Пожарный, автономный, наземный робот с многоствольным модулем ударно-волнового дозированного распыления Российский патент 2025 года по МПК A62C27/00 A62C31/00 

Область применения. Изобретение относится к технике пожаротушения: колесным и гусеничным пожарным роботам, машинам, стационарным модулям, тушащим быстро, эффективно и масштабно путем импульсного выброса сразу всей массы огнетушащего агента (OA) на большую горящую площадь для тушения пожара или превращения в ряд локальных очагов, без большого, поражающего излучения, токсичного, густого дыма - традиционная техника может эффективно тушить с ближних дистанций.

Аналог. Известны пожарные неавтономные роботы, наземные, гусеничные и колесные, несущие только лафетный ствол и шланг высокого давления максимально возможной длины. Робот подходит к Пламени близко с подветреной стороны и тушит с высоким удельным расходом OA. Известен робот "THEMIS" UGV by MILREM Robotics.com+Extinguishing SUPPLIES, грузоподъемностью до 1 т, несущий 2 разнесенных друг от друга на 1 м пеногенератора, шланг длиной до 100 м, насос повышающий давление.

Недостатки. Малая грузоподъемность, лимитирует возимый запас воды, тушащий только малое возгорание, длину шланга, ограничивающего дальность движения робота от насоса высокого давления, запитанного на источник воды. Тушение струей воды длительно и требует больших масс воды. Роботы неавтономны, защищают только малую площадь. Невозможно поставить тяжелый, высоконапорный насос, чтобы заменить тяжелый длинный шланг. Стационарная система инерционна требует 1-2 мин на выход на максимальную интенсивность струй OA. Система постоянно высокого давления в толстостенных резервуарах и шлангах сложна, дорога, образует поражающие струи воды при авариях резервуара и шлангов, применима только в малых помещениях.

Прототип. Известны тяжелые, военные роботы производства России и Сербии -робототехнический комплекс "Ель-4" используют для доставки средств тушения в зону возгорания в условиях повышенной радиации, химического заражения, заминированной местности, опасности объемного взрыва. Возимый запас воды 2000 литров тушит пожар до 100 кв.м. Гидравлический Ствол подает воду до 70 м, пену до 50 м по последней капле.

Недостатки. Роботы тяжелы, малоподвижны, реальная дальность тушения 25 м вода и 15 м пена, заставляет робота работать в опасной зоне по тепловой радиации и ударной волне взрыва. При тушении пожаров компактными струями - минимальные удельные расходы воды 15-50 л/м²-возимого запаса хватит потушить не более 40-130 м² горящей площади, в зависимости от умения дистанционного управления струей и сложности пожара.

Технический результат шасси пожарного робота оснащено многоствольным модулем распыла залпами, создающими Шквалы микрокапель воды или Вихри частиц порошка, пыли, песка, грунта с быстро расширяющимся ударным фронтом, ударно-волнового тушения по траектории и ширине движения фронта. Удобно, быстро заряжать в канал ствола унитарно и раздельно-гильзово патрон с распылительным зарядом и герметичный контейнер с OA. Стабильны распылы из стволов при фиксации заряда и OA в стволах от сдвигов при тряске, вибрации движения шасси, сотрясений от распылов других стволов. Защита робота гашения откатной силы амортизаторами и свободным откатом шасси.

Технический результат достигается тем, что пожарный, автономный, наземный Робот с емкостью для воды, емкость подачи газа высокого давления, устройство создания давления подачи стволом ее подачи, системой управления наведением ствола, подачей воды, отличающийся тем, что на шасси Робота установлен модуль многоствольный из более чем двух стволов, содержащих в своем канале агент огнетушащий - воду, растворы, гели, порошки, песок, грунт; давление выброса и скорость капель, частиц на срезе ствола создается пиротехническими зарядами, размещенными в казенной части канала ствола, меньшего калибра и диаметра; стволы вставлены в соосные, круглые, разного диаметра отверстия двух стенок, причем в каждой стенке отверстия имеют одинаковый диаметр; в задней по направлению распыления, толстой, опорной стенке отверстия имеют меньший диаметр и в них вставлены казенные части стволов, основные части стволов большего диаметра вставлены в отверстия в передней, тонкой, направляющей стенке; задняя стенка, прочно прикреплена к платформе снизу на поперечной оси и сверху откосами с амортизаторами; стволы заряжаются раздельно-гильзово: с дульного среза в каналы стволов вставляются легкие, герметичные контейнеры, заполненные огнетушащими агентами, зафиксированы в канале ствола не менее чем одним стопорным кольцом, не толще среза стенки контейнера; с казенной части заряжаются распылительные патроны, с внутренней, конусообразной каморой для распылительного заряда, усеченная вершина каморы начинается от центрального отверстия дна гильзы, в котором зафиксирован электро-воспламенитель, далее в конусообразном канале последовательно расположены: муфта, фиксирующая дистанцию 0,5-5 мм между срезом электро-воспламенителя и торцом распылительного заряда, закрытого герметичной мембраной, а с другого торца заряд пыжом, плотно прижат к закатанному срезу гильзы; казенная часть ствола с затвором и патронник выполнены из стали и имеет калибр менее 80 мм и длину не менее 3 калибров, стволы изготовлены из калиброванных труб, калибром не менее 100 мм, а интервалы между соседними стволами по вертикали и горизонтали составляют не более 25 мм, казенная часть ствола ввинчена в канал переходной муфты с одного конца муфты, а с другого конца на муфту плотно надет ствол и зафиксирован не менее чем тремя радиально расположенными винтами, модуль имеет только ограниченную вертикальную наводку от -5° до+20°, горизонтальную наводку обеспечивает поворот шасси; в систему управления роботом введено устройство управления распылением отдельными выстрелами и залпами, а также их сериями с гибким регулированием числа стволов в залпах и интервалов между ними; на пульте управления выстрелами и залпами цифрами обозначены стволы, при этом цифры меняют цвет в зависимости от состояний ствола: разряжен, заряжен, подключен к инициирующей сети для следующего распыла.

Предлагаемое изобретение поясняется фотографиями и рисунками - эскизами. Фиг. 1. показан пожарный автономный робот с 50-ствольным, башенным модулем ударно-волнового, дозированного распыления выстрелами и залпами, модуль с горизонтальной наводкой 360°, вертикальной наводкой от - 5° до+25° на посадочном месте шасси танка Т-62 -роботизированного, где 1 - гусеничное шасси танка Т-62,2- 50-ти ствольный модуль, вращающийся, как башня танка на 360° по горизонтали и по от - 5° до+25°, 3- посадочное место для многоствольного модуля. Режим работы дистанционное управление движением шасси, набора стволов для залпов и их инициирования. Фиг. 2. 2-х гусеничное базовое шасси-1 робота Милрем, 2 - многоствольный модуль ударно-волнового дозированного распыления для тележки робота Милрем, 3 - посадочное место для многоствольного модуля на тележке, 4 - задняя опорная стенка, 5 - амортизатор отката стволов с обеих сторон от стенки -4,6 - стопорное кольцо ограничения наката ствола, 7 - навинтной затвор на казенной части ствола, 8 - стенка направляющая передняя крепится к оси переднего, опорного катка, а задняя, опорная стенка - 4 к оси заднего опорного катка. Фиг. 3. 2-х гусеничное базовое шасси-1 робота Милрем, 2 -многоствольный модуль ударно-волнового дозированного распыления на тележке и над гусеницами робота Милрем, 3 - посадочное место для многоствольного модуля на тележке.

Многоствольный модуль работает следующим образом. По очереди заряжается каждый ствол модуля - 2. С дульного отверстия в каналы стволов многоствольного модуля - 2 вставляются контейнеры с огнетушащим составом и банником проталкиваются до упора в дно стволов. Потом в каналы стволов вставляют фиксирующие кольца и проталкивают их банником до упора в торцы контейнеров. После заряжания всех стволов модуля - 2 контейнерами и фиксирующими кольцами приступают к заряжанию стволов распылительными зарядами. Для этого отвинчивается затвор - 7 и в патронник казенной части ствола модуля - 2 помещается распылительный патрон. Затвор - 7 завинчивается до упора при этом электроконтакты на донце гильзы совмещаются с контактами на дне затвора - цепь подачи инициирующего электро-импульса замкнута, ствол готов к распылению. На пульте управления цифрами от 1 до 50 (36 на шасси Милрем) показаны стволы, цифры меняют цвет в зависимости от заряжания ствола: зеленый заряжен, красный подключен к инициирующей сети для распыла, желтый разряжен.Затем Робот выезжает на позицию к пожару. Управление маневрами Робота и залпами ММ автоматизировано по данным с камер видео и тепловизора, расположенных сверху на многоствольном модуле. За срезы стволов вылетают газокапельные шквалы, сливаясь в единый Шквал с быстро расширяющимся фронтом, распространяющимся на дистанции от 50 до 220 м, в зависимости от числа стволов в залпе. Фронт Шквала обеспечивает ударное тушение по траектории движения Шквала на текущую ширину его фронта. Откат распыла компенсируется амортизаторами - 5 и откатом шасси - 1. ММ обеспечит гибко регулируемые площадь и дальность тушения пожаров разных классов, меняя число, взаимную расстановку и дистанции между стволами в залпах. Тепловизоры дают картинку распределения температур в очаге пожара, фронты серии Шкалов точно, прицельно разрушают и охлаждают раскаленные, обугленные поверхности, обеспечивая эффективное тушение. Высокая дальность тушения позволяет Роботу работать с безопасной дистанции. Дальность и площадь тушения регулируются числом стволов в задпе, их взаимной расстановкой и дистанциями между ними. Выбирается число залпов в серии суммарно тушащих пожар с доворотом ММ по горизонтали для сплошного тушения. Шквалы и Вихри тушат только по прямой наводке, при опускании на пожар сверху они не могут иметь скорости для внедрения охлаждающих и разбавляющих частиц в зоны горения. Для гашения отката применены откатники на казенной части ствола с обеих сторон от задней опорной стенки -4 модуля, основная энергия откатного усилия через стандартное посадочное место артиллерийской башни танка гасится, как при выстреле танковой пушки большой массой бронированного шасси и откатом танка при выстреле - небольшим до 1 м. Характер отката ближе к миномету, чем артиллерийскому стволу, большая метаемая масса с относительно низкой начальной - дульной скоростью до 100 м/сек.

Таким образом задачи технического результата выполнены новые пожарные Роботы способны впервые: автономно, масштабно, экологически чисто, с безопасной дистанции тушить пожары различных классов и наиболее распространенные комбинированные. Это значительно приближает возможность создания в перспективе автономных, стационарных систем и отряда наземных Роботов, способных тушить полностью автоматизированно.

Изобретение относится к технике импульсного пожаротушения, а именно к пожарному автономному роботу, включающему шасси (1), оснащенное пожарным оборудованием, отличающееся тем, что в качестве пожарного оборудования содержит многоствольный модуль (2), который имеет переднюю направляющую стенку (8) и заднюю опорную стенку (4), содержащие отверстия, при этом диаметр отверстий в задней опорной стенке (4) меньше, чем диаметр отверстий в передней направляющей стенке (8); каждый ствол многоствольного модуля (2) имеет основную часть и казенную часть с навинчиваемым затвором (7), диаметр казенной части меньше диаметра основной части, при этом казенные части стволов расположены в отверстиях задней опорной стенки (4), а основные части стволов расположены в отверстиях передней направляющей стенки (8); на казенной части стволы снабжены амортизаторами отката (5), расположенными по обе стороны задней опорной стенки (4); со стороны дульного среза в канал каждого ствола вставлен герметичный контейнер, заполненный огнетушащим агентом, при этом контейнер зафиксирован в канале ствола не менее чем одним стопорным кольцом; с казенной части каждого ствола заряжен распылительный патрон, включающий гильзу с внутренней конусообразной каморой, усеченная вершина каморы начинается от центрального отверстия донца гильзы, в котором зафиксирован электровоспламенитель, далее в конусообразном канале каморы последовательно расположены муфта, фиксирующая дистанцию 0,5-5 мм между срезом электровоспламенителя и торцом распылительного заряда, распылительный заряд и пыж, прижатый к закатанному срезу гильзы, при этом электроконтакты электровоспламенителя на донце гильзы совмещены с контактами на дне затвора; робот содержит видеокамеру, тепловизор, а также систему управления роботом, имеющее устройство управления распылением, выполненное с возможностью осуществлять отдельные выстрелы, залпы, а также их серии с регулированием числа стволов в залпах и интервалов между залпами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Пожарный автономный робот, включающий шасси (1), оснащенное пожарным оборудованием, отличающийся тем, что в качестве пожарного оборудования содержит многоствольный модуль (2), который имеет переднюю направляющую стенку (8) и заднюю опорную стенку (4), содержащие отверстия, при этом диаметр отверстий в задней опорной стенке (4) меньше, чем диаметр отверстий в передней направляющей стенке (8); каждый ствол многоствольного модуля (2) имеет основную часть и казенную часть с навинчиваемым затвором (7), диаметр казенной части меньше диаметра основной части, при этом казенные части стволов расположены в отверстиях задней опорной стенки (4), а основные части стволов расположены в отверстиях передней направляющей стенки (8); на казенной части стволы снабжены амортизаторами отката (5), расположенными по обе стороны задней опорной стенки (4); со стороны дульного среза в канал каждого ствола вставлен герметичный контейнер, заполненный огнетушащим агентом, при этом контейнер зафиксирован в канале ствола не менее чем одним стопорным кольцом; с казенной части каждого ствола заряжен распылительный патрон, включающий гильзу с внутренней конусообразной каморой, усеченная вершина каморы начинается от центрального отверстия донца гильзы, в котором зафиксирован электровоспламенитель, далее в конусообразном канале каморы последовательно расположены муфта, фиксирующая дистанцию 0,5-5 мм между срезом электровоспламенителя и торцом распылительного заряда, распылительный заряд и пыж, прижатый к закатанному срезу гильзы, при этом электроконтакты электровоспламенителя на донце гильзы совмещены с контактами на дне затвора; робот содержит видеокамеру, тепловизор, а также систему управления роботом, имеющую устройство управления распылением, выполненное с возможностью осуществлять отдельные выстрелы, залпы, а также их серии с регулированием числа стволов в залпах и интервалов между залпами.

2. Робот по п. 1, отличающийся тем, что в качестве огнетушащего агента использованы: вода, гели, порошки, песок, грунт.