CC BY
204
УДК 614.843+62-112.6+629.7.022+629.733.54
Пожарный дирижабль пикирующий — современный вариант развития идеи тушения пожаров при помощи дирижаблей
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2016
С.Э. Никулин
Аннотация
Представлена запатентованная в России (2016) идея новаторской конструкции пожарного дирижабля, предлагаемая к рассмотрению МЧС России, выполнен обзор предшествующих патентов по использованию дирижабля в пожаротушении.
Ключевые слова: дирижабль; патент; пожарная авиация; пожарное дело; пожарный дирижабль; пожарный дирижабль пикирующий; пожаротушение; Россия; способы пожаротушения; средства пожаротушения.
Fire-Fighting Diving Airship as a Modern Firefighting Option based on the Use of Airship
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2016
S. Nikulin
Abstract
The author presents the idea of innovative design of fire-fighting airship. It was patented in Russia in 2016 and is now proposed to EMERCOM of Russia for their consideration. The author provides a review of earlier patents on the use of airship in fire-fighting.
Key words: airship; patent; fire-fighting aircraft; fire-fighting; fire airship; fire-fighting diving airship; Russia; fire fighting methods; fire-fighting equipment.
Идея тушения масштабных пожаров при помощи дирижаблей не нова, уже более десяти лет она существует в некоторых странах, в частности, закономерным образом в России — с ее огромной территорией, бескрайними лесными массивами, а также с ее славной историей дирижаблестроения.
Эта идея вызвана тем, что, во-первых, пожарные самолеты и вертолеты способны доставить в зону горения за один рейс от нескольких единиц до нескольких десятков тонн (последнее уже «потолок») воды, разбросав ее неминуемо на сравнительно большой площади, во-вторых, обеспечение топливом их мощных двигателей недешево. Для ряда самолетов и вертолетов забор воды возможен лишь на авиабазе, которая не всегда оказывается близкой к месту горения. Поэтому дирижабли—с их высокой грузоподъемностью (десятки и сотни тонн), экономичными двигателями, способностью зависать в заданной точке пространства — могут эффективно дополнить арсенал существующей пожарной авиации. Для народного хозяйства России данная перспектива ярко намечена в научно-публицистической статье М. Краснова «Создание и применение пожарных дирижаблей» [1].
Тем не менее, на сегодняшний день дирижабли в тушении пожаров нигде не используются, и сведения об изготовлении соответствующих аппаратов не просматриваются.
Русскоязычная информация о конструкционных особенностях пожарных цеппелинов скупа, поскольку наработки в этой области, видимо, пока невелики. Существует несколько патентов на данную тему, появившихся в 2000-е годы.
В России это два патента на пожарный дирижабль от изобретателей Биккужиных (Уфа) [2, 3]. Симптоматично, что сделанный авторами в одном из них обзор аналогов [2] говорит о дирижаблях не пожарных, а грузовых, которые могут использоваться при тушении пожаров благодаря тому, что будут загружаться водой. Оба указанные патента запечатлевают одну и ту же конструкцию пожарного дирижабля, лишь ее варьируя и акцентируя в ней определенные детали. Эта конструкция, если ее брать в наиболее общем виде, предполагает дискообразный корпус летательного аппарата, управление им посредством пилота, находящегося на его борту, бак для воды, а также устройство для формирования и сброса на горящий объект пакетов с водой. В данном проекте дискообразность корпуса дирижабля и тушение огня пакетами с водой представляются моментами дискуссионными.
В русле зарубежной мысли существует украинский патент на «Пожарный воздушный мостовой кран», предполагающий тушение пожаров при помощи платформы, оснащенной водяными баками, шлангами, а также двигателями и удерживаемой над зоной горения двумя аэростатами (рис. 1) [4]. Данное решение интересно, однако совокупный объект видится уязвимым при его использовании в зоне обширного пожара в силу его значительной парусности, при этом дискуссионно использование в дан-
ной ситуации гибкого шланга с реактивно-водяным устройством.
Рис. 1. Конструкция из патента иА 55868 и, 2010
Близки к украинскому решению вопроса о пожарном средстве легче воздуха и два аппарата, запатентованные в Германии: в обоих случаях также предполагается, что собственно средство пожаротушения располагается вне корпуса дирижабля, последний же, как и в украинском варианте, имеет традиционную сигарообразную форму [5, 6].
У изобретателя Г. Карната, как и у его украинских коллег, к дирижаблю крепится платформа с водяными баками и шлангами, однако, во-первых, при помощи лебедок она может подниматься вплотную к днищу дирижабля, и, во-вторых, все двигатели располагаются на корпусе дирижабля — таким образом аппарат оказывается более «цельным», «традиционным» (рис. 2) [5]. Эта платформа («модуль») одновременно ориентирована на осуществление спасательных действий, в частности на подъем на борт оказавшихся в горниле бедствия людей, при этом на ней должны работать пожарные и спасатели. Проект Карната именуется как «Дирижабль с транспортируемым пожарно-спасательным модулем», отличается функциональной комплексностью.
Другой патент, именуемый как «Приспособление для борьбы с лесными пожарами», предполагает, что вполне традиционный дирижабль несет к месту горения при помощи троса шланг, исходящий от расположенной на земле возле водоема насосной станции. Из этого шланга и осуществляется пожаротушение — или одной струей, или многими через соответствующую насадку. Автор патента аргументирует свой подход тем, что, во-первых, подача воды здесь не прерывается вследствие периодического покидания летательными аппаратами зоны горения для забора новых порций жидкости, а во-вторых, тем, что дирижабль не изменяет при сбросе воды на огонь свою
Рис. 2. Конструкция из патента DE102004017546A1, 2006
массу и, как следствие, летные характеристики [6]. Естественно, что оборотной стороной медали при этом выступает существенная территориальная ограниченность функционирования проектируемого пожарного средства.
Интересный вариант пожарного дирижабля запатентован в США под названием «Система распыления жидкости на базе дирижабля легче воздуха». Ядро данной конструкции состоит в том, что большой дирижабль, призванный длительно зависать-дрейфовать над масштабным пожаром, имеет в верхней части своего корпуса открытую нишу-воронку для залива воды с подлетающих самолетов, которая соединена с водяным резервуаром в нижней части корпуса, откуда вода через специальное устройство на днище дирижабля безостановочно льется на горящую поверхность искусственным дождем (рис. 3) [7]. (Именно это изобретение фигурирует в Рунете в перепевающих друг друга журналистских материалах о пожарном дирижабле в США.)
Рис. 3. Конструкция из патента US6769493B1, 2004
Авторы данного проекта уделяют особое внимание системе распыления (или «распределения»— «dispensing») воды, и также допускают использование аппарата не только в пожарных целях: например,
для посева растений на тех территориях, где это сделать традиционным способом нелегко. Примечательно, что в их работе представлен обстоятельный обзор патентов США, на которые опирается изобретение, в частности, рассматриваются две версии использования дирижабля в пожаротушении—в обоих традиционный дирижабль неким образом загружается водой и транспортирует ее, что напоминает рассмотренные выше украинский и германский подходы. Одно из этих изобретений — «Средства для тушения пожаров» Дж. Моргана — увидело свет еще в 1926 году (рис. 4) [8].
Дирижабль пожарный пикирующий — Россия, 2016. Новая конструкция пожарного дирижабля осуществлена изобретательским коллективом из Санкт-Петербурга (к нему принадлежит автор статьи), запатентовавшим «Дирижабль пожарный пикирующий» [9].
В итоге приведенного выше краткого обзора необходимо отметить следующее.
1. Наиболее продуктивным видится создание дирижабля для тушения пожаров, имеющего традиционную сигарообразную форму и характеризующегося конструкционной «цельностью», то есть все его функциональные системы должны находиться в едином корпусе — при функционировании в экстремальных условиях такой аппарат окажется менее уязвимым, кроме того, он будет более приспособленным для тушения высотных объектов в городских условиях (уменьшение риска зацепиться за соседние объекты).
2. Необходимо уделить особое внимание проблеме опасной для дирижабля парусности его корпуса (даже «цельного» и сигарообразного) в турбулентных потоках горячего воздуха, исходящих из зоны интенсивного горения.
3. Огнетушащим веществом для пожарного дирижабля должна быть, в первую очередь, вода, т. к. она имеется (особенно в России) в обширном естественном доступе, может забираться на борт несложным образом и быть направленной на огонь различными способами: струей, «водопадом», «дождем», «изморосью».
4. Ряд преимуществ имеет пожарный дирижабль без пилота, с дистанционным управлением. Он позволит не нагружать аппарат кабиной управления, системой жизнеобеспечения людей, увеличить массу загружаемой воды и устранит высокий в пожарной деятельности риск гибели экипажа. Уровень техники позволяет управлять дирижаблем дистанционно — это проще, чем в случае с самолетом/вертолетом. (В дирижаблестроении такой пример имеется: в США в середине 2000-х годов создан беспилотный дирижабль Р-791 [10].)
На этих основаниях осуществлялось эскизное проектирование пожарного дирижабля (рис. 5).
Новаторство изобретения состоит в том, что в корпусе дирижабля имеется два одинакового объема сообщающихся резервуара для воды. Один располагается в центральной части аппарата у его днища, заполняется водой исходно, задает летательному аппарату хорошую остойчивость при движении и зависании в горизонтальном положении. Второй —
располагается в носовой части, при перекачке в него воды из центрально-донного резервуара корпус дирижабля принимает вертикальное положение — с соответствующей остойчивостью — и может пребывать в таковом над зоной горения (покоиться или перемещаться, в частности, сверху вниз — пикировать) в минимально уязвимом для турбулентности и жара состоянии (рис. 6, 7). Оболочка дирижабля должна быть изготовлена из жаропрочного материала, а часть несомой дирижаблем воды использоваться одновременно с тушением огня для ее распыления на корпус в целях его текущего охлаждения.
Когда дирижабль израсходует имеющуюся на борту воду, то станет гораздо легче и устремится вверх, удаляясь от огня. Естественно, что описанные ключевые «телодвижения» аппарата должны корректироваться, а также дополняться установками пилотирования, задаваемыми посредством движителей, имеющих изменяемый — с большой степенью
1 2 3 4 5 6 7
Рис. 5. Устройство дирижабля пикирующего (патент RU 2573489 С1, 2016): 1) водяная пушка, 2) разбрызгиватели воды, 3) резервуары для воды с соединителем, 4) шланг для забора воды, 5) базовое оборудование дирижабля, 6) движители,
7) видеокамеры
Рис. 6. Тушение пожарным дирижаблем пикирующим лесного пожара: при подлете к зоне горения, струей (слева); над зоной горения в вертикальном положении, разбрызгиванием, с одновременным распылением воды на корпус
(справа)
свободы — вектор тяги. Наряду с этим в дирижабле должна иметься система пневматического балластирования, устроенная так, как это практикуется в обычных дирижаблях.
При конструировании аппарата можно предусмотреть возможность закачки воды исходно в носовой резервуар при вертикальном положении корпуса, обеспечиваемом работой движителей и системы балластирования. Это может иметь важное значение при заборе дирижаблем воды на местности там, где для его горизонтального положения будет не хватать свободного пространства: например, с поверхности реки, протекающей в городе (рис. 7).
Управление дирижаблем осуществляет по радиоканалу оператор, находящийся в безопасном месте вне зоны горения: на земле или на другом летательном аппарате. Наблюдение за дирижаблем и окружающим пространством оператор ведет посредством размещенных в хвостовой части видеокамер, работающих в видимом и инфракрасном спектрах.
При подробном проектировании пожарного дирижабля пикирующего в его функционирование можно заложить многие полезные возможности, в том числе те, что предусматривались рассмотренной выше мировой инженерно-изобретательской мыслью. Так, заполнение дирижабля водой может осуществляться
Рис. 7. Тушение пожарным дирижаблем пикирующим пожара в городской среде: забор воды с поверхности водоема; подлет к объекту в горизонтальном и вертикальном положениях корпуса
не только из ресурсов авиабазы и с поверхности водоемов, но и на высоте, от других летательных аппаратов. Тушение огня может производиться не только посредством водяной пушки, но и путем сброса воды через открывающийся люк, а также за счет разбрызгивания/распыления. Кроме того, дирижабль может осуществлять подъем из зоны горения людей и предметов.
Литература
1. Краснов М. Создание и применение пожарных дирижаблей// http://www.proza.ru/2012/09/09/859 Свидетельство о публикации № 212090900859
2. Биккужин Ф.Ф., Биккужина Э. Ф. Пожарный дирижабль. Патент на изобретение № 2250122, 2005.
3. Биккужин Ф.Ф., Биккужина Э.Ф. Пожарный дирижабль. Патент на изобретение № 2342177, 2008.
4. Верхман О.А, Верхман I. О., Каспер Т. Ю. Пожежний повпряний мостовий кран. Патент на корисну модель № 55868, 2010 // http://uapatents.com/2-55868-pozhezhnijj-povitryanijj-mostovijj-kran.html
5. Karnath G. LuftschiffmittransportfähigerFeuerbekämpfungs- und Rettungseinheit. DE102004017546A1, 2006 // http://www.google. com/patents/DE102004017546A1?cl=de
6. SladkovS. Der Aufbaufür den Kampfmit den Waldbränden. German
Patent DE202007016445U1, 2008 // http://www.freepatentsonline. com/DE202007016445U1.html
7. Fima R.G., Gagliano Т., Pope R. E. Liquid dispensing lighter-than-air airship system US6769493B1, 2004 // https://www.google.ru/ patents/US6769493?dq=US+Patent+6+769+493+B1&hl=ru&sa=X &ved=0ahUKEwi1l_DF4u7NAhXFjCwKHRR1AT0Q6AEIGzAA
8. Морган Дж. Meansforextinguishingfires. US1609762, 1926 // https://www.google.ru/patents/US1609762?dq=us+patent+1609 762&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwjpsN0vrvDNAhUKiSwKHTLYDM8 Q6AEIGzAA
9. Попов Н.Л., Шанин А. П., Никулин С. Э. Дирижабль пожарный пикирующий. Патент на изобретение № 2573489, 2016.
10. P-791 гибридное воздушное судно // http://www.best-army.ru/ archives/43
Сведения об авторе
Никулин Сергей Эдуардович: к. ф. н., АО «НОРМА-ЭНЕРГОИНВЕСТ», вед. спец. 190031, Санкт-Петербург, пер. Гривцова, 11. E-mail: nerin8@yandex.ru
Information about authors
Nikulin Sergey E.: Candidate of Philosophical Sciences, Joint-stock company "Norma-Energoinvest", Leading Specialist.
190031, St. Petersburg, Grivtsova lane, 11. E-mail: nerin8@yandex.ru
