УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПОЖАРОВ ВНУТРИ ГЕРМЕТИЧНЫХ ОБИТАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПОДВОДНЫХ ЛОДОК

Полезная модель относится к области пожарной техники и может быть использована для обеспечения пожаробезопасности подводных лодок и других герметичных обитаемых объектов.
Известно изобретение «Инертизационный способ предотвращения и тушения пожара в закрытых помещениях» (патент RU 2212262, МПК: А62С 2/00, опубл. 20.09.2003).
Известное устройство содержит устройство измерения содержания кислорода в контролируемом закрытом пространстве, первую систему для получения удаляющего кислород газа или для удаления кислорода из указанного контролируемого пространства, вторую систему для быстрой подачи удаляющего кислород газа в контролируемое пространство, устройство обнаружения пожара для выявления характеристик пожара в атмосфере пространства, и блок управления, направляющий базовый инертизационный сигнал в первую систему в соответствии с содержанием кислорода в атмосфере контролируемого пространства и направляющий полный инертизационный сигнал во вторую систему в соответствии с детектирующим сигналом от устройства обнаружения пожара, устройство обнаружения пожара представляет собой аспираторное устройство обнаружения пожара, устройство измерения содержания кислорода встроено в корпус индикатора устройства обнаружения пожара. Устройство для осуществления способа, так же содержит механическое устройство для получения удаляющих кислород газов, установку получения азота, для достижения базового инертизационного уровня.
Недостатком известного устройства является необходимость поддержания нужного уровня инертизации за счет добавления воздуха из внешней среды, что не обеспечивает полную автономность плавания подводной лодки, находящейся в нижнем положении.
Кроме того, устройство не является малошумным для обеспечения скрытности подводной лодки.
Кроме того, устройство не обеспечивает выравнивание давления после инертизации для организации входа людей в помещение, а также снятие избыточного давления газовоздушной среды из контролируемого помещения.
Кроме того, устройство не обеспечивает возможность регулирования параметров газовоздушной среды в соседних помещениях объекта, что особенно важно для герметичных обитаемых объектов, состоящих более чем из одного помещения.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели - взятое за прототип является устройство из патента RU 2549055, МПК: А62С 3/00; 2/00, опубл. 20.04.2015 «Способ предупреждения пожаров внутри герметичных обитаемых объектов, преимущественно подводных лодок, и устройство для его осуществления».
Известное устройство содержит блок управления системой, узел датчиков контроля параметров газовоздушной среды и узел баллонов с инертным газом или смесью инертных газов, оно дополнительно содержит соединенные информационно-управляющими и механическими связями узел датчиков предаварийного контроля, узел регенерации газовоздушной среды, узел баллонов с кислородом, узел раздатчиков кислорода, узел баллонов воздуха высокого давления, узел очистки газовой среды с фильтром очистки от механических примесей и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода, узел разделения воздуха, узел компрессора высокого давления и блок управления отсечный в каждом контролируемом помещении герметичного объекта, причем выходы узлов датчиков предаварийного контроля и датчиков контроля параметров ГВС электрически соединены со входами блока управления системой, выходы которого связаны управляющими сигналами со входами узла регенерации газовоздушной среды, узла баллонов с кислородом, узла баллонов воздуха высокого давления и блока управления отсечного, а выходы последнего соединены со входами узла очистки газовоздушной среды, узла разделения воздуха, узла компрессора высокого давления, соответственно, узел очистки газовоздушной среды соединен механическими связями с узлом разделения воздуха и узлом компрессора высокого давления, пневматические выходы которого, в свою очередь, подключены к узлу баллонов азотом или инертным газом, узлу баллонов воздуха высокого давления и узлу баллонов с кислородом, вход узла регенерации газовоздушной среды связан пневматически с внутренним объемом контролируемого помещения герметичного объекта, а выход его соединен с узлом баллонов с кислородом и узлом раздатчиков кислорода.
Узел разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты, узел датчиков предаварийного контроля, узел датчиков контроля параметров гипоксической газовоздушной среды, узел раздатчиков кислорода, узел очистки с фильтром очистки от механических примесей, фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода, узел компрессора высокого давления, расположены в каждом контролируемом помещении герметичного объекта, узел регенерации газовоздушной среды может быть как в каждом контролируемом помещении герметичного объекта так и единым для всего герметичного объекта, узел баллонов с азотом или инертным газом и узел баллонов воздуха высокого давления выполнены едиными для всего герметичного объекта, блок управления устройством выполнен единым для всего герметичного объекта и снабжен периферийными устройствами в каждом контролируемом помещении.
Недостатками известного устройства являются:
- большое количество связей между блоками и узлами, что снижает надежность устройства в целом и отрицательно влияет на обеспечение пожарной безопасности объекта;
- отсутствие оборудования, обеспечивающего требуемый уровень виброшумовых характеристик для обеспечения скрытности объекта в том числе и в аварийном режиме;
- большое количество потребителей электрического тока, что ограничивает применение устройства в аварийных режимах подводной лодки;
- большой суммарный объем занимаемого оборудования, находящегося в каждом контролируемом помещении, что ограничивает применение устройства только для атомных подводных лодок большого водоизмещения;
- отсутствие возможности перехода людей между помещениями в процессе работы устройства.
Заявленная полезная модель позволяет решить следующие задачи:
- обеспечить предупреждение пожаров, исключить возникновение объемных пожаров и существенно снизить вероятность возникновения возгораний и пожаров с минимальным количеством узлов и связей между узлами, высокой степенью надежности устройства в целом для обеспечения пожарной безопасности на подводных лодках и других герметичных обитаемых объектах;
- обеспечить пожарную безопасность всех защищаемых помещений одним устройством;
- обеспечить работу людей в период полного автономного плавания без ущерба здоровью с возможностью перехода между помещениями, в том числе при работающем устройстве;
- обеспечить длительную (не менее 90 суток) автономность плавания и скрытность подводной лодки за счет применения в устройстве нового оборудования малошумного исполнения с низкими показателями энергопотребления;
- обеспечить эффективное и компактное расположение устройства внутри замкнутого объема путем применения меньшего числа узлов и агрегатов с минимальными массогабаритными характеристиками.
Поставленные задачи достигаются тем, что устройство для предупреждения пожаров внутри герметичных обитаемых объектов, преимущественно подводных лодок, включающее узел разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты, узел баллонов с кислородом, узел датчиков контроля параметров газовоздушной среды расположенным в каждом контролируемом помещении герметичного объекта и соединенный при помощи информационно-управляющей связи со входом блока управления устройством, выход которого связан управляющим сигналом со входом узла баллонов с кислородом.
Узел очистки газовой среды с фильтром очистки от механических примесей и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода соединен механической связью с узлом компрессора высокого давления, пневматический выход которого подключен к узлу баллонов воздуха высокого давления, блок управления устройством, узел баллонов с кислородом, узел баллонов воздуха высокого давления выполнены едиными для всего герметичного объекта.
Устройство дополнительно снабжено узлом раздатчиков инертного газа включающим узел подавления шума, расположенным в каждом контролируемом помещении герметичного объекта и соединен информационно-управляющей связью с блоком управления устройством, и механической связью с узлом разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты.
Устройство снабжено узлом малошумного кислородного компрессора высокого давления, который выполнен единым для всего герметичного объекта и соединен информационно-управляющей связью с блоком управления устройством, и механическими связями с узлом разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты, узлом баллонов с кислородом.
Узел разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты соединен информационно-управляющей связью с блоком управления устройством.
Узел баллонов воздуха высокого давления дополнительно снабжен узлом редуктора и механически связан с узлом разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты.
Узел малошумного кислородного компрессора, узел разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты, узел очистки газовой среды с фильтром очистки от механических примесей и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода, узел компрессора высокого давления выполнены едиными для всего герметичного объекта.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана структурная схема устройства.
Устройство для предупреждения пожаров внутри герметичных обитаемых объектов, преимущественно подводных лодок состоит из блока управления устройством 1, выход которого связан управляющим сигналом со входом узла баллонов с кислородом 2 и соединен при помощи информационно-управляющих связей с узлом малошумного кислородного компрессора 3, узлом разделения воздуха на азот или инертный газ и на остальные его компоненты 4.
Узел малошумного кислородного компрессора 3 соединен механическими связями с узлом разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты 4, узлом баллонов с кислородом 2.
Узел датчиков контроля параметров газовоздушной среды 5 расположен в каждом контролируемом помещении герметичного объекта и соединен при помощи информационно-управляющей связи со входом блока управления устройством 1.
Узел раздатчиков инертного газа 6 включающий узел подавления шума 12, расположен в каждом контролируемом помещении герметичного объекта и соединен информационно-управляющей связью с блоком управления устройством 1, и механической связью с узлом разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты 4.
Узел очистки газовой среды 7 с фильтром очистки от механических примесей 8 и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода 9 соединен механической связью с узлом компрессора высокого давления 10, пневматический выход которого подключен к узлу баллонов воздуха высокого давления 11.
Узел баллонов воздуха высокого давления 11 снабжен узлом редуктора 13 и механически связан с узлом разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты 4.
Блок управления устройством 1, узел баллонов с кислородом 2, узел малошумного кислородного компрессора 3, узел разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты 4, узел очистки газовой среды 7 с фильтром очистки от механических примесей 8 и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода 9, узел компрессора высокого давления 10, узел баллонов воздуха высокого давления 11 снабженный узлом редуктора 13 выполнены едиными для всего герметичного объекта.
Устройство работает следующим образом.
Механические связи между узлами осуществляются с помощью трубопроводов, гибких шлангов, а также включают предохранительную, перепускную и регулирующую арматуру (не показаны на фиг. 1).
В исходном состоянии (режим ожидания) узел датчиков контроля параметров газовоздушной среды 5 выполняет замеры содержания кислорода в защищаемых помещениях, блок управления устройством 1 обрабатывает полученные данные по концентрации кислорода от узла датчиков контроля параметров газовоздушной среды 5.
Узел малошумного кислородного компрессора высокого давления 3, узел разделения воздуха на азот или инертный газ и на остальные его компоненты 4, узел раздатчиков инертного газа 6 включающий узел подавления шума 12, узел очистки газовой среды 7 с фильтром очистки от механических примесей 8 и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода 9, узел компрессора высокого давления 10 находятся в режиме ожидания (не работают).
2
Узел баллонов воздуха высокого давления 11 снабженный узлом редуктора 13 заполнен воздухом с давлением до 400 кгс/см, узел баллонов с кислородом 2 не заполнен рабочим газом, давление внутри узла баллонов с кислородом 2 атмосферное.
Устройство обеспечивает формирование, контроль и поддержание гипоксической (с пониженным содержанием кислорода) газовоздушной среды с установленным содержанием кислорода, например, 17% объемных долей, при нормальном давлении газовоздушной среды, внутри герметичного обитаемого объекта.
Устройство работает в любых, заранее заданных пределах установленных значений содержания кислорода начального, например, 16% объемных долей, и конечного, например, 17% объемных долей, внутри герметичного обитаемого объекта.
Устройство позволяет формировать газовоздушную среду с пониженным содержанием кислорода любым из двух способов:
- в пункте базирования береговыми средствами, путем подачи расчетного количества инертного газа, например, азота, в контролируемые помещения герметичного обитаемого объекта. Процесс формирования среды прекращается по достижению начального значения концентрации кислорода в контролируемых помещениях герметичного обитаемого объекта.
- в походе, путем регулирования параметров газовоздушной среды за счет патентуемого устройства. Формирование газовоздушной среды с пониженным содержанием кислорода при нормальном давлении происходит по заранее заданному содержанию кислорода, за заданное оптимальное время. Процесс формирования газовоздушной среды прекращается по достижению установленного значения содержания кислорода в контролируемых помещениях герметичного обитаемого объекта, например, 16% объемных долей.
Устройство позволяет поддерживать газовоздушную среду с пониженным содержанием кислорода при нормальном давлении по следующему алгоритму:
При повышении содержания кислорода в контролируемом помещении герметичного обитаемого объекта, например, свыше 17% объемных долей, устройство переходит из режима ожидания в рабочий режим и начинает процесс снижения содержания кислорода до заданного начального значения содержания кислорода, например, 16% объемных долей.
После снижения содержания кислорода до заданного начального значения, например, 16% объемных долей, устройство отключается, прекращая процесс снижения содержания кислорода, и устройство переходит в режим ожидания.
При повышении содержания кислорода в контролируемом помещении герметичного обитаемого объекта свыше поддерживаемого, например, свыше 17% объемных долей, узел датчиков контроля параметров газовоздушной среды 5 посылает сигнал о содержании кислорода на блок управления устройством 1. Блок управления устройством 1, для начала процесса снижения содержания кислорода, подает управляющие сигналы на узел разделения воздуха на азот или инертный газ и на остальные его компоненты 4, куда начинает поступать воздух высокого давления для выработки азота или инертного газа, на узел малошумного кислородного компрессора высокого давления 3 для начала нагнетания кислородной смеси в узел баллонов с кислородом 2, на узел раздатчиков инертного газа 6 включающий узел подавления шума 12 для подачи инертного газа в контролируемое помещение, за счет подачи инертного газа происходит снижение содержания кислорода в газовоздушной среде до заданного значения, например 16% объемных долей, узел очистки газовоздушной среды 7 с фильтром очистки от механических примесей 8 и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода 9 включается автоматически по повышению давления внутри герметичного помещения для обеспечения забора газовоздушной среды и очистки газовоздушной среды к узлу компрессора высокого давления 10. При повышении давления газовоздушной среды, автоматически или вручную включается узел компрессора воздуха высокого давления 10 для начала выравнивания и снятия избыточного давления из контролируемого помещения, узел компрессора высокого давления 10 компримирует очищенный воздух в узел баллонов воздуха высокого давления 11, при этом узел датчиков контроля параметров газовоздушной среды 5 осуществляет контроль содержания кислорода и передает сигнал с фактическим значением содержания кислорода на блок управления устройством 1. Блок управления устройством 1, после снижения содержания кислорода, например, ниже 16% объемных долей, выдает управляющий сигнал на узел разделения воздуха на азот или инертный газ и на остальные его компоненты 4 для отключения подачи воздуха высокого давления, на узел малошумного кислородного компрессора высокого давления 3 для его отключения, на узел баллонов с кислородом 2 для отключения узла баллонов с кислородом 2, на узел раздатчиков инертного газа 6 включающим узел подавления шума 12 для отключения подачи азота или инертного газа в контролируемое помещение, отключение узла очистки газовой среды 7 с фильтром очистки от механических примесей 8 и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода 9, узла компрессора высокого давления 10 происходит после выравнивания давления газовоздушной среды внутри контролируемого помещения, таким образом, устройство в целом отключается и переходит в режим ожидания.
Снижение содержания кислорода в газовоздушной среде помещения осуществляется следующим образом.
От узла баллонов воздуха высокого давления 11 снабженным узлом редуктора 13 подается воздух на узел разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты 4, где происходит процесс разделения воздуха на инертный газ, например, азот, и воздух с повышенным содержанием кислорода, а также остальные его компоненты.
Инертный газ, например, азот, подается, в необходимом количестве, в среду контролируемого помещения через узел раздатчиков инертного газа 6 включающим узел подавления шума 12, благодаря чему происходит повышение концентрации инертного газа и снижение концентрации кислорода в контролируемом помещении.
Воздух с повышенным содержанием кислорода компримируется и подается в узел баллонов с кислородом 2 при помощи узла малошумного кислородного компрессора высокого давления 3.
Одновременно с этим происходит снятие избыточного давления, до достижения нормального давления ГВС в контролируемом помещении, узлом компрессора высокого давления 10 через узел очистки газовой среды 7 с фильтром очистки от механических примесей 8 и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода 9 и подачу отобранной газовой смеси в узел баллонов воздуха высокого давления 11.
После снижения содержания кислорода в контролируемом помещении устройство переходит в режим ожидания, для этого блок управления устройством 1 подает управляющий сигнал на узел разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты 4, узел малошумного кислородного компрессора высокого давления 3, узел баллонов с кислородом 2, узел раздатчиков инертного газа 6 включающим узел подавления шума 12.
В режиме ожидания устройство будет контролировать изменение содержания кислорода в газовоздушной среде контролируемого помещения и перейдет в рабочий режим при повышении содержания кислорода в газовоздушной среде контролируемого помещения. Таким образом, устройство поддерживает заданные параметры в течение всего периода автономности подводной лодки.
Элементы устройства, такие как блок управления устройством 1, узел баллонов с кислородом 2, узел малошумного кислородного компрессора высокого давления 3, узел разделения воздуха на азот или инертный газ и остальные его компоненты 4, узел компрессора высокого давления 10, узел баллонов воздуха высокого давления 11 снабженным узлом редуктора 13 едины для всего герметичного обитаемого объекта.
При этом узел датчиков контроля параметров газовоздушной среды 5, узел раздатчиков инертного газа 6 включающим узел подавления шума 12, узел очистки газовой среды 7 с фильтром очистки от механических примесей 8 и фильтром очистки от вредных химических веществ и оксида углерода 9, как правило, располагаются в каждом герметичном контролируемом помещении.
Блок управления устройством 1 выполнен на базе обычного или специализированного компьютера, предназначен для управления и синхронизации всего процесса регулирования и поддержания параметров среды во всех герметичных контролируемых помещениях подводной лодки.
Узел баллонов с кислородом 2 служит для временного хранения воздуха с повышенным содержанием кислорода. Количество баллонов с кислородом определяется исходя из условий использования воздуха с повышенным содержанием кислорода, который может быть использован для различных целей, например, для дыхания. При необходимости, воздух с повышенным содержанием кислорода можно утилизировать, например, за борт, при этом, используется такой алгоритм последовательности действий, который не влияет на параметр скрытности подводной лодки.
Узел малошумного кислородного компрессора высокого давления 3 компримирует воздух с повышенным содержанием кислорода. Конструктивные особенности малошумного кислородного компрессора высокого давления, а также наличие двойного каскада амортизации и шумоизолирующего кожуха, обеспечивают требуемый уровень виброшумовых характеристик для оборудования подводных лодок, который в свою очередь снижает влияние виброшумовых характеристик, как самого малошумного кислородного компрессора высокого давления, так и связанными с ним механическими связями оборудования, на поле корабля в целом, что позволяет обеспечить скрытность подводной лодки.
Таким образом, использование заявленного устройства позволяет обеспечить:
- обеспечить предупреждение пожаров, исключить возникновение объемных пожаров и существенно снизить вероятность возникновения возгораний и пожаров;
- обеспечить пожарную безопасность всех защищаемых помещений одним устройством;
- обеспечить работу людей в период полного автономного плавания без ущерба здоровью с возможностью перехода между помещениями, в том числе при работающем устройстве;
- обеспечить длительную (не менее 90 суток) автономность плавания и скрытность подводной лодки за счет применения в устройстве нового оборудования малошумного исполнения с низкими показателями энергопотребления;
- обеспечить эффективное и компактное расположение устройства внутри замкнутого объема путем применения меньшего числа узлов и агрегатов с минимальными массогабаритными характеристиками.