ДИРИЖАБЛЬ ПОЖАРНЫЙ ПИКИРУЮЩИЙ Российский патент 2016 года по МПК B64B1/38 A62C99/00 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к летательным аппаратам-дирижаблям, используемым при тушении масштабных пожаров.

Известны способы тушения пожаров с использованием летательных аппаратов [Пожарное дело. - 2003. - №1, 2.]: самолетов и вертолетов, в частности АН-32П, БЭ-12П - 200, БЕ-200П.

Одним из недостатков указанных способов и устройств является весьма значительная сложность пилотажа.

Другим недостатком является то, что не всегда вблизи очагов пожара имеются водоемы, позволяющие осуществлять забор воды в режиме глиссирования.

Основным недостатком указанных способов и устройств является высокая стоимость как самой техники, так и ее эксплуатации.

Известен пожарный дирижабль [патент RU 2250122, МПК A62C 3/00, 2005], содержащий дискообразный аэростатический корпус, систему силовых установок с изменяемым вектором тяги, кабину для экипажа с системой управления, шасси и причально-швартовочное приспособление, грузовой отсек, в котором установлен бак для воды с выходной трубой, являющейся частью расположенного в грузовом отсеке устройства, формирующего пакеты с водой для их сброса через люк на горящую территорию.

Наиболее близким к предлагаемому объекту (его прототипом) является пожарный дирижабль (патент РФ №2342177), содержащий дискообразный аэростатический корпус, систему силовых энергетических установок и систему движителей с изменяемым вектором тяги, систему балластирования, кабину для экипажа с системой управления, грузовой отсек с баком для воды и устройствами для ее закачивания в бак и для последующей ее прицельной доставки в заданные точки зоны горения.

Основным недостатком прототипа является его дискообразная форма и, следовательно, относительно большая «парусность» (эффективное сечение) по отношению к мощным турбулентным восходящим потокам разогретого воздуха, которые всегда присутствуют в зоне лесного или степного пожара, масштабного возгорания на промышленных предприятиях или в жилых кварталах. Дискообразная форма из-за своей большой парусности существенно затрудняет управляемое позиционирование дирижабля над заданной точкой очага горения и, как следствие, понижает эффективность тушения пожара за счет понижения точности попадания огнетушащих средств в заданную точку.

Другим существенным недостатком прототипа является необходимость непосредственного пилотирования дирижабля человеком, для которого на дирижабле необходимо создать безопасные и относительно комфортные условия за счет организации соответствующей системы жизнеобеспечения и безопасности, которая вместе с пилотом имеет относительно большой вес и потребляет значительное количество энергии.

Технический результат изобретения включает в себя следующие позиции:

- повышение эффективности тушения пожара за счет точности доставки огнетушащих средств в требуемые точки зоны горения;

- обеспечение максимальной безопасности работы дирижабля непосредственно над очагом пожара за счет существенного уменьшения парусности дирижабля по отношению к мощным турбулентным восходящим потокам разогретого воздуха с учетом текущего климатического ветрового воздействия, при сохранении общей грузоподъемности дирижабля, а также за счет того, что дирижабль совершает перемещения и пожаротушение в беспилотном, дистанционно управляемом режиме.

Технический результат достигается посредством того, что пожарный дирижабль состоит из следующих элементов и систем:

- классический сигарообразный полужесткий корпус, на внешнюю оболочку которого нанесено покрытие, защищающее его от теплового воздействия зоны горения;

- система силовых установок для энергообеспечения бортовых систем, приборов и оборудования;

- система движителей с изменяемым вектором тяги;

- система балластирования для управляемого изменения подъемной силы дирижабля в целом и подъемной силы определенных частей дирижабля;

- компьютерная система управления полетом по заданной траектории с заданной скоростью, позиционированием дирижабля в целом и ориентацией его оси в заданной точке пространства, которая позволяет управлять дирижаблем по радиоканалу в беспилотном режиме оператором, находящимся вне зоны действия пожара в безопасном месте (на земле или на другом летательном аппарате), и которая включает в себя информационную систему, работающую в видимом и инфракрасном спектрах, что обеспечивает заданный объем информации о внешних по отношению к дирижаблю объектах, в том числе необходимую информацию об очагах возгорания, а также о параметрах функционирования систем и элементов дирижабля;

- грузовые отсеки с баками для воды, расположенные в носовой и центральной части дирижабля,

- система для закачивания воды в баки без осуществления приземления дирижабля на водной поверхности, для прицельного направления водяной струи в заданную точку зоны горения, а также направления части воды в виде аэрозоли на носовую часть дирижабля для дополнительной защиты его корпуса от вредного теплового воздействия зоны горения.

Указанные выше элементы и системы дирижабля позволяют использовать его в нескольких режимах.

Режим 1 - мониторинг, патрулирование, наблюдение.

В этом режиме баки для воды в грузовых отсеках пусты. Дирижабль осуществляет полет «классическим» способом, ось его корпуса близка к горизонтали. Перемещение дирижабля по заданной траектории обеспечивается оператором, находящимся на земле или на другом летательном аппарате, с помощью системы управления, движителей, системы балластирования и информационной системы.

Режим 2 - заполнение баков водой.

В этом режиме дирижабль зависает (позиционируется) над водоемом, и с помощью шланга и компрессорного насоса баки заполняются водой. Система управления, движители, система балластирования и информационная система совместно обеспечивают заданное местоположение и ориентацию корпуса дирижабля в пространстве с учетом изменения его общей полезной нагрузки.

Режим 3 - перемещение дирижабля от водоема до зоны горения.

В этом режиме дирижабль перемещается по заданной оператором траектории от исходного местоположения до заданной точки - аналогично движению в режиме 1.

Режим 4 - пожаротушение.

В этом режиме дирижабль зависает (позиционируется) над заданной точкой границы зоны горения и, активизируя систему балластирования, а также иные системы, принимает положение, при котором продольная ось его корпуса оказывается в положении, близком к вертикали, что обеспечивает минимальную парусность по отношению к мощным турбулентным восходящим потокам разогретого воздуха. Далее дирижабль перемещается в вертикальном положении над зоной горения по заданной оператором траектории. Используя все системы дирижабля, оператор производит прицельное пожаротушение, в ходе которого дирижабль осуществляет прицельное пикирование (максимально возможное безопасное снижение) над заданной областью зоны горения и посредством водяной пушки, расположенной в носовой части дирижабля на его продольной оси, прицельно направляет водяную струю из носового бака в эту область, одновременно с чем часть воды из специальных распылителей в виде аэрозоли направляется на носовую поверхность корпуса дирижабля.

Каждый из перечисленных выше признаков предлагаемого изобретения известен и был неоднократно реализован на практике - по отдельности и в различных сочетаниях, однако использование этих признаков именно в описываемой их совокупности позволяет получить сверхсуммарный эффект, заключающийся в достижении вышеуказанного нового технического результата.

На рисунке 1 приведено схематическое изображение дирижабля в разрезе. Количество движителей и их конкретное месторасположение на корпусе дирижабля определяется конкретными параметрами дирижабля (габариты, грузоподъемность и т.п.). Шланг для забора воды и компрессорные насосы расположены внутри корпуса дирижабля и выдвигаются из него только в режиме закачки воды. Количество видеокамер и их конкретное расположение на корпусе дирижабля определяется конкретным предназначением дирижабля и его параметрами.

На рисунке 2 и рисунке 3 показаны возможные режимы пожаротушения.

1. Водяная пушка

2. Разбрызгиватели воды

3. Резервуары для воды с соединителем

4. Шланг для забора воды

5. Базовое оборудование дирижабля

6. Двигатели

7. Видеокамеры

Пожарный дирижабль содержит полужесткий, заполненный газом легче воздуха корпус, систему силовых энергетических установок, систему движителей с изменяемым вектором тяги, систему балласта, систему управления, грузовые отсеки с баками для воды, систему устройств для закачивания воды в баки и для прицельного выброса воды. Корпус имеет сигарообразную форму. На внешнюю оболочку корпуса нанесено покрытие, защищающее от теплового воздействия. Система движителей и система балласта выполнены с возможностью посредством системы управления осуществлять ориентацию корпуса в вертикальное положение. В носовой части расположена водяная пушка. Изобретение направлено на обеспечение минимальной парусности в восходящих потоках разогретого воздуха. 3 ил.

Пожарный дирижабль, содержащий полужесткий, заполненный газом легче воздуха корпус, систему силовых энергетических установок, систему движителей с изменяемым вектором тяги, систему балластирования для управляемого изменения подъемной силы дирижабля в целом, систему пилотируемого управления движением по заданной траектории с заданной скоростью, а также позиционированием - зависанием дирижабля в целом в заданной точке пространства, грузовые отсеки с баками для воды, систему устройств для закачивания воды в баки без осуществления приземления дирижабля на водной поверхности и для прицельного выброса воды в заданные области зоны горения, отличающийся тем, что полужесткий заполненный газом легче воздуха корпус имеет сигарообразную форму, а на внешнюю оболочку его корпуса нанесено покрытие, защищающее последний от вредного теплового воздействия, исходящего из зоны горения, а система движителей с изменяемым вектором тяги и система балластирования выполнены с возможностью посредством системы управления, в которую входит информационная система, работающая в видимом и инфракрасном спектрах и обеспечивающая заданный объем информации о внешних по отношению к дирижаблю объектах, а также о параметрах функционирования его систем и элементов, осуществлять изменение и удержание ориентации корпуса в заданной точке над зоной горения в положении, близком к вертикальному, что обеспечивает минимальную парусность корпуса дирижабля по отношению к мощным турбулентным восходящим потокам разогретого воздуха, при этом управление всеми действиями дирижабля, в том числе пожаротушением посредством прицельного пикирования и максимально возможного безопасного снижения над заданной областью зоны горения и прицельным направлением с помощью водяной пушки, расположенной на продольной оси дирижабля в его носовой части, водяной струи из баков в эту область, а часть воды одновременно с этим в виде аэрозоли при помощи распылителей - на носовую поверхность корпуса дирижабля, осуществляется в беспилотном режиме с управлением по радиоканалу оператором, находящимся в безопасном месте вне зоны горения.