СПОСОБ ОПОВЕЩЕНИЯ О ПОЖАРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR FIRE ANNUNCIATION AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для предупреждения развития пожаров, обнаружения очагов возгорания и т.п.
Известно устройство электронной пожарной сигнализации (Патент РФ №2293373, опубл. 10.02.2007, G08B 17/00 [1]), представляющее собой электрическую схему, состоящую из шлейфа с датчиками, вырабатывающими термоЭДС, величина которой зависит от температуры ближней зоны окружающего пространства датчиков, усилителя, источника питания, блока звуковой сигнализации и блока обработки уровня напряжения, вырабатываемого усилителем. Устройство базируется на сложной многоэлементной электронной схеме, требующей отдельного источника питания.
Способ, реализуемый схемой по этому устройству [1], состоит в обеспечении сигнализации о пожаре при реагировании на повышение температуры окружающей среды (тепловой импульс) чувствительных элементов (датчиков) посредством формирования выходного электрического импульса напряжения, преобразуемого в звуковой сигнал оповещения о пожаре. Недостаток способа и устройства состоит в сложности их реализации.
Существует способ звуковой сигнализации о пожаре, в котором первоначальный тепловой импульс инфракрасного излучения пожара трансформируется в электрический импульс, а тот, в свою очередь, в звуковой сигнал (Патент РФ №2037882, опубл. 19.06.1995, G08B 17/06 [2]).
Недостатками такого способа являются относительная сложность и достаточно высокая стоимость.
Существует устройство звуковой сигнализации, включающее преобразователь первоначального теплового импульса в звуковой сигнал в виде пироэлектрического детектора в качестве чувствительного элемента, связанного с электрической аппаратурой, обеспечивающей звуковой сигнал и источник звукового сигнала [2].
Недостатками такого устройства являются относительная сложность и вследствие этого относительно невысокая надежность его срабатывания и относительно высокая стоимость.
Техническим результатом изобретения является существенное упрощение способа и устройства и, как следствие, повышение их надежности и снижение стоимости.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном способе оповещения о пожаре посредством звукового сигнала, создаваемого при тепловом воздействии инфракрасного излучения пламени на чувствительный элемент, звуковой сигнал обеспечивают посредством микровзрыва чувствительного элемента.
Микровзрыв чувствительно элемента при тепловом воздействии пламени (т.е. способность чувствительного элемента при взрыве к быстрому выделению энергии в малом объеме) может быть осуществлен разными способами: например, при воздействии пламени на холостой патрон, снаряженный порохом, но без пули; более безопасным способом является использование парового взрыва чувствительного элемента.
3
Механизм действия способа может быть продемонстрирован, в частности, следующим образом. Как указывают результаты экспериментов (Базаров Ю.Б., Барсуков Ю.К., Красовский Г.Б., Мешков Е.Е., Потапов С.В., Цыкин С.В. Оптический метод исследования парового взрыва капсулы с водой при помощи цифровой видеокамеры. Тр. Межд. Науч.-техн. Конф. "Оптические методы исследования потоков"; 26-29 июня 2007 г., М.: Изд. Дом МЭИ, 2007, с.72-73 [3]), при помещении стеклянной тонкостенной капсулы с водой (V≤1 cм) в пламя газовой горелки через несколько секунд происходит паровой взрыв капсулы. При этом производится резкий звуковой хлопок, сравнимый с пистолетным или винтовочным выстрелом. Резкий звук такого взрыва разносится на достаточно большое расстояние и может служить сигналом начинающегося пожара.
Подобных чувствительных элементов может быть не один, а несколько, с разной чувствительностью. В результате они сработают не одновременно, а в виде серии мощных звуковых импульсов.
По сравнению с известным способом, предусматривающим преобразование первоначального теплового импульса в электрический сигнал и его дальнейшую трансформацию в звуковой сигнал, в заявленном способе происходит непосредственное газодинамическое преобразование теплового импульса в звуковой сигнал. Т.е. достигается существенное упрощение способа и, как следствие, повышение надежности и снижение стоимости.
Техническим результатом заявленного устройства является его существенное упрощение по сравнению с известным, содержащим чувствительный элемент преобразователем теплового импульса в звуковой сигнал, за счет того что чувствительный элемент выполнен в виде герметичной оболочки, заполненной негорючей жидкостью, совмещая при этом функции преобразователя и чувствительного элемента, причем форма, характерные размеры оболочки и толщина ее стенки выбраны из условия обеспечения парового взрыва негорючей жидкости в течение заданного (малого - в пределах нескольких секунд) времени после начала нагрева оболочки пламенем пожара.
То есть преобразователь теплового импульса в звуковой сигнал в известном устройстве состоит из ряда составляющих: элемента, чувствительного к тепловому импульсу инфракрасного излучения и преобразующего его в электрический сигнал, преобразователя и формирователя электрического сигнала и, конечного, звукового излучателя. Кроме этого подобное устройство требует наличия электрического питания от сети или автономного, что приводит к его удорожанию.
В то же время в заявленном устройстве преобразователь теплового импульса состоит только из чувствительного элемента, выполненного в виде герметичной оболочки, заполненной негорючей жидкостью, и совмещающего при этом функции преобразователя и чувствительного элемента.
Обязательным условием является то, что форма, характерные размеры оболочки и толщина ее стенки должны обеспечивать возможность парового взрыва жидкости в течение заданного (малого - в течение нескольких секунд) времени после начала нагрева оболочки пламенем пожара.
В качестве негорючей жидкости может быть использована вода.
В указанном выше экспериментальном наблюдении [3] сферическая стеклянная тонкостенная капсула диаметром ~8 мм, помещенная в пламя горелки, взорвалась через несколько секунд после начала нагрева. Такое время задержки является вполне приемлемым для звукового сигнала, оповещающего о пожаре.
В заявляемом устройстве оболочка чувствительного элемента может иметь практически любую форму (сфера, цилиндр и т.д.), но при этом толщина стенки оболочки, материал и размеры оболочки должны быть такими, чтобы обеспечить время задержки парового взрыва чувствительного элемента после начала воздействия на оболочку теплового импульса пожара не более заданного малого времени (например, нескольких секунд). Очевидно, что для увеличения «быстродействия» чувствительного элемента необходимо, а) чтобы материал оболочки обладал высокой теплопроводностью; в частности таким материалом могут быть металлы, б) характерные размеры и толщина оболочки должны, с одной стороны, быть малыми, чтобы обеспечить быстрый нагрев жидкости в оболочке, а с другой стороны, оболочка должна иметь необходимую прочность для того, чтобы выдержать давление, достаточное для реализации ощутимо громкого звукового сигнала при ее разрушении.
Чувствительные элементы могут или располагаться россыпью в пожароопасном месте, или крепиться к стене или к потолку при помощи клея и т.п.
Таким образом, по сравнению с известным устройством заявляемое устройство является существенно более простым и, как следствие, более надежным, поскольку заявляемое устройство содержит меньшее число составляющих, каждая из которых имеет конечную вероятность отказа.
Относительно большое число жертв пожаров происходит потому, что на начальной стадии огонь распространяется практически бесшумно, а дым от начавшегося пожара не всегда ассоциируется с пожаром. Сигнал в виде звука пистолетного выстрела (или серии выстрелов) будет хорошо слышен за пределами места расположения чувствительного элемента и побудит хотя бы поинтересоваться об источнике этого звука и, таким образом, проинформирует о начавшемся пожаре, что позволит провести заблаговременную эвакуацию людей из горящего здания.
Очевидно также, что данный способ и устройство являются весьма экономичными. По данным (http://www.gazeta.ru/education/2007/10/12_n_22351BO.shtinl) большое число жертв в пожаре в здании Института Государственного и Корпоративного Управления 2-го октября 2007 г. было связано с тем, что пожар начался на этаже, на котором отсутствовала сигнализация. При этом указывается, что стоимость установки сигнализации составляет порядка 300-500 тысяч рублей. В то же время стоимость пожарной сигнализации по заявленному способу будет по предварительным оценкам на 3 порядка ниже. Это позволит устанавливать такую сигнализацию не только на предприятиях, но и в частных домах.
В качестве чувствительного элемента могут быть использованы капсулы, описанные в Патенте РФ 2295370, опубл. 20.03.07, А62С 3/00. В этом случае при реализации заявляемого способа пожарной сигнализации он не только предупреждает о начавшемся пожаре, но и в определенной мере препятствует распространению пожара, поскольку паровой микровзрыв такого чувствительного элемента сопровождается выбросом облака диспергированной жидкости (воды), которое обладает пожаротушащими свойствами.
Микровзрыв чувствительного элемента является безопасным, поскольку его действие ограничивается звуковым сигналом; разлет диспергированной воды ограничен малыми расстояниями (~10÷20R, где R - характерный размер микрообъема жидкости чувствительного элемента). Образование осколков исключается выбором материалов и системой рисок на поверхности оболочки.