Способ сейсмической разведки, способ пожаротушения - RU2267738C2

Чертежи

Описание

Область техники

Данное изобретение относится к способам и устройствам доставки снарядов с зарядом в гражданских целях.

К гражданским областям применения, в которых возможна реализация данного изобретения, относятся, в частности:

- сейсмическая разведка с использованием взрывных генераторов сигналов в виде снарядов, запускаемых из точки, удаленной от разведываемого участка;

- тушение пожаров путем целенаправленного воздействия на горящий объект с применением снарядов, содержащих антипирен;

- пуск снарядов, содержащих вещества или предметы, которые требуется быстро доставить на точку, удаленную от точки запуска, например, в труднодоступные места для последующего извлечения таких веществ или предметов из соответствующего транспортировочного отсека снаряда;

- пуск снарядов, содержащих вещества, рассеиваемые из снаряда в полете над заданной зоной, например, для распыления антипиренов или инсектицидов или проведения прочих видов обработки.

В особенной мере данное изобретение применимо к стрельбе снарядами из ствольного пускового устройства, в котором друг за другом расположено несколько снарядов, запускаемых посредством соответствующих им отдельных метательных зарядов, воспламеняемых в заданном порядке для последовательного выталкивания этих снарядов через выходное отверстие ствола таким образом, чтобы предотвращать распространение воспламененного метательного заряда назад по стволу к расположенному сзади метательному заряду. Далее такие ствольные пусковые устройства указываются как ствольные пусковые устройства вышеописанного типа. Описание подобных ствольных пусковых устройств можно также найти в наших ранее подданных международных заявках на изобретения.

Уровень техники

Сейсмическая разведка слоев земной коры широко используется при разведке на нефть, а также при проведении геодезических и геологических исследований на месте строительства крупномасштабных сооружений и в прочих гражданских инженерных проектах, например для определения глубины коренных пород, выделения песчаных и гравийных образований и выявления водоносных зон излома и т.п. при проведении работ на суше и в море.

Принципы сейсмических методов геофизической разведки или картирования широко известны. Первоначально применялась закладка взрывных зарядов для создания ударной взрывной волны в земной коре. Для получения соответствующих сигналов использовалось несколько подземных зарядов, закладываемых на расстоянии друг от друга. Хотя этот способ и является эффективным, бурение скважин и закладка в них зарядов являются крайне дорогостоящими, особенно в отдаленных районах. Также использовалась укладка зарядов на поверхности, но это не позволило получить эффективный сигнал.

Позже сейсмическую разведку стали проводить по методу типа ВИБРОСЕЙС с применением передвижных механических вибрационных устройств, возбуждающих необходимые ударные волны, распространяющиеся под землей. Такой механический источник вибраций возбуждает в земле колебания в определенном частотном диапазоне. Ввиду физических ограничений, накладываемых на большую вибрирующую массу, понятно, что создаваемое ею возмущение имеет вид колебательного импульса конечной длительности, в пределах которой частота колебаний изменяется, и в основном линейно по времени.

Такие системы могут иметь средства варьирования частотой вибрации и амплитудой импульса, однако возможности таких вариаций также ограничены из-за механических ограничений используемого оборудования. Обычно длительность сейсмического импульса не превышает нескольких секунд, при этом его частоты находятся в интервале от 15 до 90 Гц, а амплитуда импульса возрастает по мере прохождения волны.

Область применения этих способов ограничена доступностью исследуемых районов для транспортных средств. Однако генерируемые таким образом сейсмические сигналы дают более детальную интерпретацию состояния исследуемых слоев земной коры, чем та, которую можно получить из сейсмических сигналов, создаваемых посредством детонации зарядов. Вместе с тем, использование этого способа в отдаленных районах является затруднительным и связано с высокими затратами. Существуют также существенные ограничения по типу генерируемого сигнала, особенно при использовании механических вибрационных устройств, которые неизбежно должны представлять собой машины чрезвычайно больших размеров.

При исследованиях морского дна наиболее широкое применение нашел способ генерирования сейсмических сигналов при помощи пневматических источников, выпускающих в воду сжатый воздух под высоким давлением.

Тушение пожаров путем целенаправленного воздействия на горящий объект, например, дистанционное тушение пожара в офисе в высотном здании, как правило, осуществляют направлением водяных струй или антипирена (огнегасящих составов) с платформы, установленной на выдвижной лестнице. Возможности эффективной борьбы с такими пожарами ограничены временем, необходимым для подготовки средств пожаротушения к целенаправленному воздействию на огонь, и возможностью установить стволы вблизи очага пожара для подачи к нему воды или антипирена.

Также вполне очевидными являются ограничения возможностей по доставке прочих веществ и предметов в удаленные точки.

Цель изобретения

Целью данного изобретения является преодоление хотя бы одного из затруднений, возникающих при использовании используемых в настоящее время способов доставки или размещения предметов или веществ.

Сущность изобретения

С учетом вышеизложенных проблем уровня техники согласно одному аспекту изобретения предложен способ сейсмической разведки, предусматривающий использование ствольного пускового устройства вышеописанного типа, способного стрелять несколькими снарядами, возбуждающими сейсмические сигналы, использование средства управления скоростью стрельбы снарядами и пуск снарядов, возбуждающих сейсмические сигналы, из указанного ствольного пускового устройства по земле/воде с заданной скоростью стрельбы и/или в заданном направлении с обеспечением распространения требуемого сейсмического сигнала.

В качестве таких снарядов можно использовать снаряды невзрывного типа, которые возбуждают требуемый сейсмический сигнал за счет энергии удара, или взрывные снаряды, детонирующие при ударе о землю или после прохождения под землю/воду.

Подходящим вариантом создания сейсмического сигнала является последовательный пуск серии снарядов в землю или воду. Ствольное пусковое устройство может иметь несколько собранных вместе стволов, и тогда пуск серии снарядов, предназначенных для возбуждения сейсмических сигналов, можно осуществлять залпом, одновременно выпуская из стволов пускового устройства крайние (находящиеся ближе всего к выходному отверстию) снаряды.

Стрельбу можно вести так, чтобы снаряды входили в землю одновременно или с заданными интервалами. Эти интервалы можно задавать, управляя темпом стрельбы или располагая снаряды со смещением относительно друг друга по оси ствола с последующим их одновременным пуском из одного ствола или нескольких соответствующих стволов, либо управляя траекторией стрельбы и скоростью летательного аппарата, судна или транспортного средства, на котором установлено ствольное пусковое устройство. При необходимости можно выбрать траекторию стрельбы, компенсирующую скорость движения летательного аппарата, судна или транспортного средства, например для обеспечения вертикального входа снаряда в землю.

При использовании 98-ствольното блока со стволами вышеописанного типа, стреляющего взрывными снарядами калибра 40-мм типа гранат, с помощью ствольного пускового устройства можно создавать дискретные сейсмические сигналы, возбуждаемые путем пуска 98 снарядов, а также их большего или меньшего количества, осуществляемого одновременно или короткой очередью, или меньшее число таких сигналов, каждый из которых будет более продолжительным или сильным за счет нескольких одновременных взрывов заданного числа одновременно выпущенных снарядов.

В этом случае можно по желанию варьировать амплитудой заданного сейсмического свип-сигнала путем подбора соответствующей мощности снаряда, а также, естественно, путем изменения числа стволов, из которых производится залп. Таким образом, изобретение позволяет возбуждать сигналы с такими сочетаниями амплитуд и частот, которые трудно или невозможно достичь при помощи обычных гидравлических или электромагнитных виброплатформ, используемых в технологии ВИБРОСЕЙС.

Пуск снарядов из блока можно осуществлять в воду со стационарных морских сооружений или с подводного буксируемого аппарата, причем параметры стрельбы при необходимости можно точно согласовать с рельефом исследуемого участка дна. Стрельбу из блока можно также вести с летательного аппарата или с нескольких летательных аппаратов, летящих в строю, с согласованием параметров стрельбы между летательными аппаратами по соответствующей электронной линии связи.

Такой метод позволяет быстро проводить разведку больших районов, особенно если обнаружение и регистрация сейсмических волн осуществляется на борту летательного аппарата с помощью соответствующих лазерных или инфракрасных средств. При проведении разведки районов, находящихся под водой, подобный уровень эффективности может быть достигнут использованием буксируемых гидрофонов.

Вышеописанные варианты осуществления изобретения должны обеспечивать возможность оптимального подбора скоростей свипирования, амплитуд и частот свип-сигналов в соответствии с геологическими условиями исследуемого района. Это позволит создавать в заданном интервале свипирования сейсмические сигналы, имеющие более широкий диапазон частот и амплитуд, чем при использовании обычных вибрационных методов.

Это преимущество изобретения должно сделать возможной разведку тех районов, которые при использовании обычных методов разведки считаются удаленными, недоступными или трудноразведываемыми, и должно обеспечить эффективные в стоимостном выражении средства разведки.

Согласно другому аспекту изобретения предложен способ тушения пожара путем целенаправленного воздействия на горящий объект, предусматривающий использование ствольного пускового устройства вышеописанного типа, способного стрелять несколькими снарядами, каждый из которых имеет транспортировочный отсек для антипиренов или огнегасящих средств, использование средства управления для прицеливания и управления скоростью стрельбы снарядами и/или количеством выпускаемых снарядов, и управляемый пуск снарядов из точки, находящейся на удалении от места пожара, в направлении горящего объекта с обеспечением тушения пожара.

В предпочтительном случае ствольное пусковое устройство является одним из нескольких ствольных пусковых устройств, установленных на транспортном средстве. Такое транспортное средство может быть снабжено средством прицеливания, например, лазерным прицелом, обеспечивающим визуальную индикацию. В другом варианте, например в условиях города, транспортное средство может быть оснащено электронным носителем топографической информации о застройке территории или средствами доступа к такой информации. Транспортное средство также может быть оснащено электронными средствами навигации или другой подобной аппаратурой, что позволило бы осуществлять целеуказание и прицеливание пускового устройства, например, на горящее помещение, имеющее внешнее окно на определенном этаже многоэтажного здания, припарковав транспортное средство рядом со зданием, предпочтительно в зоне прямой видимости цели, и введя хранимые в памяти координаты для этого окна.

Средство управления может предусматривать возможность пробного пуска снаряда без активной начинки ("болванки") перед залповым пуском заданного количества снарядов, начиненных антипиренами или огнегасящими средствами для тушения огня. С помощью средства управления можно управлять скоростью и/или направлением стрельбы определенных или всех ствольных пусковых устройств. Транспортное средство может быть оснащено многоствольными блоками, каждый из которых заряжен снарядами, предназначенными для тушения определенных видов пожаров, например, электрической или химической природы, а средство управления для достижения требуемого результата может предусматривать возможность стрельбы только из стволов, соответствующих виду пожара, или последовательной стрельбы из стволов заряженных разными типами снарядов.

Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ быстрой доставки веществ или предметов в удаленную точку, предусматривающий использование ствольного пускового устройства вышеописанного типа, способного стрелять несколькими снарядами, каждый из которых имеет транспортировочный отсек для веществ или предметов, доставляемых в удаленную точку, снаряжение транспортировочных отсеков доставляемыми веществами или предметами, использование средства управления для прицеливания и управления скоростью стрельбы снарядами и/или количеством выпускаемых снарядов, и управляемый пуск снарядов из ствольного пускового устройства в удаленную точку.

В каждом транспортировочном отсеке может содержаться вещество, рассеиваемое в полете на заданным удаленным местом, например, антипирен, инсектицид или средство других видов обработки. В таких вариантах применения транспортировочный отсек может открываться при взрыве или может быть снабжен химическим или механическим средством вытеснения рассеиваемого вещества через одно или несколько разрывных отверстий, выполненных в стенке отсека.

В другом варианте конструкция транспортировочного отсека может быть выполнена неразрушаемой, с возможностью извлечения содержимого отсека после доставки. С этой целью транспортировочный отсек может содержать крышку, закрепленную на корпусе снаряда посредством замкового или винтового соединения, или может быть выполнен иным образом с возможностью его открытия для извлечения содержимого. Кроме того, при доставке в транспортировочном отсеке материала, чувствительного к ударным нагрузкам, снаряд может быть снабжен парашютом, раскрываемым над местоположением цели.

При использовании предложенного способа доставки предметов и веществ в течение длительного времени, во избежание накопления мусора в районах точек доставки снаряды могут выполняться из биоразлагающегося материала.

Описание предпочтительных вариантов изобретения

Для облегчения понимания и практической реализации изобретения ниже приводится описание характерных вариантов осуществления изобретения, иллюстрируемых следующими чертежами.

Фиг.1 - схематический вид в разрезе типового ствольного пускового устройства для стрельбы снарядами, начиненными согласно предназначению.

Фиг.2 - средства ведения стрельбы, подходящие для сейсмической разведки.

Фиг.3 - пожарное транспортное средство для реализации предложенного способа.

Фиг.4 - многоствольные блоки, изображенные на фиг.3, в их нерабочем транспортировочном состоянии (в увеличенном масштабе).

Фиг.5 - схематический вид, иллюстрирующий расположение снарядов в одном блоке ствольных пусковых устройств.

В ствольном пусковом устройстве 10, показанном на фиг.1, содержится множество снарядов 11, размещенных в нарезном стволе 12, нарезы которого придают движущемуся по стволу снаряду вращение, необходимое для активизации исполнительного механизма выпуска содержимого транспортировочного отсека. Момент выпуска содержимого транспортировочного отсека 21 или подрыва взрывчатого вещества, которым начинен снаряд, можно определять на основе счета числа оборотов снаряда или с помощью других средств, как это предусмотрено в 40-мм гранатах, в том числе устройства отсчета времени полета. Такие средства могут использоваться по отдельности или - для дополнительной безопасности - в сочетании друг с другом.

В вышеописанном варианте метательный заряд 13 размещен в каждой камере высокого давления 14 с возможностью его воспламенения, осуществляемого с электронным управлением, в результате чего образующиеся при воспламенении газы выходят через тыльные отверстия в камеру низкого давления 15. Воспламенение инициируется детонатором 16, приводимым в действие посредством электрической цепи, в которой корпус снаряда играет роль участка цепи. В этом случае ствол 12 выполнен из изолирующего материала или покрыт изолирующим покрытием, а электрическая цепь заканчивается встроенным изолированным проводом 17, ведущим от детонатора 16 к контакту 18 на поверхности снаряда, который после заряжания снаряда совмещен с ответным контактом 19, закрепленным в стволе 12.

Совмещение контактов ствола и снаряда может достигаться при заряжании автоматически за счет внутренних нарезов ствола. В случае гладкого ствола аналогичный результат может быть достигнут применением кольцевых контактов.

При использовании в целях сейсмической разведки в подвесном блоке 23 собрана группа ствольных пусковых устройств 20, способных стрелять снарядами наподобие гранат, что делает возможным попадание заданного числа почти одновременно взрывающихся гранат в точку, где проводится разведка, как показано позицией 22, для создания сейсмического сигнала.

В качестве снарядов предпочтительно используют 40-мм гранаты, уже находящиеся в серийном производстве. Пуск гранат из блока 23 осуществляют по заданной программе с компьютерным управлением, при этом предполагается, что блок будет 98-ствольным, а в каждый ствол будут заряжаться по несколько гранат с внутренними или внешними метательными зарядами, индивидуально воспламеняемыми в заданном порядке. Управляемая стрельба гранатами может осуществляться таким образом, чтобы группа взрывающихся гранат накрывала разведываемую зону в заданном порядке.

В качестве примера, при использовании такого рода ствольного пускового устройства в 98-ствольном блоке калибра 40 мм с поперечным сечением, примерно составляющим 350 г 700 мм, и при размещении в каждом стволе по шесть снарядов, размерами схожих с обычной 40-мм гранатой военного назначения, требуемая длина ствола составила бы 900 мм, а вместимость всего пускового устройства составила бы 588 снарядов.

Такая конфигурация была бы удобна для сейсмических исследований на небольшом удалении, например, для стрельбы снарядами из стволов, направленных вниз. Для проведения исследований на большем удалении в каждом из таких стволов будет размещаться меньше снарядов, или стволы будут большей длины, и будет увеличено количество метательного заряда для достижения большей скорости снаряда на выходе из ствола. Для выполнения требований в конкретных случаях применения может использоваться другая конфигурация.

Ожидается, что максимальная скорострельность в расчете на один ствол достигнет 20.000 снарядов в минуту. Таким образом, максимальная скорострельность блока из 98 стволов составит 1960000 снарядов в минуту при допущении, что стрельба ведется из всех стволов одновременно и с максимальной скоростью.

В случае стрельбы очередью из 98 снарядов, когда из каждого ствола выпускается по одному снаряду, расположенному первым в стволе, возможности вариаций скорости стрельбы бесконечны, при этом стрельбу такой очередью можно вести с высокой частотой пусков.

Вышеописанный 98-ствольный блок является лишь одним примером из множества вариантов реализации технических характеристик. Различные технические характеристики могут быть реализованы путем внесения изменений в составные части блока. Например, блок может быть предварительно заряжен таким образом, чтобы в отдельных стволах размещались взрывные снаряды различного типа и веса.

В варианте, показанном на фиг.2, пуск гранат осуществляют из двух таких блоков 23 (показан только один), установленных на вертолете 24, вниз. В другом варианте пуск гранат 22 можно осуществлять из блока наземного базирования в заданную точку, находящуюся на безопасном удалении. При необходимости стрельбу из блока можно вести при помощи дистанционного управления из соображений безопасности. При регистрации полученных сейсмических сигналов могут быть задействованы обычные средства регистрации сигналов для анализа состояния исследуемых слоев известными методами.

Пожарное транспортное средство 30, показанное на фиг.3, снабжено батареями из блоков 31, установленных на поворотных платформах 32, благодаря чему каждый блок 31 можно индивидуально направлять на заданную цель. Как показано на фиг.5, каждый блок 31 может содержать сто ствольных пусковых устройств 33 типа описанных и представленных на фиг.1, каждый из которых заряжен шестью снарядами 34, в транспортировочных отсеках 21 которых находится антипирен.

Ствольные пусковые устройства 33 в предпочтительном варианте размещены в раздвижном корпусе 35, при этом их внешние концевые части могут быть открыты с обеспечением возможности развода ствольных пусковых устройств 33 в стороны друг от друга под определенным углом, как показано на фиг.3. Такой развод ствольных пусковых устройств может осуществляться посредством плоской системы кулачков, расположенных с возможностью перемещения вдоль внешних концевых частей ствольных пусковых устройств 33, нижние концы которых шарнирно прикреплены к донной стенке корпуса 35.

При стрельбе снарядами 34 из разведенных ствольных пусковых устройств будет достигаться большая площадь накрытия зоны нахождения цели, что может потребоваться, например, при тушении пожара на потерпевшем крушение самолете. С другой стороны, если целью является окно в многоэтажном здании, ствольные пусковые устройства можно оставить параллельными друг другу, как показано на фиг.4, или слегка свести своими выходными отверстиями к средней оси блока, а стрельбу снарядами 34 можно вести залпом батареи, если это целесообразно для создания требуемого воздействия непосредственно на горящий объект.

В представленном на чертежах варианте выполнения транспортное средство 30 может выпустить по высотному зданию до 7200 снарядов всего за 0,02 секунды. Поскольку блоки установлены поворотными с возможностью прицеливания, транспортному средству нужно лишь припарковаться вблизи здания для экстренного пуска его огнегасящих снарядов по зданию. Транспортное средство 30 снабжено лазерной системой прицеливания 37 для точного наведения ствольных пусковых устройств на цель.

Блоки ствольных пусковых устройств и элементы их крепления, подобные показанным на фиг.1-5, также могут использоваться при осуществлении изобретения в его других аспектах, при этом транспортировочный отсек 21 каждого снаряда 11 может использоваться для доставки, например, взрывчатого вещества для сейсмической разведки, антипиренов, пиротехнических материалов, гербицидов, пестицидов, удобрений или семян.

Приведенное выше описание относится только к характерному примеру осуществления изобретения, и все очевидные для специалиста изменения, которые могут быть в него внесены, рассматриваются как подпадающие под патентные притязания, изложенные в прилагаемой формуле изобретения.

Реферат

Изобретение относится к способам доставки снарядов с зарядом к гражданским целям для сейсмической разведки или тушения пожара. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют выброс снарядов, возбуждающих сейсмические сигналы, или снарядов с огнегасящим средством в зону пожара. Выброс осуществляют последовательно из собранных в подвесной блок ствольных пусковых устройств, в каждом из стволов которых располагают множество снарядов, при этом требуемые характеристики обеспечивают управлением мощностью снарядов, их количеством и/или скоростью стрельбы. Техническим результатом изобретения является повышение надежности доставки зарядов или огнегасящего вещества в труднодоступные места. 2 н. и 8 з.п.ф-лы, 5 ил.

Формула