Роботизированная установка пожаротушения модульного типа повторно-кратковременного действия
INTERMITTENT MODULAR ROBOTIC FIRE EXTINGUISHING SYSTEM

Изобретение относится к устройствам пожаротушения, а именно к роботизированным установкам пожаротушения.
Известны роботизированные установки пожаротушения, например, устройство по патенту РФ № 2319530. Недостатком известных устройств является жесткая схема пожаротушения, предусматривающая тушение очага загорания  с использованием только нормативных параметров, без учета реального развития пожара, со значительными затратами огнетушащего вещества.
Наиболее близким по технической сути является “Роботизированный пожарный комплекс с полнопроцессной системой управления» патент № 2424837, содержащий  два и более пожарных робота, подключенных к противопожарному водопроводу, включающих в себя лафетный ствол с приводами вертикального и горизонтального наведения, насадок с приводом изменения угла распыливания струи, дисковый затвор с приводом, датчик давления и местный пульт управления, соединенные с блоком коммутации на входе, а на его выходе с устройством управления, установленное на стволе устройство обнаружения загорания, соединенное с устройством цифровой обработки сигнала в ИК-диапазоне, соединенным с видеоконтрольным устройством и с блоком управления процессом пожаротушения, который соединен с устройством управления, соединенным через приемно-контрольное устройство с адресными пожарными извещателями.
Недостатками данного устройства является применение капиталоемких насосных станций и источников   противопожарного водоснабжения с  требуемыми параметрами по расходу и напору, это, в свою очередь, требует дополнительных водных ресурсов и электрических мощностей и увеличения стоимости капитального строительства, что значительно повышает затраты.
В основу изобретения поставлена задача создания роботизированной установки пожаротушения модульного типа (РУП-МТ) повторно-кратковременного действия, в которой совмещены функции хранения, пополнения и подачи огнетушащего вещества с обеспечением необходимых показателей по давлению и расходу.
Эта цель достигается тем, что роботизированная установка пожаротушения модульного типа повторно-кратковременного действия содержит два и более пожарных робота, подключенных к противопожарному водопроводу, включающих в себя лафетный ствол с приводами вертикального и горизонтального наведения, насадок с приводом изменения угла распыливания струи, дисковый затвор с приводом, датчик давления и местный пульт управления, соединенные с блоком коммутации на входе, а на его выходе с устройством управления, установленное на стволе устройство обнаружения загорания, соединенное с устройством цифровой обработки сигнала в ИК-диапазоне, соединенным с видеоконтрольным устройством и с блоком управления процессом пожаротушения, который соединен с устройством управления, соединенным через приемно-контрольное устройство с адресными пожарными извещателями. В устройство дополнительно введены насосы с обратными клапанами, подключенные на входе к водопроводной сети, а на выходе к  противопожарному водопроводу, гидроаккумуляторы с реле давления, соединенные с противопожарным водопроводом, блок расчета воды на пожаротушение, соединенный на входе c устройством цифровой обработки сигнала в ИК-диапазоне, а на выходе с блоком управления процессом пожаротушения, и блок управления, соединенный на входе с реле давления и насосами, а на выходе с устройством управления.
Предложенное техническое решение позволит без значительных капитальных затрат обеспечить необходимые параметры водоснабжения по расходу и давлению для пожаротушения с применением РУП.
Автору не известны устройства с отличительными признаками в соответствии с предлагаемыми техническими решениями.
Изобретение отвечает требованиям новизны и положительного эффекта, а также критерию “существенные отличия”.
На фиг.1 представлена функциональная схема РУП-МТ.
Устройство содержит пожарные роботы (ПР) 1, объединенные в РУП, установленные на противопожарном водопроводе 2. ПР 1 включает в себя лафетный ствол 3 с приводами вертикального и горизонтального наведения 4,5, насадок с приводом изменения угла распыливания струи 6, переносной местный пульт управления 7, установленный на вводе дисковый затвор с приводом 8 и установленный на выходе ствола перед насадком датчик давления 9, соединенные с блоком коммутации 10, установленное на стволе устройство обнаружения загорания и теленаблюдения 11. В РУП входит устройство управления 12 с дисплеем, соединенное с блоком коммутации 10 по каналу связи 13, например, RS-485, через сетевой контроллер 14, с приемно-контрольным устройством 15 с адресными  пожарными  извещателями 16, и устройство цифровой обработки сигнала в ИК-диапазоне 17, соединенное на входе двухканальной телевизионной связью 18 (видеоканал и ИК-канал) с устройством обнаружения загорания и теленаблюдения 11, а на выходе с видеоконтрольным устройством 19, с блоком расчета воды на пожаротушение 21 и с блоком управления процессом пожаротушения 20, который на входе также соединен с  блоком расчета воды на пожаротушение 21, а на выходе с устройством управления 12.
РУП как устройство модульного типа – РУП-МТ, совмещающее функции хранения, пополнения и подачи огнетушащего вещества, в соответствии с ГОСТ Р 53288-2009 по виду водопитателя, относится к насосной группе и использует насосы 22 с обратными клапанами 23, подключенные на входе к водопроводной сети 24, а на выходе к противопожарному водопроводу 2. По ГОСТ Р 53288-2009 РУП-МТ относится к устройствам циклического повторно-кратковременного действия, с подачей ОТВ многократными циклами «подача-пауза», с периодическим пополнением емкости для хранения ОТВ. Длительность цикла  в соответствии с ГОСТ Р 53326 для РУП должно быть не более  В этом случае продолжительность включения 20% от времени цикла будет наиболее оптимальна, учитывая, что временной интервал, необходимый на пополнение емкости для хранения ОТВ период паузы будет 80%. Время подачи ОТВ на тушение  в этом случае не должно превышать . Объем емкости для хранения и подачи ОТВ . Например, для 1 группы помещений с расходом 10 л/с ОТВ  . В качестве емкости для хранения  ОТВ  используются гидроаккумуляторы, полезная емкость которых составляет половину общей емкости . Гидроаккумуляторы 25, см. фиг.1,  с реле давления 26, соединены с противопожарным водопроводом 2, а блок управления 27 соединен с реле давления 26, насосами 22 и с устройством управления 12.
R
h
с
Устройство работает следующим образом. В дежурном режиме защищаемый  объект находится под постоянным контролем адресных извещателей 16. Гидроаккумуляторы 25 полностью заполнены и находятся под давлением, контролируемым реле давления 26. При возникновении очага загорания адресные извещатели 16 срабатывают и приемно-контрольное устройство 15 выдает адресный сигнал «Тревога» на устройство управления 12, которое затем выдает управляющие сигналы по каналу связи 13 на соответствующие блоки коммутации 10 ПР 1, защищающих данную зону. Приводами вертикального и горизонтального наведения 4 и 5 стволы 3 наводятся на сектор защищаемой зоны. От устройства обнаружения загорания и теленаблюдения 11 видео- и ИК-сигналы поступают по двухканальной телевизионной связи 18 на устройство обработки видеосигнала 17. После программной обработки поступившей информации устройство 17 производит идентификацию загорания, определяет его координаты, размеры в пространстве, площадь пламени очага возгорания, вписываемую в прямоугольник со сторонами  и :  Информация передается на блок управления процессом пожаротушения 20, который определяет программу пожаротушения и передает ее в устройство управления 12.  Устройство 12 формирует управляющие сигналы по каналу связи 13 о координатах загорания на соответствующие блоки коммутации 10 ПР 1. Приводами вертикального и горизонтального наведения 4,5 стволы 3 наводятся на очаг загорания, после чего устройство управления 12 подает команду «запуск» и посылает технологические команды на блок управления 27, на открытие дисковых затворов 8, на отработку программ пожаротушения. Пожаротушение производится строчными струями по площади  в растре    с пошаговым перемещением строк и повторением циклов. Площадь орошения больше площади очага  с учетом величины погрешности наведения  и  и определяется по формуле . Линейную погрешность определим по формуле   где  - радиус действия струи, а  - угловая погрешность по ГОСТ Р 53326. Число строк сканирования определяется по формуле , где , где  – ширина строки, а  - длина зоны в месте контакта стационарной струи с поверхностью с максимальной интенсивностью. На небольших расстояниях используется расширенный факел струи, устанавливаемый на насадке приводом изменения угла распыливания струи 6. Наведение стволов на очаг загорания контролируется по баллистическим данным струи в зависимости от угла наклона и давления с применением датчика давления 9. Блок управления процессом пожаротушения 20 также запускает блок расчета воды на пожаротушение 21, который по завершению расчетного объема воды, необходимого для тушения, подает команду в блок 20 и далее в устройство 12 на прекращение пожаротушения, на запуск насосов 22 и на включение РУП в дежурный режим. Насосы 22 подают воду в гидроаккумуляторы 25 до достижения установленного уровня давления, при котором реле давления 26 срабатывают и через блок управления 27 отключают насосы 22, заполнившие гидроаккумуляторы 25 для тушения. При повторном обнаружении загорания устройство 17 определяет его координаты и передает информацию на блок управления процессом пожаротушения 20, который определяет  программу пожаротушения и передает ее в устройство управления 12. Устройство 12 формирует управляющие сигналы РУП на пожаротушение повторного очага загорания, которое производится в описанном выше порядке. Также запускается блок расчета воды 21 и через расчетное время подается команда в устройство12 на прекращение пожаротушения и далее на включение РУП в режим поиска загорания. В таком повторно-кратковременном режиме РУП-МТ работает все время, отведенное для подачи ОТВ в соответствии с нормативным временем продолжительности подачи  по СП 5.13130.2009. Оператор по информации от видеоконтрольного устройства 19 может внести коррективы в программу пожаротушения, задав с пульта управления другие координаты и параметры очага загорания, изменив угол факела струи.
2
2
F
Работу устройства рассмотрим на примере защиты помещений группы 1 по СП 5.13130.2009. Для этой группы установлены нормативный расход , интенсивности   л/с/м  и продолжительности подачи ОТВ . Площадь очага возгорания  до начала тушения определим с учетом времени активации по формуле:  см. свод правил «Установки пожаротушения автоматические», М., 2020 г., приложение В. Для помещений общественных зданий группы 1  , см. там же, приложение В 4.1. Инерционность извещателей  системы пожарной сигнализации по ГОСТ 26342-84 примем из рекомендуемого ряда наиболее применяемых дымовых извещателей  Учтем время срабатывания прибора приемно-контрольного  Быстродействие РУП по ее техническим данным находится в пределах  и определяется с момента срабатывания извещателей. Для РУП по 1 группе . Для расчетов, с учетом того, что при орошении контактное пятно струи перекрывает граничащие с квадратом секторы круга, примем диагональ круга равным диагонали квадрата, вписываемого в этот круг, со стороной квадрата:  а=1,6м. Объем подаваемой воды на тушение . В соответствии с условием  примем для использования 2 гидроаккумулятора с общим объемом . Площадь орошения  определим по формуле , где линейная погрешность где R=24м –радиус действия струи с учетом габаритов помещения, а  угловая погрешность по ГОСТ Р 53326. Средняя интенсивность орошения   л/с*м, что в 12,5 раз превышает нормативную интенсивность орошения  для группы помещений 1: . Это обеспечивает интенсивное тушение начального очага. Для пополнения гидроаккумуляторов 25 приняты 2 насоса 22 суммарной производительностью 2,5 л/с. При включении дисковых затворов 8 на пожарный трубопровод 2 и пожарные роботы 1 будет подаваться вода с гидроаккумуляторов  25. При расходе 10 л/с за время   они подадут установленный для тушения объем воды 120 л. Для пополнения гидроаккумуляторов 25 насосы 22 суммарной производительностью 2,5 л/с  восполнят объем 120 л за время . Общее время в цикле, включая время тушения и пополнения, - , что соответствует требованию ГОСТ Р 53326 для пожарных роботов, где период цикла . После тушения защищаемый объект находится под контролем устройства обнаружения загорания 11 и при появлении возгорания вновь производится тушение.
Предложенная  роботизированная  установка пожаротушения является эффективным автоматическим средством борьбы с пожарами, позволяющим направить весь расход огнетушащего вещества непосредственно на очаг загорания, обнаруженный в ранней стадии, а также локализовать пожар в течение установленного времени.
В отличие от известных, предложенное техническое решение позволяет без значительных капитальных затрат обеспечить необходимые параметры водоснабжения по расходу и давлению для пожаротушения и локализации пожара, значительно повысить эффективность тушения и снизить ущерб от пожара и избыточного применения воды.
Эти отличительные особенности устройства позволяют его использовать для реализации быстродействующих систем пожаротушения, значительно повысить эффективность тушения пожаров, уменьшить капитальные затраты и количество используемого огнетушащего вещества, а также ущерб от пожара.