УСТРОЙСТВО ВЫБРОСА РАСПЫЛЕННОЙ СТРУИ
SPRAY JET DISCHARGING DEVICE

Область техники - раскрытие изобретения
Изобретение относится к устройству выброса распыленной струи, действие которого основано на образовании мощной воздушной струи с распыленными в ней каплями жидкости, при этом максимальная скорость распыленной струи составляет как минимум 300 км/ч (83,3 м/с).
Устройство применяется главным образом для тушения пожаров, которые возникают либо в населенной местности, либо на полях, используемых в сельскохозяйственных целях, на пастбищах и в лесах. Распыленная струя, содержащая капли воды или другого жидкого огнетушащего средства, выбрасывается в форме струйного потока, направленного либо непосредственно на горящий участок, либо выше него, после чего капли падают на пламя как дождь. В любом случае, достигается эффективное смачивание обширного участка, охлаждение и, в конечном счете, ликвидация пожара.
Кроме того, создаваемая распыленная струя может препятствовать распространению пожара благодаря своей высокой скорости, пересиливая даже ветер, который может способствовать продвижению пожара. Вследствие этого, огонь не получает возможности достичь новых горючих материалов и в конечном счете затухает.
И наконец, большая сила распыленной струи способна разогнать дым от пожара на участке, окружающем оператора устройства, и рассеяв дым, устранить вероятность удушья и дать возможность оператору работать более удобно и безопасно.
Далее устройство будет раскрыто в соответствии с его основным назначением в качестве устройства для тушения пожара. Кроме того, настоящее изобретение появилось как развитие огнетушащих устройств, предложенных в патенте GR 1007732 (Крекоукис). Тем не менее, в ходе разработки изобретения стало ясно, что оно может использоваться также в других областях, как указывается в конце данного описания. Такие другие сферы применения устройства также заявлены в настоящей заявке.
Мощную воздушную струю создает центробежный вентилятор со спиральным кожухом и рабочим колесом, имеющим соответствующий размер и скорость вращения. Указанная скорость вращения, конечно, избирательно регулируется оператором устройства, при этом вышеупомянутое минимальное значение 300 км/ч (83,3 м/с) применительно к максимальной скорости, распыленной струи относится к скорости, измеряемой в центре выпускного отверстия устройства, когда рабочее колесо вращается с максимальным числом оборотов. Высокая скорость воздушного потока обеспечивает не только эффективное распыление жидкости в виде капель, но также и достаточный охват участка тушения пожара распыленной струей, даже при неблагоприятных погодных условиях, таких как сильные ветры, дующие навстречу ей. Для еще большего охвата, предпочтительно, чтобы максимальная скорость воздушного потока была не менее 400 км/ч (111,1 м/с).
Коническая насадка с постепенно уменьшающимся сечением может быть установлена на выпускное отверстие спирального кожуха для увеличения скорости потока и обеспечения еще лучших результатов. Более того, труба с постоянным сечением может быть вставлена между спиральным кожухом и конической насадкой и/или быть установленной в позиции после конической насадки для выравнивания потока и придания ему желаемого направления.
Предшествующий уровень техники
По сравнению с распыляющейся струей по настоящему изобретению, вода, выпускаемая из шлангов пожарных машин, или изливаемая на пожар с воздушных средств пожаротушения, имеет высокую концентрацию, т.е. ее объем является большим по сравнению с размером обрабатываемой площади. Вследствие этого, большая часть воды проникает в очаг пожара и выливается на землю, не производя тушащего действия, и таким образом, расходуется напрасно.
Кроме того, в случае бушующих лесных пожаров возникает другая проблема, когда вода с силой ударяет о землю: вода встряхивает грунт, смешиваясь с ним и образуя грязь. Грязь, высохшая от воздействия высокой температуры, образует поверхностную корку, под которой в некоторых местах остаются, в числе прочего, листья, тлеющие среди камней, и, если в промежутках между ними имеется достаточно воздуха, он может поддерживать горение (печные условия). Эти небольшие и скрытые тлеющие угли часто становятся причиной повторного возгорания.
Следующие документы, в числе прочих, относятся к существующему уровню техники:
- US 5980059 (Чи), относящийся к переносному устройству, разгоняющему дым при пожарах, особенно в закрытых помещениях, для того чтобы пожарный мог быстро войти и спасти людей, запертых там и находящихся в опасности. По одним только цифровым данным документа очевидно, что это устройство маленького размера, перекидывается через плечо оператора на простом ремне, и снабжено небольшим осевым вентилятором. В документе ничего не сказано о скорости выходящего воздуха, тогда как по настоящему изобретению значение скорости является важным параметром. Более того, хотя устройство по данному документу способно разбрызгивать воду в выбрасываемый поток воздуха, "мельчайшие капли воды... могут быть отнесены сильным ветром в сторону густого дыма от пожара, не только снижая температуру пожара, но и конденсируя различные вещества в дыме для снижения плотности дыма (см. столбец 2, строки 9-13). И здесь опять ничего не говорится о тушении пожара, очевидно, что пожар не может быть потушен устройством по документу US 5980059, судя по малому размеру емкости для воды, указанному в цифровых данных. Это устройство было предназначено для решения другой технической задачи (рассеяния густого дыма от пожара).
- US 6446731 (Сороски), относящийся к устройству для удаления дыма и газов из замкнутых пространств, охваченных пожаром, при этом указанное устройство монтируется на самоходных пожарных автомобилях. Целью изобретения является снижение ущерба, наносимого имуществу дымом, снижение риска получения личных травм, как пожарниками, так и людьми, находящимися в горящем сооружении, а также замедление распространения пожара (столбец 1, строки 14-20). В состав устройства входит труба, которая может выдвигаться и втягиваться (телескопически), а также механические средства горизонтальной наводки трубы, такие как поворотная турель, а также средства для подъема и опускания трубы выше и ниже горизонтальной плоскости (столбец 2, строки 48-54). Внутри трубы установлен с возможностью вращения осевой вентилятор для создания вакуума и отсасывания дыма из горящего помещения.
Посредством изменения направления потока в вентиляторе на обратное после удаления дыма, огнетушащие материалы, такие как вода или химические вещества, могут нагнетаться на место пожара для тушения огня (столбец 2, строки 39-42 и 60-64 и столбец 5, строки 3-11). В этом документе также ничего не говорится о скорости выходящего воздуха. Тем не менее, специалист будет понятно, что данное устройство работает на гораздо более низких скоростях воздуха, исключительно потому, что необходима труба значительной длины - такой, чтобы ее конец мог приблизиться к пожару для отсасывания дыма из замкнутого пространства и последующей ликвидации пожара. Поэтому устройство US 6446731 рассчитано главным образом на решение другой технической задачи (отсасывание дыма), при этом оно имеет также очень узкую область применения для тушения пожаров (замкнутые пространства).
В отличие от него, устройство по настоящему изобретению работает при высоких скоростях воздуха, вызываемых центробежным вентилятором для создания распыленной струи с большим радиусом действия, при котором пожарные смогут тушить пожар, находясь на безопасном расстоянии, даже если возгорание происходит на открытом участке и охватывает обширную территорию (например, сильный лесной пожар).
- GR 1007732 (Крекоукис), относящийся к устройству для тушения пожара, содержащему вентилятор для создания мощной воздушной струи высокой скорости и коническую насадку, направляющую воздушный поток в нужном направлении, при этом коническая насадка расположена соосно рабочему колесу вентилятора, а ее поперечное сечение постепенно сужается от впускного до выпускного отверстия. Очевидно, что в этом документе представлено устройство, наиболее близкое из всех устройств предшествующего уровня техники, тем не менее, описанное устройство имеет существенные отличия от настоящего изобретения. В частности, как показано на чертежах, и как можно понять из того, что коническая насадка, направляющая поток воздуха, расположена соосно рабочему колесу вентилятора, вентилятор здесь осевого типа. Кроме того, хотя в документе GR 1007732 говорится о "высокой скорости воздушной струи", ничего не сказано о величине этой скорости. Прототипы устройства по GR 1007732, прошедшие испытания, не достигли необходимых высоких скоростей воздуха, а выходящий поток был довольно завихренным по причине вихревого движения, придаваемого воздуху рабочим колесом. В результате, не были достигнуты ни достаточное регулирование направления струи, ни большая дальность действия струи.
Существенное усовершенствование устройства по GR 1007732 реализовано настоящим изобретением, за счет замены осевого вентилятора на центробежный со спиральным кожухом. Центробежные вентиляторы более подходят для применения не только из-за большей интенсивности подачи воздуха (и вследствие этого более высокой скорости воздуха), но и благодаря более высокому по сравнению с осевыми вентиляторами статическому давлению, что означает способность воздушной струи преодолеть неблагоприятные погодные условия, например, сильный ветер, дующий во встречном направлении. Центробежный вентилятор, как правило, придает больше энергии на единицу массы воздуху, проходящему через него, он имеет более высокий кпд, а поток, выходящий из спирального кожуха, является более ламинарным. Таким образом, образуется точно направленная струя с дальностью действия, достаточной для тушения пожара, при этом пожарные-операторы находятся на безопасном расстоянии от огня.
В документе GR 1007732 сама воздушная струя была заявлена как огнетушащее средство. Распыленная вода или другое жидкое огнетушащее средство (пункты 12, 15) были "необязательными". Вследствие этого устройство являлся автономным, в том смысле, что для него не требовался источник, например, воды для выполнения его огнетушащей функции. Тем не менее, испытания показали существенную разницу в эффективности устройства в присутствии воды и в ее отсутствии. Поэтому устройство по настоящему изобретению подразумевает использование распыленной струи, а не просто струи воздуха.
Наконец, как и в GR 1007732, устройство для тушения пожара по настоящей заявке может быть переносным, монтироваться на наземном транспортном средстве (оно может даже устанавливаться на существующие пожарные машины) или даже перемещаться по воздуху, т.е. подвешиваться с вертолета. Каждый из этих вариантов осуществления устройства в настоящей заявке был переработан с целью включения значительных усовершенствований и преодоления отдельных технических проблем. Общим признаком во всех этих вариантах осуществления, придающим единство изобретению, является, конечно, центробежный вентилятор со спиральным кожухом, а также высокая скорость выходящей воздушной струи, и, как следствие, выбрасываемой распыленной струи, получаемой таким образом. По каждому варианту осуществления, были разработаны соответствующие опорные части для монтажа вентилятора со спиральным кожухом, двигателя и других деталей устройства.
Далее описываются некоторые неограничивающие примеры осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры чертежей. Следует отметить, что если в каком-либо месте данной заявки встречаются термины, выражающие относительное расположение или направление, такие как "передний", "задний" / "задняя сторона" / "сзади", "левый", "правый", "верхний" / "вверх", "нижний" / "вниз" / "под" / "снизу", они должны пониматься как относящиеся к положению оператора устройства, которое он занимает во время работы с ним, или как относящиеся к направлению выбрасываемой распыленной струи, когда речь идет о дистанционно управляемых вариантах устройства.
Краткое описание фигур чертежей
На фиг. 1 показан дистанционно управляемый вариант устройства, монтируемого на наземном транспортном средстве, в рабочем положении (вертикальном), в перспективе, с правой задней стороны. На фиг. 2 показано то же устройство в перспективе, с левой задней стороны. На фиг. 3 показана центральная опорная стойка устройства в поперечном разрезе. На фиг. 4 показано устройство в транспортном (сложенном) положении.
На фиг. 5а и 5b изображено устройство с двумя разными типами рабочего колеса (правая сторона спирального кожуха убрана).
На фиг. 6 показан управляемый вручную вариант устройства для монтажа на наземном транспортном средстве, в рабочей позиции (вертикальной), в перспективе, с правой задней стороны.
На фиг. 7 показан еще один вариант осуществления дистанционно управляемого устройства с возможностью монтажа в передней части автомобиля.
На фиг.8 показан вид в плане ряда движений в горизонтальной плоскости варианта осуществления на фиг. 7.
На фиг. 9 показан дистанционно управляемый вариант устройства на фиг. 1-4, в рабочем положении (вертикальном), смонтированный на крыше автомобиля.
На фиг. 10 показан устройство с фиг. 9 в транспортном положении (сложенное).
На фиг. 11 показан дистанционно управляемый вариант устройства на фиг. 1-4, прикрепленный к концу шарнирного манипулятора, смонтированного на автомобиле, в транспортном положении.
На фиг. 12 показан устройство на фиг. 11 в рабочем положении, с выдвинутой рукой манипулятора.
На фиг. 13 показаны основные части гидравлического контура и электронного контура управления дистанционно управляемого варианта устройства.
На фиг. 14 показан вариант устройства для работ по тушению пожара с воздуха в положении для транспортировки прицепом, вид в перспективе, с правой задней стороны.
На фиг. 15 показан тот же перевозимый по воздуху устройство, вид в перспективе, с передней правой стороны.
На фиг. 16 показано то же устройство в рабочем положении, подвешенное к вертолету.
На фиг. 17 показан переносной вариант устройства в перспективе, с левой задней стороны.
На фиг. 18 показано то же устройство, в перспективе, с передней правой стороны.
На фиг. 19 показан жилет пожарного-оператора с опорой для крепления центробежного вентилятора и отдельно мотора, приводящего его в действие, в перспективе, с левой задней стороны.
На фиг. 20 показан узел фиг. 19 с изображением механизма фиксации опоры крепления на жилете и отсоединения ее от жилета.
На фиг. 21 показан еще один вариант осуществления переносного устройства с другим расположением вентилятора, в перспективе, с правой задней стороны.
Способы осуществления изобретения
В дистанционно управляемом варианте (10) устройства (фигуры 1-4), который монтируется на наземном транспортном средстве, самоходном или прицепном, все необходимые движения - вращение рабочего колеса, вращение спирального кожуха вокруг вертикальной оси (вращение слева-направо) и вокруг горизонтальной оси (изменение наклона, вверх-вниз), складывание корпуса для транспортировки -выполняются при помощи гидравлических двигателей и цилиндров. Часть гидравлических и электрических цепей, которая может быть расположена в другом месте автомобиля, даже удаленно от устройства, показана на фигуре 13.
Масло в гидравлические контуры предпочтительно подается двойной насосной компоновкой (44), состоящей из двух гидравлически независимых насосов, с отдельными впускными и выпускными отверстиями, монтируемых на общем валу таким образом, чтобы они приводились в движение одним и тем же двигателем, например, дизельным двигателем автомобиля. Гидравлический контур (45), приводимый в движение с возможностью вращения гидравлическим двигателем (2) и, в свою очередь, приводящий в движение рабочее колесо центробежного вентилятора со спиральным кожухом (1), является отдельным, т.е. подачу на него выполняет один из двух насосов (а именно тот, который создает наибольшую разность давлений), таким образом, отсутствуют колебания в частоте вращения указанного двигателя (2) и соответственно рабочего колеса при приведении в действие или остановке других гидравлических деталей. Крепление гидравлического двигателя (2) находится в точке периферии спирального кожуха (1), его вал (3) является параллельным валу рабочего колеса (4). Каждый вал вставляется в свою собственную ступицу (5) при помощи подшипников, вал рабочего колеса (4) приводится в движение валом двигателя (3) при помощи многоручьевого поликлинового ремня (7), движущегося по многоканавочному шкиву (6). Ременная передача закрыта защитной крышкой (8), для исключения риска травмирования людей или захватывания предметов, которые могут повредить устройство или сами быть поврежденными. Конечно, гидравлическая передача между двигателем и рабочим колесом может быть реализована другими способами, известными из уровня техники, такими как цепная передача или прямое сцепление валов.
Всасывание воздуха производится через центр спирального кожуха (1), закрытого защитной сеткой (9) для предотвращения захватывания мусора. Рабочее колесо, сообщающее энергию воздуху, может быть различных типов и размеров, его выбор зависит от мощности двигателя, от требуемых характеристик выбрасываемой распыленной струи и от стоимости. Таким образом, на рабочем колесе может быть четыре или более лопаток, которые могут быть прямыми, загнутыми вперед или назад (вентиляторы с загнутыми назад лопатками имеют более высокий кпд). Более того, если нет особых ограничений в отношении ширины спирального кожуха (1), то рабочее колесо может быть многоступенчатым, т.е. на общем валу могут устанавливаться несколько рабочих колес, при этом внутренняя форма кожуха выполняется так, чтобы воздух, выходящий с одного рабочего колеса, переходил на следующее, благодаря чему создавалось бы более высокой давление. На фигурах 5а и 5b, где правая сторона спирального кожуха (1) была убрана, чтобы была видна внутренняя часть, рабочее колесо имеет шесть прямых лопаток изменяющейся высоты (их высота увеличивается линейно от центра в сторону периферии примерно до середины радиуса рабочего колеса и затем остается постоянной). Разница между двумя фигурами состоит в том, что рабочее колесо на фиг. 5а является полузакрытым (11), т.е. оно имеет круглую пластину, прикрепленную с одной стороны лопаток, тогда как на фиг. 5b оно является полностью закрытым (12), т.е. обе стороны лопаток закрыты пластинами (на одной из пластин имеется большое отверстие, разумеется, для втягивания воздуха через него).
Коническая насадка (13) с постепенно сужающимся сечением устанавливается на выпускное отверстие спирального кожуха (1), вызывая ускорение воздушного потока. Она соединяется с цилиндрическим выходным каналом (14), чтобы струя выходящего воздуха выпрямлялась. Поскольку выходное отверстие спирального кожуха (1) имеет квадратное сечение, то сама коническая насадка (13) является квадратным переходником. В случае если имеются препятствия на пути выбрасываемой распыленной струи в направлении пожара, которые нельзя обойти, поворачивая устройство направо или налево, или изменив его наклон (вверх-вниз), то на выпускное отверстие устройства можно установить гибкую трубу (15), через которую будет возможно направлять распыленную струю в желаемую точку, обходя при этом препятствия.
Для образования струи предусмотрен гидравлический трубопровод возле выпускного отверстия из спирального кожуха (1), при этом одна часть этого трубопровода выходит за пределы кожуха и заканчивается на штуцерном соединении (16) с источником воды или другого жидкого огнетушащего средства (например, с быстродействующей муфтой), другая часть трубопровода находится внутри кожуха и снабжена одним или несколькими распылительными соплами (17). К штуцерному соединению (16) может подсоединяться либо "внешний" шланг подачи жидкости, т.е. шланг, находящийся полностью снаружи устройства, либо "внутренний" шланг подачи жидкости (18), часть которого проходит через центральную, вращающуюся опорную стойку (19) устройства, как будет описано ниже, чтобы было возможным манипулировать устройством во всем диапазоне его перемещений без опасности чрезмерного перекручивания.
Форма распыленной струи (размер капель, скорость струйного потока и дальность охвата) зависит от двух параметров с возможностью регулирования оператором устройства: скорость потока жидкости, которая регулируется посредством клапана в гидравлическом контуре, подающем жидкость на распыляющие сопла (17), и скорость воздушного потока, которая определяется скоростью вращения рабочего колеса вентилятора. Для регулировки последнего оператор направляет команду при помощи проводного или беспроводного пульта (47) дистанционного управления на панель (58) управления для открытия или закрытия электроклапана (48) гидравлического контура (52), подающего масло на гидравлический двигатель (2), и таким образом регулирующего скорость вращения двигателя и соответственно скорость вращения рабочего колеса. Как вариант, электрический клапан (48) можно не использовать, а регулировку скорости вращения гидравлического двигателя (2) производить посредством изменения числа оборотов двигателя, приводящего в действие двойной масляный насос (44) при помощи соответствующего привода, команда которому также подается при помощи пульта (47) дистанционного управления.
Для изменения наклона вылета распыленной струи в вертикальной плоскости (вверх-вниз), боковые поверхности спирального кожуха (1), близкие к его периферии, шарнирно соединены с U-образной верхней опорой (20). Точки поворота (21), (22) располагаются на двух плечах "U" и определяют воображаемую горизонтальную ось, вокруг которой спиральный кожух (1) может вращаться, тем самым меняя наклон выходной трубы [выходное отверстие кожуха (1) - коническая насадка (13) - цилиндрический канал (14)]. Вращение выполняется под действием гидравлического цилиндра (23), один конец которого шарнирно соединен с одним из плеч "U", а другой конец шарнирно соединен с соответствующей боковой поверхностью спирального кожуха (1). В схеме расположения, показанной на фигуре 2, где оба конца гидравлического цилиндра (23) расположены позади вертикальной плоскости, в которой лежит воображаемая горизонтальная ось вращения кожуха (1), при выдвижении штока цилиндра выходная труба опускается, а при втягивании штока цилиндра выходная труба поднимается. Масло в цилиндр (23) подается гидравлическим контуром (54), а движение масла регулируется электрическим клапаном (50), на который направляется команда посредством пульта (47) дистанционного управления. Для предотвращения перекручивания шлангов (24), подающих масло на гидравлический двигатель (2), приводящий в действие рабочее колесо во время перемещения устройства в вертикальной плоскости (вверх-вниз), указанные шланги снабжены вращающимися муфтами (25) рядом с точками их соединения с электродвигателем (2).
Под горизонтальной пластиной U-образной верхней опоры (20) находится вторая - нижняя опора в виде прямоугольной пластины (26), которая соединена шарнирно с верхней опорой (20) при помощи одного или нескольких шарниров (27), вдоль одной кромки, расположенной перпендикулярно к плоскости, параллельной “U”-образной верхней опоре. Таким образом, верхняя опора (20) может поворачиваться относительно нижней опоры (26) и подниматься, благодаря чему спиральный кожух (1) укладывается в транспортное положение (в компоновке, показанной на фиг. 4, укладка производится вправо). Укладка с помощью "двойной" опоры (20), (26) служит для транспортировки устройства, когда он смонтирован на крыше пожарной машины, поскольку так происходит только незначительное увеличение высоты автомобиля, позволяющее ему проходить через проемы ограниченной высоты, например, под мостами (см. фигуры 9, 10). Кроме того, не нарушается устойчивость автомобиля. Складывание выполняется при помощи гидравлического цилиндра (28), один конец которого шарнирно соединяется с вращающейся оболочкой (29) опорной стойки (19) - которая будет описана подробно ниже - а другой конец шарнирно соединен с плечом U-образной верхней опоры (20), расположенной на той же стороне, что и шарниры (27). Таким образом, цилиндр (28) перемещается соответственно движению устройства, когда тот поворачивается налево или направо. При втягивании штока цилиндра верхняя опора (20) поворачивается в другую сторону относительно нижней опоры (26), и спиральный кожух (1) укладывается в транспортное положение. Когда, наоборот, шток цилиндра выдвигается, верхняя опора (20) снова поворачивается на шарнирах (27) и устанавливается на нижнюю опору, при этом спиральный кожух (1) приводится в вертикальное положение, и устройство готов к использованию.
Масло в цилиндр (28) подается через гидравлический контур (53), а перемещение штока цилиндра регулируется при помощи электрического клапана (49). Как вариант, и для снижения производственных затрат, два гидравлических контура (53), (54) цилиндра (28), предназначенного для складывания устройства, и цилиндра (23), предназначенного для изменения угла наклона распыленной струи соответственно в вертикальной плоскости, могут быть объединены в один контур, а без электрического клапана (49), регулирующего складывание устройства, можно обойтись. В этом случае масло к цилиндру (28), предназначенному для складывания устройства, подается при помощи двух шлангов, которые отводятся от шланга подачи и обратного шланга гидравлического контура (54) и снабжены двумя ручными клапанами (30). Когда устройство находится в транспортном положении, и его необходимо перевести в рабочее положение, клапаны (30) открывают, благодаря чему электрический клапан (50) подает масло как на цилиндр (28) для укладки устройства, который поднимает спиральный кожух (1) в вертикальное положение, так и на цилиндр (23), который одновременно поворачивает кожух (1) вокруг оси, определенной точками поворота (21), (22). Второе движение может быть излишним, но оно не влияет на первое, нужное движение. После этого ручные клапаны (30) закрывают, и цилиндр (28), который не требуется во время работы устройства, изолируется. Электрический клапан (50) теперь регулирует только гидравлический цилиндр (23), т.е. наклон распыленной струи в вертикальной плоскости. После завершения пользования устройством, его приводят обратно в транспортное положение открытием ручных клапанов (30) и отправлением команды на электрический клапан (50) для подачи масла в течение очень короткого времени, чтобы можно было запустить втягивание гидравлического цилиндра (28). Таким образом, спиральному кожуху (1) придается небольшой наклон, и происходит дальнейшее втягивание цилиндра (28), для чего не требуется никаких действий со стороны оператора, поскольку это происходит под весом кожуха и других деталей устройства, до тех пор, пока указанный устройство не будет полностью сложен.
Вращение устройства в горизонтальной плоскости (влево-вправо), при возможности любого количества полных оборотов в одном направлении (непрерывное круговое качание), производится на центральной, вращающейся опорной стойке (19). При типовом расположении опорной стойки, допускающем вращение вокруг вертикальной оси, стойка крепится стационарно и является полой, а вал несет вращающиеся детали, которые установлены с возможностью вращения внутри полости стойки при помощи подшипников. В случае настоящего изобретения, где предусмотрено несколько шлангов подачи масла и обратных шлангов в направлении к гидравлическим двигателям и цилиндрам и обратно, при таком расположении опорной стойки невозможны широкие углы вращения устройства, поскольку шланги будут перекручиваться и чрезмерно натягиваться или запутываться, при условии, что их точки соединения с другими деталями гидравлических контуров являются фиксированными.
Поэтому опорная стойка (19) имеет совсем другую конфигурацию, т.е. в ней имеется фиксированный внутренний ствол, функционирующий в качестве центрального распределителя (31) масла для различных гидравлических деталей (двигателей, цилиндров), которыми оборудован устройство, а также вращающаяся наружная оболочка (29) с радиально направленными сквозными отверстиями (32), имеющими соединители для соединения с масляными шлангами, ведущими к указанным гидравлическим деталям. Вращающаяся оболочка (29) крепится к нижней опоре (26). Таким образом, когда оболочка (29) вращается, верхняя (20) и нижняя (26) опоры, спиральный кожух (1) и гидравлические детали (двигатели и цилиндры) - все вращаются вместе с ней, их движениям соответствуют масляные шланги, подающие масло на указанные гидравлические детали, при этом не происходит никакого перекручивания указанных шлангов.
А именно, опорная стойка (19) имеет фиксированное основание (33), которое крепится болтами к монтажной поверхности устройства. Зубчатое колесо (34) жестко соединено с основанием (33), при этом его ось симметрии является вертикальной. Центральный распределитель (31) масла также крепится к основанию (33), при помощи стопорного кольца (35). Наружная оболочка (29) охватывает распределитель (31) и может вращаться вокруг него при помощи двух подшипников, верхнего (36) и нижнего (37). Вращение оболочки (29) выполняется при помощи гидравлического двигателя (38), который крепится на самой оболочке, при этом его ведущий вал расположен вертикально, на этом ведущем валу имеется шестерня (39), которая входит в зацепление с большим, неподвижным зубчатым колесом (34) основания (33). Таким образом, когда ведущий вал гидравлического двигателя (38) вращается, происходит качение шестерни (39) по зубчатому зацеплению неподвижного зубчатого колеса (34), приводящее к вращению самого двигателя (38) вокруг центральной оси опорной стойки (19), при этом одновременно во вращение вокруг этой оси вовлекается наружная оболочка (29). Масло на двигатель (38) подается из гидравлического контура (55), при этом скорость и направление вращения его ведущего вала, а следовательно и устройства в целом, регулируется при помощи электрического клапана (51).
И в неподвижном опорном основании (33), и в неподвижном зубчатом колесе (34) имеются центрально расположенные отверстия, для того, чтобы шланги/трубы подачи и отвода масла вышеупомянутых гидравлических контуров (52), (53), (54) и (55), идущие от электрических клапанов (48), (49), (50) и (51) могли проходить через них и соединяться с отверстиями (40) в нижней части центрального распределителя (31) масла при помощи соответствующих соединителей. Распределитель (31), как правило, имеет форму вертикально расположенного цилиндра. Отверстия (40) в его нижней части являются входными отверстиями для осевых каналов, входящих внутрь цилиндра, каждый на разную длину, затем изгибающихся для выхода радиально наружу и заканчивающихся на дне кольцевых канавок (41), расположенных на периферии цилиндра (указанные канавки ориентированы таким образом, чтобы их «дно» было по существу параллельно вертикальной оси). Внутренняя стенка вращающейся оболочки (29) в сочетании с канавками (41) цилиндрического распределителя и с уплотнениями (42), предусмотренными на боковых стенках канавок (41), определяет отдельные, герметичные кольцевые масляные камеры. Смежные масляные камеры разделяются и герметизируются относительно друг друга посредством одного уплотнения(42). Наружная оболочка (29) опорной стойки (19) имеет радиальное сквозное отверстие (32) напротив каждой канавки (41), это сквозное отверстие имеет, как уже упоминалось, соединитель для соединения масляного шланга, ведущего к одному из гидравлических двигателей (2), (38) или цилиндров (23), (28). Наличие кольцевых камер на центральном распределителе (31) обеспечивает непрерывную подачу масла к этим гидравлическим деталям, независимо от угла поворота устройства налево или направо. Очевидно, что две канавки (41) на центральном распределителе (31), т.е. две кольцевые камеры, соответствуют каждой линии (52), (53), (54), (55) контура гидравлической системы - одна для подачи и одна для линии возврата.
Следует отметить, что цилиндр распределителя (31) может иметь осевое сквозное отверстие в центре, а верхняя (20) и нижняя (26) опоры могут иметь соответствующие им сквозные отверстия, чтобы вышеупомянутый "внутренний" шланг (18), подающий воду или другое жидкое огнетушащее средство, мог быть продетым через них. Или же, осевое сквозное отверстие распределителя (31) может само являться частью внутреннего шланга или трубы (18). В любом случае, на шланге/трубе (18) имеется вращающаяся муфта (43), расположенная в соответствующей точке его вертикального участка, чтобы следовать движениям устройства влево или вправо без перекручивания.
Стопорное кольцо (142) крепится в верхней части центрального распределителя (31) масла, образуя фланец для внутреннего кольца верхнего подшипника (36) оболочки (29), который препятствует смещению указанного подшипника в направлении вверх. Поскольку наружное кольцо подшипника (36) и вращающаяся оболочка (29) имеют плотную посадку, стопорное кольцо (142) также предотвращает какие-либо нежелательные движения вверх оболочки (29) под действием давления, создаваемого внутри центральной опорной стойки (19).
Как указывалось выше, гидравлический контур (45), содержащий один или два насоса системы спаренного масляного насоса (44), а именно, насос, создающий более высокое статическое давление, подает масло в цепь (52) гидравлического двигателя (2), который приводит в движение рабочее колесо центробежного вентилятора. Контур (46) второго насоса, создающего меньшее давление, подает масло во все остальные гидравлические линии (53), (54), (55) цилиндра (28) для укладки устройства, цилиндра (23) для изменения угла наклона распыленной струи в вертикальной плоскости и двигателя (38) для поворота устройства соответственно влево или вправо. Все возвратные линии объединяются в общий возвратный контур (56), который заканчивается в общем резервуаре (57) возврата масла. Наконец, как показано на фиг. 13, на центральную панель (58) управления при помощи пульта (47) дистанционного управления направляется команда о регулировке электрических клапанов (48), (49), (50) и (51) при помощи цепей (59) низкого напряжения.
В вариант (60) устройства с ручным управлением для установки на наземном транспортном средстве, как показано на фиг. 6, не были включены гидравлические цилиндры (28), (23) и двигатель (38) для поворота устройства налево или направо, вместе с их соответствующими гидравлическими контурами. Остается только гидравлический двигатель (2) который приводит в движение рабочее колесо центробежного вентилятора, при этом электрический клапан (48) был исключен из его гидравлического контура, и масло теперь подается не системой спаренных насосов (44), а одинарным насосом. Пульт (47) дистанционного управления был заменен блоком (61) управления, расположенным на спиральном кожухе (1), при этом шланги (24), подающие масло на двигатель (2), проходят через этот блок управления, на котором имеется манометр (62) и рычаг или другие соответствующие средства (63) для регулировки расхода масла, и, следовательно, скорости вращения рабочего колеса, а также скорости вылета распыленной струи.
Поскольку присутствует только один гидравлический двигатель (2), то для центральной опорной стойки (19) требуются только две кольцевые масляные камеры, это означает, что центральный распределитель (31) масла имеет только две канавки (41), а вращающаяся наружная оболочка (29) имеет два радиальных сквозных отверстия (32).
Переведение устройства из вертикального положения (рабочего) как на фиг. 6 в сложенное транспортное положение (как на фиг. 4) и наоборот выполняется вручную. Этот устройство может быть зафиксировано в вертикальном положении посредством одновременной фиксации верхней опоры (20) и нижней опоры (28) при помощи защелки (64), когда первая опора устанавливается на верхнюю часть второй опоры. Таким образом, устройство может использоваться без риска опрокидывания спирального кожуха (1) на бок.
Пара зубчатых колес (34), (39) более не используется для поворота устройства налево или направо. U-образная рукоятка (65) соединяется шарнирно с задней стороной спирального кожуха (1), при этом стопорный механизм (66) фиксирует его точки поворота под нужным углом так, чтобы положение рукоятки (65) можно было регулировать в соответствии с ростом оператора. Приложение оператором силы на рукоятку (65) в левую или правую сторону вызывает совместное вращение в противоположных направлениях спирального кожуха (1), пары опорных оснований (20), (26) и оболочки (29), которая крепится к нижней опоре (26) и монтируется на подшипниках (30), (34).
Следует подчеркнуть, что плечи "U" верхнего опорного основания (20) более длинные в варианте устройства (60) с ручным управлением (фигура 6), и, что точки поворота (21), (22), определяющие воображаемую горизонтальную ось, вокруг которой вращается спиральный кожух (1) для регулировки наклона распыленной струи в вертикальной плоскости (вверх-вниз), были сдвинуты назад и вверх на кожухе (1) по сравнению с их положением в варианте (10) устройства с дистанционным управлением (фигуры 1, 2). Причиной этого является то, что согласно принципу сохранения количества движения, высокая скорость выбрасываемой распыленной струи приводит к перемещению кожуха (1) с высокой скоростью в противоположном направлении (против часовой стрелки как показано на фигуре 6), и оператору приходится это сдерживать. Изменение расположения точек поворота (21), (22) приводит к устранению вышеупомянутой "отдачи", поскольку вес устройства создает момент в противоположном направлении (по часовой стрелке на фигуре 6). Поэтому оператору нужно приложить только небольшую силу к рукоятке (65), для того чтобы поднять или опустить распыленную струю. После завершения использования устройства, оператор позволяет спиральному кожуху (1) медленно повернуться вниз и плавно остановиться на упругих опорных стойках (69), которые прикреплены к верхнему опорному основанию (20).
Для облегчения сборки устройства, одно плечо "U" - левое (68) на фигуре 6 - является съемным. Кроме того, начальный сегмент линий подачи и возврата масла, выходящих из сквозных отверстий (32) оболочки (29) является жестко закрепленным и расположенным в основном в горизонтальном направлении, чтобы гибкие шланги (24), соединяемые с концами жестких труб (70), начинались на соответствующем расстоянии от опорной стойки (19) и чтобы дополнительная длина этих шлангов, которая требуется для того, чтобы устройство мог охватывать широкий диапазон углов наклона распыленной струи (вверх-вниз), не приводила бы к касанию шлангами "земли" (т.е. поверхности автомобиля, на котором устройство смонтировано) и их волочению по ней с риском где-нибудь запутаться.
И последнее не менее важное замечание - вариант (60) устройства, управляемый вручную, безусловно может монтироваться на крыше наземного транспортного средства, такого как пожарная машина, как показано на фигурах 9 и 10.
Отличий между дистанционно управляемой (10) и вручную управляемой (60) версиями устройства по настоящей заявке, в сравнении с устройством, описанным на фигурах 4-7 патента GR 1007732 так много и они настолько очевидны, что вышеупомянутое замечание о переработке конструкции устройства совершенно оправдано. Помимо введения центробежного вентилятора со спиральным кожухом (1), новое устройство является более совершенным по сравнению со старым по другим причинам, которые приведены ниже в качестве примера:
- Конструирование центрального распределителя (31) масла и наружной вращающейся оболочки (29) таким образом, чтобы кольцевые масляные камеры были сформированы внутри центральной опорной стойки (19), дает устройству возможность поворачиваться по полному кругу в одном направлении (непрерывное круговое качание). Вращение устройства влево или вправо выполняется свободно, без риска перекручивания, натягивания или запутывания шлангов, по которым подается масло к гидравлическим деталям (двигателям и/или цилиндрам), или шланга, подающего воду или другое огнетушащее средство на распылительные сопла (17). Эта техническая задача даже не рассматривалась в GR 1007732.
- Новое устройство может укладываться в транспортное положение быстро и легко. Большой конус осевого вентилятора, который нужно было снимать перед укладкой старого устройства, а затем разбирать на две половины, чтобы занимать меньше места, больше не входит в конструкцию. Кроме того, в версии (10) с дистанционным управлением устройства укладка производится при помощи гидравлического цилиндра (28), перемещение которого регулируется пультом (47) дистанционного управления.
Для установки устройства в передней или задней части наземного транспортного средства могут использоваться опорные приспособления, описанные выше, как для дистанционно управляемой (10) (фигуры 1, 2), так и для управляемой вручную (60) (фигура 6) версии устройства, при условии, что консольная часть для монтажа центральной опорной стойки (19) крепится к автомобилю. В этом случае функция укладки спирального кожуха (1), конечно, является излишней, поэтому нижняя опора (26) и один или более шарниров (27) могут не включаться в конструкцию, а вращающаяся оболочка (29) может крепиться непосредственно к U-образному основанию (20). Подобным же образом, цилиндр (28) для укладки устройства и соответствующий гидравлический контур (53) могут не включаться в конструкцию версии с дистанционным управлением (10) устройства. Несмотря на такое упрощение устройства, вышеуказанная система крепления, в которой опорное основание (20) и стойка (19) располагаются по существу в центре под спиральным кожухом, имеет недостаток, заключающийся в том, что консольная часть для крепления устройства должна значительно выступать так, чтобы опорная стойка (19) находилась на достаточном расстоянии от передней или задней части автомобиля, чтобы обеспечить свободное вращение устройства влево или вправо во время его эксплуатации. Кроме того, нет необходимости в том, чтобы устройство могло описывать полный круг (на 360°), когда оно монтируется в передней или задней части автомобиля, поскольку сам автомобиль будет служить препятствием для выброса распыленной струи в его направлении.
Поэтому на фигуре 7 показана модифицированная версия устройства, подходящая для установки в передней или задней части автомобиля (здесь показана установка в передней части). Основное изменение заключается в том, что два опорных основания спирального кожуха (1), т.е. U-образное основание (20) и основание в виде неподвижной пластины (26), теперь располагаются вертикально (т.е. плоскость, параллельная форме "U" опорного основания (20) теперь является горизонтальной) и располагается позади кожуха, вместо того, чтобы быть под ним, при этом ось (оси) шарнира (27) (шарниров), соединяющего эти опоры, теперь является вертикальной, а не горизонтальной. Опорная стойка устройства (71), несущая опору в виде неподвижной пластины (26) является закрепленной - это просто стойка без центрального распределителя масла и вращающейся наружной оболочки. Консольная часть (72), на которой монтируется устройство целиком, слегка выступает из передней части автомобиля и показана прикрепленной к его бамперу (73).
На опорной стойке (71) имеется кронштейн (74), выступающий перпендикулярно к ней, при этом один конец гидравлического цилиндра (75) шарнирно соединен с указанным кронштейном, а другой конец также шарнирно соединен с U-образным плечом опорного основания (20), находясь на той же стороне, что и шарниры (27). Таким образом, в конфигурации, изображенной на фигуре 7, при втягивании штока цилиндра, опорное основание (20) перемещается в сторону от основания в форме неподвижной пластины (26), поворачиваясь на шарнирах (27), а спиральный кожух (1) поворачивается налево, в то время, как шток выдвигается, кожух (1) поворачивается вправо. Таким образом, устройство может охватывать угол вращения примерно в 180° (см. фигуру 8). На фигуре 7 кожух (1) показан в его крайнем правом положении, которое пригодно для транспортировки устройства, поскольку в таком положении устройство менее всего выдается за пределы автомобиля.
Гидравлический цилиндр (75) фактически заменяет гидравлический двигатель (38), используемый в других вышеупомянутых вариантах осуществления изобретения, поскольку вращение устройства влево или вправо теперь выполняется при помощи указанного цилиндра. И цилиндр (23) для изменения угла наклона распыленной струи в вертикальной плоскости, и гидравлический двигатель (2), приводящий в движение рабочее колесо, остаются. Вращающиеся муфты (25) используются для защиты шлангов (24), подающих масло к двигателю (2), от чрезмерного перекручивания.
На фигуре 11 показана дистанционно управляемая версия (10) устройства (фигуры 1, 2), смонтированная на одном конце шарнирного манипулятора (76), установленного на наземном транспортном средстве. Данный вариант осуществления предназначен для тушения пожаров в высоких зданиях, поднятия устройства над препятствиями и, в целом, для увеличения рабочей высоты и дальности действия устройства. Манипулятор (76), показанный на фигуре, состоит из четырех частей, хотя это не является обязательным: турели (77) с возможностью вращения вокруг вертикальной оси при помощи гидравлического двигателя (78), телескопического элемента (79), длина которого регулируется скольжением, вложенных удлинителей (80), промежуточного элемента (81) и периферического элемента (82), на котором монтируется устройство. Каждая из трех последних деталей шарнирно соединена с предыдущей деталью с возможностью вращения в вертикальной плоскости по отношению к этой предыдущей детали при помощи гидравлического цилиндра (83), (84) или (85). Цилиндры (83) и (84) служат для подъема телескопического элемента (79) и соответственно промежуточного элемента (81), а цилиндр (85) служит для выравнивания периферийного компонента (82) и устройства. Все движения шарнирного манипулятора регулируются с панели (141) управления, расположенной на автомобиле, или, как вариант, при помощи пульта дистанционного управления.
На фигурах 14-16 изображена версия (90) устройства для тушения пожара с воздуха, для чего его можно подвешивать с вертолета (или с другого воздушного судна, способного зависать в воздухе или лететь на низкой скорости), например, при помощи стальных тросов (86). В состав устройства входит Пи-образный (т.е. имеющий форму прописной буквы "П" греческого алфавита) резервуар (87) для воды или другой огнетушащей жидкости, имеющий проушины (88) для привязки тросов (86) к его верхней части. Рама (89), на которой монтируются все остальные детали устройства, расположена внутри полости Пи и прикреплена к внутренним стенкам резервуара.
Устройство на фигурах 1, 2 монтируется на нижней части рамы (89) в обратном порядке, при этом центральная стойка (19) и опорные основания (20), (26) "обращены" вниз. Видеокамера (101) также устанавливается на нижней стороне рамы, предоставляя оператору изображения территории под устройством и вокруг него.
На верхней стороне рамы (89) монтируется бензиновый или дизельный двигатель (91) устройства с топливным баком, который приводит в движение уже известный из предыдущих вариантов осуществления спаренный масляный насос (44), насос для воды или другой огнетушащей жидкости (92), качающий жидкость из резервуара (87) на распылительные сопла (17) устройства, и генератор, вырабатывающий электричество для удовлетворения потребностей устройства в электроэнергии. На верхней стороне рамы также монтируются многочисленные гидравлические детали устройства, например, электрические клапаны, бак для возвратного масла (57) и системы электрического и электронного управления.
Два манипулятора (93) шарнирно соединены с задней стороной рамы (89), при этом каждый из них имеет воздушный винт (94) на одном конце, вращающийся внутри защитного кожуха (95) при помощи коаксиального гидравлического двигателя (96). Воздушные винты (94) могут перемещаться при помощи гидравлических цилиндров (97) из первой транспортной позиции (фигура 14), в которой манипуляторы (93) складываются позади резервуара (87), во вторую рабочую позицию (фигура 15), в которой манипуляторы (93) и их соответствующие воздушные винты (94) выступают по бокам с разных сторон резервуара (87) - левой и правой. Масло как к гидравлическим цилиндрам (97), так и к гидравлическим двигателям (96) подается системой спаренного масляного насоса (44).
Воздушные винты (94) вращаются на соответствующих скоростях для уравновешивания сил, как правило, разнонаправленных, оказывающих воздействие на устройство ветром, выбрасываемой распыленной струей и подвесными тросами (86) во время движения вертолета, таким образом, чтобы можно было избежать колебаний и неустойчивости. Равновесие обеспечивается при помощи гироскопа (98), несомого на устройстве, который подает команду на панель управления (99) соответствующим образом отрегулировать подачу масла на два гидравлических двигателя (96). Посредством взаимной регулировки скоростей вращения воздушных винтов (94) можно достигнуть небольшого вращения всего устройства влево или вправо, даже при установившемся зависании вертолета.
Наконец, сиденье (100) может быть установлено на передней стороне рамы (89), на котором будут предусмотрены устройства управления, чтобы устройство был полностью управляемым человеком, сидящим на этом сиденье. Или же эксплуатация устройства осуществляется изнутри вертолета при помощи пульта (47) дистанционного управления, с использованием изображений, получаемых с обращенной вниз видеокамеры (101).
Следует отметить, что, в случае невозможности изначальной перевозки вертолетом версии (90) устройства для тушения пожаров с воздушного судна, то устройство может быть доставлено в место, расположенное рядом с пожаром, наземным транспортным средством, например, на прицепе (фигура 14). После подвешивания с вертолета и расположения над полем действия, устройство может охватывать круговой участок большого радиуса на земле, по мере того, как выбрасываемая распыленная струя будет описывать поверхность соответствующего конуса - см. фигуру 16.
Простое сравнение чертежей версии (90) устройства для работ в воздухе по настоящей заявке с фигурами 10-12 устройства по патенту GR 1007732 раскрывает множество различий между ними. Помимо того факта, что в новом аппарате используется центробежный вентилятор со спиральным кожухом (1), смонтированный на центральной, вращающейся опорной стойке (19), в порядке примера указываются следующие различия:
- В новом аппарате предпочтительно используют воздушные винты (94) для его стабилизации или направления движений (вращение влево-вправо), хотя могут также использоваться турбины и другие двигательные средства.
- Предусмотрен гироскоп (98) для обеспечения устойчивости.
- Наличие видеокамеры (101) обеспечивает возможность дистанционного управления новым устройством.
- Новое устройство является почти автономным, поскольку в его состав входят резервуар (87) для воды или другой огнетушащей жидкости вместе с насосом (92) для ее подачи, топливный бак и генератор, и он зависит от вертолета только для подвески. Эта особенность, которая упоминалась неопределенно только как возможность в GR 1007732, теперь является принципиальным проектным решением, поскольку обеспечивает быстрое и легкое соединение устройства с вертолетом.
Переносное устройство (110), показанное на фигурах 17-20, состоит из двух подблоков, соединенных друг с другом с возможностью отделения их друг от друга даже во время использования устройства.
Первым подблоком является жилет (102), надеваемый пожарным-оператором устройства. Он состоит из наспинной пластины (104), изготовленной из гибкого пластика, к которой крепятся лямки (105), перекидываемые через плечи оператора и пояс (106), обвязываемый вокруг талии. Наплечные лямки (105) крепятся при помощи перекрестных ремней с защелками (107) на высоте груди. Простой гнездовой блок (108) располагается в верхней части наспинной пластины (104), и имеет глухое отверстие (109) цилиндрической формы на нижней стороне, без фиксирующего механизма. Два гнездовых блока (111) расположены в нижней части наспинной пластины (104), один слева, а другой справа, в каждом имеется сквозное отверстие, идущее вдоль его задней и нижней стороны, а также механизм (112) фиксации и быстрого разъединения, который будет подробно описан ниже.
Во второй подблок (103) входят все остальные детали устройства, т.е. металлическая опорная рама (113), которая крепится к центральному основанию (114), также металлическому, при этом на основании монтируется бензиновый или дизельный двигатель (115) с его топливным баком, центробежный вентилятор со спиральным кожухом (1), при этом вал рабочего колеса вентилятора расположен параллельно ведущему валу двигателя (115), приводная система рабочего колеса (116), состоящая из шкива (117) рабочего колеса и шкива (118) двигателя, соединяемых ремнем (119), с их соответствующими валами (120), (121) вращающимися внутри ступиц с подшипниками (122), (123), а также другие детали. Рабочее колесо (116) может приводится в движение двигателем (115) иным образом, известным из уровня техники, например, при помощи цепной передачи или прямого соединения его вала с ведущим валом двигателя.
Перед тем, как можно будет воспользоваться переносным устройством (110), второй подблок (103) прикрепляется к жилету (102), который надевается оператором. Трубчатый удлинитель (124) прикрепляется к выпускному отверстию спирального кожуха (1), располагаясь по существу горизонтально и выступая с одной стороны от оператора на высоте пояса (106), заканчиваясь усеченным конусом (13) с постепенно уменьшающимся поперечным сечением. Трубчатый удлинитель (124) содержит отрезок гибкой трубы (125) в удобном для оператора месте вдоль его длины, а на участке трубчатого удлинителя (124), расположенном после указанной гибкой трубы (125) находится рукоятка (126), предназначенная для того, чтобы оператор мог направлять распыленную струю, выбрасываемую через коническую насадку в нужном направлении для тушения пожара.
Для образования струи одна или несколько распылительных форсунок (не показаны) предусматривается внутри трубчатого удлинителя (124), при этом форсунка крепится к трубе, имеющей штуцерное соединение (127) с источником подачи воды или другого жидкого огнетушащего средства за пределами трубчатого удлинителя, например, быстросоединяющейся муфтой, а также ручной клапан (128) для регулировки расхода жидкости, расположенный в легкодоступном для оператора месте.
Источником жидкости теоретически может быть бак с жидкостью, переносимый оператором, являющийся частью второго подблока (103). Жидкость может подаваться к распылительным форсункам насосом с механическим приводом, который приводится в действие тем же двигателем (115), который приводит в действие рабочее колесо (116) вентилятора. Как вариант, баком для жидкости может служить мембранный резервуар, работающий под давлением, в котором с другой стороны мембраны находится инертный газ под давлением. И наконец, подача жидкости на распылительные форсунки может осуществляться самотеком, путем размещения резервуара с жидкостью в высоком положении внутри второго подблока (103). В любом случае, резервуар с жидкостью может иметь только ограниченную емкость, в противном случае вес устройства чрезмерно увеличится. Поэтому, устройство, содержащее резервуар для воды или другого жидкого огнетушащего средства, хотя и является автономным, способно тушить только небольшие пожары, которые могут быть также потушены простым 6-килограммовым порошковым огнетушителем. Такие пожары могут тушиться устройством даже без жидкости, одной только силой выбрасываемого воздушного потока. Таким образом, основное назначение переносного устройства (110) заключается в тушении пожаров среднего или крупного размера, путем соединения его с внешним источником воды или другой огнетушащей жидкости, например, с гидрантом, пожарной машиной и т.п.
И переключатель (129) зажигания двигателя (115) и дроссельный регулятор (130) расположены на рукоятке (126). Для пуска двигателя (115) необходимо не только перевести переключатель (129) зажигания в положение "ON" (вкл.), но также потянуть пусковой трос (131) за его Т-образную рукоятку. После запуска двигателя (115), начинает вращаться рабочее колесо (116) центробежного вентилятора, всасывая воздух через центр спирального кожуха (1), через защитную сетку (9), предотвращающую попадание внутрь посторонних веществ, и подавая его в трубчатый удлинитель (124) и выпускной конус (13). При помощи дроссельного регулятора (130) оператор может регулировать обороты двигателя (115) и тем самым скорость вращения рабочего колеса (116), а также скорость выходящего воздушного потока и расход воздуха. Посредством открытия клапана (128), он также подает в устройство количество жидкости, необходимое для формирования распыленной струи, это количество можно также регулировать по желанию.
После того как пожар потушен, оператор выключает устройство посредством закрытия клапана (128) и прерывания потока жидкости, а также переведения переключателя (129) в положение "OFF" (выкл.) и тем самым отключения двигателя (115).
Механизм (112) фиксации и быстрого разъединения предусмотрен для присоединения второго подблока (103) к жилету (102) оператора. Вызвано это тем, что когда пожарный-оператор устройства (110) пытается тушить пожар, потенциально он всегда подвергается риску, например, когда направление и сила ветра внезапно меняются, и пламя приближается к нему, или когда рядом происходит взрыв, особенно с учетом того, что в состав устройства также входит бак с жидким топливом. Таким образом, в случае опасности пожарный должен иметь возможность немедленно покинуть опасное место, что очень трудно сделать с весом устройства (110), висящего за спиной. Даже небольшой промежуток времени, необходимый для разъединения защелок на груди (107) и расстегивания пояса (106), может оказаться важным для спасения его жизни.
По этой причине, механизм (112) фиксации и быстрого разъединения содержит два стопорных штифта (132) для фиксации опорной рамы (113) на гнездовых блоках (111). Стопорные штифты (132) выполнены с возможностью горизонтального перемещения в плоскости задней стороны гнездовых блоков (111), в соответствующих пазах (133) расположенных поперечно внутри указанных блоков. Перемещение происходит между "закрытой" позицией (фигура 20), в которой часть каждого штифта (132) выступает из паза (133) и запирает нижнюю часть отверстия на задней стороне соответствующего блока (111) и "открытой" позицией, в которой весь штифт (132) втягивается в паз (133). Стопорные штифты (132) обычно находятся в "закрытой" позиции, наклонно выдвигаясь из пазов (133) возвратными пружинами (134). Чтобы задействовать перемещение в "открытую" позицию, каждый стопорный штифт (132) соединяется с тросиком (135), который может втянуть указанный штифт вдоль продольной оси обратно внутрь соответствующего паза (133), сжимая возвратную пружину (134). Два троса сходятся на разветвителе (136), таким образом, чтобы на них одновременно смог воздействовать третий трос (135), который проводится по передней стороне к оператору, чтобы тот мог потянуть за него при помощи ручки (137) быстрого разъединения.
На опорной раме (113) имеется цилиндрический штырь (138), выходящий вертикально вверх из ее верхней части для вставки в глухое отверстие (109) простого гнездового блока (108) жилета. Посадка является неплотной, и фиксация не предусмотрена, поэтому цилиндрический штырь (138) может легко выходить из глухого отверстия (109) в направлении вниз. В своей нижней части и в позициях, соответствующих гнездовым блокам (111), опорная рама (113) имеет два металлических крючка (139) в форме "перевернутой буквы L", при этом горизонтальный элемент перевернутой L приваривается к опорной раме (113), а вертикальный элемент остается свободным.
Для прикрепления второго подблока устройства к жилету, оператор устанавливает простой гнездовой блок (108) на цилиндрический штырь опорной рамы (138), затем дергает ручку (137) быстрого разъединения, чтобы стопорные штифты (132) ушли в свои пазы (133) и вставляет крючки (139) опорной рамы в форме перевернутой L в гнездовые блоки (111). Как только оператор отпускает рукоятку (137), возвратные пружины (134) проталкивают стопорные штифты (132) в их "закрытое" положение, и второй подблок (103) теперь прочно прикреплен к жилету (102). Горизонтальные элементы крюков (139) в форме перевернутой буквы L садятся на штифты (132), а вертикальные элементы крюков не дают опорной раме (113) выйти из гнездовых блоков (111).
В случае опасности, пожарный, эксплуатирующий устройство (110), может освободиться от второго подблока (103), просто дернув за ручку (137) быстрого разъединения. Тросики (135) втягивают стопорные штифты внутрь их пазов (133), и таким образом крюки (139) в виде перевернутой буквы L освобождаются для выхода из отверстий на нижней стороне гнездовых блоков (111), при этом цилиндрический штырь (138) также может перемещаться вниз из глухого отверстия (109) простого гнездового блока (108). Вследствие этого, второй подблок (103) падает вниз, и пожарный может покинуть опасное место. Опорная рама (113) в сочетании с центральным опорным основанием (114) образует прочную нижнюю поверхность для установки деталей устройства, что также способствует защите, поскольку второй подблок (103) не получает повреждений при ударе о землю, и может использоваться повторно при возвращении на прежнее место.
Очевидно, что способ присоединения второго подблока (103) к жилету (102) допускает различные модификации. Например, стопорные штифты (132) могут не обязательно быть в форме прямоугольного параллелепипеда, показанного на фигуре 4, например, они могут быть цилиндрическими, и тогда пазы (133) будут иметь соответствующую форму. Подобным образом, вертикальный штырь (138) и глухое отверстие (109) могут иметь некруглое поперечное сечение. Простой гнездовой блок (108) может также иметь два глухих отверстия и опорную раму (113) для двух соответствующих вертикальных штырей, или же может быть несколько простых гнездовых блоков. Кроме того, может быть один гнездовой блок (111) с одним стопорным штифтом (132), и, соответственно, один крюк (139) в форме перевернутой буквы L.
Наконец, расположение некоторых деталей устройства на втором подблоке (103) может также отличаться. Так, хотя на фигурах 17 и 18 можно видеть центробежный вентилятор со спиральным кожухом (1), расположенным горизонтально, справа от оператора, ось рабочего колеса (116) направлена влево, на фигуре 21 вентилятор расположен прямо за оператором, а ось рабочего колеса направлена спереди назад. Эта последняя конфигурация очевидно имеет преимущества с точки зрения распределения веса (более равномерного). Конечно, в этом случае требуется коленчатый патрубок (140) под углом 90 градусов для задания необходимого направления трубчатому удлинителю (124) в сторону оператора.
Изобретение не ограничивается вариантами осуществления, детально раскрытыми выше. Модификации некоторых деталей устройства были уже упомянуты, но, конечно, специалист в данной области техники способен разработать другие модификации. Например:
- Двигатели и приводные системы могут быть другого типа, также как и масляный насос (или насосы).
- Коническая насадка (13) не обязательно должна иметь форму усеченного конуса, как в переносном аппарате (110), или переходника с квадратного на круглый, как в дистанционно управляемой (10) или в управляемой вручную (60) версии устройства. Достаточно, чтобы она имела постепенно сужающееся поперечное сечение, для обеспечения ускорения распыленной струи. Аналогичным образом, выпускное отверстие (14) воздуховода, которое может использоваться для выпрямления потока, не обязательно должно быть цилиндрическим (хотя это предпочтительно), достаточно того, что в нем будет постоянное сечение.
- Каналы центрального масляного распределителя (31) могут идти в ином направлении внутри него (не обязательно сначала в осевом, затем в радиальном), при условии, что они не зависимы друг от друга, т.е. они не пересекаются и выходят в кольцевые канавки (41).
- Резервуар (87) с жидкостью в версии (90) устройства для воздушных работ не обязательно должен быть в форме буквы Пи.
- Как дистанционно управляемая (10), так и управляемая вручную (60) версия устройства, раскрытая выше как пригодная для установки на наземных транспортных средствах, может также устанавливаться в стационарных пунктах, например, для защиты национальных лесов.
- Наличие механизма (112) фиксации и быстрого разъединения, раскрытого выше применительно к переносному устройству (110), является необязательным. Второй подблок (103) может сниматься с жилета (102) иным образом. Можно также обойтись без механизма быстрого отсоединения второго подблока (103) от жилета (102), при этом оператор освобождается от веса целого устройства (110), просто расстегивая пояс (106) и размыкая защелки (107) на лямках, удерживающих жилет на теле.
Кроме того, в дополнение к тушению пожаров, предлагается использовать устройство для создания визуальных эффектов, где жидкость, подающаяся на распылительные сопла (17), представляет собой окрашенный водный раствор.
Или же вместо жидкости, кусочки цветной бумаги, например, конфетти, или кусочки подобных легких материалов могут подаваться в воздушный поток, например, через входное (всасывающее) отверстие вентилятора.
В еще одном варианте осуществления устройства для создания визуальных эффектов, дым различных цветов, создаваемый одной или несколькими дымовыми шашками, может подаваться внутрь центробежного вентилятора, например, через его всасывающее отверстие.
Определение изобретения дается в нижеследующей формуле изобретения.