Устройство дозированной подачи жидких добавок в вертолетное водосливное устройство

Устройство дозированной подачи жидких добавок в вертолетное водосливное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к авиационной охране лесов от пожаров, в частности к борьбе с лесными пожарами с воздуха способом прямого тушения кромки лесных пожаров с вертолетов водными растворами огнетушащих химических составов или способом прокладки ими широких противопожарных заградительных полос.

Известно, что с целью тушения лесных пожаров огнетушащими растворами с воздуха эти растворы в Канаде и США предварительно приготовляют на земле и заправляют ими стационарные или передвижные баки большой емкости (Арцыбашев Е.С. Тушение лесных пожаров с воздуха в Канаде и США. Изд-во ЦБНТИ лесхоз, М.: 1977, 28 с.). Вертолеты, оборудованные водосливными устройствами, забирают огнетушащие растворы из этих баков в режиме висения.

Недостатком способа предварительного приготовления огнетушащих растворов на земле является низкая производительность вертолетов-танкеров, занятых тушением лесных пожаров с воздуха, т.к. для каждой заправки емкостей растворами они должны возвращаться на аэродром.

Организация временного пункта приготовления огнетушащего раствора у ближайшего к пожару водоема не решает полностью задачу из-за сравнительно редкой сети лесных водоемов, а также значительных затрат летного времени на доставку химического состава и специального оборудования для приготовления огнетушащего раствора и заправки им емкости вертолетного сливного устройства (ВСУ).

Известно устройство для забора, транспортировки и слива жидкости (SU 701067 А2), как дополнительное изобретение к основному патенту №565465, состоящее из жесткого бачка с дозатором и поплавком и кольцевой трубы с отводными патрубками, установленными внутри емкости ВСУ. Дозатор снабжен приводом в виде троса и управляется вручную из кабины вертолета. Для подачи очередной порции жидкой добавки в ВСУ трос управления дозатором вытягивается до упора. Устройство работает по принципу поплавкового клапана. Монтаж жесткой кольцевой трубы с бачком, дозатором и поплавком на мягкой емкости ВСУ требует больших затрат времени и труда, делает конструкцию ВСУ громоздкой, вызывает дополнительное аэродинамическое сопротивление набегающему потоку воздуха при транспортировке ее вертолетом, не обеспечивает получение однородного по концентрации огнетушащего раствора в емкости ВСУ, т.к. жидкая добавка сливается на поверхность воды в ВСУ без давления, а часть ее сдувается набегающим потоком воздуха.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности является система подачи смачивателя СПС-1, устанавливаемая на вертолет типа Ми-8, оснащенный водосливным устройством типа ВСУ. ("Временная инструкция по применению системы подачи добавок на вертолетах типа Ми-8", СПД-0007-00 ИЭ, 2000 г., разработчик - OOO "Серверт"). В комплект опытного образца системы входят: бак для концентрата смачивателя емкостью 200 л, устанавливаемый на сварной раме в грузовой кабине вертолета на месте снятого дополнительного топливного бака, шаровой кран с электроприводом, бак-дозатор емкостью 20 л, уровнемер, система труб, кранов и рукавов и блок коммутации с органами управления СПС-1. Концентрат смачивателя по сигналу с пульта управления на электроклапан сливается из бака в бак-дозатор, затем по рукаву, закрепленному на ленточной стропе, в емкость ВСУ после заполнения ее водой в режиме висения вертолета.

Недостатком СПС-1 является то, что она требует значительного времени на предварительный демонтаж дополнительного топливного бака из грузовой кабины вертолета и на монтаж бака для смачивателя; конструкция СПС-1 занимает полезную площадь грузовой кабины вертолета и ограничивает время пребывания его в воздухе (из-за снятого топливного бака) в 1,5 раза. Свободный слив концентрата смачивателя по рукаву в емкость ВСУ не обеспечивает его равномерное перемешивание в массе воды, частично сдувается набегающим потоком воздуха и в результате огнетушащий раствор, сливаемый на очаг пожара или на трассу противопожарной заградительной полосы, не обладает ожидаемым огнетушащим эффектом. Стоимость системы СПС-1 и ее установки на борту вертолета превышает стоимость ВСУ.

Цель предлагаемого изобретения - получение более однородного по концентрации огнетушащего раствора в емкости ВСУ, оснащенной устройством дозированной подачи жидких добавок, и повышение безопасности полетов с порожней емкостью ВСУ.

На фиг.1 схематически изображено устройство дозированной подачи жидких добавок в ВСУ. Устройство включает в себя пульт управления с таймером - 1, электрокабель - 2, переходник - 3, мягкую емкость для жидких добавок - 4, короткий шланг - 5, электроклапан - 6, длинный шланг - 7. Элементы ВСУ: ленточная стропа - 8, механизм управления ВСУ - 9, мягкая емкость ВСУ - 10. На фиг.2 дана схема внешнего вида мягкой емкости для дозированной подачи жидких добавок в ВСУ. На фиг.3 и 4 показано распределение относительной деформации силовой оболочки мягкой емкости в окружном и продольном направлениях соответственно.

В предлагаемом изобретении жесткий бак для жидких добавок заменен на мягкую емкость (фиг.2) из водонепроницаемой ткани, которая вынесена из грузовой кабины вертолета и закреплена на внешней подвеске выше замка водосливного устройства ВСУ. Дозированный слив жидких добавок из мягкой емкости в емкость ВСУ осуществляется по рукаву при помощи электроклапана, управляемого с пульта дистанционного управления из кабины вертолета. Пульт дистанционного управления содержит программируемый таймер и совмещен с пультом управления водосливным устройством ВСУ. При таком техническом решении жидкая добавка сливается в ВСУ из мягкой емкости устройства под избыточным (сверх гидростатического) давлением за счет упругих деформаций, возникающих при обжатии емкости ленточным каркасом внешней оболочки (фиг.3 и 4).

Для оценки параметров напряженно-деформируемого состояния силовой каркасированной оболочки использовался известный подход, который заключается в замене упругого материала набором материальных точек известной массы, соединенных упругими связями [Постнов В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. - М.: Судостроение, 1977].

В результате проведенных расчетов были определены относительные деформации в силовой оболочке, возникающие в окружном и продольном направлениях при подвешивании к ней груза.

На фиг.3 и 4 показаны в процентах максимальные относительные деформации силовой оболочки в окружном (eps1) и продольном (eps2) направлениях. Исходя из этих расчетов было оценено избыточное давление жидкости в мягкой емкости, представленное в табл.1.

Таблица 1
Избыточное давление в емкости для жидких добавок за счет обжатия ее ленточным каркасом силовой оболочки
Масса воды в ВСУ, кг	1500	2000	3000	5000
Избыточное (сверх гидростатического) давление жидкости за счет обжатия емкости ленточным каркасом силовой оболочки, атм	0,057	0,093	0,168	0,315

Замена жесткого бака для жидких добавок на мягкую емкость и размещение ее на внешней подвеске вертолета упростило конструкцию дозирующего устройства, снизило его массу в сравнении с приведенными выше конструкциями в 3 раза и в 4 раза снизило стоимость.

При закреплении мягкой емкости для жидких добавок на внешней подвеске отпадает необходимость демонтировать дополнительный топливный бак из грузовой кабины вертолета, что увеличивает продолжительность полета вертолета при одной заправке топливом почти в 1,5 раза и делает всю систему дозирующего устройства автономной от конструкции вертолета.

Мягкая емкость для жидких добавок имеет форму эллипсоида и в заполненном состоянии обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление при транспортировке ее вертолетом.

Размещение мягкой емкости с массой жидкой добавки на внешней подвеске стабилизирует вертикальное положение подвески, исключает захлестывание порожней емкости ВСУ на хвостовую балку вертолета и тем самым обеспечивает большую безопасность полетов при тушении лесных пожаров с воздуха.

1. Устройство дозированной подачи жидких добавок к вертолетному сливному устройству (ВСУ), содержащее емкость для жидких добавок, элементы крепления, шланги, дозатор с электроклапаном дистанционного управления, отличающееся тем, что, с целью обеспечения постоянного уровня столба жидкости и равномерной ее подачи в ВСУ, емкость выполнена мягкой в форме эллипсоида с возможностью создания в ней упругой деформации обжимом ленточного каркаса силовой оболочки под весом наполненного водой ВСУ, причем дозирование жидких добавок осуществляется электроклапаном, связанным с программируемым таймером пульта управления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью стабилизации внешней подвески вертолета при полете с порожней емкостью ВСУ, мягкая емкость для жидких добавок закреплена над замком ВСУ.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мягкая емкость для жидких добавок размещена на внешней подвеске вертолета для автономности устройства дозированной подачи от конструкции вертолета.