МЕТАТЕЛЬНОЕ ОГНЕТУШАЩЕЕ УСТРОЙСТВО
PROPELLANT FIRE-EXTINGUISHING DEVICE

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к ручным переносным устройствам для оперативного тушения пожара, которые метаются в очаг возгорания, где генерируют аэрозольные ингибиторы горения в форме газообразных продуктов горения пиротехнической шашки и высокоэнергетических твердых частиц, прерывающих цепную реакцию, подавляя горение.
Уровень данной области техники характеризует метательное огнетушащее устройство, описанное в патенте RU 2164809 C2, А 62С 19/00, 2001 г., которое содержит функциональную шашку, спрессованную из пиротехнического состава, которая выполнена из двух зарядов, установленных во встречно смонтированных корпусных емкостях тарельчатой формы, скрепленных между собой отбортовками с зазором, образующим выходное дисковое сопло.
Пиротехнические заряды установлены в емкостях ниже уровня отбортовок, совместно формируя ресивер для накопления генерируемой тушащей газоаэрозольной смеси, выравнивания ее давления и температуры при турбулентном перемешивании встречных потоков.
На отбортовках закреплена скоба, совмещенная с рукояткой для метания устройства, под которой установлен узел воспламенения (инициирования) терочного типа.
Заряды покрыты защитной оболочкой, предохраняющей от воздействия атмосферной влаги, проникающей через открытое выходное сопло.
Пиротехнические заряды укреплены в корпусных емкостях посредством несущей прослойки из строительного гипса, служащего вяжущим конструкционным материалом и теплоизолирующим корпус от тепловой энергии, выделяющейся при горении шашек, так как имеет низкую теплопроводность.
Недостатком описанного устройства является неудовлетворительная эффективность основного действия по назначению из-за относительно низкого коэффициента функционального наполнения, масса пиротехнического заряда которого при наличии между ними ресивера на четверть уменьшена от максимального объема корпуса, что, как следствие, снижает защищаемый объем помещения по заданному лимиту концентрации в нем ингибиторов горения, необходимого для гарантированного подавления пожара.
Термозащитная прослойка из конструкционного строительного гипса - технологичного отверждающегося материала, характеризующегося конструкционной прочностью и низкой теплопроводностью, имеет присущий недостаток, который выражается в низкой функциональности из-за наличия структурной влаги, которая при длительном служебном охранении устройства испаряется и диффундирует в примыкающий пиротехнический заряд.
Кроме того, безопасное расположение узла ручного инициирования терочного типа под скобой-рукояткой неудобно в эксплуатации, для мобильного использования в экстремальных условиях из-за ограниченного рабочего пространства, скрытного и затруднительного доступа.
Более совершенным является метательное огнетушащее устройство по патенту RU 2483771 C1, A62C 19/00, 2012 г., которое по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному устройству.
Известное метательное огнетушащее устройство содержит два пиротехнических заряда, установленных через картонные прослойки в корпусных емкостях тарельчатой формы, соединенных отбортовками встречно, образуя выходное дисковое сопло, соосное щелевой камере горения, где помещена технологическая (предохранительная) сгорающая прокладка, и воспламенитель, сообщающийся посредством пиротехнического замедлителя с узлом инициирования, помещенным в быстроразъемном пенале, смонтированном в скобе-рукоятке, которая закреплена на отбортовках корпуса.
Размещенный в пенале воспламенитель примыкает непосредственно к пиротехническому замедлителю.
Скоба с рукояткой установлена на крепежных болтах отбортовок корпусных емкостей, выше их диаметра, наклоненно к выходному соплу, чтобы обеспечить удобство инициирования устройства, удерживаемого одной рукой, и облегчить доступ к крышке пенала свободной рукой для манипуляций со шнуром терочного узла запуска.
Особенностью известного устройства является то, что камера горения перекрыта огнепреградителем, выполненным в форме упругого кольца, установленного в сопле, внатяг с торцом отбортовок, между которыми направлена дюза наклонного пенала.
Известное устройство характеризуется тем, что в нем полностью исключено несанкционированное инициирование воспламенителя от собственного узла запуска или от направленного случайного источника тепловой энергии без предварительного снятия механической ступени предохранения в виде огнепреградителя, перекрывающего сопло и, следовательно, доступ к пиротехническим зарядом.
Продолжением отмеченного достоинства является присущий недостаток: снижение мобильности запуска генерирования огнетушащего аэрозоля из-за необходимости удаления укрепленного внатяг, утопленного в сопле упругого кольца с применением шанцевого инструмента, которым необходимо комплектовать каждый огнетушащий генератор.
При этом следует учитывать человеческий фактор в экстремальных условиях, в результате которого огнепреградительное кольцо может быть не удалено из сопла, что не допустит прохождения инициирующего огневого импульса от воспламенителя вовнутрь устройства, к функциональным зарядам, то есть метание генератора в очаг воспламенения осуществляется вхолостую и пожар не подавляется.
Следовательно, многопозиционное и продолжительное инициирование воспламенения функциональных зарядов в известном огнетушащем устройстве посредством терочного механизма, упакованного внутри пенала, является ненадежным.
Размещение дюзы наклонного пенала узла инициирования, смонтированного на отстранении от дискового сопла корпусных емкостей, под углом к щелевой камере горения, допускает возможность смещения огневого форса от зазора между отбортовками, что исключает воспламенение пиротехнических зарядов, то есть происходит отказ воспламенения пиротехнических шашек; генератор огнетушащего аэрозоля не срабатывает.
Термозащитные прослойки из картона не обеспечивают монолитности соединения с пиротехническими зарядами и гашения ударных нагрузок при падении устройства, метаемого в очаг возгорания, что может привести к разрушениям шашек, которые не обеспечат при этом стабильного торцевого горения и мерного генерирования огнетушащего аэрозоля, то есть заданной эффективности пожаротушения.
Крепление стойки на хорде дискообразного корпуса обеспечивает смещение ее рукоятки за центр масс устройства, создав при этом свободный доступ к пеналу с терочным механизмом инициирования и удобство его обслуживания при эксплуатации.
Но при этом дополнительно нагружается рука, удерживающая устройство в неустойчивом положении, что, кроме мышечного напряжения, создает неудобства для доступа к терочному механизму и, главное, его использованию посредством многоразового касательного чиркания теркой о малоразмерный чувствительный к трению воспламенительный заряд внутри пенала.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков для повышения функциональной надежности метательного огнетушащего устройства и эффективности действия по назначению, при упрощении запуска в работу.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном метательном огнетушащем устройстве, включающем два пиротехнических заряда, установленных через термозащитные прослойки в корпусных емкостях тарельчатой формы, соединенных с зазором между их отбортовками, образуя выходное дисковое сопло, соосное щелевой камере горения, где помещена предохранительная прокладка, и смонтированный в пенале узел инициирования, содержащий последовательно воспламенитель, пиротехнический замедлитель, усилительный заряд и дюзу, направленную в сопло, при этом пенал закреплен в скобе с рукояткой, разновысокие стойки которой установлены на болтах крепления отбортовок, согласно изобретению пенал узла инициирования вкручен в резьбовое отверстие скобы до упора в пиротехнические заряды, примыкая к предохранительной прокладке, через симметричные пазы в отбортовках корпусных емкостей и посадочный канал в термозащитной прослойке, выполненной из магнезита, при этом стойки скобы закреплены по диаметру емкостей таким образом, что перегиб рукоятки помещен в плоскости центра масс устройства, а воспламенитель узла инициирования выполнен в виде установленного на чеке подпружиненного накольника, соосного капсюлю-воспламенителю.
Отличительные признаки предложенного технического решения повысили функциональную надежность метательного огнетушащего устройства и упростили его оперативный запуск в работу по назначению, гарантированно обеспечив заданную эффективность пожаротушения.
Установка съемного пенала с узлом инициирования в посадочном резьбовое отверстии скобы позволяет хранить его раздельно от генератора и вкручивать до упора в посадочное отверстие скобы непосредственно перед использованием по назначению, что исключает, в принципе, несанкционированное воспламенение пиротехнических зарядов при хранении и в служебном обращении с огнетушащим устройством.
Оснащение скобы-рукоятки резьбовым отверстием под продольно подвижную установку пенала узла инициирования позволяет монтировать последний соосно соплу и внутри него, в контактном примыкании к торцам пиротехнических зарядов, для их непосредственного огневого взаимодействия, что повышает функциональную надежность запуска устройства.
Примыкание пенала узла инициирования к пиротехническим зарядам, при вкручивании до упора, повышает надежность (безотказность) передачи огневого импульса непосредственно в камеру горения, вдоль открытых торцевых поверхностей функциональных шашек, которые безотказно воспламеняются и стабильно горят.
Примыкание при этом пенала непосредственно к предохранительной прокладке, выполненной по диаметру пиротехнических зарядов, обеспечивает ее практически мгновенное сгорание при подаче через дюзу огневого форса, причем бегущий фронт горения прокладки способствует воспламенению торцевых поверхностей пиротехнических зарядов, генерирующих функциональный аэрозоль в зазор между ними.
Сгорающая при запуске устройства предохранительная прокладка, выполненная по диаметру примыкающих корпусных емкостей, в служебном обращении и хранении устройства перекрывает камеру горения, что позволило исключить упругое кольцо в сопле по прототипу. Таким образом, в предложенном изобретении камера горения вскрывается автоматически при сгорании предохранительной прокладки от огневого форса от воспламенителя при запуске.
Симметричные пазы в отбортовках корпусных емкостей, соосные посадочному каналу в термозащитной прослойке, служат для размещения пенала узла инициирования в непосредственном примыкании с торца к камере горения пиротехнических зарядов, что обеспечивает надежность их воспламенения.
Выполнение термозащитной прослойки из магнезита, не содержащего структурной влаги, направлено на повышение функциональной надежности пиротехнического заряда и устройства в целом.
При этом вязкий магнезит, отвержденный при спекании, представляет собой сотовую структуру, демпфирующую деформации от внешних механических нагрузок, которые не передаются на пиротехнические шашки, чем обеспечивается повышение ударной прочности конструкции, то есть метательное огнетушащее устройство сохраняет работоспособность при динамических нагрузках до 5g.
Этим предотвращается разрушение пиротехнических шашек, трещино-образование в них, сколы и пр., что сохраняет заданный режим их торцевого горения.
Крепление стоек скобы по диаметру корпусных емкостей позволило разместить перегиб ее рукоятки в центре масс устройства, чем сбалансировать нагрузку на руку, его удерживающую при запуске и метании, то есть улучшить эргономику для удобства обслуживания и эксплуатации.
Выполнение воспламенителя в виде подпружиненного накольника, соосного капсюлю, формирует механизм ударного действия при снятии его с предохранительной чеки, чем упрощается запуск устройства и повышается надежность воспламенения его пиротехнических зарядов.
В качестве воспламенителя с инициирующим механизмом ударного действия в предложенном огнетушащем устройстве использован стандартный, промышленно выпускаемый, что гарантирует его функциональность.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по генераторам огнетушащего аэрозоля, показал, что оно неизвестно, а с учетом практической возможности серийного изготовления на действующем производстве можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, который не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы.
На чертеже изображены: на фиг. 1 - предложенное устройство; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.
Корпус устройства выполнен из двух встречно смонтированных емкостей 1 тарельчатой формы, которые скреплены болтами 2 с гарантированным зазором посредством мерных шайб или пуклей (условно не показано) между их отбортовками 3, формообразующими дисковое выходное сопло 4.
В емкостях 1 через термозащитные прослойки 5, выполненные из магнезита, закреплены пиротехнические функциональные заряды 6, между открытыми торцами которых сформирована щелевая камера 7 горения, соосная дисковому соплу 4.
Камера 7 горения заполнена сгорающей предохранительной прокладкой 8 из поролона диаметром, соизмеримым с диаметром зарядов 6 функциональной шашки.
На диаметрально расположенных крепежных болтах 2 закреплены стойки 9 скобы 10, совмещенной с рукояткой 11, перегиб которой размещен в плоскости центра масс устройства.
В резьбовом отверстии 12 скобы 10 ввинчен до упора пенал 13 узла инициирования, который при этом расположен в пазу 14 отбортовок 3 и в посадочном канале 15, выполненном в прослойках 5, примыкая к пиротехническим зарядам 6.
В съемного пенале 13 узла инициирования (фиг. 1) последовательно установлены нагруженный пружиной 16 накольник 17, соосный капсюлю-воспламенителю 18, размещенному на замедлительном пороховом заряде 19, который через усилительный заряд 20 сообщается с дюзой 21 на торце пенала 13.
Накольник 17 посредством чеки 22, оснащенной кольцом 23 выдергивания, геометрически замкнут в пенале 13, образуя ступень предохранения.
Время горения замедлительного заряда 19 выбрано из условия гарантированной достаточности для прицеливания, замаха и метания устройства в очаг возгорания.
Дюза 21 расположена соосно щелевой камере 7 горения.
Функционирует метательное огнетушащее устройство следующим образом.
Для применения по назначению в резьбовое отверстие 12 скобы 10 вворачивают до упора пенал 13 узла инициирования.
Удерживая устройство одной рукой за рукоятку 11 скобы 10, второй свободной рукой, расшплинтовав чеку 22, за кольцо 23 чеку 22 извлекают из пенала 13, освобождая накольник 17 от геометрического зацепления - узел инициирования готов к срабатыванию.
Перед метанием резким ударом ладонью свободной руки, сжимая пружину 16, перемещают накольник 17 до его взаимодействия с капсюлем-воспламенителем 18. Форсом пламени, образующимся при срабатывании капсюля-воспламенителя 18, поджигается медленно (4-5 с) горящий заряд 19.
При этом оператор с замаха прицельно бросает устройство в очаг возгорания.
Тепловой энергией от заряда 19 воспламеняется усилительный заряд 20, который при сгорании образует форс огня, через дюзу 21 передающийся в зазор между пиротехническими зарядами 6, где сжигает предохранительную прокладку 8 и воспламеняет заряды 6 с открытых торцов.
При горении пиротехнических зарядов 6 генерируется газоаэрозольное образование, включающее ингибиторы горения, как в виде газообразных продуктов, так и в форме высокоэнергетической конденсированной фазы.
Газоаэрозольная тушащая смесь практически мгновенно заполняет камеру 7 горения, где возрастает давление, при этом тушащая смесь расширяющимся скоростным потоком через дисковое сопло 4 распространяется во все стороны объема защищаемого помещения, воздействуя на процесс горения.
Ингибиторы горения, содержащиеся в тушащей смеси, прерывают цепную реакцию окисления, в результате чего горение прекращается.
В закрытых объемах приборных отсеков, электрошкафов, кабин управления и т.п. пожар подавляется, а в относительно больших помещениях (железнодорожных вагонах, цехах, транспортных каютах, салонах и пр.) после подавления очага возгорания дополнительно проводят последующую проливку из гидрантов.
Натурные испытания опытных образцов предложенной конструкции метательного огнетушащего устройства подтвердили несущую прочность прослойки из магнезита, предотвращающей разрушение функциональных зарядов от ударов о преграду при метании в очаг возгорания.
Инициирующий механизм ударного действия воспламенителя обеспечивает оперативность и удобство применения в экстремальных условиях, формируя огневой импульс на выходе в заданном узком временном диапазоне.
Комплектование устройства съемным пеналом узла инициирования, который возможно устанавливать непосредственно перед применением по назначению, обеспечивает полную безопасность собственно генератора тушащей смеси при раздельном хранении.
Предложенная конструкция пригодна для серийного изготовления на действующем производстве для поставки заказчикам.