Система заполнения водой баков-отсеков гидросамолета на глиссировании

Изобретение относится к авиационной технике и касается системы заполнения водой баков-отсеков на противопожарных гидросамолетах при глиссировании по водной поверхности. Гидросамолет содержит баки-отсеки с дренажными каналами. Имеются водозаборные устройства с выдвигаемыми при наборе воды ковшами, водоводы, имеющие «колена» и дистанционно управляемые краны. При этом система заполнения водой баков-отсеков снабжена распределительным устройством, соединенным водоводами с дренажными каналами баков-отсеков. Водозаборные устройства соединены с входом распределительного устройства, а выходы распределительного устройства - с водоводами, на которых установлены водомерные устройства, измеряющие расход воды. Достигается повышение надежности и эксплуатационной возможности, снижение веса конструкции. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике, а именно к системе заполнения водой баков-отсеков на противопожарных гидросамолетах при глиссировании по водной поверхности.

Известно водозагрузочное устройство противопожарного самолета системы заполнения водой баков-отсеков противопожарного самолета по патенту RU 2174934, МПК B64D 1/16, имеющее размещенный за реданом водозаборник и водовод, состоящий из приемного патрубка водовода и выходного патрубка водовода, присоединенного к отверстию в боковой стенке бака.

Недостатками такого устройства являются:

- повышение гидростатического давления при заполненных водой баках;

- отсутствие устройства, исключающего слив воды из бака по водоводу после уборки водозаборного устройства. Водовод является сифоном, и после уборки ковшей водозаборника вода из баков будет по нему сливаться до нижнего уровня входного отверстия в бак.

Известна система заполнения водой баков-отсеков самолета-амфибии на глиссировании по патенту RU 2294301, МПК B64D 1/16, имеющая размещенный за реданом водозаборник и водовод, состоящий из приемного патрубка водовода и выходного патрубка водовода, присоединенного к отверстию в боковой стенке бака.

Для исключения слива воды из бака по водоводу после уборки водозаборного устройства водозаборное устройство снабжено заслонкой. Заслонка шарнирно связана с ковшом водозаборника и при его уборке перекрывает входное отверстие приемного патрубка.

Недостатками такого устройства являются:

- повышение гидростатического давления в баках-отсеках при заполненных водой баках;

- сложность конструкции.

Известен самолет для тушения пожаров по авторскому свидетельству SU 1807599 A1, МПК B64D 1/16, имеющий водозаборное устройство, водовод, распределительный узел, соединяющий водовод с баками для воды, впускные и выпускные клапаны в баках, каждый бак имеет дренаж.

Недостатком системы наполнения баков водой является наличие впускных и выпускных клапанов и системы управления ими, что усложняет конструкцию, снижает ее надежность.

Известна конструкция заполнения водой баков-отсеков на гидросамолете по патенту US №3423053, МКИ B64D 1/16, НКИ 244-136, 1969 г.

Она содержит водозаборник, водовод, размещенный внутри бака, и дренажный канал, расположенный выше бака. Система набора воды имеет устройство, которое автоматически убирает водозаборник по сигналу датчика уровня воды в баке. Уровень воды в баке зависит от массы израсходованного топлива и устанавливается летчиком из кабины во время полета перед набором воды.

Недостатком данного устройства является замер уровня воды в одной "точке". Выливаясь из водовода в бак, вода будет иметь поверхность с наклоном, растекаясь от места слива до стенок бака, что не обеспечивает точности определения объема (массы) набранной воды. При большой площади поверхности воды погрешность в замере может быть значительной.

Наиболее близким к заявляемому решению, выбранным за прототип, является конструкция системы заполнения водой баков-отсеков на самолете-амфибии Бе-200. Была изготовлена геометрически подобная модель одного переднего бака-отсека, на которой моделировалось движение жидкости при наборе воды самолетом на глиссировании (Сборник докладов VII научной конференции «Гидросалон-2008», «Исследование течения жидкости в трубопроводах при заполнении водяных баков противопожарного самолета-амфибии Бе-200», стр. 92. Копия прилагается).

Конструкция содержит бак-отсек с дренажным каналом в верхней части бака и трубопровод. Трубопровод имеет участок, выполненный в виде "колена" (поворот трубопровода на 180°), выход трубопровода расположен внутри бака-отсека.

При глиссировании гидросамолета водозаборные устройства создают в системе водоводов (трубопроводов) гидродинамические потоки воды, которые проходят по водоводам в баки-отсеки. Основное назначение баков-отсеков - отсеки непотопляемости. Высота расположения "колен" трубопроводов и люков дренажных каналов обеспечивает непотопляемость гидросамолета, исключая попадание забортной воды в баки-отсеки при аварийной ситуации гидросамолета, когда затоплены другие отсеки. Участок водовода "колено" - простая и надежная конструкция, исключающая попадание воды в баки-отсеки при эксплуатации самолета с убранными ковшами водозаборников.

Скорость самолета при наборе воды на глиссировании 170÷210 км/ч (относительно воды). При глиссировании самолета, например, со скоростью 50 м/с (180 км/ч), с выпущенными ковшами водозаборников, на выступающие ниже редана части ковшей будет действовать скоростной напор:

q = 0.5⋅ρ⋅vc2 = 0.5⋅102 кг⋅с24⋅2500 м22 = 127500 кГ/м2 = 12.75 кГ/см2 ≈ 12 атм,

где: q - скоростной напор воды;

ρ=102 кг⋅с24 - плотность воды;

vc=50 м/с - скорость самолета.

Момент наполнения баков-отсеков определяется по началу истечения воды из дренажных люков.

Согласно закону Бернулли в стационарном потоке сумма статического и динамического давлений остается постоянной. Эта сумма соответствует гидростатическому давлению покоящейся жидкости,

z+ρ⋅g⋅h+0.5⋅ρ⋅vв2=p0=const,

где: p0 - полное давление, в данном случае равное скоростному напору;

z, м - расстояние от поверхности водоема до дренажного люка, этой величиной можно пренебречь;

ρ=102 кг⋅с24 - плотность воды;

h, м - высота уровня воды в баках.

g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;

vв - скорость воды в водоводе.

При наборе воды по системе прототипа при неполных баках-отсеках давление на стенки будет статическое (ρ⋅g⋅h). Когда вода истекает из дренажного люка, бак-отсек становится частью водовода, соединяя водовод с дренажным каналом, через него проходит динамический напор. Динамическое давление (0.5⋅ρ⋅v2) уменьшится пропорционально отношению площади сечения водовода к площади сечения бака и возрастет статическое давление. Статическое давление в баках-отсеках, в данном случае, предполагается 5÷7 атмосфер.

Недостатком технического решения, выбранного в качестве прототипа, является высокое давление в баках-отсеках при их полном заполнении.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эксплутационной возможности, экономической эффективности, снижение веса конструкции.

Технический результат достигается тем, что система заполнения водой баков-отсеков гидросамолета на глиссировании содержит баки-отсеки с дренажными каналами, водозаборные устройства с выдвигаемыми при наборе воды ковшами, водоводы, имеющие «колена» и дистанционно управляемые краны. Система снабжена распределительным устройством, соединенным водоводами с дренажными каналами баков-отсеков, при этом водозаборные устройства соединены с входом распределительного устройства, а выходы распределительного устройства - с водоводами, на которых установлены водомерные устройства, измеряющие расход воды.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с выявленными аналогами подтверждает, что предложенная система заполнения водой баков-отсеков гидросамолета на глиссировании новая. Вся совокупность признаков изобретения не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, поэтому заявленная система отвечает критерию изобретательного уровня. Изобретение промышленно применимо и позволяет достигнуть технический результат.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 представлен общий вид гидросамолета;

на фиг. 2 дан вид А (вид на левый борт самолета, система набора воды);

на фиг. 3 - сечение Б-Б (показан вид на кормовые баки в изометрии);

на фиг. 4 - сечение В-В (сечение по дренажным каналам с водоводами);

на фиг. 5 - сечение Г-Г (сечение по дренажным каналам).

Система заполнения баков-отсеков водой установлена на гидросамолете 1 (фиг. 1), имеющем баки-отсеки 2 (фиг. 2) с дренажными каналами 3 и 4, которые заканчиваются на борту самолета дренажными люками 5. Имеются также водозаборные устройства 6, снабженные выпускаемыми при наборе воды ковшами 7 и соединенные с входом в распределительное устройство 8 (фиг. 3). Выходы распределительного устройства 8 соединены с водоводами 9. Водоводы 9 соединяют выходы распределительного устройства 8 с дренажными каналами 3 баков-отсеков 2 (фиг. 4), при этом на водоводах 9 установлены дистанционно управляемые краны 10 и водомерные устройства 11. Водоводы 9 имеют участки, выполненные в виде "колена".

Работа устройства происходит следующим образом.

При глиссировании гидросамолета 1 (фиг. 1) из водозаборных устройств 6 (фиг. 2) выпускаются ковши 7, которые поворачивают набегающий на них поток воды на 90°, направляя их на входы в водозаборные устройства 6. Из водозаборных устройств 6 вода поступает в распределительное устройство 8 (фиг. 3) и по водоводам 9 в дренажные каналы 3 (фиг. 4) и сливается в баки-отсеки 2. По мере наполнения баков-отсеков водой воздух будет выходить через дренажные каналы 4 (фиг. 5). При переполнении баков-отсеков 2 вода из водоводов 9 будет сливаться через дренажные люки 5, не создавая гидродинамического потока в баках-отсеках 2. После уборки ковшей 7 водозаборных устройств 6 вода, находящаяся в водоводах 9 и распределительном устройстве 8, будет сливаться через водозаборное устройство 6 под днище гидросамолета. Гидростатическое давление на днище баков-отсеков будет зависеть от высоты уровня воды в баках-отсеках. При высоте бака 1,2 м давление составит 0,12 атм.

Когда масса самолета ограничивает объем набираемой воды (емкость баков больше), воду можно набирать без использования водомерных устройств 11, оставляя открытыми краны 10 баков-отсеков 2, в которые будет набираться вода.

При тушении пожаров предполагается за один вылет самолета-амфибии с аэродрома неоднократный набор воды на водоеме и слив ее на пожаре. По мере выработки определенной массы топлива появляется возможность набирать больший объем воды. Объем набираемой воды определяется летчиком перед каждым забором и регулируется открытием или закрытием дистанционно управляемых кранов 10 перед набором воды. Использование водомерных устройств, например, турбинного типа позволит набирать воду не порциями по 3 м3 (средний объем каждого бака-отсека 2), а до максимального веса самолета при отрыве от воды, что значительно повысит эксплутационные возможности гидросамолета доставлять к месту пожара больший объем воды. Например, если масса самолета при отрыве от поверхности водоема позволяет набрать 7,5 м3, то в три бака заливается по 2,5 м3 воды, а без водомерного устройства только в два бака 6 м3. Процесс уборки ковшей 7 после набора воды можно автоматизировать, используя бортовой компьютер. Можно ввести данные максимальной массы гидросамолета при отрыве и во время набора воды считывать данные массы самолета, с учетом израсходованного топлива, и данные водомерных устройств. Когда масса самолета с набранной водой достигнет заданной массы отрыва самолета от воды, ковши 7 водозаборных устройств 6 убираются.

Таким образом:

- исключается статическое давление, создаваемое динамическим давлением при уменьшении скорости потока воды в баках-отсеках, остается статическое давление от высоты воды в баках, что больше чем на порядок снижает статическое давление в баках-отсеках и повышает надежность при эксплуатации и возможность снижения веса конструкции;

- при каждом наборе воды уменьшается время набора воды, имеется возможность набирать больший объем воды, что дает возможность сократить дистанцию набора воды и тем самым повысить эксплутационные возможности;

- сокращается время работы двигателей на взлетном режиме и уменьшается расход топлива при наборе воды, что повышает экономичность в эксплуатации;

- исключаются механизмы, препятствующие сливу воды из баков-отсеков по водоводам после уборки ковшей водозаборников, что повышает надежность системы в эксплуатации и снижает ее вес.

Система заполнения водой баков-отсеков гидросамолета на глиссировании, содержащего баки-отсеки с дренажными каналами, водозаборные устройства с выдвигаемыми при наборе воды ковшами, водоводы, имеющие «колена» и дистанционно управляемые краны, отличающаяся тем, что она снабжена распределительным устройством, соединенным водоводами с дренажными каналами баков-отсеков, при этом водозаборные устройства соединены с входом распределительного устройства, а выходы распределительного устройства - с водоводами, на которых установлены водомерные устройства, измеряющие расход воды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области винтомоторной авиации. Винтомоторный самолет содержит фюзеляж, парашют, предназначенный для вертикальной посадки, и два пневмоустройства, расположенные по бокам фюзеляжа для дополнительного уменьшения вертикальной составляющей скорости посадки.

Изобретение относится к авиации, в частности к конструкциям внешних подвесок вертолетов. Вертолетная внешняя подвеска содержит силовой канат, стропы с узлами крепления подвески к фюзеляжу, верхний электромеханический замок для аварийного отцепа подвески от вертолета, вертлюг-токосъемник, закрепленные на силовом канате, нижний электромеханический замок для тактичного сброса груза и электрический кабель.

Изобретение относится к автоматической системе стабилизации скорости вращения по меньшей мере одного подвешенного груза, прикрепленного к вертолету. Автоматическая система содержит по меньшей мере одно аэродинамическое средство - крыло (9), причем крыло (9) по меньшей мере частично закреплено на подвешенном грузе, по меньшей мере одну систему перемещения, выполненную с возможностью перемещения по меньшей мере части крыла (9), по меньшей мере один датчик угловой скорости, определяемый здесь как первичный датчик, по меньшей мере одно программное обеспечение или компьютерную программу и по меньшей мере один процессор, на котором по меньшей мере установлено программное обеспечение.

Изобретение относится к области использования в области воздухоплавания радиолокационных систем дальнего обнаружения. Дирижабль дальнего радиолокационного обнаружения состоит из оболочки, гондолы, двигателя, винта и бортовой РЛС, установленной в гондоле.

Система воздушного распространения для рассредоточения объектов содержит контейнер для массовых грузов; множество рассредоточивающих коробок в контейнере для массовых грузов, каждая рассредоточивающая коробка содержит объект; множество тросов, каждый трос соединяет рассредоточивающую коробку с контейнером для массовых грузов во время хранения и рассредоточения контейнера для массовых грузов и устройство, замедляющее свободное падение, соединенное с контейнером для массовых грузов.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для внесения жидких средств химизации летательными аппаратами. Автожир для внесения жидких средств химизации содержит фюзеляж с кабиной шасси, хвостовое оперение, силовую установку с толкающим винтом, вертикальную мачту с несущим винтом, систему тяг, качалок и тросовую проводку, ручку управления и педали пилота, штанговые распорки, резервуар с гофрированной эластичной обечайкой и жесткими днищами, насос с приводом от электродвигателя, электрогидравлические клапаны, штангу с форсунками, пульт контроля и управления.

Изобретение относится к области спуска объектов в атмосфере на парашюте. Устройство для мягкой парашютной посадки груза на посадочную поверхность содержит парашют, основной и дополнительный грузы, соединенные гибкой связью, упругое звено, соединяющее парашют и основной груз.

Летательный аппарат (10) с малой радиолокационной сигнатурой включает двигательную установку (18) для приведения в движение летательного аппарата (10), имеющего воздухозаборник (16) и сопловое отверстие (14), нишу (20, 24, 26), через которую предусмотрена возможность ввода других компонентов летательного аппарата (10) вовнутрь.

Беспилотный самолет с парашютной системой посадки содержит парашют со стропами и подвесной системой, две консоли крыла, стыкуемые посредством фиксируемых шарнирных узлов с возможностью поворота относительно параллельной хорде крыла оси и шарнирного складывания консолей при их расфиксации.

Изобретение к устройствам для внесения жидких средств химизации летательными аппаратами. Автожир для дифференцированного внесения жидких средств химизации содержит: фюзеляж, кабину пилота, шасси, силовую установку, состоящую из двигателя и толкающего винта, свободно вращающийся в полете ротор, хвостовую балку с горизонтальным и вертикальным оперением, бортовой компьютер, приемник ГЛОНАСС/GPS, бак для рабочих растворов, насосный агрегат, секционную штангу с форсунками, блок электрогидравлического регулирования и распределения потока жидких средств химизации.

Изобретение относится к авиационной технике и касается морской авиации. Самолет-амфибия содержит крыло, хвостовое оперение, силовую установку, шасси и водоруль.

Изобретение относится к области авиации и касается конструкций поплавков гидросамолетов. Поплавок гидросамолета содержит полый корпус с держателями.

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к оборудованию для торможения гидросамолета на воде, и может быть использовано на быстроходных судах и других речных и морских быстроходных транспортных средствах.

Изобретение относится к области гидроавиации и касается конструкций корпусов для уменьшения сопротивления при движении высокоскоростных низкосидящих, повышенной килеватости морских судов по водной поверхности.

Изобретение относится к авиастроению, в частности к моделированию самолетов-амфибий гражданского назначения. Самолет-амфибия содержит лодку, соединенную с фюзеляжем, хвостовое оперение, высоко расположенные крылья с неубираемыми поплавками, прикрепленные с разных сторон к фюзеляжу и/или крыльям, брызгозащитные площадки с неподвижно установленными над ними корпусами реактивных двигателей с прикрепленным к ним сверху общим мини-крылом.

Изобретение относится к легким гидросамолетам (самолетам-амфибиям) для базирования на кораблях легкого класса или в прибрежной зоне. Легкий гидросамолет содержит фюзеляж-лодку, крыло, консоли которого выполнены складывающимися и разделенными на две части по размаху - внутренняя складывается вверх, а внешняя складывается вниз вдоль внутренней части консоли крыла, оперение, силовую установку.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Гидросамолет вертикального взлета и посадки оснащен устройством для отклонения вектора тяги, расположенным в верхней части центроплана, имеющего форму обратного V, по обе стороны которого расположены две лодки-фюзеляжа с выпускными надувными поплавками и кабинами для экипажа.

Изобретение относится к авиации и касается летательных аппаратов, способных совершать полет на небольшой высоте в режиме экранолета, а также вблизи земной поверхности в режиме экраноплана и на большой высоте как обычный самолет.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкциям самолетов-амфибий. Самолет-амфибия - летно-спасательный комплекс выполнен многокорпусным, например трехкорпусным, полуторапланом, и содержит корпус-лодку, крыло, хвостовое оперение, шасси, силовую установку, водоруль, кабину пилотов, поперечные перегородки, делящие лодки на водонепроницаемые отсеки, нижние полукрылья.

Изобретение относится к повышению поперечной устойчивости самолетов-амфибий. Самолет-амфибия содержит полиэдральное крыло и фюзеляж.
Наверх