CN107406144B - 非两栖灭火飞机中的用于抑制森林火灾的汲水装置 - Google Patents

Abstract

一种用于飞机的汲水装置(2)，包括：可延伸管状构件(5、18)，其具有第一端和相对端，其中，该第一端可枢转地附接到该飞机(1)；管道(4)，其用于在该第一端处将该可延伸管状构件(5、18)流体连接到该水箱(10)；漂浮件(7)，其连接到该可延伸管状构件(5、18)的该相对端，其中，该漂浮件(7)设有用于吸水的进入口(20)；其中，该进入口(20)流体连接到该可延伸管状构件(5、18)；其中，该汲水装置(2)能够在备用位置和操作位置之间操作，其中，在该备用位置，该可延伸管状构件(5、18)基本被缩回，在该操作位置，该可延伸管状构件(5、18)成角度地从该飞机(1)向下延伸。

Description

非两栖灭火飞机中的用于抑制森林火灾的汲水装置

本发明涉及用于常规飞机的能够用于扑灭森林火灾的汲水装置、装备有这种汲水装置的飞机以及对这种飞机上的水箱进行灌装的方法。

能够用于灭火的飞机在本领域是公知的。这种飞机的示例是两栖的Canadair森林消防器。这些所谓的“Canadair”飞机专用于扑灭森林火灾或野火，并且由于能够在水面上着陆，因此还专用于在海上发生灾难时进行搜索和救援。这些飞机能够在水域上方飞行时(其中，飞机的机体掠过水面)对安装的水箱进行灌装。它们可以例如在12秒内对水箱灌装6100升的水。吸入的水中能够添加添加剂，例如，形成液体灭火剂的凝胶或发泡化合物。添加剂提高了抑制火的作用。吸水后，飞机可以起飞、飞到森林火灾处并且在低空飞行时将水箱的内容物抛到燃烧区域处或附近。

通过重复该策略，能够熄灭森林火灾或野火。灭火的策略性方式是通过多次抛下使较宽范围或覆盖层的液体灭火剂(即，水)扩散到森林火灾的前方，从而阻挡森林火灾沿风向扩散的去路。

这种飞机的缺点是，它们专用于这项活动并且只能用于在深海上扑灭火灾和救援。此外，它们需要接触水，并且通常只有约6000升的有限容量的水在火上释放。

含有水箱的常规性非两栖飞机(即，所谓的灭火飞机)可具有较大的储存容量(约10.000-30.000升)，但是它们未装备成从海洋、河流和湖泊等的水面上提取水。它们通常需要在机场降落、再灌装水箱并且再次起飞。这花费大量的时间并且液体灭火剂每小时只能实现一次运载和抛落。此外，燃料成本较高，并且无法达到熄灭森林火灾的有效方法(每小时总成本/升)。

在本领域中，例如英国公开专利GB2163710中所述的，已知装备有用于汲取水的装置的飞机。所述飞机具有悬臂，该悬臂在其前端处枢转到飞机的机身的下侧，并且在其后端处具有汲水件，该汲水件经由悬臂中的管道连接到安装在机身中的储水箱。当飞机紧靠水域表面的上方飞行时，悬臂可以降低以将汲水件浸入水中，从而再灌装水箱。汲水件可以配备有水翼件以引导汲水件经过水面。然而，当被牵拉经过水面时，该汲水件和水翼件相对于水面的位置不确定，并且可能表现出不受控制的向下运动，从而危及被向下牵拉的飞机及其飞行员。

本发明的目的在于提供将水吸入到设有水箱的飞机中的改进的方法。

该目的在用于飞机的如下汲水装置中得以实现，该汲水装置包括：可延伸管状构件，其具有第一端和相对端，其中，第一端可枢转地附接到飞机；管道，其用于在第一端处将可延伸管状构件流体连接到水箱；漂浮件，其连接到可延伸管状构件的相对端。漂浮件在其相对端设有用于吸水的进入口，其中，进入口流体连接到可延伸管状构件的下端，其中，汲水装置能够在备用位置和操作位置之间操作，其中，在备用位置，可延伸管状构件基本被缩回，在操作位置，可延伸管状构件成角度地从飞机向下延伸。

管状构件与飞机和可延伸管状构件的枢转连接允许汲水装置在备用位置和操作位置之间操作。可延伸管状构件的枢转附接还允许在操作时使飞机相对于水面的高度改变。可延伸管状构件的可枢转性允许在可延伸管状构件与飞机之间呈现最佳角度，以便在给定的飞机的高度处牵拉漂浮件。例如，大浪可能需要比小浪更高的高度。

漂浮件在下降到水中时提供向上的力，即浮力，从而将可延伸管状构件的相对端(即，进入口)的工作深度保持在水面的限定位置处。这防止漂浮件过深并且将飞机拉下来。

术语“成角度”被理解为表示可延伸管状构件相对于机身的纵向轴线倾斜。可延伸管状构件与机身的纵向轴线之间的角度优选为20至70度，更优选为40至45度。

汲水装置可以安装在飞机(其可以是常规性非两栖飞机)的下方，以旨在从海样、湖泊、河流或任何其他水域中汲取水，以便抑制森林火灾或野火。假设该飞机在机身中具有通道门或舱口，汲水装置例如还可以安装在常规性飞机的内部，其中，该汲水装置可以从通道门或舱口处展开到飞机之外，以掠过水面并汲取水。

汲水装置可以被永久性地安装，或者可以在森林火灾高危季节后季节性地拆除。它允许常规性非两栖飞机在水面上方1米至18米之间(优选在水面上方5米至15米之间)的高度处飞行时，从水域中汲取水。

汲水装置可以安装在不同类型的飞机上。例如通常用于作物喷洒的小型飞机SEAT(单引擎灭火飞机或空中拖拉机AT-802)、中型灭火飞机(例如，Neptune P-2H)或者大型灭火飞机(LAT)(例如，Hercules C-130)以及超大型灭火飞机(VLAT)(例如，DC 10)。

在实施例中，漂浮件可以具有竖直截面呈V形的主体(例如高速快艇)，该主体具有较尖的头部和尾部，以便使设备平稳地降落在水面上并且使飞机维持位于空中所需的较高速度和经过水的稳态过程。较尖的头部可以例如呈斧头形状。

在实施例中，进入口面向头部定位在漂浮件的下方。进入口布置成从水面汲取水。这允许汲水装置能够利用汲水装置所附接的飞机的向前推力来汲取水。

在实施例中，进入口具有进入阀。这防止当漂浮件从水面上提升时吸入的水回流。

在实施例中，漂浮件设有安装在漂浮件下方并且位于尾部附近的水翼件，其中，水翼件具有与水的接合角，并且该接合角被选择为产生向下的力。水翼件的向下的力使漂浮件停留在水中。尾部附近的位置防止漂浮件的头部进入水面。在下降到水中时，漂浮件的浮力产生向上的力。

在操作中，当漂浮件被飞机牵拉经过水中时，水翼件产生的向下的力将漂浮件向下拉入到水中，直到该向下的力与向上的力(即，漂浮件的浮力)平衡。当水翼件安装在尾部附近时，向下的力也可以补偿由进入口在水中的阻力所引起的向下推动漂浮件的头部的转矩。这导致漂浮件的被动的、稳定的和安全的汲取位置，以防止漂浮件下得更深。该漂浮件可以在最短的时间内汲取最大量的水，同时对飞机作用的力最小。

在实施例中，漂浮件设有安装在漂浮件的较高端部并且位于头部附近的翼件，其中，该翼件具有与空气的接合角，并且接合角被选择为当从飞机上降落时产生向下的力。

翼件迫使漂浮件在空中时向下并且稳定漂浮件。

在实施例中，翼件可折合到漂浮件，使得当漂浮件位于水上时，翼件被展开，而当漂浮件位于水中时，翼件被折合以防止被波浪损坏。

在实施例中，可延伸管状构件包括具有至少一个延伸管的可延伸管。可延伸管状构件可以具有用于驱动至少一个延伸管的延伸装置。可延伸管可以通过铰链安装到飞机上，该铰链提供使管以与飞机成角度地方式向下延伸所必需的枢转作用。管可以设有诸如杆之类的延伸装置以机械地延伸。管也可以液压地延伸。驱动泵或液压泵允许管延伸。

在实施例中，可延伸管是伸缩管。伸缩管可以具有多个节段。这允许可延伸管容纳在飞机机身内的空间中。

在实施例中，可延伸管状构件包括至少一个软管，并且汲水装置还包括用于释放和缩回至少一个软管的装置。通过释放和缩回至少一个软管，至少一个软管可以从飞机上延伸并且在使用后缩回。至少一个软管的柔性提供了铰链作用，以允许软管从飞机上延伸并且与飞机成角度。

在另一个实施例中，用于释放和缩回软管的延伸装置包括卷轴，并且其中，至少一个软管卷绕到卷轴上并且从卷轴上展开。至少一个软管围绕卷轴的卷绕或展开提供了铰链作用，以允许软管从飞机上延伸并且与飞机成角度。此外，卷轴的主轴可以自由地旋转并且允许飞机在不同的高度(优选在5米和15米之间)处飞行。

卷绕在卷轴上的软管提供了用于容纳汲水装置的节省空间的解决方案。具有软管的卷轴可以容纳在飞机机身的内部，例如位于装载地板下方的隔室中。隔室可以用门或舱口覆盖。因此，当不使用汲水装置时，飞机可以在不受因部件延伸到机身的外部所造成的空气阻力的情况下飞行。

在实施例中，可延伸管状构件还包括提升装置，以用于将漂浮件移入和移出操作位置并且将漂浮件保持在操作位置。

这允许至少一个软管由相对较轻的材料制造，其中，提升可延伸管状构件和漂浮件的机械力可以借助于提升装置来减轻。

根据本发明的另一方面，目的也可以在如下飞机中得以实现，该飞机包括具有水箱的机身，其中，该飞机还设有如上所述的汲水装置。汲水装置例如在飞机的下方经由铰链构件附接到飞机机身的增强框架。汲水装置经由管道流体连接到水箱。

汲水装置可以安装在任何飞机(包括常规性非两栖飞机)的下方，以提供从海样、湖泊、河流或任何其他水域进行汲水的能力，以便抑制森林火灾或野火。

铰链构件可以安装在飞机的下方并且直接连接到飞机的以增强为目的的框架(骨架)上。

根据本发明的另一方面，目的还可以在对所述飞机的水箱进行灌装的方法中得以实现。该方法包括以下步骤：在1米至18米(优选5米至15米)范围内的高度处在水面上方飞行；延伸可延伸管状构件直到漂浮件接触水面；以及吸水。

在用水对箱进行灌装之后，可延伸管状构件可以缩回并移动到备用位置。然后，可以用舱口覆盖在飞机的下方处于备用位置的汲水装置。

图1示出了根据本发明的实施例的、安装在飞机的下方的、包括伸缩管的汲水装置的示例。

图2示出了根据本发明的实施例的、包括卷轴上的软管和在备用位置安装于飞机内部的漂浮件的汲水装置的另一个示例。

图3示出了处于操作位置的图2的汲水装置。

图4示出了根据本发明的实施例的汲水装置的漂浮件的侧视图。

图5示出了根据本发明的实施例的汲水装置的漂浮件的主视图。

图6示出了根据本发明的实施例的汲水装置的漂浮件的后视图。

如图1所示的、位于备用位置8的汲水装置能够安装在飞机1或灭火飞机(例如常规性非两栖飞机1)的下方。

飞机1可以安装水箱10，水箱可以例如含有10.000至30.000升或更多的液体灭火剂，即水。这些水箱由较宽尺寸的管道12相互连接，以便在高速灌装期间保持飞机1的稳态平衡。在森林火灾中，灭火飞机能够在很短的时间(从4秒到8秒不等)内抛下这些水箱的内容物。

水箱10连接到灌装管或管道4，该灌装管或管道连接到可延伸管5。可延伸管5连接到铰链3。铰链3可以安装在安装于飞机1的框架上。铰链3也可以直接安装在飞机的内部并且与飞机1的以增强为目的的主框架或机身14相连接。

当汲水装置2处于操作位置时，由飞机1拉动并且漂浮在水面9上的漂浮件7在水面9中将保持稳态的、被动的、稳定的和安全的位置，而飞机1相对于水面的高度可以发生变化。

与铰链3相连接的主管5可以延伸至少一个延伸管6。延伸管6可以具有使得安装在可延伸主管5内部的外径。延伸管6附接到漂浮件7。延伸管6设有进入口(参见图4中的附图标记20)，该进入口可以具有进入阀。一旦具有进入口的漂浮件7进入水面9时，水就将在高压下经过进入口并且进入所述水箱，如图1所示。一旦漂浮件7与水面9接合，进入阀就能够逐渐打开以允许水受控地流入。

如图2所示，可延伸管状构件可替代地包括软管18。软管18可由包括例如Dyneema^TM纤维或类似材料的增强材料制成。图2中处于备用位置的软管18可以卷绕到安装于飞机1内部的卷轴13上。漂浮件7可以容纳在滑块17上。停放在滑块17上的卷轴13和漂浮件7可以容纳在飞机1的机身14内。

一个软管18或多个软管18可以配有一个或多个线缆(图2中未示出)，以用于将漂浮件7从其备用位置提升或抬升到操作位置，反之亦然。在操作位置，一个或多个线缆还允许减轻软管18的张力，该张力由飞机向漂浮件施加。

在图3中，软管18被示为处于展开位置。卷轴13使软管18能够延伸，并且当软管在从飞机1的前部延伸到后部的竖直平面内围绕卷轴中心轴线旋转时，卷轴13还提供了铰链作用。软管18的柔性也可有助于铰链作用。软管18在卷轴13处的端部经由防水轴承连接到管道4，从而将软管18连接到水箱10。在软管的相对端部处，漂浮件7附接到软管18。

为了开始汲取，通过打开舱口16并降下滑块17来将漂浮件7从飞机1上释放。在该降低位置，软管18可以从卷轴13上展开。飞机下方的气流将使漂浮件7相对于飞机1定位，如图3所示。滑块17的移动可以例如借助于具有线缆的绞盘来执行，该线缆附接到滑块17的自由侧。可以通过使线缆从绞盘15上释放来降下滑块17。

软管18可枢转地附接到漂浮件7，并且在另一端，卷轴的主轴/管可以自由地旋转，这允许飞机1在6米至20米之间的高度处飞行，同时漂浮件7保持在最佳汲取位置。软管18和从卷轴13到储箱的管道4的直径被选择为允许高速灌装，并且位于水箱10之间的较宽尺寸的管道确保同等的灌装，从而确保飞机1在该过程期间平衡并稳定。

在图4中，示出了漂浮件7。漂浮件7优选具有从竖直截面观察时呈V形的主体和较高的并且构造较尖的头部22，该头部将水面9和其下方的水域分开，从而允许漂浮件7以较高的速度进入水面，并且在由飞机牵拉经过水的操作中保持稳态位置，而不会对飞机1造成太大的压力或应力。这例如通过图4所示的斧形头部来实现。

在漂浮件7的两侧可以安装喷射扰流件21以使弓形波偏转并进行侧向喷射，以便减小压力。

尾部23还被设计成使水平稳地离开漂浮件，以便使对飞机1的应力更小。尾部23例如也可在漂浮件7的水平截面和竖直截面上呈V形。进入口20与所述管和水箱相连接。

漂浮件7在其头部22附近设有翼件24。翼件24例如通过使其在漂浮件7的前方向下倾斜来定位以产生向下的力，并且以稳定的方式迫使漂浮件7向下抵达水面9。在接触之后，翼件24可以折合或折叠到漂浮件7的内部或漂浮件7的侧面。翼件24可以折合和折叠到漂浮件7的凹部中。翼件24可以在漂浮件7从飞机1上降下时展开。当漂浮件7与水表面9接合时，翼型24优选被折合以防止水波损坏翼件24。

漂浮件7可以在漂浮件7下方并且在其尾部23附近设有水翼件19。当漂浮件由飞机1和软管18牵拉经过水面9时，水翼件19产生向下的力，而漂浮件浮力产生向上的力。水翼件19例如在漂浮件7的前方向下倾斜。以这种方式，迫使漂浮件7以与飞机1成约40度的角度进入到被动的、稳定的和安全的汲取位置。

可延伸管5、6或软管18可延伸通过漂浮件7以与进入口20连接。替代地，可以设置延伸通过漂浮件主体的通道，其中，该通道在其上端可枢转地连接到可延伸管5、6或软管18，并且在其下端连接到进入口20。可延伸管5、6或软管18的连接也可以是柔性连接。枢转连接或柔性连接允许漂浮件7自由移动。

在图5中，在头部22的主视图中示出了在大容量灭火飞机的情况下具有两个管6或软管18的漂浮件7。在主视图中，进入口20和喷射扰流件21被示出。

在图6中，从后方示出了漂浮件7，其中，尾部13位于前方。

汲水装置2的汲取能力由软管18的直径、发动机的剩余电力和飞机1的装载能力来决定。可以在水箱10中安装溢流阀以避免过度装载。在灌装水箱10之后，可以关闭溢流阀，软管18卷绕到卷轴13上，漂浮件7可以恢复到其备用位置，并且舱口被关闭。在较大体积的情况下，汲水装置2可以包括两个或更多个软管18而非一个。

上述实施例是作为示例给出的。可以在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下进行改变。

附图标记：

1 飞机

2 汲水装置

3 枢转连接

4 管道

5 可延伸管

6 延伸管

7 漂浮件

8 处于备用位置的汲水装置

9 水面

10 水箱

11 致动器

12 水箱连接管道

13 卷轴

14 机身

16 舱口

15 绞盘

17 滑块

18 软管

19 水翼件

20 进入口

21 喷射扰流件

22 斧形头部

23 尾部

24 翼件

Claims (14)

1.一种用于飞机的汲水装置(2)，所述汲水装置包括：

-可延伸管状构件(5、18)，其具有第一端和相对端，其中，所述第一端可枢转地附接到所述飞机(1)；

-管道(4)，其用于在所述第一端处将所述可延伸管状构件(5、18)流体连接到水箱(10)；

-漂浮件(7)，其连接到所述管状构件(5、18)的所述相对端，所述漂浮件(7)具有用于在使用时保持漂浮在水面上的浮力；

-其中，所述漂浮件(7)设有用于吸水的进入口(20)，其中，所述进入口(20)位于所述漂浮件(7)的下方；

-其中，所述进入口(20)流体连接到所述可延伸管状构件(5、18)；

-其中，所述汲水装置(2)能够在备用位置和操作位置之间操作，其中，在所述备用位置，所述可延伸管状构件(5、18)基本被缩回，在所述操作位置，所述可延伸管状构件(5、18)成角度地从所述飞机(1)向下延伸。

2.根据权利要求1所述的汲水装置(2)，其中，所述漂浮件(7)包括V形主体，所述V形主体具有头部(22)和尾部(23)。

3.根据权利要求2所述的汲水装置(2)，其中，所述漂浮件(7)设有附接到所述漂浮件(7)并且位于所述头部(22)附近的翼件(24)，其中，所述翼件(24)具有与空气的接合角，并且所述接合角被选择为在所述漂浮件(7)下降到所述水面期间产生向下的力。

4.根据权利要求2或3所述的汲水装置(2)，其中，所述进入口(20)面向所述头部(22)布置。

5.根据权利要求1所述的汲水装置(2)，其中，所述进入口(20)设有进入阀。

6.根据权利要求2所述的汲水装置(2)，其中，所述漂浮件(7)设有安装在所述漂浮件(7)的下方并且位于所述尾部(23)附近的水翼件(19)，其中，所述水翼件(19)被安装成具有与水的接合角，并且其中，所述接合角被选择为产生向下的力。

7.根据权利要求1所述的汲水装置(2)，其中，所述可延伸管状构件包括具有至少一个延伸管(6)的可延伸管(5)。

8.根据权利要求7所述的汲水装置(2)，其中所述可延伸管(5)是伸缩管。

9.根据权利要求1所述的汲水装置(2)，其中，所述可延伸管状构件(5、18)包括至少一个软管(18)，并且其中，所述汲水装置(2)还包括用于释放和缩回所述至少一个软管(18)的装置。

10.根据权利要求9所述的汲水装置(2)，其中，所述用于释放和缩回所述软管的装置包括卷轴，所述卷轴被布置为使所述软管(18)卷绕到所述卷轴(13)上并且使所述软管(18)从所述卷轴(13)上展开。

11.根据权利要求10所述的汲水装置(2)，其中，所述可延伸管状构件(5、18)还包括提升装置，所述提升装置被布置为将所述漂浮件(7)移入和移出所述备用位置，并且将所述漂浮件(7)保持在所述操作位置。

12.一种飞机(1)，包括具有水箱(10)的机身(14)，其中，所述飞机还设有根据权利要求1至11中任一项所述的汲水装置(2)，其中，所述汲水装置(2)经由铰链构件(3)附接到所述飞机(1)的增强框架，其中，所述汲水装置(2)经由管道(4)流体连接到所述水箱(10)。

13.一种用于对根据权利要求12所述的飞机的水箱(10)进行灌装的方法，所述方法包括以下步骤：

-在水面(9)上方1米至18米的范围内的高度处飞行；

-延伸可延伸管状构件(5、18)直到漂浮件(7)接触所述水面；

-经由进入口(20)从所述水面(9)吸水。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述高度在5米至15米的范围内。