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Es
existieren einige Patente, die sich mit Robotern ohne Wasser befassen,
welche aus ausdehnbaren Rohren, die mit einer Einschienenbahn verbunden
sind, bestehen, oder mit Robotern, die durch manuelles Schieben
vorwärts
bewegt werden. Bei diesen Robotern ist eine Bedienperson notwendig, die
in der Lage ist, die flexiblen Rohre mit dem Hydranten zu verbinden;
bemerkenswert ist von diesen Patenten das japanische Patent Nr.
10146398.
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Bei
diesem Patent ist eine Verbindung mit einer Wassersäule notwendig,
wenn der Roboter an der Brandstelle ankommt. Darüber hinaus ist der Roboter
mit einer Einschienenbahn ohne Kühlwasser verbunden.
Daher besteht bei dieser Einschienenbahn das Risiko, dass sie schmilzt,
wenn hohe Temperaturen im Tunnel erreicht werden.
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Der
Brandbekämpfungsroboter
der vorliegenden Patentanmeldung dient dazu, Feuer in Straßen- und
Eisenbahntunnels zu löschen.
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Der
Roboter (1 und 2) hängt an einem
Schlitten herab, der auf einer Fahrschiene läuft, die am Tunnelgewölbe befestigt
ist. Ein öldynamischer,
zusammenschiebbarer Kolben (P) verbindet den Schlitten und den Roboter
und ermöglicht
es, dass der Roboter bis zur Straßenoberfläche herabgelassen werden kann.
Durch dieses Merkmal wird es dem Roboter ermöglicht, jegliches Hindernis
zu überwinden,
das unter dem Tunnelgewölbe
platziert ist, wie beispielsweise die Beleuchtungsanlage und das
Lüftungssystem.
Darüber
hinaus erlaubt es, verletzten Menschen zu helfen und sie ohne Behinderung
des Verkehrs zu transportieren, und das Feuer auch von unten zu
bekämpfen,
ohne direkt von den Verbrennungsgasen angegriffen zu werden.
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Der
Roboter ist mit einem 380 V, 46 kVA-Dieselgenerator (A) ausgestattet
(6), dessen Strom in 24 V transformiert und gleichgerichtet
wird.
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Alle
Motoren (Motor für
Seitwärtsbewegung, Hydraulikpumpe,
Feuerpumpe, Feuerlöschschlauchmotor,
etc.) sind 24 V-Gleichstrommotoren. Das Lufteinlassrohr des Generators
ist mit einer Verbindungsleitung verbunden, die bis zum Boden reicht,
damit er auch dann noch arbeiten kann, wenn sich im gesamten oberen
Bereich des Tunnels Rauch ausbreitet.
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Wenn
der Generator aufgrund übermäßiger Rauchentwicklung
nicht arbeiten kann, wird eine 24 V- 1600 Ah-Batterie (5 Stunden
Entladeleistung) in Betrieb gesetzt, wodurch ein vollkommen autonomer Betrieb
für mindestens
3 Stunden ermöglicht
wird. Die Brandbekämpfungseinrichtung
(6) besteht aus zwei Wasserdüsen (E) mit einem Durchsatz
von 500 Liter/min. und einer Wurfweite von 40 Metern, einer Schaumkanonendüse (F) mit
einem Durchsatz von 1,000 Liter/min. und einer Wurfweite von 30
Metern, einem Wassertank (5) von 1,000
Litern und einem Schaumtank von 500 Litern.
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Um
die erforderliche Kontinuität
des Feuerlöschvorgangs
zu gewährleisten,
wird eine Verbindung zwischen dem Roboter und dem Wasserrohrsystem
DN 125 geschaffen, die oberhalb der Fahrschiene installiert ist
(4 und 7). Zu diesem Zweck sind alle
20 Meter Schnellschlussverbindungen (K) entlang der Rohrleitung
(Q) vorgesehen, und ein Feuerschlauch DN 65 mit einer Länge von
30 Metern ist auf dem Schlitten installiert.
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Der
Roboter wird durch ein Armmittel (7) automatisch
mit dem Wasserrohrsystem verbunden, das das männliche Verbindungsstück (M) des
Feuerlöschschlauchs
mit der weiblichen Schnellschlussverbindung (K) verbindet, wenn
der Roboter zwei Dauermagneten passiert, die an der Fahrschiene
befestigt sind: der erste (Z) verlangsamt den Schlitten, der zweite
(V) betreibt die Vorrichtung. Um Menschen zu helfen, ist unter der
Kabine des Roboters eine mechanische, vierseitige Gelenkvorrichtung
installiert (4), die sich beim Öffnen in
einen Sitz und eine Trage verwandelt. Sobald sie geöffnet ist,
steuert die Vorrichtung das Öffnen
von Türen,
aus welchen Sauerstoffmasken herauskommen. Eine derartige Vorrichtung
kann bis zu 10 Menschen tragen.
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Die
Kabine (8) ist mit feuerbeständigen Platten
und Glas versehen, die 1E Minuten lang dem Feuer standhalten können. Darüber hinaus
ist um das Deck herum ein Rohr mit einer Kühlwasserdüse vorgesehen, um die Abschirmung
und die äußere Vorrichtung
zu kühlen.
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Der
Schlitten kann eine Geschwindigkeit von 50 km/h erreichen und zwei
Bedienpersonen in der Kabine tragen. Zu diesem Zweck sind in der
Kabine zwei Sauerstoffgeräte
vorhanden, die mit dem Lüftungssystem
verbunden und mit vier Luftzylindern mit 60 Litern und 200 bar versehen
sind. Die Anwesenheit der Bedienperson an Bord ist jedoch nicht
unbedingt notwendig, da der Schlitten voll automatisch ist und ferngesteuert
werden kann. Zu diesem Zweck sind an der Fahrschiene eine Funkverbindung
und zwei TV-Kameras, von welchen eine eine Infrarotkamera ist, vorgesehen.
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Der
Stand der Technik bei Feuerbekämpfungseinrichtungen,
insbesondere im Fall von Feuer in Tunnels, schafft:
- a) automatische, ortsfeste Löschanlagen
(ohne Hilfe für
Menschen)
- b) das Eingreifen der Feuerwehr mit Fahrzeugen (Löschfahrzeuge,
Tankfahrzeuge, Schaumfahrzeuge, Rettungswagen).
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Die
ortsfesten Anlagen in Form von Wasser- und/oder Schaumsprinklern
und Schaumdüsen
benötigen
viele Einzelvorrichtungen auf der gesamten zu schützenden
Fläche.
Wenn also Sprinkler in einem Tunnel installiert werden sollten,
wäre es
notwendig, unter der Wanne alle 9 Quadratmeter einen Sprinkler anzuordnen,
mit vielen Rohrleitungen zur Verbindung untereinander, und Ventile
zu steuern und in Betrieb zu nehmen. Darüber hinaus sollten mehrere
Pumpmittel entlang dem Tunnel installiert werden, um für die erforderliche
Wasserzufuhr zu sorgen. Dasselbe gilt für eine hypothetische ortsfeste Schaumanlage.
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Andererseits
haben die beiden vorgenannten Anlagen einige wichtige Einschränkungen.
Wegen des Rauchs unter dem Gewölbe
könnte
tatsächlich
eine größere Anzahl
von Sprinklern, die sich an einer anderen Stelle befinden, betrieben
werden, was im Ergebnis dazu führt,
dass die Anlage ineffektiv ist.
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Die
Schaumproduktion der Düsen
einer ortsfesten Anlage könnte
auch schwierig sein, da Luft fehlt und gleichzeitig Rauch vorhanden
ist, der die Bildung von Bläschen
behindert. Wie bereits bekannt ist, haben derartige Anlagen keine
Mittel, um Menschen zu helfen.
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Wenn
kein Servicetunnel vorhanden ist, erfolgt das Eingreifen der Feuerwehr
mit Löschfahrzeugen,
Tankfahrzeugen, Schaumfahrzeugen und Rettungswägen oftmals zu spät oder wird
durch Fahrzeuge verhindert, die möglicherweise die Straße versperren;
durch hohe Temperaturen und die starke Rauchentwicklung, die die
Sichtweite verringert und die Atmung erschwert, werden die Bedienpersonen gezwungen,
Sauerstoffgeräte
zu verwenden, die ab dem Einsatzzeitpunkt nicht länger als
45 Minuten lang autonom arbeiten.
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Außerdem werden
alle Fahrzeuge der Feuerwehr mit Wärmekraftmaschinen betrieben,
die große
Mengen Luft benötigen,
die bei starker Rauchentwicklung nicht in allen Fällen gewährleistet
sind.
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Der
Roboter überwindet
alle vorgenannten Probleme, nämlich:
- – was
die ortsfesten Anlagen betrifft, so benötigt der Roboter nur eine Fahrschiene
unter dem Gewölbe,
mit nur einer Wasserleitung, die alle 20–25 Meter mit Schnellschlussverbindungen
ausgestattet und durch eine geeignete Isolierung vor Feuer und Frost
geschützt
ist;
- – was
das Eingreifen der Feuerwehr mit Fahrzeugen betrifft, so besteht
bei dem Roboter kein Problem mit dem Verkehr, da er weit oben läuft und dann
die Brandstelle in wenigen Minuten erreichen kann, wodurch verhindert
wird, dass das Feuer das Stadium erreicht, in dem es sich allgemein
mit hohen Temperaturen und einem Voranschreiten bis zu den nahegelegenen
Fahrzeugen entwickelt. Somit wird das Risiko sowohl für verletzte
Menschen als auch für
Rettungskräfte
verringert.
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Der
Roboter kann auch bei hohen Temperaturen und starker Rauchentwicklung
ohne eine Bedienperson an Bord arbeiten und von den Batterien, mit welchen
er ausgestattet ist, versorgt werden. Bei ihm besteht nicht das
Problem der Wasserzufuhr, da er automatisch mit dem ortsfesten Wasserleitungssystem
mit einem Wirkungsbereich von 30 Metern ab dem Verbindungspunkt
verbunden ist, wozu noch die Wurfweite der Wasserdüsen kommt,
die 40 Meter erreichen kann. Er kann auch bei einem Notfall ohne Brand
Menschen, die in Verkehrsunfälle
verwickelt sind, helfen und sie transportieren.
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Fahrschiene
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Die
Fahrschiene (3) besteht aus Stahlprofilen
und wird durch chemische Dübel
alle 4 Meter an dem Tunnelgewölbe
befestigt. Entlang ihrer Achse sind alle 20 Meter Dehnungsausgleicher
vorgesehen. Die Fahrschiene wird durch einen schaumschichtbildenden
Anstrich oder durch Vermiculit vor Feuer geschützt. Alle 20 Meter sind Dauermagneten (Z)
installiert, um den Schlitten automatisch zu verlangsamen, bevor
automatisch eine Verbindung hergestellt wird (7).
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Flachbänder zum
Stützen
der Feuerlöschleitung
DN 125 aus Stahl sind alle drei Meter am hohen Bereich der Schiene
angeschweißt.
Die Leitung ist alle 30 Meter mit Dehnungsausgleichern versehen und
wird durch Glaswolle und Stahlblech vor Feuer und Frost geschützt.
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Eine
weibliche Schnellschlussverbindung (K) DN 80 aus rostfreiem Stahl
ist alle 20 Meter in der Feuerlöschleitung
(Q) vorgesehen. Sie kann automatisch geschlossen werden, d.h. sie
ist mit einer Dichtungsscheibe versehen, die durch den Wasserdruck verschoben
wird.
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Schlitten
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Der
Schlitten (3 und 4) ist mit
sechs Rädern
DN 20 ausgestattet, wovon vier Antriebsräder sind, die jeweils mit 10
PS-Gleichstrommotoren versehen sind. Die mittigen Räder werden
angetrieben. Die vier Motoren arbeiten während des Verschiebens gleichzeitig,
wobei im Fall eines Feuers nur ein Motor in Betrieb ist.
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Ein öldynamischer,
zusammenschiebbarer, vierstufig zurückziehbarer Kolben (P) ist
unter dem Rahmen des Schlittens verankert und erlaubt es, die Kabine
in einer Minute sieben Meter weit bis an die Straßenoberfläche abzusenken.
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Die
zentrale Einheit (L) mit einer von einem 10 PS-Motor angetriebenen
Pumpe und einem Tank ist am bewegungslosen Bereich des Kolbens befestigt,
der die Kabine über
ihre gesamte Höhe
durchquert, um die Abmessungen insgesamt zu reduzieren.
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Die
feuerbeständigen
elektrischen Kabel der Verschiebemotoren 25 und des Kolbens sind
um zwei Scheiben (I) gewickelt, die sich auf dem Schlitten und der
Kabine befinden, um zu ermöglichen, dass
das Kabel ausgelegt und eingezogen werden kann, ohne dass sich Schlaufen
bilden, und dass nur eine minimale Länge dem Feuer ausgesetzt wird.
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Der
Schlitten, die öldynamische
zentrale Einheit und der feste Bereich des Kolbens werden durch eine
Abschirmung geschützt,
die dem Feuer 180 Minuten lang standhalten kann.
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Kabine
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Die
Kabine hat die Form eines Parallelepipedons (4, 6, 8)
mit einer Größe von 4,5 × 2 × 1,8 m
und einer Tragestruktur, die aus Stahlprofilen besteht. Die Größe kann
optimiert werden. Die äußere Abschirmung
(8) besteht aus Platten und Glas, die dem Feuer
180 Minuten lang standhalten können.
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Die
aufgrund des hindurchgehenden Kolbens, der elektrischen Kabel, des
Schalldämpfers, des
Rohrs zum Ansaugen von Luft und der mit dem Wasserrohrsystem verbundenen
Feuerlöschleitung benötigten Öffnungen
sind durch feuerbeständige Dichtungen
geschützt.
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Eine
gelenkige, vierseitige Stahlstruktur ist unter der Kabine gelenkig
angebracht (4) und verwandelt sich beim Öffnen in
zwei Tragen zur Beförderung
von Personen und/oder Verletzten; sie ist mit Stützen, Sicherheitsgurten und
Sauerstoffmasken zum Schutz der Atemwege versehen.
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Elektrische
Ausstattung
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Zur
elektrischen Ausstattung (6) gehören: ein
380 V, 46 kVA-Dieselgenerator (A), ein 24 V-Transformator (B), ein
Gleichrichter (C), eine 24 V-Batterie (D) mit zwölf 1600 Ah-Elementen (5 Ah Entladeleistung), 16
Gleichstrommotoren (Verschiebung, zentrale Einheit, Feuerpumpen,
Wasserdüse, Einheit
zum Antrieb der Trage, Wasserkanone und Spritzen). Eine Steuereinheit
steuert die Energierate für
die Verteilung auf die Verbraucher sowie den Betrieb des Generators
und das automatische Anschalten der Batterie.
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Gemäß den gültigen Vorschriften
sind alle elektrischen Kabel feuerbeständige Kabel, die 180 Minuten
lang dem Feuer standhalten können.
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Ausstattung
zur Feuerbekämpfung
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Der
Roboter ist ausgestattet mit: einem Wassertank (5 und 6)
mit einer Kapazität
von 1,000 Litern unter Druck, der mit einem Eingangs-Rückschlagventil
versehen ist, einem Schaumtank mit einer Kapazität von 500 Litern, drei vertikalen,
mehrstufigen, motorbetriebenen Pumpen (X) aus rostfreiem Stahl,
wovon zwei eine Leistung von 22 PS und die dritte eine Leistung
von 10 PS haben, zwei motorbetriebenen Wasserdüsen mit einem Durchsatz von
500 Litern/min. bei 8 bar und einer Wurfweite von 40 Metern, einer
Schaumkanone mit einem Durchsatz von 1,000 Liter/min. bei 8 bar
und einer Wurfweite von 30 Metern, einem Zufuhrsammler, einem elektrisch
angesteuerten Drosselventil und Schaltventilen.
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Eine
Leitung zum Kühlen
der Abschirmung der Kabine (4) ist am
Umfang des Decks (N) installiert und trägt einen Satz Zerstäuberdüsen (U). Darüber hinaus
versorgt eine spezielle Leitung drei nach oben gerichtete Vollstrahldüsen, die
für die
Kühlung
des Schlittens und des Kolbens sorgen.
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Automatischer
Arm für
die Verbindung mit der Brandbekämpfungsleitung
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Eine
Wasserdüse
zur Brandbekämpfung (7)
ist an Bord des Roboters installiert und besteht aus einer motorbetriebenen
Trommel DN 1000, um die ein Rohr NBR PN 10, das vor Feuer geschützt ist,
gewickelt ist.
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Wenn
sich der Schlitten vorwärts
bewegt, wird der Motor der Trommel automatisch und kontrolliert
angeschaltet und legt das Rohr aus. In ähnlicher Weise dreht sich die
Trommel in die entgegengesetzte Richtung, wenn der Schlitten sich
zurückbewegt, und
wickelt das Rohr auf.
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Eine
männliche
Schnellschlussverbindung (M) ist am Ende der Wasserdüsen angebracht (7)
und wird in das weibliche Verbindungselement (K) eingesetzt, das
mit der Leitung zur Brandbekämpfung
(Q) verbunden ist, was durch eine automatische Verbindungsvorrichtung
erfolgt, die aus einem Arm besteht, der an der Achse der Trommel
befestigt ist, wobei an einem Ende desselben ein Kopf getragen wird,
der mit zwei Kolben P1 und P2 versehen ist, welche orthogonal zueinander
liegen, und eine öldynamisch
gesteuerte Spannzange (Y).
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Die
Spannzange trägt
einen Kolben P3 und einen Elektromagneten (S) auf einer Achse, die
parallel zum männlichen
Verbindungselement ist. Im Ruhezustand ist das Rohr aufgewickelt
und das männliche
Verbindungselement wird durch die Spannzange blockiert, während die
beiden Kolben in zurückgezogenem
Zustand sind.
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Während der
Herstellung der Verbindung läuft
das Fahrzeug in 7 nach rechts, der Kopf des
Kolbens P1 wird der Leitung angenähert, der Elektromagnet (S)
passiert einen Dauermagneten (Z), der sich zwei Meter vor dem weiblichen
Verbindungselement befindet, und der Messfühler erfasst das Signal und
verlangsamt den Schlitten.
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Wenn
der Elektromagnet den Dauermagneten (V) passiert, der sich auf dem
weiblichen Verbindungselement befindet, wird der Schlitten abgebremst,
der Messfühler
bewirkt durch den Kolben P2, dass sich die Verbindungselemente in
einer Linie anordnen, und dann steuert der Messfühler die Verschiebung des Kolbens
P3, um das weibliche Verbindungselement freizugeben, und des Kolbens
P1, damit dieser das männliche
Verbindungselement in das weibliche Verbindungselement einsetzt.
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Ein
Grenzschalter entriegelt die Spannzange, und zur gleichen Zeit bewegt
sich der Schlitten vorwärts
und der Kolben wird zurückgezogen.
Während
des Lösens
der Verbindung bewegt sich der Schlitten zurück und das Rohr wird wieder
aufgerollt. Ein Grenzschalter an der Trommel verlangsamt den Schlitten
und bewirkt, dass sich der Arm vorwärts bewegt.
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Wenn
der Anschlag (R), der sich in der Mitte der Spannzange befindet,
gegen das männliche
Verbindungselement gedrückt
wird und gleichzeitig der Elektromagnet (S) dem festen Mag neten
(V)1 gegenüberliegt, wird die Spannzange
geschlossen, der Kolben P3 bewegt sich vorwärts und gibt das weibliche Verbindungselement
frei, während
der Kolben P1 sich zurückbewegt
und das männliche
Verbindungselement herauszieht, und der Schlitten beginnt wieder
zu laufen.
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Zentrale Einheit
für den
Schutz der Atemwege
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Zum
Schutz der Atemwege einer Bedienperson oder von Personen, die befördert werden,
sind vier Luftzylinder mit einer Kapazität von 60 Litern bei 200 bar
vorgesehen. Die Luftzylinder versorgen ein Leitungssystem, mit dem
die Masken über
einen Druckminderer der ersten Stufe verbunden sind.
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Die
gleiche zentrale Einheit dient auch dazu, die Fahrkabine durch ein
geeignetes Ventilsystem unter Druck zu setzen.
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Steuerungsvorrichtung
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Ein
Industriecomputer ist vorgesehen, um die wichtigsten Funktionen
der Vorrichtung zu steuern und die Verbraucher in Abhängigkeit
von der vorhandenen Energie mit Energie zu versorgen. Er steuert
das Öffnen
und/oder Schließen
der Ventile, das Starten und/oder Stoppen der Motoren, den Pegel von
Wasser und Schaum, die Ladung der Batterie, den Kraftstoffpegel,
die Luftmenge, etc.
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Ein
spezielles Instrument mit Funkverbindung ist für die Fernsteuerung des Roboters
vorgesehen (30). Darüber
hinaus sind zwei TV-Kameras, zwei Stirnleuchten, ein Pyrometer und
ein Megaphon untergebracht.