RU2371355C1

RU2371355C1 - Electrically driven flying vehicle

Info

Publication number: RU2371355C1
Application number: RU2008128295/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Израилевич Думов (RU); Виктор Израилевич Думов
Original assignee: Виктор Израилевич Думов
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2009-10-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering and can be used in fighting forest fires, escape operations etc. Proposed flying vehicle comprises fuselage, at least two air screws and one electric motor to drive aforesaid screws. Electric power for vehicle engine is arranged on the ground or aboard the vehicle, along with halyard length adjustment device, halyard one end if fastened to fuselage. Rotary element is fixed between screws on fuselage the rotary element to change direction of airflow from screws. Aforesaid rotary element is deflected by hydraulic cylinder, its working chamber communicating with device feeding working (flame damping) liquid. The latter device can also be arranged on fuselage along with fire hose with mouthpiece (communicating with fire-damping liquid source) and shielded platform with a platform with hand-rail for evacuation of victims (on perimetre of fuselage) in rescue operation. Working liquid feed via fire hose into hydraulic cylinder chamber changes airflow direction parrying the moment from damping liquid jet. That keeps up stability of flying vehicle in fire fighting. Changing airscrew RPM allows docking the flying vehicle in rescue operation.

EFFECT: low costs and simple design.

7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, предназначенным для тушения пожаров на земле, например лесных пожаров, и в высотных зданиях, а также для выполнения спасательных работ в высотных зданиях при пожарах.The invention relates to aircraft heavier than air, designed to extinguish fires on the ground, such as forest fires, and in high-rise buildings, as well as to perform rescue operations in high-rise buildings during fires.

Проблема тушения пожаров, возникающих в высотных зданиях, например более, чем в 25-30 этажных домах, и эвакуация людей с высоких этажей зданий на сегодняшний день остается сложной и весьма актуальной задачей.The problem of extinguishing fires arising in high-rise buildings, for example, in more than 25-30 storey buildings, and the evacuation of people from high floors of buildings today remains a difficult and very urgent task.

Известен вертолет, содержащий выдвижной трубопровод с брандспойтом, связанный с выходом первого насоса, размещенного на вертолете, вход которого через гибкий пожарный шланг связан с выходом второго насоса, размещенного на наземном транспортном средстве и подключенного своим входом к расположенному на земле источнику воды (патент США №5135055, 1991 г.).Known helicopter containing a pull-out hose with a hose connected to the output of the first pump located on the helicopter, the entrance of which through a flexible fire hose is connected to the output of the second pump located on a land vehicle and connected by its entrance to a water source located on the ground (US patent No. 5135055, 1991).

Недостатком известного устройства является высокая стоимость производимых с его помощью работ. Большие габариты вертолета и соответственно размеры его несущего винта не позволяют близкий подлет вертолета к зданию, что делает невозможным его практическое использование для спасения людей при пожаре из высотного здания из-за большого расстояния между бортом вертолета и потерпевшими. Кроме того, работа вертолета ограничивается определенными метеоусловиями.A disadvantage of the known device is the high cost of the work performed with its help. The large dimensions of the helicopter and, accordingly, the dimensions of its rotor do not allow a close approach of the helicopter to the building, which makes it impossible to use it to save people in a fire from a high-rise building because of the large distance between the helicopter's side and the victims. In addition, the operation of the helicopter is limited to certain weather conditions.

Известен винтокрылый летательный аппарат, содержащий жесткие несущие винты с оградительным устройством в нижней его части и причальное устройство, с помощью которого аппарат крепится к стене здания, давая возможность спасателям проникнуть в здание или спуститься по его стене на лебедке с целью доставки пострадавшим спасательных поясов, закрепляемых к тросу лебедки, и последующей транспортировки пострадавших в безопасное место (патент РФ №2132799, 1998 г.).A rotary-wing aircraft is known comprising rigid rotors with a guard in its lower part and a mooring device with which the device is attached to the wall of the building, enabling rescuers to enter the building or descend along its wall on a winch in order to deliver injured belts secured to the winch cable, and the subsequent transportation of the injured to a safe place (RF patent No. 2132799, 1998).

Недостатком известного устройства является также высокая стоимость проведения спасательных работ из-за высокой стоимости самого аппарата.A disadvantage of the known device is also the high cost of rescue operations due to the high cost of the apparatus itself.

Известен аэроэлектроподъемный летательный аппарат (далее - а.э.л.а.), содержащий фюзеляж, по меньшей мере, два воздушных винта, по меньшей мере, один электродвигатель, связанный своим валом с воздушными винтами и электрически соединенный с источником электроэнергии, размещенным непосредственно на земле или на транспортном средстве, и закрепленный на фюзеляже фал, связанный с устройством регулировки его длины, размещенным непосредственно на земле или на транспортном средстве (патент РФ №2278061, 2005 г.). Данный летательный аппарат, имея малые размеры и вес и обладая низким энергопотреблением и сравнительно низкой стоимостью, способен продолжительное время удерживать полезный груз на заданной высоте, стабильно сохраняя свою вертикальную устойчивость, что позволяет эффективно использовать его в качестве устройств для обнаружения целей, для съемок панорамных сцен, контроля движения на дорогах и т.д.Known aero-electric aircraft (hereinafter - A.E.L.A.), containing the fuselage of at least two propellers, at least one electric motor connected to its shaft with propellers and electrically connected to a power source located directly on the ground or on the vehicle, and a halyard attached to the fuselage associated with a device for adjusting its length, placed directly on the ground or on the vehicle (RF patent No. 2278061, 2005). This aircraft, having small dimensions and weight and having low power consumption and relatively low cost, is able to hold a payload for a long time at a given height, stably maintaining its vertical stability, which allows it to be effectively used as devices for detecting targets, for shooting panoramic scenes , traffic control, etc.

Вместе с тем конструкция данного летательного аппарата не предусматривает его использование для тушения пожаров, а также в качестве средства спасения людей при пожарах.However, the design of this aircraft does not provide for its use to extinguish fires, as well as as a means of saving people in case of fires.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание высокоэкономичного летательного аппарата, имеющего низкую себестоимость и простую конструкцию, обладающего малыми размерами и весом и способного в течение длительного промежутка времени сохранять свою вертикальную устойчивость во время тушения пожара из размещенного на его борту брандспойта, а также осуществлять спасение пострадавших из высотного здания при пожаре путем обеспечения возможности причаливания к стенам здания и эвакуации пострадавших на землю.The task to which the claimed invention is directed is to create a highly economical aircraft with low cost and simple construction, small and lightweight and capable of maintaining its vertical stability for a long period of time extinguishing a fire from a hose installed on its board, and also carry out rescue of victims from a high-rise building in case of fire by ensuring the possibility of mooring to the walls of the building and evacuation of victims to the ground.

Задача решается тем, что аэроэлектроподъемный летательный аппарат (далее-АЭЛА), содержащий фюзеляж, по меньшей мере, два воздушных винта, по меньшей мере, один электродвигатель, связанный своим валом с воздушными винтами и электрически соединенный с источником электроэнергии, размещенным непосредственно на земле или на транспортном средстве, и закрепленный на фюзеляже фал, связанный с устройством регулировки его длины, размещенным непосредственно на земле или на транспортном средстве, дополнительно снабжен поворотным элементом, закрепленным на фюзеляже между воздушными винтами и соединенным со штоком гидроцилиндра, также закрепленного на фюзеляже, причем рабочая полость гидроцилиндра связана с устройством подачи рабочей жидкости.The problem is solved in that the aero-electric aircraft (hereinafter referred to as AELA) containing the fuselage, at least two propellers, at least one electric motor, connected by its shaft to the propellers and electrically connected to a power source located directly on the ground or on the vehicle, and the halyard attached to the fuselage, connected with the device for adjusting its length, placed directly on the ground or on the vehicle, is additionally equipped with a rotary element, located on the fuselage between the propellers and connected to the rod of the hydraulic cylinder, also mounted on the fuselage, and the working cavity of the hydraulic cylinder is connected to the device for supplying the working fluid.

Кроме того, АЭЛА может быть снабжен огражденной площадкой для спасения людей, закрепленной на фюзеляже, преимущественно в нижней его части, по периметру фюзеляжа, причем устройство подачи рабочей жидкости может быть размещено непосредственно на летательном аппарате, при этом летательный аппарат может быть снабжен пожарным рукавом с брандспойтом, закрепленным на фюзеляже и связанным с источником пламегасящей жидкости, размещенным непосредственно на земле или на транспортном средстве.In addition, AELA can be equipped with a fenced-off platform for rescuing people, mounted on the fuselage, mainly in its lower part, along the perimeter of the fuselage, and the fluid supply device can be placed directly on the aircraft, while the aircraft can be equipped with a fire hose with a hose mounted on the fuselage and connected to a source of flame-retardant liquid, placed directly on the ground or on the vehicle.

Летательный аппарат может быть также снабжен пожарным рукавом с брандспойтом, закрепленным на фюзеляже и связанным с устройством подачи рабочей жидкости, размещенным непосредственно на земле или на транспортном средстве, при этом рабочая полость гидроцилиндра связана с устройством подачи рабочей жидкости через пожарный рукав.The aircraft can also be equipped with a fire hose with a hose mounted on the fuselage and connected to the working fluid supply device located directly on the ground or on the vehicle, while the hydraulic cylinder working cavity is connected to the working fluid supply device through the fire hose.

Поворотный элемент а.э.л.а. может быть выполнен в виде пластины, а фал может быть закреплен на фюзеляже через шарнирно установленную на фюзеляже поворотную скобу.Swivel element A.E.L.A. can be made in the form of a plate, and the halyard can be mounted on the fuselage through a swivel bracket pivotally mounted on the fuselage.

Наличие в конструкции летательного аппарата поворотного элемента, закрепленного на фюзеляже между воздушными винтами и соединенного со штоком гидроцилиндра, также закрепленного на фюзеляже, причем рабочая полость гидроцилиндра связана с устройством подачи рабочей жидкости, позволяет изменять направление потоков воздуха от воздушных винтов, тем самым парируя момент от струи пламегасящей жидкости, подаваемой от закрепленного на л.а. брандспойта, и осуществляя совместно с изменением частоты вращения несущих винтов причаливание АЭЛА к стене здания при спасении пострадавших.The presence in the design of the aircraft of a rotary element mounted on the fuselage between the propellers and connected to the hydraulic cylinder rod, also mounted on the fuselage, the working cavity of the hydraulic cylinder connected to the working fluid supply device, allows you to change the direction of air flow from the propellers, thereby fending off the moment from a jet of flame-retardant fluid supplied from fixed to L.A. hose, and carrying out, together with a change in the rotational speed of the rotors, the AEL mooring to the building wall while rescuing the victims.

Наличие огражденной площадки для спасения людей, закрепленной на фюзеляже, преимущественно в нижней его части, по периметру фюзеляжа, позволяет осуществлять эвакуацию людей из зоны бедствия. Размещение устройства подачи рабочей жидкости непосредственно на летательном аппарате обеспечивает управление его поворотным элементом при автономном использовании данного аппарата в качестве средства спасения пострадавших.The presence of a fenced area for saving people, fixed on the fuselage, mainly in its lower part, along the perimeter of the fuselage, allows for the evacuation of people from the disaster area. Placing the fluid supply device directly on the aircraft provides control of its rotary element when the device is used autonomously as a means of rescuing victims.

Крепление к АЭЛА пожарного рукава с брандспойтом, закрепленным на фюзеляже и связанным с устройством подачи рабочей жидкости, размещенным непосредственно на земле или на транспортном средстве, обеспечивает использование заявленного летательного аппарата для тушения пожаров, возникающих на высоких этажах зданий или на земле. То, что рабочая полость гидроцилиндра связана с устройством подачи рабочей жидкости через пожарный рукав, обеспечивает автоматическое отклонение поворотного элемента АЭЛА в зависимости от давления пламегасящей жидкости.Attaching a fire hose to the AELA with a hose mounted on the fuselage and connected to the working fluid supply device, located directly on the ground or on the vehicle, ensures the use of the claimed aircraft to extinguish fires arising on high floors of buildings or on the ground. The fact that the working cavity of the hydraulic cylinder is connected with the device for supplying the working fluid through the fire hose provides automatic deflection of the AELA rotary element depending on the pressure of the flame-retardant liquid.

Крепление фала на фюзеляже через шарнирно установленную на фюзеляже поворотную скобу позволяет избегать возможного закручивания фала, что способствует стабилизации положения аппарата.Fastening the halyard to the fuselage through a swivel bracket pivotally mounted on the fuselage avoids possible twisting of the halyard, which helps stabilize the position of the device.

Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 представлен общий вид предлагаемого АЭЛА с источником пламегасящей жидкости, размещенным на наземном транспортном средстве; на фиг.2 - общий вид АЭЛА с закрепленным на нем пожарным рукавом с брандспойтом, связанным с рабочей полостью гидроцилиндра; на фиг.3 - общий вид АЭЛА с огражденной площадкой для спасения пострадавших и источником подачи рабочей жидкости для гидроцилиндра, размещенным непосредственно на борту л.а.The invention is illustrated graphically, where in Fig.1 shows a General view of the proposed AELA with a source of flame-retardant liquid placed on a ground vehicle; figure 2 is a General view of the AELA with a fire hose attached to it with a hose connected to the working cavity of the hydraulic cylinder; figure 3 is a General view of the AELA with a fenced platform for rescue of victims and a source of supply of working fluid for the hydraulic cylinder, placed directly on board the L.A.

АЭЛА содержит фюзеляж 1, выполненный, например, в виде силовой рамы с установленными на ней электродвигателями 2, соединенными посредством электрического кабеля 3 с наземным источником электроэнергии, который может базироваться непосредственно на земле или транспортном средстве 4, а также воздушные винты 5 с вертикальным вектором тяги, связанные с валами электродвигателей 2. На фюзеляже 1 в точке выше расположения центра тяжести аппарата через поворотную скобу 6 закреплен фал 7. Другим своим концом фал 7 связан с устройством регулировки его длины, выполненным, например, в виде барабана 8, установленного непосредственно на транспортном средстве 4. АЭЛА содержит поворотный элемент, выполненный, например, в виде поворотной пластины 9, одним своим концом шарнирно установленный между винтами 5 на фюзеляже 1, а другим - связанным со штоком 10 гидроцилиндра, закрепленного на фюзеляже 1. Рабочая полость 11 гидроцилиндра через гибкий шланг 12 связана с источником подачи рабочей жидкости, представляющим собой либо размещенные на фюзеляже 1 насос и емкость 13 с рабочей жидкостью, либо размещенный на транспортном средстве 4 насос 14, качающий из бака пламегасящую жидкость. На фюзеляже 1 закреплен пожарный рукав 15 с брандспойтом 16, который может быть связан с насосом 14, при этом гибкий шланг 12 связан с насосом 14 через пожарный рукав 15. По периметру фюзеляжа 1 размещена огражденная площадка 17 с поручнями для эвакуации пострадавших.AELA contains a fuselage 1, made, for example, in the form of a power frame with electric motors 2 mounted on it, connected by an electric cable 3 to a ground source of electricity, which can be based directly on the ground or a vehicle 4, as well as propellers 5 with a vertical thrust vector associated with the shafts of the electric motors 2. On the fuselage 1 at a point above the center of gravity of the apparatus through the rotary bracket 6 is fixed halyard 7. At its other end, the halyard 7 is connected to the device for adjusting it lines, made, for example, in the form of a drum 8, mounted directly on the vehicle 4. AELA contains a rotary element, made, for example, in the form of a rotary plate 9, one end pivotally mounted between the screws 5 on the fuselage 1, and the other associated with the rod 10 of the hydraulic cylinder mounted on the fuselage 1. The working cavity 11 of the hydraulic cylinder through a flexible hose 12 is connected to a source of working fluid supply, which is either a pump located on the fuselage 1 and a container 13 with a working fluid, or th vehicle 4 pump 14, pumping the tank a flame retardant liquid. A fire hose 15 is attached to the fuselage 1 with a hose 16, which can be connected to the pump 14, while a flexible hose 12 is connected to the pump 14 through the fire hose 15. A fenced platform 17 with handrails for evacuating the victims is placed around the perimeter of the fuselage 1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Источник электроэнергии через электрический кабель 3 приводит в работу электродвигатели 2, которые, в свою очередь, приводят во вращение воздушные винты 5, создающие необходимую для взлета вертикальную тягу. Поднимающийся аппарат раскручивает с барабана 8 фал 7, который при достижении аппаратом требуемой высоты фиксируется на определенной длине. Фал 7 натягивается подъемной силой винтов 5, а сам аппарат за счет фала 7 имеет устойчивую вертикальную стабилизацию. АЭЛА поднимается до места пожара на требуемую высоту. Насос 14 подает пламегасящую жидкость через пожарный рукав 15 с брандспойтом 16 на место возгорания. Одновременно с этим через гибкий шланг 12, связанный с пожарным рукавом 15 (см. фиг.2), в рабочую полость 11 гидроцилиндра также подается жидкость, перемещающая шток 10 гидроцилиндра, связанный с поворотным элементом 9. Поворотный элемент 9 меняет свое положение. Поскольку поворотный элемент установлен между несущими винтами 5, при отклонении он меняет направление исходящих от них потоков, уравновешивая момент от струи пламегасящей жидкости, исходящей из брандспойта 16. Рабочая жидкость в полость 11 гидроцилиндра может подаваться и не через пожарный рукав 15, а из емкости 13 (см. фиг.3), расположенной непосредственно на фюзеляже 1.The electric power source through electric cable 3 drives electric motors 2, which, in turn, rotate propellers 5, creating the vertical thrust necessary for takeoff. The rising apparatus spins from the drum 8 halyard 7, which, when the apparatus reaches the required height, is fixed at a certain length. The halyard 7 is pulled by the lifting force of the screws 5, and the apparatus itself due to the halyard 7 has a stable vertical stabilization. AELA rises to the place of fire to the required height. The pump 14 delivers a flame-retardant liquid through a fire hose 15 with a hose 16 to the ignition site. At the same time, through a flexible hose 12 connected to the fire hose 15 (see FIG. 2), a fluid is also supplied to the working cavity 11 of the hydraulic cylinder, which moves the hydraulic cylinder rod 10 connected to the rotary element 9. The rotary element 9 changes its position. Since the rotary element is installed between the rotors 5, when deflected, it changes the direction of the flows emanating from them, balancing the moment from the jet of flame-retardant liquid coming from the hose 16. The working fluid in the cavity 11 of the hydraulic cylinder can be supplied not from the fire hose 15, but from the tank 13 (see figure 3) located directly on the fuselage 1.

Для спасения пострадавших при пожаре АЭЛА, изменяя скорость вращения несущих винтов 5 и отклоняя поворотную пластину 9 путем подачи жидкости в рабочую полость 11 гидроцилиндра из емкости 13, меняет свое положение в пространстве, приближаясь к месту, где находятся пострадавшие. АЭЛА как можно ближе причаливает к стене здания своей огражденной площадкой 17, куда эвакуируются пострадавшие. Далее путем намотки фала 7 на барабан 8 осуществляется спуск аппарата с пострадавшими на землю.To save victims of a fire AELA, changing the rotational speed of the rotors 5 and deflecting the rotary plate 9 by supplying fluid to the working cavity 11 of the hydraulic cylinder from the tank 13, changes its position in space, approaching the place where the victims are. AELA as closely as possible approaches the wall of the building with its fenced platform 17, where the victims are evacuated. Next, by winding the halyard 7 on the drum 8, the apparatus with the injured is lowered to the ground.

Предлагаемый АЭЛА, имея простую конструкцию и на порядок меньшую стоимость, в сравнении с используемыми пожарными вертолетами, может осуществлять быстрый подъем на заданную высоту или спуск на землю (около 30 с) в любых метеоусловиях. Кроме того, такой аппарат, располагаясь на отдельной тележке, может быть состыкован с обычными пожарными машинами.The proposed AELA, having a simple design and an order of magnitude lower cost, in comparison with the fire helicopters used, can carry out rapid ascent to a given height or descent to the ground (about 30 s) in any weather conditions. In addition, such a device, located on a separate truck, can be docked with conventional fire engines.

Claims

1. Aero-electric aircraft comprising a fuselage, at least two propellers and at least one electric motor connected to its propeller shaft and electrically connected to an electric power source located directly on the ground or on the vehicle, and also a halyard mounted on the fuselage associated with a device for adjusting its length, placed directly on the ground or on a vehicle, characterized in that it is equipped with a rotary element mounted on the fuselage between the propellers and connected to the rod of the hydraulic cylinder, also mounted on the fuselage, and the working cavity of the hydraulic cylinder is connected to the device for supplying the working fluid.

2. Aero-electric aircraft according to claim 1, characterized in that it is equipped with a fenced area for saving people, mounted on the fuselage, mainly in its lower part, around the perimeter of the fuselage.

3. Aero-electric aircraft according to claim 2, characterized in that the working fluid supply device is located directly on the aircraft.

4. Aero-electric aerial vehicle according to claim 3, characterized in that it is equipped with a fire hose with a hose mounted on the fuselage and connected to a source of flame-retardant liquid, placed directly on the ground or on the vehicle.

5. Aero-electric aerial vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with a fire hose with a hose mounted on the fuselage and connected to a working fluid supply device located directly on the ground or on the vehicle, while the working cavity of the hydraulic cylinder is connected with a device for supplying working fluid through a fire hose.

6. Aero-electric aircraft according to claim 1, characterized in that the rotary element is made in the form of a plate.

7. Aero-electric aircraft according to claim 1, characterized in that the halyard is mounted on the fuselage through a swivel bracket pivotally mounted on the fuselage.