СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НА ОБЪЕКТАХ ХРАНЕНИЯ БОЕПРИПАСОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК A62C31/02 

Изобретение относится к пожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров на объектах хранения и утилизации боеприпасов, на объектах хранения взрывоопасных материалов.

В монографии [1] отмечается, что специфичность свойств боеприпасов и взрывоопасных материалов требует специальной пожарной техники при организации тушения пожаров. Отличия в тактиках тушения пожаров определяется (зависит) от способа организации хранения боеприпасов - на открытых площадках или в помещениях (складах). При тушении пожаров при открытом хранении боеприпасов эффективно использование лафетных пожарных установок [2, 3], которые позволяют получить максимальную дальность полета (боя) струи огнегасящей жидкости. При этом, для орошения очага возгорания рекомендуется использовать воду [1]. В патенте РФ на изобретение №2530424 [4] изложен способ тушения пожаров многолафетной автоматизированной пожарной установкой.

Способ и устройство его реализующее [4] позволяют максимально удалить лафетные стволы от очага возгорания и обеспечить равномерное орошение очага возгорания. Однако использование роботизированной установки для тушения пожаров [4] имеет существенный недостаток, снижающий эффективность использования установки для тушения пожаров на объектах хранения и утилизации боеприпасов на открытых площадках. Причина в том, что тушение пожаров на подобных объектах, как отмечается в [1], используется вода, которая попадает на горящие объекты, представляющие собой укупорки, как правило, деревянные с боеприпасами. Попадание на укупорку крупных фракций воды фактически можно уподобить ударному процессу, что может при определенных условиях вызвать детонацию боеприпасов и привести к взрыву. Способствовать взрывным процессам в боеприпасах будет и тот факт, что при попадании фракций воды в зону горения при определенных (некоторых) геометрических размерах фракций, происходит ее резкий разогрев, что также может сопровождаться своеобразными «ударами-взрывами».

В работе [5] показана перспективность использования (применения) для тушения пожаров паровых завес и перегретой воды. Использование перегретой воды и пара будет эффективным и для тушения возгорания боеприпасов в закрытых помещениях, и на открытых площадках - на складах их хранения. Однако создать струю пара, бьющую на большую дальность, как это требуется по требованиям безопасности, невозможно. Поэтому, для исключения этих противоречий при тушении пожаров на объектах хранения и утилизации боеприпасов на открытых площадках необходимо повысить температуру пламегасящей жидкости до величины, близкой к процессу парообразования, что позволит активизировать процессы парообразования непосредственно в очаге орошения и, соответственно, существенно интенсифицировать теплоотвод от пламени. Тем самым, добавив в способ тушения пожаров по патенту №2530424 [4] операцию подогрева пламегасящей жидкости можно существенно повысить эффективность тушения пожаров. Для реализации этого предложения в конструкцию (в конструктивно-компоновочную схему) установки для тушения пожаров необходимо ввести узел подогрева пламегасящей жидкости.

В работе [5] отмечается особая эффективность тушения пожаров в помещениях паром или перегретой водой. В этом случае уменьшаются отдельные фракции пламегасящей жидкости, что и повышает эффективность тушения пожара. По патенту на изобретение РФ №2532812 [6] для мелкого распыла пламегасящей жидкости предлагается использовать не дренчерные или сплинкерные головки, а многофорсуночные головки, причем для увеличения теплоотвода вытесняется пламегасящая жидкость (вода) из пожарной емкости углекислотой. Однако для организации тушения пожара по всему объему помещения необходимо использовать связку многофорсуночных головок, что делает систему пожаротушения достаточно громоздкой. Использование многофорсуночных головок, например, центробежных форсунок, в том числе и от жидкостных ракетных двигателей утилизируемых ракет с ЖРД [7], дополнительно усложняет конструкцию системы пожаротушения на складах хранения боеприпасов или на пиротехнических производствах. Подача пламегасящей жидкости в виде пара или перегретой водой (в результате все равно образуется паровая завеса) позволяет получать фракции воды того же порядка, что и при подаче пламегасящей жидкости через центробежные форсунки [5], при этом значительно упрощается конструкция (конструктивно-компоновочная схема) автономного модуля пожаротушения.

Тем самым, для повышения эффективности пожаротушения на объектах хранения или утилизации боеприпасов целесообразно осуществлять нагрев пламегасящей жидкости вплоть до получения перегретой воды, что позволяет в очаге возгорания получить паровую завесу.

Для реализации способа тушения пожаров горячей или перегретой водой необходимо в установку пожаротушения вводить узел нагрева пламегасящей жидкости. Примером такой установки может быть установка автоматического пожаротушения перегретой водой [8].

Устройство для тушения пожара перегретой водой по патенту РФ №2030194 [9] может быть взято за прототип. Устройство по патенту №2030194 может быть использовано при тушении пожаров, в частности, в пожарных машинах для тушения пожаров в зонах с пониженной температурой окружающей среды. Сущность изобретения - прототипа состоит в том, что в рукавную линию пожарного автомобиля подсоединяется вставка для подогрева воды, имеющая горелку, которая за счет присоединения к вентилятору, связанному с двигателем внутреннего сгорания, позволяет достичь нагрева воды в рукавной линии до температуры, обеспечивающей не только ликвидацию возможных обледенений рукава, но и подачу воды на очаг пожара с температурой не ниже 120 градусов Цельсия. Устройство для тушения пожара по патенту №2030194 [9] может быть взято за прототип устройства для тушения пожаров перегретой (нагретой) водой.

Однако, использование этого устройства для тушения пожаров на объектах хранения или складирования боеприпасов является малоэффективным, поскольку основная цель подогрева по патенту [9] - использование в пожарных машинах для тушения пожаров в зонах с пониженной температурой окружающей среды, а также для нагрева воды в рукавной линии до температуры, обеспечивающей ликвидацию возможных обледенений рукава. Для этой цели в рукав вводится специальная вставка-горелка. Производительность такой горелки будет недостаточной для тушения пожаров высокотемпературной (перегретой) водой. Такой узел должен быть встроен не в рукав, а в конструктивно-компоновочную схему пожарной машины или пожарного модуля. Рукавная подача пламегасящей жидкости на очаг возгорания жидкости существенно снижает надежность функционирования системы пожаротушения. Такой узел необходимо устанавливать после нагнетательного насоса в магистрали подачи пламегасящей жидкости перед выходным насадком, при гашении возгорания лафетными стволами или перед узлом распыла воды при использовании перегретой воды.

Блок-схема такой установки приведена на фиг. 1, где позициями обозначено: 1 - емкость с пламегасящей жидкостью; 2 - узел нагнетания пламегасящей жидкости в магистрали ее подачи при гашении пламени; 3 - узел подогрева пламегасящей жидкости; 4 - узел подачи пламегасящей жидкости на очаг возгорания (насадок); 5 - магистрали подачи пламегасящей жидкости. Пламегасящая жидкость подается в узел нагрева 3 под давлением. При достаточной величине давления в магистралях и достаточной мощности узла нагрева 3 на выходе из узла нагрева можно получить перегретую воду.

Тем самым, узел подогрева должен иметь достаточно большую производительность, примером такого решения, как отмечалось выше, может быть патент РФ на изобретение №2030194. Получение перегретой высоконапорной воды осуществляется по [10] путем смешения пара, производимого парогенератором, с водой из природного источника в специальном смесителе, в качестве которого предлагается использовать конструктивно-компоновочную схему, аналогичную конструкции камеры сгорания ЖРД.

Использование в составе пожарной машины или модуля пожаротушения специального парогенератора существенно усложняет систему подогрева пламегасящей жидкости, поэтому необходима более простая конструкция этого узла.

Предлагается конструктивно-компоновочная схема узла подогрева пламегасящей жидкости, приведенная на фиг.2. Узел подогрева состоит из корпуса, выполненного в виде двух коаксиально установленных друг относительно друга профилированных обечаек-рубашек 6 и 7, связанных друг с другом либо выштамповками, как это имеет место в газогенераторах ЖРД, например, в ракете 8К14 [7]. Могут быть обечайки-рубашки 6 и 7 связаны друг с другом посредством ребра 8, выполненного по винтовой линии. Межрубашечное пространство между обечайками-рубашками формирует коллектор, который заглушен с одного торца заглушкой 9, а другой торец заглушен крышкой 10, которая является нижним днищем форсуночной головки, а совместно с верхним днищем 11, образует коллектор А. На нижнем днище установлены форсунки 12, например, центробежные. На корпусе узла подогрева установлены вблизи его торцов патрубки, соответственно, для подвода (патрубок 13) и отвода (патрубок 16) нагреваемой жидкости. Разогрев жидкости происходит за счет теплотворной способности сжигаемых жидких углеводородов, поступающих в камеру сгорания, образованную внутренней полостью (полость обозначена позицией К) корпуса узла подогрева жидкости. Горючее поступает в камеру сгорания через форсунки 12, в которые горючее подаются из коллектора А. Подача горючего в коллектор А осуществляется через патрубок 14, установленный на крышке 11 форсуночной головки. Подача окислителя, в качестве которого используется воздух, подается в камеру сгорания через каналы 15, выполненные в виде труб, соединяющих верхнее 10 и нижнее днище 11 форсуночной головки. При этом проходное сечение каналов может регулироваться, что позволяет изменять стехиометрическое соотношение горючего и окислителя в камере сгорания и изменять теплотворную способность продуктов горения. Нагрев жидкости происходит при ее прохождении по винтовому коллектору корпуса узла подогрева воды. Расход подогретой воды (жидкости) и ее температура регулируются площадью проходного сечения патрубка 13, и изменением расхода топлива (горючего). Подача нагреваемой жидкости осуществляется с помощью насоса, непоказанного на фиг. 2. Поджигание топлива осуществляется специальной запальной свечой, необозначенной отдельной позицией на фиг. 2, которая для воспламенения распыленного топлива вдвигается в камеру сгорания, а после возгорания паров углеводородов в камере сгорания, запальная свеча выводится из зоны горения. Продукты сгорания топлива выводятся из камеры сгорания по выхлопному тракту, который формируется внутренней обечайкой-рубашкой 7 а профиль тракта сопряжен с поверхностью камеры сгорания.

Работает устройство для тушения пожаров перегретой водой на объектах хранения и утилизации боеприпасов следующим образом.

По сигналу с датчика возгорания производится одновременно запуск узла нагнетания пламегасящей жидкости, позиция 2 на фиг. 1, (насоса) пламегасящей жидкости в коллектор (поток III), образованный обечайками-рубашками 6 и 7 (фиг. 2); а так же насоса подачи углеводородной Топлива (поток I) в коллектор А форсуночной головки устройства. При этом запальная свеча вдвигается в рабочую полость К камеры сгорания устройства и производится воспламенение топлива, для окисления которого воздух (поток II) в камеру сгорания поступает через каналы 15. Топливо в камеру сгорания устройства поступает из коллектора А через форсунки 12. После воспламенения топлива запальная свеча выводится из зоны горения, а подача воздуха в полость К камеры горения обеспечивается за счет эжекционных свойств продуктов сгорания топлива при их прохождении по выхлопному тракту устройства. Поступающая (поток III) через патрубок 13 в коллектор, образованный обечайками-рубашками 6 и 7, пламегасящая жидкость, проходя по винтовому тракту коллектора, формируемого ребром 8, нагревается. Поскольку пламегасящая жидкость в патрубок 13 подается под давлением, на выходе из коллектора в патрубке 16 будет перегретая вода, которая поступает далее через магистраль 5 (фиг. 1) в узел 4 (фиг. 1) подачи ее на очаг возгорания. На выходе из узла подачи пламегасящей жидкости на очаг возгорания (узел 4 на фиг. 1) пламегасящая жидкость (перегретая высоконапорная вода) превращается в пар, который вытесняет воздух над очагом возгорания, т.е. уменьшает процентное содержание кислорода или горючих газов и паров. При этом практически отсутствует механическое воздействие пламегасящей жидкости на горящие поверхности, например, укупорки боеприпасов. В случае использования устройства подготовки ^{перегретой воды для тушения возгорания струей пламегасящей жидкости, используя лафетные стволы, путем уменьшения подачи топлива в коллектор А (фиг. 2), производится разогрев пламегасящей жидкости до температуры, близкой к 100°С. В этом случае струя горячей пламегасящей жидкости попав на очаг возгорания быстрее превращается в пар и уменьшается интенсивность механического воздействия пламегасящей жидкости на горящие поверхности, снижается риск перехода пожара на объектах хранения и утилизации боеприпасов в фазу их взрыва.}

Список работ, принятых во внимание

1. Пожарная тактика. Часть II. Тушение пожаров на объектах народного хозяйства / A.M. Гарпинченко, Н.М. Евтюшкин, И.Ф. Кимстач. Под редакцией И.Ф. Кимстача. - М.: Из-во лит-ры по строительству, 1971. - 285 с.

2. ГОСТ 51115. Техника пожарная. Стволы пожарные лафетные комбинированные. Общие технические требования. Методы испытаний.

3. WWW. Cleper.ru/normative-documents/etc/primenenie-stacionarnyh-pozharnyh-lofetnyh-ostcilliruishego-tipa/

4. Патент РФ на изобретение №2530424. МПК A62C 37/00. Способ тушения пожаров и устройство для его осуществления / Н.П. Кузнецов, А.Н. Буравов, И.Б. Ахмадуллин, Е.В. Бухтулова. - Опубл. 10.10.2014. Бюл. №28.

5. Сасин Г.Г. Новая парадигма эффективного тушения пожаров перегретой водой в жилом фонде и административных зданиях столицы с минимизацией ущерба от действия воды / Г.Г. Сасин, Ю.А. Козлов, В.В. Роенко, В.А. Пряничников. - http://gigabasa.ru/doc/23729.html - [Обращение 31.08.2015].

6. Патент РФ на изобретение №2532812. МПК A62C 31/02; B05B 1/14. Способ пожаротушения и устройство для его осуществления / А.Н. Буравов, Е.В. Бухтулова, Н.П. Кузнецов. - Опубл. 10.11.2014. Бюл. №31.

7. Кузнецов Н.П. Утилизация ракет с ЖРД (на примере ракеты 8К14) / Н.П. Кузнецов, М.Г. Кургузкин, В.А. Николаев. - Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004. - 288 с.

8. Установка автоматического пожаротушения перегретой водой. - http://www.firestop.by/catalogue/stronbox/ - [Обращение 31.08.2015].

9. Патент РФ на изобретение №2030194. Устройство для тушения пожара перегретой водой / В.В. Роенко и [др]. - МПК A62C 33/00. Публикация патента 10.03.1995.

10. Патент РФ на изобретение №2213293. Установка для получения высоконапорной перегретой воды. / Е.И. Богомольный, О.Ю. Казанцев, Н.П. Кузнецов. МПК F22B 33/18. Опубл. 27.09.2003. Бюл. №27.

Изобретение относится к области противопожарной техники и может быть использовано для тушения пожаров на объектах хранения и утилизации боеприпасов, объектах хранения пожаро- и взрывоопасных предметов, путем создания над очагом возгорания паровой завесы, которая создается за счет подачи на очаг возгорания перегретой пламегасящей жидкости (воды). В магистраль подачи пламегасящей жидкости из накопительной емкости в узел ее подачи на очаг возгорания встроен узел ее нагрева с целью получения перегретой воды. Узел нагрева пламегасящей жидкости состоит из корпуса, выполненного из двух коаксиальных профилированных обечаек-рубашек, образующих межрубашечную кольцевую полость, а сами обечайки могут быть скреплены друг с другом либо с помощью выштамповок, либо ребром жесткости, выполненным по винтовой линии. Проходя по межрубашечной кольцевой полости, пламегасящая жидкость нагревается за счет тепла факела пламени, создаваемого при сжигании жидкого или газообразного углеводородного горючего, подаваемого через форсуночную головку, которая установлена на торце большего диаметра профилированных обечаек-рубашек. Окислитель (воздух) подается в зону горения через сквозные каналы, выполненные в форсуночной головке, за счет эжекционных свойств продуктов сгорания топлива. Изменяя площадь проходных сечений каналов подачи воздуха в камеру сгорания, расходом горючего, подаваемого в форсуночную головку, давлением подачи пламегасящей жидкости, осуществляется управление процессом пожаротушения и параметрами перегретой воды - ее температурой и расходом. 2 ил.

Устройство для тушения пожара перегретой водой, состоящее из подсоединенной к источнику пламегасящей жидкости магистрали, имеющей узел подачи ее под давлением на очаг возгорания и встроенный в нее узел с горелкой для подогрева подаваемой на очаг возгорания пламегасящей жидкости, отличающийся тем, что узел подогрева состоит из корпуса, выполненного из двух коаксиально расположенных профилированных обечаек-рубашек, а межрубашечное пространство между ними заглушено по торцам обечаек-рубашек и является коллектором, по которому проходит, нагреваясь, пламегасящая жидкость, а для нагрева используется горелка с многофорсуночной головкой, через форсунки которой в полость, образованную внутренней обечайкой-рубашкой подается углеводородное топливо, а окислителем является воздух, поступающий в зону горения за счет эжектирующих свойств продуктов горения топлива через сквозные отверстия, выполненные в теле форсуночной головки, причем площадь проходного сечения отверстий для подачи воздуха регулируется, что позволяет управлять температурой перегретой воды, а для запуска горелки она оснащена запальной свечей, которая выводится из зоны горения после запуска горелки.