ОГНЕГАСЯЩАЯ СИСТЕМА
FIRE-EXTINGUISHING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе пожаротушения, а точнее к системе пожаротушения, содержащей систему сокращения объема.
Уровень техники
Системы пожаротушения часто используются на воздушных судах, в зданиях или других сооружениях, в которых имеются ограниченные пространственные зоны. В системах пожаротушения обычно используют галоидированные огнегасящие составы, такие как газ халон. Однако считается, что галогены играют роль в разрушении озонового слоя атмосферы.
Предложены системы пожаротушения, в которых используются бортовые системы получения инертного газа (БСПИГ) в сочетании с инертным газом, хранящимся в резервуарах (баллонах), и в которых применяются огнегасящие составы, менее вредные для экологии. Пространственные и весовые ограничения соответственно ограничивают и возможности экономически эффективного внедрения бортовых систем получения огнегасящего состава в виде инертного газа, особенно в области авиации. Например, множество воздушных судов содержат грузовые отсеки с открытыми полами или полами щелевой конструкции, при которых подпольное (трюмное) пространство фактически является частью грузового отсека. Следовательно, объем огнегасящего состава, который необходим для тушения пожара, увеличивается иногда на 20%. Кроме того, объем утечек воздуха, который имеет место в грузовом отсеке, дополнительно увеличивает количество огнегасящего состава, необходимого для ликвидации угрозы пожара.
Раскрытие изобретения
Система пожаротушения согласно изобретению содержит источник инертного газа высокого давления, источник инертного газа низкого давления, распределительную сеть и систему сокращения объема. Источник инертного газа высокого давления построен так, чтобы сформировать выход первого инертного газа, а источник инертного газа низкого давления построен так, чтобы сформировать выход второго инертного газа. Распределительная сеть связана с источником инертного газа высокого давления и источником инертного газа низкого давления с целью распределения газа с выхода первого инертного газа и выхода второго инертного газа по всей ограниченной пространственной зоне. Система сокращения объема расположена внутри ограниченной пространственной зоны и включает в себя герметизирующий элемент. Герметизирующий элемент выполнен с возможностью выборочного приведения в рабочее состояние путем перевода между первым положением и вторым положением для изоляции первого объема ограниченной пространственной зоны от второго объема ограниченной пространственной зоны и сокращения количества газа с выходов первого инертного газа и второго инертного газа, которое необходимо для реагирования на угрозу пожара в указанной ограниченной пространственной зоне.
Краткое описание чертежей
Указанные и другие отличительные признаки настоящего изобретения должны быть целиком понятны из последующего описания и прилагаемых чертежей, на которых:
фиг.1 изображает пример осуществления системы пожаротушения,
фиг.2 изображает пример осуществления системы сокращения объема для использования совместно с системой пожаротушения,
фиг.3 изображает иной пример осуществления системы сокращения объема для использования совместно с системой пожаротушения,
фиг.4 изображает другой пример осуществления системы сокращения объема для использования совместно с системой пожаротушения,
фиг.5 изображает еще один пример осуществления системы сокращения объема для использования совместно с системой пожаротушения,
фиг.6 изображает пример осуществления системы сокращения утечек для использования совместно с системой пожаротушения,
фиг.7 изображает другой пример осуществления системы сокращения утечек для использования совместно с системой пожаротушения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показаны фрагменты варианта осуществления системы 10 пожаротушения, которые могут быть использованы для ликвидации угрозы пожара. Система 10 пожаротушения может быть использована совместно с воздушным судном 12 (показано схематически), однако, с другой стороны, следует понимать, что приведенную в примере систему 10 пожаротушения можно применять и в сооружениях иного типа.
В данном примере система 10 пожаротушения встроена в воздушное судно 12 с целью ликвидации любых угроз пожара, которые могут возникать в ограниченных пространственных зонах 14a и 14b. Ограниченные пространственные зоны 14a и 14b могут представлять собой грузовые отсеки, отсеки электронного оборудования, ниши шасси и другие ограниченные объемы, где желательно осуществление пожаротушения. Система 10 пожаротушения включает в себя источник 16 инертного газа высокого давления для подачи первого инертного газа на выход 18, источник 20 инертного газа низкого давления для подачи второго инертного газа на выход 22. При этом, к примеру, источник 16 инертного газа высокого давления обеспечивает на выходе 18 подачу первого инертного газа с более высоким значением массового расхода, чем источник 20 инертного газа низкого давления - подачу второго инертного газа на выходе 22.
Источник 16 инертного газа высокого давления и источник 20 инертного газа низкого давления соединены с распределительной сетью 24, которая распределяет первый и второй инертные газы с выходов 18, 22. В данном случае первый и второй инертные газы с выходов 18, 22 могут быть направлены в ограниченную пространственную зону 14a, ограниченную пространственную зону 14b или в обе зоны в зависимости от того, где была обнаружена угроза пожара. Следует понимать, что воздушное судно 12 может содержать дополнительные ограниченные пространственные зоны, которые также соединены с распределительной сетью 24 так, чтобы первый и второй инертные газы с выходов 18, 22 могли быть направлены в любую или во все ограниченные пространственные зоны.
Система 10 пожаротушения также включает в себя контроллер 26, который функционально связан по меньшей мере с распределительной сетью 24 для управления распределением первого и второго инертных газов с выходов 18 и 22 через распределительную сеть 24. Контроллер 26 может состоять из аппаратной части, программной части или из обеих указанных частей. Контроллер 26, например, может быть выполнен с возможностью управления тем, подача какого инертного газа - первого инертного газа с выхода 18 и/или второго инертного газа с выхода 22 - производится в ограниченные пространственные зоны 14a, 14b и с каким массовым расходом это происходит, или подача какой массы газа производится с выхода 18 первого инертного газа и/или с выхода 22 второго инертного газа.
Контроллер 26 системы 10 пожаротушения также может быть связан с другими бортовыми контроллерами или системами 27 предупреждения, например, главным контроллером или несколькими распределенными контроллерами воздушного судна 12, а также с контроллером (не показан) источника 20 инертного газа низкого давления. Другие контроллеры или системы 27 предупреждения могут быть связаны с прочими системами воздушного судна 12, включая систему обнаружения угрозы пожара с целью обнаружения пожара в ограниченных пространственных зонах 14a, 14b и формирования сигнала угрозы пожара в ответ на обнаружение такой угрозы. Согласно другим вариантам системы 27 предупреждения могут содержать свои собственные датчики для обнаружения угрозы пожара внутри ограниченных пространственных зон 14a, 14b воздушного судна 12.
Например, контроллер 26 вначале, в ответ на сигнал угрозы пожара от системы предупреждения 27, может инициировать выпуск первого инертного газа с выхода 18 в зону 14a с целью уменьшения концентрации кислорода в ограниченной пространственной зоне 14a до значения ниже установленного порога. Контроллер 26 может инициировать выпуск второго инертного газа с выхода 22 в зону 14а, чтобы содействовать поддержанию концентрации кислорода на уровне ниже установленного порога. Согласно одному варианту осуществления установленный порог концентрации кислорода в зоне 14a может составлять менее 13%, например равняться 12%. Или же указанный порог может быть представлен интервалом концентраций, например, 11,5%-12%. Условие установки порога на уровне ниже 12% объясняется тем, что риск воспламенения аэрозольных веществ, которые могут находиться в пассажирском багаже в грузовом отсеке, ограничен (а в некоторых случаях исключен) при концентрации кислорода ниже 12%. Например, порог можно установить исходя из условия холодного выпуска (т.е. без пожара) первого и второго инертных газов с выходов 18, 20 в пустой грузовой отсек, когда воздушное судно 12 находится на земле при давлении воздуха, равном давлению на уровне моря.
В рассматриваемом примере источник 16 инертного газа высокого давления представляет собой источник сжатого инертного газа. Источник 16 инертного газа высокого давления может включать в себя ряд резервуаров 28a-28d для хранения газа. Резервуары могут быть выполнены из легких материалов с целью уменьшения веса воздушного судна 12. Хотя показаны четыре резервуара 28a-28d, следует понимать, что в иных вариантах осуществления могут быть использованы дополнительные резервуары или меньшее число резервуаров. Число резервуаров 28a-28d может зависеть от размеров ограниченных пространственных зон 14a, 14b (или других зон), скорости утечки газа в ограниченных пространственных зонах, времени выполнения рейса согласно стандартам ETOPS (Extended-range Twin-engine Operational Performance Standards, Стандарты эксплуатационных показателей для полетов увеличенной дальности на двухдвигательных самолетах) или других факторов. Каждый из резервуаров 28a-28d содержит сжатый инертный газ, например, азот, гелий, аргон или их смесь. Инертный газ может также содержать следовые количества других газов, например двуокиси углерода.
Источник 20 инертного газа низкого давления может представлять собой известную бортовую систему получения инертного газа (БСПИГ), которая обеспечивает воздушное судно 12 потоком инертного газа, например обогащенным азотом воздухом. Обогащенный азотом воздух имеет более высокую концентрацию азота, нежели наружный воздух. В общем, источник 20 инертного газа низкого давления принимает на свой вход, например, сжатый воздух от компрессорной ступени газотурбинного двигателя воздушного судна 12 или воздух из одной из ограниченных пространственных зон 14a, 14b, который подвергнут сжатию вспомогательным компрессором, и отделяет азот от кислорода входного воздуха с целью сформировать на выходе поток газа, который более богат азотом, нежели воздух на входе. Выходной, обогащенный азотом воздух может быть использован в качестве второго инертного газа, подаваемого с выхода 22. Источник 20 инертного газа низкого давления может также забирать на свой вход воздух от второго источника, например воздух из боковой полости, воздух вспомогательного компрессора из грузового отсека и т.п., который можно использовать для увеличения производительности в случае возникновения такой потребности. Например, источник 20 инертного газа низкого давления может быть аналогичен системам, описанным в патентах США 7273507 или 7509968, но не ограничивается этими конкретными примерами.
Представленная в примере система 10 пожаротушения дополнительно содержит систему 30 сокращения объема, расположенную в одной или более ограниченных пространственных зон 14a, 14b. Система 30 сокращения объема, в общем, изолирует первый объем 32 ограниченных пространственных зон 14a, 14b от второго объема 34 ограниченных пространственных зон 14a, 14b. В одной или более ограниченных пространственных зонах 14a, 14b может также быть расположена система 36 сокращения утечек для уменьшения объема утечек воздуха из ограниченных пространственных зон 14a, 14b. Следует понимать, что система 10 пожаротушения может включать в себя только систему 30 сокращения объема, только систему 36 сокращения утечек или обе указанные системы.
На фиг. 2 показан пример системы 30 сокращения объема, расположенной внутри ограниченной пространственной зоны 114. В настоящем описании элементы сходного функционального назначения, где это уместно, обозначены одинаковыми позиционными номерами, а модифицированные элементы обозначены теми же номерами, но увеличенными на 100. Модифицированные элементы могут обладать теми же самыми отличительными признаками и такими же полезными качествами, что и соответствующие исходные элементы, и наоборот. Система 10 пожаротушения, содержащая систему 30 сокращения объема, осуществлена в ограниченной пространственной зоне 114 воздушного судна 12, однако, с другой стороны, она может быть осуществлена в сооружениях других типов.
В рассматриваемом примере ограниченная пространственная зона 114 представляет собой грузовой отсек воздушного судна. Ограниченная пространственная зона 114 включает в себя пол 38, который разделяет зону 114 на первый объем 132 (например, объем грузового отсека) и второй объем 134 (например, объем подпольного, трюмного пространства). Пол 38 содержит ряд горизонтально расположенных элементов балок 46, которые проходят поперек зоны 114. На некоторых воздушных судах пол 38 не является герметичным и допускает сообщение между атмосферой грузового отсека и атмосферой трюмного пространства. В данном примере пол 38 имеет щелевую конструкцию с множеством отверстий - прорезей 42, которые дают возможность атмосфере грузового отсека сообщаться с атмосферой трюмного пространства.
Система 30 сокращения объема расположена внутри ограниченной пространственной зоны 114 в целях изоляции первого объема 132 от второго объема 134 в случае угрозы пожара, ограничения объема грузового отсека и уменьшения количества инертного газа, потребного от обоих источников 16, 20 инертного газа для ответа на угрозу пожара. В рассматриваемом примере система 30 сокращения объема содержит герметизирующие элементы 40, которые можно приводить в действие для перекрытия прорезей 42 пола 38. Следует понимать, что пол 38 может содержать множество прорезей 42 и соответственно каждой прорези 42 может быть установлен по меньшей мере один герметизирующий элемент 40 для герметизации прорези 42 при угрозе пожара.
В данном примере герметизирующие элементы 40 включают в себя надувные трубы или воздушные мешки. В ответ на обнаружение угрозы пожара герметизирующие элементы 40 переводят из первого, спущенного положения X (показано штриховыми линиями) во второе, надутое положение X', чтобы герметизировать или существенным образом перекрыть прорези 42 в полу 38. Герметизирующие элементы 40 накачивают посредством источника 44 газа. Согласно одному варианту источник 44 газа реализован за счет источника 16 инертного газа высокого давления, показанного на фиг. 1. Согласно другому варианту источник 44 газа системы 30 сокращения объема содержит специализированный газовый баллон, генератор газа или воздуховытяжное устройство генератора газа, которые могут быть использованы для наполнения герметизирующих элементов 40 в ответ на угрозу пожара.
Система 30 сокращения объема поддерживает связь с контроллером 26 для реагирования на сигнал угрозы пожара, поступающий от систем 27 предупреждения. При получении сигнала угрозы пожара контроллер 26 подает команду в систему 30 сокращения объема привести в действие герметизирующие элементы 40, а именно, наполнить газом надувные трубы, чтобы герметизировать прорези 42 пола 38.
Герметизирующий элемент 40 содержит огнестойкий материал. Одним из примеров огнестойкого материала является NOMEX от компании DuPont. Следует понимать, что герметизирующие элементы могут содержать любой огнестойкий материал.
Расположение герметизирующих элементов 40 системы 30 сокращения объема связано с полом 38 ограниченной пространственной зоны 114. В рассматриваемом примере герметизирующие элементы 40 закреплены на нижней стороне 37 пола 38. Герметизирующие элементы 40 проходят в продольном направлении (перпендикулярно плоскости чертежа) между балками 46 пола 38. Герметизирующие элементы 40 зафиксированы относительно пола удерживающими элементами 48. Удерживающие элементы 48 могут представлять собой ремень, ленту, сетку, клей, хомут или любой другой подходящий ограничитель, который препятствует смещению герметизирующего элемента 40 вниз, в направлении второго объема 134 (т.е. трюмного пространства).
На фиг. 3 показан другой пример системы 230 сокращения объема, расположенной внутри ограниченной пространственной зоны 214. Ограниченная пространственная зона 214 содержит пол 238, в котором имеется множество прорезей 242. В рассматриваемом примере пол 238 является решетчатым полом.
Система 230 сокращения объема включает в себя множество герметизирующих элементов 240. В данном примере герметизирующие элементы 240 представляют собой надувные мешки или маты, которые выполнены из огнестойкого материала и которые можно приводить в действие, чтобы герметизировать или существенным образом перекрыть прорези 242 пола 238. Герметизирующие элементы 240 могут быть переведены из первого положения X (показано штриховыми линиями) во второе положение X', чтобы герметизировать прорези 242 и тем самым изолировать первый объем 232 от второго объема 234 в целях уменьшения количества огнегасящего состава, необходимого для реагирования на угрозу пожара в ограниченной пространственной зоне 214. Удерживающие элементы 48 фиксируют герметизирующие элементы 240 относительно пола 238.
Система 230 сокращения объема поддерживает связь с контроллером 26 в целях реагирования на сигнал угрозы пожара, поступающий от системы 27 предупреждения. При получении сигнала угрозы пожара контроллер 26 подает команду системе 230 сокращения объема привести в действие герметизирующие элементы 240, а именно, наполнить газом надувные мешки или маты от источника 44 газа, чтобы перекрыть прорези 242 пола 238.
На фиг. 4 показан еще один пример системы 330 сокращения объема, установленной внутри ограниченной пространственной зоны 314. В данном примере ограниченная пространственная зона 314 содержит пол 338 решетчатой конструкции, в котором имеется множество прорезей 342. Герметизирующий элемент 340 может быть приведен в действие с целью герметизации прорезей 342 и изоляции первого объема 332 ограниченной пространственной зоны 314 от ее второго объема 334.
В рассматриваемом примере герметизирующий элемент 340 содержит узел 350 намотанной на барабан перегородки. Узел 350 намотанной на барабан перегородки включает в себя корпус 352 для размещения перегородки, двигатель 354 привода, направляющий канал 356 с уплотнением, который проходит между корпусом 352 для размещения перегородки и двигателем 354 привода, тянущий механизм 355 и собственно намотанную на барабан перегородку 358, выполненную из огнестойкого материала. В ответ на угрозу пожара производится развертывание намотанной на барабан перегородки 358 из корпуса 352, где перегородка хранится (в первом положении X), и ее разматывание посредством тянущего механизма 355 вдоль направляющего канала 356 с уплотнением при помощи двигателя 354 привода (во второе положение X') с целью герметизации прорезей 342 пола 338 и уменьшения количества огнегасящего состава, которое требуется для реагирования на угрозу пожара в ограниченной пространственной зоне 314. Тянущий механизм 355 может содержать трос, поршневые исполнительные органы, зубчатые приводы или иные подходящие тянущие устройства. В данном примере узел 350 намотанной на барабан перегородки известным способом смонтирован на нижней стороне 337 пола 338.
Система 330 сокращения объема поддерживает связь с контроллером 26 в целях реагирования на сигнал угрозы пожара, поступающий от системы 27 предупреждения. При получении сигнала угрозы пожара контроллер 26 подает команду системе 330 сокращения объема привести в действие герметизирующий элемент 340, а именно, размотать перегородку 358 с барабана посредством двигателя 354 привода, чтобы перекрыть прорези 342 пола 338. Система 330 сокращения объема взаимодействует с контроллером 26 для герметизации первого объема 332 относительно второго объема 334 и таким образом уменьшения количества инертного газа, которое требуется для реагирования на сигнал угрозы пожара.
На фиг. 5 показан другой пример системы 430 сокращения объема, установленной внутри ограниченной пространственной зоны 414. Ограниченная пространственная зона 414 содержит пол 438, в котором имеется множество прорезей 442. В данном примере пол 438 имеет щелевую конструкцию. Приведенная в примере система 430 сокращения объема включает в себя множество герметизирующих элементов 440, которые могут быть приведены в действие с целью герметизации прорезей 442 пола и изоляции первого объема 432 ограниченной пространственной зоны 414 от ее второго объема 434.
В рассматриваемом примере герметизирующие элементы 440 включают в себя узел 460 сдвижных панелей. Узел 460 сдвижных панелей известным способом смонтирован с нижней стороны 437 пола 438. Узел 460 сдвижных панелей содержит сдвижную панель 462, направляющий канал 464 с уплотнением, тянущий механизм 466 и двигатель 468 тросового привода. В ответ на угрозу пожара в ограниченной пространственной зоне 414 двигатель 468 привода приводит в действие тянущий механизм 466. Тянущий механизм 466 может содержать трос, поршневые исполнительные органы, зубчатые приводы или иные подходящие тянущие устройства. Тянущий механизм 466 соединен со сдвижной панелью 462 и тянет последнюю, перемещая между первым, убранным положением X (показано штриховыми линиями) и вторым, выпущенным положением X' вдоль направляющего канала 464 с уплотнением. В выпущенном положении сдвижная панель 462 перекрывает прорези 442 пола 438, чтобы по существу изолировать первый объем 432 ограниченной пространственной зоны от ее второго объема 434.
Система 430 сокращения объема поддерживает связь с контроллером 26 в целях реагирования на сигнал угрозы пожара, поступающий от системы 27 предупреждения. При получении сигнала угрозы пожара контроллер 26 подает команду системе 430 сокращения объема привести в действие герметизирующие элементы 440, а именно, выпустить сдвижные панели 462, чтобы перекрыть прорези 442 пола 338.
На фиг. 6 показан пример осуществления системы 536 сокращения утечек воздуха закрытой пространственной зоны 514. Система 536 сокращения утечек может быть использована либо отдельно, либо в сочетании с любой из приведенных в примерах систем 30, 230, 330, 430 сокращения объема. Ограниченная пространственная зона 514 включает в себя боковую полость 570. Боковая полость 570 представляет собой полость, внешнюю по отношению к грузовому отсеку воздушного судна 12, но внутреннюю по отношению к обшивке воздушного судна 12. Выпускной клапан 572 ограничивает перепад давления между внутренним пространством воздушного судна и наружной окружающей средой и, следовательно, влияет на разность давлений между грузовым отсеком/трюмным пространством и боковой полостью.
Воздух из первого объема 532 (грузовой отсек) и второго объема 534 (трюмное пространство) ограниченной пространственной зоны 514 может уходить из указанной зоны 514 в боковую полость 570. Утечка воздуха может увеличивать количество огнегасящего состава, которое требуется для поддержания концентрации кислорода в зоне 514 на уровне ниже установленного порога. Соответственно, система 10 пожаротушения может иметь в своем составе систему 536 сокращения утечек, содержащую герметизирующий элемент 574, который может быть приведен в действие для блокирования и/или сокращения утечек воздуха внутри ограниченной пространственной зоны 514.
Герметизирующий элемент 574 может представлять собой надуваемую трубу, воздушный мешок, мат или любой другой уплотнительный элемент из огнестойкого материала, который можно наполнять газом с целью сокращения объема утечек воздуха между грузовым отсеком 532, трюмным пространством 534 и боковой полостью 570 ограниченной пространственной зоны 514. Согласно одному из вариантов осуществления герметизирующие элементы 574 расположены между частями конструкций балок 546 пола 538 зоны 514, которые примыкают к боковой полости 570. В другом варианте осуществления герметизирующие элементы 574 установлены внутри боковой полости 570 (см. фиг.7). Следует понимать, что в любом месте, где известно существование утечки воздуха ограниченной пространственной зоны 514, может быть установлен по меньшей мере один герметизирующий элемент 574.
Герметизирующий элемент 574 может быть приведен в действие путем перевода из первого положения X (показано штриховыми линиями) во второе положение X' для по существу полной герметизации боковой полости 570 относительно первого объема 532 и/или второго объема 534 ограниченной пространственной зоны 514. Следует понимать, что для осуществления задачи снижения утечек воздуха в системе 536 сокращения утечек может быть использовано множество герметизирующих элементов 574.
Герметизирующие элементы 574 наполняют газом посредством источника 544 газа. Источник 544 газа может быть реализован за счет источника 16 инертного газа высокого давления, показанного на фиг. 1, специализированного газового баллона, генератора газа, воздуховытяжного устройства генератора газа или иного подходящего источника газа.
Удерживающие элементы 548 поддерживает требуемое положение герметизирующих элементов 574 системы 536 ограничения утечек. Удерживающие элементы 548 могут представлять собой ремни, ленты, сетки, клей, хомуты или любые другие подходящие элементы, ограничивающие смещение.
Система 536 сокращения утечек поддерживает связь с контроллером 26 в целях реагирования на сигнал угрозы пожара, поступающий от системы 27 предупреждения. При получении сигнала угрозы пожара контроллер 26 подает команду системе 536 сокращения утечек привести в действие герметизирующие элементы 574, а именно, наполнить трубы газом от источника 544 газа для герметизации боковой полости 570.
Предшествующее описание следует рассматривать как иллюстрацию изобретения, а не как ограничение. Для специалистов в данной области должно быть понятно, что в форму и детали осуществления изобретения могут быть внесены изменения, не выходящие за границы идеи и объема изобретения. Объем юридической защиты изобретения определяется только прилагаемой формулой изобретения.