Импульсная многомодульная установка порошкового пожаротушения
PULSE MULTI-MODULAR INSTALLATION OF DRY POWDER FIRE FIGHTING

Изобретение относится к оперативной технике пожаротушения, в частности к импульсным многомодульным установкам оперативного порошкового пожаротушения, и может быть использовано, как для тушения, так и для временного подавления пламени фонтана и разлива горючей жидкости, а также может применяться для ликвидации воспламенения большегрузных транспортных средств.
В настоящее время отсутствуют оперативные средства пожаротушения, необходимые при тушении, а также в случае внезапного воспламенения, например, при проведении комплексного ремонта газонефтяных скважин или при воспламенении аварийных разливов горючих жидкостей. Не всегда можно гарантировать полное тушение, поскольку может повториться выброс (например, в виде повторного фонтана жидкой нефти) или разлива. В таких обстоятельствах требуется оперативное подавление пламени для обеспечения времени, достаточного для того, чтобы люди покинули опасную зону (по статистике - это время не более 6 секунд). После чего можно будет применять как предлагаемую установку, так и проводить необходимые оперативные мероприятия для полной ликвидации опасного очага воспламения.
Известен «Автомобиль порошкового пожаротушения» (патент РФ №2158154, МПК А62С 27/00, опубл. 27.10.2000 г.) Данное изобретение позволяет восстанавливать работоспособность автомобиля за счет пополнения запаса огнетушащего состава и поддержания рабочего давления воздуха в цистернах-емкостях без необходимости возвращения на базу. Сущность изобретения заключается в том, что автомобиль порошкового тушения дополнительно снабжен системой пневмозагрузки огнетушащего состава без посторонних источников сжатого воздуха и устройств загрузки, источник давления выполнен в виде снабженной ресивером установки, включающей компрессорные головки с приводом от коробки отбора мощности автомобиля, а емкость для огнетушащего состава выполнена в виде двух последовательно и вертикально установленных по продольной оси шасси цистерн, выполненных по пневмосхеме параллельной работы на лафетный ствол и рукавные линии, при этом устройство аэрирования огнетушащего состава в каждой из цистерн выполнено в виде установленного в нижних днищах последних коллектора, снабженного форсунками, а рукава ручных стволов размещены в хвостовой части шасси на двух несъемных катушках с приводом от двигателя автомобиля, причем каждая из цистерн с огнетушащим составом дополнительно снабжена фильтром грубой очистки, рукавом для подачи в емкость огнетушащего состава и системой продувки фильтра грубой очистки, связанных через запорную арматуру с пневмокоммуникациями.
Недостатком, являющимся препятствием для его использования, является опасность приближения автомобиля к масштабному очагу возгорания на расстояние, обеспечивающее эффективное тушение или временное подавление пламени. Известен патент РФ №2259855 (МПК А62С 31/02, опубл. 10.09.2005 г.) «Способ тушения пожара и многоструйный формирователь потока огнетушащего порошка для его осуществления (варианты)». В описании данного патента по первому варианту представлена конструкция многоструйного формирователя потока огнетушащего порошка, который содержит входной патрубок с насадкой на его конце, выполненная в виде пучка патрубков, оси которых расположены в одной плоскости с осью входного патрубка и под одинаковым углом друг относительно друга. Причем данный угол не превышает половины угла раскрытия струй газопорошковой смеси. Кроме того, оси всех патрубков насадки пересекаются в одной точке, расположенной на оси входного патрубка, и имеют цилиндрическую форму.
Техническим результатом является увеличение защищаемой площади и равномерность распределения огнетушащего порошка по ее поверхности. Однако известный формирователь потока не обеспечивает подавление пламени фонтана горючей жидкости (при вертикальном распространении пламени), а также тушение зеркала поверхности разлива горящей нефти даже на расстоянии 10-12 м от очага.
Известна «Передвижная импульсная многоствольная установка порошкового пожаротушения» (патент РФ №2414942, МПК А62С 27/00, 3/02, опубл. 27.03.2011 г.), которая предназначена для использования в качестве оперативного средства пожаротушения путем дистанционной подачи огнетушащего состава на очаг возгорания при тушении пожара на газовых и нефтяных скважинах. Установка содержит станину (рамного типа), узлы крепления в виде кассет, где по направляющим установлены модули порошкового пожаротушения, названные стволами. Наклон кассет в вертикальной плоскости может изменяться с помощью системы тяг. Часть меньшего диаметра каждого ствола-модуля перекрыта вскрывающейся мембраной. Каждый ствол-модуль оснащен электрическим разъемом и содержит огнетушащий порошок. Газогенератор установлен с возможностью его замены и закреплен в части корпуса большего диаметра и соединен с электрическим разъемом.
Газогенератор оснащен отверстиями для аэрации порошка. Установка предназначена для оперативного пожаротушения при дистанционной подаче огнетушащего порошка на очаг возгорания только с помощью ручного управления (с пульта).
Препятствием для использования известной установки является следующие недостатки. Плотное параллельное размещение модулей (стволов) обеспечивает большую плотность порошка в потоке, но не может обеспечить тушение или подавление пламени разлива горючей жидкости на площади более 15 квадратных метров, а тушение или подавление пламени фонтанирующей горючей жидкости обеспечивается только при незначительной высоте фонтана. При этом дальность полета струи порошка не превышает 12-14 метров.
Конструкция модуля (ствола) не обеспечивает полноту выброса порошка, особенно при наклоне оси модуля вверх (остаток порошка в корпусе после выброса может достигать 40%).
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемого технического результата является патент РФ №2414942, который и выбран в качестве прототипа.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение дистанционного тушения или подавления пламени разлива или фонтана горючей жидкости.
При использовании предлагаемое устройство обеспечивает достижение следующего технического результата:
- тушение пламени фонтана горючей жидкости высотой не менее 8-13 м;
- тушение пламени разлива горючей жидкости на площади не менее 36 кв. м;
- обеспечение времени невоспламенения не менее 6 с;
- время подавления пламени с момента воспламенения - не более 3с;
- дальность подачи струи на расстояние не менее 20 м;
- остаток порошка в модуле после срабатывания менее 10%.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что импульсная многомодульная установка порошкового пожаротушения, содержащая несущую конструкцию, выполненную с возможностью жесткой фиксации на ней узлов для крепления корпуса каждого модуля порошкового пожаротушения, снабженного функцией электрозапуска, внутри корпуса модуля установлен газогенератор, корпус заполнен огнетушащим порошком, горловина выпуска модуля перекрыта вскрывающейся мембраной, установка выполнена с обеспечением возможности управления подачей инициирующего импульса на газогенератор каждого модуля, отличающаяся тем, что в качестве несущей конструкции используют металлическую раму, выполненную с возможностью ее крепления в вертикальном и в наклонном положении, рама жестко связана по крайней мере одним горизонтальным ригелем, на ригеле установлены узлы крепления, обеспечивающие посадку каждого корпуса модуля с ориентацией оси модуля относительно плоскости рамы на угол, преимущественно от 0 градусов до 24 градусов вверх, в качестве модуля порошкового пожаротушения используют модуль с вертикальным осевым выпуском, причем каждый модуль дополнительно снабжен направляющей насадкой, установленной непосредственно на выпускном отверстии модуля после мембраны и направленной под углом 85-95 градусов относительно оси модуля, при этом длина насадки составляет 2-4 диаметра выпускного отверстия модуля, узлы крепления, установленные на ригеле, выполнены с возможностью дополнительного разворота модуля по горизонтали с обеспечением веерного направления осей порошковых струй при сохранении свободного угла их раскрытия.
При этом количество горизонтальных ригелей может быть от 1 до 7, что обуславливается размером и мощностью очага подавления пламени и соответствующим количеством устанавливаемых порошковых модулей.
Количество узлов крепления модулей на ригеле составляет от 2 до 9, что также обуславливается количеством устанавливаемых порошковых модулей, соответствующим размеру и мощности очага подавления пламени.
При количестве ригелей больше одного, узлы крепления модулей на ригелях расположены в шахматном порядке между собой и на расстоянии обеспечения «плотной упаковки» размещения модулей на раме, как по вертикали, так и по горизонтали, что обуславливает дополнительную равномерность плотности струи и также вносит вклад в увеличение дальности полета струи порошка.
Предпочтительнее узлы крепления выполнять с обеспечением возможности оперативного монтажа/демонтажа модулей порошкового пожаротушения, что сокращает время перезарядки всей установки.
Исполнение импульсной многомодульной установки порошкового пожаротушения с возможностью фиксации наклона рамы относительно вертикали от-6 до +15 градусов позволяет производить подавление пламени в особых условиях, например в углублениях (отрицательный угол наклона) или при тушении фонтанов превышающих по высоте 8 м (положительный угол наклона в пределах 15 градусов от вертикали).
Фиксация положения рамы импульсной многомодульной установки может быть обеспечена, например, симметрично расположенными упорами с гребенчатым зацеплением, установленным на общей опоре с рамой.
Достижение указанного технического результата обеспечивается использованием всей совокупностью существенных признаков предлагаемой установки.
Предлагаемая импульсная многомодульная установка порошкового пожаротушения иллюстрируется чертежами (схематично): на фиг. 1 представлен вид сбоку, а на фиг. 2 - вид спереди, на фиг. 3 представлен разрез модуля порошкового пожаротушения (МПП). На фиг.4 представлена схема подавления пламени фонтана (высотой примерно 8 м) горючей жидкости двумя установками, симметрично расположенными относительно очага на расстоянии около 20 метров (каждая).
Пояснения к указанным чертежам: 1- рама, 2- ригель (на представленном чертеже их четыре), 3- узлы крепления модулей (на чертеже их по четыре на каждом ригеле) обеспечивают посадку каждого корпуса модуля с ориентацией оси модуля относительно плоскости рамы на угол от 0 градусов до 24 градусов с отклонением вверх. Модуль порошкового пожаротушения - 4 имеет вертикальный осевой выпуск - 5, но дополнительно снабжен направляющей насадкой - 6, расположенной под углом 85-95 градусов относительно оси модуля. При этом длина насадки составляет 2-4 диаметра выпускного отверстия модуля. Насадка (6) установлена непосредственно на выпускном отверстии (выпуск 5) модуля, сразу за мембраной -7.
В корпусе модуля (4) размещен огнетушащий порошок (8) и газогенератор (9) с возможностью электрозапуска.
Узлы крепления (3), установленные на ригеле (2), выполнены с возможностью дополнительного разворота модуля по горизонтали с обеспечением веерного направления осей порошковых струй при сохранении свободного угла их раскрытия. Также узлы крепления (3) обеспечивают возможность быстрого монтажа/демонтажа модулей порошкового пожаротушения, что способствует оперативной замене модулей в аварийных условиях.
При количестве ригелей больше одного (как представлено на чертежах), узлы крепления модулей на ригелях расположены в шахматном порядке между собой и на расстоянии обеспечения «плотной упаковки» размещения модулей на раме, как по вертикали, так и по горизонтали.
Фиксация вертикального или наклонного (от-6 до +15 град.) положения рамы (1) обеспечивается симметрично расположенными упорами (10) с гребенчатым зацеплением (11), установленным на общей опоре (12) с рамой (1).
Предлагаемая установка работает следующим образом.
Импульсная установка оперативного пожаротушения устанавливается в месте возможного воспламенения на расстоянии до 30 метров. На фиг. 1 и 2 представлена подготовленная к запуску установка, где рама(1) в вертикальном положении с горизонтальными ригелями(2). Направляющие насадки(6) модулей(4) нижнего ригеля параллельны горизонту (наклон Оград.). На следующем ригеле выпускные насадки МПП составляют угол поднятия вверх относительно горизонта - 2 град. В третьем ряду снизу выпускные насадки МПП составляют угол поднятия вверх относительно горизонта - 12 град., а на четвертом ригеле угол поднятия насадка вверх относительно горизонта -24 град. Такое расположение направляющих насадок (6) МПП (4) в сочетании с соответствующим расположением узлов крепления(3) каждого модуля позволяет обеспечивать, как тушение, так и подавление пламени. Автоматическое срабатывание модулей порошкового пожаротушения (4) данной установки происходит по сигналу от регистратора пламени (например, извещатель пожарный пламени «Тюльпан 2-16-1-2»ИПП-329/330-22-1. Руководство по эксплуатации АТПН.425241.003-09РЭ). Сигнал на запуск может быть подан и с пульта ручного управления. При этом сигнал на запуск газогенераторов(9) можно подавать, как на все МПП, так и на их отдельную группу, в зависимости от формы и объема очага возгорания. При срабатывании газогенератора (9) газ поступает во внутренний объем модуля(4) с осевым выпуском (5), при достижении необходимого давления происходит вскрытие мембраны(7) и под действием газов порошок (8) выносится из корпуса через направляющую насадку(6) и выпускается сформированной струей в направлении, заданном расположением самого МПП и его насадкой.
Конструктивные особенности установки обеспечивают веерное (и по горизонтали, и по вертикали) направление осей порошковых струй при сохранении свободного угла их раскрытия, достижение дальности полета порошковой струи и равномерной плотности.
Устойчивость положения рамы (1) фиксируется, например двумя упорами (10) с гребенками зацепления (11), установленными на единой опоре (12).
Для повторного использования МПП (например, дотушивание) оперативно производят демонтаж отработавших модулей и установку запасных.
Испытания проводились на испытательном полигоне ООО «Эпотос-К» с целью подтверждения огнетушащей способности установки при тушении фонтана горючей жидкости (дизельное топливо) с высотой факела пламени 8 метров в комплексе с разливом размером 6X6 метров. Испытаниям подвергались экспериментальные образцы предлагаемой установки, выполненные в соответствии с признаками, изложенными в формуле изобретения. Сначала испытывались установки в виде рамы с четырьмя горизонтальными ригелями, на каждом ригеле было установлено по четыре модуля порошкового пожаротушения «Буран-15ИТУ1» с вертикальным осевым выпуском. Каждый модуль снабжен направляющими насадками, направленными вверх под углом от 85 до 95 градусов. Длина насадок составляла от 2 до 4 диаметров выпускного отверстия модуля.
Пролив моделировался при помощи модельного очага, представляющего собой обваловку из песка размером 6×6 м. Обваловка вмещала не менее 5 куб.м жидкости без ее переливания через край. Сначала модельный очаг заполняли водой для создания горизонтальной поверхности, затем добавляли дизельное топливо в количестве 250 литров, для облегчения и ускорения розжига непосредственно перед проведением испытаний в очаг доливалось 40 л нефраса С3-80/120 ГОСТ 443-76.
Фонтан горючей жидкости имитировался при помощи насоса К80-65-160 с трубопроводом, подающего жидкость через цилиндрический насадок в вертикальном положении в центре обвалования. Сначала в фонтан в течение 15 секунд подавалась горючая жидкость (примерный объем -200 литров) для фиксирования параметров фонтана. Горючая жидкость подавалась из резервуара объемом 1200 л.
В ходе проведения испытаний зафиксированная высота пламени после запуска фонтана составляла от 8 до 15 метров, при этом фиксировались следующие показатели:
- высота пламени фонтана горючей жидкости;
- площадь тушения пламени разлива горючей жидкости;
- время невоспламенения;
- время подавления пламени с момента воспламенения;
- дальность подачи струи;
- остаток порошка в модуле после срабатывания; -синхронность срабатывания;
-огнетушащая способность при тушении фонтана и пролива (визуально).
Испытания фиксировались видеосъемкой, показатели времени определялись с точностью до 0,1 с.
Опыты по тушению проводились сначала двумя установками, расположенными друг напротив друга, обеспечив расстояние между насадками модулей двух установок - 60 метров..
После поджига и распространения пламени на всю поверхность очага и последующего свободного горения в течение 30 секунд осуществляли запуск двигателя насоса. Вертикальная струя горючей жидкости - от 8 метров, через 5 секунд после воспламенения струи фонтана подавалась команда на запуск обеих установок. В течение 10 секунд после срабатывания МПП фиксировался результат испытаний.
Следующие опыты проводились с одной установкой, размещенной на расстоянии 20 метров от описанного выше очага. Отработанные МПП были оперативно заменены и дальнейшие испытания проводились с использованием одной установки.
Цели следующих испытаний:
1. Осуществление подавления пламени фонтана горючей жидкости высотой до 15 м (без разлива), при этом сигнал на запуск подавался одновременно на каждые два средних МПП на всех четырех ригелях (т.е. участвовало 8 модулей из 16 установленных).
2. Тушение разлива горючей жидкости площадью 6×6 м при запуске четырех МПП только на нижнем ригеле с расположением направляющих насадок вдоль горизонта (наклон 0 град.).
При проведении всех испытаний установка МПП в узлах крепления производилась с разворотом модулей по горизонтали и с обеспечением возможности веерного направления осей порошковых струй при сохранении свободного угла их раскрытия.
Дополнительно были проведены испытания по тушению разлива той же площади, но в углублении (примерно на 0,5 метра). При этом наклон рамы составил минус 6 градусов (рама была наклонена вниз) и это положение фиксировалось гребенками зацепления. Тушение проводилось запуском модулей с двух нижних ригелей.
Также дополнительно произведено тушение пламени фонтана высотой 13 метров при наклоне рамы от вертикального положения на + 15 градусов.
Все произведенные испытания подтвердили работоспособность предлагаемой установки и достижение указанных технических результатов:
- тушение пламени фонтана горючей жидкости высотой от 8 до 13 м;
- тушение пламени разлива горючей жидкости на площади более 36 кв. м;
- обеспечение времени невоспламенения в течение 6 с;
- время подавления пламени с момента воспламенения в течение более 3с;
- дальность подачи струи на расстояние более 20 м (до 30 м);
- остаток порошка в модуле после срабатывания менее 10%.
При этом отмечалось синхронность срабатывания и запуск МПП.
Достижение указанных результатов обеспечивается использованием всей совокупности существенных признаков, изложенных в формуле изобретения.
При отклонении числовых значений параметров от заявленных наблюдается следующее:
- уменьшение или увеличение угла установки направляющей насадки относительно оси МПП (меньше 85 или больше 95 градусов) приводит к повышению количества остатка порошка в корпусе после срабатывания (15% и более);
- если длина направляющей насадки меньше 2-х диаметров выпускного отверстия МПП, то наблюдается неустойчивая форма струи, что сказывается на дальности полета, а если больше 4-х диаметров, то увеличивается время выброса порошка.;
- оптимальным углом ориентации оси МПП относительно плоскости рамы является угол от 0 до 24 градусов, но в особых случаях угол наклона может доходить до -6 градусов (для тушении в углублении) и до 15 градусов (при тушении очагов выше 8 метров). Изменять наклон ниже минус 6 градусов или больше 15 градусов нецелесообразно, поскольку не имеет практического применения.
- количество ригелей и количество МПП на каждом ригеле ограничиваются только техническими возможностями и потребностями.