Способ тушения стаей беспилотников высотного здания Российский патент 2024 года по МПК A62C3/00 A62C35/08 B64D1/16 A62C37/00 A62C31/00 

Изобретение относится к технике пожаротушения и может быть использовано для тушения пожаров в небоскребах любой высоты наиболее быстро, эффективно, реально гарантируя безопасность жителей. Современная пожарная техника тушит до 10 этажа и часто поздно прибывает на пожар из-за пробок на дорогах больших городов, не сразу встает на позицию тушения, из-за занятости легковыми автомобилями зоны вокруг горящего дома. Изобретение могут применять пожарные, военные, полицейские, привлекаемые к тушению пожара в небоскребах и других высотных объектах.

Аналог. В Китае для тушения пожаров в высотных домах применяются БпЛА соосной вертолетной схемы, средней грузоподъемности, несет лафетный ствол, насос, соединен тяжелым шлангом высокого давления с мощным насосом на земле, насос качает воду от гидранта. Вертолет подносит лафетный ствол близко к окну, где горит, несмотря на опасность удара о стену. Китайские тяжелые БпЛА, несущие 1-1,5 т подвозят насосы и воду на крышу горящего дома для пожарных с ручными стволами, защищающих крышу и людей на ней от огня, поднимающегося снизу.

Недостатки: 1 - на каждые 10 м высоты давление воды в шланге падает на атмосферу, тушение пожара в комнате через окно на высоте до 200 м струей компактной требует насоса давлением не менее Р=30 атм; 2 - вес тяжелого шланга и воды в нем, лимитирует высоту подъема лафетного БПЛА - лафетный ствол. Предельная высота тушения для БПЛА грузоподъемностью М_груз=1.000 кг, с лафетным стволом составляет не более Н=200 м (около 55 этажей), для БПЛА - М_груз=1500 м, Н=250 м, в то время как известны сотни небоскребов высотой 500-1000 м; 3 - БпЛА не имеет ракет, разбивающих стекла армированные толщиной 20 мм в небоскребах. Автоматическая система локализует пожар временно, не спасая здание от разрушения, обеспечивая не полную эвакуацию.

Прототип. Известен «Огнетушащий снаряд», патент №1.718.827.074, Германия, по которому в Китае создали пожарную ракету (ПР), для штатных, реактивных систем типа «ГРАД», калибра 120 мм одиночными пусками ПР, попадающими в окна горящих комнат на высоте до 300 м. Система на шасси монтируется из модулей по 12 труб с ПР. Головная часть ПР содержит Moc=3,6 кг огнетушащего порошка (ОП). Ракета имеет головной, ударный взрыватель с мощным зарядом, разбивающим 20 мм оконное стекло. Ракеты наводятся инфракрасным датчиком на ракете и лазером на модуле, траекторию ее полета рассчитывает компьютер в ракете. Каждая ракета имеет систему самоуничтожения после промаха по цели ракета направляется компьютером в безопасное место и взрывается при ударе о землю. Цену ПР 1 млн. юаней, до 90% стоимость бортового компьютера, датчиков системы безопасности. Такое тушение очень дорого, низкоэффективно и устарело - высота большинства небоскребов давно превысила 300 м.

Недостатки: очень мала масса распыляемого ОП - всего 3,6 кг даже при взрывном распыле может потушить сплошное Пламя или возгорания на площади не более 2 кв. м, радиус разлета более 40 м поражающих осколков от корпуса ракеты, разрушающегося при взрывном распыле ОП делает применение ракеты очень опасным для обитателей и оборудования в горящей комнате. Очень высокая стоимость ПР делает их недоступными подавляющему большинству пожарных команд и охраняемым высотным объектам. В головке ПР взрывной заряд, разбивает толстое, прочное стекло и распылит ОП большей частью снаружи окна, тушения за окном нет. Первая ПР только разбивает стекла надо запускать не менее - 2-3 ПР, для тушения горящей площади за окном. РСЗО создан для стрельбы по площадям залпами, не для пуска одиночных ракет по малой цели. Система корректировки полета ПР сложна и дорога. Трудно в зоне небоскребов в центре больших городов найти место для подрыва ПР, после промаха по цели. ПР надо улететь далеко чтобы безопасно взорваться - заряд ракетного топлива велик. Ракета, пробив стекло окна, попадает в горящую комнату с работающими двигателем. Учитывая малую площадь тушения массой 3,6 кг ОП - двигатель ПР подожжет в 10-20раз больше, чем ПР потушит.

Цель изобретения создать Способ Тушения стаей беспилотников высотного здания без ограничения высоты тушения беспилотников, способных разбить стекла окон в горящих помещениях, автономно тушить масштабные пожары сразу в нескольких комнатах через окна и далее в помещениях за этими комнатами.

Данная цель достигается тем, что Способ Тушения стаей Беспилотников высотного здания, включающий доставку беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) к горящему высотному зданию огнетушащего агента и подачу огнетушащего агента, отличающийся тем, что для доставки используют стаи БПЛА, подачу агента осуществляют вмонтированным в корпус каждого БПЛА многоствольным модулем, прямоугольного сечения, выполненным из регулярно расположенных стволов двустороннего, одновременно инициируемого распыла в противоположные стороны, калибр стволов не менее 120 мм; канал каждого ствола разделен герметичной, прочной перегородкой на два соосных канала, один из которых направлен на очаг пожара, а другой в противоположную сторону; при этом канал направленного на очаг пожара ствола снаряжен последовательно расположенными от дна канала инициирующим электровоспламенителем, распыляющим зарядом, герметичным пыжом, огнетушащим агентом, вторым пыжом; канал противоположно направленного распыла содержит последовательно расположенные от дна канала ствола: электро-воспламенитель, распылительный заряд, герметичный пыж, забойку из тяжелого, сыпучего вещества и второй пыж; оба электровоспламенителя соединены параллельно и выполнены с возможностью инициировать распылительные заряды одновременно; в каждом промежутке между четырьмя соседними стволами расположены трубы калибра не менее 30 мм, заряженные ракетами с головными ударными взрывателями и зарядами бризантного взрывчатого вещества для разбивания стекол в окнах, за которыми в помещениях горит пожар; система инициирования стволов и труб в памяти имеет алгоритмы поочередного или залпового инициирования стволов и труб; каналы противоположно направленных, соосных стволов различны по длине для одновременного выброса масс огнетушащего агента и забойки за срезы стволов; часть труб заряжены ракетами с надкалиберной, пожарной головной частью, выходящей за срез канала трубы и заполненной огнетушащим агентом и зарядом распылительным; перед подачей огнетушащего агента инициируется пуски ракет с головными, ударными взрывателями и зарядами бризантного, взрывчатого вещества, разбивающих окна, затем инициируют пуски пожарных ракет с надкалиберными, пожарными головными частями, после чего осуществляют подачу огнетушащего агента распылением из стволов; при этом БПЛА висят на позиции распыла и осуществляют залпы, обеспечивая объединенный шквал огнетушащего агента, распространяющийся в глубину внутренних помещений здания; для тушения горящей крыши или для предотвращения возгораний крыши используют БПЛА, в которых размещен многотрубный модуль, ориентированный вниз, при этом сбрасывают не менее чем один пожарный контейнер, при этом одновременно не менее чем один пожарный контейнер подрывают над крышей на высоте 20-30 м, создавая ориентированный вниз шквал с расширяющимся фронтом.

Огнетушащий агент в каналах стволов выполнен сыпучим или порошковым или жидким или гелевым.

При тушении этажей здания БПЛА с многоствольным модулем, дистанции между БПЛА сокращают путем размещения БПЛА в шахматном порядке в горизонтальных и вертикальных плоскостях.

В случае наличия в крыше проемов, через которые пробивается пламя, при тушении горящей крыши БПЛА, в котором размещен многотрубный модуль, ориентированный вниз, контейнеры прицельно сбрасывают в проемы и подрывают от удара ниже уровня крыши.

При тушении горящей крыши БПЛА, в котором размещен многотрубный модуль, ориентированный вниз, охлаждают всю поверхность крыши стаей таких БПЛА, при этом БПЛА регулярно выстраивают на расстояниях друг о друга и одновременно сбрасывают по одному контейнеру, при этом систему сброшенных контейнеров подрывают одновременно, создавая сплошной фронт Шквалов.

На рис. 1 БпЛА с многоствольным, распылительным модулем (ММ) - 1 встроен в центр решетчатого корпуса БпЛА. На рис. 2 конструкция ММ - 1, где ствол двухстороннего распыления - 2, содержит патронник - 3 двухкамерный с общим дном - 4, в соосных, противоположно направленных каналах патронника - 3, последовательно расположены: электро-воспламенители - 5, распылительные заряды - 6, герметичные пыжи - 7, камеры - 8, формируют фронт распылительной ударной волны пороховых газов, пыжи - 9, масса распыляемая - 10 тушащего агента; часть трубы, обращенная срезом в противоположную сторону от пожара, содержит в качестве распыляемой массы тяжелый, плотный, сыпучий материал, например песок увлажненный, массы - 10 агента и песка в каналах соосных стволов закрыты пыжами - 11, упирающиеся в срезы крышек - 12, электровоспламенители - 5 в патроннике 3 и электро-воспламенители ракет -14 соединены проводами с коммутационным устройством, соединенным с командным блоком, содержащим алгоритмы запуска ракет из труб - 13 и инициирования стволов - 2, залпового параллельного инициирования групп стволов - 2, в промежутках между стволами - 2 расположены трубы - 13, меньшего калибра, заряжены ракетами - 14 малого калибра с головным, ударным взрывателем и взрывчатым, бризантным зарядом, взрыв которого разбивает армированное толстое стекло в окне небоскреба, за которым в помещении горит пожар; электровоспламенители - 5 в патронниках - 3 и электровоспламенители ракет - 14 соединены проводами с коммутационным устройством, блоками памяти, содержащим алгоритмы инициирования стволов: последовательно и залпами групп стволов распыления, не менее одной ракеты из труб для разбития стекла каждого окна. На рис. 3. схема многотрубного, распылительного модуля - 15 с вертикально ориентированными трубами - 16, содержащими пожарные авиабомбы - 17 (ПАБ) конусообразного распыления вниз по патенту автора №2.078.600 «Огнетушащее устройство для тушения лесных и степных пожаров». Размещение авиабомб: 1 - вид сбоку, 2 - вид сверху. На рис. 4 показана Схема комбинированного тушения горящего небоскреба - 16 с крыши и со стены с помощью БпЛА тяжелого вертолетного типа с подвесными ММ: модулем - 15 вертикально сбрасывающим пожарные авиабомбы и модуль - 1 горизонтального разбивания окон, тушения Шквалами помещений здания через оконные проемы. На рис. 5, показана схема взаимодействия Шквалов, созданных стаей БпЛА сначала разбившим стекла окон и затем серией одновременных залпов из модулей - 14 стаи БпЛА с модулями - 1 (рис. 2) поэтапно тушащих пожары в помещениях - 17 за окнами, коридоре - 18 и помещениях - 19 в глубине здания.

Способ и устройство работают следующим образом. БпЛА поднимается с модулем - 1, закрепленным в решетчатом корпусе Дрона, к очагу пожара за окном небоскреба и занимает позицию для тушения. Затем осуществляется выстрел ракетой - 14 из трубы - 13, или двух-трех ракет - 14 из труб - 13 залпом для разбивания стекла сразу по всей площади большого окна для увеличения доли распыленного агента в виде Шквала, попадающего в горящую комнату. После осуществляется серия последовательных, распылительных выстрелов или залпов до полного тушения пожара сквозь разбитое окно. В каждый ствол, выбранный для выстрела или группу стволов для залпа подают электроимпульсы на электровоспламенители - 5, создающие форсы огня поджигающие заряды - 6, образующие мощные, метательные, газовые волны, выбивающие пыж - 7, формирующие ударноволновые фронты, расширяющиеся по всему сечению ствола в сопле - 8, разрушающие пыж - 9 и смешивающиеся с массой тушащего агента - 10, ускоряющие ее создавая направленный, газокапельный Шквал, с ударным плотным фронтом, насыщенным, тонкораспыленным агентом - 10. Фронт Шквала сквозь пустой, оконный проем входит в горящее помещение и осуществляет эффективное поверхностно-объемное проникающее огнетушащее действие, усиливающееся при отражениях фронта Шквала от стен комнаты, мебели, оборудования и создающее мультивихревую турбулентность. Отражения многих малых фронтов быстро и многократно обеспечивает мульти-вихревое, эффективное тушение по всему внутреннему объему помещения, включая мебель. Для людей, находящихся в комнате действие Шквала сравнимо с природным порывом ветра, насыщенным каплями воды или Шквалом на море, не наносит травм, но быстро за 1-3 сек осадит и нейтрализует густой, токсичный Дым, потушит Пламя по всему объему помещения. БпЛА может повторить тушащее действие по этому окну в случае повторного воспламенения или необходимости потушить пожар в коридоре или другой комнате через дверь за комнатой, куда ворвался тушащий Шквал через разбитое ракетой окно. БпЛА без перезаряжания может потушить пожар в другой комнате по фасаду здания.

При залповом распыле из одного модуля, ввиду ограниченной площади оконного проема, задействуется не более 2-3 стволов для увеличения мощности, дальности распыла по сравнению с распылом из одного ствола. При наличии в многоствольном модуле нескольких труб, заряженных пожарными ракетами с огнетушащими, надкалиберными частями, перекрывающими часть пространства за срезами соседних стволов. В модуле сначала срабатывают стволы, содержащие ракеты с надкалиберными огнетушащими головками, быстро тушащими пожар в помещении за разбитым окном и облегчающими тушение проникающими Шквалами в помещении за окном и далее через дверь в коридор.

При тушении в неблагоприятных погодных условиях, сильном тепловом излучении от пожара, внезапных вспышках и взрывах в зоне горения нужно увеличить дальность тушения, чтобы БпЛА мог эффективно использовать весь запас заряженных стволов на позиции наиболее эффективного тушения. Для этого можно часть труб, в ММ зарядить надкалиберными, огнетушащими ракетами. При таком комбинированном снаряжении модуля, в первую очередь после разбития окон инициируется пуски пожарных ракет с надкалиберными головными частями. Воздействие ракет с надкалиберными головными частями, взрывающимися в горящей комнате за оконным проемом, позволит более полно потушить пожар в данной комнате и подлететь БпЛА на более близкую дистанцию - более эффективную для тушения струйными Шквалами с мощным уплотненным фронтом. Этот Шквал пролетит через потушенную комнату в коридор, помещение потушит пожар во всем здании небоскреба. Для распространения шквала на всю глубину этажа с очагами пожаров и их тушения - необходима подпитка серий шквалов через оконный проем. БпЛА впервые будут оснащены модулем, обеспечивающим возможность гибкого, масштабного и эффективного тушения. Можно за один вылет разбить более одного оконного стекла и потушить пожары только в комнатах с разбитыми окнами, что не позволит одному БпЛА тушить пожар в помещениях, коридорах за этими окнами. Поэтому для тушения пожаров и возгораний в глубине здания необходимо стае БпЛА работать сразу по нескольким или всем горящим окнам по алгоритму: разбить стекла в оконных проемах, тушить пожары в комнатах за окнами ракетами с надкалиберной головной частью распыла сферой или полусферой, далея синхронизированная серия каплеобразных Шквалов через внешние потушенные комнаты в коридор или другие помещения за ними.

Легкие и средние БпЛА, летая на тушение Стаей, впервые дают возможность повысить качество и масштабы тушения за счет действия стаи БпЛА одновременно по нескольким соседним окнам. Чтобы не пропустить горящих окон можно сократить дистанции между БпЛА на позиции, с которой ведется распыл путем размещения БпЛА на позиции тушения в шахматном порядке в горизонтальной или вертикальной плоскостях. При этом залпы из всех БпЛА напротив всех горящих окон позволят потушить несколько комнат сразу и продолжить тушащее действие за пределами этих комнат с эффектом взаимного усиления и слияния тушащих Шквалов в глубине помещений небоскреба за потушенными первыми Шквалами - комнатами на фасаде здания. Часть стаи БпЛА висят на позиции распыла и продолжают залпы с определенными интервалами, регулярно подпитывая кинетической энергией Шквалы тонкораспыленной воды, движущиеся в глубину внутренних помещений, комнат, коридоров небоскреба. Это позволит создать в глубине помещений небоскреба мультивихревое, многократное, эффективное, тушащее и охлаждающее воздействия со спутным осаждением и нейтрализацией густого, токсичного Дыма - потушить пожар и обеспечить эвакуацию жителей.

Для предотвращения возгораний крыши, тушения горящей крыши и защиты людей, поднявшихся на крышу с этажей над горящим этажом в корпусе БпЛА размещен многотрубный модуль, ориентированный вниз, сбрасывающий не менее чем один пожарный контейнер, одновременно, при этом контейнер подрывается над крышей на высоте 20-30 м, создавая ориентированный вниз Шквал с быстрорасширяющимся фронтом, охлаждающим крышу и обеспечивающим защиту людей на крыше. Контейнеры прицельно сбрасываются в проемы крыши создают Шквал под крышей - эффективно тушит в полузамкнутом пространстве за счет многократного отражения фронта Шквала, от многочисленных конструкций под крышей, охлаждать всю поверхность крыши может Стая БпЛА, где БпЛА находятся регулярно выстроены на определенных расстояниях друг от друга и одновременно сбрасывают по одному контейнеру, система сброшенных контейнеров подрывается, одновременно создавая сплошной, фронт с мощным приникающим охлаждением нагретых поверхностей на крыше, людей, также осаждая густой дым и нейтрализуя его токсичные составляющие.

Преимущества. Стаи БпЛА позволит тушить большие пожары на любых этажах небоскребов чисто экологически, не дорогими, не токсичными ОС, природными песком, грязью, грунтом, пылью. Тушение высокоэнергетическим фронтом шквала в замкнутом помещении усиливается за счет многократного отражения фронта Шквала от стен, мебели. Компактность БпЛА, автономность и эффективность тушения Шквалами из ММ - впервые позволят Стае БпЛа тушить сразу все горящие окна и создать Шквалы, тушащие комнаты за окнами, проникающие в помещения, коридоры за этими комнатами. В коридорах фронты Шквалов объединяются, взаимно усиливая друг друга, и проникают вглубь горящих этажей небоскреба, регулярная подпитка, обеспечивающих мультивихревое, проникающее тушение пожара на всю глубину и объем горящего этажа.

Изобретение относится к способу тушения высотных зданий стаей беспилотников, содержащих распылительные стволы, огнетушащие агенты и распылительные пиротехнические заряды. В модулях в промежутках между распылительными стволами встроены направляющие трубы меньшего калибра, в которых содержатся два типа ракет: первый - с ударными головными взрывателями и взрывчатыми веществами для разбивания стекол, применяющихся в небоскребах, второй - с надкалиберной головной частью, заполненной огнетушащим агентом и взрывчатым распылительным зарядом. Технический результат - повышение эффективности тушения за счет изменения динамики распыления для обеспечения возможности тушить большие пожары на любых этажах небоскребов экологически чистыми, недорогими, нетоксичными средствами. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ тушения стаей беспилотников высотного здания, включающий доставку беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) к горящему высотному зданию огнетушащего агента и подачу огнетушащего агента, отличающийся тем, что для доставки используют стаю БПЛА, подачу агента осуществляют вмонтированным в корпус каждого БПЛА многоствольным модулем прямоугольного сечения, выполненным из регулярно расположенных стволов двустороннего одновременно инициируемого распыла в противоположные стороны, калибр стволов не менее 120 мм, канал каждого ствола разделен герметичной прочной перегородкой на два соосных канала, один из которых направлен на очаг пожара, а другой - в противоположную сторону, при этом канал направленного на очаг пожара ствола снаряжен последовательно расположенными от дна канала инициирующим электровоспламенителем, распыляющим зарядом, герметичным пыжом, огнетушащим агентом, вторым пыжом, канал противоположно направленного распыла содержит последовательно расположенные от дна канала ствола электровоспламенитель, распылительный заряд, герметичный пыж и забойку из тяжелого сыпучего вещества, например песка, второй пыж; оба капсюля-воспламенителя соединены параллельно и выполнены с возможностью инициировать распылительные заряды одновременно; в каждом промежутке между четырьмя соседними стволами расположены трубы калибра не менее 30 мм, заряженные ракетами с головными ударными взрывателями и зарядами бризантного взрывчатого вещества для разбивания стекол в окнах, за которыми в помещениях горит пожар; система инициирования стволов и труб в памяти имеет алгоритмы поочередного или залпового инициирования стволов и труб; каналы противоположно направленных соосных стволов различны по длине, для одновременного выброса масс агента и забойки за срезы стволов часть труб заряжается ракетами с надкалиберной пожарной головной частью, выходящей за срез канала трубы и заполненной огнетушащим агентом, зарядом распылительным; перед подачей огнетушащего вещества инициируются пуски ракет с головными ударными взрывателями и зарядами бризантного взрывчатого вещества, разбивающих окна, затем инициируют пуски пожарных ракет с надкалиберными пожарными головными частями, после чего осуществляют подачу огнетушащего агента распылением из стволов; при этом БПЛА висят на позиции распыла и осуществляют залпы, обеспечивая объединенный шквал огнетушащего вещества, распространяющийся в глубину внутренних помещений здания; для тушения горящей крыши или для предотвращения возгораний крыши используют БПЛА, в которых размещен многотрубный модуль, ориентированный вниз, при этом сбрасывают не менее чем один пожарный контейнер, подрывают над крышей на высоте 20-30 м, создавая ориентированный вниз шквал с расширяющимся фронтом.

2. Способ тушения по п. 1, отличающийся тем, что огнетушащий агент в каналах стволов выполнен сыпучим, или порошковым, или жидким, или гелевым.

3. Способ тушения по п. 1, отличающийся тем, что при тушении этажей здания БПЛА с многоствольным модулем дистанции между БПЛА сокращают путем размещения БПЛА в шахматном порядке в горизонтальных и вертикальных плоскостях.

4. Способ тушения по п. 1, отличающийся тем, что в случае наличия в крыше проемов, через которые пробивается пламя при тушении горящей крыши БПЛА, в котором размещен многотрубный модуль, ориентированный вниз, контейнеры прицельно сбрасывают в проемы и подрывают от удара ниже уровня крыши.

5. Способ тушения по п. 1, отличающийся тем, что при тушении горящей крыши БПЛА, к котором размещен многотрубный модуль, ориентированный вниз, охлаждают всю поверхность крыши стаей таких БПЛА, при этом БПЛА регулярно выстраивают на расстояниях друг о друга и одновременно сбрасывают по одному контейнеру, при этом систему сброшенных контейнеров подрывают одновременно, создавая сплошной фронт шквалов.