СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОПАСНОСТИ ПОЖАРА Российский патент 2000 года по МПК A62C3/07 

Изобретения относятся к автоматическому обнаружению опасности пожара и к системе предотвращения/тушения пожара, особенно для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания.

Автомобильные транспортные средства, имеющие двигатели вышеупомянутого типа, вовлеченные в аварии и подвергшиеся сильному удару (крушению), имеют тенденцию возгорания во время или сразу же после аварий. Это особенно актуально для инжекционных двигателей, в которых подающий насос продолжает подавать топливо под давлением, представляя большую опасность для пассажиров транспортного средства. Использование портативных огнетушителей для тушения пожара в моторном отделении является рискованным и требующим времени, что влечет за собой то, что люди, открывающие моторное отделение, подвергаются воздействию дыма и пламени и более того позволяют воздуху ворваться в моторное отделение, способствуя таким образом распространению огня.

Поэтому в последнее время развивались различные системы, основанные на автоматическом обнаружении и тушении пожара.

Так, известна система, основанная на использовании агента HALON 13-01 в качестве пожаротушащего агента, который находится под давлением в баллоне в моторном отделении и приводится детекторами лобового или бокового удара или дополнительно детекторами дыма и/или пламени (FR 2674441 A1, 02.10.1992).

Система трубопроводов и форсунок при вышеупомянутом обнаружении автоматически обеспечивает распыление агента HALON непосредственно в моторное отделение и одновременно обеспечивает выключение топливного насоса.

Известна комбинированная система пожарной защиты персонального транспортного средства и грузовика (грузового автомобиля), основанная на обнаружении пожара и использовании СO₂ в качестве пожаротушащего агента (DE 4223293 A1, 09.06.1993).

Недостатками, связанными с вводом в действие и использованием этих и других известных противопожарных систем, являются необходимость перемещения объемистых контейнеров и вспомогательного оборудования (детекторы, датчики, преобразователи) в моторное отделение, испытывающее недостаток свободного места, и, кроме того, увеличение веса и, следовательно, стоимости системы обнаружения и тушения пожара.

Кроме того, известна противопожарная система, основанная на выпускании охлаждающей текучей среды (воды) радиатора или смеси этиленгликоля для тушения пожара при содействии сжатого пропелланта, например газа CO₂ (RU 2008046 C1, 28.02.1994).

Преимущество данного технического решения состоит в избавлении от специальных громоздких контейнеров для пожаротушащих агентов в транспортных средствах. Однако использование охлаждающей воды в качестве противопожарного агента дает низкую эффективность тушения, ограниченный объем (утечки и потери из-за прямого протекания) и определенно не применимо для целей предотвращения пожара.

Известен способ автоматического обнаружения опасности пожара и предотвращения или тушения пожара, например транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания и с системой защитной(ых) подушки(ек), заключающийся в автоматическом обнаружении удара вовлеченного в столкновение транспортного средства посредством датчиков удара и в распылении пожаротушащего агента с помощью средств управляемого клапана в соединении с контейнером с пожаротушащим агентом (US 3788666 А, 29.01.1974).

Известно также устройство для автоматического обнаружения опасности пожара и тушения пожара в автомобильных транспортных средствах, содержащее один или более чувствительных детекторов удара, являющихся частями системы обнаружения удара и приведения в действие высвобождения воздушной(ых) подушки(ек), клапанные средства в сочетании с контейнером с пожаротушащим агентом, соединенные с моторным отделением и, возможно, с салоном и топливным баком (US 3788 666 А, 29.01.1974).

В данных известных технических решениях не устранены указанные выше недостатки.

Задачей группы изобретений является создание способа автоматического обнаружения опасности пожара и предотвращения или тушения пожара и устройства для его осуществления, обеспечивающих получение технического результата, состоящего в повышении безопасности для пассажиров автомашин в случае аварий путем упреждающего применения пожаротушащих агентов немедленно после обнаружения удара при сниженном числе применяемых деталей/частей и, таким образом, уменьшенных весе и затратах системы обнаружения и тушения пожара и с использованием пожаротушащего агента (текучей среды), являющегося агентом экологически приемлемого типа и предпочтительно уже введенного/применяемого для других целей (функций) в транспортном средстве.

Этот технический результат в способе автоматического обнаружения опасности пожара и предотвращения или тушения пожара, например транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания и с системой защитной(ых) подушки(ек), заключающемся в автоматическом обнаружении удара вовлеченного в столкновение транспортного средства посредством датчиков удара и в распылении пожаротушащего агента с помощью средства управляемого клапана в соединении с контейнером с пожаротушащим агентом, достигается тем, что распыление пожаротущащего агента обеспечивают с помощью обрабатывающего/управляющего модуля согласно заданной временной программе через множество распределенных по различным частям транспортного средства и независимо действующих форсунок, при этом в качестве пожаротущащего агента используют CO₂, имеющийся в транспортном средстве в контейнере и применяемый в качестве хладагента в системе кондиционирования воздуха транспортного средства, причем приведение в действие охлаждающей пожаротушащей форсунки, расположенной в моторном отделении транспортного средства, начинают одновременно с приведением в действие воздушной(ых) подушки(ек), защищающей пассажиров транспортного средства, а приведение в действие пожаротушащих форсунок, расположенных в салоне транспортного средства, задерживают на заданный период времени относительно обнаружения удара.

В качестве пожаротушащего агента распыляют CO₂ в жидкой фазе.

Указанный технический результат в устройстве для автоматического обнаружения опасности пожара и тушения пожара в автомобильных транспортных средствах, содержащем один или более чувствительных детекторов удара, являющихся частями системы обнаружения удара и приведения в действие высвобождения воздушной(ых) подушки(ек), клапанные средства в сочетании с контейнером с пожаротушащим агентом, соединенные с моторным отделением и, возможно, с салоном и топливным баком, достигается тем, что оно содержит являющийся частью системы обнаружения удара и приведения в действие высвобождения воздушной(ых) подушки(ек) обрабатывающий/управляющий модуль для приведения в действие клапанных средств, связанных с моторным отделением и, возможно, с салоном и топливным баком посредством трубопровода и независимо действующих форсунок, и распыления по заданной временной программе пожаротушащего агента CO₂ в жидкой фазе, имеющегося в транспортном средстве в контейнере и применяемого в качестве хладагента в системе кондиционирования воздуха транспортного средства.

Устройство содержит дополнительный контейнер со смесью газов азота и аргона, соединенный с контейнером с пожаротушащим агентом для получения газа, подходящего для тушения пожара в салоне.

Быстродействующая система для обнаружения (предотвращения) тушения пожара разработана (в предпочтительном варианте осуществления изобретения) на основе применения CO₂ в качестве пожаротушащего агента, который уже ранее употреблялся в качестве охлаждающего вещества в схеме кондиционирования воздуха транспортного средства, и где обнаружение пожара связано непосредственно с обнаружением лобового, бокового и/или заднего удара и с приведением в действие системы защитных воздушных подушек транспортного средства.

Очевидное преимущество использования CO₂ в качестве пожаротушащего агента в транспортном средстве, вовлеченным в аварию, представляет собой сочетание следующих характерных (отличительных) признаков:
- охлаждение всего моторного отсека до температуры ниже температуры воспламенения;
- длительный контакт с охлаждающим агентом, обусловленный частичным образованием налипающего снега CO₂ и последующей сублимацией (возгонкой), обеспечивающей CO₂ в газообразной форме;
- и, наконец, эффективное уменьшение содержания O₂ в закрытых, герметичных отделениях/отсеках ниже концентрации, требуемой для горения (реакции окисления).

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг. 1 изображен схематично вид сбоку транспортного средства, вмещающего детали автоматической системы обнаружения пожарной опасности и предотвращения/тушения пожара;
на фиг. 2 - схематично в виде диаграммы система и ее функционально связанные компоненты, применяемые согласно настоящему изобретению;
на фиг. 3 - поперечное сечение испытательного устройства, использованного при испытаниях пожаротушения.

Фиг. 1 схематично изображает в виде поперечного сечения автомобильное транспортное средство, содержащее традиционно расположенный передний моторный отсек 4, вмещающий двигатель транспортного средства (не показан на фигуре), и расположенный сзади топливный бак 1; позицией 2 обозначен контейнер (баллон), содержащий для примера жидкий CO₂ в качестве пожаротушащего агента. Датчики давления (удара) 6, расположенные в стратегически важных местах и уровне(ях) ожидаемого удара в виде детектора переднего удара 6', детектора бокового удара 6'' и детектора заднего удара 6''' соответственно функционально связаны линиями передачи сигнала 17', 17'', 17''' с обрабатывающим/управляющим модулем 8, передающим управляющий сигнал по линиям передачи 16', 16'', 16''' для управления клапанами 9', 9'', 9''', открывающимися/закрывающимися для доступа пожаротушащего агента к набору независимо действующих форсунок 3', 3', 3''', последние из которых расположены в моторном отделении 4, причем форсунки 3' обеспечивают распыление агента в топливном баке 1, а форсунки 3'' предпочтительно с задержкой на заданный период времени, позволяющий пассажирам покинуть транспортное средство, обеспечивают распыление агента в салон 5. Упомянутое задержанное распыление может быть выполнено схемой задержки в обрабатывающем/управляющем модуле 8, который обеспечивает распыление пожаротущащего агента в соответствии с заданной программой. Эта заданная программа может также включать регулирование продолжительности распыления пожаротушащего агента в каждом местоположении форсунок. Альтернативно элементы задержки времени и/или ограничители потока могут быть расположены в трубках, подводящих пожаротушащий агент к форсункам.

Предпочтительно, чтобы применяемые датчики/детекторы 6 были идентичными с датчиками, применяемыми для приведения в действие воздушных камер 7 для защиты пассажиров переднего сиденья в транспортном средстве.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления системы находящийся под давлением контейнер 2 представляет неотъемлемую часть схемы кондиционирования воздуха, использующей CO₂ в качестве хладагента. Как изображено на фиг. 2, схематично показывающей соединение между предложенной системой предотвращения/тушения пожара и установленным устройством кондиционирования воздуха, детекторы удара 6 соединяются линией передачи сигнала 15 с клапаном 9, прикрепленным к находящемуся под давлением контейнеру 2, являющемуся неотъемлемой частью, в качестве буферного баллона (приемного резервуара) (околокритического) цикла сжатия пара, далее содержащего компрессор 10, газовый охладитель 11, дросселирующий клапан 13 и испаритель 14, последовательно соединенные в замкнутую схему.

Предпочтительно, чтобы клапан приводился в действие соленоидом при использовании электронных датчиков, но клапан также может приводиться в действие гидравлическими или пневматическими средствами. При обнаружении удара датчик(и) передают сигнал по линии передачи сигнала 15 к клапану 9, который откроется, чтобы сжатый CO₂ протекал по трубопроводу 12 к действительным очагам пожара, как показано в этом варианте осуществления изобретения, к топливному баку 1, к моторному отсеку 4 и к салону 5.

Таким образом, нет необходимости ни в каких дополнительных датчиках удара или объемном специальном контейнере для пожаротушащего агента. Простое приспособление буферного баллона (приемного резервуара) 2 путем обеспечения его дополнительным клапаном 9 и соединяющей линии устранит необходимость установки нового контейнера для тушения пожара.

Пример
Противопожарное испытание было выполнено в контейнере, снабженном закрытыми боковыми стенками 20, частично открытым участком дна 25, и верхней пластиной, перфорированной несколькими маленькими отверстиями 21, как изображено на виде с поперечным разрезом по фиг. 3.

Контейнер имел размер, подобный размеру моторного отделения в среднем персональном автомобиле, то есть высота 0,5 метра, ширина 0,72 метра и длина 1,12 метра. Внутренний объем контейнера составлял приблизительно 400 литров.

Устройство форсунки 23 с тремя отверстиями, каждое диаметром 1 миллиметр, помещалось по центру снизу верхней пластины. Баллон 24 с диаметром 0,19 метра и высотой 0,075 метров помещался по центру на дне контейнера.

Перед проведением противопожарных испытаний было установлено, что 0,2 литра бензина были способны гореть приблизительно в течение десяти минут.

Противопожарное оборудование содержало сжатый CO₂, впрыскиваемый через устройство форсунки. Производительность противопожарного оборудования была приблизительно 60 граммов CO₂ в секунду.

Было проведено четыре противопожарных испытания, в которых противопожарный агент впрыскивался через форсунку после того, как огню давали гореть приблизительно одну минуту.

Время тушения огня было меньше, чем 5 секунд во всех проведенных испытаниях.

В каждом противопожарном испытании использовалось менее 300 граммов CO₂.

Использование сжатого CO₂, употребляемого в автомобиле в схеме кондиционирования воздуха, применяющей CO₂ в качестве хладагента, обычно дает около 2 килограммов CO₂, доступного для целей тушения. Таким образом, должно обеспечиваться достаточное количество CO₂, доступного для тушения возможного пожара в моторном отделении в дополнение к возможным загораниям в других местах в автомобиле.

В соответствии с другим изобретательским аспектом настоящей системы присутствие буферного контейнера с CO₂, уже употребляемого в схеме кондиционирования воздуха, делает возможным обеспечение более мягкого противопожарного агента для его применения в салоне. Таким образом, например, дополнительный баллон (не показан на фигурах), содержащий смесь газов азота и аргона, может быть установлен в салоне и соединен с контейнером CO₂ так, чтобы посредством скоординированного "истечения" некоторого количества CO₂ в эту газовую смесь после обнаружения удара специальный агент или подобные агенты можно было бы получать, чтобы избегать шокового состояния (охлаждения) пассажиров транспортного средства и даже опасности удушья при использовании чистого CO₂.

Объем патентных притязаний настоящего изобретения, описанного и проиллюстрированного вышеупомянутыми предпочтительными вариантами его осуществления, не ограничивается этими примерами. Раскрытый изобретательский принцип автоматического обнаружения пожарной опасности и система тушения пожара могут также применяться, например, на транспортных средствах с аккумуляторным питанием, и возможна комбинация автоматических полуавтоматических или даже ручных средств для приведения в действие/включения системы в пределах объема патентных притязаний согласно формуле настоящего изобретения.

Способ и устройство могут быть использованы для автоматического обнаружения и предотвращения опасности пожара на транспортных средствах с двигателем внутреннего сгорания и с системой защитных подушек. Способ заключается в автоматическом обнаружении удара вовлеченного в столкновение транспортного средства посредством датчиков и в распылении пожаротушащего агента, которое обеспечивают с помощью обрабатывающего управляющего модуля согласно заданной временной программе через множество распределенных по различным частям транспортного средства и независимо действующих форсунок. В качестве пожаротушащего агента используют CO₂, имеющийся в транспортном средстве в контейнере и применяемый в качестве хладагента в системе кондиционирования воздуха транспортного средства. Форсунку в моторном отделении транспортного средства приводят в действие одновременно с приведением в действие воздушных подушек, а приведение в действие расположенных в его салоне форсунок задерживают на заданный период времени относительно обнаружения удара. Устройство содержит являющиеся частями системы обнаружения удара и приведения в действие воздушных подушек детекторы удара и обрабатывающий/управляющий модуль для приведения в действие клапанных средств и для управления распылением по заданной временной программе. Изобретение обеспечивает повышение безопасности для пассажиров автомашин в случае аварий путем упреждающего применения пожаротушащих агентов немедленно после удара при сниженном числе деталей и уменьшенных весе и затратах системы обнаружения и тушения пожара и с использованием экологически приемлемого типа агента, уже находящегося и применяемого на транспортном средстве в других целях. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ автоматического обнаружения опасности пожара и предотвращения или тушения пожара, например транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания и с системой защитной(ых) подушки(ек), заключающийся в автоматическом обнаружении удара вовлеченного в столкновение транспортного средства посредством датчиков удара и в распылении пожаротушащего агента с помощью средства управляемого клапана в соединении с контейнером с пожаротушащим агентом, отличающийся тем, что распыление пожаротушащего агента обеспечивают с помощью обрабатывающего/управляющего модуля согласно заданной временно программе через множество распределенных по различным частям транспортного средства и независимо действующих форсунок, при этом в качестве пожаротушащего агента используют СО₂, имеющийся в транспортном средстве в контейнере и применяемый в качестве хладагента в системе кондиционирования воздуха транспортного средства, причем приведение в действие охлаждающей пожаротушащей форсунки, расположенной в моторном отделении транспортного средства, начинают одновременно с приведением в действие воздушной(ых) подушки(ек), защищающей пассажиров транспортного средства, а приведение в действие пожаротушащих форсунок, расположенных в салоне транспортного средства, задерживают на заданный период времени относительно обнаружения удара. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пожаротушающего агента распыляют СО₂ в жидкой фазе. 3. Устройство для автоматического обнаружения опасности пожара и тушения пожара в автомобильных транспортных средствах, содержащее один или более чувствительных детекторов удара, являющихся частями системы обнаружения удара и приведения в действие высвобождения воздушной(ых) подушки(ек), клапанные средства в сочетании с контейнером с пожаротушащим агентом, соединенные с моторным отделением и, возможно, с салоном и топливным баком, отличающееся тем, что оно содержит являющийся частью системы обнаружения удара и приведения в действие высвобождения воздушной(ых) подушки(ек) обрабатывающий/управляющий модуль для приведения в действие клапанных средств, связанных с моторным отделением и, возможно, с салоном и топливным баком посредством трубопровода и независимо действующих форсунок, и распыления по заданной временной программе пожаротушащего агента СО₂ в жидкой фазе, имеющегося в транспортном средстве в контейнере и применяемого в качестве хладагента в системе кондиционирования воздуха транспортного средства. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный контейнер со смесью газов и аргона, соединенный с контейнером с пожаротушащим агентом для получения газа, подходящего для тушения пожара в салоне.