CSTM-灭火用直升机挂载吊桶编制说明

CSTM团体标准《灭火用直升机挂载吊桶（征求意见稿）》编制说明任务来源根据CSTM标准委员会文件《关于CSTM<灭火用直升机挂载吊桶>的立项公告（材试标字[2020]197号）》的要求，由沈阳橡胶研究设计院有限公司作为主起草单位承担《灭火用直升机挂载吊桶》的制定工作。计划编号为CSTMLX050200541-2020，完成时间为2021年。牵头起草单位及主要起草人起草单位：沈阳橡胶研究设计院有限公司、化学工业胶管和胶布制品质量监督检验中心、青岛直升机有限公司。主要起草人：苗晶、王崇、李冬、周洋、朱江、戴琳、窦文波。其中苗晶主要负责本标准项目的总体规划、各阶段标准文本的编写和修改；王崇负责组织协调工作；李冬、周洋和朱江负责各实验室间和实验室内数据收集、分析与处理工作；戴琳负责半成品及成品试验：窦文波负责成品的现场试比和试验。国内外情况灭火吊桶主要用于直升机空中投放式灭火，平时贮存在机场或水源地附近的仓库中，当直升机受领灭火任务时，可快速挂载吊桶飞行至火场。灭火吊桶主要由载水吊桶、控制装置和悬挂带三部分构成。取水时，通过控制装置将放水口提拉到吊桶内收紧，直升机挂载灭火吊桶飞到水源地进行取水。放水时，通过控制装置将放水口打开，将水迅速放出。灭火吊桶具有携带方便，使用简单，易维护，可靠性好等特点，在军事和民用消防领域中得到广泛的应用。目前，国外生产吊桶的公司主要有加拿大的SEI公司、新西兰Cloudburst公司、美国Slimplex公司及俄罗斯的乌兰乌德工厂等。国内灭火吊桶起步较晚，技术成熟度有待提高。随着直升机在中国的大规模应用，灭火吊桶也将逐步向更多的装机对象推广，未来必将大大提高森林消防部队的灭火能力，成为让消防官兵满意的经济、适用、安全的直升机专用灭火器具。然而，灭火吊桶国内没有标准，产品多依靠进口，标准多为国外生产商的企业标准，国内难以获取，导致我们采购仅能依据产品说明书，无标准可作验收依据。为了更好的适应消防灭火行业的需求，避免给用户带来困扰，同时促进我国灭火吊桶的研发和生产，打破贸易壁垒，特制定本团体标准。主要编制过程4.1制定标准的原则本标准依据行业内最新技术水平制定，性能指标通过了大量的试验验证，选择的试验方法具有可性能。充分考虑了用户的需求，符合我国当前的技术发展要求。4.2本标准的主要内容标准的范围本标准规定了灭火用直升机挂载吊桶的结构、性能要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等，适用于灭火吊桶的质量控制和采购。规范性引用文件GB/T528硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定GB/T531.1硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）GB/T1682硫化橡胶低温脆性性能测定GB/T3512橡胶热空气老化性能测定HG/T2580橡胶或塑料涂覆织物拉伸强度和拉断伸长率的测定HG/T3050橡胶或涂覆织物等材料厚度、宽度的测定GJB150.9A军用装备实验室环境试验方法第9部分：湿热试验灭火吊桶的技术要求根据灭火吊桶使用要求和产品产业化生产必须和可能达到的技术水平，本标准设置了材料性能（包括胶料性能和涂覆织物性能，见表1）和吊桶成品性能（见表2）。表1材料性能要求性能要求混炼胶硬度/ShoreA55±5脆性温度/℃-40无破坏热空气老化，90℃×24h拉伸强度变化率/%±20拉断伸长率变化率/%±20耐湿热老化，60℃×10d拉伸强度变化率/%±20涂覆织物性能要求经向拉伸强度/（kN/m）≥40纬向拉伸强度/（kN/m）≥30耐屈挠性能，20000次无异常表2灭火吊桶技术要求项目要求1.4吨2吨3吨5吨15吨质量/kg不大于130150200260315取水时间/s不大于50505060150满载质量/kg不大于167025003500550016000满载水量/L1400±3002000±4003000±5005000±80015000±1000放水响应时间a/s不大于33333漏水量，L/min不大于88888a从按下放水按钮到吊桶开始放水的时间。试验方法本标准针对材料和成品的性能要求给出了适宜的试验方法。针对材料性能，规定了混炼胶的硬度和脆性温度的测定、热空气老化、耐湿热；涂覆织物的拉伸强度的测定、耐屈挠试验。针对吊桶成品，规定了外观、质量、满载质量、满载水量，以及取水、放水、漏水量等的试验方法。检验规则规定了型式检验和出厂检验的试验项目和频次、材料和成品组批、以及合格判定的规则。组批，胶料以同班、同机台生产的同种胶料不超过5辊为一批；成品以一次交付使用的为一批。检验频次，胶料应每批进行检验；成品应百分之百进行外观检验、成品试验取水效率为鉴定性检验项目。标志、包装、运输、贮存和寿命结合产品实际特点，对标志、包装、运输、贮存等作出规定。5.3产品结构与功能载水吊桶桶体结构设计为缺半球体状（如图2），桶体主要由外层主体布、内层主体布以及加强拉筋构成。侧面吊索：高强侧面吊索主要连接控制装置和桶体。侧面吊索吊装时使吊桶张开成伞状（缺半球体状）。1.中心吊索；2.侧面吊索；3.吊桶。图1灭火吊桶产品示意图放水口呈圆锥筒形，加强扁平带按图2的连接方式穿过均匀分布的塑料环，绳端汇聚在一起，共同连接在中心吊索一端，中心吊索和控制装置上的钢绳尾端相连。1.中心吊索；2.链绳；3.塑料环；4.放水口图2放水口外观图在吊桶上沿穿插着分瓣金属环箍（如图3）。目的使桶体上沿保持圆形以便在水面取水；在吊桶下沿悬挂分瓣金属环箍（如图4），目的使桶体到水面后依靠自重迅速下沉取水。1.吊桶上沿包边；2.上沿金属环箍；3.加强带的环扣；4.销钉；5.销轴；6.保险环；7.套筒。图3上沿分瓣金属环箍1.桶体；2.下沿分瓣金属环箍；3.橡胶减震环；4.金属吊环。图4下沿分瓣金属环箍控制装置控制装置上端与悬挂带和控制电缆连接，下端两侧与侧面吊索连接，下端的钢丝绳与中心吊索相连，见图5。控制装置主要功能是控制吊桶放水口开闭。1.悬挂带；2.控制电缆；3.控制装置；4.钢丝绳；5.中心吊索；6.侧面吊索。图5控制装置的连接方式悬挂带悬挂带是灭火吊桶的组成部分，用于连接控制装置和直升机外吊挂的承力元件。总长20米，由两条高强涤丝带通过绳索扣连接而成，结构如图6所示。1.涤丝带；2.绳索扣。图6悬挂带5.4各指标的意义及解释说明硬度胶料硬度是橡胶制品的重要检测指标，硬度高低直接影响产品性能，硬度的检测可以检查胶料配合剂的分散程度，硫化的均匀程度。根据灭火吊桶产品的特性，本标准选择胶料硬度范围为55±5，该硬度范围属涂覆织物制品常用硬度范围，可以有效的保证涂覆织物的柔韧性。脆性温度针对冬季森林火灾的工况环境，考虑到灭火吊桶要在低温环境下使用，产品在-40℃低温环境下需要保持良好的性能，保证产品在低温环境下正常使用。本标准选择-40℃低温环境下胶料无破坏。热空气老化的拉伸强度变化率及拉断伸长率变化率灭火吊桶在火灾现场工作，周围环境温度将达到90℃左右，本标准根据产品使用环境，提供胶料90℃高温试验。经检测，胶料经90℃热空气老化后，胶料拉伸强度和拉断伸长率变化率较小，表面未破坏，充分体现了材料具备耐高温性。本标准选择90℃老化后的拉伸强度及拉断伸长率。耐湿热老化，60℃×10d的拉伸强度变化率湿热老化试验可以检测在规定的温度和湿度环境放置后胶料的强度变化。基于灭火吊桶产品的实际需求，本标准设定湿热老化60℃×10d后的拉伸强度变化率±20%。涂覆织物的拉伸强度涂覆织物的拉伸性能是体现产品内层布所表现的力学变形规律，拉伸强度是评定织物内在质量的主要指标之一，本标准选择涂覆织物经向拉伸强度不小于40kN/m，纬向拉伸强度不小于30kN/m。耐屈挠性能，20000次灭火吊桶需要反复使用，使用过程中会发生多次曲挠情况，涂覆织物的曲挠试验可以有效模拟灭火吊桶使用状态，有效评估涂覆织物的耐屈挠性能。本标准确定曲挠20000次无异常。成品质量（重量）受直升机载重量限制及尽可能的提高吊桶的满载水量，灭火吊桶整体不宜设计过重，需要确定一个合理范围进行约束。本标准为5种规格产品选择了合适的重量范围。取水时间直升机灭火吊桶在接到灭火任务后，需要快速到达火场附近的水源地，为节省时间，提高取水效率。根据实际使用情况，本标准确定了5种规格的取水时间。满载质量直升机灭火吊桶取水后，需要确定满载后的水量，以指导灭火范围及灭火时间，同时指导飞行员根据吊桶的重量确定飞行参数数据。本标准确定了5种规格产品的满载质量。满载水量直升机灭火吊桶取水后，需要确定满载后的水量，以指导灭火范围及灭火时间。本标准确定了5种规格产品的满载水量。放水响应时间放水响应时间是衡量灭火吊桶的系统响应时间，在按下按钮后，快速将吊桶内的水放出，否则将会直接影响飞机的悬停时间。漏水量漏水量是检验灭火吊桶成品的一个重要指标，合理的控制灭火吊桶的漏水量可以提高灭火效率。本标准将5种规格产品漏水量统一确定为8L。5.5主要试验（或验证）分析本标准针对灭火用直升机挂载吊桶，规定了专门的配方、混炼和硫化等方面，规定了胶料、成品物理性能及成品性能的要求。标准起草工作组重点对胶料物理性能进行了试验验证（见表3）。有关检测报告见本编制说明的附件。表3硫化橡胶检测数据序号性能指标实测值1硬度/shoreA55±555555656552脆性温度/℃-40无破坏-40无破坏-40无破坏-40无破坏-40无破坏-40无破坏390℃×24h热空气老化拉伸强度变化率/%±202.42.73.02.53.14拉断伸长率变化率/%±20-6.6-5.8-6.8-4.7-6.95耐湿热老化60℃×10d拉伸强度降低率/%不大于2011.210.8109.6116疲劳寿命2万次无异常2万次无异常2万次无异常2万次无异常2万次无异常2万次无异常由表