CN117429603A - 一种用于消防灭火的水上飞机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于消防灭火的水上飞机及方法。包括：设置于机身(1)重心附近的储水箱(4)，设置于机身(1)腹部船体(11)断阶处的汲水装置(2)，汲水装置(2)经汲水管道(3)与储水箱(4)连通，储水箱(4)底部设有投水舱门(6)，储水箱(4)靠近顶部位置还设有溢水管道(5)。本发明能有效解决了现有灭火装备装载量小、稳定性较差、效率较低的难题。

Description

一种用于消防灭火的水上飞机及方法

技术领域

本发明属于上飞机从事灭火任务的领域，具体涉及了一种用于消防灭火的水上飞机及方法。

背景技术

目前，普通陆上飞机只能在机场进行加注水，注水速度取决与地面设备，一般设备配置较好的机场大都远离需要大规模灭火的森林和草场。在偏远机场一般依靠消防水泵或消防车自带的水泵进行注水。综合考虑到注水时间和飞行距离，陆上飞机进行一次投水灭火后，需返回机场降落停靠后重新注水，再次出动的时长较长。根据灭火原理，持续灭火才能将火势控制乃至扑灭，间隔较长的灭火活动，灭火效率相对较低，且有复燃的风险。因此，目前普通陆上飞机的灭火效果不显著。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种用于消防灭火的水上飞机及方法。本发明能有效解决了现有灭火装备装载量小、稳定性较差、效率较低的难题。

技术方案。一种用于消防灭火的水上飞机，包括：设置于机身重心附近的储水箱，设置于机身腹部船体断阶处的汲水装置，汲水装置经汲水管道与储水箱连通，储水箱底部设有投水舱门，储水箱靠近顶部位置还设有溢水管道。

前述的用于消防灭火的水上飞机中，汲水装置包括汲水铲斗。

前述的用于消防灭火的水上飞机中，汲水装置还包括能使汲水铲斗收入机身内的收纳机构。

前述的用于消防灭火的水上飞机中，储水箱由一个以上的相互隔离的储水单元构成，每个储水单元设置有一个以上的投水舱门。

前述的用于消防灭火的水上飞机中，各储水单元分别与汲水管道连通。

前述的用于消防灭火的水上飞机中，各储水单元对应设置一根溢水管道。

前述的用于消防灭火的水上飞机中，汲水管道上与注水口连通。

一种如前所述的用于消防灭火的水上飞机的灭火方法，水上飞机滑行起飞，至水域汲水点后下降至水面继续滑行，滑行过程中，汲水装置快速汲水，再经汲水管道传送至储水箱，之后从水面起飞至火场投水点附近，之后下降至火场上方50-80m时打开投水舱门投水；投水后返回汲水点继续进行汲水后再次前往火场灭火。

前述的用于消防灭火的水上飞机的灭火方法中，直接经注水口注满储水箱后，水上飞机直接滑行起飞至火场投水点投水；投水后再前往汲水点进行汲水灭火。

前述的用于消防灭火的水上飞机的灭火方法中，投水时，根据灭火任务需求逐次打开/全部打开投水舱门进行投水。

有益效果：本发明的水上飞机无需地面跑道，可依赖水面进行起飞和降落。本发明的水上飞机机身底部采用单船身的船底结构用于滑行，同时辅助机翼下方的浮筒进行平衡，或者在机身下安装浮筒用于水上滑行。

本发明借助水上飞机在水上起飞或降落具有一定长度、宽度和深度的水体，可在水面滑行时直接取水。

由于水上飞机在水上起飞或降落时相对水面具有较大的速度和动能，可以直接利用飞机动能取水，无需布置动力装置吸水。同时由于较大的速度带来的可观的动能，在取水设备管口面积较小的情况下依然能够在数十秒内汲取数十吨的水，可有效减少注水时间。本发明能在12s-15s内完成12吨的取水任务。

本发明避免了陆上飞机必须在机场进行起降，当机场处于繁忙时需按照飞行调度起飞等待或盘旋等待降落而影响再次出勤的问题，灵活性强，出勤效率高，有效适应了各种不同火情的灭火任务需求。

水上飞机由于可以在水面起飞降落，受机场约束较小，可灵活选择火场附近合适的水面起飞降落补充灭火水箱的水。水上飞机在有合适水源时，再次出动率远高于陆上飞机。

本发明具有多个独立的储水单元和投水舱门，根据灭火任务需求全部打开进行源头灭火，或逐次打开建立隔离带，灭火方式灵活性强。

附图说明

图1是本发明的一种水上飞机的主视图；

图2是本发明的一种水上飞机的仰视图；

图3是汲水装置、汲水管道、储水箱溢水管道和地面注水口的结构示意图；

图4是投水舱门在飞机上布置和打开时的示意图；

图5是灭火水上飞机水面循环灭火的示意图；

图6是灭火水上飞机地面注水后循环灭火的示意图。

具体实施方式

实施例1。如图1-6所示，一种用于消防灭火的水上飞机，包括1.水上飞机、2.汲水装置、3.汲水管道、4.储水箱、5.溢水管道、6.投水舱门、7地面注水口。水上飞机1为船身式结构，利用船身结构特有的水动特性和浮力使飞机在水面上托起，以保证安全停放和快速滑行于水面上；水上飞机1腹部断阶处设有汲水装置2。如图3所示，上述汲水装置通过汲水管道3与所述储水箱4连接相通。在飞机降落到水面滑行汲水时，将断阶后部的汲水铲斗21放下，在滑行过程中，飞机利用自身动力将水挤进汲水管道3并输送到储水箱4中，能够在短时间内将储水箱注满(一般在12-15s内注满12吨水)；待观察到溢水管道5开始大量排出水时结束汲水动作收起汲水铲斗21后离水起飞；在飞临火场上空后，对准需灭火的区域，开启投水舱门6进行投水灭火并迅速关闭。然后返回水源循环重复上述汲投水工作。如果飞机是在陆地机场起飞，可通过地面消防车或泵站使用地面注水口7注满水后直接奔赴火场，在完成第一次投水后再进入水源汲水。本发明能够使飞机在水面滑行时快速汲水，可伸缩的汲水装置2能有效减少飞机在水面滑行和空中飞行时的阻力，有益于飞机航程的增加，布置于飞机重心附近的储水箱4能使飞机在空中飞行时避免因水晃动对飞机的飞行安全产生影响，能保持飞行姿态稳定，尺寸大且开关迅速的投水舱门6并能够实现快速高效的投水灭火。如图5所示，循环在水源汲水并飞赴火场投水的使用模式使得飞机单次出动即可多次投水，大大增加了单机灭火能力。

本实施例还可以根据飞机的具体尺寸情况布置多个汲水装置2和储水箱4，根据灭火任务和飞机当前空重实施可控汲水和可控投水。

本实施例的储水箱4即可为安装在飞机内部的独立水箱或利用飞机自身结构通过增加水密设计而形成的整体水箱，形式灵活，也可用独立水箱加整体水箱的组合方式来尽可能的增加储水箱的容积。

与普通的飞机空中投水相比。采用本发明的技术方案，可以利用自然水源灭火，特殊的船体结构和汲水装置能在水面滑行时快速汲水和存水。在空中飞行到火场上方时，投水舱门可齐投保证集中投水来提升灭火有效性，也可分投用以建立较长的灭火隔离带。使用此灭火系统和方法一次出动能在不用返回机场得前提下在火场临近的水源补充水进行多次空中投水灭火，能有效解决了现有灭火装备装载量小、稳定性较差、效率较低的难题。

实施例2。一种水上飞机快速汲投水的灭火方法，包括：灭火飞机飞抵水域进行水面滑行或贴水飞行，开始汲水并在汲水完成后飞离水面，到达火场上空后进行投水灭火，然后返回水域重新汲水进行下一轮的投水灭火；整个汲水灭火工作可在单次出动中循环多次。

汲水装置为可收放结构；收放结构可通过旋转或伸缩出一个用于汲水的铲斗或管喉，从水上飞机的侧方或下方伸入水体。

该汲水装置使得飞机可在空中放下汲水装置直接在接触水面的瞬间开始汲水，能有效缩短水面滑行距离，提高作业效率。

该汲水装置在汲水时一端接触水体，一端连接汲水管道或直接连接储水箱，将水导入汲水管道后输送至储水箱。

所述汲水管道，用于接受汲水装置来水，并将来水输送到后方的储水箱。

该汲水管道截面积为圆形或带大圆角的方形，在改变方向时采用弯管连接以减小阻力系数，弯管半径按流体力学设计，遵循弯曲半径与直径比值不小于1.5，同时按强度计算采用合适厚度的高强度耐腐蚀材料(如不锈钢或碳纤维等)，使其具有能承受高速水流冲击压力，且能在改变高速水流方向时不过多减弱水流在管道内的流速。

该汲水管道在工作时一端连接汲水装置，一端连接储水箱，通过法兰或焊接连接，能有效密封。

该汲水管道在管道上布置有阀门，多个汲水装置工作时可控制水流是否进入不同的储水单元，可控制部分储水单元是否储水。达到总储水量可控的目的，以适应飞机在不同燃油量下的灭火任务，以期达到单次出动最大化总投水量的效果。

储水箱，能够承受汲水管道输送过来的高速混合气水流冲击，并存储灭火任务所需要容量的水；

该储水箱通过合理的结构强度设计能承受水的重力，其结构能将水的重量及机动飞行时产生的载荷扩散到水上飞机的机体结构上。

该储水箱在内部设计有防晃结构或机构，能降低内部液体晃动时造成飞机内部重心的移动以及水箱各壁面受力的不均匀，减少或消除结构破坏，避免储水箱内部液体泄露到机体内部；减少水箱重心与受力变化时，飞机稳定性变差、操作性减弱的可能，保障飞机的飞行安全。

该储水箱在内部收到水流冲击的部位设计有承受冲击的加强结构，避免高速水流长期冲击产生裂纹或变形，导致储水箱内部液体泄露到机体内部，或储水箱整体失效。

溢水管道，能够在汲水时排出多余气体和水，并在投水时能吸入空气平衡储水箱内部压力；

该溢水管道一端连接在储水箱箱壁上，另一端联通机体外部大气。与储水箱和机体壁板连接处均采用密封设计。

该溢水管道在汲水时能排出水箱内多于的气体和水。当汲取的水占满储水箱，后续进入的水通过溢水管道排出，此时机组可以通过观察窗或设置在机体上的摄像头观察到溢出的水，作为信号输入，机组可以收起汲水装置，并进行下一步飞行动作。

该溢水管道连通储水箱内部与外界大气，在投出水体时能起到进气的功能，可有效平衡储水箱箱内压力并增加投水效率。

该溢水管道可设置在水箱和机舱内，如机舱在高空飞行时处于增压状态，该溢水管道设计有正反方向的承压结构，既能有效抵御机舱增压对其产生的压力，又能抵御汲水时承受的内部水压。

投水舱门，能在空中能够快速打开进行投水并在完成投水后关闭。

该投水舱门布置在储水箱底部或侧部，能够根据任务需求同时打开或逐次打开，按需能将储水箱内储存的水投放出去。

该投水舱门当飞机停放在地面时可开启不受飞机离地高度影响，正常停放时可在地面开启方便地勤对飞机和水箱进行维护。

该投水舱门在空中开启时，垂直角度可达90°以上(飞机平飞时相对地面的角度)，确保投水舱门或排水装置不阻碍水的排出或改变水流的方向。

该投水舱门在空中开启投出水后，能够尽快关闭，避免影响飞机气动性能。

地面注水口，其本身一端连接储水箱或汲水管道，另一端布置在机体结构上并设计有快接装置，并能承受地面泵站的高压注水。可通过地面注水口在飞机出动前给储水箱加注水。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于消防灭火的水上飞机，其特征在于，包括：设置于机身(1)重心附近的储水箱(4)，设置于机身(1)腹部船体(11)断阶处的汲水装置(2)，汲水装置(2)经汲水管道(3)与储水箱(4)连通，储水箱(4)底部设有投水舱门(6)，储水箱(4)靠近顶部位置还设有溢水管道(5)。

2.根据权利要求1所述的用于消防灭火的水上飞机，其特征在于，汲水装置(2)包括汲水铲斗(21)。

3.根据权利要求2所述的用于消防灭火的水上飞机，其特征在于，汲水装置(2)还包括能使汲水铲斗(21)收入机身(1)内的收纳机构。

4.根据权利要求1所述的用于消防灭火的水上飞机，其特征在于，储水箱(4)由一个以上的相互隔离的储水单元构成，每个储水单元设置有一个以上的投水舱门(6)。

5.根据权利要求4所述的用于消防灭火的水上飞机，其特征在于，各储水单元分别与汲水管道(3)连通。

6.根据权利要求4所述的用于消防灭火的水上飞机，其特征在于，各储水单元对应设置一根溢水管道(5)。

7.根据权利要求1所述的用于消防灭火的水上飞机，其特征在于，汲水管道(3)上与注水口(7)连通。

8.一种如权利要求1-7所述的用于消防灭火的水上飞机的灭火方法，其特征在于，水上飞机滑行起飞，至水域汲水点后下降至水面继续滑行，滑行过程中，汲水装置(2)快速汲水，再经汲水管道(3)传送至储水箱(4)，之后从水面起飞至火场投水点附近，之后下降至火场上方50-80m时打开投水舱门(6)投水；投水后返回汲水点继续进行汲水后再次前往火场灭火。

9.权利要求8所述的用于消防灭火的水上飞机的灭火方法，其特征在于，直接经注水口(7)注满储水箱(4)后，水上飞机直接滑行起飞至火场投水点投水；投水后再前往汲水点进行汲水灭火。

10.权利要求8所述的用于消防灭火的水上飞机的灭火方法，其特征在于，投水时，根据灭火任务需求逐次打开/全部打开投水舱门(6)进行投水。