CN113952651A - 具有灭火系统的直升机和灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有灭火系统的直升机和灭火系统。对于配备有灭火系统的直升机设计而言，直升机包含机身(2)、尾梁(3)、旋翼飞行器飞行结构(4)、动力装置(5)和起落架(6)。因此，直升机(1)配备有灭火系统。在特殊隔室(9)中在运输舱的地板下方在机身(2)的下部存在水箱(8)。水箱(8)的内腔借助于龙骨纵向梁(14)和配备有旁通阀(16)的横向隔板(15)分成四个隔室(10、11、12、13)，而水箱(8)的隔室(10、11、12、13)成对地对角连接。在罐(8)的下部装备有连接到电驱动器(21)的门(20)，此外，加热元件沿着门(20)的轮廓定位。

Description

具有灭火系统的直升机和灭火系统

技术领域

发明的总体涉及飞行器工程领域，更具体地，涉及配备有灭火系统的直升机设计。

背景技术

已知消防直升机(2006年7月27日年公布的专利RU2347596、B64D1/16、A62C31/28)，在其机身中存在用于存储灭火液体的罐，在下部隔室的前部具有液体释放装置，并且在灭火液体的主罐中，存在限制性的可移动板，由此排除了罐中液体重心的位移。

用于从直升机空投液体的装置是已知的(专利US6578796，IPCB64D1/16，公布于2002年7月4日)，该装置包含固定在直升机机身下面的液体容器，该液体容器配备有用于空投液体的铰接门。具有泵的供水软管附接至容器。具有电驱动器的旋转元件被设置，连接到软管的基部，在旋转过程中，其将软管拉回到右舷侧的外侧表面的前面。在悬停模式中在飞行员的命令下，通过重力降低软管以从储存器抽取水。

已知的飞行器灭火系统(专利US2013056230，B64D1/16，A62C3/02，公布于2013年3月7日)，其被设计成安装在直升机的机身上，并且包含通过竖直伸长的屏障分成至少两个隔室的主罐，而每个隔室的基部包含向外打开的翼片；以及附接到罐的可缩回元件，用于将液体从液体源移动到罐隔室。柔性软管在一端附接到转筒且在另一端附接到泵。提供了用于将液体从液体源转移到螺旋罐的可缩回通气管单元。

滑出元件包括：包含入口和出口的线圈；柔性软管，其在一端处附接到转筒入口并且另一端连接到泵；以及驱动器，其连接到转筒以使其围绕中心轴线旋转，由此转筒围绕中心轴线的旋转导致柔性软管卷绕或从转筒展开。

由于柔性软管在不使用时缠绕在卷筒周围，所以通气管对直升机的飞行动力学的影响将被最小化。罐保持大约1400升的水。

还存在基于KA-32A11BC直升机进行的水平、垂直和横向灭火的已知设备，最接近所要求保护的方案(专利RU109095U1，B64D1/18，A62C31/00，公布于2011年10月10日)，其包含安装在直升机机身的下部中的主罐，用于发泡剂的罐，其配备有将发泡剂泵送到主罐中的电动泵，以及控制系统，其包括位于货舱中的控制单元，在操作者的工作场所在驾驶舱中位于周期变距控制杆上的显示和控制面板。主罐由两个相同的隔室组成，每个隔室具有两个排水阀，前部和后部，而罐通过潜水泵连接到增强的抽吸软管。

已知装置的缺点是在罐中放置少量的水，或用于水吸入的软管相对短，这限制了它们在灭火过程中的使用，需要更多的飞行到火灾地点以从填充罐的源输送水，或者已知的装置不旨在用于装备有起落架的直升机中。

在已知装置中没有解决的技术问题(其解决方案由要求保护的发明提供)是创建具有灭火系统的直升机设计，该灭火系统可以将高达4000升的增加的水供应输送到火灾地点，同时确保在各种模式下的飞行安全，以及吸收和排出大量的水，包括在负温度的条件下。

发明内容

技术结果是扩展执行消防任务的直升机的功能，包括：

-由于直升机罐设计的尺寸增加，由于灭火液体的最大体积的增加，灭火操作效率的提高；

-由于所提供的在场地和工作位置对于泵的位置的控制，对配备有灭火系统的直升机的机组人员工作场所的人体工程学特性的改进；

-通过将具有泵的软管移动到收起位置来增加具有安装的灭火系统的直升机的最大速度；

-确保由于用于灭火液体排放的水箱门的紧急开口的存在而导致的飞行安全；

-由于所提供的加热，执行灭火作业的温度范围增加，这防止了灭火系统的元件结冰；

-所提出的灭火系统可以以最小的修改安装在直升机上。

-通过降低灭火液体输送成本来确保直升机在灭火中的有效性。

由于以下事实而实现了技术效果：在包含机身2、尾梁3、旋翼飞行器飞行结构4、动力设备5、起落架6的直升机中，根据所要求保护的发明，直升机1装备有灭火系统，而在具有特殊隔室9中的运输机舱的底板下的机身2的下部中，有水箱8，水箱8的内腔通过配备有旁通阀16的龙骨纵向梁14和横向隔板15分成四个隔室10、11、12、13，而水箱8的隔室10、11、12、13成对地对角连接，在水箱8的下部装备有连接到电驱动器21的襟翼20，此外，在箱8的左前隔室10中，根据加热元件沿着襟翼20的轮廓定位，通过旋转弯管24，软管23连接到装备有保护网25的泵22，此外，绞盘26放置在箱8上，其通过线缆27连接到泵22，在直升机机舱中，有用于发泡物质的罐28，装备有传感器29、泵30和管线31。

此外，使用附接点执行箱8的附接，而上部节点固定到运输舱的底板，并且侧节点固定到机身2的外部。

因此，罐8的隔室10、11、12、13形成两个独立的流动组，而第一流动组包括由溢流管17彼此连接的隔室10和12，并且第二流动组包括由溢流管18彼此连接的隔室11和13，此外，水位传感器19安装在四个隔室10、11、12、13中的每一个中。

泵22的保护网25也是加热元件。

该技术效果也是由于以下事实而实现的：在灭火系统中，该灭火系统包含进水系统、发泡系统、控制和监测系统，根据所要求保护的发明，该系统配备有泵22的缩回系统、防结冰系统和用于排出灭火液体的系统。

因此，进水系统包含电动进水泵22和软管23，软管23连接泵22并通过旋转弯管24连接水箱8，旋转弯管具有安装在水箱8的左前隔室10中的止回阀。

此外，用于在现场和工作位置缩回进水泵22的系统包含位于水箱8上的绞盘26，用于泵22的现场和工作位置的限位开关，而绞盘26通过缆线27连接到泵22。

此外，发泡系统位于运输舱内并且由用于发泡剂的罐28、用于发泡剂的水平的传感器29、用于发泡剂供应的泵30和用于将发泡剂供应到水箱8中的管线系统31组成。

因此，防结冰系统包含温度传感器、用于加热门20的加热元件、空气阀、具有止回阀24的旋转分支管、来自水箱8的旁通阀16、作为泵22的加热元件的格栅25。

此外，控制和监测系统包含灭火系统控制单元32和电力切换单元33、控制和显示面板34以及两个操作控制面板35。

使用装备有灭火系统的直升机1，而在机身2的下部，在特殊隔室9中的运输舱的地板下方，有水箱8，水箱8的内腔通过配备有旁通阀16的龙骨纵向梁14和横向隔板15分成四个隔室10、11、12、13，而水箱8的隔室10、11、12、13成对地对角连接，其中箱8的下部装备有门20，连接到电驱动器21，允许一次输送大量的水，这增加了使用直升机灭火的效率并且降低了消防的成本。

在罐8的前左隔室10中存在具有泵22(其配备有保护网25)的附接软管23以及存在位于罐8上的绞盘26(其通过缆线27连接到泵22)，允许飞行员将软管23与泵22放置在沿着机身的行进位置中，这改善了直升机的人体工程学和飞行特性。

箱8在附接单元36、37的帮助下的附接，其中上部单元36固定到运输舱的地板，并且侧37固定到机身2的外部，允许以最小的修改将箱8安装在直升机1的特殊隔室中。

安装在直升机1上的灭火系统(其包括进水系统、发泡系统、控制和监测系统、泵缩回系统22、防结冰系统、灭火液体排出系统)增加了在灭火操作中使用直升机的效率。

包含温度传感器、用于加热门20的加热元件、空气阀、具有止回阀24的旋转喷嘴、旁通阀16、作为泵22的加热元件的格栅25的防结冰系统允许增加灭火系统操作的温度范围。

附图说明

具有灭火系统的直升机在以下附图中示出。

图1-具有安装有的灭火系统的直升机，总体视图；

图2-直升机，正视图，水箱在特殊隔室中的位置；

图3-水箱，总体视图；

图4-水箱，分成隔室；

图5-水箱，内部装置；

图6-电动进水泵，总体视图；

图7-发泡剂罐，总体视图；

图8-泡沫箱，正视图；

图9-控制和显示面板，总体视图；

图10-操作控制面板，总体视图；

图11-系统控制单元和功率开关单元。

具体实施方式

直升机1包含具有机组舱、运输舱和货舱的机身2、具有尾翼平面的尾梁3、直升机控制装置、旋翼飞行器飞行结构4、动力设备5、起落架6(图1)。因此，直升机1配备有灭火系统7，其包含具有灭火液体排放系统的水箱8、进水系统、进水电动泵缩回系统、发泡系统、控制和监测系统和防结冰系统。

水箱8组件位于在特殊隔室9中的运输机舱的底板下方的机身2的下部，水箱8借助于安装单元固定，而上部单元36固定到运输机舱的底板，并且侧面37固定到机身2的外部(图2、图3)。

水箱8的内腔通过配备有旁通阀16的龙骨纵向梁14和横向隔板15分成四个隔室10、11、12、13，而水箱8的隔室10、11、12、13成对地对角连接，并形成两个独立的排放组。

第一排放组包括由溢流管17彼此连接的隔室10和12(图4、图5)。第二排出组-隔室11和13通过溢流管18彼此连接。旁通阀16以这样的方式安装：水仅在一个方向上从左前隔室10流到隔室11和13，从右后隔室12流到隔室11和13(图4)。因此，尽管大量的液体(高达4000升)，但实现了罐8的快速且均匀的填充。

水位传感器19安装在四个隔室10、11、12、13中的每一个中(图5)。

水箱8具有灭火液体排放系统，其包括四个多位置门20和四个电驱动器21，四个多位置门20中的每一个位于水箱的最低液位处，四个电驱动器21位于水箱8的前部和后部两处。加热元件沿着门20(未示出)的轮廓定位。

进水系统包括电动进水泵22和软管23，软管23连接泵22并且通过具有安装在水箱的左前隔室10中的止回阀的旋转弯管24与水箱8连接(图6)。

泵22配备有保护格栅25，其也是来自灭火系统的防结冰系统的加热元件。用于在现场和工作位置缩回进水泵22的系统包括位于水箱8上的绞盘26(图3)，用于泵22的现场和工作位置的限位开关，而绞盘26通过缆线27(图1)连接到泵22。

发泡系统位于运输舱内，由用于发泡物质的罐28、用于发泡物质水平的传感器29、用于供应发泡物质的泵30、以及用于将发泡物质供应到水箱8的管线系统31(图7)组成。

发泡系统位于运输舱内，由用于发泡物质的罐28、用于发泡物质水平的传感器29、用于供应发泡物质的泵30、以及用于将发泡物质供应到水箱8的管线系统31组成(图7)。

控制和显示面板34是具有放置在其上并设置操作模式的控件的面板，以及用于显示操作模式和控制系统的参数的LED指示器。远程控制器34被设计成启用和禁用灭火系统；控制灭火系统的致动器；控制泡沫供给至储罐，控制灭火液体和发泡剂的水平的指示；显示关于灭火系统的致动器的操作模式的信息。

操作控制面板35被设计用于灭火系统的致动器的操作控制，并且由用于灭火系统的操作控制的按钮组成。

防结冰系统由以下部件组成：温度传感器；用于加热门20的加热元件、空气阀、具有止回阀24的旋转支管、来自水箱8的旁通阀16、进水系统的泵22的格栅25的加热元件。加热元件以板或电线的形式制成。

灭火系统7如下工作。

具有安装的灭火系统7的直升机1到取水场所。使用绞盘26，飞行员将泵22从收起(行进)位置移动到工作位置。然后飞行员降低直升机1以将泵22浸没到水中并将其打开。

浸没在水中的泵22开始将水泵送通过柔性套管进入水箱8。在取得水之后，泵关闭，并且机组人员增加飞行高度以从水中移除泵22，并且如果必要的话，通过绞盘26将泵22移动到收起(行进)位置。

此后，直升机1飞行到失火的场所以灭火。根据火灾的类型，机组人员选择灭火液体空投模式并执行排放。

控制和监测系统与罐8的设计一起提供了三种排水模式和来自罐8的若干水流速率：

-齐射，在这种情况下，所有四个隔室10、11、12、13的门20同时打开；

-或者，在自动模式中，首先，第一排放组的隔室10和12中的门20被顺序地打开，并且随着水的体积从第一排放组被用尽，或者在指定的时间段之后，第二排放组的隔室11和13的门20被自动打开；

-或者，在手动模式中，首先打开第一排放组的隔室10和12中的门20，然后在飞行员给出该命令之后，打开第二排放组的隔室11和13的门20。

在手动模式下，飞行员能够从隔室10和12倾倒水，然后将直升机移动到另一点，并且用信号通知隔室11和13的门20的打开。这增加了灭火作业的准确性和效率。

水排放速率可以通过门20的打开程度来调节。

用灭火液体填充罐8可以使用进水泵22在直升机悬停模式中在空中进行，并且也可以在地面上从连接到地面再填充配件(未示出)的压力软管进行。

电动进水泵22缩回系统被设计成将具有泵的软管从工作位置移动到收起(行进)和返回。

当接近进水场所时，为了使潜水泵22到达工作位置，飞行员使用遥控器34来发信号通知绞车26的启动。绞盘26开始展开附接到泵22的缆线27。

在其自身重量下，泵22下降到工作(竖直)位置，直到泵22操作位置传感器被激活。飞行员执行视觉控制。

为了将泵22带到收起(行进)位置，飞行员使用遥控器34发出信号以打开绞盘26。绞盘26使具有线缆的在相反方向上旋转，卷绕线缆并将泵22拉动到绞盘26。当收起(行进)位置传感器被触发时，绞盘26停止工作。在该位置，软管23沿着箱8紧凑地放置(图3)。这增加了直升机1的人体工程学和飞行特性，因为软管23在所有飞行模式中牢固地附接。

在发泡系统操作之前，将特殊的化合物倒入发泡剂罐28中，使用电动泵30将灭火液体通过套筒31供给至箱8。

泡沫供给由控制和显示面板34和操作控制面板35控制。在向罐8供应指定体积的发泡剂之后，自动关闭电动泵30，该量由飞行员在遥控器34上设定并从操作控制面板35手动设定。在罐8中，混合并形成灭火剂，然后将其从直升机1空投以熄火。

防结冰系统被设计为保护系统元件免受结冰，并且具有两种操作模式：

自动模式，控制和监视系统使用温度传感器来分析室外温度，并且在空气温度为零上5度(plus 5C)及以下时提供用于开启加热元件的控制信号。加热系统元件的加热循环地工作，并且取决于外部空气温度。当室外温度达到零上5度以上时，加热系统停止工作。

手动模式，防结冰系统被强制地激活并且根据周期图以固定功率值连续地工作，而不管环境温度如何。

这确保了灭火系统7在负室外温度下的正常操作。

控制和监测系统是在控制器之间(在遥控器34和35之间)、其致动器和直升机1的系统(例如，诸如机载记录装置、电源系统)之间的中央计算装置。

包括电力开关单元33的控制系统是用于DC消耗器的电力源和用于灭火系统7的外围致动器的开关装置。

控制系统提供其它系统的操作模式和故障情况的指示，包括进水系统、发泡系统、泵22缩回系统、防结冰系统、灭火液体紧急排出系统。

控制系统提供记录，包括诸如泵22的操作和关闭的过程；阀20的打开和关闭位置或故障、水箱8中的灭火液体的量。

控制系统提供对系统的致动器的控制，包括进水泵22、电驱动器21、防结冰系统的加热元件、发泡剂罐的泵30和绞盘26。

已经开发和验证了所提出的技术方案的文档编制。测试本发明的设计，结果是该技术方案在原型中成功证明其本身。在该装置和灭火系统的生产中，假设将使用现代材料和技术。

Claims (10)

1.一种直升机，所述直升机包含机身(2)、尾梁(3)、旋翼飞行器飞行结构(4)、动力设备(5)、起落架(6)，其特征在于：所述直升机(1)配备有根据权利要求2所述的灭火系统，在所述机身(2)的下部中在运输机舱地板下方在特殊隔室(9)中具有水箱(8)，所述水箱(8)的内腔通过龙骨纵向梁(14)和配备有旁通阀(16)的横向隔板(15)分成四个隔室(10、11、12、13)，而所述水箱(8)的所述隔室(10、11、12、13)成对地对角连接，其中所述箱(8)的下部装备有连接到电驱动器(21)的门(20)，此外，沿着所述门(20)的轮廓定位有加热元件，与泵(22)连接的软管(23)经由旋转弯管(24)安装在所述箱(8)的前左隔室(10)中，所述泵配备有保护网(25)，此外，在所述箱(8)上放置有绞盘(26)，所述绞盘通过缆线(27)连接到所述泵(22)，在直升机机舱中，具有用于发泡物质的罐(28)，所述发泡物质的罐配备有传感器(29)、泵(30)和管线(31)。

2.根据权利要求1所述的直升机，其特征在于，借助于附接单元来执行所述箱(8)的附接，而所述上部单元(36)固定到运输舱的底板，并且侧单元(37)固定到机身(2)的外部。

3.根据权利要求1或2所述的直升机，其特征在于，所述箱(8)的所述隔室(10、11、12、13)形成两个独立的排放组，第一排放组包括由溢流管(17)彼此连接的隔室(10、12)，第二排放组包括由溢流管(18)彼此连接的隔室(11、13)，此外，水位的传感器(19)安装在四个隔室(10、11、12、13)中的每一个中。

4.根据权利要求1或2所述的直升机，其特征在于，所述泵(22)的所述保护网(25)也是加热元件。

5.一种灭火系统，所述灭火系统包含进水系统、发泡系统、控制和监测系统，其特征在于：所述系统配备有泵缩回系统(22)、防结冰系统、灭火液体紧急排放系统。

6.根据权利要求5所述的灭火系统，其特征在于，所述进水系统包含电动进水泵(22)和软管(23)，所述软管(23)通过具有安装在所述水箱(8)的左前隔室(10)中的止回阀的旋转弯管(24)连接所述泵(22)和所述水箱(8)。

7.根据权利要求5所述的灭火系统，其特征在于，将所述进水泵(22)缩回到收起(行进)和工作位置的系统包含位于所述水箱(8)上的绞盘(26)、所述泵(22)的收起(行进)和工作位置的限位开关，而所述绞盘(26)借助于缆线(27)连接到所述泵(22)。

8.根据权利要求5所述的灭火系统，其特征在于，所述发泡系统位于运输舱内并且由以下部件组成：用于发泡物质的罐(28)、用于发泡物质水平的传感器(29)、用于供应发泡物质的泵(30)、以及用于将发泡物质供应到所述水箱(8)的管线系统(31)。

9.根据权利要求5所述的灭火系统，其特征在于，所述防结冰系统包含温度传感器、用于加热所述门(20)的加热元件、空气阀、具有止回阀(24)的旋转支管、来自所述水箱(8)的旁通阀(16)、作为泵(22)的加热元件的格栅(25)。

10.根据权利要求5所述的灭火系统，其特征在于，所述控制和监测系统包含用于所述灭火系统的控制单元(32)和动力切换单元(33)、用于控制和指示的控制面板(34)、用于操作控制的两个控制面板(35)。

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