Способ пенного тушения пожара на морских объектах и устройство для его реализации
METHOD FOR FOAM FIRE EXTINGUISHING AT SEA OBJECTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для использования в подводном положении автономного необитаемого подводного аппарата при пенном тушении пожара на морских объектах, характеризующихся высокой степенью пожаровзрывоопасности.
Заявляемое техническое решение предназначено для тушения очагов пожаров, расположенных как непосредственно на поверхности воды, например, на судах, объектах морской газовой и нефтяной разведки и добычи, в том числе на плавучих буровых установках и морских стационарных платформах на точках бурения континентального шельфа, а также на береговых объектах, например, в портовых сооружениях, в том числе на нефтегазовых терминалах, складах и других инженерных плавучих сооружениях, предназначенных для безопасной стоянки судов в порту и удобства их обслуживания.
Известно (http://www.dslib.net/pozharn-bezopasnost/pozharnaja-bezopasnost-morskih-stacionarnyh-neftegazodobyvajuwih-platform.html), что одним из наиболее важных аспектов при проведении работ по освоению месторождений континентального шельфа является обеспечение безопасности. Аварийные ситуации, возникающие на морских стационарных платформах (МСП) в процессе работ по бурению, добыче, подготовке и переработке добываемой продукции могут привести к большим человеческим жертвам, потере установок, огромному экономическому и тяжелейшему экологическому ущербам. При этом наиболее частой причиной развития крупных аварий на морских установках является возникновение пожаров и взрывов.
Известен способ работы плавучей установки для пожаротушения (SU 1602553 А1, А62С 29/00, опубл. 1990 г.), включающий подачу забортной воды через водоприемник на вход насоса, а затем из нагнетательной полости насоса под высоким давлением на рабочую площадку в ствол, направляемый на очаг пожара.
Эта установка позволяет тушить различные очаги пожаров, используя забортную воду. Однако область ее использования ограничена невысокой предельно возможной дальностью подачи водяной струи, определяемой давлением жидкости на входе в ствол, то есть возможностями пожарного насосного агрегата, и высотой подъема лафетного ствола. При высокой интенсивности пожара плавучая установка не может быть приближена из соображений безопасности на достаточное для эффективного пожаротушения расстояние. Ограничение дальности подачи струи жидкости при тушении, например нефтегазовых фонтанов на объектах морской газонефтеразведки и добычи, приводит к необходимости использования дополнительной системы охлаждения конструкции противопожарной установки.
Известны система и способ импульсного тушения пожаров на морских судах, морских платформах и объектах морского берегового базирования (Патент RU №2442626, А62С 35/00 (2006.01), А62С 5/02 (2006.01), опубл. 20.02.2012).
Сущность данного технического решения заключается в подаче в зону пожара импульсной комбинированной водовоздушной струи пены низкой кратности и пены средней кратности. Для достижения технического результата система для тушения пожаров на морских судах, морских платформах и объектах морского берегового базирования содержит размещенные в контейнере и соединенные трубопроводами насосную станцию со средством подачи воды, емкость для пенообразователя и установку тушения пожара, выполненные с возможностью создания и подачи под напором импульсной комбинированной водовоздушной струи пены с кратностью, в частности, от 7 до 20 и пены средней кратности с кратностью, в частности, от 20 до 100.
Однако при импульсной комбинированной подаче водовоздушной струи пены низкой и средней кратности, последняя будет испытывать значительное динамическое взаимодействие с горящей поверхностью очага пожара. В результате чего стойкость пены снижается, что приводит частичному механическому разрушения струи пены.
Это подтверждается данными, приведенными в работе (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е переработанное. М., Химия, 1979, с. 73-74), в которой отмечено, что разрушению пены способствует также механическое разбивание струи пены при ее подаче. По этой причине наиболее широкое применение находит пена средней кратности, для получения которой используют весьма простую пеногенерирующую аппаратуру (типа ГВП-600), обеспечивающую одновременную подачу на металлическую сетку 2-6%-ного водного раствора пенообразователя и эжектируемого потоком этого раствора воздуха.
Известен пожарный катер (Патент RU №2017512, А62С 29/00 (1990.01), опубл. 15.08.1994), принятый за прототип заявляемого технического решения, и предназначенный для тушения пожаров и проведения спасательно-эвакуационных работ на плавсредствах и береговых объектах. Сущность изобретения заключается в наличии стабилизатора под подъемником и подруливающих устройств, которые обеспечивают точность наводки на очаг пожара или место, с которого производится эвакуация. Для обеспечения эвакуации применяют "люльку" на шарнирах.
В этом плавучем судне заявленные подруливающие устройства обеспечивают точность наведения двух стволов ЛС-60 с дальностью струи 80-100 м, установленных на двухколенчатом гидроподъемнике независимо от килевой качки.
Однако на пожарном катере отсутствует тепловая защита, которая необходима для подхода данного плавучего судна как можно ближе к очагу горения для произведения пенного тушении пожара на морских объектах базирования. Эти действия создают наиболее благоприятные условия для пенного тушения.
Известно (А.Н. Баратов. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004 с. 236), что при тушении очага пожара большой площади возможности равномерного распределения пены довольно ограничены. Поэтому возникает проблема равномерного распределения пены по всей поверхности без перерасхода. Это первая причина, а вторая связана с тем, что пена при движении и в спокойном состоянии имеет различные физические свойства. Изолирующая способность пены, находящейся в движении, уменьшается. В спокойном статическом состоянии пена создает «уплотненный» слой. Переход к статическому состоянию составляет 20 с.
В заявляемом техническом решении автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат находится на глубине, а на поверхности воды располагается только часть подъемника, поэтому названный аппарат практически не испытывает килевой качки.
По этой причине устройство пожаротушения, выполненное в виде пеногенератора, имеет самонаводящееся устройство, оборудованное системой самонаведения на цель путем распознавания очага пожара. У этого самонаводящегося устройства отсутствует функция стабилизирующего средства. Причем подача огнетушащего средства производится не импульсным способом, а - путем излива пены на горящую поверхность углеводородов.
Задачей изобретения является повышение эффективности тушения пожаров на объектах, расположенных как непосредственно на поверхности воды, а также на береговых объектах, с использованием автономных необитаемых подводных аппаратов, позволяющих приблизится этому аппарату в подводном положении на минимальное расстояние к очагу быстроразвивающегося пожара углеводородов.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что в способе пенного тушения пожара на морских объектах, включающем разведку контролируемой зоны доступными средствами наблюдения в случае возникновения пожара, доставку огнетушащего средства на плавучем судне и подачу его на коленчатом подъемнике, наведение на очаг пожара потока огнетушащего средства и тушение названого очага пожара доступными средствами пожаротушения в надводном положении, плавучее судно исполняют в виде автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата, на котором устанавливают снаружи на верхней оболочке последнего коленчатый подъемник со средствами пожаротушения, автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат перемещают в подводном положении на минимально возможное расстояние к очагу пожара на морском объекте, в качестве полезной нагрузки автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата используют концентрированный пенообразующий раствор, который размещают в емкости, а другой компонент пены в виде воды, например, морской, подают в процессе тушения из-за борта названного аппарата, производят перемещение части коленчатого подъемника со средствами пожаротушения из подводного в надводном положение над очагом пожара, подачу компонентов пены производят раздельно из подводного положения автономного необитаемого подводного аппарата по коленчатому подъемнику к пеногенератору средства пожаротушения, который оборудуют системой самонаведения на цель путем распознавания очага пожара, в случае выхода из строя системы самонаведение на цель при аномальном развитии пожара наведение на цель пеногенератора осуществляет бортовой компьютер автономного необитаемого подводного аппарата с помощью других не вышедших из строя приборов обнаружения и классификации надводных объектов, например с помощью перископа, а при необходимости в пополнении запасов концентрированного пенообразующего раствора на названном аппарате, к нему направляют автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат-заправщик с необходимым запасом жидкостного огнетушащего средства, который перегружают в подводном положении на автономный необитаемый подводный аппарат, осуществляющий тушение очага пожара пеной без остановки данной операции.
Сущность заявляемого устройства заключается в том, что в автономном необитаемом беспилотном подводный аппарате для пенного тушения пожара на морских объектах, выполненном в виде плавучего судна, выполненный в виде плавучего судна, содержащем корпус судна, в котором установлены движительная установка, автономный источник энергии, приборы управления, связи, навигации, обнаружения и классификации подводных и надводных объектов, устройства для доставки жидкостного огнетушащего средства на плавучем судне к очагу пожара, коленчатый подъемник для подачи потока огнетушащего средства к устройству его формирования и наведения его на очаг пожара в надводном положении названного устройства, плавучее судно выполнено в виде автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата, на котором размещено устройство для доставки жидкостного огнетушащего средства на плавучем судне к очагу пожара, выполненное в виде емкости для доставки одного из компонентом названного жидкостного огнетушащего средства, представленного в виде концентрированного пенообразующего раствора, емкость снабжена устройством для дозаправки необходимым запасом жидкостного огнетушащего средства в подводном положении названного аппарата, коленчатый подъемник для подачи в очаг пожара жидкостного огнетушащего средства из подводного в надводное положение смонтирован жестко снаружи на верхней оболочке автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата, а устройство формирования и наведения на очаг пожара потока огнетушащего средства выполнено в виде пеногенератора, оборудованного самонаводящимся устройством с системой самонаведения на цель путем распознавания очага пожара.
Технический эффект, реализуемый заявляемым способом обуславливается следующим.
Исполнение плавучего судна в виде автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата, предназначенного для пенного тушения пожара на морских объектах, и доставка огнетушащего средства к очагу пожара на этом плавучем судне в подводном положении позволяет:
- максимально приблизиться названному аппарату в подводном положении непосредственно к очагу горения с большой энергетикой;
- исключить загорание и вывод из строя автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата при всплытии его на поверхность воды.
Известно (Патент RU №2130794, А62С 29/00 (1995.01), опубл. 27.05.1999), что при тушении пожаров на танкерах и нефтепромыслах, где подход судна к очагу пожара весьма затруднен, что определяется безопасностью самого пожарного судна, минимальная дальность полета струи должна быть не менее 100 м. Ввиду того, что водяная струя имеет малую скорость на конечном участке ее полета, такие дальности можно обеспечить только при размещении лафетных стволов на высоте до 22 м и выше над ватерлинией судна. Данное требование вызывает необходимость оборудования пожарных судов башнями, подъемно-поворотными платформами или телескопическими мачтами для установки лафетных стволов. С учетом высоты установки лафетных стволов считается, что для обеспечения необходимой дальности полета струи требуются насосы с напором 1,2-1,3 МПа (см., например, Гурович А.Н. и Круталевич Н.И. Тенденции развития пожарных судов. Журнал "Судостроение", Москва, 1980 г., N 11, с. 6 и 7).
Данные обстоятельства приводят к усложнению конструкции пожарного судна, увеличивают в целом его вес и энергопотребление, а также снижают возможности эффективного пожаротушения с помощью плавучей установки.
Установка снаружи на верхней оболочке автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата коленчатого подъемника со средствами пожаротушения позволяет производить тушение пожара на морских объектах базирования из подводного положения плавучего судна.
Перемещение автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата в подводном положении на минимально возможное расстояние к очагу пожара на морском объекте позволяет повысить эффективность тушения этих объектов, характеризующихся высокой степенью пожаровзрывоопасности. Известно, что очень часто подойти плавучему судну в надводном положении практически невозможно или это связано с риском потери названного судна и гибелью людей.
Использование в качестве полезной нагрузки автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата концентрированного пенообразующего раствора, размещенного в емкости, позволяет увеличить время тушения морского объекта на одной заправке этой емкости.
Известно (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е переработанное. М., Химия, 1979, с. 76), что качество пены зависит от природы воды. Например, при применении морской воды условия пенообразования ухудшаются. В этом случае рекомендуется применять раствор пенообразователя с концентрацией в два раза больше указанных ранее в этой работе.
По этой причине в качестве полезной нагрузки на автономном необитаемом беспилотном подводном аппарате размещают емкость, которую заполняют одним из компонентом жидкостного огнетушащего средства, в качестве которого используют концентрированный пенообразующий раствор, а другой компонент пены в виде воды, например, морской, поступает из-за борта названного аппарата.
Перемещение части коленчатого подъемника со средствами пожаротушения из подводного в надводном положение над очагом пожара позволяет минимизировать потери, возникающие при тушении пожара на морских объектах базирования в аварийных ситуациях. Ранее было отмечено (http://www.dslib.net/pozharn-bezopasnost/pozharnaja-bezopasnost-morskih-stacionarnyh-neftegazodobyvajuwih-platform.html), что при возникновении чрезвычайной ситуации на отмеченных объектах часто возникают крупные пожары и взрывы.
Осуществление раздельной подачи компонентов пены из подводного положения автономного необитаемого подводного аппарата по коленчатому подъемнику к пеногенератору средства пожаротушения позволят произвести доставку этих компонентов по оптимальному маршруту к очагу пожара. Причем в надводном положении в зоне быстроразвивающегося пожара углеводородов будет находиться только часть коленчатого подъемник и пеногенератор.
Оборудование пеногенератора для подачи пены системой самонаведения на цель путем распознавания очага пожара позволяет приступить немедленно к тушению последнего после разворачивания доступных средств пожаротушения в надводном положении.
Наведение на цель пеногенератора в случае выхода из строя системы самонаведение на цель при аномальном развитии пожара с помощью бортового компьютера автономного необитаемого подводного аппарата при использовании других не вышедших из строя приборов обнаружения и классификации надводных объектов, например с помощью перископа, позволяет повысить надежность работы отмеченных ранее в материалах заявки на изобретение средств пожаротушения.
Пополнении запасов концентрированного пенообразующего раствора на автономном необитаемом беспилотном подводном аппарате и заправка в подводном положении названного аппарата с помощью автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата-заправщика необходимым запасом жидкостного огнетушащего средства позволяет осуществить тушение очага пожара пеной без остановки данной операции.
Технический эффект, реализуемый заявляемым устройством обуславливается следующим.
Исполнение плавучего судна в виде автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата позволяет:
- исключить охлаждение несущих конструкций плавучего судна и установки пенного пожаротушения, примененного в известных технических решениях (Патент FR №2448358, А62С 29/00, опубл. 1980; Авторское свидетельство SU 1602553, А62С 29/00 (2000.01, опубл. 30.10.1990);
- обеспечить скрытое перемещение плавучего судна к очагу пожара при тушении пожара на морских объектах в условиях проведения антитеррористических операций.
Размещение емкости для доставки одного из компонентов жидкостного огнетушащего средства в виде концентрированного пенообразующего раствора на автономном необитаемом подводном аппарате позволяет увеличить время работы устройства, предназначенного для тушения пожара на морских объектах, так как другой компонент в жидкостного огнетушащего средства в виде воды, например, морской, поступает в процессе тушения в названное устройство непосредственно из-за борта автономного необитаемого подводного аппарата.
Снабжение емкости устройством для дозаправки необходимым запасом жидкостного огнетушащего средства в подводном положении автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата позволяет обеспечить работу устройства пожаротушения в надводном положении до полного тушения очага пожара.
Жесткий монтаж коленчатого пеноподъемника снаружи на верхней оболочке автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата при подаче в очаг пожара жидкостного огнетушащего средства позволяет оптимально расположить это устройство при тушении очага пожара на морских объектах из подводного положения этого аппарата.
Исполнение устройства формирования и наведения на очаг пожара потока огнетушащего средства в виде пеногенератора позволяет повысить эффективность тушения пожара на морских объектах.
Известно (А.Н. Баратов. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004 с. 239), что при применении пен и растворов ПАВ время тушения пожаров по сравнению со временем тушения водой уменьшается в три раза, а потери от пожара снижаются в 1,5-1,6 раза.
Исполнение пеногенератора в виде самонаводящегося устройства, оборудованного системой самонаведения на цель путем распознавания очага пожара, позволяет одним устройством производить разведку в опасной зоне и производить одновременно пенное тушение, что ускоряет процесс тушения на морских объектах, характеризующихся высокой степенью пожаровзрывоопасности.
По мнению автора изобретения, признаки, приведенные в формуле изобретения, являются необходимыми и достаточными для достижения указанного технического результата, то есть являются существенными.
Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми и отвечают условию патентоспособности «новизна».
При определении соответствия отличительных признаков предлагаемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень» был проанализирован уровень техники и, в частности, известные способы и устройства, относящиеся к техническим решениям, связанным с тушением нефти и нефтепродуктов на больших площадях.
Известны способ и устройство для тушения нефти и нефтепродуктов в резервуаре (Патент RU №2429082, В05В 17/00 (2006.01), опубл. 20.09.2011).
2
Способ тушения нефти и нефтепродуктов в резервуаре состоит в том, что подачу вышеуказанной огнетушащей смеси ведут из всплывающего на поверхность горящей жидкости поплавкового распылителя. Тушение пожара организуют в три этапа. Первый этап: устанавливают поплавковый распылитель, связанный трубопроводом через пускозапорное устройство с инжектором, под слой горючей жидкости на глубину не менее высоты распылителя или на поверхности указанной жидкости. Второй этап: после подачи сигнала от пожарного извещателя открывают пускозапорное устройство на инжекторе и ведут подачу вышеуказанной огнетушащей смеси через трубопровод и поплавковый распылитель под слой и/или на поверхность горючей жидкости компактными струями от центра к периферии параллельно горизонту. Третий этап: обеспечивают всплытие поплавкового распылителя над поверхностью горящей жидкости. Подачу огнетушащей смеси ведут с интенсивностью не менее 0.15 кгс/м с круговой разверткой струй. В устройстве-инжекторе для тушения нефти и нефтепродуктов в резервуаре выпускной трубопровод с наружной стороны резервуара через шарнир и пускозапорное устройство соединен с инжектором. С другой стороны выпускной трубопровод через шарнир-поплавок соединен с распылителем, выполненным с регулируемой плавучестью, обеспечивающей всплытие консоли «выпускной трубопровод-поплавок-распылитель» во время тушения и размещение распылителя над горящей поверхностью. Распылитель имеет не менее одного яруса сопловых отверстий, расположенных в горизонтальной плоскости с разверткой на 360°. Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективного времени тушения, снижение удельного расхода металлоконструкции, устойчивость к взрыву паров нефти и нефтепродуктов.
Однако устройство, реализующее этот способ, является стационарным и не предназначено для использования его на автономном необитаемом беспилотном подводном аппарате.
Анализ других технических решений показал, что известные способы и устройства не решают отмеченные ранее задачи, решаемые заявляемым способом и устройством.
На основании изложенного можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», а само изобретение является новым.
Осуществление технического решения, заложенного в способе пенного тушения пожара на морских объектах и устройство для его реализации, может быть реализовано следующим образом.
При реализации заявляемого технического решения необходимо учитывать следующие сведения.
Известно (https://www.bestreferat.ru/referat-210541.html), что развитие пожаров в нефтеналивных трюмах танкеров имеет свои особенности. В паровоздушном пространстве танков в зависимости от вида нефтепродукта и температурных условий концентрация паров может быть различной и часто находится во взрывоопасных пределах. Поэтому в начальный период пожар в танках может быть в виде факельного горения паров, выходящих из горловин люков, трубопроводов, системы герметизации, отверстий палубы или в виде взрыва паровоздушной смеси в одном или нескольких танках. При взрывах в танках палуба или вспучивается с образованием трещин, или частично погружается в нефтепродукт, или ее разрывает и разворачивает в стороны, или срывает, или отбрасывает за борт. При сильных взрывах происходит повреждение переборок, и корпуса в надводной части, что приводит к выходу нефтепродукта из поврежденных участков и разливу его на поверхности воды.
В некоторых случаях взрыв в одном танке вызывает серию взрывов в других. Опасность взрывов увеличивается при откачке нефтепродукта из соседних с горящим танков. Очень опасна откачка при наличии в танке концентрации паров в пределах взрываемости.
Горение паров жидкостей происходит главным образом в верхней части танков, то есть там, где пары соприкасаются с воздухом, поэтому высокая температура и прогрев конструкций наблюдается в зоне верхней палубы. Распространение горения на другие танки происходит за счет непосредственного воздействия пламени на палубы, крыши люков, смотровые глазки, газоуравнительные трубопроводы за счет теплопроводности и прогрева палубы, переборок, а также теплового излучения. В результате воздействия тепла на соседние танки концентрация паров в них постоянно увеличивается, а при полной герметизации повышается и давление. Горению жидкостей в танках, как и горению их в резервуарах, свойственны опасные явления вскипания, так как растекание нефтепродукта по поверхности воды происходит с большей скоростью и на большие расстояния, чем по поверхности земли. На скорость движения горючей жидкости по водной поверхности влияют скорость ветра, течение и количество вытекающей жидкости.
Известно (А.Н. Баратов. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. - М: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004 с. 228), что пена - огнетушащий состав, наиболее широко применяемый при пожаротушении на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, представляет собой коллоидную систему, состоящую из пузырьков газа, окруженных пленками жидкости.
Ранее было установлено (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е переработанное. М., Химия,. 1979, с. 73), что к достоинствам пены относится тот факт, что в отличие от ряда других огнетушащих составов для поверхностного тушения не требует одновременно перекрытия всего зеркала (площади) горения.
Известно (Патент RU №2442626, А62С 35/00 (2006.01), А62С 5/02 (2006.01), опубл. 20.02.2012), что наиболее важным фактором локализации тушения пожаров на морских судах и морских платформах для добычи углеводородов и объектах морского берегового базирования с высокой степенью пожаровзрывоопасности является предотвращение пламенного горения в любой форме. Физическая сущность этого условия заключается в том, что под понятием «тушение пожара» подразумевается создание таких физических условий, которые исключили бы возможность продолжения процессов горения в любой форме и любого материала.
При создании настоящего изобретения было учтено то, что возможности пенного тушении пожара на морских объектах в условиях возникновения чрезвычайной ситуации далеко не исчерпаны.
В дальнейшем изобретение поясняется примерами его реализации.
На фиг. 1 представлен вариант компоновочного решения автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата (в плане), реализующего заявляемый способ, для пенного тушения пожара на морских объектах; на фиг. 2 представлен вариант компоновочного решения автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата (вид сбоку) в момент его приближения в подводном положении к очагу пожара на морском объекте; на фиг. 3 представлен вариант компоновочного решения автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата (вид сбоку) в момент тушения очага пожара после приведения в действия коленчатого подъемника контролируемой зоне (часть коленчатого подъемника и сам автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат находятся в подводном положении, а другая часть коленчатого подъемника со средствами пожаротушения находится в надводном положении над очагом пожара); на фиг. 4 представлена схема (в плане) пополнения запасов концентрированного пенообразующего раствора на автономном необитаемом беспилотном подводном аппарате, осуществляющем пенное тушение пожара на морских объектах, в момент перегрузки на названной аппарат концентрированного пенообразующего раствора с автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата-заправщика в подводном положении без остановки операции тушения; на фиг. 5 представлен увеличенный вид I самонаводящегося устройства (самовыдвигающейся штанга с самонаводящемся устройством находятся в дежурном режиме после установки части коленчатого подъемника со средствами пожаротушения в надводном положении над очагом пожара); на фиг. 6 представлен увеличенный вид I самонаводящегося устройства в момент начала распознавания очага пожара системой самонаведения и ориентации пеногенератора на цель.
Заявляемое устройство представляет собой автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат для пенного тушения пожара на морских объектах, выполненный в виде плавучего судна, содержащее корпус 1 судна, в котором установлены движительная установка 2, автономный источник энергии 3, приборы управления 4, связи 5, навигации 6, обнаружения 7 и классификации 8 подводных и надводных объектов.
Автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат содержит устройство для доставки жидкостного огнетушащего средства на плавучем судне к очагу пожара, выполненное в виде емкости 9, смонтированной внутри корпуса 1 судна, в которой хранится один из компонентов названного жидкостного огнетушащего средства, представленного в виде концентрированного пенообразующего раствора 10.
Коленчатый подъемник 11 для подачи в очаг пожара жидкостного огнетушащего средства смонтирован жестко снаружи на верхней оболочке автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата (фиг. 2).
Для удобства монтажа и обслуживания коленчатый подъемник 11 установлен на платформе 12.
Для маневрирования заявляемого устройства в подводном положении на оболочке автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата (фиг. 1, фиг. 4) установлены кормовые маршевые реверсивные движители 13, 14, 15, 16, 17 и 18, принцип работы которых подробно описан в высокоманевренном автономном необитаемом подводном аппарате (Патент RU №2112694, B63G 8/00 (1995.01) B63G 8/00 (1995.01), опубл. 10.06.1998), а в хвостовой части названного аппарата смонтированы рулевые устройства 19, 20 (фиг. 1 и фиг 4) и 21 (фиг. 2 и фиг 3).
Для перемещения заявляемого устройства в подводном положении к очагу пожара на морском объекте предусмотрен гребной винт 22 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4).
Устройство формирования и наведения на очаг пожара потока огнетушащего средства выполнено в виде пеногенератора 23, оборудованного самонаводящимся устройством 24 с системой самонаведения на цель путем распознавания очага пожара.
Самонаводящееся устройство 24 смонтировано на шарнире 25, который установлен на самовыдвигающейся штанге 26. Другой конец штанги 26 смонтирован на шарнире 27, который установлен жестко снаружи на корпусе пеногенератора 23.
Самонаводящееся устройство 24 и самовыдвигающаяся штанга 26 имеют возможность совершать круговое движения вокруг соответствующих шарниров 25 и 27 в пределах определенного телесного угла, а штанга 26 имеет возможность совершать возвратно поступательные движения вдоль своей оси.
В заявляемом устройстве приведена наиболее простая двухзвенная схема коленчатого подъемника 11, состоящая из звеньев 28 и 29.
Звено 28 коленчатого подъемника 11 имеет возможность совершать круговые движения вокруг шарнира 30 в пределах определенного телесного угла, а звено 29 коленчатого подъемника 11 имеют возможность совершать вращательные движения вокруг шарнира 31.
Пеногенератор 23 смонтирован на шарнире 32 и имеет возможность совершать круговые движения вокруг шарнира 32 в пределах определенного телесного угла.
Ведение наружного наблюдения обеспечивает перископ 33.
В дежурном (транспортном) положении звенья 28 и 29 подъемника 11 складываются и фиксируются упором 34.
Автономную работу всего оборудования и всех приборов на автономном необитаемом беспилотном подводном аппарате и средств пожаротушения координирует бортовой компьютер 35.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
При возникновении пожара на морском объекте к нему направляют автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат, у которого емкость 9 заправлена необходимым запасом концентрированного пенообразующего раствора 10.
Перемещение названного аппарата обеспечивает в подводном положении к очагу пожара 36 на морском объекте гребной винт 22, который приводит в действие движительная установка 2.
Маневрирование заявляемого устройства в подводном положении обеспечивают кормовые маршевые реверсивные движители 13, 14, 15, 16, 17, 18 и рулевые устройства 19, 20.
Причем как сам аппарат, так и средства пожаротушения находятся по пути следования в подводном положении (фиг. 2). Это позволяет исключить охлаждение несущих конструкций плавучего судна и установки пенного пожаротушения при тушении очагов пожара 36, расположенных как непосредственно на поверхности воды, например, когда горящая нефть разливается по прилегающей морской акватории.
Перемещение автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата производят в этом случае в перископном режиме.
Безопасное перемещение автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата обеспечивают приборы обнаружения 7 и классификации 8 подводных и надводных объектов.
min
В дальнейшем автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат перемещают в подводном положении на минимально возможное расстояние a к очагу пожара 36 на морском объекте (фиг. 3).
Звенья 28 и 29 подъемника 11 освобождают от фиксации упором 34 и перемещают из дежурного (транспортного) положения - в рабочее. В результате этого взаимодействия часть коленчатого подъемника со средствами пожаротушения переводят из подводного в надводное положение над очагом пожара 36.
В представленном варианте компоновочного решения (фиг. 3) изображен береговой объект портового сооружения, выполненный в виде резервуара 37 для хранения жидких горючих веществ 38, на котором возник очаг пожара 36.
Самонаводящееся устройство 24 системы самонаведения на цель автоматически производит распознавание очага пожара 36. Само устройство 24 имеет зону контроля 39.
Данные от самонаводящегося устройства 24 системы самонаведения на цель поступают в бортовой компьютер 35, обрабатываются, после чего последний выдает команду на запуск пеногенератора 23.
В случае выхода из строя системы самонаведение на цель при аномальном развитии пожара наведение на цель пеногенератора 23 осуществляет бортовой компьютер 35 автономного необитаемого подводного аппарата с помощью других не вышедших из строя приборов обнаружения 7 и классификации надводных объектов, например с помощью перископа 33.
Компоненты жидкостного огнетушащего средства подают к пеногенератору 23 раздельно следующим образом:
- концентрированный пенообразующий раствор 1 поступает из емкости 9 по трубопроводу (условно не показан) через коленчатый подъемник 11 в смесительную камеру (условно не показана) пеногенератора 23;
- вода, например, морская, поступает из-за борта автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата по трубопроводу (условно не показан) через коленчатый подъемник 11 в смесительную камеру (условно не показана) пеногенератора 23.
Следует отметить, что доставку компонентов жидкостного огнетушащего средства к пеногенератору 23 производят раздельно из подводного положения автономного необитаемого подводного аппарата по коленчатому подъемнику 11, а сам пеногенератор 23 размещают в надводном положении над очагом пожара (фиг. 3).
В результате смешения компонентов жидкостного огнетушащего средства в смесительной камере (условно не показана) пеногенератора 23 получают пену необходимой кратности, после чего производят подачу (слив) хладагента в виде струи 40 пены 41 на горящую поверхность 42 очага пожара 36.
При необходимости в пополнении запасов концентрированного пенообразующего раствора на автономном необитаемом беспилотном подводном аппарате 43, осуществляющем пенное тушение пожара на морских объектах (фиг. 4), к нему направляют в подводном положении автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат-заправщик 44 с необходимым запасом жидкостного огнетушащего средства 45.
С автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата-заправщика 44 перегружают в подводном положении на автономный необитаемый подводный аппарат 43 без остановки операции тушения.
Для осуществления операции дозаправки емкость 46 автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата 43 и емкость 47 автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата 44 снабжены соответствующим устройством 48 и 49 для дозаправки необходимым запасом жидкостного огнетушащего средства 45 в подводном положении плавучего судна, осуществляющего тушение очагу пожара на морском объекте.
При выполнении операции дозаправки при стыковке устройств 48 и 49 в них предусмотрены соответствующие стыковочные узлы 50 и 51. В предлагаемом варианте компоновочного решения устройство 49 со стыковочным узлом 51 перемещают в направлении устройства 48 со стыковочным узлом 50, при этом трубопровод 52 выдвигают, следуя за стыковочным узлом 50. В этом случае устройство 48 со стыковочным узлом 50 жестко закреплены на корпусе автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата 43.
После выполнения операции дозаправки все элементы автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата-заправщика 44, участвующие в этой операции, приводят в исходное положение.
Операция дозаправки емкости 46 автономного необитаемого беспилотного подводного аппарата 43 производят тогда, когда запас жидкостного огнетушащего средства 53 достигает минимальных значений.
Промышленная применимость заявленного технического решения заключается в следующем.
Выпускаемые в настоящее время в России и за рубежом робототехнические аппараты для подводного плавания (Каталог подводных роботов.html) позволяют реализовать заявляемое изобретение, проведя доработку элементов и узлов их конструкции, которая в некоторых случаях для заявляемого технического решения будет незначительной.
Применяемые современные технологии позволяют оснастить заявляемый автономный необитаемый беспилотный подводный аппарат программой искусственного интеллекта, что обеспечивает работоспособность этому аппарату в экстремальных условиях полностью в автоматическом режиме по предварительно заданной программе, предназначенной для реализации заявляемого технического решения.
Заявляемое техническое решение просто в эксплуатации и позволяет проводить неоднократно одним автономным необитаемым беспилотным подводным аппаратом пенное тушение пожара на морских объектах при возникновении чрезвычайной ситуации.