УСТАНОВКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам пожаротушения, а именно к устройствам, работающим автономно и в которых можно использовать технологию получения высоко концентрированных струй, имеющих большую дальность и мелкодисперсный состав капель.
Предлагаемая установка пожаротушения может быть использована при тушении торфяника, лесных пожаров и т.д., т.к. ее конструкция обеспечивает увеличение скорости огнегасящей струи, повышая этим тушащие свойства струи, а именно, позволяет более глубокое проникновение рабочего тела внутрь горящего слоя.
Известна пожарная плавучая установка, содержащая понтон с жестко закрепленной опорной колонной, на которой установлен ствол для создания направленного потока воды, пожарный насос с автономным приводом и трубопроводы, соединяющие водоприемник с входом в насос и ствол с выходом из насоса (SU 1602553 по кл. А62С 29/00, 1990 г.).
Насосный агрегат закреплен на платформе, установленной внутри понтона с возможностью вращения в плоскости, параллельной оси опорной колонны.
Известная конструкция позволяет расширить возможности транспортировки противопожарной установки, и 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, т.е. 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.
Кроме недостаточной дальности полета струи воды, направляемой на очаг пожара, известные установки пожаротушения, входящие в состав пожарных судов, обладают большими потерями производительности насосов, связанными с необходимостью создания вокруг судна водяной завесы, большой металлоемкостью напорных трубопроводов и высокими эксплуатационными расходами.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является установка пожаротушения, включающая монтажную раму, газотурбинный двигатель, состоящий из компрессора, камеры сгорания, турбину, имеющую ступени и выходное сопло, его топливную систему, механически связанную с двигателем, электрогенератор и водяные насосы высокого, среднего и низкого давления, накопительную емкость для жидкости, связанное с ней водозаборное устройство, выполненное в виде приемного рукава, соединенного с насосом низкого давления, поворотный пожарный ствол, выполненный в виде газодинамического сопла, соединенного с камерой смешения, предназначенной для смешивания жидкости и газового рабочего тела и связанную с входом подачи жидкости и имеющую вход подачи газового рабочего тела, систему управления, которая связана с приводом поворота пожарного ствола и электрогенератором, трубопроводы, пенообразующее устройство, соединенное трубопроводом с узлом его подачи в камере смешивания жидкости и газового рабочего тела пожарного ствола (патент РФ №2236876 по кл. A62C 3/00, 2004 г.).
Недостатками известной установки являются:
- невысокая экономичность из-за низкого кпд использования газотурбинной установки, т.к. используемый в пожарной системе воздух, отбираемый от основного компрессора или от дополнительного компрессора, не совершает работы расширения на турбине;
Тепло, содержащееся в воздухе после компрессора (температура воздуха после компрессора может быть порядка 500-700 К), безвозвратно теряется, нагревая воду, и вместе с ней выбрасывается в атмосферу. Также теряется тепло, выбрасываемое из сопла двигателя;
Указанные выше недостатки не позволяют применить такие установки для тушения очагов пожаров с высокой интенсивностью излучения, пожаров в высотных зданиях и т.д., т.к. требуется большой расход рабочего тела для создания дальность струи, что в свою очередь обеспечивает безопасность самой установки.
Техническим результатом, решаемым предлагаемой полезной моделью, является создание установки пожаротушения, позволяющей увеличить расход рабочего тела, используемого для создания газокапельной струи притом же количестве потребляемого топлива.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием установки пожаротушения, включающей монтажную раму, газотурбинный двигатель, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины, имеющей ступени, и выходное сопло, топливную систему газотурбинного двигателя, механически связанную с двигателем, электрогенератор и водяные насосы высокого, среднего и низкого давления, накопительную емкость для жидкости, связанное с ней водозаборное устройство, соединенное с насосом низкого давления, пожарный ствол, выполненный в виде газодинамического сопла, соединенного с камерой смешения, предназначенной для смешивания жидкости и газового рабочего тела и связанной с входом подачи жидкости, привод его поворота, систему управления, которая связана с приводом поворота пожарного ствола и электрогенератором, трубопроводы, пенообразующее устройство, соединенное трубопроводом с камерой смешивания жидкости и газового рабочего тела, при этом выход газового рабочего тела компрессора газотурбинного двигателя связан с камерой смешения пожарного ствола, которая согласно полезной модели, снабжена дополнительным выходом газового рабочего тела, выполненным между ступенями турбины и связанным с выходом газового рабочего тела компрессора.
Использование в предлагаемой установке газотурбинного двигателя, являющегося источником мощности, позволяет получать высокоэнергетическое газовое рабочее тело в виде сжатого воздуха.
Газовое рабочее тело получают путем совместного отбора части сжатого воздуха от компрессора и между ступенями турбины компрессора.
В этом случае удается дополнительно использовать часть газов, отработавших на первой ступени турбины.
Предлагаемая установка пожаротушения поясняется нижеследующим описанием конструкции и чертежом, где показана схема установки пожаротушения.
Установка пожаротушения включает монтажную раму 1, газотурбинный двигатель, состоящий из компрессора 2, камеры сгорания 3 и турбины, имеющие ступени 4 и 5, и выходное сопло 6, топливную систему 7 газотурбинного двигателя механически связанную с двигателем, электрогенератор 8 и водяные насосы высокого 9, среднего 10 и низкого 11 давления, накопительную емкость 12 для жидкости, связанное с ней водозаборное устройство, соединенное с насосом низкого давления Пи пожарный ствол с приводом 13 его поворота.
Пожарный ствол выполнен в виде газодинамического сопла 14, соединенного с камерой смешения 15, предназначенной для смешивания жидкости и газового рабочего тела, и она имеет вход 16 подачи жидкости.
Установка пожаротушения также имеет систему управления 17, которая связана с электрогенератором 8, пенообразующее устройство 18, соединенное трубопроводом с камерой смешивания 15 жидкости и газового рабочего тела.
При этом выход 19 газового рабочего тела компрессора 2 газотурбинного двигателя и дополнительный выход 20 газового рабочего тела, выполненный между турбинами 4 первой ступени и 5 второй ступени связаны между собой и с камерой смешения 15 пожарного ствола, Воздух от компрессора 2 и турбин по магистрали 21 попадает в камеру смешения 15, где его смешивают с водой, подаваемой насосом высокого давления 9 для получения дисперсного газокапельного потока.
Из пространства между турбинами 4 первой ступени и 5 второй ступени отбирают продукты сгорания за первой ступенью турбины. Давление и температура этих продуктов сгорания сопоставимы с параметрами воздуха отбираемого от компрессора 2. Таким образом, увеличивают расход рабочего тела, используемого для создания газокапельной струи.
Так как выброс огнегасящей жидкости из пожарного ствола сопровождается возникновением соответствующей реактивной силы, то для ее компенсации выходные отверстия сопел газотурбинного двигателя и пожарного ствола направлены в противоположные стороны,
Пожарный ствол может быть установлен отдельно от монтажной рамы 1 в зависимости от условий размещения установки на транспортном носителе машина стационарная установка, суда и т.д.), но обязательно он соединен трубопроводом с насосом высокого давления 9, компрессором 2 двигателя и с приводом поворота ствола 13.
Известно, чем меньше размер капель имеет дисперсный поток, тем более высокую скорость жидкости возможно получить на выходе из газокапельного сопла и, следовательно, большую дальность струи при прочих равных условиях, и улучшение тушащих свойств струи, так как более мелкие капли быстрее испаряются.
Водозаборное устройство выполнено в виде приемного рукава 22, соединенного с насосом низкого давления 11, связанного с газотурбинным двигателем, и соединено с накопительной емкостью для жидкости 12.
Пенообразующее устройство 18 связано с камерой 15 смешивания жидкости и газа пожарного ствола, выполнено в виде емкости с пенообразователем.
Работа предлагаемой установки пожаротушения происходит следующим образом:
Предварительно автономную установку подготавливают к работе, заполняя емкость 18 пенообразователем, и емкость 12 - жидкостью. Закрепляют ее на транспортном носителе, например, вертолете и доставляют в зону тушения пожара. Установку располагают на необходимом расстоянии от очага пожара.
Затем запускают газотурбинный двигатель, который приводит в движение насос высокого давления 9, электрогенератор 8.
Насос 9 высокого давления по трубопроводам подает огнегасящую жидкость из накопительной емкости жидкости 12 в камеру 15 смешивания жидкости и газа, а воздушный компрессор 23 подает туда же и сжатый воздух, необходимый для диспергирования жидкости. При этом часть сжатого воздуха поступает от компрессора 2 и турбин по магистрали 21 попадает в камеру смешения 15, где его смешивают с водой, подаваемой насосом высокого давления 9 для получения дисперсного газокапельного потока.
В камере 15 смешивания происходит образование газокапельного потока, который разгоняется до рабочей скорости в газодинамическом сопле 14.
С целью максимального покрытия зоны пожара с помощью системы управления установки 17 и привода поворота 13 пожарного ствола, его поворачивают в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
В случае тушения легковоспламеняющихся жидкостей применяют пенообразователь, которым заполнена емкость 18.
Смешиваясь с огнегасящей жидкостью, пенообразователь создает на выходе из пожарного ствола пену, которая покрывает очаг пожара, прекращая поступление кислорода, необходимого для горения.
При использовании всего запаса огнегасящей жидкости в накопительной емкости 12 возможно наполнение ее дополнительным количеством жидкости от внешнего источника, например, водоема или автоцистерны.
Была опробована предлагаемая установка пожаротушения и получены следующие результаты. Использовали газотурбинный двигатель с параметрами: расход газа G=9 кг/c
степень сжатия компрессора π=9
температура газов перед турбиной 4 Т=1190 К
Потери энергии в форме тепла при использовании двигателя с данными параметрами снижаются на 7%.