СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ФОРСУНОК
BENCH FOR NOZZLE TESTING

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания форсунок, предназначенных для распыления огнетушащего вещества при тушении пожара.
В уровне техники аналоги не выявлены.
Предлагаемым изобретением решается задача создания простого и надежного стенда для испытания форсунок.
Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств для испытания форсунок.
Указанный технический результат достигается за счет того, что стенд для испытания форсунок включает две вертикальные направляющие, верхние концы которых жестко связаны перекладиной, горизонтальную раму, размещенную между двумя вертикальными направляющими с возможностью перемещения в вертикальном направлении и выполненную в виде двух угольников, вертикальные полки которых расположены в вертикальных направляющих, а на горизонтальных полках закреплена поперечная балка, три узла для крепления форсунки, насос высокого давления, лебедку с тросом, на котором подвешена горизонтальная рама, блок для троса лебедки, закрепленный в центральной части перекладины, регистратор, модельный очаг пожара, при этом один из узлов для крепления форсунки закреплен на поперечной балке, а два других - закреплены на вертикальных полках, которые имеют высоту (h) много больше критического значения (hкр.), соответствующего заклиниванию горизонтальной рамы при ее перемещении и определяемого по формуле
h кр.=е·2f,
где е - величина смещения центра масс горизонтальной рамы от ее оси симметрии;
f - коэффициент трения.
Предлагаемый стенд для испытания форсунок иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1,2.
На фиг.1 изображен вид спереди на стенд, установленный в помещении.
На фиг.2 - схема приложения сил в случае смещения центра масс горизонтальной рамы от ее оси симметрии.
Стенд для испытания форсунок содержит две вертикальные направляющие 1 (фиг.1), верхние концы которых жестко связаны перекладиной 2, горизонтальную раму 3, размещенную между двумя вертикальными направляющими 1 с возможностью перемещения в вертикальном направлении, лебедку 4 с тросом 5, на котором подвешена горизонтальная рама 3, блок 6 для троса лебедки 4, закрепленный в центральной части перекладины 2, насос высокого давления (на чертеже не показан), включающий привод и манометр, регистратор (на чертеже не показан), выполненный в виде фотокамеры или видеокамеры и предназначенный для съемки процесса тушения пожара, три узла 7 для крепления форсунки, модельный очаг 8 пожара. Нижние концы вертикальных направляющих 1 закреплены на фундаменте (на чертеже не показан). Подвешивание тросом 5 горизонтальной рамы 3 осуществлено по ее оси симметрии.
Горизонтальная рама 3 состоит из двух угольников 9 и поперечной балки, закрепленной на горизонтальных полках угольников 9, а вертикальные полки последних расположены в вертикальных направляющих 1, которые выполнены, например, из швеллера. Вертикальная и горизонтальная полки каждого угольника 9 соединены укосиной 10.
На поперечной балке горизонтальной рамы 3 в средней ее части закреплен один из узлов 7 крепления форсунки, а два других - закреплены на вертикальных полках угольников. Вертикальные полки угольников 9 имеют высоту (h) (фиг.2) много больше критического значения (hкр.), соответствующего заклиниванию горизонтальной рамы 4 при ее перемещении.
Насос высокого давления предназначен для подачи огнетушащего вещества, например воды или смеси воды с пенообразователем в заданной пропорции и связан рукавом высокого давления (на чертеже не показан) с форсункой.
Модельный очаг 8 пожара выполнен в виде противня с горючей смесью, например смесь воды и бензина в определенной пропорции, и расположен между двумя вертикальными направляющими 1 на полу или на земле. Размер противня и количество горючей смеси зависит от ранга модельного очага 8 пожара.
Узел 7 крепления форсунки выполнен с возможностью изменения ее положения.
Для определения критического значения (hкр.) высоты вертикальных полок угольников 9 предполагаем, что центр масс горизонтальной рамы 3 смещен от ее оси симметрии, проходящей через точку С, на величину е (фиг.2). При перекосе рамы 3 в точках А и В возникают реакции N по нормали к вертикальным направляющим 1, которые создают силы трения F, направленные против силы веса Р. В силу фактической малости зазоров между вертикальными полками угольников 9 и вертикальными направляющими 1, в сравнении с размерами рамы 3, углом α наклона рамы 3 пренебрегаем (угол указан для ясности картины нагружения).
Полагая, что е<<L, запишем проекции сил на оси координат и момент относительно точки В.
(x) N-N=0
<mrow><mi>F</mi><mo>=</mo><mi>P</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mtext>                </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
(y) P-2F-0 или
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mo>⋅</mo><mo stretchy="false">)</mo><mtext>B    P</mtext><mo>⋅</mo><mtext>b-N</mtext><mo>⋅</mo><mtext>h-F</mtext><mo>⋅</mo><mtext>L</mtext><mo>=</mo><mtext>0</mtext><mtext>,                              (2)</mtext></mrow>
где b=L/2+e
Для силы трения F имеем
<mrow><mi>N</mi><mo>=</mo><mi>F</mi><mo>/</mo><mi>f</mi><mo>,</mo><mtext>                                  </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
F=N·f, откуда
где f - коэффициент трения.
Подставляя выражения (1) и (3) в выражение (2), получим
b-h/2f-L/2=0
или
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>L</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>e</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>−</mo><mi>h</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>f</mi><mo>−</mo><mi>L</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>0</mn><mtext>                                 </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Выражение (4) дает соотношение размеров, при котором согласно условию (1) горизонтальную раму будет заклинивать в вертикальных направляющих 1.
В частности, из выражения (4) получим критическое значение высоты (hкр.) вертикальных полок угольников
<mrow><mi>h</mi><mi>к</mi><mi>р</mi><mo>.</mo><mo>=</mo><mi>e</mi><mo>⋅</mo><mn>2</mn><mi>f</mi><mtext>                                                       </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>5</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Следовательно, для исключения заклинивания горизонтальной рамы 3 в вертикальных направляющих высота (h) вертикальных полок угольников 9 должна быть много больше критического значения (hкр.).
Использование заявляемого стенда позволяет следующее:
- изменять расстояние между форсункой и модельным очагом пожара в процессе проведения испытания;
-опытным путем определять расстояние от форсунки до модельного очага пожара, на котором эффективно действует форсунка;
- опытным путем определять количество форсунок, необходимых для ликвидации очага пожара в зависимости от его объема;
- определять зависимость эффективности форсунки от изменения ее конструктивных параметров;
- выработать рекомендации по тушению пожаров разного класса с применением форсунок различного конструктивного исполнения.
Кроме того, простота конструкции заявляемого стенда обеспечивает быстрый монтаж и демонтаж, а также надежность и удобство эксплуатации.
Стенд для испытания форсунок работает следующим образом.
Испытания проводят в соответствии с программой испытаний. Устанавливают горизонтальную раму 3 на заданном расстоянии от модельного очага 8 пожара, соединяют форсунки рукавами высокого давления с насосом высокого давления. Поджигают горючую смесь в противне и выдерживают время свободного горения, равное 60 с, включают привод насоса высокого давления, который подает воду, например, из емкости под заданным давлением через форсунки на модельный очаг 8 пожара, и проводят измерение параметров в соответствии с программой испытаний, а также съемку процесса тушения модельного очага пожара.
В уровне техники не выявлено средство, которому присущи все признаки, изложенные в формуле, что говорит о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».
В уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с признаками заявляемого технического, что говорит о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».