Огнетушитель звуковой
SOUND EXTINGUISHER

Изобретение относится к пожарной технике, а именно, к конструкции огнетушителей для тушения источников открытого пламени звуковыми колебаниями низкой частоты и может найти широкое применение при разработке и производстве средств пожаротушения, в частности, огнетушителей ручного действия.
Из уровня пожарной техники известны широко применяемые переносные огнетушители, предназначенные для ликвидации загораний и тушения очага пожара в начальной стадии его развития оператором за счет выпуска запасенного огнетушащего вещества, с ручным способом доставки к очагу пожара, привода в действие и управления струей огнетушащего вещества (см. книгу «Пожарная безопасность предприятия. Курс пожарно-технического минимума: Учеб.-справ. пособие / С.В. Собурь. - 16-е изд., с изм. - М.: ПожКнига, 2016. - 480 с., ил.»). При применении таких огнетушителей из их сопла (трубки) за счет энергии избыточного давления, предварительно созданного в корпусе огнетушителя газом (углекислота, азот или воздух), начинает выходить вещество, способное потушить огонь. Таким веществом может быть пена, вода (в том числе, с добавлением поверхностно-активных веществ), водные растворы пенообразующих веществ, какое-либо химическое соединение в виде порошка, а также диоксид углерода, углекислый газ, водяной пар, фреоны (производные метана и этана), хладон, азот и др. химически инертные газы. Эти устройства содержат цилиндрические баллоны с огнетушащим составом (углекислота, химическая или воздушно-механическая пена, порошок, и др.) и вытесняющим агентом, снабжены запорным клапаном и специальным устройством (насадкой) для образования струи состава.
Несомненным достоинством этих технических средств пожаротушения является доступность приобретения, мобильность и оперативность их применения, сравнительная простота получения навыков их применения.
Однако, рассмотренные технические средства обладают рядом недостатков, прежде всего, имеют ограниченную область применения. Например, ряд из них не может быть использован при гашении огня, затронувшего устройства, которые могут находиться под напряжением, или, например, при возгорании уязвимых для действия воды архивов. Кроме того, устройства, использующие в качестве огнетушащих веществ воду, пену, газ, порошок, приводят к возникновению большого объема работ при ликвидации последствий пожара, к большому объему работ по очищению объектов горения от порошка, например, при тушении пламени в архивах или под капотом автомобиля, к порче материальных ценностей (бумажных носителей информации и др. при тушении водой), порче продукции (продуктов питания и т.д. при тушении любым из вышеназванных веществ тушения).
Более приемлемыми огнетушителями для тушения источников открытого пламени при гашении возгорания устройств, находящихся под напряжением, или при возгорании архивов, при тушении которых исключается воздействие воды и других химических жидких и твердых веществ, а также заметно снижающих или практически полностью исключающих объемы работ по ликвидации последствий пожара, исключающих порчу материальных ценностей и продукции (продуктов питания) являются звуковые огнетушители.
Близким аналогом по технической сущности и числу совпадающих признаков является огнетушитель для тушения открытого пламени звуковыми колебаниями низкой частоты (см. патент Китайской Народной Республики №204932657, А62С 3/00 (А62С 37/00), от 06.01.2016 г.), содержащий блок питания и электрически последовательно соединенные генератор низкой частоты, усилитель низкой частоты и катушку сабвуфера (низкочастотного электродинамического громкоговорителя), к которому прикреплен резонатор, выполненный в виде пустотелого конуса, большее основание которого прикреплено к сабвуферу, а меньшее - направлено в сторону пламени. Однако, такое конструктивное выполнение резонатора снижает эффективность применения устройства, в частности, снижается коэффициент полезного действия, возрастают энергозатраты, так как значительная часть воздушного потока при обратном ходе диффузора (в направлении от пламени, т.е. в сторону электродинамической системы сабвуфера) расходуется на создание воздушного потока, направленного в сторону электродинамической системы сабвуфера и пожарного, эксплуатирующего устройство, т.е. воздушный поток, направленный в сторону электродинамической системы сабвуфера и пожарного, эксплуатирующего устройство, на тушение пламени практически не используется.
Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией огнетушителя является наличие блока питания, генератора сигналов низкой частоты, усилителя низкой частоты, сабвуфера и резонатора.
Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сути и достигаемому техническому результату является огнетушитель для тушения источника открытого пламени звуковыми колебаниями низкой частоты, содержащий блок питания и электрически последовательно соединенные генератор низкой частоты, усилитель низкой частоты и катушку сабвуфера, корпус которого со стороны открытого диффузора жестко соединен с резонатором, выполненным в виде пустотелого цилиндра, второе основание которого закрыто крышкой, в которой выполнено отверстие, направляемое при тушении огня в сторону пламени (Американские ученые построили низкочастотный огнетушитель ([Электронный ресурс]. URL: https://vesti-ukr.com/nauka-i-technoloqy/2210-zvukovoj-ognetushitel (Дата обращения: 07.06.2019.)).
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) является подавление очага возгорания звуковыми колебаниями низкой частоты в режиме ручного управления. Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией огнетушителя являются наличие блока питания, генератора сигналов низкой частоты, усилителя сигналов низкой частоты, сабвуфера, к корпусу которого со стороны диффузора прикреплен резонатор, выполненный в виде пустотелого цилиндра, второе основание которого закрыто крышкой, имеющей отверстие, направляемое на источник возгорания.
Данному огнетушителю присущи такие недостатки как низкий коэффициент полезного действия и воздействие на оператора (пожарного) звуковых колебаний, создаваемых обратной (тыльной) частью диффузора сабвуфера, а также неудобство в эксплуатации, так как оператору приходится держать сабвуфер с резонатором за электродинамическую часть сабвуфера. При этом, следует отметить, что в диапазоне частот 15-1500 Гц, в котором работают сабвуферы, находятся границы вибрационной чувствительности человеческого организма. В частности, колебания с частотами 11-45 Гц при воздействии на человека могут сопровождаться функциональными расстройствами ряда внутренних органов (в том числе, мочевого тракта), ухудшать зрение в связи с колебаниями глазных яблок, вызывать тошноту и рвоты. Колебания с частотами свыше 45 Гц при большой интенсивности вызывают серьезные изменения в организме человека - так называемую вибрационную болезнь.
В отличие от прототипа в предлагаемом авторами огнетушителе резонатор выполнен в виде двух концентрично расположенных цилиндров (внутреннего и наружного), при этом на наружной образующей внутреннего цилиндра имеются продольные ребра, на которых закрепляется наружный (внешний) цилиндр большего диаметра, основание которого, обращенное в сторону сабвуфера, конструктивно выполнено в виде полусферы, диаметр которой равен диаметру наружного цилиндра резонатора, при этом, к образующим внутреннего и внешнего цилиндров у их оснований, направляемых в сторону источника пламени, прикреплены раструбы.
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения, изобретение характеризуется следующими признаками: на наружной цилиндрической поверхности внутреннего цилиндра резонатора закреплены три продольных ребра, на которых смонтирован наружный цилиндр большего диаметра, основание которого, обращенное в сторону сабвуфера, конструктивно выполнено в виде полусферы, диаметр которой равен диаметру наружного цилиндра резонатора, при этом, к образующим внутреннего и внешнего цилиндров у их оснований, направляемых в сторону источника пламени, прикреплены раструбы. Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности использования энергии звуковых колебаний низкой частоты, создаваемых сабвуфером, потребляемым электроэнергию низкочастотных колебаний, поступающих на него от усилителя сигналов низкой частоты.
Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии низкочастотных колебаний воздуха, создаваемых в резонаторе диффузором сабвуфера, в частности, при обратном ходе диффузора (при движении диффузора от резонатора в сторону электродинамической системы сабвуфера), как непосредственно для тушения источника огня, так и для создания воздушной завесы, снижающей интенсивность притока воздуха из окружающего пространства в зону горения, в защите оператора (пожарного) от воздействия сигналов низкой частоты, создаваемых диффузором сабвуфера при его обратном ходе, улучшении условий (удобств) эксплуатации.
Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков: огнетушитель, содержащий блок питания и электрически последовательно соединенные генератор сигналов низкой частоты, усилитель сигналов низкой частоты, обмотку электромагнитной системы сабвуфера, конструктивно соединенного с резонатором, имеющем на противоположной стороне крышку с отверстием, направляемым в сторону пламени при его тушении,. отличающийся тем, что резонатор состоит из наружного и внутреннего цилиндров, на последнем из которых размещены продольные ребра к которым крепится наружный цилиндр, охватывающий своим основанием обратную сторону сабвуфера, при этом охватывающая часть основания наружного цилиндра выполнена в виде полусферы, на которой размещена ручка для поддержки сабвуфера, а вторая ручка для удобства эксплуатации размещена на внешней образующей наружного цилиндра резонатора, а к образующим внутреннего и наружного цилиндров у их оснований, направляемых в сторону источника пламени, прикреплены раструбы.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, и технический результат взаимосвязаны следующим образом.
Размещение на внешней образующей поверхности резонатора, выполненного в виде цилиндра, продольных ребер, на которых закреплен второй цилиндр большего диаметра, одно основание которого обращенное в сторону сабвуфера закрыто полусферой, а второе - обращенное в сторону основания внутреннего цилиндра с отверстием, направляемым на источник возгорания, обеспечивает направление звуковых низкочастотных колебаний воздушной среды, создаваемых диффузором при его обратном ходе, на источник пламени, что обусловливает повышение эффективности использования энергии звуковых колебаний низкой частоты, создаваемых диффузором сабвуфера при его прямом и обратном ходе, и повышает эффективность тушения источника пламени, а также позволяет создавать воздушный поток конусообразной формы, создаваемый в воздушном зазоре между наружной образующей внутреннего и внутренней образующей наружного цилиндров и направляемый с помощью раструбов на пламя для снижения интенсивности поступления к пламени воздушных масс из окружающего пространства, содержащих большее количество кислорода по сравнению с объемом горения пламени, что способствует повышению эффективности его тушения. При этом, закрытие обратной стороны сабвуфера основанием наружного цилиндра, выполненным в виде полусферы, обеспечивает защиту оператора (пожарного) от воздействия сигналов низкой частоты, создаваемых диффузором сабвуфера при его обратном ходе, и улучшение условий (удобств) эксплуатации.
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
По результатам исследования уровня техники в ходе проведения патентного поиска по сведениям, доступным в странах бывшего СССР и зарубежных странах, установлено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 изображена блок-схема огнетушителя; на фиг. 2 - вид А огнетушителя, показанного на фиг. 1.
Описание конструкции огнетушителя звукового.
Огнетушитель звуковой содержит блок 1 питания, генератор 2 сигналов низкой частоты (работающий в диапазоне 30-60 Гц), усилитель 3 сигналов низкой частоты, электрическую обмотку 4 сабвуфера 5 и резонатор, состоящий из внутреннего цилиндра 6, одной стороной прикрепленного к корпусу сабвуфера, а на другой имеется крышка 7 с отверстием 8, направляемым на источник пламени, на внутреннем цилиндре 6 с раструбом 9 размещены продольные ребра 10, к которым крепится наружный цилиндр 11 с раструбом 12, при этом основание наружного цилиндра со стороны электродинамической системы сабвуфера выполнено в виде полусферы 13, диаметр которой равен диаметру наружного цилиндра. Для удобства эксплуатации к резонатору прикреплены две ручки, из которых первая 14 крепится к наружному цилиндру 11, а вторая 15 - к основанию наружного цилиндра со стороны электродинамической системы сабвуфера выполненному в виде полусферы 13. Закрепление наружного цилиндра 11 осуществляется на одном из продольных ребер 10 после смещения его относительно внутреннего цилиндра 6 в процессе налаживания стопорным винтом 16.
Огнетушитель звуковой работает следующим образом.
Перед применением огнетушителя для тушения пламени производят включение блока 1 питания с выходов которого подаются соответствующие напряжения электропитания на генератор 2 низкочастотных колебаний и усилитель 3. Генератор 2 вырабатывает электрические сигналы низкой частоты, находящиеся в диапазоне 30…60 Гц, которые поступают на вход усилителя 3 низкой частоты, где усиливаются до необходимой мощности (например, от 100 до 1000 Вт). С выхода усилителя 3 электрические сигналы низкой частоты, установленной оператором мощности, поступают на электрическую обмотку 4 сабвуфера 5. Диффузор последнего под воздействием электромагнитной системы осуществляет низкочастотные колебания воздушных масс находящихся во внутреннем цилиндре 6 резонатора и в пространстве (зазоре) между внутренним 6 и наружным 11 цилиндрами резонатора. При тушении пламени резонатор раструбами 9, 12 направляют на источник открытого горения материала.
В результате воздействия воздушного потока, осуществляющего в резонаторе возвратно-поступательные движения, плотность которого изменяется во времени и пространстве с частотой звуковой волны, на воздушно-газовую смесь в области пламени, происходит разрежение воздуха вокруг него, мешая поступлению новой порции воздуха, содержащего кислород, то есть происходит отделение кислорода от очага возгорания за счет изменения (увеличения) скорости движения воздуха в акустическом поле. С увеличением скорости крайние слои пламени становятся тоньше и скорость гибели активных частиц становится больше скорости регенерации активных частиц, что приводит к снижению скорости химической реакции и уменьшению тепловыделения. В результате подавления очагов цепных реакций горения в пламени и блокирования притока кислорода к горящему объекту происходит понижение концентрации кислорода в воздухе до 15% и ниже, что приводит к снижению скорости тепловыделения и увеличению скорости теплоотвода из зоны горения, к исключению возникновения новых возгораний и замедлению процесса горения (окисления вещества) с последующим затуханием и полным прекращением горения пламени.
При этом эффект тушения пламени усиливается подачей колеблющихся воздушных масс из зазора между раструбами 9 и 12, снижающих концентрацию кислорода, поступающего в составе воздуха из окружающего (воздушного) пространства в зону горения.
Таким образом, предлагаемое устройство для тушения пламени звуковыми колебаниями низкой частоты, в отличие от прототипа, повышает эффективность использования энергии и сокращает время тушения пламени при идентичных расходах электроэнергии.
Эффективность предлагаемого устройства обусловливается его улучшенными энергетическими качествами и возможностью применения менее энергоемких приборов при тушении идентичного пламени, а также улучшением условий (удобств) эксплуатации.