流体装载系统 相关的参考
本申请请求保护于2000年3月10日申请的美国临时专利申请60/188,547的优先权。
【技术领域】
本发明涉及将流体加入一容器中的泵装置。本发明尤其涉及管道装置，它可以将诸如湖、河、水库或海洋中的流体加到在空中的固定翼或旋翼飞行器中。
背景技术
多年以来，设计了专用飞行器，用于装载和运送水至火场。直升飞机可装备灭火系统，这些系统能够将诸如湖或海洋中的水装入飞机上的容器中，然后将水运输和分撒至火场。近来，全世界对直升飞机灭火服务的需求在不断上升。在那些缺少淡水源但盐水源充足的地区，目前经常需要用直升飞机进行灭火。因此，直升飞机必需能够采用海水作为阻燃剂，但不能损害飞行器构件或牺牲安全性。
传统的被FAA(联邦航空局)批准的软管或“连通管”(snorkel)装置用于盐水是不能令人满意的，因为这些连通管要求直升飞机在一由于盐集中在发动机中而导致功率迅速损失的高度盘旋。例如，美国专利3,897,829公开了一装备有吸管的直升飞机，该吸管被设计成垂直悬在盘旋的直升飞机下面，以将水源中的水加到飞机上地容器中。这类吸水装置的一个重要问题是，由旋翼产生的下冲气流使得水源中的水飞溅到直升飞机的下侧。当水源含有盐水时会有严重的问题，因为盐可以使直升飞机的零件生锈和腐蚀。喷洒到发动机内的盐喷雾使发动机内部损坏，并导致功率损失，最终可以使一个或两个发动机全部失效。在海水中使用悬摆的软管的另一问题是，如果海洋有波浪或湍流的话，软管可能跳入和跳出海水。
因此，本发明的一个目的是提供一种将盐水源中的流体加到飞行器上同时又不会使流体进入飞行器发动机的系统。
本发明的另一个目的是提供一将流体加到飞行器上的容器中的管道装置，其中管道装置保持其一部分稳定地浸没在流体源中，而飞行器以一对地速度在水源上方飞行，该速度足以使它停留在旋翼气流产生的喷雾的前面。
本发明的另一个目的是提供一流体装载系统，它可通用于装载来自于不同来源例如形状、深度和盐度不同的海洋、湖、河和水库的流体。
发明概要
本发明提供一种用于飞行器的流体装载和运输系统。一基本为刚性的管子构件连接于飞行器，从而与机上的容器相连通。管子构件可移动到朝下的方向，以当飞行器在流体源上方飞行时进入流体源，并在非使用阶段缩回。
本发明的一个方面是涉及一具有末端的流体管道装置，在该末端配备有一潜水装置，较好的是反向水翼艇形式的，当飞行器在水源上方运动时，它基本上将管道装置的末端保持在水源表面之下。
本发明的另一方面是提供一流体管道装置，其中，一管子构件有一沿管子构件的至少一部分长度延伸的支柱。该支柱构造成当飞行器在流体源上方飞行时能使管子构件的浸没末端稳定。
本发明的再一方面是有关一流体管道装置，其中，一管子构件连接于飞行器而与机上的容器相连通，从而当飞行器在流体源上方移动而且管子构件的末端被浸没时，管子构件保持在一基本朝后倾斜的方向。
本发明还提供一为运动中的飞行器装水的方法。通过一泵或飞行器在该源的上方运动时飞行器的朝前速度产生的冲击压力将流体从一流体源经一管子构件被输送到机上的容器。在一较佳实施例中，管子构件相对飞行器的飞行方向指向后面。通过在管子构件的端部附近提供一潜水装置，该端部就浸没在流体源表面的下面。
附图简要说明
图1是装备有容器和相应的用于对容器加水的流体管道装置的直升飞机的侧视图。
图2是装备有容器和流体管道装置的直升飞机的侧视图，其中流体管道装置包括图1的系统中所示的管子构件的上部。
图3是装备有容器和流体管道装置的直升飞机的侧视图，其中流体管道装置收缩在直升飞机下侧的其不使用位置上。
图4是图1所示的管子构件与系统的容器之间的连接部分的局部侧视图。
图5是图1系统中所示的管子构件的中心部分的局部剖视图。
图6是图1系统中的构件的末端部分的局部侧视图。
图7是本发明一较佳实施例的局部前视图，它示出了从一直升飞机下侧上的容器悬下的部分。
图8是安装在图7所述的管道装置末端上的潜水装置的立体图。
图9是本发明另一实施例的局部侧视图，它示出了一不同的入口结构。
图10是图9的管道装置的剖视图。
图11是图9所示的管道装置的末端的局部前视图。
发明的描述
本发明提供一系统，该系统可将流体加到飞行器上的一容器中，同时该飞行器可在流体源表面的上方移动。各个测试已论证了：直升飞机可在一加料高度飞行，例如在水面上的约10英尺内以约25节或更大的速度飞行，由此基本上能避免水吸入到发动机中。飞行中的加料系统可在诸如海洋的湍流或波动的盐水源中稳定而安全地运行，而大量的盐水不会飞溅到飞行器的下侧。在本发明的一较佳应用中，用一诸如水翼艇结构的潜水装置使管道浸没的末端在加料的同时保持稳定。
图1-6示出了本发明第一实施例的细节。图1示出了一直升飞机20，该直升飞机20在许多方面是一传统直升飞机，不同之处是，它装备有一本发明的流体装载和包含系统。容器22连接于基本上直接在直升飞机的主旋翼23下面的中心部。图7示出一类似容器的前视图。基本是刚性的管子构件24、也称为管道结构或连通管连接于容器22的前端。管子构件24的末端浸没在流体源30中。管子构件24通过水平旋转连接器32和一垂直旋转接头34连接于容器22，图4进一步示出了它们的细节，这将在下面讨论。管子构件24的上部和下部连接在中心部36。管子构件24的末端具有一反向水翼艇结构形式的潜水装置或能够有助于管子构件保持在流体源中的其它潜水装置40。一流线型支柱42形成在管子构件24的前面，以当直升飞机20向前飞行时减少阻力，还能至少部分地稳定管子构件24的横向运动。直升飞机20装备有一高度计装置46，以监测直升飞机20在流体源30表面上方的相对高度。来自监测装置的信息用一适当仪器向飞行员/副驾驶员报告。
如图1所示，管子构件24以一约40°的较佳角度θ指向后面。潜水装置40构造成使管子构件24的末端以角度θ稳定在流体中，而直升飞机20以约40节的速度朝前移动。由于以一足够的速度、较好的是约25节或更高的速度朝前移动图1所示的系统基本上避免了使水飞溅在直升飞机的下侧，使得旋翼下冲气流溅起的水主要出现在行驶中的直升飞机的后面。
图2示出本发明的一不同的应用。直升飞机20和容器22与图1所示的和描述的相同。管子构件24通过卸下底部而缩短，从而管子构件24的上部直接将容器22连接于流体源50。流体源50可以是具有基本平静的或平的表面的湖或水库。当流体源50相对而言是淡水(盐含量忽略不计)时，图2所示的应用是合适的，从而在直升飞机20盘旋的同时可以完成流体的装载。
图3示出图1的系统处在收缩位置。管子构件24通过一机上的绞盘(未示出)被拉起和固定于容器22的下侧。
图4示出了管子构件24与容器22之间的连接机构的放大视图。水平旋转连接器32允许管子构件24绕基本垂直于流体源表面并垂直于行驶方向的轴线旋转。垂直旋转接头34允许管子构件24绕垂直于图的轴线AA旋转。垂直旋转接头34允许管子构件在图1所示的使用位置与图3所示的不使用位置之间运动。垂直旋转接头34的外壳60是柔性的，以使接头可运动。
在图5中，该图是管子构件24的中心部36的剖视图，以示出了包含在管子构件24内的可选择的泵装置64。当直升飞机与浸没在水源中的管子构件24朝前移动时，即使没有泵装置64的任何帮助，也可观察到冲压(ram)作用，该冲压自然地通过管子构件24将流体源中的水向上压入容器22中。可用泵装置64提高流体装载的速度。
图6示出了管子构件24的末端。潜水装置40构造成当直升飞机朝前移动时，将保持和稳定在流体源中的管子构件24的所需方向。水入口66设置在管子构件24的前面上，以接收水并将水引导到管子构件24中。设置用虚线示出的内蜗壳，使在其中流动的流体平缓地改变方向进入管子构件，然后朝向容器22。
图7示出了本发明的一较佳实施例。直升飞机100有一将诸如海洋的流体源中的水带到火场的容器102。两个不同的管道装置连接于容器102的前端。刚性管道104连接于容器102前端的一侧。管道104主要设计成在朝前运动的同时能够进入盐水或淡水源的流体。柔性软管106连接于容器102前端的另一侧，主要在直升飞机100盘旋时用于进入淡水源的流体。刚性管道104基本上与结合图1描述的管道相同，不同之处是，管道104的中部110内没有设置内部泵装置。当管道104的末端浸没在水中并以例如25节的速度朝前移动时，在没有任何附加泵机构的情况下，一显著的冲压作用将水压向上，经过管道104进入容器102。试验显示，在没有任何附加泵机构的情况下，在以约35节的速度朝前移动时，管道104能够以约28秒2000加仑的速度为容器102添加水。
图7中的管道104的前视图还示出了管道104下部112的窄的前轮廓。窄的前轮廓使浸没在水中的管道104成流线型，并在装水期间使阻力或水阻力最小。入口114将流体引入两个沿管道104朝上延伸的内管子中。潜水装置116连接于处在一方向的管道104的末端，在对容器102加水时，该方向使管道104的浸没部分保持在一所需的角度和深度。
有利的是，提供两种类型的管道或连通管，从而具有最大的通用性。当装载盐水源中的水时，同时避免盐水吸入直升飞机发动机尤为主要时，刚性管道是最需要的。其它时间使用柔性管道可以是较理想的，例如，从淡水源或某一水源装流体时，在装载时该流体源没有大到使直升飞机在上面飞行。
图8示出了潜水装置116的立体图。潜水装置116有一对基本是平面的肩部120，它们在管道104的相对两侧朝下并通常朝外延伸时成锥形。随后肩部120连接于横向翼部分122。三个加固凸缘124可设置在潜水装置116的顶侧，以将潜水装置116连接于管道104。
图9-11示出了本发明的另一实施例，在该实施例中，管道入口部分的外形有所改变。下管道部分140有一末尾入口部142。一潜水装置144基本上如前所述连接于管道140。内管子146a和146b具有开口，当下管道部140被浸没并朝前移动时，这些开口用于接收来临的流体。图10示出了下管道部140和内管子146a和146b的横截面。图11示出了入口部142的前视图，除了能看见潜水装置144的前轮廓，还能看见管子146a和146b的开口。
尽管描述了本发明的较佳形式，但不能将在此描述和举例说明的特定实施例认为是本发明的保护范围，因为还可进行各种改变。申请人认为本发明的主题包括在此所公开的各个部分、特征、功能和/或性能的所有新颖的和非显著的组合以及子组合。公开实施例的单个特征、功能、部分或性能不是基本的。如下的权利要求书限定了被认为是新颖的和非显而易见的特征、功能、部分和/或性能的某些组合和子组合。其它的组合和子组合可以通过在这或有关申请中的新权利要求表达的或本权利要求书的修改得到保护。对于原权利要求书其范围是较宽的、较窄的、相同或不同的这样的权利要求也被认为包括在本申请人发明的主题内。