения предложенного спасательного устройства с учетом использования дополнительного малого импеллера 4 в передней (носовой) части корпуса 1 с регулируемой изогнутой створки 6 с отогнутыми боковыми кромками (стенками) может, приводит к торможению корпуса 1 в заданном месте для спасения человека на воде в чрезвычайных ситуациях при отключенных импеллерах 2 и 3 в хвостовой части корпуса, т.е. изогнутая створка 6 с отогнутыми боковыми кромками (стенками) направлены вперед и в одну сторону на оси вращения 7 крепления. Такое расположение створки 6, во-первых, может закрывать сопло 5 импеллера 4; во-вторых, устройство не мешает эксплуатации спасательного устройства при прямолинейном движении корпуса 1 и создает остойчивость, и прямолинейность при отключении в носовой части дополнительного устройства за счет применения малых импеллеров 2 и 3, соответственно, с работой их заслонок 10 и 11 на открытие или закрытие каждого сопла 8 и 9 при поворотах и отключении при этом одного из импеллеров. Таким образом, в прямолинейном движении вперед или на поворотах, створка 6 с отогнутыми боковыми кромками (стенками) прижимается к днищу корпуса 1, закрывая сопло 5 импеллера 4 к встречному потоку воды в движении; поворот створки 6 на поперечной оси вращения 7, таким образом, заметного влияния не оказывает, тем самым повышая скорость перемещения корпуса вперед благодаря работе двух импеллеров 2 и 3 на пневмопотоке и размещенных в хвостовой части (кормы) при минимальном сопротивлении всего устройства, в частности, для повышения эффективности торможения, форма самой поворотной наклонной створки 6 изготовленной легким элементом не дают срыву потока воздуха и воды при ее открытии на угол поворота 60° (при открытии сопла 5 импеллера 4), в случае, если бы отсутствовали на створке отогнутые вовнутрь боковые кромки (стенки) для работы движителя в виде импеллера 4 малой мощности.
Следует отметить положительную плавучесть предложенного устройства в горизонтальной плоскости применения пневматической подковообразной подушки безопасности 16 снаружи корпуса 1, которая обеспечивает также получения подъема передней части корпуса 1 при движении, защиту от брызг и стабилизировать на волновых явлениях при движении на воде, т.е. стабилизировать устойчивость от опрокидывания плавучего корпуса 1 со спасаемым человеком в движении. Таким образом, передняя часть (носовая) смягчает конструктивно удары волн и играет роль демпфера и волноотбойного крыла с козырьком, что не создает забрызгивания в сторону удерживающего человека.
Следует отметить, что такое устройство может быть применено для спортивных и развлекательных целей, так как предусматривает управление и ручное (кнопочное) в движении, и человек управляющим данным устройством, имеет тем самым большей степени свободы им управления в движении и на крутых поворотах, а также возможность торможения по сравнению с прототипом.
Спасательное устройство состоит из сборных элементов, которые легко монтировать и демонтировать, имеют малый вес, меньшая стоимость изготовления и может легко перевозиться при складировании на автотранспорте, а в целом придает хорошую обтекаемость и устойчивость с креплением всех элементов в целом на корпусе, прочность также обеспечена, так как они изготавливаются из прочных материалов, как пластика, так и эластичного материала.
Все устройство в целом выполняют расчетно-экспериментальным путем.
При использовании горизонтальных импеллеров 2, 3, 4 (по отношению к плоскости корпуса 1 в сравнении с прототипом) для полной безопасности (лопасти изготовлены из прочного пластика определенной угловой формы) их работа и защита от попадания ненужных летающих птиц и других тел на воде и в воздухе, предусматривается установка сетчатого сверху защитного кожуха (не показано), а сами отдельные аккумуляторные батареи с электродвигателями размещают в специальных для этого защитных отсеках внутри корпуса, что позволяет их защитить от повреждений, в случае при небольших повреждений корпуса.
Данная совокупность предлагаемого технического решения для системы управления плавучим спасательным устройством на сжатом пневмопотоке обладает хорошей устойчивостью в целом, ему придано горизонтальное устойчивое положение (конструктивно) при высоких скоростях движения корпуса (это - что-то в виде летающего дрона). Кроме того, совокупность этих приемов изменения движения и торможения спасательного устройства на сжатом пневмопотоке, в частности, торможения при наличии в носовой части (передней) дополнительного движителя (импеллера), на днище корпуса которого перед соплом импеллера закреплена изогнутая створка с отогнутыми боковыми кромками (стенками) на оси вращения, поворот которой направлен в сторону навстречу воды при движении корпуса вперед на дистанционном управлении, человек успевает при этом спокойно успеть схватиться руками за устройство на воде в любом его месте, далее перемещаться в сторону внутри хвостовой части 8 и 9, где закреплена внутренняя пневматическая подушка безопасности для удержания туловища человека в движении на воде.
Как уже было отмечено выше, фонари могут быть выполнены противотуманными для визуальной идентификации устройства при плохой видимости в тумане для работы в автономном режиме. Кроме того, спасаемый человек самостоятельно может нажать на кнопку, включить светоизлучающие элементы, в частности это касается за ручку, на которых уже имеются множество кнопок: красные, зеленые, желтые и т.п., и потерпевший начнет ориентироваться на месте, надежно держась руками. Все это преобразуется в схему видеосигналы и др. сигналы - он начинает двигаться в сторону дистанционного управления пультом оператора.
Процесс управления плавучим спасательным устройством на сжатом пневмопотоке осуществляется следующим образом.
При необходимости в сложившейся и возникновения чрезвычайной ситуации, способствующей применению плавучего спасательного устройства, его размещают на берегу или на водной поверхности независимо от глубины воды (будь то мелководье по сравнению с прототипом) у берега или вдали в готовом собранном виде. Оператор с помощью дистанционного пульта управления 15, включают движители в виде импеллеров 2 и 3, размещенных со стороны хвостовой части (кормы) корпуса 1, регулирует давление в соплах 8 и 9 корпуса, посредством электродвигателей 12 и 13 возникает вращение лопастей импеллеров 2 и 3, давление сжатого воздуха направляется в сторону сопел 8 и 9, оснащенных клапанами 10 и 11, соответственно, с дистанционным управлением их поворота на оси вращения (не показано). При этом весь воздух поступает в сопла от движителей и выбрасывается в атмосферу, спасательное устройство быстро набирает скорость (по сравнению с прототипом).
Управление при движении спасательного устройства вперед U-образной формы корпуса 1 на сжатом пневмопотоке осуществляется с помощью каждого из поворотных клапанов 10 и 11 при открытии дистанционно с пульта управления 15, а при повороте, даже на угол 360° в ту или иную строну, один из импеллеров отключают, закрывая при этом клапан в сопле, а другое сопло открыто для выхода сжатого воздуха в атмосферу, что создает лучшую маневренность на воде. Такое устройство может передвигаться по снежной, ледяной и водной поверхности, а также по земле, по заболоченной местности (в прототипе этого невозможно выполнить), придает мягкость хода на любой поверхности ландшафтной среде, что также является немаловажным его преимуществом для поддержания устойчивости благодаря подковообразной форме корпуса, который снаружи по периметру с боков обтянут прочной эластичной пневматической подушкой безопасности из водогазонепроницаемого материала с прикрепленными силовыми ремнями к корпусу, подушка, которая на поверхности снабжена петлями под силовые ремни, охватывающими ее в диаметре, т.е. соответственно, при минимальном сопротивлении устройства в движении управляемого пультом на дистанционном управлении.
Для повышения эффективности торможения при отключенных импеллера 2 и 3 в хвостовой части корпуса 1 и при отсутствии в сопла 8 и 9 воздуха при закрытых клапанах 10 и 11, включают дистанционно с пульта управления 15 дополнительный импеллер 4, открывают сопло 5 за счет опускания тормозной изогнутой створки с отогнутыми боковыми кромками (стенками), с помощью рычага или опорной пружины (не показано) управлением дистанционного пульта 15, или с помощью давления сжатого воздуха, где сжатый воздух принудительно имеет возможность преодолеть и давить на плоскость изогнутой створки 6 с отогнутыми боковыми кромками (стенками), обеспечивает ее опускание в воду под углом 60° навстречу движения корпуса 1 вперед, понижая скорость перемещения вперед до остановки устройства вблизи спасаемого человека. Таким образом, при поступлении воздуха на плоскость створки 6 и при опускании в воду створки 6 с отогнутыми боковыми кромками (стенками), например, под действием давления воздуха быстро и четко створка 6 поворачивается до упора на угол открытия 60° (не показано для упрощения), гидравлическое сопротивление увеличивается к встречному потоку воды.
В этом случае человек успевает за короткое время схватиться за корпус (ручки) спасательного устройства. Затем дополнительный импеллер 4 отключают, створка 6 прижимается к днищу корпуса и закрывает сопло 5 импеллера 4, таким образом, створка 6 с отогнутыми боковыми кромками (стенками) прижимаясь к днищу корпуса 1, заметно влияния не оказывает в движении. Когда вновь дистанционно с пульта управления 15 включают в движение корпуса импеллеры 2 и 3, размещенных в хвостовой его части при минимальном сопротивлении подковообразной формы устройства со всеми его элементами крепления в целом.
Такая совокупность этих приемов изменения устройства в движении на воде, в частности, для повышения эффективности торможения, форма самой изогнутой поворотной створки 6 не дает срыву потока воздуха и воды в стороны при ее открытии на угол поворота до 60°, в случае, если отсутствовали на створке отогнутые вовнутрь боковые кромки (стенки).
Следует отметить, что при работе импеллеров 2 и 3 в хвостовой части корпуса 1 скорость может быть намного выше, чем известное устройство при использовании движителей от применения водометных движителей (они не способны по своему конструктивному исполнению двигаться по мелководью, по суше, и выход на берег для оказания помощи пострадавшему). Также предлагаемое спасательное устройство обладает повышенной маневренностью, например, позволяет осуществить разворот на крутой угол 360°, благодаря его конструктивному решению в работе движителей на сжатом пневмопотоке (отсутствуют другие механические детали расположения в соплах) в виде только малых импеллеров на входе с достаточной мощности для забора воздуха.
При необходимости заправки и поддува в надувные элементы (подушки безопасности) на месте или при движении при включенных импеллерах 2 и 3 на малых оборотах или больших, подключается воздух в полость пневматических подушек безопасности 16 или 19 до расчетного давления, которые снаружи снабжены охватывающими силовыми ремнями 17 и 20, прикрепленными к корпусу 1 и, соответственно, к хвостовой части его. На верхней поверхности эластичной пневматической подушке безопасности имеются петли 18 для запасовки в них силовых ремней 17 и 20, позволяющих по периметру обеспечить возможность отсутствия удара о корпус для спасенного человека в любом состоянии или в другой ситуации, когда человек может самостоятельно управлять и плыть в нужном направлении.
Сетчатые экраны (сетки) над каждым импеллером 2, 3, 4 предотвращают попадание птиц и других посторонних предметов с поступающим (засасываемым) атмосферным воздухом, т.е. закрывают все импеллеры сверху, также обеспечивая безопасность человеку.
Кроме того, наличие спереди корпуса пневматической подушки безопасности 16 достигается образования дополнительно выполнением в виде волноотбойного крыла с козырьком, т.е. это не создает поднятие струи вверх и залив головы человека сверху.
Таким образом, сигналы, управляющие с пульта управления оператором на блоки управления на корпус движения вперед или его остановку в положение - тормоз, обеспечивает его работоспособность и надежность, т.е. осуществляют эффективную систему автоматики для описываемого спасательного устройства на сжатом пневмопотоке на воде, а значит, повышению возможности быстро отреагировать на ситуацию и добраться до спасения человека на воде.
Принцип работы дистанционного водного спасателя (устройства) включает в себя: после появления предупреждения у спасателя о возможности опасной ситуации на воде, останавливают на суше или на воде спасательное плавучее устройство, далее спасатель (оператор) включает движители с помощью дистанционного пульта управления, затем направляет к месту, где нужна, помочь на воде, затем используют заданный режим электродвигателей для работы всех импеллеров, имеющих сопла с клапанами, со створкой, после прибытия на место, где нужна, помочь на воде, спасатель (оператор) с помощью штатной видеокамеры (известной) может оценить ситуацию, а утопающий может схватиться за корпус с любой стороны безопасно, и как только человек себя на воде зафиксировал, то спасатель (оператор) возвращает спасательное устройство (в виде, что - то дрона) к месту его назначения и оказывает помочь пострадавшему уже, непосредственно, на берегу на суше., так как предложенное устройство может передвигаться и по суше.
Таким образом, совокупность вышеперечисленных приемов изменения спасательного устройства на сжатом пневмопотоке происходит изменением их работой как вместе, так и по отдельности в целом - это способствует маневренности спасательного устройства и, в частности обеспечения, как поворотов, так и тормоза.
Предлагаемое спасательное устройство на сжатом пневмопотоке в значительной степени свободно от недостатков, которые являются неустранимыми в случае использования - прототипа: оно обладает большой эксплуатационной надежностью и степень раскрытия сущности изобретения достаточны для его практической реализации при разработке, изготовлении спасательного устройства на воде, может, служит также и для развлечений на воде на сжатом пневмопотоке, что позволяет обеспечить разнообразный отдых на воде и, как средство для спасения людей в чрезвычайных ситуациях, связанных с конкретными условиями на воде, и сама конструкция является универсальной с расширенной сферой эксплуатации.