САМОЛЕТ-АМФИБИЯ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ Российский патент 1998 года по МПК B64D1/16 

Изобретение относится к области авиатехники, в частности к гидросамолетам для тушения лесных пожаров.

В настоящее время в мире известны японский самолет-амфибия "Шин-Мейва" [1, 2] самолет-амфибия Бе-12П, сухопутный самолет Ан-26П [3, 4] и Ил-76П, используемые для тушения лесных пожаров и содержащие емкости для огнегасящей жидкости (воды), водозаборное устройство, оборудование и системы управления набором и сбросом этой жидкости на лесной пожар.

Сухопутные самолеты имеют худшую эффективность тушения горящих лесных массивов из-за необходимости летать от места пожара на базу для заправки огнегасящей жидкостью в аэродромных условиях.

Самолет-амфибия имеет в сравнении с ними преимущество, поскольку может совершать посадку и взлет на ближайшем, пригодном для этого водоеме и набрать воду, к которой в полете до места лесного пожара добавить необходимую дозу химжидкости.

При этом количество циклов (набор сброс воды) у самолетов-амфибий за время выработки одной полной заправки топливом будет больше, чем у сухопутного самолета, что увеличивает эффективность тушения лесных пожаров.

Однако применяемые в настоящее время для тушения пожаров самолеты-амфибии имеют существенный недостаток, состоящий в том, что за время выработки одной полной заправки топлива, они с водоемов набирают постоянно один и тот же объем (вес) воды.

Через некоторое время работы за счет веса выработанного топлива взлетный вес с воды самолета-амфибии становится меньше начального, а возможность набрать дополнительный объем (вес) воды у них не предусмотрена.

Следовательно возможность увеличить объем воды, доставляемой к лесному пожару, за счет выработки топлива ими не используется.

На самолетах-амфибиях малого веса и с поршневыми двигателями вес топлива незначителен и ожидать существенного улучшения эффективности по доставке огнегасящей жидкости к пожару практически не приходится.

Однако нужно отметить, что самолеты малого веса для этих целей также неэффективны и их нет.

На самолетах-амфибиях, где установлены турбовинтовые двигатели (Бе-12А, "Шин-Мейва" и др.) вес топлива составляет уже существенную часть от максимального взлетного (до 20-30%).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому самолету-амфибии является выбранный в качестве прототипа канадский самолет-амфибия CL-215 [5]
Этот самолет спроектирован, построен и эксплуатируется только на тушении лесных пожаров.

Он содержит емкости для огнегасящей жидкости (воды), водозаборное устройство, водопровод, обратный клапан водопровода, сигнализатор наполнения емкости водой.

На режиме глиссирования самолета по воде вода проходит водозаборное устройство, водопровод и давлением своего скоростного напора открывает обратный клапан, проникая в емкость.

После наполнения емкости от сигнализатора поступает сигнал экипажу самолета о ее наполнении и его командой убирается водозаборное устройство.

После его уборки вода прекращает поступать в емкость и обратный клапан под действием гидростатического давления закрывается.

Самолет взлетает и после сброса воды на пожар вновь повторяет ее набор на глиссировании по водоему.

Количество таких циклов (набор сброс) выполняется самолетом пока выработка топлива не дойдет до аэронавигационного запаса, необходимого для полета на базу.

В процессе выполнения циклов (набор сброс) самолет CL-215 набирает один и тот же объем воды. Этот объем (6 м³) не возрастает по мере выработки топлива и поэтому возможность улучшить эффективность тушения пожара за счет доставки к нему большего объема воды им не используется.

Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности тушения лесных пожаров самолетом-амфибией за счет увеличения объема огнегасящей жидкости (воды), доставляемой им к месту пожара за время выработки топлива одной полной заправки.

Указанный технический результат достигается тем, что самолет-амфибия, содержащий емкости для огнегасящей жидкости (воды), водопроводы, водозаборное устройство, емкости химжидкости и емкости для топлива, снабжен системой автоматического регулирования набора воды в емкости и подачи в них дозированной химжидкости, состоящей из датчиков топливомеров, расположенных в емкостях для топлива, сигнализаторов уровня воды в емкостях для воды, клапанов перелива, установленных на вертикальных стенках емкостей для воды, механизма дозирования и подачи химжидкости, установленного на емкостях жидкости, а также решающего устройства, дающего команды исполнительным механизмам этой системы, расположенного, например, в кабине экипажа.

Своей работой система автоматического регулирования набора воды в емкости обеспечивает равенство весов дополнительно набираемой воды и выработанного топлива к моменту набора воды на акватории водоема.

В этом случае получается, что взлетный вес самолета-амфибии практически может уменьшаться по мере выработки топлива, оставаясь максимально допустимым, т.е. таким, при котором прочность самолета-амфибии удовлетворяет установленным нормам прочности, а в случае отказа одного двигателя вертикальная скорость его остается положительной (V_y > 0).

Отдельные отличительные признаки заявляемого устройства встречаются в известных технических решениях. Например, существуют датчики (сигнализаторы) уровня заполнения водой отсеков поплавков, выдающие сигнал экипажу о их заполнении (И.В. Радченко и др. Самолет Ан-2. М. Транспорт, 1974, с. 441).

Канадский самолет-амфибия C -215 в емкостях для воды имеет сигнализатор их полного наполнения [5]
Такие сигнализаторы выдают информацию лишь экипажу, который затем принимает решение о дальнейших действиях.

Существуют и топливомеры различного типа, например, серийный топливомер "СУИТ8-10" или другого типа (Д.И. Агейкин и др. Датчики систем автоматического контроля и регулирования. М. 1959, с. 222-223, авт. св. СССР N 452717, кл. C 05 D 9/00 и т.п.).

Эти датчики топливомеры также дают информацию экипажу об оставшемся объеме топлива.

Датчики топливомеров и сигнализаторы уровня заполнения емкостей водой выполняют свои, присущие им функции на самолете-амфибии, работая в соответствующих системах (топливной, сигнализации уровней).

Одновременно они подключены и в систему автоматического регулирования, использующую эти же сигналы для своей работы.

Есть и клапаны в трубопроводах или дроссельные заслонки, которые открываются и закрываются механизмами (указатель технической информационной картотеки оборудования летательных аппаратов, техническая карта N 60-1101).

Такие клапаны (заслонки) можно использовать для перелива жидкости из одной полости в другую.

существуют также механизмы дозировки и подачи жидкости (химжидкости) в другие емкости. Они могут быть выполнены, например, с применением реле времени и насоса (шестеренчатого и т.п.) (Указатель технической информации информационной картотеки оборудования летательных аппаратов, техническая карта N 01-863).

Решающее устройство системы также может быть построено на известных микропроцессорах, например 580 ВМ80, 1810 ВМ80 и др.

Каждый из указанных элементов сам по себе известен.

В системе автоматического регулирования набора воды в емкости и подачи в них дозированной химжидкости они объединены с решающим устройством в одну единую логическую последовательность действий, направленную на поддержание постоянным максимального эксплуатационного взлетного веса самолета-амфибии при выполнении им рабочих циклов (набор сброс воды на лесной пожар).

Таким образом, с использованием системы автоматического регулирования набора воды в емкости и подачи в них дозированной химжидкости существенно увеличивается объем огнегасящей жидкости (вода и химжидкость), доставляемой самолетом-амфибией к лесному пожару.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что при других равных условиях, заявляемый самолет-амфибия будет более эффективен при тушении лесного пожара, так как сможет доставить на 40-45% больше воды и накрыть огнегасящей жидкостью (вода и химжидкость) большую площадь горящего леса за время выработки топлива одной полной заправки.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Самолет-амфибия содержит емкости для огнегасящей жидкости 1, образованные корпусом лодки 2, емкости для топлива 3, образованные отсеками 4, емкости для химжидкости 5, установленные на днище лодки 2 и соединенные водопроводом 7 с емкостью 1.

Емкости для огнегасящей жидкости 1 снабжены центральными вертикальными перегородками 8, на которых установлены клапаны перелива 9.

В каждом отсеке емкости 1 установлены сигнализаторы уровня воды 10, а в каждой емкости для топлива 3 установлены датчики-топливомеры 11.

Емкости для химжидкости 5 с механизмом подачи и дозировки химжидкости 12 установлены на полу лодки 2 и ее борта, в районе центра масс самолета, вблизи от емкостей огнегасящей жидкости 1.

Все датчики, механизм подачи и дозировки химжидкости (10-12) соединены с решающим устройством автоматического управления 13, расположенным, например, в кабине экипажа.

Набор воды в емкости самолета-амфибии и подача в них жидкости с учетом веса топлива происходит следующим образом.

Самолет-амфибия, заправленный полным объемом топлива и жидкими химикатами, взлетает с базового сухопутного аэродрома и совершает полет до ближайшего от лесного пожара водоема. Система автоматического регулирования набора воды в емкости 1 и подачи в них дозированной химжидкости при этом включена в работу экипажем.

Максимальный эксплуатационный вес самолета при взлете с водой на режиме глиссирования введен в решающее устройство 13.

Производится посадка самолета на водоем, где на режиме глиссирования (0,7-0,9 V взлета) экипаж выпускает водозаборники 6. С момента выпуска водозаборников 6 дальнейший набор воды, уборка водозаборников 6, подача химжидкости в емкости с водой 1 происходит в автоматическом режиме. Вода через водозаборник 6 и водопровод 7 поступает в емкость 1 и заполняет ее до того уровня, который согласован с решающим устройством 13, подключением к работе соответствующего сигнализатора уровня воды 10. Подключенный сигнализатор 10 дает сигнал решающему устройству 13 о заполнении емкостей, после чего следует от него команда на уборку водозаборников 6.

После уборки водозаборников 6 режим автоматического набора воды заканчивается и решающее устройство 13 выдает сигнал экипажу.

Самолет-амфибия добирает скорость до взлетной и взлетает. Вес самолета при этом максимальный. За время полета механизм дозированной подачи химжидкости 12 подает пропорционально объему набранной воды дозу химжидкости в емкости для воды 1.

В зоне пожара производится сброс воды, смешанной с химжидкостью, и самолет-амфибия снова возвращается к водоему.

К моменту возвращения самолета к водоему (как впрочем и в полете от базового аэродрома до водоема все зависит от расстояния) выработан определенный объем топлива. От датчика топливомера 11 поступает сигнал решающему устройству 13. Решающее устройство 13 подключает в работу другой сигнализатор уровня воды 10, который соответствует набираемому объему воды.

При необходимости решающее устройство 13 дает команду на открытие переливного клапана 9, чтобы набираемый объем воды мог разместиться в секциях емкости 1.

Снова совершается посадка самолета и на режиме глиссирования экипаж выпускает водозаборники.

Вода проходит водозаборник 6, водопровод 7 и заполняет емкость 1, где (если необходимо) открыты клапаны перелива 9, и заполняет запрограммированные последующие секции до уровня соответствующего сигнализатора 10. Затем решающим устройством 13 после сигнала от сигнализатора 10 убираются водозаборники 6.

Самолет разгоняется и взлетает. Так повторяются циклы набора воды в емкости, подачи в них дозированной химжидкости до тех пор, пока на самолете не останется аэронавигационный запас топлива.

Об этом экипажу сигнализируют те же датчики-топливомеры 11, выполняя свою штатную работу топливной системы самолета.

Таким образом, отслеживая с помощью топливомеров 11 за выработкой топлива, решающее устройство 13 подключает в емкости 1 соответствующие сигналы заполнения 10, открывает и закрывает клапаны перелива 9 и позволяет таким образом набирать воды больше предыдущего набора на объем (вес) выработанного топлива, что в конечном счете, после выполнения всех рейсов за время выработки топлива одной полной заправки, увеличивает эффективность тушения лесных пожаров.

Использование: авиатехника, в частности предназначенные для тушения лесных пожаров самолеты-амфибии. Сущность: самолет-амфибия содержит емкости для воды, водопроводные каналы, водозаборное устройство, емкости химжидкости и емкости для топлива. Установлена система автоматического регулирования набора воды в емкости и подачи в них дозированной химжидкости, состоящая из датчиков-топливомеров в емкостях для топлива, сигнализаторов уровня воды в емкостях для воды, клапанов перелива на вертикальных стенках емкостей для воды, механизма дозирования и подачи химжидкости в емкостях химжидкости и решающего устройства, выдающего команды исполнительным механизмам системы. 1 ил.

Самолет-амфибия для тушения лесных пожаров, содержащий емкости для огнегасящей жидкости (воды), водопроводные каналы, водозаборное устройство, емкости для химжидкости и емкости для топлива, отличающийся тем, что снабжен системой автоматического регулирования набора воды в емкости и подачи в них дозированной химжидкости, состоящей из датчиков топливомеров, расположенных в емкостях для топлива, сигнализаторов уровня воды в емкостях для воды, клапанов перелива, установленных на вертикальных стенках емкостей для воды, механизма дозирования и подачи химжидкости, установленного на емкостях химжидкости, а также решающего устройства, выдающего команды исполнительным механизмам системы, расположенного, например, в кабине экипажа.