Вертолётные системы для тушения лесных пожаров
Доброго времени суток. Хочу рассказать о водосливных устройствах, применяемых авиацией МЧС и Авиалесоохраны.
Для тушения лесных пожаров в структуре Авиалесоохраны существуют специальные парашютно-десантные команды. Отважные парашютисты, прыгающие в условиях задымления в районы кромок лесных пожаров. На их вооружении пилы, топоры, специальные ручные помпы, иногда взрывчатка. Их работа — Подвиг. Но рассказ о, «тяжёлой артиллерии» пожаротушения. Вертолётных водосливных устройствах ВСУ-5А, ВСУ-15А.
Первые модели этих систем, ВСУ-5, были разработаны в 1995 году НИИ AУС (г. Феодосия) совместно с ВНИИ ПАНХ ГА (г. Краснодар) и «Авиалесоохраной» для вертолетов типа Ми-8МТ (МТВ, АМТ) и Ка-32. Оболочка водосливного устройства ВСУ-5 представляла собой 2-слойную, нежесткую в вертикальном направлении емкость. Жесткость оболочке, около верхнего отверстия, придает специальный элемент кольцевой формы. Оболочка в нижней части оснащена вторым металлическим кольцом меньшего диаметра. Подвес этой конструкции осуществлялся через тонкие стальные тросы по периметру к штатной тросовой внешней подвеске вертолёта, длиной 21 метр. По тросам подвески отбортовывался кабель Механизма Управления сливом воды. На сегодняшний день все ВСУ-5 выведены из эксплуатации, и заменены на усовершенствованные ВСУ-5А. Конструктивно, сама мягкая ёмкость почти не изменилась. Стальные тросы подвески заменены стропами, состоящими из нескольких слоёв капроновых лент, вшитыми в конструкцию мягкой оболочки обоими концами, у мягкой оболочки на боковых стропах нашиты специальные проушины. При подготовке ВСУ к работе 4 части верхнего обода последовательно продеваются в эти проушины, и проточки в верхней части мягкой оболочки. В трёх местах части обода стыкуются соединением «стакан — палец», а четвёртое «ухо — вилка». Все соединения обода контрятся осями, которые, в свою очередь контрятся либо шплинтами, либо пружинными колечками. Нижний обод состоит из двух половин, стыкующихся друг с другом аналогично. Схема строповки ёмкости ВСУ-5А показана на рисунке.
На серединах стропов вплетены титановые втулки с ребордами. Всего таких втулок на последней модификации шесть. На предыдущей было восемь. Через них мягкая ёмкость прикрепляется к Механизму Управления сливом. Конструкция навешивается через метровый трос-удлинитель от штатной подвески на замок внешней подвески ДГ-64М с помощью ленточной стропы длиной 20 метров, состоящей из набора капроновых моноколец, спрятанных в защитный чехол. Прочность этой стропы на разрыв около 40 тонн. Мягкая ёмкость, чехлы стропов выполнены из технической полиамидной ткани с плёночным покрытием. Сами стропы, радиальный силовой каркас, нашитый на мягкую ёмкость выполнены из ленты ЛТПЭ-26–2000. В нижней части мягкая оболочка дополнительно усилена кольцевой лентой ЛТ-свм-48–6000. Внутренний герметичный вкладыш выполнен из более тонкой полиамидной прорезиненной или с полиуретановым покрытием ткани. Части верхнего и нижнего ободов выполнены из стальной трубы, диаметром 51 мм. Причём, две секции верхнего обода наполнены свинцовой дробью. Это необходимо для быстрого затопления одной из сторон устройства при наборе воды из водоёма. Общая длина всего устройства 27 метров. Масса около 160 килограмм. Максимальный объём ёмкости в первом исполнении ВСУ-5А составляет 5 кубометров воды. Устройство проектировалось универсальным. Но грузоподъёмность вертолётов Ми-8 и Ка-32 различна. И если Камов запросто тягает 5 тонн, то Ми-8 МТ, МТВ с двигателями ТВ3–117ВМ могут поднять на внешней подвеске лишь 3 тонны груза. На мягкой ёмкости предусмотрен специальный пояс рифления, позволяющий за счёт утягивания уменьшать объём ёмкости вплоть до 3 кубометров. В дальнейших трёх исполнениях максимальный объём ёмкости изменялся до 2,5; 1,8; 3,5 кубометров. Соответственно, пояс рифления на них позволяет уменьшить объём вплоть до 1 кубометра. Сейчас появилась новая модификация Ми-8 АМТШ, с двигателями ВК-2000, и новым главным редуктором, способная поднимать до 4 тонн груза.
Механизм управления электромеханический.
Внутри расположены коллекторный электродвигатель постоянного тока 27В с червячным редуктором, шариковая фрикционная муфта со шкивом, на котором намотан вытяжной трос, длиной 1,6 метра, шариковый замок, фиксирующий бобышку на тросе в закрытом положении замка, два концевых выключателя АМ-800К, определяющих работу электродвигателя и момент закрытия шарикового замка. При нажатии оператором кнопки «СЛИВ» происходит подача питания. Электродвигатель через кинематику проворачивает шариковый замок, открывая его, и вызывает срыв фрикционной муфты, связанной со шкивом вытяжного троса. Бобышка на тросе высвобождается и трос под действием массы воды выматывается со шкива. В этот момент ось шкива закручивает пружинный двигатель, служащий для уменьшения нагрузки на эл. двигатель при сматывании троса. Трос связан с вытяжным фалом мягкой ёмкости, который через пластиковые кольца на сливном патрубке удерживает его во втянутом положении. Запирание производится обжимом массой воды в ёмкости. В момент открытия сливной патрубок высвобождается и выворачивается наружу. Вода сливается. После слива оператор нажимает кнопку «Подготовка» на пульте управления. Включается электродвигатель, сматывающий вытяжной трос на шкив, который втягивает сливной патрубок внутрь ёмкости. При входе бобышки вытяжного троса в шариковый замок, она обжимает шариковый фиксатор. Шариковый замок проворачивается, вдавливая 3 шарика в канавку бобышки, и запирает её. Срабатывает концевой выключатель, пульт обесточивает электродвигатель. Устройство готово к следующему применению.
Сборка водосливного устройства по документации группой из 4 человек занимает 30 минут. На практике за то же время вполне можно собрать вдвоём. При работе вертолёта с устройством время заполнения сухого — 15 секунд, влажного — 10 секунд. Скорость полёта вертолёта с пустым устройством до 160 км в час, с полным до 180 км в час. Слив воды на очаг пожара может производиться на скорости до 120 км в час. Скорость истечения воды около 700 литров в секунду. Время закрытия сливного клапана после слива около 8 секунд. При этом скорость полёта ограничена 80 км в час. Потеря воды из ВСУ в полёте не более 8 литров в минуту.
Конструкция ВСУ-15А аналогична. Это устройство предназначено для работы с вертолётом Ми-26Т, и рассчитано на забор 15 тонн воды. Просто всё больше. Ёмкость, количество боковых стропов подвеса. Ленточная стропа длиннее, выдерживает 80 тонн на разрыв. Верхний обод собирается из шести секций, а не из четырёх. Конструкция Механизма Управления полностью аналогична ВСУ-5А. Пружинный двигатель развивает большее усилие при сматывании вытяжного троса. Если для ВСУ-5А максимальное усилие на вытяжном тросе 25 килограмм, то для ВСУ-15А оно 35 килограмм. При превышении усилия проворачивается шариковая фрикционная муфта. Она представляет из себя диск с углублениями, в которые утапливаются подпружиненные стальные шарики, находящиеся в пазах шкива вытяжного троса.
Практика применения данных устройств выявила следующую проблему. Даже 15 тонн воды, сброшенные на лесной пожар недостаточно эффективны. Горение на поверхности прекращается, но высокая температура быстро высушивает её. Достаточно лёгкого ветерка, и дерево разгорается снова. Поэтому в дополнение к ВСУ применяется ещё одна система — СДП. Система добавления пенообразователя. Специального вещества, образующего пену. А при попадании на горящую поверхность — плёнку, препятствующую доступу атмосферного кислорода. Представляет из себя ёмкость, объёмом 250 литров для ВСУ-5А, и три идентичные для ВСУ-15А. В нижней части такой конструкции расположен электромагнитный клапан. СДП управляется блоком управления, построенном на основе микроконтроллера Atmel ATmega16. В микроконтроллер заносятся данные о объёме залитого пенообразователя, его плотности, объёме мягкой ёмкости, Он рассчитывает необходимое количество добавки, время, на которое надо открыть клапан, ведёт учёт количества сливов, объём оставшегося пенообразователя. При нажатии оператором кнопки «Добавка» на пульте управления, контроллер открывает клапан СДП на рассчитанное время. От клапана СДП внутрь мягкой ёмкости прокладывается шланг, по которому пенообразователь подмешивается в воду. Также разработаны специальные методики, при которых авиация работает совместно с наземными командами. Вертолёты массированными сбросами сбивают пламя, а наземные пожарные не дают ему вспыхнуть вновь. Помимо непосредственного тушения, данные устройства применяются для создания запаса воды в труднодоступных местах. Сооружается искусственный водоём, в который вертолёты сливают воду. Её используют наземные команды. Одна полная ВСУ-15А это пять заправок водой стандартной пожарной машины.
Но огненная стихия, как и любая в природе, обладает кошмарной силой. Лесные пожары делятся на низовые, когда горят сухая трава и подлесок, и верховые. Когда Лес полыхает целиком. И если с первым могут справиться авиация и парашютно-десантные команды, то верховой тушить практически бесполезно. Температура горения достигает 1000 градусов, объёмность пожара обеспечивает подсасывание огромных объёмов воздуха. Искры поднимаются на высоту более 100 метров и переносятся на большие расстояния. Скорость распространения пожара может достигать 100 км в час. Поэтому применяются другие технологии. Валка леса, опахивание противопожарной полосы бульдозерами. Но…
Конечно, виновниками лесных пожаров часто бывают грозы. Но и люди по глупости запросто порождают огненный ад. Непотушенный костёр, окурок, брошенный в лесу, выжигание травы на земельном участке. А после не в состоянии справиться с последствиями своей глупости. Глупость одного зачастую приводит к потере сотнями всего имущества, а в некоторых случаях и жизни людей. Многочисленные случаи, когда сгорали целые посёлки в разных уголках России, думаю, помнят все. А иногда лес вообще поджигают намеренно. После фирмы, принадлежащие преступникам, покупают деляны горельника за небольшие деньги под лесозаготовки. И попутно валят рядом деловую древесину.
В России это уже приняло колоссальные масштабы. А между тем, лес не зря называют лёгкими планеты. Также лес сглаживает воздействия погодных явлений. Вполне возможно, что многие современные проблемы в мире, потепление климата, таяние ледников, катастрофические по последствиям ливни, связаны именно с варварским отношением к лесам. Мы забываем о могуществе Природы. И если не одумаемся, не остановимся, стихии уничтожат нас самих.
