СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ
FIRE EXTINGUISHING SYSTEM

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к автономным устройствам объемного тушения, и может быть использовано для объемного или локально-объемного тушения пожаров в замкнутых или полузамкнутых помещениях, в том числе технически сложных объектов с плотной компоновкой оборудования, преимущественно отсеков транспортных средств, электрощитов, технологических установок, объектов, насыщенных электроникой.
Из уровня техники известен линейный огнетушитель, содержащий удлиненный трубчатый корпус с огнетушащим веществом и энергопровод для запуска, в котором корпус выполнен в виде коллектора с распылительными соплами, в качестве огнетушащего вещества использован заряд аэрозольного топлива, а энергопровод осуществляет его воспламенение на всей или отдельных участках длины коллектора, см., пат. RU №2101058, кл. А62С 35/00, опубликован 10.01.1998. Изобретение обеспечивает повышение эффективности пожаротушения за счет равномерности концентрации огнетушащего вещества. Недостатком известного устройства является наличие в нем специального энергопровода для запуска, что повышает инерционность срабатывания.
Известен линейный огнетушитель для защиты подкапотного пространства автомобиля, включающий заполненную огнетушащим составом гибкую пластиковую трубку с множественными местными ослаблениями стенки см., пат. US №6161624, кл. А62С 35/00, опубликован 19.12.2000. Недостатком известного огнетушителя является сложность его конструкции, связанная с многослойной структурой трубки, что ухудшает его экономические характеристики.
Известна автоматическая система пожаротушения бронированной машины, включающая термодатчики и распылители огнегасящего вещества, расположенные в пожароопасных зонах моторно-трансмиссионной установки, управляющее устройство, первый вход которого электрически соединен с выходами термодатчиков, а второй с бортовой сетью электроснабжения, соединенный с распылителем трубопроводом баллон с огнегасящим веществом, мембраной, ее пробойником и пиропатроном, вход которого соединен с выходом устройства управления, устройство сигнализации, вход которого соединен с полостью трубопровода огнегасящего вещества, воспламенители, размещенные в пожароопасных зонах моторно-трансмиссионной установки, баллон снабжен дополнительным пробойником мембраны и пороховым зарядом, соединенным посредством огнепроводного шнура с воспламенителями, см., пат. RU №2098741, кл. F41H 7/02, опубликован 10.12.1997 г. Система пожаротушения характеризуется повышенной надежностью. Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.
Недостатком прототипа является наличие емкости с огнетушащим веществом в виде баллона, которую из-за ее больших размеров невозможно разместить непосредственно в зоне пожара, например в моторном отсеке, отсеке отопителя или багажнике современного автомобиля и, тем более, отсеках военной техники. Кроме того, при срабатывании порохового заряда происходит взрыв, что недопустимо, например, в пассажирском транспорте, а при срабатывании в моторном отсеке при движении автомобиля звук взрыва может вызвать неадекватную реакцию водителя со всеми вытекающими последствиями. Наличие в конструкции прототипа соединительного трубопровода от емкости с огнетушащим веществом до распылительного устройства увеличивает время от подачи команды на пуск системы пожаротушения до начала подачи огнетушащего вещества в зону пожара. Указанные недостатки прототипа существенно снижают эффективность, ограничивают область его применения.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в обеспечении возможности установки устройства в объектах с плотной компоновкой оборудования, например, таких как спортивные автомобили или бронетехника, в повышении быстродействия устройства и в обеспечении надежного вскрытия емкости с огнетушащим веществом без взрывных эффектов не в ущерб его быстродействию. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить эффективность и быстродействие системы пожаротушения. В системе пожаротушения максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важным из которых является повышенная надежность.
Указанный технический результат достигается тем, что система пожаротушения, включающая емкость с огнетушащим веществом, распылители огнетушащего вещества, пробойник с пороховым зарядом и пирозапалом, управляющее устройство, соединительные электропроводные кабели, отличается от прототипа тем, что в ней управляющее устройство снабжено механизмом защиты от несанкционированного пуска и средствами контроля целостности пусковой цепи, емкость с огнетушащим веществом выполнена в виде тонкостенной гибкой трубки, пробойник жестко закреплен на стенке емкости и выполнен в виде камеры с соплом, направленным на стенку трубки, пирозапал установлен на противоположном соплу торце камеры и соединен с управляющим устройством посредством электропроводного кабеля, пороховой заряд установлен внутри камеры пробойника и выполнен в виде монолитной шашки с профилированной поверхностью, распылители огнетушащего вещества выполнены в виде проточек на поверхности пробойника, взаимодействующей с трубкой, при этом проточки сообщаются с соплом, одна из них выполнена кольцевой, а по меньшей мере одна - прямолинейной, участки электропроводных кабелей, размещенные внутри пожароопасного отсека, снабжены термозащитной оболочкой.
Альтернативно камера может быть смонтирована таким образом, что ее продольная ось расположена параллельно или перпендикулярно продольной оси трубки. Тонкостенная гибкая трубка может быть выполнена из полиамида или из металла, например меди.
Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является выполнение шашки порохового заряда с центральным осевым каналом, который в свою очередь может быть выполнен ступенчатым.
Система пожаротушения по основному пункту может быть снабжена дополнительным автономным источником питания, соединенным с управляющим устройством посредством электропроводного кабеля, причем предпочтительно дополнительный источник питания представляет собой термохимический источник тока, который в свою очередь может быть снабжен автономным тепловым пускателем.
Во всех исполнениях описанная система пожаротушения может быть снабжена линейным тепловым извещателем, соединенным кабелем с управляющим устройством, и индикатором давления огнетушащего вещества в трубке, установленным на концевом участке трубки.
Основным пожаротушащим элементом системы является тонкостенная гибкая трубка, заполненная жидким или газообразным огнетушащим веществом, например хладоном FE-36 или 227 под избыточным по отношении к окружающей среде давлением. Стенки трубки изготовлены из полиамида или меди, которые является стойкими к химическим воздействиям, статическому электричеству и обладают повышенной прочностью. Такая конструкция трубки исключает взрывное и ложное срабатывание.
Пробойник в виде камеры с соплом может быть надежно закреплен на трубке в любом месте по всей ее длине посредством проушин 4 как параллельно продольной оси трубки, так и перпендикулярно последней что существенно повышает удобство компоновки системы.
Распылительное устройство огнетушащего вещества в виде системы прямолинейных и кольцевой проточек, сообщающихся с полостью сопла обеспечивают направленное течение газов вдоль стенки трубки при горении твердотопливной пиротехнической шашки и ее равномерное вскрытие. Твердотопливная пиротехническая шашка с программированной поверхностью горения реализует заданные расходные характеристики и является в данном случае наиболее эффектным средством, поскольку она автономна, для ее горения не требуется кислород, а пороховые газы обладают большой энергией и высокой температурой, что гарантирует создание оптимальных условий для надежного образования вскрытия в стенке трубки независимо от начальной температуры.
Пирозапал установленный в торце камеры, обладает мгновенным действием и идеальной совместимостью с твердотопливной канальной шашкой с профилированной поверхностью. Конструктивное объединение указанных элементов в одном корпусе позволяет существенно упростить конструкцию, повысить ее быстродействие.
Наличие в управляющем устройстве механизма защиты от несанкционированного пуска, а также линейного теплового извещателя и дополнительного автономного источника питания с автономным тепловым пускателем в совокупности с термозащитной оболочкой участков электропроводных кабелей, размещенные внутри пожароопасного отсека, многократно повышает дублирование основных функциональных элементов и живучесть системы. Оснащение управляющего устройства средством контроля целостности пусковой цепи, а трубки-индикатором давления огнетушащего вещества, обеспечивает постоянство и простоту контроля работоспособности системы.
Конструктивная схема системы пожаротушения максимально повышает ее быстродействие, гарантирует автономность и надежность в том числе и в условиях многолетнего необслуживаемого использования.
Комплектующие системы могут транспортироваться любыми видами транспорта без ограничения дальности и высоты, храниться в любых складских условиях. Система рекомендована к применению в любых климатических зонах. Надежность и долговечность системы пожаротушения подтверждена испытаниями имитирующими эксплуатационные нагрузки и ускоренными климатическими испытаниями.
Таким образом, все отличительные от прототипа признаки системы пожаротушения направлены на получение технического результата, а именно, обеспечение возможности установки устройства в объектах с плотной компоновкой оборудования, в повышении быстродействия устройства и в обеспечении надежного вскрытия емкости с огнетушащим веществом без взрывных эффектов и повышения тем самым эффективности и быстродействия.
Система пожаротушения, характеризующаяся описанной совокупностью существенных признаков, является новой, промышленно применимой и обладает изобретательским уровнем.
Техническое решение иллюстрировано чертежами.
На фиг.1 изображена примерная компоновка элементов системы пожаротушения в моторном отсеке легкового автомобиля; фиг.2 - принципиальная блок-схема системы пожаротушения; на фиг.3 - пробойник, закрепленный параллельно на стенке емкости в разрезе; фиг.4 - поперечный разрез пробойника А-А на фиг.3; на фиг.5 - пробойник, закрепленный перпендикулярно на стенке емкости в разрезе; на фиг.6 - поперечный разрез пробойника Б-Б на фиг.5.
Система пожаротушения состоит из емкости в виде тонкостенной гибкой трубки 1, устанавливаемой внутри защищаемого объекта, например, в подкапотном пространстве легкового автомобиля. Внутри трубки 1 содержится огнетушащее вещество 2 в жидком или газообразном состоянии под избыточным по отношению к окружающей среде давлением (хладон под давлением насыщенных паров). Хладон безопасен и неэлектропроводен, не оказывает вредного коррозийного и химического воздействия на металлы, пластмассы и электрическое оборудование, а также не представляет опасности для людей. Трубка 1 имеет достаточную длину для ее укладки в наиболее пожароопасных местах. На наружной поверхности трубки 1 установлен пробойник в виде камеры 3. Камера 3 пробойника закреплена на стенке трубки 1 посредством проушин 4 параллельно продольной оси трубки 1 либо перпендикулярно последней для обеспечения удобства компоновки системы. Камера 3 содержит пороховой заряд из твердотопливного пиротехнического состава в виде монолитной шашки 5. Поверхность горения шашки 5 специальным образом профилируется и выбирается из расчета получения программированного газоприхода, обеспечивающего требуемый характер разрушения стенки трубки 1. Наиболее простой формой является цилиндрическая шашка 5 всестороннего горения с центральным осевым каналом 6 (как это показано на фиг.3), обеспечивающая постоянство поверхности горения. Более сложной формой является цилиндрическая шашка 5 всестороннего горения со ступенчатым центральным осевым каналом 6 (как это показано на фиг.5), обеспечивающая двухрежимную поверхность горения. В торце камеры 3 выполнено сопло 7, направленное на стенку трубки 1, а на противоположном дне камеры установлен стандартный пирозапал 8, срабатывающий при подаче на него импульса электрического тока. Пирозапал 8 посредством электропроводного кабеля 9 соединен с управляющим устройством 10. Управляющее устройство 10 смонтировано вне защищаемого объема, например в кабине водителя автомобиля. Одновременно пирозапал 8 через управляющее устройство 10 подключен к источнику питания 11, например аккумуляторной батарее автомобиля.
Для обеспечения запуска системы пожаротушения при повреждении сети питания объекта, например при коротком замыкании электроцепи во время пожара, система может комплектоваться дополнительным автономным источником питания. В качестве дополнительного источника питания предпочтительнее всего использовать термохимический источник тока 12, который серийно выпускается промышленностью в ассортименте. Термохимический источник тока 12 соединен с управляющим устройством 10 посредством электропроводного кабеля. Для запуска термохимического источника тока 12 он оснащен автономным тепловым пускателем 13. На фигуре 2 автономный тепловой пускатель 13 условно изображен в комбинированном исполнении, с возможностью запуска в ручном режиме путем выдергивания чеки 14 и в автоматическом - при разрыве термочувствительной ленты бандажа 15.
Для сообщения полость сопла 7 с окружающим пространством на поверхности камеры 3, соприкасающейся с трубкой 1, напротив сопла 7, выполнена кольцевая проточка 16, полость которой сообщается с полостью сопла 7, и по крайней мере одна прямолинейная проточка 17, выполненная по образующей поверхности от кольцевой проточки 16 до края камеры 3, полость которой также сообщается с полостью сопла 7. Как показано на фигурах 4 и 6 прямолинейных проточек 17 может быть несколько. Совокупность проточек 16 и 17 образует распылительное устройство огнетушащего вещества 2.
При необходимости контроля наличия огнетушащего вещества в процессе эксплуатации системы пожаротушения на концевом участке трубки 1, а именно на ее торце может быть установлен индикатор давления 18 из номенклатуры серийно выпускаемых промышленностью.
Управляющее устройство 10 снабжено механизмом защиты от несанкционированного пуска, которое на фигуре 2 представлено нормально разомкнутым тумблером 19, смонтированным в цепи между источником питания 11 и пирозапалом 3. Для предотвращения несанкционированного пуска тумблер 19 может быть снабжен, удаляемой непосредственно перед включением, фиксирующей чекой (на фигуре 2 условно не показана), аналогичной чеке 14.
В управляющем устройстве 10 рядом с тумблером 19 установлено средство контроля целостности пусковой цепи, которое может быть выполнено в виде светодиода 20, смонтированного в пусковую цепь пирозапала 3 через шунтирующее сопротивление (на фигуре 2 условно не показано), подобранное таким образом, чтобы ток, протекающий по пусковой цепи, не превышал 0.005 А. Свечение светодиода 20 свидетельствует о целостности пусковой цепи.
Участок электропроводного кабеля 9, соединяющего управляющее устройство 10 с пирозапалом 8, расположенный внутри защищаемого объема (в подкапотном пространстве легкового автомобиля), оснащен термозащитной оболочкой 21, например полимерной пленкой. Термозащитная оболочка 21 обеспечивает безотказную работу устройства в начальной стадии пожара от его возникновения до обнаружения оператором или стандартным линейным тепловым извещателем 22. Линейный тепловой извещатель 22 также монтируется внутри защищаемого объема в его наиболее пожароопасных местах. Линейный тепловой извещатель 22 типа термокабеля Protectwire (производство США) представляет собой два проводника, разъединенные электроизоляционным материалом, разрушающимся при достижении определенной температуры. Проводники извещателя 22 соединены электропроводным кабелем с управляющим устройством 10.
Тонкостенная гибкая трубка 1 выполнена из полимерного материала, такого как полиамид, поддающегося разрушению при термомеханическом воздействии газовой струи из сопла 7. В отдельных случаях тонкостенная гибкая трубка 1 может быть выполнена из легкоплавкого металла, например меди или алюминия. Для каждого материала трубки 1 подбирается соответствующая форма и размеры шашки 5. Для полиамида предпочтительна шашка 5 с гладким центральным осевым каналом 6, а для трубки 1 из металла - со ступенчатым каналом 6, обеспечивающая усиленный газовый форс в начальный период работы.
Система пожаротушения функционирует следующим образом.
При обнаружении первичных признаков пожара оператор удаляет механизм защиты тумблера 19 управляющего устройства 10 и нажатием на тумблер 19 замыкает его контакты, тем самым осуществляя принудительный запуск. Электрический импульс силой тока от 0,1 до 1 А по электропроводному кабелю 9 подается от источника питания 11 через управляющее устройство 10 на пирозапал 8 пробойника, который выдает огневой импульс на воспламенение поверхности канала 6 шашки 5. Газы, образующиеся при горении шашки 5, проходят через сопло 7 и воздействуют на поверхность стенки трубки 1. Благодаря мягкому безвзрывному воздействию продукты горения шашки 5 своим тепловым и эрозионным воздействием размягчают материал трубки 1, уносят его и образуют в стенке отверстие, продукты термодеструкции материала трубки 1 через прямолинейную проточку 17 выносятся наружу. Через образованное отверстие часть газов попадает внутрь трубки 1 и стимулирует начало истечения огнетушащего вещества 2, которое через кольцевую проточку 16 поступает в прямолинейные проточки 17 и при выходе из них распыляется внутри защищаемого объема, подавляя очаг пожара, ликвидируют его. После того как пожар потушен, хладон испаряется. При срабатывании трубка 1 не оказывает никакого механического воздействия на оборудование и электропроводку.
При наличии дополнительного автономного источника питания, преимущественно термохимического источника тока 12, его задействование может производиться только в случае повреждения электропроводных кабелей, соединяющих управляющее устройство 10 с бортовым источником питания 11.
При наличии автономного теплового пускателя 13 задействование термохимического источника тока 12, а от него системы пожаротушения, осуществляется автоматически при разрыве термочувствительной ленты бандажа 15 с достижением в защищаемом объеме критической температуры. Самосрабатывание, или самозапуск, происходит в случае бездействия оператора, который по каким-либо причинам не может произвести пуск системы пожаротушения (отсутствие на месте в момент появления пожара, повреждение системы автоматики, авария или повреждение кабельной сети). В ручном режиме автономный тепловой пускатель 13 приводится в действие путем выдергивания чеки 14.
При наличии линейного теплового извещателя 22 также возможен автоматический запуск системы пожаротушения. С достижением в месте установки извещателя 22 критического значения температуры электроизоляционный материал термокабеля разрушается и его проводники замыкаются между собой, подавая на управляющее устройство 10 команду на замыкание пусковых контактов. И наконец, при возникновении пожара в зоне расположения трубки и достижении стенкой трубки 1 температуры свыше 220°С от воздействия на нее открытого пламени от очага возгорания, материал трубки 1 размягчается и под воздействием избыточного давления в ней вскрывается отверстие в виде сопла, через которое огнетушащее вещество 2 подается непосредственно в очаг пожара, ликвидируя его.
По факту свечения светодиода 20 средства контроля целостности пусковой цепи пользователь или оператор в любой момент может убедиться в исправности системы пожаротушения и ее готовности к срабатыванию.
Достоинством системы пожаротушения является ее безопасность, надежность и эффективность. Эксплуатация такой системы экономически и технически не сопряжена с существенными затратами.
Описанные выше примеры осуществления системы пожаротушения не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения изобретения и подтверждения ее промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить ее и (или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данного изобретения, отраженной в описании и чертежах.