Авиационный комплекс обнаружения и тушения очагов возгорания и способ его применения Российский патент 2018 года по МПК A62C3/08 B64D1/16 

Изобретение относится к авиационным беспилотным средствам борьбы с огнем на ранних этапах возможного возникновения пожаров в пожароопасный период, в том числе, в труднодоступных районах.

Известен комплекс для оперативного точечного тушения очагов возгорания «Ворон 700», включающий беспилотный вертолет, оснащенный средствами связи с наземным пунктом управления и противопожарными «бомбами» с пламягасящим веществом, сбрасываемыми над источником возгорания и подрываемыми с помощью электронных систем непосредственно над землей (ИНТЕРФАКС-АВН «В России создан беспилотный «бомбардировщик» для тушения точечных пожаров» 24.12.2015, 11:49:54).

Недостатком данного технического устройства является отсутствие в комплексе средств целеуказания очагов возгорания, что не позволяет осуществить оперативный сброс пламягасящего вещества в реальном масштабе времени, а также наличие опасности для людей, находящихся вблизи очага возгорания из-за подрыва «бомб» с пламягасящим веществом.

Известен также беспилотный летательный аппарат (БПЛА) самолетного типа ZALA 421-16Е+, оснащенный бортовой аппаратурой для ведения воздушной разведки, позволяющей фиксировать даже незначительные очаги возгораний, а также выявлять горение торфяных разработок с передачей видеоизображений в центр управления в реальном масштабе времени (Robo Trends. «БЛА - будущее пожаротушения. ZALA AERO GROUP. Беспилотные системы).

Недостатком данного технического устройства является отсутствие возможности сброса пламягасящей жидкости на очаг возгорания сразу по факту его обнаружения.

Ближайшим аналогом предлагаемого технического решения для создания авиационного комплекса обнаружения и тушения очагов возгорания является комплекс в составе БПЛА Flyox Mark I и Flyox Mark II длительного полета в разной комплектации. БПЛА могут быть оснащены аппаратурой для мониторинга районов с пожароопасной ситуацией или емкостью для воды и системами ее сброса на огонь и заправки в режиме глиссирования (Сайт Robo Trends. Каталог беспилотников. - Пожарные и беспилотники.).

Недостатками данного технического решения для создания авиационного комплекса обнаружения и тушения очагов возгорания является невозможность тушения очага возгорания на ранних стадиях, сразу по факту его обнаружения, необходимость аэродромного обеспечения с полосой для взлета и посадки, что может быть связано с большой удаленностью от пожароопасного района и, в связи с этим, задержкой во времени тушения огня.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание авиационного комплекса с беспилотным летательным аппаратом, осуществляющим постоянный мониторинг районов местности в пожароопасный период с возможностью обнаружения и тушения очагов возгорания сразу по факту их обнаружения и эффективного способа его применения.

Решение указанной задачи достигается тем, что авиационный комплекс (АК) включает в себя:

беспилотный летательный аппарат многоразового применения самолетного типа (БПЛА) со складываемыми-раскладываемыми несущими поверхностями, имеющими гнезда для подключения переносного устройства складывания-раскладывания несущих поверхностей, БПЛА имеет амортизируемые неубирающиеся стойки шасси, оснащен аппаратурой обнаружения и идентификации очагов возгорания и бортовой емкостью с автоматической системой заправки водой в полете из природных водоемов, включающей механизм поворота водозаборного устройства, состоящего из трубы водозаборного устройства с установленным на входе в бортовую емкость обратным клапаном, и зачерпывающим устройством на поворотной части трубы, ориентированным по направлению полета БПЛА, автоматическую систему регулируемого сброса воды и два силовых узла для установки и съема БПЛА с входящего в АК самоходного транспортного средства;

самоходное транспортное средство (СТС), оснащенное подъемным механизмом со стрелой;

самоходный мобильный пункт управления БПЛА (СМПУ), имеющий отсек с аппаратурой, позволяющей осуществить оператору корректировку полетного задания в процессе полета;

машину эксплуатационно-технического обслуживания (МЭТО), обеспечивающую заправку БПЛА топливом и водой и оснащенную переносным устройством для задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА.

При длительной работе экипажа АК в пожароопасный период СМПУ может быть оснащен отсеком для размещения и отдыха экипажа.

В способе применения авиационного комплекса обнаружения и тушения очагов возгорания АК получает информацию о координатах района с повышенной пожарной опасностью, после получения информации АК выдвигают из места постоянной дислокации на ближайшую к району площадку для запуска БПЛА, по прибытию, с помощью подъемного механизма со стрелой самоходного транспортного средства и силовых узлов БПЛА устанавливают на площадку взлета. С помощью переносного устройства для задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА раскрывают сложенные несущие поверхности. С помощью машины эксплуатационно-технического обеспечения заправляют БПЛА топливом и водой. После взлета БПЛА по программе с помощью аппаратуры обнаружения и идентификации очагов возгорания осуществляет мониторинг заданного района и передает информацию на самоходный мобильный пункт управления. При обнаружении очага возгорания БПЛА в автоматическом режиме осуществляет маневр с выходом на очаг возгорания и, в зависимости от определенных им размеров и формы очага возгорания, осуществляет регулируемый сброс воды из бортовой емкости на очаг возгорания. Передает информацию о результатах тушения, получает команду от СМПУ на выход в район природного водоема, удовлетворяющего требованиям по забору воды, снижает скорость и высоту полета до возможности использования автоматической системы заправки водой, включает механизм поворота водозаборного устройства, поворачивает трубу с зачерпывающим устройством. За счет скоростного напора наполняет бортовую емкость водой, увеличивает высоту полета до выхода зачерпывающего устройства из воды, включает механизм поворота водозаборного устройства и переводит водозаборное устройство в исходное положение. После чего осуществляет новый вылет в район мониторинга или повторно на очаг возгорания для сброса воды. При отсутствии природных водоемов БПЛА возвращают на место взлета, после посадки с помощью машины эксплуатационно-технического обеспечения осуществляют дозаправку БПЛА топливом и водой, а при отсутствии за время полета очагов возгорания по мере выработки топлива БПЛА возвращают на место взлета, заправляют топливом. С помощью самоходного транспортного средства разворачивают БПЛА на площадке для взлета, вводят новое полетное задание и подают команду на взлет БПЛА. После выполнения задачи обнаружения и тушения очагов возгорания БПЛА возвращают на место взлета, складывают несущие поверхности, устанавливают БПЛА на самоходное транспортное средство, возвращают АК на место постоянной дислокации.

На приведенных чертежах изображены элементы авиационного комплекса обнаружения и тушения очагов возгорания по предлагаемому техническому решению.

Фиг. 1 - БПЛА.

Фиг. 2 - общий вид СТС с размещенным на нем БПЛА.

Фиг. 3 - СМПУ.

Фиг. 4 - МЭТО и устройство для задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА.

Принятые обозначения:

1. Складываемые-раскладываемые несущие поверхности.

2. Амортизируемые неубирающиеся стойки шасси.

3. Гнезда для подключения устройства задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА.

4. Емкость для воды.

5. Механизм поворота водозаборного устройства.

6. Обратный клапан.

7. Труба водозаборного устройства.

8. Зачерпывающее устройство.

9. Сливной клапан.

10. Аппаратура обнаружения и идентификации очагов возгорания.

11. Силовые узлы (проушины).

12. Подъемный механизм со стрелой.

13. Отсек СМПУ с аппаратурой.

14. Отсек размещения и отдыха экипажа АК.

15. Устройство для задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА.

БПЛА (фиг. 1) выполнен по самолетной схеме высокоплана, со складываемыми-раскладываемыми несущими поверхностями (1) амортизируемыми неубирающимися стойками шасси (2). На консолях складываемых звеньев несущих поверхностей расположены гнезда (3) для подключения устройства задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА (15). На переднем торцевом днище емкости для воды (4) расположен механизм поворота водозаборного устройства (5) и обратный клапан (6), На конце трубы водозаборного устройства (7) установлено зачерпывающее устройство (8) воды в полете из природных водоемов. В нижней части емкости для воды имеется сливной клапан (9) с отверстием диафрагменного типа для регулируемого сброса воды. Аппаратура обнаружения и идентификации очагов возгорания (10) расположена в передней части фюзеляжа. На верхней поверхности центроплана в районе центра масс имеются 2 силовых узла (проушины) (11) для подъема БПЛА при разгрузке и погрузке на СТУ.

Для примера, по предварительным расчетам, БПЛА может иметь следующие основные параметры:

Общий взлетный вес - 4000 кг.

Вес конструкции с оборудованием (без топлива) - 1900 кг.

Вес набираемой в бортовую емкость воды - 2000 кг.

Вес топлива на 7 часов полета - 100 кг.

Двигательная установка: 2 поршневых двигателя по 150 л/с.

Аэродинамическое качество - 14-16.

Размах крыла - 16 м, длина фюзеляжа - 8,5 м.

Размах стабилизатора - 3,5 м, высота киля - 1,5 м.

Скорость полета - 200 км/ч.

Максимальная высота полета - 3000 м.

СТС (фиг. 2) позволяет установить и снять БПЛА со сложенными несущими поверхностями (крылья и элементы оперения) расположенным на нем подъемным механизмом со стрелой (12). При этом бортовая емкость для воды (4) и топливный бак (не обозначен) с целью обеспечения наименьшего веса БПЛА при транспортировке могут быть не заправлены. БПЛА со сложенными несущими поверхностями, установленный на СТС (фиг. 2), имеет габариты, удовлетворяющие требованиям к перевозке по дорогам.

СМПУ (фиг. 3) оснащен отсеком с аппаратурой (13), позволяющей оператору наряду с подготовкой и дистанционным вводом полетного задания на борт БПЛА, обеспечением приема информации от БПЛА, осуществлять корректировку полетного задания в полете. Учитывая, что пожароопасный период может быть длительным, СМПУ также оснащен отсеком для размещения и отдыха экипажа АК (14).

МЭТО (фиг. 4) имеет на борту запас топлива и воды и необходимые устройства для заправки БПЛА топливом и водой (не показаны), а также для пополнения своих запасов (топливом и водой) от внешних источников во время полета БПЛА. В составе комплекта оборудования МЭТО находится переносное устройство для задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА (15), которое подключается к гнездам (3), расположенным на звеньях несущих поверхностей, и имеет электрическую связь с МЭТО.

Функционирование авиационного комплекса обнаружения и тушения очагов возгорания осуществляется следующим образом.

В пожароопасный период при получении координат района с повышенной пожарной опасностью на СМПУ, АК в составе СТС с размещенным на нем БПЛА (фиг. 2), СМПУ (фиг. 3) и МЭТО (фиг. 4) выдвигают на ближайшую к району площадку для запуска БПЛА. По прибытии, с помощью подъемного механизма со стрелой (12) СТС захватом за силовые узлы (11), БПЛА устанавливают на площадку взлета. С помощью переносного устройства для задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА (15) раскрывают сложенные складываемые-раскладываемые несущие поверхности (1), включают бортовую систему управления БПЛА и от МЭТО осуществляют заправку БПЛА топливом и водой. В систему управления (не показана) БПЛА вводят полетное задание, для обеспечения программного полета над районом возможного возгорания. После этого включают двигательную установку и подают команду на взлет БПЛА. Взлет (посадка) БПЛА за счет амортизируемых неубирающихся стоек шасси (2) и высокого аэродинамического качества может осуществляться с необорудованных грунтовых площадок. БПЛА по программе с помощью аппаратуры обнаружения и идентификации очагов возгорания (10) осуществляет мониторинг заданного района и передает информацию на СМПУ. При обнаружении очага возгорания, БПЛА по команде от СМПУ или в автоматическом режиме осуществляет маневр с выходом на очаг возгорания и, в зависимости от определенных им с помощью аппаратуры обнаружения и идентификации размеров и формы очага возгорания, осуществляет регулируемый сброс воды через сливной клапан (9) из бортовой емкости (4) на очаг возгорания. Передает информацию о результатах тушения на СМПУ, получает команду от СМПУ на выход в район природного водоема, удовлетворяющего требованиям по забору воды. Для забора воды снижает скорость и высоту полета, включает механизм поворота водозаборного устройства (5). После установки трубы водозаборного устройства в положение для забора воды и касания водной поверхности зачерпывающим устройством (8), осуществляется забор воды. По факту наполнения бортовой емкости (4) водой, БПЛА увеличивает высоту полета, и после выхода зачерпывающего устройства (8) из воды включает механизм поворота водозаборного устройства (5), возвращает трубу (7) с зачерпывающим устройством (8) в исходное положение. При выходе зачерпывающего устройства (8) из воды срабатывает обратный клапан (6), и БПЛА с откорректированным от СМПУ полетным заданием осуществляет новый вылет в район мониторинга или повторно на очаг возгорания для сброса воды. Для БПЛА с параметрами, представленными для примера, при минимально возможной скорости полета БПЛА при заборе воды 100-150 км/час, зеркало свободной поверхности воды природного водоема должно составлять не менее (800-1000)×50 метров.

При отсутствии природных водоемов БПЛА возвращают на место взлета, после посадки с помощью МЭТО осуществляют заправку БПЛА топливом и водой. Если за время полета БПЛА очагов возгорания не обнаружено, то по мере выработки топлива, БПЛА возвращают на место взлета, заправляют топливом от МЭТО, разворачивают БПЛА на площадке для взлета, вводят новое полетное задание и подают команду на взлет БПЛА.

После выполнения задачи мониторинга и тушения очагов возгорания БПЛА возвращают на место взлета. С помощью устройства для задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА (15) складывают несущие поверхности. С помощью подъемного механизма со стрелой (12) устанавливают БПЛА на СТС, и АК возвращают на место постоянной дислокации.

Предлагаемое техническое решение, по сравнению с известными, позволяет оперативно (сразу по факту обнаружения) тушить очаги возгорания, в том числе, в труднодоступных районах, а применение системы регулируемого сброса воды, является точечным и безопасным для людей, находящихся вблизи очага возгорания.

Изобретение относится к авиационной технике для тушения очагов возгорания. Авиационный комплекс включает беспилотный летательный аппарат (БПЛА) со складываемыми-раскладываемыми несущими поверхностями, оснащенный аппаратурой обнаружения и идентификации очагов возгорания, бортовой емкостью, автоматической системой заправки водой, самоходный мобильный пункт управления БПЛА, обеспечивающий корректировку полетного задания, машину эксплуатационно-технического обслуживания. В пожароопасный период авиационный комплекс выдвигают на площадку для запуска БПЛА, который осуществляет мониторинг и тушение. С помощью машины эксплуатационно-технического обслуживания пополняет запасы топлива и воды. Изобретение направлено на повышение оперативности тушения очагов возгорания. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Авиационный комплекс обнаружения и тушения очагов возгорания (АК) с использованием беспилотного летательного аппарата, включающий наземный пункт управления с возможностью подготовки и ввода полетного задания и пункт технического обслуживания, отличающийся тем, что для решения задач обнаружения и тушения очагов возгорания используют один беспилотный летательный аппарат многоразового применения самолетного типа (БПЛА) со складываемыми-раскладываемыми несущими поверхностями, имеющими гнезда для подключения переносного устройства складывания-раскладывания несущих поверхностей, БПЛА имеет амортизируемые неубирающиеся стойки шасси, оснащен аппаратурой обнаружения и идентификации очагов возгорания и бортовой емкостью с автоматической системой заправки водой в полете из природных водоемов, включающей механизм поворота водозаборного устройства, состоящего из трубы водозаборного устройства с установленным на входе в бортовую емкость обратным клапаном, и зачерпывающим устройством на поворотной части трубы, ориентированным по направлению полета БПЛА, автоматическую систему регулируемого сброса воды и два силовых узла для установки и съема БПЛА с входящего в АК самоходного транспортного средства, оснащенного подъемным механизмом со стрелой, самоходный мобильный пункт управления БПЛА, имеющий отсек с аппаратурой, позволяющей осуществить оператору корректировку полетного задания в процессе полета, машину эксплуатационно-технического обслуживания, обеспечивающую заправку БПЛА топливом и водой и оснащенную переносным устройством для задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА.

2. Авиационный комплекс обнаружения и тушения очагов возгорания (АК) по п. 1, отличающийся тем, что самоходный мобильный пункт управления оснащен отсеком для размещения и отдыха экипажа АК.

3. Способ применения авиационного комплекса обнаружения и тушения очагов возгорания, включающий получение информации о координатах очага возгорания на наземном пункте управления, передачу координат очага возгорания на борт БПЛА, полет БПЛА к очагу возгорания, сброс запасов воды на очаг возгорания, полет к природному водоему, заправку бортовой емкости водой, возврат к очагу возгорания или возврат к месту базирования, отличающийся тем, что АК получает информацию о координатах района с повышенной пожарной опасностью, после получения информации АК выдвигают из места постоянной дислокации на ближайшую к району площадку для запуска БПЛА, по прибытии с помощью подъемного механизма со стрелой самоходного транспортного средства и силовых узлов БПЛА устанавливают на площадку взлета, с помощью переносного устройства для задействования механизма складывания-раскладывания несущих поверхностей БПЛА раскрывают сложенные несущие поверхности, с помощью машины эксплуатационно-технического обеспечения заправляют БПЛА топливом и водой, после взлета БПЛА по программе с помощью аппаратуры обнаружения и идентификации очагов возгорания осуществляет мониторинг заданного района и передает информацию на самоходный мобильный пункт управления, при обнаружении очага возгорания БПЛА в автоматическом режиме осуществляет маневр с выходом на очаг возгорания, в зависимости от определенных им размеров и формы очага возгорания осуществляет регулируемый сброс воды из бортовой емкости на очаг возгорания, передает информацию о результатах тушения, получает команду от самоходного мобильного пункта управления на выход в район природного водоема, удовлетворяющего требованиям по забору воды, снижает скорость и высоту полета до возможности использования автоматической системы заправки водой, включает механизм поворота водозаборного устройства, поворачивает трубу с зачерпывающим устройством, за счет скоростного напора наполняет бортовую емкость водой, увеличивает высоту полета до выхода зачерпывающего устройства из воды, включает механизм поворота водозаборного устройства, переводит водозаборное устройство в исходное положение и осуществляет новый вылет в район мониторинга или повторно на очаг возгорания для сброса воды, а при отсутствии природных водоемов, удовлетворяющих требованиям по забору воды, БПЛА возвращают на место взлета, после посадки с помощью машины эксплуатационно-технического обеспечения осуществляют дозаправку БПЛА топливом и водой, при отсутствии за время полета очагов возгорания по мере выработки топлива БПЛА возвращают на место взлета, заправляют топливом, с помощью самоходного транспортного средства разворачивают БПЛА на площадке для взлета, вводят новое полетное задание и подают команду на взлет БПЛА, по выполнению задачи обнаружения и тушения очагов возгорания БПЛА возвращают на место взлета, складывают несущие поверхности, устанавливают БПЛА на самоходное транспортное средство, возвращают АК на место постоянной дислокации.