Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность

Изобретение относится к оборудованию летательных аппаратов, а именно к устройствам сбрасывания порошкообразных, жидких или газообразных веществ с воздуха, например, для борьбы с пожарами. Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность выполнена в виде модуля и содержит систему наддува емкостей сжатым воздухом, накопитель сжатого воздуха, смонтированные и установленные в грузовом отсеке летательного аппарата баки для жидкости, совмещенные с ними бачки для ретарданта, подаваемого в баки для жидкости с помощью системы наддува бачков сжатым воздухом, управляемые клапаны, заслонки, установленные в подсистемах управления потоком жидкости, смонтированные в баках, управляемые автоматически или оператором, систему контроля уровня жидкости в баках. Дополнительно под основанием баков для жидкости размещен конструктивно объединенный с ним коллектор. Изобретение позволяет обеспечить использование установки на самолетах для тушения пожаров с воздуха, повысить эффективность и удобство работы, а также безопасность полета. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к авиации, оборудованию летательных аппаратов, а именно к устройствам сбрасывания порошкообразных, жидких или газообразных веществ с воздуха, например, для борьбы с пожарами путем разбрызгивания огнегасящей жидкости, сбрасывания химических растворов для борьбы с химическим, биологическим, радиационным загрязнением и загрязнением нефтью, поверхности земли или воды, обеспечивая при этом высокую эффективность, безопасность и удобство работы.

Уровень техники

Известна установка для пожаротушения, установленная в грузовом отсеке самолета ИЛ-76, выполненная из газовых труб d=1700 мм с грузоподъемностью до 40 т жидкости, используемая МЧС. Такая установка снижает безопасность полета из-за смещения центра масс и имеет низкую точность попадания жидкости в очаг при включении установки. Процесс истечения воды приобретает необратимый характер. Заправка емкостей водой и ретардантом имеет длительный цикл.

Известна установка для тушения пожаров с воздуха, располагаемая вдоль грузовой кабины, содержащая соединенные между собой резервуары, установленные на опорах, прикрепленных к полу; патент SU 1631789 А1, 89 г., МПК B64D 1/16. Резервуары выполнены постоянного сечения по длине и на них установлена система управления клапанами для сброса огнегасящего средства через выпускное устройство в зоне рампы хвостового люка.

Такое устройство снижает безопасность полета из-за возможного смещения центра масс.

В США создают временный флот для тушения крупномасштабных пожаров, дезактивации, используя транспортные самолеты, например БОИНГ-747, способный переносить 13 000 галлонов, переоборудованные для установки в них недорогого модульного оборудования. В короткий срок, около 8 часов, установка обеспечивает дезактивацию при повышенной радиации. При химической угрозе достаточно около 12-15 самолетов.

Известно устройство воздушной подачи жидкости и ретарданта для борьбы с пожаром; патент США №2005/0017131 А1, НКИ 244/136, 2004 г.

Устройство располагают в области центроплана и присоединяют к силовым элементам планера самолета. При выливании выпускаются закрылки, используется большое количество баков, которые располагают попарно для распределения нагрузки внутри самолета. Вылив из баков происходит путем движения жидкости от носа к хвосту через выливной клапан, расположенный за центропланом. Вылив из баков определяется величиной давления воздуха в аккумуляторе, нагнетаемого с помощью наземного или бортового компрессора. Регулятор давления обеспечивает заданную подачу сжатого воздуха из аккумулятора в основные баки с рабочей жидкостью, выполненные в виде цилиндров или телескопически связанных между собой труб.

Устройство подачи сжатого воздуха может быть установлено в самолете на место снятых сидений. Баки для жидкости выполнены из стали, содержат вещества для смешивания и соединены между собой арматурой. В соединения встроены разделительные клапаны. Кроме того, в устройство включены накопитель сжатого воздуха (аккумулятор), линия подачи сжатого воздуха в баки с рабочей жидкостью. Распыление жидкости производят под давлением через клапаны, открывающие по отдельности или вместе отверстия типа сопла, расположенные в сливном баке, в задней части центроплана.

Известно устройство и способ распыления материалов с воздуха для тушения пожаров, борьбы с загрязнениями нефтью, химическими и биологическими веществами; патент США 200572880, МПК B64D 1/16, 2004 г.

Устройство снабжено модульными компонентами для совмещения их с размерами обычного грузового самолета, обычной системой загрузки как со стороны хвостовой рамы, так и с боковой загрузкой через боковые псевдодвери с выводом для трубопроводов. Используют самолеты с большой грузоподъемностью, БОИНГ 747, 767, 777, и другие широкофюзеляжные грузовые самолеты. С помощью заявленного устройства самолеты быстро временно переоборудуют для распыления жидкости с воздуха. Баки с распылителем, размещаемые в багажном или грузовом отсеке, имеют внешние размеры, совпадающие со стандартными грузовыми контейнерами для боковой загрузки. По рельсам на поддоне баки можно двигать в направлении продольной оси фюзеляжа, приставлять их друг к другу или отдалять в процессе полета. Полости баков могут иметь перегородки для предотвращения переливания жидкости, форма бака может быть выполнена в виде цилиндра, сферы или другой формы, выгодной для поддержания давления. Баки относительно оси фюзеляжа выполнены с двумя отверстиями в передней и задней стенках в каждом, которые обеспечивают перетекание через них жидкости из одного бака в другой при герметичном соединении их с соседними баками.

Каждый бак содержит подсистему управления потоком, автоматизированные клапаны и устройства измерения потока (расходомеры) для передачи информации оператору.

Подсистема предназначена для предотвращения недопустимого смещения центра масс самолета, а также содержит аварийные заслонки и другое аварийное оборудование, в том числе для ручного управления перекачкой жидкости между баками в случае аварийной ситуации (разрыв или течь баков) в процессе наземных и бортовых операций. Кроме того, эта система содержит устройство, создающее давление для транспортировки жидкости между баками в полете или на земле; это могут быть смонтированные в баках насосы, компрессоры, вентиляторы, управляемые операторами или автоматами.

На баках с рабочей жидкостью установлены электрические разъемы для подключения датчиков уровня жидкости, температуры и давления в баках. Последний бак соединен через регулятор распыления с трубопроводом, проходящим через псевдогрузовую дверь, конец которого соединен со штангой, в которой предусмотрены распыляющие сопловые отверстия. Регулятор распыления содержит клапаны для передачи под необходимым давлением на штангу жидкости. Регулятор может быть простым клапаном, работающим при действии силы тяжести, может содержать насос для перекачки жидкости с заданной скоростью потока. На регулятор могут додаваться сигналы управления для распыления из двух, трех и более баков.

В баках может быть установлен дополнительный контейнер для создания давления газа при распылении, для смешивания различных материалов. Так же используется оборудование, подключенное к компрессору, управляемое оператором, для вспенивания.

Однако проблема нарушения центровки при перекачке жидкости остается, что снижает безопасность полета, эффективность работы устройства.

Таким образом, известные устройства не обеспечивают достаточную безопасность и надежность работы.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении возможности использования установки в виде быстросъемного недорогого модульного оборудования на транспортных летательных аппаратах для прицельного, дозированного вылива рабочей жидкости на обрабатываемую поверхность, в том числе огнегасящей жидкости при тушении пожаров с воздуха.

Кроме того, установка должна повышать безопасность полета путем обеспечения снижения вероятности недопустимого смещения центра тяжести летательного аппарата при сбросе огнегасящей жидкости.

Для достижения этого технического результата в установке вылива жидкости с воздуха на поверхность, выполненной в виде модуля и содержащей баки с рабочей жидкостью, бачки с химическими реагентами (ретардантами), систему наддува баков сжатым воздухом, накопитель сжатого воздуха (ресивер), управляемые клапаны, заслонки, установленные в подсистемах управления потоком жидкости, смонтированные в баках, управляемых автоматически или оператором, систему контроля уровня жидкости в баках, согласно изобретению дополнительно под основанием баков для рабочей жидкости размещен конструктивно объединенный с ними коллектор, которые смонтированы в пространственной ферме, закрепленной в грузовом отсеке с помощью штатных устройств крепления груза, позволяющей устанавливать и демонтировать систему в сборе.

При этом баки выполнены с управляемым дренажем, подключенными к линиям системы наддува баков сжатым воздухом. В основании баков внутри полости размещены клапаны подсистем управления потоком жидкости, обеспечивающие перетекание жидкости из полостей баков в коллектор. Коллектор выполнен в виде трубы, выходной конец которой размещен на грузовой рампе летательного аппарата и соединен с поворотным выливным устройством. Выливное устройство содержит заправочные горловины.

В коллекторе размещены управляемые заслонки для обеспечения заправки баков и предотвращения обратного тока жидкости при выливе.

Баки и арматура (клапаны, заслонки, трубы) изготовлены из полимерных материалов, стойких к агрессивным средам.

Баки выполнены в виде цилиндров.

Кроме того, ферма снабжена подкатными домкратами, позволяющими вкатывать модуль в грузовой отсек ЛА и выкатывать его, а также перемещать при хранении и обслуживании. В системе наддува баков сжатым воздухом используют сжатый воздух от системы отбора воздуха штатных двигателей, подаваемый через управляемые воздушные заслонки в баки с жидкостью.

Более того, наличие отдельных баков и коллектора позволяет использовать рабочие жидкости различного назначения и состава.

Клапаны подсистем управления потоком жидкости для перетекания жидкости в коллектор дополнительно обеспечивают возможность избирательного их опорожнения и удерживания центровки ЛА в заданных пределах.

Число заправочных горловин равно числу баков для сокращения времени заправки баков модуля рабочими жидкостями.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

фиг.1 представляет вид сбоку на установку вылива жидкости с воздуха на поверхность, установленную в грузовом отсеке фюзеляжа летательного аппарата, выполненную в соответствии с изобретением;

фиг.2 - показывает вид сверху фиг.1.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Установка вылива жидкости с воздуха на поверхность, выполненная в виде модуля, содержит пространственную ферму 1, баки для рабочей жидкости (переменного количества), снабженные системами контроля уровня, температуры, давления 2, бачки для химреагентов (ретардантов), снабженные системами контроля уровня, температуры, давления 3, систему наддува емкостей сжатым воздухом с управляемым дренажем 4, накопитель сжатого воздуха (ресивер) 5, смонтированная и установленная в грузовом отсеке летательного аппарата, баки для жидкости 2, совмещенные с ними бачки для ретарданта 3, подаваемого в баки с жидкостью с помощью системы наддува бачков сжатым воздухом 4, управляемые клапаны, заслонки, установленные в подсистемах управления потоком жидкости, управляемые автоматически или оператором, смонтированные в баках, систему контроля уровня жидкости в баках (см. фиг.1).

Дополнительно под основанием баков для жидкости размещен конструктивно объединенный с ними коллектор 6, которые вмонтированы в пространственную ферму 1, закрепленную в грузовом отсеке 7 с помощью штатных узлов крепления к штатным точкам крепления груза, позволяющую устанавливать систему в сборе. При этом баки выполнены с дренажем, соединены с линиями системы наддува баков сжатым воздухом. В основании баков внутри полости размещены клапаны подсистем управления потоком жидкости, обеспечивающие перетекание жидкости из полостей баков в коллектор. Коллектор 6 выполнен в виде трубы, конец которой размещен на грузовой рампе 8 летательного аппарата, соединен с поворотным выливным устройством 9. Выливное устройство содержит заправочные горловины 10. Число заправочных горловин равно числу баков для сокращения времени заправки баков модуля рабочими жидкостями (см. фиг.2).

В коллекторе размещены управляемые заслонки для обеспечения заправки баков и предотвращения обратного тока жидкости при выливе.

Кроме того, баки и арматура (клапаны, заслонки, трубы) изготовлены из полимерных материалов, стойких к агрессивным средам. Баки выполнены в виде цилиндров.

Более того, ферма 1 снабжена подкатными домкратами, позволяющими вкатывать модуль в грузовой отсек ЛА и выкатывать его, а также перемещать при хранении и обслуживании.

В системе наддува баков сжатым воздухом, используют сжатый воздух от системы отбора воздуха штатных двигателей, подаваемый через управляемые воздушные заслонки в баки с жидкостью.

Монтаж и работа предлагаемой установки.

Для тушения пожаров с воздуха используют транспортные летательные аппараты, например АН-26, 74, 12, ИЛ - 76, с грузоподъемностью 12-60 тонн. Модуль заявленной установки содержит баки для жидкости 2, коллектор 6, подсистемы управления потоком жидкости, датчики контроля уровня жидкости в баках, температуры, давления, устройства для подключения линий систем наддува, смонтированные в пространственной ферме 1. Для удобства обслуживания ферма снабжена подкатными домкратами, позволяющими вкатывать модуль в грузовой отсек летательного аппарата с предварительно открытым загрузочным люком. Кроме того, модуль можно выталкивать, а также перемещать при хранении. Модуль прикрепляют к штатным узлам крепления груза в грузовом отсеке. После установки модуля на конце коллектора монтируют выливное поворотное устройство 10 в зоне рампы.

С помощью системы контроля оператор проверяет работу системы управления клапанами.

После этого открывают заправочные горловины 11 и наполняют жидкостью каждый из баков 2. Производят подключение модуля к бортовым системам отбора воздуха и электропитания. Посредством клапанов, заслонок в баках и коллекторе обеспечивают возможность заправки бачков ретардантом, баков - жидкостью, открывают дренажное устройство в баках. Затем по показателям уровнемеров, давления определяют момент окончания заправки.

Наличие отдельных баков и коллектора позволяет использовать рабочие жидкости различного назначения и состава.

После чего установку отсоединяют от наземной системы заправки. Поднимают грузовую рампу и закрывают створки грузового отсека. Транспортный ЛА взлетает. По достижении зоны сброса производят приготовление огнегасящей смеси путем подачи ретарданта в баки для жидкости 2 с помощью системы наддува сжатым воздухом. После команды на сброс огнегасящей жидкости на очаг пожара на земной поверхности перед выливом открывают загрузочные створки люка грузового отсека и опускают грузовую рампу. Затем поворачивают выливное устройство 10 для сброса огнегасящей жидкости. Включают систему наддува баков сжатым воздухом из системы отбора воздуха от штатных двигателей, подаваемым через управляемые воздушные заслонки в баки с жидкостью. Открывают клапаны в баках, в заданной очередности освобождают их от жидкости. Клапаны подсистем управления потоком жидкости для перетекания жидкости в коллектор дополнительно обеспечивают возможность избирательного их опорожнения и удерживания центровки ЛА в заданных пределах.

Вылив жидкости производят поочередно из баков, что увеличивает точность попадания огнегасящих веществ в очаги пожара.

Таким образом, выдерживают положение центра масс в расчетных пределах. Установка позволяет увеличить скорость вылива за счет использования сжатого воздуха от всех штатных двигателей, воздействуя на жидкость в одном баке. Это позволяет повысить эффективность работы устройства. После сброса огнегасящей жидкости поворотное выливное устройство перемещают в исходное положение, поднимают грузовую рампу и закрывают створки грузового люка, транспортный ЛА возвращается на аэродром.

Организация использования.

Модули стандартных размеров хранят вблизи аэродромов, быстро монтируют-демонтируют и устанавливают на любых транспортных ЛА с различной грузоподъемностью. Модули могут быть использованы, кроме пожаротушения, для обработки с воздуха растворами химических веществ разливов нефти на водной или наземной поверхности, химических, радиационных и биологических загрязнений. Наличие в составе модуля нескольких баков и коллектора позволяет иметь в баках различные составы и, таким образом, проводить комбинированную обработку поверхности с воздуха, например выполнив тушение пожара, произвести в следующем заходе дегазацию или дезактивацию.

1. Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность, выполненная в виде модуля, содержащая систему наддува баков сжатым воздухом, накопитель сжатого воздуха, смонтированные и установленные в грузовом отсеке летательного аппарата баки для жидкости, совмещенные с ними бачки для ретарданта, подаваемого в баки для жидкости с помощью системы наддува бачков сжатым воздухом, управляемые клапаны, заслонки, установленные в подсистемах управления потоком жидкости, смонтированные в баках, управляемые автоматически или оператором, система контроля уровня жидкости в баках, отличающаяся тем, что дополнительно под основанием баков для жидкости размещен конструктивно объединенный с ними коллектор, монтируемые в пространственную ферму, закрепленную в грузовом отсеке с помощью штатных узлов крепления к штатным точкам крепления груза, позволяющую устанавливать систему в сборе, баки выполнены с дренажем, соединены с линиями системы наддува баков сжатым воздухом, в основании баков внутри полости размещены клапаны подсистем управления потоком жидкости, обеспечивающие перетекание жидкости из полостей баков в коллектор, выполненный в виде трубы, конец которой размещен на грузовой рампе летательного аппарата, соединен с поворотным выливным устройством, содержащим заправочные горловины, при этом в коллекторе размещены управляемые заслонки для обеспечения заправки баков и предотвращения обратного тока жидкости при выливе.

2. Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность по п.1, отличающаяся тем, что баки и арматура изготовлены из полимерных материалов, стойких к агрессивным средам.

3. Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность по п.1, отличающаяся тем, что баки выполнены в виде цилиндров.

4. Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность по п.1, отличающаяся тем, что ферма снабжена подкатными домкратами, позволяющими вкатывать модуль в грузовой отсек летательного аппарата и выкатывать его, а также перемещать при хранении и обслуживании.

5. Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность по п.1, отличающаяся тем, что в системе наддува сжатым воздухом используют сжатый воздух от системы отбора воздуха штатных двигателей, подаваемый через управляемые воздушные заслонки в баки с жидкостью.

6. Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность по п.1, отличающаяся тем, что наличие отдельных баков и коллектора позволяет использовать рабочие жидкости различного назначения и состава.

7. Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность по п.1, отличающаяся тем, что клапаны подсистем управления потоком жидкости для перетекания жидкости в коллектор дополнительно обеспечивают возможности избирательного их опорожнения и удерживания центровки летательного аппарата в заданных пределах.

8. Установка для вылива жидкости с воздуха на поверхность по п.1, отличающаяся тем, что число заправочных горловин равно числу баков для сокращения времени заправки баков модуля рабочими жидкостями.