СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ И ПОЖАРА В ОТСЕКЕ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ Российский патент 2016 года по МПК G08B17/00 G08B25/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам обнаружения пожарной опасности и пожара и может быть использовано в судостроении, в частности в системах обнаружения пожарной опасности и пожара на подводных лодках, а также для мониторинга пожароопасной обстановки в отсеках подводной лодки.

Цель изобретения - повышение эффективности использования системы обнаружения пожарной опасности и пожара путем расширения ее функциональных возможностей.

Уровень техники

Из существующего уровня техники известны:

«Световодная система обнаружения и прогнозирования пожара, система температурных измерений и система визуального наблюдения открытого пламени» RU 93003016 А, опубл. 20.11.1996, авторы Беспятов Ю.Д., Канцырев В.П., Солинов В.Ф., Яковлев М.Я.

В данной системе прогнозирование развития пожара происходит путем фоторегистрации открытого пламени, температурных измерений и визуального наблюдения открытого пламени. Система производит автоматический контроль и оценку температуры пламени в режиме реального времени. Система показала среднеквадратичное время реакции на открытое пламя - 0,35 с. Недостатком является то, что система реагирует уже на факт начавшегося пожара.

Также известно изобретение «Система обнаружения пламени и сигнализации о пожаре и ее варианты» RU 92015184 А, опубл. 27.09.1996, авторы Левкин Л.В., Садовский И.Н., Склезнева Н.В., Клименко А.С., Мансуров Г.К., Ревзон В.К.

Данная система относится к устройствам, формирующим аварийный сигнал при появлении в защищаемом отсеке какого-либо из физических признаков пожара: повышения температуры, ионизации воздуха или оптического излучения пламени пожара. Целью изобретения является исключение ложных срабатываний при обнаружении пламени. Недостатком данной системы является, то что она обнаруживает развитие пожара на этапе возгорания, когда оборудованию охраняемого объекта уже нанесен ущерб».

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе обнаружения пожарной опасности и пожара в отсеке подводной лодки является «Система контроля пожарной безопасности» RU 26430 U1, опубл. 10.12.2002 авторы: Богданов С.С., Колесник В.А., Буслаев В.Б., Круглеевский В.Н., Виноградов С.А., включающая связанные между собой шлейфами извещатели, подключенные к панели контроля, центральный прибор и групповые приборы, аналоговые датчики, имеющие адресный модуль, при этом датчики связаны между собой и с групповыми приборами кольцевыми шлейфами.

Недостатком данного технического решения является:

- система не способна контролировать изменение пожароопасной обстановки в помещении и обнаруживать возникновение пожароопасной ситуации, а следовательно, она не может предупреждать о начале и развитии пожароопасной ситуации в отсеке.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения заключается в возможности комплексного контроля и анализа физических параметров контролируемых объектов и факторов, влияющих на возникновение и развитие пожароопасной обстановки, за счет обработки дополнительных данных, поступающих от новых источников информации о повышении уровня аэрозольных частиц и о процентном содержании кислорода в воздушной среде отсеков, об изменении местоположения, смещении или разрушении трубопроводов и цистерн, появлении течей и разливов, о наличии и перемещении жидких горючих веществ в трубопроводах, о режимах и параметрах работы технических средств.

Техническим результатом заявленного изобретения является автоматическое обнаружение пожарной опасности в отсеке подводной лодки и пожара на ранней стадии его развития.

Технический результат достигается путем комплексного мониторинга контролируемых объектов за счет использования раннее не используемой информации от газоанализаторов процентного содержания кислорода в отсеке; телевизионных камер видимого и инфракрасного диапазонов со встроенными микрофонами; электроиндукционных датчиков, а также информации от комплексных систем управления техническими средствами, для возможности прогнозирования развития пожароопасной ситуации.

Задачей изобретения является: расширение функциональных возможностей системы и обнаружение пожара на более ранних стадиях его развития за счет контроля технического состояния оборудования, осуществления контроля взаимных перемещений горючих веществ и источников зажигания, их состояний и параметров, прогнозирования координат зоны, где горючее вещество и источник зажигания, температура которого достаточна для начала возгорания, могут вступить в контакт, и сигнализации об этом, как о возникновении пожарной опасности, измерении параметров пожароопасных факторов, сравнения их значений с предельными величинами и сигнализации о возникновении пожара, с учетом контроля процентного содержания кислорода в воздушной среде, как одним из существенных факторов возникновения пожароопасной ситуации (реализация способа обнаружения пожарной опасности и пожара в отсеке подводной лодки з-ка №2014121553 от 27.05.2014 г.).

Совокупность новых элементов и их взаимодействие в предложенной системе, не обнаружено в доступных авторам источниках.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой системы обнаружения пожарной опасности и пожара в отсеке подводной лодки, состоящая из: центрального прибора обработки данных 1, прибора предварительной обработки информации 2, источников информации о наличии пламени в отсеках 3, источников информации о наличии дыма в отсеках 4, источников информации о повышении температуры в отсеках 5, источников информации о повышении уровня аэрозольных частиц в воздушной среде отсеков 6, источников информации о процентном содержании кислорода в воздушной среде отсеков 7, источников информации об изменении местоположения (смещении) или разрушении трубопроводов и цистерн, появлении течей и разливов 8, источников информации о наличии и перемещении жидких горючих веществ в трубопроводах, режимах и параметрах работы технических средств 9. Все источники информации 3-9 связаны с прибором предварительной обработки информации 2.

Приведенная система в каждом отсеке подводной лодки содержит прибор предварительной обработки информации 2 и источники информации 3-9.

Каждый прибор предварительной обработки информации 2 имеет связь с центральным прибором обработки данных 1, осуществляя при этом:

- обработку информации с целью контроля пожарной обстановки;

- адресный прием информации от источников информации 3-6;

- прием информации о процентном содержании кислорода в воздушной среде от штатных газоанализаторов, расположенных в каждом отсеке подводной лодки 7;

- прием информации от системы корабельного мониторинга 8;

- прием информации от комплексной системы управления техническими средствами 9;

- передачу результатов контроля на центральный прибор обработки данных 1.

Центральный прибор обработки данных 1, представляющий собой компьютер, обеспечивает централизованный сбор, хранение и обработку информации, поступающей через приборы предварительной обработки информации 2 от источников информации 3-9.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Центральный прибор обработки данных (поз. 1 на фиг. 1) содержит математическую модель пространства отсеков подводной лодки, при этом пространство отсеков в модели условно разделено на множество равновеликих объемов - так называемых «единичных объемов». Каждому единичному объему соответствуют координаты (Xi; Yi; Zi) в системе координат всей подводной лодки. Каждый единичный объем модели обладает следующими свойствами:

- он может представлять собой воздушную среду или быть материальным телом, т.е. он может обладать большей и меньшей плотностью (например: насос - твердый, горючие вещества - жидкие, воздух в отсеке - газообразный);

- если он является материальным телом, то он может быть горючим или негорючим материалом или веществом;

- если «единичный объем», являющийся горючим веществом или материалом отсека, то ему присваивают конкретные значения температуры воспламенения при определенных значениях процентного содержания кислорода в окружающей их воздушной среде;

- «единичный объем», представляющий собой воздушную среду, может быть заполнен горючими жидкостями, горючими или взрывоопасными газами и аэрозолями;

- он имеет определенную температуру (от безопасной до критической);

Информация от источников информации (поз. 3-9 на фиг. 1), через прибор предварительной обработки информации 2, поступает в центральный прибор обработки данных 1, где по мере поступления новых данных производится корректировка математической модели пространства подводной лодки, что позволяет постоянно поддерживать ее в актуальном состоянии. Источники информации позволяют присвоить текущее значение температуры каждому единичному объему. Текущая температура единичного объема сравнивается с температурой воспламенения вещества, находящегося в данном единичном объеме. И, если оказывается, что этот или соседние «единичные объемы» являются горючим веществом с температурой возгорания, близкой к текущей температуре, то это и есть факт возникновения пожароопасной ситуации.

Для удобства пояснения на фиг. 2 изображен идеализированный отсек подводной лодки, пространство которого условно разделено на множество равновеликих объемов - «единичных объемов». На фиг. 2 изображены дизель-генератор (А), насос (В), электрощит (С), топливный трубопровод (D) и т.д., имеющие свои координаты, которые представлены далее в табл. 1.

Эти координаты постоянны и учитываются в модели пространства отсеков подводной лодки.

Режимы и параметры работы и техническое состояние дизель-генератора, насоса, электрощита, а также наличие топлива, которое прокачивается по трубопроводу, контролируется источником информации 9.

В случае повреждения трубопровода, источник информации 8 передает данные с координатами о разливе топлива через прибор предварительной обработки 2 в центральный прибор обработки данных 1, постоянно контролируя изменение этих координат.

Источник информации 7 передает данные через прибор предварительной обработки 2 в центральный прибор обработки данных 1 о процентном содержании кислорода в воздушной среде отсека и, в случае, если процентное содержание кислорода выше, то температура воспламенения разлившихся горючих веществ, занимающих координаты (X⁴; Y¹; Z²) математической модели отсека, уменьшается.

В случае, если источник информации 9 подает сигнал на прибор предварительной обработки информации 2 о появлении короткого замыкания в насосе и сбое его работы, то единичным объемам, которые занимает насос, присваивается характеристика - источник повышенной температуры с соответствующим значением температуры его нагрева.

Если координаты единичных объемов разливающегося из трубопровода топлива совпадают с координатами единичных объемов насоса или они оказываются в непосредственной близости, а температура нагрева насоса выше или равна температуре возгорания топлива при текущем значении процентного содержания кислорода в воздушной среде отсека, то система сигнализирует о появлении пожароопасной ситуации.

Аналогично происходит с дизель-генератором, когда он работает под нагрузкой и его параметры работы начинают выходить за пределы допустимых значений - ему также присваивается характеристика «источник повышенной температуры» с соответствующим значением температуры нагрева.

Система непрерывно (непосредственно или по косвенным признакам) контролирует состояние и температуру каждого «единичного объема» контролируемого отсека подводной лодки при помощи источников информации 5-9. В случаях, когда температура и состояние «единичных объемов» возрастают и приближаются к критическим значениям (т.е. Δ+Т_{фактическая}>Т_{возгарания}), система выдает сигнал о пожарной опасности в отсеке. Система принимает решение о выдачи сигнала «пожарная опасность», сравнивая критическую температуру каждого «единичного объема» с температурой возгорания вещества в зависимости от физического состояния этого «единичного объема» и «соседних» (для твердых, жидких и газообразных соответственно).

Предлагаемая система имеет преимущество перед существующими на данный момент времени пожарными системами за счет уменьшения количества ложных срабатываний. Так как данная система перед выдачей сигнала о пожарной опасности учитывает информацию от источников информации 6 и 7, которая является косвенным показателем предпосылки развития пожароопасной ситуации (источник информации 6 и 7 информирует систему об изменении температуры и состоянии некоторых «единичных объемов»).

Окончательная обработка информации производится в центральном приборе 1, приборы предварительной обработки 2 преобразуют разнородные сигналы, поступаемые от разных источников информации 3-9 к единому виду, и передают в центральный прибор поз. 1 на фиг. 1.

При окончательной обработке данных от приборов предварительной обработки 2 на монитор центрального прибора 1 выводится графическая информация о возникновении пожароопасной ситуации с координатами и параметрами как источника возгорания, горючих материалов, так и состояния воздушной среды контролируемого отсека.

Осуществление изобретения

Источники информации 3, 4, 5 и 6, используемые в предлагаемой системе, позволяют постоянно контролировать в месте установки: появление пламени, появления дыма, повышение температуры, увеличение содержания твердых аэрозольных частиц в воздушной среде отсека. Для раннего обнаружения потенциального возгорания применяется метод, использующий анализ косвенных физических параметров среды. Аэрозольные и газообразные продукты, появляющиеся уже при низкотемпературном термическом разложении различных горючих материалов, в том числе и полимеров, достаточно быстро распространяются воздушными потоками по отсеку и контролируются источником информации 6, который представляет из себя группу электроиндукционных датчиков. В качестве датчиков предлагается применять электроиндукционный датчик ИП 213-001, производимый ОАО «НПО Радар ММС» www.RADAR-MMS.com.

Источники информации 8 решают следующие задачи: обнаружение пламени, дыма, пара, течей (разливов) горючих жидкостей, сигнализация о несанкционированном проникновении в отсеки подводной лодки, контроль открытия (закрытия) дверей и люков, контроль изменения геометрических параметров объектов и т.п. Состав и описание источника информации 8, а также его возможная реализация в виде системы корабельного мониторинга описана в книге B.C. Артамонов, В.Н. Круглеевский, А.С. Поляков, Д.А. Скороходов «Судовые системы пожарной сигнализации от прошлого - в будущее», глава 5.2.

Информация от источников информации о процентном содержании кислорода в отсеке 7 поступает от штатных газоанализаторов, расположенных в отсеках подводной лодки, например, «газоанализатор МН-5130», устанавливаемый на подводных лодках проекта 877 ЭКМ «Варшавянка». http://kip-guru.ru/wiki/, Газоанализаторы_ΜΗ_5130М_и_ΜΗ.

В качестве источника информации о перемещении жидких горючих веществ и состоянии параметров работы тепловыделяющего оборудования и технических средств 9 предлагается использовать информацию от комплексной системы управления техническими средствами (КСУ ТС) подводной лодки, которая может быть реализована аналогично таких КСУ ТС, как «Палладий-М», «Палладий-Э» или «Лена», которые в данный момент применяются на подводных лодках различных проектов. КСУ ТС контролирует перемещение жидких грузов, (КСУ ТС) работу различных технических средств (их включение и отключение), давление и температуру рабочих жидкостей, сопротивление изоляции, нарушение режимов работы, появление коротких замыканий и т.д. http://www.avrorasystems.com/ru/.

Таким образом, предлагаемая система способна контролировать множество факторов, связанных с возможностью возникновения пожароопасных ситуаций, а именно: наличия совпадений и тренда сближений координат источников тепла и координат местонахождения горючих веществ и материалов относительно «единичных объемов»,имеющих характеристику «пожароопасный», а также температуру источников тепла, учитывая процентное содержание кислорода в воздушной среде отсека подводной лодки.

Изобретение относится к системам обнаружения пожарной опасности и пожара и может быть использовано в судостроении, в частности в системах обнаружения пожарной опасности и пожара на подводных лодках, а также для мониторинга пожароопасной обстановки в отсеках подводной лодки. Технический результат - повышение безопасности, безаварийности эксплуатации технических средств, охраняемых помещений подводной лодки, а также устранение причин, вызвавших пожарную опасность в отсеках подводной лодки для предотвращения пожара и его последствий. Система обнаружения пожарной опасности и пожара в отсеках подводной лодки дополнительно содержит источники информации о повышении уровня аэрозольных частиц, о процентном содержании кислорода в воздушной среде отсеков, об изменении местоположения (смещении) или разрушении трубопроводов и цистерн, появлении течей и разливов, о наличии и перемещении жидких горючих веществ в трубопроводах, о режимах и параметрах работы технических средств. 2 ил.

Система обнаружения пожарной опасности и пожара в отсеках подводной лодки, содержащая распределенные по отсекам подводной лодки источники информации о наличии пламени, дыма, повышении температуры в отсеках подводной лодки, связанные через приборы предварительной обработки информации с центральным прибором для централизованного сбора, хранения и обработки информации, с целью выдачи предупредительного сигнала о возникновении пожарной опасности и пожара, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит источники информации: о повышении уровня аэрозольных частиц и о процентном содержании кислорода в воздушной среде отсеков, об изменении местоположения, смещении или разрушении трубопроводов и цистерн, появлении течей и разливов, о наличии и перемещении жидких горючих веществ в трубопроводах, о режимах и параметрах работы технических средств.