МОБИЛЬНЫЙ РОБОТ ЛЁГКОГО КЛАССА ДЛЯ ВЕДЕНИЯ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ, СВЯЗАННЫХ С ТУШЕНИЕМ ПОЖАРА

Полезная модель относится к области спасательной техники ВМФ и предназначена для обеспечения проведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожаров на плавучих объектах.
Известен мобильный робот МРК-РП (прототип) [1, 2], предназначенный для разведки в дневное и ночное время суток и в условиях задымленности, ликвидации техногенных аварий и тушении пожаров в их начальной стадии в условиях высокого уровня теплового воздействия и радиации.
Основным элементом МРК-РП является транспортное средство с входящими в его состав системами управления и энергообеспечения. На корпусе транспортного средства монтируются манипулятор и технологическое оборудование. Управляется МРК-РП дистанционно при помощи пульта дистанционного управления.
К недостаткам данного мобильного робота относится то, что для его транспортировки требуется специальная машина, массогабаритные характеристики не позволяют проникать внутрь плавучих объектов и передвигаться по корабельным трапам.
В целом мобильный робот МРК-РП не в полной мере отвечает требованиям ВМФ по обеспечению проведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожаров на плавучих объектах.
Задачами полезной модели является повышение эффективности и безопасности при проведении аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожаров на плавучих объектах с помощью мобильного робота легкого класса, обладающего наименьшим весом, габаритами и повышенной проходимостью.
Поставленная задача достигается тем, что известный мобильный робот для проведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожаров на плавучих объектах, состоящий из корпуса с установленным на нем гусеничным шасси, приводной части с аккумуляторной батареей, размещенными внутри корпуса, системы управления, системы видеонаблюдения, манипулятора с механическим схватом, и выполненный с возможностью приема и передачи сигналов на пульт управления, представляющий собой портативный компьютер с джойстиками, в нем установлены передние и задние вспомогательные поворотные гусеницы, катапульта для порошкового самосрабатывающего при контакте с пламенем огнетушителя, а системы управления и видеонаблюдения, собраны в виде единого блока на наклонно-поворотной платформе, устанавливаемой на манипуляторе, выполненном на основе интеллектуальных сервоприводов.
Мобильный робот для проведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара на плавучих объектах (МРТП) предназначен для:
- проведения разведки в дневное и ночное время суток, в условиях задымленности и в условиях высокого уровня теплового воздействия и радиации на верхней палубе, в отсеках и внутренних помещениях аварийного плавучего объекта;
- тушения и локализации очагов пожаров в их начальной стадии в условиях высокого уровня теплового воздействия и радиации на верхней палубе, в отсеках и внутренних помещениях плавучих объектов;
- проведение аварийно-спасательных работ с применением манипулятора и механического схвата.
Схематически вид описываемого мобильного робота для проведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара показан на фиг. 1.
Схематически вид корпуса описываемого мобильного робота для проведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара с установленным на нем гусеничным шасси и различным положением передних и задних вспомогательных поворотных гусениц показан на фиг. 2.
Мобильный робот легкого класса для ведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара на плавучих объектах состоит из: корпуса 1 с установленным на нем гусеничным шасси 2, передних 3 и задних 4 вспомогательных поворотных гусениц, приводной части с аккумуляторной батареей, размещенных внутри корпуса (на рисунке не показаны), манипулятора с механическим схватом 5, выполненных на основе интеллектуальных сервоприводов 6, катапульты 7 для огнетушителя 8 порошкового самосрабатывающего (при контакте с пламенем), катушки с кабелем 9 предназначенной для возможного приема и передачи сигнала на пульт управления, систем управления и видеонаблюдения в виде единого блока 10 на наклонно-поворотной платформе 11, устанавливаемого на манипуляторе.
МРТП имеет пылезащитное, влагозащитное, теплозащитное, взрывобезопасное, радиационно-стойкое исполнение. Он полностью герметичен, способен работать под дождем, в снегу и в пыли. Способен преодолевать водные преграды в 1 метр.
МРТП хранится в стандартном водонепроницаемом компактном кейсе типа «Пеликан». Кейс выполняет защитную функцию в крайне широком диапазоне температур, выдерживает экстремально высокие и низкие температуры, способен выдерживать погружение на глубину, при этом запас положительной плавучести позволяет кейсу оставаться на плаву неограниченное время. Робот имеет малую массу и может переноситься одним человеком в специальном кейсе или рюкзаке. Он прост в использовании и не требует особых навыков для эксплуатации.
Батарея может быть заменена в «полевых» условиях без применения инструментов и может заряжаться от сети, генератора или прикуривателя автомобиля. Это позволяет обеспечить непрерывное использование робота посредством ротации батарей.
Мобильный робот для проведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара используется следующим образом:
Кейс с МРТП переноситься одним человеком к месту ведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара на плавучих объектах. Мобильный робот готовится к работе. Взводится и ставится на стопор катапульта 7, на ее ложементе размещается и фиксируется огнетушитель порошковый самосрабатывающий 8 в виде «таблетки» или одного из Платоновых тел (в форме тетраэдра, или октаэдра, или икосаэдра, или гексаэдра (куба), или додекаэдра).
В зависимости от режима работы мобильного робота «Канал» или «Кабель» цифровой сигнал управления поступает на передатчик канала дистанционного управления с антенной 12 или в кабельный канал связи соответственно.
Режим работы «Канал» применяется при использовании МРТП на пирсе, причальной стенке, верхней палубе аварийного плавучего объекта.
В случае проведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара во внутренних помещениях плавучего объекта используется режим работы «Кабель». В этом случае катушка с кабелем дистанционного управления 9 может подключаться к соответствующему разъему пульта управления и обеспечивать передачу команд управления с пульта на борт МРТП, передачу команд приведения в действие спецсредств, прием ТВ-сигналов, данных телеметрии, данных о газоанализе с борта робота на пульт управления. Катушка с кабелем дистанционного управления 10 обеспечивает размещение, свободное наматывание и сматывание кабеля управления длиной до 200 метров.
В зависимости от режима работы «Канал» или «Кабель» на микропроцессор бортовой части канала дистанционного управления поступают цифровые сигналы управления от приемника или с приемника-передатчика по витой паре. Сигналы управления, прежде чем поступить на соответствующие объекты управления (двигатели транспортного средства, манипулятор, поворотные светодиодные прожекторы 13, коммутатор телевизионных сигналов) поступают на блоки управления по шине CAN (RS232), где происходит соответствующее усиление сигналов по напряжению и потоку.
Движение МРТП осуществляется моторами-звездочками, приводящими в движение гусеницы. Изменяя направление вращения моторов-звездочек, можно менять направление движения МРТП. При вращении моторов-звездочек обоих бортов в одном направлении МРТП совершает прямолинейное движение. При вращении моторов-звездочек левого и правого бортов в разных направлениях происходит поворот МРТП на месте. При повороте направо (налево) правая (левая) гусеница движется назад, левая (правая) - вперед. При прекращении движения МРТП происходит динамическое торможение электродвигателей моторов-звездочек.
На маршевом (прямолинейном без препятствий) участке передние 3 и задние 4 вспомогательные гусеницы развернуты в походное положение. Для того, чтобы забираться и спускаться по трапам плавучих объектов передние 3 и/или задние 4 вспомогательные гусеницы разворачиваются в положение для преодоления препятствий. Для повышения проходимости при обходе препятствий предусмотрено движение с увеличенным клиренсом. МРТП способен встать в вертикальное положение после переворота набок или назад. Это позволяет продолжить работу в случае нештатных ситуаций и повысить эксплуатационную устойчивость робота в опасных местах его использования (фиг.2).
Навигация на местности или внутри помещений осуществляется, интеграцией информации с датчиков одометрии 14, установленных на колпаках моторов-звездочек, с информацией, полученной с лазерного сканнера 15, системы стереозрения 16, инерциальной измерительной системы на MEMS - датчиках 17 и GPS/ГЛОНАСС приемников 18.
Лазерный сканер 15 и система стереозрения 16 позволяют роботу автоматически обнаруживать препятствия и корректировать траекторию движения для предотвращения столкновения. Это значительно снижает нагрузку на оператора и позволяет успешно завершить выполнение задания в сложных условиях.
МРТП при движении строит трехмерные цифровые карты пройденного маршрута. Цифровые карты маршрута позволяют роботу совершать переходы в полуавтоматическом режиме в условиях отсутствия радиосвязи. Цифровые карты строятся на основе данных, полученных с лазерного сканера 15, инерциальных датчиков 17, датчиков одометрии 14, системы стереозрения 16 и GPS/ГЛОНАСС приемника 18. В случае полной потери связи с пультом управления, мобильный робот окончив миссию, на основе трехмерных цифровых карт пройденного маршрута, возвращается в точку запуска.
С помощью МРТП в отсеках и внутренних помещениях аварийного плавучего объекта в условиях задымленности и в условиях высокого уровня теплового воздействия проводится разведка и поиск очага пожара.
Благодаря тому, что МРТП снабжен передними 3 и задними 4 вспомогательными поворотными гусеницами, а система управления и видеонаблюдения в виде единого блока 10 установлена на наклонно-поворотной платформе 11, робот способен производить осмотр помещений аварийного плавучего объекта без проникновения: заглянуть через иллюминаторы и проломы с подъемом системы управления и видеонаблюдения в виде единого блока 10 на большую высоту, заглянуть в отсек, расположенный ниже палубой без спуска по внутреннему трапу (фиг.2).
Необходимую информацию для выполнения работ оператор получает с помощью телевизионной системы: обзорной телекамеры с трансфокатором 20 (оптическое увеличение в 24 раза), системы стереозрения 16 (из двух телекамер), камеры заднего вида (на рисунке не показана); тепловизора 19; канала акустической связи 21; многоканального портативного газоанализатора 22. При необходимости используются поворотные светодиодные прожекторы 13. Видеоизображение в виде электрического видеосигнала от камер поступает на коммутатор сигналов, расположенный в блоке управления телевидением бортовой части робота. С коммутатора сигнал от выбранной камеры поступает или на передатчик сигналов, или на передатчик по витой паре (при работе МРТП по кабелю).
При обнаружении очага пожара в начальной стадии с пульта дистанционного управления подается команда «Залп». По этой команде выдвигается телескопическая направляющая 23 катапульты 7, планка фиксации 24 огнетушителя порошкового самосрабатывающего 8 отходит в сторону, катапульта 7 снимается со стопора и огнетушитель 8 забрасывается в очаг пожара. Вслед за этим МРТП автоматически дает задний ход, телескопическая направляющая 23 катапульты 7 возвращается в исходное положение.
Огнетушитель порошковый самосрабатывающий 8 имеет полый корпус из гофрированного картона, внутри которого размещено огнетушащее вещество и инициирующее устройство, выполненное в виде пиротехнического заряда, снабженного запальным шнуром, конец которого выведен и закреплен на внешней поверхности корпуса. На внешнюю поверхность корпуса поверх запального шнура может быть нанесена термоусадочная пленка или защитное покрытие в виде жидкой резины. В качестве огнетушащего вещества используется сыпучий порошок, предназначенный для тушения пожаров класса А (твердые горючие вещества), В (жидкие вещества), С (газообразные вещества) и Е (электроустановок под напряжением до 1000 В). Пиротехнический заряд выполнен в виде петарды бытового назначения. Время срабатывания огнетушителя не превышает 10 сек. Огнетушитель при срабатывании
3
обеспечивает тушение очага возгорания в помещениях объемом до 36 м.
Аварийно-спасательные работы проводятся с помощью манипулятора. Манипулятор состоит из опорно-поворотного устройства 25, плеча 26, предплечья 27, схвата 5 и интеллектуальных сервоприводов 6. Схват 5 состоит из губок схвата 28, механизма ротации 29 и механизма сжатия-раскрытия губок схвата 30. Угол вращения схвата не ограничен. Манипулятор имеет шесть ориентирующих степеней подвижности: вращение относительно вертикальной оси, подъем (опускание) плеча 26, качание предплечья 27, вращение и наклон наклонно-поворотной платформы 11, ротация схвата 5.
При возвращении МРТП в точку запуска по окончании работ в отсеках и внутренних помещениях аварийного плавучего объекта в условиях узкостей и загромождения проходов обломками, МРТП может передвигаться задним ходом. В этом случае необходимую информацию для движения оператор получает с помощью камеры заднего вида (на рисунке не показана), либо развернув с помощью наклонно-поворотной платформы 11 систему управления и видеонаблюдения в виде единого блока 10.
По своим техническим параметрам полезная модель мобильного робота легкого класса для ведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара, по сравнению с мобильным роботом МРК-РП принятым за прототип [1, 2], обладает наименьшим весом, габаритами и повышенной проходимостью, что позволяет повысить эффективность и безопасность при проведении аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожаров на плавучих объектах с помощью мобильного робота легкого класса,
В целом использование полезной модели мобильного робота легкого класса для ведения аварийно-спасательных работ, связанных с тушением пожара в Военно-Морском Флоте создаст научно-технический задел и техническое преимущество ВМФ перед сторонними организациями в области спасательной техники.
Литература:
1. Fireman.Club - сайт URL: https://fireman.club/conspects/tema-sovremennye-sredstva-provedeniya-avarijno-spasatelnyx-rabot-i-obespecheniya-pozharotusheniya-mrk-rp-mrup-sp-g-tv-u-40/.
2. НИИ СМ НУК СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Отдел СМ4-1 - сайт URL: https://nism.bmstu.ru/otdelyi-nii-sm/sm4-l/mobilnyi-komplex-legkogo-klassa.