Устройство для забора, транспортировки и слива воды с вертолета

 

Использование: в пожаротушении с применением вертолетов. Изобретение относится к устройству, транспортируемому на внешней подвеске вертолета для забора из водоемов воды, доставки к месту пожара и слива ее на пожар. Технический результат изобретения заключается в повышении производительности выполнения работы в условиях мелководных водоемов за счет повышения наполняемости емкости и сокращении времени водозабора. Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит емкость, выполненную с гибкостью стенки, достаточной для ее складывания в воде в вертикальном направлении под действием собственного веса. Емкость выполнена с отрицательной плавучестью из водонепроницаемого материала. Жесткий водозаборник выполнен в виде верхнего обода с асимметричным балластом в нижней части емкости. При погружении под воду это обеспечивает гравитационный перекос водозаборника и быстрое наполнение емкости. В условиях мелководья емкость касается дна нижней частью, после чего деформируется под действием своего веса вплоть до полного погружения водозаборника под воду. Это обеспечивает больший объем наполнения емкости по сравнению с известными устройствами. Устройство снабжено сливным механизмом с системой управления и элементами подвески емкости к вертолету. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области пожаротушения с применением вертолетов, в частности к устройствам, транспортируемым на внешней подвеске вертолета для забора из водоемов воды, доставки к месту пожара и слива ее на пожар.

Известно устройство, представляющее разъемную емкость из гибкого материала с трубчатым удлинением, имеющим выходное отверстие; удлинение может выходить из емкости и затягиваться в нее с помощью дистанционного управления, выходное отверстие имеет выступающее уплотнение, а в боковой стенке емкости имеются вертикально расположенные элементы жесткости для регулирования объема забираемой воды (Пат. США N 4474245, НКИ 169/53).

Недостатком этого устройства является малая наполняемость емкости при глубине водоема в месте водозабора, меньшей ее высоты. Это обусловлено невозможностью складывания емкости в вертикальном направлении при заборе воды. Наполнение емкости в этом случае производится с помощью ее наклона в подводном положении, что не позволяет наполнять ее до необходимого объема.

Другим недостатком этого устройства является невозможность регулирования расхода воды при ее сливе в зависимости от условий пожаротушения (тушение точечных очагов или прокладка так называемых заградительных полос).

Известно также принимаемое за прототип устройство, полностью повторяющее вышеупомянутое и отличающееся от него наличием дополнительной, так называемой, бустерной емкости, расположенной над основной и используемой при заборе воды с мелководья путем опорожнения бустерной емкости в основную при подъеме устройства для обеспечения лучшего заполнения основной емкости (Пат. США N 4576237, НКИ 169/53).

Недостатком прототипа является низкая производительность выполнения работ. Это обусловлено необходимостью выполнения нескольких циклов наполнения и опорожнения бустерной емкости в основную, что значительно увеличивает время забора воды из водоема.

Другими недостатками данного устройства являются сложность его конструкции и условий пилотирования вертолета при выполнении водозабора.

Одной из задач совершенствования устройств для забора, транспортировки и слива воды с вертолета является повышение производительности выполнения работ в условиях мелководных водоемов за счет повышения наполняемости емкости и сокращения времени водозабора. При этом важными условиями являются простота конструкции устройства и условий пилотирования вертолета.

Технический результат, позволяющий решить указанную задачу, достигается тем, что согласно изобретению в устройстве для забора, транспортировки и слива воды с вертолета, содержащем гибкую емкость отрицательной плавучести с жестким водозаборником в верхней части и с балластом в нижней части, сливной механизм с системой управления и элементы подвески емкости к вертолету, согласно изобретению гибкость стенок емкости выбирается достаточной для ее складывания в воде в вертикальном направлении под действием собственного веса.

В предлагаемом техническом решении гибкость стенок емкости выбирается достаточной для ее складывания в воде в вертикальном направлении под действием собственного веса. Это позволяет при глубине водоема, меньшей высоты емкости, заполнять ее в деформированном состоянии. В результате повышается заполняемость емкости водой.

В частном варианте водозаборник выполнен в виде обода, собранного из трех или четырех трубчатых элементов жесткости, один из которых заполнен балластом. Это позволяет улучшить условия погружения водозаборника за счет его гравитационного перекоса на водной поверхности.

Устройство также может быть выполнено с гибким трубчатым рукавом, прикрепленным соосно трубчатому удлинению. В этом варианте выполнения устройства длина и диаметр гибкого трубчатого рукава больше соответственно диаметра и длины трубчатого удлинения. Это позволяет защитить трубчатое удлинение от механических повреждений при соприкосновении емкости с ветками растительности и другими препятствиями. Кроме того, в нижней части трубчатого рукава прикреплены петли, через которые пропущен стяжной пояс с пряжкой и разметкой величины секундного расхода воды. Это позволяет устанавливать секундный расход воды в зависимости от выбранной тактики тушения пожара, что повышает эффективность применения устройства.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков позволяет достигнуть заданный технический результат: повысить производительность выполнения работ в условиях мелководных водоемов за счет повышения наполняемости емкости и сокращения времени водозабора. При этом достигается простота конструкции устройства и условий пилотирования вертолета.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается соответствием гибкости стенок емкости условию достаточности для ее складывания в воде в вертикальном направлении под действием собственного веса.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Анализ совокупности существенных признаков заявляемого изобретения показал, что она позволяет достигнуть результат, удовлетворяющий давно существующую общественную потребность, попытки получения которого долгое время не удавались специалистам.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для забора, транспортировки и слива воды с вертолета, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2, на фиг. 4 - лебедка управления устройством, на фиг. 5 - разрез по Г-Г на фиг. 4, на фиг. 6 схематически изображены разные фазы работы устройства, "а,..." - из глубокого водоема, "е" - из мелководного.

Устройство содержит емкость 1, изготовленную из гибкого, легко складывающегося водонепроницаемого материала. К боковой стенке емкости 1 прикреплены, например, приклеены или пришиты, вертикальные 2 и горизонтальные 3 пояса прочности, изготовленные, например, из синтетических строп, типа парашютных, и образующих сетку с нужным из условий прочности размером ячейки. Такая конструкция позволяет применять для емкости 1 дешевые, недифицитные материалы, а также выполнять емкость двухслойной: внешняя оболочка выполняет функцию прочности, а внутренняя - водонепроницаемости. Такая конструкция во всех случаях обеспечивает возможность складывания емкости 1 в вертикальном направлении, что необходимо для забора воды с мелководья. В петли 4 (фиг. 3), образованные отбортовкой боковой стенки емкости 1, и петли 5 (фиг. 2), соединенные с вертикальными поясами прочности 2, вставляются элементы жесткости верхнего обода 6, представляющие собой несколько, например три или четыре, дуг окружности, соединяемых при сборке устройства между собой после пропускания их через петли 4 и 5 и образующих жесткую конструкцию верхнего обода 6. Элементы жесткости верхнего обода имеют трубчатое сечение, один из них заполнен балластом 7, фиг. 3, например засыпан дробью или залит свинцом, служащим для эффективного затопления емкости при ее нахождении на поверхности воды. В средней части с наружной стороны емкости 1 к вертикальным поясам прочности 2 прикреплены петли 8, через которые проходит стяжной пояс 9, снабженный запорной пряжкой 10 и имеющий метки 11, позволяющие изменение длины стяжного пояса 9 регулировать объем емкости 1 в соответствии с грузоподъемностью вертолета в конкретных условиях работы. В нижней части емкости 1 в петли, образованные отбортовкой вертикальных поясов прочности 2, вставляются при сборке устройства элементы жесткости балласта 12, состоящего из двух дуг обода трубчатого сечения, заполняемых дробью 13 (фиг. 2). В промежутках между петлями, образованными отбортовкой вертикальных поясов прочности 2, на балласт 12 навешиваются петли 14, прикрепленные к трубчатому рукаву 15, изготовленному из прочной, например брезента, ткани. В нижней части трубчатого рукава 15, с внешней или внутренней стороны, прикреплены петли 16, через которые проходит стяжной пояс 17, снабженный пряжкой и метками, позволяющими изменением длины стяжного пояса 17 изменять диаметр выходного отверстия трубчатого рукава и тем самым регулировать расход жидкости при ее сливе из устройства в зависимости от условий выполнения работы.

К внутренней поверхности емкости 1 в ее нижней части прикреплен сливной механизм в виде трубчатого удлинения 18, изготовленного из гибкого, тонкого, водонепроницаемого материала. К внутренней поверхности трубчатого удлинения 18 на обрезе его выходного отверстия прикреплено множество гибких связей 19, верхние концы которых соединены с тросом управления 20. На фиг. 2 пунктиром показано положение трубчатого удлинения 18 при сливе воды, а сплошной линией - в положении удерживания воды в емкости, при этом втянутый в емкость нижний обрез трубчатого удлинения 18 находится ниже уровня воды в емкости, а степень втягивания трубчатого удлинения 18 выбирается так, чтобы при заполненной емкости стенка трубчатого удлинения 18 принимала форму, приблизительно показанную на фиг. 2. При такой форме трубчатого удлинения давление воды в емкости сдавливает его тонкую, гибкую стенку в жгут и тем самым обеспечивает достаточную степень герметичности без применения дополнительных мер уплотнения. Важно, чтобы диаметр и длина трубчатого удлинения были меньше диаметра и длины трубчатого рукава.

Электролебедка 21 имеет в верхней части строповочный элемент 22 для соединения с тросом внешней подвески вертолета, а в нижней части два строповочных узла 23 для соединения с множеством тросов 24, которые своими другими концами соединены через скобы 25 с верхними концами вертикальных поясов прочности 2. Верхний конец управляющего троса 20 намотан на барабан 26 и закреплен на нем зажимом 27. Барабан 26 соединен с электродвигателем 28 через шариковую полумуфту 29. На управляющем тросе 20 закреплен стопор 30 с возможностью входа в отверстие 31 направляющей трубки 32, закрепленной в корпусе электролебедки 21 вместе с шариковым замком 33.

Устройство для забора, транспортировки и слива воды с вертолета действует следующим образом.

Вертолет транспортирует устройство на внешней подвеске (фиг. 6) в исходном состоянии. Трубчатое удлинение 18 при этом втянуто внутрь емкости 1. В выбранном месте водоема осуществляется погружение устройства в воду. При касании нижней части емкости 1 поверхности воды начинается ее заполнение. Вода поступает в емкость через трубчатое удлинение 18. Балласт 13 обеспечивает опережающее погружение нижней части емкости 1. Верхний обод 6, достигнув поверхности воды, получает гравитационный перекос в результате более быстрого погружения под воду одного из его элементов жесткости, заполненного балластом 7 (фиг. 6 б, в). В результате происходит быстрое наполнение емкости 1 водой.

Предварительно отрегулированный с помощью стяжного пояса 9 с метками 11 и запорной пряжкой 10 объем емкости 1 позволяет осуществить забор заданного количества воды, который определяется, как правило, грузоподъемностью вертолета. В случае мелководья трубчатый рукав 15 касается дна водоема, после чего емкость 1 складывается в вертикальном направлении за счет деформации под действием собственного веса (фиг. 6 е). Верхний обод 6 по достижении поверхности воды действует описанным способом. В результате происходит забор значительного объема воды с мелководья. Вертолет вынимает емкость 1 из воды. За счет возникшей при этом разницы давлений на внешнюю и внутреннюю поверхности трубчатого удлинения 18 происходит его сжатие. В результате достигается герметизация нижней части емкости 1 (фиг. 6 д). Доставив наполненную водой емкость 1 к очагу пожара, включают электродвигатель 28. В результате происходит открытие шарикового замка 33. Управляющий трос 20 под действием веса воды в емкости 1, действующего на трубчатое удлинение 18, преодолевает сопротивление шариковой полумуфты 29 и сматывается с барабана 26, выпуская из емкости 1 трубчатое удлинение 18. При этом скорость истечения из емкости определяется диаметром выходного отверстия трубчатого рукава 15, который устанавливается перед полетом с помощью стяжного пояса 17, снабженного пряжкой и метками. Трубчатый рукав 15 выполняет также функцию защиты трубчатого удлинения 18 от механических повреждений, например, при соприкосновении с ветками деревьев.

После слива воды из емкости 1 включается электролебедка 21. При этом электропитание подается с борта вертолета (на фигурах не показано). Вращая барабан 26, электродвигатель 28 наматывает на него управляющий трос 20. Вращение от электродвигателя 28 передается на барабан 26 с помощью шариковой полумуфты 29. Трос 20 с помощью множества гибких связей 19 подтягивает нижний конец трубчатого удлинения 18 вверх внутрь емкости 1. При движении управляющего троса 20 закрепленный на нем стопор 30 входит в отверстие 31 направляющей трубки 32, закрепленной в корпусе электролебедки 21. После вхождения стопора 30 в отверстие шарикового замка 33 он автоматически становится на упор. После этого происходит отключение электродвигателя 28. При этом устройство находится в исходном состоянии и готово к очередному забору воды.

Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков позволяет достигнуть заданный технический результат.

Формула изобретения

1. Устройство для забора, транспортировки и слива воды с вертолета, содержащее гибкую емкость отрицательной плавучести с жестким водозаборником в верхней части и с балластом в нижней части, сливной механизм с системой управления и элементы подвески емкости к вертолету, отличающееся тем, что гибкость стенок емкости выбирается достаточной для ее складывания в воде в вертикальном направлении под действием собственного веса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что водозаборник выполнен в виде обода, собранного из трех или четырех трубчатых элементов жесткости, один из которых заполнен балластом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что балласт выполнен в виде обода, закрепленного в нижней части емкости.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сливной механизм размещен в нижней части емкости в виде трубчатого удлинения из гибкого материала с отверстием на конце и множеством гибких связей, соединяющих конец трубчатого удлинения с тросом управления через внутреннее пространство емкости.

5. Устройство по одному из пп.1, 3 и 4, отличающееся тем, что к ободу балласта соосно трубчатому удлинению прикреплен гибкий трубчатый рукав, длина и диаметр которого больше соответственно диаметра и длины трубчатого удлинения.

6. Устройство по одному из пп. 1, 3, 4 и 5, отличающееся тем, что в нижней части трубчатого рукава прикреплены петли, через которые пропущен стяжной пояс с пряжкой и разметкой величины секундного расхода воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6