Система взрывного гашения обширных лесных пожаров для летательного аппарата

 

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к системам для гашения обширных лесных пожаров. Система содержит многосекционный бак, имеющий секции 2 с рабочей жидкостью, образующей гремучую смесь с воздухом, подсистему заполнения бака, размещенную внутри фюзеляжа, и устройство струйной закладки удлиненного заряда, взрывающегося при соприкосновении с пламенем. Устройство состоит из эжекторной помпы 5 с диффузорным воздухозаборником 6 и управляемого клапана 7, предназначенного для отсоса из секций бака рабочей жидкости и выброса ее в виде высоконапорной струи. Рабочая жидкость образована путем насыщения воды в секциях 2 углеводородным топливом. Изобретение направлено на повышение эффективности борьбы с обширным лесным пожаром. 1 з. п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к самолетам-пожарникам.

Известны системы для борьбы с лесными пожарами, установленные как на отечественных, так и на зарубежных самолетах и самолетах-амфибиях.

Борьба с лесными пожарами в основном ведется по схеме водопенного гашения, но при этом имеется прецедент для использования схемы взрывного гашения с вертолетов.

Системами водопенного гашения лесных пожаров оборудованы такие отечественные самолеты, как ИЛ-76П, Бе-200 соответственно с емкостью огнегасящей жидкости на 42 т, 6 т, 12 т.

В качестве прототипа настоящему техническому решению принят вертолет, оборудованный системой взрывного гашения обширных лесных пожаров по патенту РФ 2111032, А 62 С 3/02.

Все перечисленные отечественные и зарубежные самолеты-пожарники, оборудованные системами водопенного гашения лесных пожаров, не обладают большой эффективностью. Что касается пожарных вертолетов, оборудованных системой взрывного гашения, то они вряд ли смогут образовать достаточно длинную пожароостанавливающую полосу по периметру площади загорания лесного массива, так как количество взрывчатого пожарогасящего вещества заряда, взятого на борт вертолета, может быть весьма ограничено.

Цель изобретения - обеспечение эффективной борьбы обширными лесными пожарами с помощью авиатехники путем остановки их продвижения от очага во всех направлениях, их локализация как водопенными средствами, так и объемным взрывом; - использование для прокладки автомобильных и железобетонных трасс в лесном массиве; - обеспечение профилактической разбивки лесного массива на квадраты; - использование для одномоментного подрыва обширных минных полей; - использование для уничтожения военных инженерных сооружений и живой силы противника; - использование в качестве носителей системы взрывного гашения как самолетов-амфибий, так и планеров межконтинентальных бомбардировщиков и ракетоносцев.

Сущность изобретения состоит в том, что система содержит - многосекционный бак для жидкого взрывчатого заряда, причем передняя по полету и задняя секции бака установлены в фюзеляже самолета-носителя системы взрывного гашения симметрично центру тяжести летательного аппарата; обеспечен управляемый слив в коллектор эжекторной помпы рабочей жидкости; - подсистему заполнения многосекционного бака рабочей жидкостью; - устройство струйной закладки жидкого удлиненного заряда, взрывающегося при соприкосновении с пламенем пожара; - подсистему заполнения секций бака в случае содержащейся в нем забортной воды газом, образующим гремучую смесь с воздухом.

Работа системы по избранной схеме гашения обширного лесного пожара обеспечена водопенным способом и объемным взрывом.

Ниже приведены летно-технические характеристики самолета Ту-95, принятого в качестве базового, для создания следующих его модификаций межконтинентальных стратегических самолетов, таких как:
ТУ-95М - бомбардировщик,
ТУ-95К, ТУ-95К22 и ТУ-95МС - самолеты-ракетоносцы.

Имеются варианты разведчика, разведчика-целеуказателя, самолета радиоэлектронной разведки, противолодочного ТУ-142, а также самолета управления и связи.

Основные летно-технические характеристика самолета ТУ-95:
размеры: размах крыла 50 м; площадь крыла 311,1 м²; длина самолета 49,1 м; высота 13,3 м; длина фюзеляжа /без штанги дозаправки топливом/ 45 м; максимальный диаметр фюзеляжа 2,9 м;
массы: максимальная взлетная 185000 кг; пустого самолета 90000 кг; максимальная полетная при дозаправке топливом в воздухе 190000 кг; максимальная посадочная 135000 кг;
летные характеристики: максимальная скорость 910 км/ч; практический потолок 12000 м; то же с полным комплектом вооружения 9100 м; предельное число М-0,82, максимальная дальность полета без дозаправки в воздухе 15000 км; боевой радиус действия с одной дозаправкой в воздухе 8300 км; скорость отрыва 300 км/ч; посадочная 270 км/ч
двигатель - ТВДНК-12 /4•14800 л. с. /.

Планеры перечисленных модификаций отличаются друг от друга лишь длиной фюзеляжа, но при этом обязательно снабжены в носовой части устройством заправки топливных баков в полете и скорострельной пушкой в кормовой части.

При оборудовании планера стратегического межконтинентального бомбардировщика и ракетоносца системой взрывного гашения устройство заправки топливных баков в полете может быть использовано для заправки секций бака системы пожарогасящей жидкостью от самолета-заправщика.

Описание заявленной системы взрывного гашения обширных лесных пожаров проиллюстрировано с графическим пояснением.

На фиг. 1, 2, 3 изображены фронтальная и плановая проекции, вид спереди самолета-амфибии Бе-12П с показанной на них системой взрывного гашения обширных лесных пожаров;
на фиг. 4 - на сечении А-А показана передняя часть устройства струйной закладки удлиненного заряда объемного взрыва;
на фиг. 5 - на сечении Б-Б показана средняя часть /коллектор отсоса рабочей жидкости из задних баков/ устройства струйной закладки удлиненного заряда объемного взрыва;
на фиг. 6 - на сечении В-В показана задняя часть /отогнутая вниз труба выброса струи, опертая на колодку, установленную в средней части стабилизатора/ устройства струйной закладки удлиненного заряда объемного взрыва;
на фиг. 7 - на сечении Г-Г показаны передние баки упрощенной конструкции с патрубками отсоса рабочей жидкости;
на фиг. 8 - на сечении Д-Д показан бак упрощенной конструкции с патрубком отсоса рабочей жидкости;
на фиг. 9 - на виде Е показаны задние баки упрощенной конструкции с патрубком отсоса рабочей жидкости;
на фиг. 10 - фронтальная проекция планера самолета Ту-142 с показанной на ней эжекторной помпой;
на фиг. 11 - вид К снизу на планер о установленной на нем эжекторной помпой;
на фиг. 12 - сечение И-И по фюзеляжу планера межконтинентального самолета.

На фиг. 1-12 вынесены следующие позиции:
1, 2 - бак и секция бака для рабочей жидкости;
3 - баллон со сжатым метаном или аммиаком;
4 - устройство струйной закладки удлиненного заряда объемного взрыва;
5 - эжекторная помпа;
6 - диффузорный воздухозаборник эжекторной помпы;
7 - веретенообразный клапан;
8 - коллектор для отсоса рабочей жидкости из баков 1;
9 - коллектор для отсоса рабочей жидкости из баков 2;
10 - труба для соединения между собой коллекторов 8 и 9;
11 - труба с отогнутым вниз концом для выброса высоконапорной струи;
12 - кронштейн;
13 - передний шток клапана 7;
14 - колодка для опоры трубы 11;
15 - задний шток клапана 7;
16 - втулка с крестовиной;
17 - гидроцилиндр клапана 7;
18 - полость нагнетания в гидроцилиндре 17;
19 - гильза гидроцилиндра 17;
20 - радиальные ребра на гильзе 19;
21 - втулка на гильзе 19;
22 - передний обтекатель клапана 7;
23 - задний обтекатель клапана 7;
24 - коническое днище;
25 - цилиндрическое углубление в днище 24;
26 - пружина;
27 - поршень гидроцилиндра 17;
28 - днище бака;
29 - крышка бака;
30, 31 - патрубки для вывода жидкости в эжектор 5;
33 - одинарная крышка грузолюка планера межконтинентального стратегического самолета после конструкторской доработки;
34 - управляемый клапан слива рабочей жидкости в коллектор эжекторной помпы;
35 - днище многосекционного бака для рабочей жидкости;
36 - гидроцилиндр управления сливом рабочей жидкости;
37 - отверстия для слива рабочей жидкости;
38 - кормовая стрелковая установка планера межконтинентального стратегического самолета;
39 - штанга устройства заправки топливной системы межконтинентального стратегического самолета в полете.

На фиг. 1-9 проиллюстрирован пример использования системы взрывного гашения на самолете-амфибии Бе-12П, где эжекторная помпа 5 установлена в верхней части фюзеляжа.

На фиг. 10-12 проиллюстрирован пример использования системы взрывного гашения самолета на основе планера межконтинентального бомбардировщика /ракетоносца/ Ту-142, где эжекторная помпа 5 установлена в нижней части фюзеляжа.

Система взрывного гашения обширных лесных пожаров для летательного аппарата содержит комплект передних 1 и задних 2 баков упрощенной конструкции, устройство их заполнения рабочей жидкостью и систему газирования воды в баках метаном или аммиаком для самолета-амфибии.

Система газирования воды включает в себя баллоны 3 сжатого газа и трубопроводы с арматурой, обеспечивающей введение без уточки в отсеки и кабины газа в полости баков.

Секция 2 бака выполнена герметичной.

Устройство 4 струйной закладки удлиненного заряда объемного взрыва состоит из эжекторной помпы 5 с диффузорным воздухозаборником 6 и управляемого с помощью гидросистемы самолета клапана 7, седлом для которого служит воздухозаборник. Последний нормально закрыт клапаном 7.

Эжекторная помпа 5 состоит из
- коллектора 8 с диффузорным воздухозаборником 6 для отсоса рабочей жидкости из баков 1;
- коллектора 9 для отсоса рабочей жидкости из баков 2;
- трубы 10 для соединения между собой коллекторов 8 и 9;
- трубы 11 с отогнутым вниз концом, присоединенной к коллектору 9, для выброса высоконапорной струи рабочей жидкости;
- кронштейна 12 для шарнирного присоединения переднего штока 13 клапана 7;
- колодки 14 для опоры и фиксации положения конца трубы 11.

При этом задний шток 15 клапана 7 направляется втулкой крестовины 16, неподвижно установленной в диффузоре воздухозаборника 6.

Веретенообразный клапан 7 устройства 4 струйной закладки удлиненного заряда объемного взрыва составлен из
- гидроцилиндра 17 с подводом давления в полость нагнетания 16 через шток 13; на гильзе 19 гидроцилиндра установлена через посредство радиальных ребер 20 соосная ей втулка 21;
- состыкованных по втулке 21 переднего 22 и заднего 23 обтекателей;
- конического днища 24 с цилиндрическим углублением 25 и штоком 15; в углублении 25 утоплена гильза 20, а шток 15 днища 24 направлен втулкой крестовины 16 воздухозаборника 7; шток 13 поршня 27 шарнирно присоединен к проушинам кронштейна 12. Поршень 27 поджат пружиной 26.

Конструкция баков 1 упрощена по сравнению с используемыми в специальной системе пожарогашения самолета Бе-12П. Днища 28 баков могут быть несъемными. Крышками 29 полости баков закрыты герметично. На крышках 29 баков 1 установлены патрубки соответственно 31 и 32, соединенные с каналом выброса высоконапорной струи рабочей жидкости.

Выше описан пример установки системы взрывного гашения на самолет-амфибию Бе-12П.

При установке системы взрывного гашения на планере самолета Ту-142 емкость баков 1 для рабочей жидкости, размещенных в грузоотсеке, может быть увеличена до 36 м³ и более, а люк грузоотсека закрыт одинарной крышкой 33, прикрепленной к окантовке с помощью болтовых соединений. Передняя часть эжекторной помпы 5 может быть установлена на крышке 33, а задняя шарнирно присоединена к фюзеляжу. В этом случае патрубки 31 и 32 направлены горловинами вниз и из каждого бака предусмотрен управляемый слив, что достигается наличием клапанов 34, гнезд 35 и гидроцилиндров 36.

В отличие от самолета-амфибии Бе-12П, самолету на базе планера Ту-142 нет необходимости совершать челночные полоты "место сброса - водоем - место сброса", так как баки его системы взрывного гашения могут заполняться в воздухе в районе образования полосы от самолета-заправщика. При этом экономится топливо двигателей и значительно повышается производительность системы взрывного гашения.

После заправки баков 1 рабочей жидкостью на аэродроме или забора воды с открытой поверхности водоема самолет направляется к месту образования огнегасящей полосы. Если баки заправлены водой, последняя на пути к месту борьбы с лесным пожаром газируется метаном или аммиаком, что осуществляется действием летчика-наблюдателя. Он же выбирает место для образования полосы и приводит в работу устройство 4 струйной закладки удлиненного заряда объемного взрыва, для чего с помощью гидросистемы отводит клапан 7 от диффузора воздухозаборника 6. Обтекая клапан 7, в воздухозаборник устремляется встречный воздушный поток, который, ускорившись в диффузоре, по каналу помпы выбрасывается за корму самолета. При этом в канал выброса струи интенсивно засасывается рабочая жидкость и в виде высоконапорной струи выбрасывается за кормой самолета в зону закладки полосы в лесном массиве.

После выброса содержимого баков системы последняя может в течение некоторого времени вентилироваться методом вытяжки.

Затем клапан 7 может быть переведен в нормальное положение.

На основе статистических данных известно, что рекордная производительность самолета Бе-12П /13 июня 1993 г. / по сбросу воды составляла 252 т в день: 132 т за 3 ч работы; 44 т за 1 летный час. При этом на 1 т израсходованного топлива приходилось 33 т сброшенной воды.

Если пользоваться данными ОКБ Ильюшина, относящимися к системе пожарогашения самолета Ил-76П, то отсюда следует, что при последовательном сбросе 44 т воды покрывается площадь горящего лесного массива 600•800/м•м/= 480000 м². Такое же количество воды может быть последовательно сброшено при 7 вылетах самолета Бе-12П с водяной системой гашения.

Предложенное техническое решение обладает преимуществами перед избранными прототипами, такими как:
- высокая эффективность при использовании системы для остановки продвижения лесного пожара во всех направлениях /за 1 опорожнение баков Бе-12п, оснащенного системой взрывного гашения, может быть проложена полоса длиной 1,5-2 км/, самолета с планером от ТУ-142 - 9-12 км;
- простота конструкции системы;
- малый вес системы взрывного гашения;
- может быть использована для прокладки трасс в лесном массиве при cтpоительстве автомобильных и железных дорог;
- может быть использована для одномоментного подрыва минных полей;
- может быть использована для уничтожения военных объектов противника; боеприпасы объемного взрыва по своей мощности занимают промежуточное положение между ядерными и обычными /фугасными/ боеприпасами;
- невысокая стоимость системы пожарогашения, так как для ее изготовления использованы рядовые материалы.

За один вылет на образование пожароостанавливающей полосы самолет-амфибия Бе-12П, оснащенный системой взрывного гашения, может заложить заряд объемного взрыва длиной 1,5-2 км. Так как избыточное давление на фронте ударной волны даже на удалении 100 м от центра взрыва может достигать 100 кПа, то полоса, оставшаяся после взрыва, оценивается размерами 200•2000 /м•м/, покрывается площадь горящего массива 400000 м².

Таким образом, производительность одного вылета на гашение лесного пожара самолета-амфибии Бе-12П, оснащенного системой взрывного гашения, примерно равна работе того же самолета, но снабженного системой водяного гашения, выполненной за 7 следующих друг за другом заборов воды, семи полетов туда и обратно по маршруту "водоем-пожар" и семи сбросов воды на горящий массив.

Самолету на базе планера Ту-142, снабженного системой взрывного гашения, нет необходимости совершать челночные полеты туда и обратно, так как баки его системы взрывного гашения могут заполняться в воздухе в районе образования полосы от самолета-заправщика. При этом экономится топливо двигателей и значительно повышается производительность системы взрывного гашения.

Формула изобретения

1. Система взрывного гашения обширных лесных пожаров для летательного аппарата, содержащая бак, отличающаяся тем, что оборудована подсистемой заполнения бака рабочей жидкостью, позволяющей создать заряд объемного взрыва, устройством струйной закладки из упомянутой жидкости удлиненного заряда, взрывающегося при соприкосновении с пламенем, при этом бак выполнен многосекционным и помещен внутри фюзеляжа, а каждая секция снабжена устройством управляемого слива из нее в упомянутое устройство струйной закладки, которое состоит из эжекторной помпы с диффузорным воздухозаборником и управляемого клапана, предназначенного для отсоса рабочей жидкости из секций бака, и выполненных с возможностью размещения сверху или снизу фюзеляжа летательного аппарата типа "самолет".

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена подсистемой заполнения секций бака газом, который может образовывать с воздухом гремучую смесь.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12