УСТАНОВКА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ТУШЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК A62C3/02 A62C27/00 B64D1/16 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к противопожарной технике, использующей реактивный поток газотурбинного двигателя для тушения пожаров, в первую очередь лесных.

Известны различные противопожарные технические средства, используемые для тушения пожаров леса, газовых, газонефтяных и нефтяных фонтанов, зданий промышленного и бытового назначения: пожарные самолеты, вертолеты, автомобили, бронетранспортеры. Например, известно устройство (а.с. 258039, кл. A 62 C, 1969), в котором используется вертолет и находящаяся на его борту пожаротушащая жидкость, выбрасываемая через лафетный ствол при нахождении вертолета в зоне пожара. Известен вертолет, использующий емкость с противопожарной жидкостью на внешней подвеске. К недостаткам данных средств относится малое количество противопожарной жидкости, что приводит к низкой эффективности данных средств при тушении средних и больших пожаров.

Известны средства противопожарной техники, использующие для тушения пожаров газоструйный поток реактивных двигателей, например турбореактивных двигателей (ТРД), представляющие один из типов газотурбинных двигателей (ГТД). Известна установка газоводяного тушения, смонтированная на автомобиле (Пожарная техника /Под ред. М.Д.Безбородько. -М., 1989, с. 120-127). Автомобили газоводяного тушения (АГВТ) предназначены для тушения различных пожаров при помощи газоводяного потока, образованного авиационным ТРД, установленным на платформе, которая для устойчивости при работе ТРД имеет упоры (как и сам автомобиль). Это необходимо, чтобы автомобиль не перевернулся из-за реакции действия реактивной струи ТРД. Данный недостаток ограничивает маневренность и область применения подобных устройств.

Наиболее близкой по общим признакам к изобретению является передвижная установка для борьбы с лесными пожарами (патент 2691366, кл. A 62 C 27/00, 3/02, 1993). Данная установка имеет ТРД, установленный на бронетранспортере (вместо башни на танке). Двигатель может поворачиваться в горизонтальной плоскости с использованием поворотного механизма, например башни. Кроме того, двигатель может поворачиваться и на некоторый угол в вертикальной плоскости при помощи установочного механизма. Данная установка снабжена лафетными стволами, через которые в реактивный поток подаются пожаротушащие компоненты. Нейтрализация реакции реактивной струи ТРД осуществляется за счет большой массы транспортного средства (бронетранспортера, танка) и установленных по его боковым сторонам двух упоров, заостренные концы которых углубляются в землю при работе ТРД, что ограничивает маневренность и область использования данной установки. Кроме того, тушение лесного пожара аналогичными установками требует свободного пространства, что связано с вопросами безопасности самой установки и невозможностью удержания линии (фронта) огня при помощи реактивной струи ТРД в сплошном лесу, на крутом склоне в горах. Большая масса бронетранспоретра (танка) ограничивает и возможности транспортировки установки, особенно в отдаленные и труднодоступные районы.

Задачей изобретения является повышение эффективности и расширение области применения установок пожаротушения, использующих газовые потоки реактивных двигателей.

Задача достигается тем, что в установке газодинамического тушения, содержащей реактивный двигатель, системы контроля, управления его работой и снабжения топливом, согласно изобретению реактивный двигатель представляет собой турбовинтовой двигатель, лопасти винта которого установлены в положение, при котором они создают отрицательную тягу, имеющую противоположное реактивной тяге двигателя направление, а по величине равную ей или приближающуюся к ней. Кроме того, установка может иметь не менее одного турбореактивного двигателя, установленного таким образом, что отрицательная тяга, создаваемая лопастями турбовинтового двигателя, по величине равна или приближается к суммарной реактивной тяге двигателей.

Современный научно-технический уровень развития авиационного двигателестроения позволяет создать данную установку газодинамического тушения (УГДТ), принцип действия которой основан на принципе "равнодействия", т.е. действие всех сил на УГДТ равно нулю или приближается к нему, что зависит от типа установки и от транспортного средства, на котором крепится установка. В общем виде это можно записать следующим образом:
ΣP_p+ΣP_в= 0 или ΣP_p+ΣP_в_→ 0
где
ΣP_p - суммарная реактивная тяга двигателей;
ΣP_в - суммарная тяга воздушных винтов турбовинтового двигателя и винтов низкого давления турбореактивного двигателя.

На фиг. 1 показана УГДТ с турбовинтовым двигателем (ТВД); на фиг. 2 - с ТВД и ТРД; на фиг. 3 - стационарно-переносная УГДТ; на фиг. 4 - воздушная УГДТ; на фиг. 5 - передвижная УГДТ, где 1 - ТВД, 2 - воздушный винт, 3 - сопло двигателя, 4 - переходная рама, 5 - поворотный механизм, 6 - топливный бак, 7 - узел заправки топливом, 8 - опоры, 9 - приборы системы контроля и управления, 10 - внешний пульт управления, 11 - ТРД(ТРДД), 12 - лафетный ствол, 13 - бак с пожаротушащими и/или охлаждающими компонентами, 14 - патрубок, 15 - вертолет, 16 - соединительные элементы, 17 - трубопровод подачи топлива, 18 - автомобиль, 19 - мачта-опора.

УГДТ состоит из ТВД 1, который крепится на переходной раме 4, соединенной с поворотным механизмом 5, при помощи которого двигатель может поворачиваться в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Снабжение топливом УГДТ производится при помощи собственного топливного бака 6 или внешней подачи через трубопровод и патрубок 7. Контроль и управление работой двигателя осуществляется при помощи приборов 9, размещенных непосредственно на установке, и внешнего пульта управления 10. Может быть два режима работы УГДТ: первый - управление с внешнего пульта 10 оператором, второй - автономный, предусматривающей использование только внутренней системы управления работой двигателя.

Для увеличения мощности УГДТ устанавливаются дополнительные двигатели типа ТРД и ТРДД (трубореактивные двухконтурные двигатели) 11, а для снижения температуры газового потока используются лафетные стволы 12, через которые подаются различные охлаждающие и пожаротушащие компоненты, находящиеся в баке 13 или подающиеся извне.

УГДТ могут быть стационарно-переносными (фиг. 3) и передвижными (фиг. 4, 5). Стационарно-переносные могут переноситься с места на место и устанавливаться на опорах 8. Передвижные установки, например, воздушные, крепятся к летательным аппаратам, в качестве которых используется вертолет 15 и другой специальный летательный аппарат. Крепление УГДТ к вертолету производится при помощи соединительных элементов 16. При этом подача топлива в двигатель осуществляется как из собственного бака 6, так и/или через патрубок 7 и трубопровод 17 из вертолета. Для передвижения УГДТ используются, например, автомобили 18 с мачтами опорами 19, к которым крепятся установки. В качестве средств передвижения могут применяться и водные средства.

В зависимости от вида и типа пожара и условий местности выбирается и тип УГДТ. Рассмотрим работу УГДТ на примере воздушной установки.

После определения диапазона необходимой реактивной тяги ТВД 1 производится установка лопастей воздушного винта 2 в положении, при котором отношение реактивной тяги к тяге винта будет равно единице или близко к ней. Затем проверяется поворотный механизм 5, производится заправка топливом собственного бака 6 и дополнительного бака, установленного на вертолете, а также заправка дополнительными компонентами типа пожаротушащих и охлаждающих. После проверки и заправки вертолета его подают на площадку, где находится УГДТ, которую закрепляют к вертолету 15 при помощи штанг 16, подсоединяют трубопровод 17 и внешний пульт управления 10, с которого оператор, находясь в вертолете, будет управлять работой УГДТ.

Вертолет 15 взлетает и направляется к очагу пожара. При прилете на место пожара запускается УГДТ. В зависимости от категории пожара и горящих материалов определяют порядок тушения пожара, характер работы вертолета, который зависает на некоторое время на одном месте и/или совершает барражирование вдоль фронта линии пожара. Через лафетные стволы 12 в газовый поток двигателя УГДТ подаются охлаждающие и пожаротушащие компоненты. В зависимости от вида и категории пожара, мощности и типа применяемого двигателя расстояние от вертолета до линии фронта пожара может быть различным: от 5-10 до 50-100 м. При помощи поворотного механизма 5, а также изменением положения самого вертолета регулируется направление газового потока УГДТ. Кроме того, в зависимости от режима работы вертолета и его массы регулируется и соотношение реактивной тяги двигателя УГДТ и тяги воздушного винта данного двигателя. Например, при полете вертолета в направлении, совпадающем с направлением истечения газового потока двигателя установки, реактивная тяга УГДТ частично будет компенсироваться самим вертолетом.

После ликвидации пожара производится включение УГДТ и возвращение вертолета к месту дислокации установки, где ее отстыковывают от вертолета, проводят профилактические и подготовительные работы.

Аналогично осуществляются работы и с УГДТ, применяемыми с другими транспортными средствами.

УГДТ, использующая принцип нейтрализации действия реактивной струи путем создания отрицательной тяги воздушным винтом, может быть использована в широком спектре задач по пожаротушению, а также для решения других задач, например для борьбы с лестными вредителями. Кроме того, принцип равнодействия позволяет использовать в УГДТ мощные авиационные реактивные двигатели, отработавшие свой полетный ресурс на самолетах.

Установка относится к противопожарной технике, использующей реактивный поток газотурбинного двигателя для тушения пожаров, в первую очередь лесных и крупномасштабных. В качестве основного двигателя применяется турбовинтовой двигатель, а для увеличения мощности установки добавляется турбореактивный двигатель. При этом лопасти воздушного винта турбовинтового двигателя устанавливаются в положение, при котором создается отрицательная тяга, равная по величине реактивной тяге двигателей или приближающаяся к ней. Безынерционность системы и поворот двигателя в разных плоскостях позволяет использовать установку газодинамического тушения с различными транспортными средствами, включая вертолет, что повышает оперативность использования установки и увеличивает эффективность средств пожаротушения, включая их использование в отдаленных и труднодоступных районах. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Установка газодинамического тушения, содержащая реактивный двигатель, системы контроля, управления его работой и снабжения топливом, отличающаяся тем, что реактивный двигатель представляет собой турбовинтовой двигатель, лопасти винта которого установлены в положение, при котором они создают отрицательную тягу, имеющую противоположное реактивной тяге двигателя направление, а по величине равную ей или приближающуюся к ней. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет не менее одного турбореактивного двигателя, установленного так, что отрицательная тяга, создаваемая лопастями турбовинтового двигателя, по величине равна или приближается к суммарной реактивной тяге двигателей.