Огнегасящий снаряд Российский патент 2021 года по МПК A62C35/08 

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к импульсной технике пожаротушения и многоплановой защиты систем вооружений, реактивной техники, и может найти применение для тушения пожаров различных классов.

Известны устройства для тушения лесных, степных и других пожаров водой из емкостей, огнетушителями с химическими веществами, в том числе с применением авиации (Указания по обнаружению и тушению лесных пожаров. М., 1995 г., с. 35-43). Применение авиационных средств пожаротушения, а именно самолетов-танкеров и вертолетов с выливными устройствами, не всегда эффективно, поскольку с их помощью трудно обеспечить достаточную точность подачи воды в очаг горения, а значительная часть воды испаряется и уносится восходящим тепловым потоком.

Известные аналоги не могут быть использованы для тушения пожаров высокой сложности, таких как, например, разливы легковоспламеняющихся жидкостей и газов, степных/лесных пожаров, а также пожаров в труднодоступных местах (в крутых горах, заболоченные участках), поскольку вода быстро испаряется, недолетая до очага горения, а порошки и пожаротушащие составы, изолирующие поверхность горения от кислорода воздуха, уносятся восходящими потоками продуктов горения. В настоящее время единственной стратегией тушения подобных пожаров является их локализация и исключение распространения, например, путем создания искусственных препятствий в виде траншей или просек. После выгорания горючего материала пожар потухает самостоятельно.

Широкое применение на практике тушения пожаров получили такие способы как подрыв и распыление огнегасящего состава (ОС) над поверхностью земли. Однако эффективность огнегасящего состава будет очень низкой и будет уменьшаться с высотой срабатывания очень быстро из-за малой плотности потока пламегасящего состава в результате взрыва и распыления его во все стороны, а также за счет во много раз превосходящих по скоростному напору восходящих потоков продуктов горения из зоны пожара, легко рассеивающих огнетушащий агент малой концентрации с незначительной кинетической энергией.

Действительно, если представить боеприпас с распыляемым огнетушащим веществом в виде шара (или цилиндра), подлетающего к цели, то по теории точечного взрыва все компоненты, включая огнегасящий состав, будут разбросаны по сферическому объему равномерно во все стороны. Если принять направлением на цель телесный угол в 260 градусов с биссектрисой в виде касательной к траектории в точке подрыва, что вполне естественно, при больших значениях угла рассеяния расстояние до цели по образующим телесного угла быстро растет (на 15% при угле разброса 60 градусов и почти на 50%, при угле 90 градусов), и, как следствие, быстро падает скорость и концентрация огнетушащего вещества, после чего он легко уносится мощными восходящими потоками продуктов горения и не достигает цели. Поэтому при ненаправленном распылении огнетушащего средства (по сравнению с направленным распылением, например в секторе 60°) в тушении пожара будет задействована только 1/6 часть тушащего агента (60°×6=360 град. - вся сфера).

Известна ракета-огнетушитель для тушения пожара ударной воздушной волной, прицельно запускаемая в зону пожара с помощью пусковой установки пат. RU 2193906. Ракета-огнетушитель состоит из ракетного двигателя с камерой сгорания, соединенного с корпусом, заполненным взрывчатым веществом. В корпусе размещены приемник управляющего сигнала, соединенный с инерционным детонатором, и отрезок бикфордова шнура, соединенный с полостью камеры сгорания в донной ее части и с инерционным детонатором. Подрыв ракеты-огнетушителя осуществляется на подлете к пожару или при ударе о препятствие, что обеспечивает сбивание пламени возникшей ударной волной. Недостатком известного устройства является его малая эффективность для тушения пожаров на значительной площади и высокоинтенсивных пожаров. Это обусловлено тем, что подрыв одиночного устройства может сбить на некоторое время пламя малой и средней интенсивности. Для полного погашения пламени требуется его изоляция от кислорода, которая не может быть обеспечена указанным устройством (в нем отсутствует огнетушащее вещество).

Известна система пожаротушения для борьбы с огнем на относительно большой площади или в относительно большом объеме, содержащая систему наведения и артиллерийско-техническое средство для выброса множества снарядов, содержащих антипирен пат. RU 2288761. Снаряды взрываются при ударе, что позволяет рассеять антипирен на уровне земли, или снаряды взрываются при удаленной активации, что позволяет рассеять антипирен на заданной высоте над уровнем земли.

Недостатком известного снаряда является его малая эффективность для тушения пожаров на значительной площади и высокоинтенсивных пожаров. Это обусловлена тем, что, хотя антипирен и замедляет горение, однако при пожарах высокой интенсивности, когда температура горения очень высока и восходящие потоки продуктов горения имеют колоссальные скорости, он нагревается и уносится восходящими потоками.

Близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство по пат. RU 189214, состоящее из цилиндрического корпуса с крышкой, в которой установлен пиротехнический генератор огнетушащего аэрозоля. В корпусе размещена накопительная камера для аэрозоля и резервуар для пожаротушащего агента. Между накопительной камерой для аэрозоля и резервуаром с жидким пожаротушащим агентом установлен снабженный мембраной плунжер, обеспечивающий вытеснение пожаротушащего агента через выходное отверстие, которое выполнено в днище корпуса. В отверстии установлен клапан, снабженный штоком, разрушающим мембрану плунжера при соприкосновении его с клапаном.

Недостатком известного устройства, является низкая эффективность, обусловленная тем, что при контактном срабатывании ударного механизма в зону горения будет доставлена лишь незначительная часть огнегасящего вещества. Большая часть будет рассеяна взрывом вверх и в стороны, а также унесена мощными восходящими потоками продуктов горения, скорость которых может достигать 100 м/с. Объясняется это тем, что при подрыве и распылении огнегасящего вещества в очаге пожара (на поверхности зоны горения) огнегасящее вещества распыляется в секторе 180° навстречу восходящим потоком продуктов горения, поступающим из зоны горения, и будет недостаточной для термодинамического и химического воздействия на поверхность зоны горения.

Известна противопожарная реактивная граната, содержащая корпус, разрывной заряд, огнетушащий порошок, взрыватель и реактивную часть. С помощью резьбового крепления хвостовая часть корпуса крепится к реактивной части, а носовая часть корпуса к взрывателю пат. RU 2442624. Граната доставляется в зону пожара с помощью пускового устройства, где при контакте с поверхностью она взрывается (корпус разрушается) и огнетушащий порошок распыляется, ограничивая доступ кислорода к горящим материалам, за счет чего осуществляется тушение.

Практически, по такому же принципу работает пожаротушащее устройство, пат. RU 113155, содержащее последовательно установленные в общем корпусе, размещенном в задней части контейнера на одной оси с распылителем, соединенные между собой заряд порохового аккумулятора давления, замедлительный заряд и сопло Лаваля с размещенным в сопле вышибным зарядом, при этом пороховой аккумулятор давления примыкает к распылителю по торцу. В контейнере есть распылитель огнетушащего состава, выполненный в виде цилиндрической трубки, закрытой с обоих торцов, размещенной в передней части контейнера вдоль его продольной оси. Устройство работает следующим образом. При подаче электрического тока на электровоспламенитель воспламеняется вышибной заряд (вышибной заряд - это небольшое количество взрывчатого вещества), и пожаротушащее устройство отстреливается в направлении полосы огня. При горении вышибного заряда одновременно воспламеняется заряд замедлителя. По истечении заданного времени, заряд замедлителя воспламеняет заряд порохового аккумулятора давления. Образующиеся газы проникают в трубку распылителя, разрывают ее и перемешиваются с огнетушащим составом (огнетушащий порошок или гель). Под действием давления контейнер разрушается, и происходит распыление огнетушащего состава в месте возникновения очага пожара.

Данное устройство по совокупности общих признаков и техники осуществления являться ближайшим аналогом.

Целевым применением такого устройства, как отмечает патентовладелец, является тушение высотных зданий.

Недостатком известного устройства является то, что распыление огнетушащего порошка при ударе о преграду происходит во всех пространственных направлениях от точки взрыва. Это приводит к низкой удельной концентрации распыленного огнетушащего порошка и сильному рассеиванию порошка, что не обеспечивает достаточное перекрытие кислорода непосредственно в зоне горения. Кроме того, дисперсные частицы распыленного порошка нагреваются и уносятся восходящими потоками продуктов горения. Все это обуславливает низкую эффективность устройства для тушения пожаров на значительной площади и высокоинтенсивных пожаров.

Задачей заявляемого изобретения является разработка конструкции огнегасящего устройства, обеспечивающего целенаправленное, эффективное и оперативное пожаротушение.

Решение задачи достигается тем, что разработанная конструкция устройства обеспечивает компактный целенаправленный выброс ОС непосредственно в момент приближения огнетушащего устройства к цели, что достигается размещением агента в перемещающейся в корпусе гильзе, а ее перемещение обусловлено управляемым подрывом пиротехнических элементов устройства. Кроме того, своевременный сброс перед контактом с целью обтекателя корпуса и крышки гильзы гарантирует целевое попадание ОС.

Технический результат заключается в повышении интенсивности (количества ОС в единицу времени на единицу поверхности) распыления огнетушащего состава строго в направлении цели. Снабжение корпуса устройства баллистическим наконечником позволяет достичь максимальных скоростей его полета, а выполнение его сбрасываемым при давлении обеспечивает возможность импульсного выброса огнетушащего агента. Конструктивные особенности выполнения гильзы позволяют выполнять несколько функций: хранение огнетушащего агента и вытеснение баллистического наконечника при перемещении гильзы вследствие воздействия пороховых газов из хвостовой части устройства. В совокупности с ограничением движения гильзы стопорами обеспечивается формирование направленного конусообразного распыла огнетушащего агента, т.е. плотного направленного потока огнетушащего агента со скоростью, превышающей скорость полета снаряда. Дальность полета снаряда вместе с точностью воздействия дисперсных частиц огнетушащего агента обуславливает эффективное тушение пожаров любого класса сложности на безопасной дистанции.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено схематичное изображение устройства.

Снаряд содержит цилиндрический корпус 2 с баллистическим наконечником 1 и хвостовой частью 3 в виде обратного конуса. Хвостовая часть 3 может быть снабжена переходником для крепления к средствам доставки снаряда (на фиг. не показан), например, штатным двигателем РПГ-7В.

Баллистический наконечник 1 установлен на корпус в натяг или обжатием основной части корпуса и выполнен с возможностью сбрасывания при давлении.

В хвостовой части 3 установлены дистанционный взрыватель 4 и вышибной заряд 6 в виде навески дымного ружейного пороха или любого взрывчатого вещества. Вышибной заряд 6 размещен в чаше 5.

Внутри корпуса 2 расположена гильза 12 с крышкой и дном, выполненная с возможностью продольного перемещения внутри корпуса 2. Внутренняя поверхность гильзы 12 покрыта полиэтиленовой пленкой, внутри гильзы расположен огнетушащий агент 10. Дно гильзы 8 упирается в пыж 7, за которым находится вышибной зарядом 6, а крышка гильзы 13 контактирует с баллистическим наконечником и также выполнена с возможностью сбрасывания при давлении.

В качестве огнетушащего агента может быть использован любой, например, известно (http://studopedia.net/4_16214_ognegasyashchie-sredstva.html). что основными огнегасящими веществами являются вода, химическая и воздушно-механическая пены, водные растворы солей, инертные и негорючие газы, водяной пар, галоидоуглеводородные огнегасящие составы и сухие огнетушащие порошки.

На поверхности корпуса 2 просверлены с противоположных сторон отверстия, например, с резьбой, совмещенные с продольными пазами 9 в гильзе, в которые установлены стопоры 11, например, в виде винтов, ограничивающие перемещение гильзы 12 относительно корпуса 2 (максимальных ход гильзы соответствует длине пазов от дна гильзы до, примерно, 2/3 ее длины).

При подлете снаряда к цели импульс от дистанционного взрывателя 4 передается на запальную свечу, которая воспламеняет вышибной заряд 6. После воспламенения пороховой навески образуются пороховые газы, которые действуют на дно 8 гильзы 12 через пыж 7. Через дно 8 гильзы 12 на баллистический наконечник 1 действует усилие, необходимое для его выдавливания из корпуса 2. После этого, баллистический наконечник 1 и скрепленная с ним герметизирующая крышка гильзы 13 вылетают и более не используются. В это время гильза 12 с огнетушащим составом и пыж продолжают перемещаться относительно корпуса 2 до упора дна гильзы 8 (при задании максимальной длины хода) в стопор 11 с резким торможением, чем достигается полное импульсное опорожнение полости гильзы 12 с приданием всему огнетушащему составу 10 дополнительной скорости строго в направлении цели, где он распыляется в форме конуса, чем обеспечивается необходимая плотность потока для сбивания пламени.

Заявленный огнетушащий снаряд может быть доставлен в зону пожара различными способами, например, выстреливанием из трубы гранатомета типа РПГ-7, посредством метания с вертолета (в случае тушения лесных пожаров, разливов нефтепродуктов, высотных объектов), для чего необходимо демонтировать реактивный двигатель и установить стабилизирующее и крепежное устройства, или посредством многоствольных реактивных установок и беспилотных летательных аппаратов.

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к технике пожаротушения, базирующейся на теории импульсной техники пожаротушения и многоплановой защиты систем вооружений, реактивной техники, и может найти применение для тушения пожаров различных классов. Огнегасящий снаряд содержит корпус, взрыватель, вышибной заряд и огнетушащий агент. Корпус снабжен баллистическим наконечником, выполненным с возможностью его сбрасывания при давлении, внутри корпуса расположена гильза с крышкой и дном, выполненная с возможностью продольного перемещения внутри корпуса, внутренняя поверхность корпуса снабжена стопорами перемещения гильзы, а взрыватель и вышибной заряд расположены в хвостовой части корпуса. Технический результат - повышение целенаправленности - при импульсном выталкивании ОС до целевой зоны доходит в несколько раз большее количество огнегасящего состава, чем при взрыве, когда большая часть разлетается во все стороны с малой плотностью и уносится мощными восходящими потоками продуктов горения, и интенсивности потока огнегасящего порошка в несколько раз. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Огнегасящий снаряд, выполненный в виде цилиндрического контейнера, содержащего последовательно установленные в его задней части, соединенные между собой и контактирующие с огнетушащим агентом, заряд взрывателя, замедляющий и вышибной заряды, отличающийся тем, что он снабжен баллистическим наконечником, внутри корпуса расположена гильза в виде металлического цилиндра с дном и крышкой, по бокам которого от дна на 2/3 длины цилиндра выполнено не менее двух направляющих симметричных канавок, обеспечивающих ее продольное перемещение внутри корпуса, ограниченное стопорами в виде выступов, расположенными на внутренней поверхности контейнера в его передней части и входящими в канавки цилиндра гильзы, фиксируя ее продольное перемещение до соприкосновения дна со стопорами, крышка гильзы контактирует с баллистическим наконечником и выполнена с возможностью сбрасывания обоих при давлении на гильзу пороховых газов, внутренний объем цилиндра заполнен огнетушащим агентом, размещенным в полиэтиленовом мешке, дном гильза упирается в пыж, за которым расположены вышибной заряд и дистанционный взрыватель.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количество направляющих канавок и стопоров определяется калибром снаряда.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стопоры закреплены на заданном расстоянии от дна гильзы.