Пожарный поезд с автономным пожарным модулем контейнерного типа Российский патент 2023 года по МПК A62C27/00 B61D15/00 B65D88/12 

Область техники

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к противопожарному оборудованию пожарного поезда и может быть использовано для тушения пожаров, проведения аварийно-спасательных работ на железнодорожном подвижном составе и на стационарных объектах железнодорожного транспорта, при ликвидации последствий аварийных ситуаций с подвижными железнодорожными составами, перевозящим опасные грузы III-IV классов опасности, при ликвидации пожаров и проведении аварийно-спасательных работ на объектах не относящихся к железнодорожному транспорту, но находящихся вблизи железных дорог в пределах тактико-технических возможностей предлагаемого противопожарного оборудования, в частности при проведении аварийно-спасательных работ в зонах чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Уровень техники

Опасные грузы (пожаро-, взрывоопасные и химические вещества) перевозятся в основном грузовым подвижным составом железнодорожного транспорта: в вагонах-цистернах и грузовых вагонах [С.И. Боровик, М.Н. Боровик, Е.В. Демченков, Д.А. Резниченко. Особенности тушения пожаров и ликвидации аварий на железнодорожном транспорте. Челябинск, Издательский центр ЮУрГУ. 2017, стр 27-32].

Пожары на железнодорожном транспорте отличаются особой сложностью в организации действий подразделений пожарной охраны, обусловленной задержкой введения огнетушащих веществ до выяснения физико-химических свойств грузов и отключения контактной сети.

При пожаре скорость распространения огня вдоль подвижного состава в среднем составляет 1,4 м/мин. Время распространения огня - не более 20 мин. Через 30-40 мин пол в вагоне прогорает. Скорость роста площади пожара в первые 10 минут достигает 3,1 и 4 м2 /мин, а в последующие 10-50 минут 7 и 8 м2 /мин.

Взрыв железнодорожных цистерн с нефтепродуктами происходит, как правило, через 16-24 мин после начала воздействия на них открытого факела пламени. Высота факела пламени достигает 50 метров. Взрыв одной железнодорожной цистерны способствует увеличению площади пожара более1500 м². Воздействие открытого пламени и высокой температуры на железнодорожные цистерны с ЛВЖ и ГЖ приводит к вспышке промасленного слоя на их поверхности. Наличие неплотностей и неисправностей запорной арматуры на цистернах с ЛВЖ и сжиженными углеводородными газами приводит к вспышке паров жидкости над горловинами цистерн, а также газов над избыточными клапанами.

Наиболее быстрое распространение огня происходит при разливе легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) из железнодорожных цистерн в результате аварий, столкновений или крушений поездов.

Статистика пожаров на железнодорожных составах цистерн с ЛВЖ и ГЖ показывает, что площадь разлива жидкости из одной цистерны составляет 800-1400 м2 в зависимости от состояния и вида почвы, метеоусловий и рельефа местности, вследствие чего площадь пожара может достигать 10.000-35.000 м².

По разлитому нефтепродукту огонь распространяется не только на ближайшие поезда, но и на соседние складские, производственные здания, а в некоторых случаях на постройки городской зоны.

При попадании разлитого продукта в ливневую канализацию или сточные канавы огонь может распространиться на объекты, расположенные на расстоянии до 1 км от места происшествия.

Особенно сложными и опасными являются аварии транспорта с сжиженными углеводородными газами (СУГ).

При взрыве железнодорожных цистерн со сжиженными углеводородными газами (СУГ) происходит выброс факела на высоту до 120-150 м, далее - пламенное горение высотой до 50 м. Осколки взорвавшихся цистерн разбрасываются на расстояние до 150 м, а в отдельных случаях до 450 м. Иногда взрыв срывает цистерну с железнодорожной платформы и отбрасывает ее на расстояние до 80 м. Все это приводит к возникновению новых очагов пожара, повторному воспламенению разлитых горючих жидкостей.

Стационарные объекты железнодорожного транспорта в сравнении с подвижным железнодорожным транспортом несут значительно меньшую опасность. Пожары и аварии на данных объектах менее трудоемкие в ликвидации и принципиально не отличаются от пожаров в административных, производственных и складских зданиях, расположенных в границах населенных пунктов.

Однако при пожарах на станционных объектах возможно также повреждение находящихся на станции или проходящих станцию цистерн и емкостей с ядовитыми газами и жидкостями, что приводит к загазованности территории и затруднению боевых действий до ликвидации пожаров и вызывает необходимость эвакуации населения из районов, прилегающих к месту происшествия.

На электрифицированных участках дорог от воздействия открытого пламени в течение 8-10 мин происходит обрыв электроконтактных проводов.

Наибольшую опасность для людей представляют пожары в пассажирских вагонах. Скорость распространения пламени в пассажирских вагонах по коридору - 5 м/мин, по купе - 2,5 м/мин. В течение 15-20 мин огнем полностью охватывается весь вагон. Температура в вагоне повышается до 850°С, а температура пламени достигает более 1000°С.

Необходимое время эвакуации пассажиров составляет 1,5-2 мин до блокирования основных выходов.

Плотность теплового потока на расстоянии 9-10 м достигает 10 кВт/м², что приводит к загоранию подвижного состава и воспламенению твердых горючих материалов в полувагонах и на платформах, расположенных на соседних путях.

Тушение пожаров в подвижном железнодорожном транспорте обычно осложняется:

высокой пожарной нагрузкой, взыво-, пожаро-, химической опасностью перевозимых крупнотоннажных грузов;

скоплением на железнодорожных путях большого количества подвижного состава с различными грузами;

быстрым распространением огня внутри грузовых вагонов и переходом огня на соседние вагоны, цистерны, здания и сооружения;

разливом легковоспламеняющихся, горючих, ядовитых и токсичных жидкостей из цистерн с образованием загазованных зон на прилегающей территории;

наличием угрозы людям, находящимся в горящих и соседних вагонах, производственному персоналу и населению, возникновение паники;

наличием большого количества путей и и постоянным движением по ним поездов и локомотивов;

ограниченностью подъездов и подступов к горящему подвижному составу и сложностью прокладки рукавных линий;

отсутствием или удаленностью водоисточников;

воздушной ударной волной взрывов, образующимся облаком топливно-воздушных смесей СУГ и ЛВЖ, механическим воздействием осколков цистерн, образующихся при взрыве [Крупенин, С.С. Развитие системы и организация работы по обеспечению пожарной безопасности на железнодорожном транспорте / С.С. Крупенин, К.Б. Кузнецов // Наука и техника транспорта. - 2004. - No 4. - С. 16-29. 1].

В связи с этим чрезвычайно актуально развитие эффективной противопожарной техники для железнодорожного транспорта.

История появления и развития пожарных поездов в России началась с 1921, когда в соответствии с Постановлением Совета Труда и Обороны на железных дорогах в пределах 7 районов РСФСР, объединявших по 5-6 губерний, были организованы пожарные поезда. Они стояли на боевом расчете в Москве, Бологое, Вологде, Смоленске, Курске, Самаре и Екатеринбурге. Эти поезда были оборудованы паровыми насосами, необходимым пожарно-техническим вооружением и инструментом.

С этого момента началась эпоха создания пожарных поездов на железнодорожном транспорте. Так, например, уже в 1927 году на Мурманской железной дороге (ныне Октябрьской) был издан приказ о введении в действие Положения о пожарных поездах.

В этом Положении содержался проект пожарного поезда на базе американского вагона. В ведомости предметов, оборудования, принадлежностей и материалов этого типа пожарного поезда предусматривались паровая машина или мотопомпа, 2 бака для воды общей емкостью 1500 ведер, 1000 метров пожарных рукавов и другое пожарно-техническое вооружение.

Практика показывает, что наиболее сложными и опасными авариями являются случаи, связанные с пожаром, т.к. ликвидация последствий аварии связана, в первую очередь, с необходимостью ликвидации горения.

Только после тушения пожара возможно проведение полноценных работ по ликвидации ее последствий и восстановлению движения на поврежденном участке.

Исследование многочисленных случаев аварий, сопровождающихся пожаром, показало, что в результате горения аварийная ситуация усугубляется, а в случае непринятия эффективных мер борьбы с огнем именно развитие пожара создает условия, при которых размеры и последствия аварии существенно увеличиваются.

Актуальность пожарных поездов с эффективными средствами пожаротушения подтверждается наличием большого количества опасных грузов, которые ежедневно и непрерывно перевозятся по железным дорогам как по территории Российской Федерации, так и в страны, граничащие с территорией России (Украина, Беларусь, Казахстан и т. д.).

При этом необходимо учитывать, что железнодорожные пути проходят не только по населенным пунктам, но и по лесной, болотистой и горной местности, где затруднено, а порой и невозможно движение автодорожного транспорта.

Пожарные подразделения Государственной противопожарной службы МЧС России расположены преимущественно в крупных населенных пунктах. Радиус их выезда ограничен наличием благоустроенных шоссейных и грунтовых дорог. А в зимнее время - наличием снегоочистительной техники.

В отличие от автодорожного транспорта пожарные поезда в условиях пожаров и других чрезвычайных ситуаций могут свободно перемещаться по железнодорожным путям независимо от пересекаемой ими местности. А для борьбы со снежными заносами железнодорожный транспорт оснащен специальной снегоочистительной техникой.

Содержание пожарных поездов в постоянной боевой готовности является составной частью безопасности движения железнодорожного транспорта.

Поэтому и сейчас, в современный период структурных реформ железнодорожного транспорта, в частности преобразования структуры Управления ведомственной охраны Министерства путей сообщения Российской Федерации, вопрос сохранения пожарных поездов, повышения их тактико-технических возможностей и боевой готовности остается крайне актуальным [Распоряжение ОАО «РЖД» от 28.12.2010 № 2754р. Положение «Эксплуатация и содержание пожарных поездов в ОАО «РЖД»].

Известен пожарно-спасательный поезд LRZ NT железнодорожных компаний Швейцарии для работы в тоннелях, состоящий из двух секций - секции для пожаротушения и секции для эвакуации людей, первая секция включает вагон с оборудованием для пожаротушения и вагон-цистерну, вторая секция включает два спасательных вагона. В первой секции имеются три противопожарные системы: водяная с подачей воды к пожарному лафетному стволу на крыше; пенная с подачей пены по шлангам к стволу на крыше и пенная с подачей по шлангам пены под давлением к ручному пожарному стволу; лафетные пожарные стволы или гидромониторы установлены по обоим концам секции пожаротушения; для координации спасательных действий в плохих условиях видимости в поезде имеется, по крайней мере, одна тепловизионная камера, смонтированная в головной части поезда, которая с использованием удлиненного кабеля может быть вынесена на некоторое расстояние от поезда; каждый вагон поезда имеет возможность обращаться самостоятельно на автономной тяге («Пожарно-спасательный поезд для работы в тоннелях трансальпийских сообщений», ж. Железные дороги мира, 2007, №2, стр.47-49).

Недостатками пожарно-спасательного поезда LRZ NT являются:

наличие в составе поезда только одной вагон-цистерны может обеспечить пожаротушение только на короткое время (не более 10 мин) и на ограниченных пространствах, например в туннелях, производственных помещениях и не эффективно при гашении пожара на открытых больших пространствах, например лесных пожаров, возгорание горючих материалов, требующих подачи больших объемов воды и других гасящих материалов;

при гашении пожара посредством лафетных стволов в головном вагоне могут создаться опасные ситуации для обслуживающего персонала поезда.

Известен пожарный поезд для борьбы с пожарами, , включающий вагон с оборудованием для пожаротушения и пожарным персоналом, на крыше которого расположен люк, по крайней мере, одно вертикальное раздвижное подъемное устройство, на котором расположено устройство для распыления жидкости; насосы (мотопомпы) и трубопроводы для подачи жидкости от водоисточника к устройству для распыления жидкости, дизельный электрический генератор с баками для топлива и изолированное безопасное помещение для размещения пожарного персонала и электронного оборудования; устройство для распыления жидкости содержит поворотную водную пушку, управляемую пожарным; водоисточник представляет собой железнодорожный вагон-цистерну или естественный водоем; вагон с оборудованием непосредственно соединяют с локомотивом или с вагоном-цистерной (US заявка на изобретение №2010/0083868, кл. B61D 15/00, B05B 9/00, опубл. 08.04 2010).

Недостатками пожарного поезда по US №2010/0083868, являются:

расположение люка для установки поворотной пушки на крыше вагона с оборудованием в зоне работы пожарного персонала и электронного оборудования, это существенно снижает его защиту от дыма и элементов горения и безопасность работы пожарного персонала, а также уменьшает полезную площадь вагона с оборудованием;

необходимость нахождения пожарного персонала у поворотной пушки в зоне высокой температуры и задымленности, это ухудшает условия и снижает безопасность его работы;

отсутствие оборудования для оперативного и эффективного пожаротушения в тоннелях и производственных помещениях, а также на больших расстояниях от очага пожара снижает эффективность использования пожарного поезда.

Известна вагон-насосная станция пожарного поезда, включающая железнодорожный вагон с основанием, установленным на ходовых тележках с колесами и сцепками, насосами и трубопроводами для подачи жидкости, как минимум, от одного вагона-цистерны к устройству для распыления жидкости с поворотной водной пушкой, изолированным безопасным помещением для размещения пожарного персонала и электронного оборудования, контейнером пенообразователя, оборудованием для оперативного тушения больших очагов возгорания, котельными и санитарно-гигиеническим блоком. На каждой боковой стенке вагона расположена входная дверь. Устройство для распыления жидкости с поворотной водной пушкой установлено на вагоне-цистерне со стороны очага возгорания с ручным или дистанционным управлением процессом пожаротушения с поста оперативного управления вагон-насосной станции или с использованием ручных пожарных стволов. Под полом вагона-насосной станции размещены дизельный электрический генератор, баки для топлива и стеллажи для пожарного оборудования. Изобретение повышает эффективность работы вагона-насосной станции и повышает безопасность работы обслуживающего персонала [RU 2012110014/11 B61D15/00 , опубл. 10.07.2013, Бюл. № 19].

Недостатками вагон-насосной станции пожарного поезда по RU 2012110014 является ограниченные функциональные возможности, сравнительно небольшая дальность и мощность струи огнетушащего средства, а также незначительные запасы воды, ограничивающие возможность тушения крупномасштабных пожаров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) является пожарный поезд, включающий не менее одного локомотива, вагон с оборудованием для пожаротушения и пожарного персонала, с мотопомпами и трубопроводами для подачи жидкости от не менее одной вагона-цистерны для жидкости к не менее чем одному устройству для тушения пожара и распыления жидкости посредством поворотной водной пушки. Вагон с оборудованием содержит электрический генератор и изолированное безопасное помещение для размещения пожарного персонала и электронного оборудования, который для повышения безопасности и улучшения условий работы пожарного персонала и повышения эффективности использования пожарного поезда и дополнительно оборудован платформой для тушения пожара в тоннелях, производственных помещениях и на больших расстояниях от очага пожара, содержащей радиоуправляемый пожарный робот с обеспечением спуска на землю с управляемым приводом перемещения для подачи воды на значительные расстояния, модуль пенного пожаротушения для оперативного тушения пожара, контейнер для пенообразователя, контейнер с пожарным оборудованием и прожектор, установленный на телескопической опоре с возможностью поворота на 360°; устройство для тушения пожара и распыления жидкости посредством поворотной водной пушки установлено на верхней поверхности вагона-цистерны с управляемыми приводами поворота поворотной пушки в горизонтальной и вертикальной плоскостях; вагон с оборудованием дополнительно оснащен баком с пенообразователем и изолированным безопасным помещением с аппаратурой автоматического или дистанционного управления поворотной водной пушкой, видеокамерами внешнего обзора с видеозаписью и выводом на монитор, с торца вагона с оборудованием установлены стеллажи для мелкого пожарного инструмента [RU 2454341, B61D15/00, опубл. 27.06.2012 Бюл. № 18 (прототип)].

Общими техническими недостатками известных аналогов и прототипа являются ограниченные функциональные возможности, сравнительно небольшая дальность и мощность струи огнетушащего средства, а также незначительные запасы воды, ограничивающие возможность тушения крупномасштабных пожаров на железнодорожном подвижном составе и на стационарных объектах железнодорожного транспорта, при ликвидации последствий аварийных ситуаций с подвижными железнодорожными составами, перевозящим опасные грузы III-IV классов опасности, при ликвидации пожаров и проведении аварийно-спасательных работ на объектах не относящихся к железнодорожному транспорту, но находящихся вблизи железных дорог, в частности при проведении аварийно-спасательных работ в зонах чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Проблема и технический результат

Известные средства пожаротушения обычно обеспечивают формирование и подачу только отдельных струй воды, распыленной воды или пены только в определенные, точечные места пожара, что эффективно при тушении небольших пожаров в малоэтажных жилых и промышленных зданиях в городских и сельских населенных пунктах, при тушении небольших лесных, дорожных и других ландшафтных пожаров. Это не позволяет обеспечивать управляемое быстрое и равномерное покрытие всей площади крупномасштабных пожаров пеной с удаленных расстояний, что, в свою очередь, существенно снижает эффективностью и скорость тушения крупных пожаров.

При этом известно, что при тушении крупномасштабных аварийно-транспортных и аварийно-промышленных пожаров требуется управляемое быстрое и равномерное покрытие всей пожароопасной площади огнетушащими средствами, предпочтительно водовоздушной (воздушномеханической) пеной средней кратности с кратностью 30 + 10 с максимально удаленных позиций.

Техническая проблема (изобретательская задача), на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в необходимости предотвращения возгораний и взрывов, снижения интенсивности горения и тушения пожаров, далее - купирования путем оперативного формирования и дальнобойного распределения водовоздушной (воздушно-механической) пены с кратностью 30 ± 10 на больших площадях пожара горючих жидкостей, твердых горючих материалов, где для предотвращения возгораний и тушения пожаров требуется оперативное покрытие огнетушащим средством всей пожароопасной площади, а также охлаждение и/или противопожарная защита техники, оборудования, горючих и взрывоопасных материалов, зданий и сооружений.

Техническим результатом, достигаемым при реализации и использовании изобретения, является повышение эффективности пожаротушения и ликвидации аварий при оперативном купирования и тушении крупных пожаров и ликвидации аварий на железных дорогах, а так же на удаленных от железнодорожных путей стационарных объектах железнодорожного транспорта, при проведении аварийно-спасательных работ и ликвидации последствий аварийных и чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на железных дорогах и на объектах, предприятиях и организациях, не относящихся к железнодорожному транспорту, но находящихся в пределах тактико-технических возможностей противопожарного оборудования пожарного поезда.

Раскрытие сущности изобретения

Характерной особенностью применяемых в автономном пожарном модуле контейнерного типа устройств водопенного пожаротушения является возможность генерации и совместной подачи под напором соприкасающихся струй воздушномеханической гибридной пены и воздушномеханической пены низкой кратности с получением единой струи или струй комбинированной гибридной пены кратностью 30 ± 10 повышенной мощности и дальнобойности, которые как это было доказано натурными испытаниями пригодны для тушения практически всех видов легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), включая и сжиженные углеводородные и природные газы (СУГ и СПГ), которые как известно нельзя тушить струями воды.

Поставленная задача (проблема) решается и требуемый технический результат достигается тем, что достигается тем, что

пожарный поезд, включающий по крайней мере один локомотив, по крайней мере одну цистерну с огнетушащей жидкостью и железнодорожную платформу со средствами пожаротушения

в качестве средства пожаротушения содержит установленный на железнодорожную платформу автономный пожарный модуль на основе контейнера для грузоперевозок с боковыми наружными дверьми и торцевыми подъемными воротами,

на крыше которого установлено по крайней мере одно устройство водопенного пожаротушения с возможностью ручного и/или дистанционного управления поворотами в вертикальной и горизонтальной плоскостях и с возможностью формирования и совместной подачи под напором соприкасающихся струй воздушномеханической гибридной пены с кратностью 25-50 и воздушномеханической пены низкой кратности с кратностью 5-10 с возможностью получения единой струи комбинированной гибридной пены кратностью 30 + 10 повышенной мощности и дальнобойности,

и внутри которого расположены

насос с дизельным или электрическим двигателем с возможностью ручного и/или дистанционного управления,

по крайней мере одна емкость для пенообразователя,

устройство смешения воды с пенообразователем,

по крайней мере одно устройство намотки/размотки и хранения пожарных рукавов в катушках с возможностью перемещения внутри контейнера и поворота катушек с пожарными рукавами в сторону требуемой двери или ворот контейнера,

система всасывающих и напорных трубопроводов огнетушащей жидкости с запорно-регулирующей и присоединительной арматурой и водосливным устройством с затвором и средствами быстросъемного присоединения/отсоединение шлагов подачи воды из вагонов-цистерн с водой или внешних источников воды, выполненная с возможностью гидравлического сообщения с источниками воды, насосом, устройством смешения воды с пенообразователем и патрубками присоединения устройств водопенного пожаротушения и пожарных рукавов.

При этом автономный пожарный модуль в пожарном поезде может содержать

два расположенных на крыше контейнера и присоединенных к напорным трубопроводам устройства водопенного пожаротушения с возможностью напорной подачи разнонаправленных или спутнонаправленных (однонаправленных) струй комбинированной воздушномеханической гибридной пены повышенной мощности и дальнобойности

под напором 0,8 - 1,2 МПа

на расстояние до 100 - 140 м с расходом по водному раствору пенообразователя от 30 до 333 л/с

с производительностью по пене кратностью 30 ± 10 до 540.000 л/мин.

Коме этого автономный пожарный модуль в пожарном поезде может содержать

средства видеонаблюдения и систему дистанционного управления функционированием насоса и водопенных устройств пожаротушения, выполненные с возможностью ручного управления или дистанционного управления посредством радиосигналов и/или интерне,

систему электроснабжения и освещения посредством аккумуляторов и/или автономного электрогенератора с ручным и/или дистанционным управлением,

систему вентиляции и охлаждения с ручным и/или дистанционным управлением,

соединенный с ним линиями связи, управления и электроснабжения устанавливаемый на эту же или другую платформу дополнительный контейнер с возможностью размещения в нем рабочих мест персонала, пульта видеонаблюдения и дистанционного управления, мест хранения средств индивидуальной защиты и скорой помощи, ручных средств пожаротушения и вспомогательного и ручного пожарного оборудования и инвентаря, холодильной и/или вентиляционной установок и электрогенератора..

В качестве контейнера для грузоперевозок автономный пожарный модуль содержит 40-ка футовый контейнер для грузоперевозок класса ISO или контейнер типа 1АА (1А) по ГОСТ Р53350-2009,

внутренние стены которого теплоизолированы слоем минеральной ваты и обшиты металлическими панелями, внутри контейнера установлены шкафы для размещения штатного пожарного оборудования и инвентаря, а на крыше контейнера прожекторы наружного освещения с ручным и дистанционным управлением.

Устройство смешения воды с пенообразователем в автономном пожарном модуле выполнено с возможностью приготовления 3 - 6 %-ного водного раствора пенообразователя и его подачи в напорные трубопроводы.

При этом автономный пожарный модуль

изготовлен с возможностью подключение и использования дополнительных средств пожаротушения в виде дополнительных пожарных модулей и/или робототехнических устройств с вспомогательными газовыми, аэрозольными, порошковыми и/или твердопенными на основе структурированных частиц кремнезема устройствами пожаротушения с возможностью совместного их функционирования, управления и использования при проведении аварийно -спасательных работ и тушения пожаров,

содержит соединенный с ним линиями связи, управления и электроснабжения устанавливаемый на эту же или другую платформу дополнительный контейнер с возможностью размещения в нем рабочих мест персонала, пульта видеонаблюдения и дистанционного управления, мест хранения средств индивидуальной защиты и скорой медицинской помощи, ручных средств пожаротушения и вспомогательного и ручного пожарного оборудования и инвентаря, холодильной и/или вентиляционной установок и электрогенератора.

изготовлен с возможностью транспортировки перевозящим стандартные контейнеры для грузоперевозок транспортом.

Данная совокупность общих и частных существенных признаков изобретения позволяет существенно повысить эффективности пожаротушения и ликвидации аварий при использовании предлагаемого пожарного поезда с автономным пожарным модулем контейнерного типа при оперативном купировании и тушении крупных пожаров и аварий на железных дорогах, а так же на удаленных от железнодорожных путей стационарных объектах железнодорожного транспорта, при проведении аварийно-спасательных работ и ликвидации последствий аварийных ситуаций и чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на железных дорогах и на объектах, предприятиях и организациях, не относящихся к железнодорожному транспорту, но находящихся в пределах тактико-технических возможностей противопожарного оборудования пожарного поезда, что практически доказано в ходе натурных испытаний опытно-промышленного образца пожарного поезда в системе РЖД.

Краткое описание чертежей

Техническая сущность и конструктивные особенности предлагаемого изобретения иллюстрируются чертежами и фотографиями, на которых номерами позиций показаны с указанием их возможной преимущественной, но не обязательной реализации, отдельные элементы, детали и узлы предлагаемого изобретения: 1 - стандартный контейнер для грузоперевозок; 2 - дизель-насосный агрегат, 3 - глушитель выхлопных газов дизель-насосного агрегата; 4 - модифицированное водопенное устройство пожаротушения с дистанционным управлением в рабочем положении с возможностью дистанционно управляемых поворотов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и с возможностью подачи под напором струй комбинированной гибридной пены; 5 - установленное на крыше контейнера дополнительное средство пожаротушения; 6 - жалюзи вентиляции; 7 - дверь боковая; 8 пульт для дистанционного открытия дверей; 9 - тележка для перевозки вспомогательного пожарного оборудования; 10 - автономная электростанция для аварийной генерации и подачи электроэнергии; 11 - прожекторы заливного света,; 12 - заслонка ; 13 и 14 - шкафы для пожарного оборудования и инвентаря; 15 - аккумулятор для автоматизированного запуска дизель-насосный агрегат и аварийного освещения; 16 - огнетушитель углекислотный; 17 - электрообогреватель; 18 - электрораспределительные щиты ; 19 - светильники; 20 - пеносмеситель; 21 - система трубопроводов; 22 - емкость для пенообразователя; 23 - устройства для намотки/размотки и хранения пожарных рукавов в катушках; 24 - механизм подъема водопенного устройства пожаротушения в рабочее положение; 25 - лестница для подъёма на крышу контейнера; 26 - перила ; 27 - окна нижние для шлангов подвода воды к дизель-насосному агрегату из вагонов-цистерн с водой или из сторонних источников воды; 28 - талреп для перемещения катушек с пожарными рукавами внутри контейнера; 29 - дверь торцевая; 30 - ворота гаражные; 32 - напорные трубопроводы подачи огнетушащей жидкости (воды или водного раствора пенобразователя) в устройства водопенного пожаротушения с возможностью управляемых поворотов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и с возможностью формирования и подачи под напором струй комбинированной воздушномеханической гибридной пены; 33 - напорные трубопроводы подачи огнетушащей жидкости (воды или водного раствора пенобразователя) в пожарные рукава; 34 - всасывающие трубопроводы с оконечными патрубками присоединения посредством шлангов к вагонам-цистернами с водой и/или к внешним источникам водоснабжения; 35 - модифицированное устройство пожаротушения с дистанционным управлением в транспортном положении.

На фиг. 1, 2 и 3 соответственно показаны сечения опытного образца автономного пожарного модуля в составе пожарного поезда вертикальной и горизонтальной плоскостями и его вид сверху.

На фиг. 4 и 5 представлены фото общего вида автономного пожарного модуля контейнерного типа на железнодорожной платформе в составе пожарного поезда.

На фиг. 6 - фото дизель-насосного агрегата с дизельным двигателем, центробежным насосом и запорно-регулирующей арматуры на всасывающих и напорных патрубках центробежного насоса.

На фиг. 7 - фото устанавливаемого на крыше контейнера модифицированного водопенного устройства пожаротушения с дистанционным управлением типа УКТП «Пурга 100» производства заявителя ООО «НПО «СОПОТ» с возможностью дистанционно управляемых поворотов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и с возможностью формирования и спутной подачи под напором соприкасающихся струй воздушномеханической гибридной пены и воздушномеханической пены низкой кратности с получением единой струи комбинированной гибридной пены с кратностью 20-40 и дальнобойностью до 100 м.

На фиг. 8 и 9 - фото дополнительно устанавливаемой на крыше контейнера установки водопенного пожаротушения типа УКТП «Пурга 100» и УКТП «Пурга 300» производства заявителя ООО «НПО «СОПОТ» с дистанционным управлением с возможностью управляемых поворотов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и с возможностью формирования и подачи под напором струй комбинированной воздушномеханической гибридной пены с кратностью 20-40 на расстоянии до 140 м.

На фиг. 10 - фото эжекционного устройства смешения воды с пенообразователем со средствами дистанционного управления.

На фиг. 11 - фото емкостей с пенообразователем.

На фиг. 12 - фото устройств намотки/размотки и хранения пожарных рукавов в катушках с возможностью перемещения внутри контейнера посредством рельсового талрепа.

На фиг. 13 - фото элемента оригинального водосливного узла, выполненного с возможностью его присоединения верхней частью к всасывающе-сливной части системы трубопроводов подачи воды к центробежному насосу и присоединения боковыми частями к шлангам подачи воды из емкостей-цистерн с водой пожарного поезда или из сторонних источником водоснабжения.

На фиг. 14 - фото водосливного узла всасывающе-сливной части системы трубопроводов при соединении его со шлангом подачи воды из емкости-цистерны с водой пожарного поезда или из стороннего источника водоснабжения.

На фиг. 15 - фото щитов ручного управления устройства смешения воды с пенообразователем и системы электроснабжения и основного и аварийного освещения в закрытом состоянии.

На фиг. 16 - фото щитов ручного управления устройства смешения воды с пенообразователем и системы электроснабжения и основного и аварийного освещения в открытом состоянии.

На фиг. 17 и 18 - фото натурных испытаний функционирования опытного образца автономного пожарного модуля контейнерного типа в составе пожарного поезда.

Осуществление изобретения

Характерными отличительными особенностями и возможностями предлагаемого пожарного поезда с автономным пожарным модулем контейнерного типа являются:

способность автономного пожарного модуля немедленно включаться в работу и обеспечивать подачу под напором струй комбинированной воздушномеханической гибридной пены кратностью 20-40 с увеличенной экспериментально доказанной дальнобойностью струй до 100 - 140 м и практически доказанным увеличением в два-три раза скоростью тушения по сравнению с традиционными и известными средствами борьбы с крупномасштабными пожарами легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), горючих жидкостей (ГЖ) и сжиженных углеродных газов (СУГ);

возможность одновременного применение нескольких устройств водопенного пожаротушения с ручным и дистанционным управлением с возможностью управляемых поворотов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и с возможностью формирования и подачи под напором нескольких разнонаправленных или спутнонаправленных струй комбинированной воздушномеханической гибридной пены, позволяющих эффективно тушить различные типы пожаров различных горючих и взрывопожароопасных материалов;

возможность подключения средств пожаротушения к вагону-цистерне или к нескольким вагонам-цистернам с водой в составе пожарного поезда или к сторонним источникам воды в сочетании с большим (10.000 л) запасом пенообразователя с обеспечением возможности ликвидацию крупных пожаров и аварий на больших площадях за нормативное время тушения;

наличие в составе средств пожаротушения набора катушек с пожарными рукавами, позволяющими прокладывать рукавные линии на расстояние до 800 м в нужном направлении;

возможность подключения к электросети станций, пристанционных и иных объектов с потреблением от них электроэнергии или с подачей в них электроэнергии,

наличие видеонаблюдения и дистанционного управления функционированием центробежного насоса, водопенных устройств пожаротушения и устройства смешения воды, выполненных с возможностью управления посредством радиосигналов и/или интернет,

наличие автономной системы электрообеспечения и отопления.

Особенности конструктивного исполнения и практическое реализации автономного пожарного модуля в составе пожарного поезда детально показаны на чертежах.

Используемый в составе предлагаемого пожарного поезда автономный пожарный модуль контейнерного типа преимущественно изготавливают на основе стандартного грузового контейнера (1), например, типа 1АА (1А) или 40-ка футового контейнера по системе ISO, внутренние стенки которого утеплены теплоизолирующим материалом (минеральной ватой) и обшиты металлическими панелями.

На верхней поверхности контейнера (1) располагаются

по крайней мере один прожектор заливного света (11) с дистанционным управлением и

сообщающийся с напорным трубопроводом (32) по крайней мере одно водопенное пожаротушащее устройство (4) типа установки комбинированного тушения пожара УКТП «Пурга» производства заявителя ООО «НПО «СОПОТ» (фиг. 4, 5, 7) с дистанционным управлением с возможностью управляемых поворотов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и с возможностью подачи комбинированных струй воздушномеханической гибридной пены (Фиг. 1, 2, 4, 7).

В исходном, транспортном положении УКТП “Пурга” (4) может быть опущена и зафиксирована со стороны торцевой стены контейнера (фиг. 1).

В рабочее вертикальное положение и из рабочего в исходное транспортное положение УКТП “Пурга” переводится оператором посредством механизма подъема (24),.

На верхней поверхности контейнера (1) может быть также дополнительно установлена по крайней мере еще одно сообщающаяся с напорным трубопроводом (21) устройство водопенного пожаротушения (5), например в виде установки комбинированного тушения пожара (5), например типа УКТП «Пурга 30», или УКТП «Пурга 80» (фиг.1, 3, 8) производства заявителя ООО «НПО «СОПОТ» с дистанционным управлением с возможностью управляемых поворотов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и с возможностью формирования и подачи под напором струй комбинированной воздушномеханической гибридной пены.

Напорные трубопроводы подачи огнетушащей жидкости (воды или водного раствора пенообразователя) 32 могут располагаться как снаружи по крыше контейнера (фиг. 1, 3), так и внутри под крышей контейнера (на чертежах не показано.

Безопасность обслуживающего персонала на крыше контейнера обеспечивается перилами (26) (фиг. 1, 4) а возможность подъема персонала на крышу контейнера обеспечивается лестницами (25) (фиг. 2, 3, 4, 5, 7)

Внутри контейнера (1) расположены (в представленном варианте конструктивного исполнения):

дизель-насосный агрегат (2) (фиг. 1, 2, 6), например , типа AN720/120SC в составе дизельного двигателя - DC965A10-95 Cadoppi мощностью 315 кВт (428 л.с.), насоса центробежного CS-M200 520BC SCANIA, обеспечивающих подачу огнетушащей жидкости (воды или водного раствора пенообразователя) в систему трубопроводов под напором 0,8 - 1,2 МПа с регулируемой производительностью до 200 л/с (720 м3/час);

по крайней мере одна или несколько емкостей для пенообразователя (22) емкостью до 1000 л каждый (фиг. 1, 2, 10);

шкафы (13, 14) со штатным противопожарным оборудованием и ручным инвентарем (фиг. 1), например, в виде присоединяемых к пожарным рукавам ручных стволов установок комбинированного тушения пожара типа УКТП «Пурга 5» и/или УКТП «Пурга 7», или мобильных установок комбинированного тушения пожара типа УКТП «Пурга-30» производства заявителя ООО «НПО «СОПОТ»;

устройства для намотки и хранения пожарных рукавов в катушках (23), изготовленные с возможностью их перемещения внутри контейнера и поворота катушек с пожарными рукавами посредством талрепа 28 в сторону требуемой боковой двери или торцевых подъемных ворот (фиг. 1, 2, 11), причем на четырех показанных на чертежах ( (фиг. 1, 2, 11) катушках может быть размещено 40 пожарных рукавов ∅ 51мм, 40 пожарных рукавов ∅ 60 мм; 20 пожарных рукавов ∅ 51мм, одна катушка может быть выполнена резервной, с возможностью разматывания рукавов с катушек через открытые соседние нижние окна или противоположные боковые двери;

устройство смешения воды с пенообразователем (20) в виде водоструйного эжектора со средствами дистанционного управления пеносмешения с возможностью приготовления 3 - 6 %-ного водного раствора синтетического пенообразователя, преимущественно ПО 6-ЦТ (фиг. 1, 9);

система трубопроводов (21) огнетушащей жидкости с запорно-регулирующей и присоединительной арматурой, выполненная с возможностью гидравлического сообщения с источниками воды, центробежным насосом, устройством смешения воды с пенообразователем и патрубками присоединения водопенных устройств пожаротушения с дистанционным управлением и пожарных рукавов с ручными средствами пожаротушения (фиг. 1, 2);

электрогенератор с системой линий электроснабжения, основного и аварийного освещения;

Снаружи контейнера (1) вдоль и в нижней части его боковых сторон (фиг. 1, 2, 3, 4, 5) или внутри по полу контейнера расположены сообщающиеся с центробежным насосом всасывающие трубопроводы (34) с оконечными патрубками присоединения посредством шлангов к вагонам-цистернами с водой и/или к внешних источников водоснабжения.

Кроме этого система трубопроводов содержит оригинальный водосливной узел, выполненный с возможностью его присоединения верхней частью к всасывающе-сливной части системы трубопроводов подачи воды к центробежному насосу и с возможностью присоединения боковыми частями к шлангам подачи воды из емкостей-цистерн с водой пожарного поезда или из сторонних источником водоснабжения

Автономный пожарный модуль выполнен с возможностью подачи воды или водного раствора пенообразователя на сторонние ручные и роботизированные установки различных модификаций и исполнения с расходами водного раствора от 5 до 200 л/с и производительностью по пене средней кратности до 360000 л/мин.

Стационарная установка комбинированного тушения пожаров УКТП «Пурга-100» с дистанционным управлением производительностью 100 л/с обеспечивает дальность подачи струй комбинированной воздушномеханической гибридной пены кратностью 30+10 до 100-140 м.

Входящий в состав автономного пожарного модуля (в представленном варианте конструктивного исполнения) вспомогательное устройство пожаротушения в виде установки комбинированного пожара УКТП «Пурга» 40 имеет производительность 40 л/с; дальность подачи распыленной воды 50 м; дальность подачи пены низкой и средней кратности 45-50 м.

Заявителем был изготовлен и испытан на Российских железных дорогах опытно-промышленный образец автономного пожарного модуля со следующими тактико-техническими характеристиками:

Мощность двигателя дизель-насосного агрегата 315 кВт (428 л.с.) Запас топлива на 3 часа работы Производительность центробежного насоса 200 л/с (720 м3/час) Напор 120 м Диаметр напорного патрубка 200 мм Диаметр всасывающего патрубка 250 мм Емкость пенообразователя 10 м³ Рукава диаметром 51 мм 800 м Рукава диаметром 66 мм 800 м Рукава диаметром 77 мм 400 м Прожекторы наружного освещения 2х1000 Вт Масса с оборудованием (без пенообразователя) около 15.000 кг Габаритные размеры (ДхШхВ) 12,192х2,438х2,591 м

Автономный пожарный модуль в составе пожарного поезда по изобретению функционирует следующим образом:

Посредством соответствующих шлангов система трубопроводов подключается к вагон-цистерне или к вагон цистернам с водой или другим сторонним источникам воды, откуда вода подается по заборным трубопроводам и всасывающему трубопроводу на насос.

Посредством стартера от собственной аккумуляторной батареи запускается показанный на чертежах двигатель дизель-насосного агрегата или (не показано на чертежах) посредством электрогенератора включается электрический двигатель насоса.

Насосом вода под давлением подается в напорный трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой и манометрами контроля давления и проходя через пеносмеситель (устройство смешения пенообразователя с водой) подается по напором в напорные трубопроводы с патрубками присоединения устройств водопенного пожаротушения и пожарных рукавов.

Включение пеносмесителя осуществляется с помощью соответствующих крана, при открытии которого пенообразователь из баков пенообразователя посредством эжекции всасывается в напорный трубопровод с получением водного раствора пенообразователя требуемой концентрации.

Затем вода или водный раствор пенообразователя по раздельным напорным трубопроводам направляется к расположенным на крыше контейнера устройствами водопенного пожаротушения и/или через присоединенные пожарные рукава к ручным средствам пожаротушения.

Эксплуатация отдельных узлов оборудования осуществляется обычным образом согласно инструкциям по эксплуатации соответствующего оборудования и систем специально подготовленным персоналом.

В качестве отдельных механизмов, узлов и систем в автономном пожарном модуле могут быть использованы известные и применяемые в пожарной технике устройства, оборудование, системы дистанционного управления, видеонаблюдения, электроснабжения и освещения.

Характерной особенностью изобретения является возможность одновременной генерации и подачи под напором нескольких разнонаправленных или спутнонаправленных (однонаправленных) струй комбинированной воздушно-механической гибридной пены повышенной мощности и дальнобойности, позволяющих эффективно тушить различные типы пожаров и различных горючих и взрывопожароопасных материалов соответствующими огнетушащими жидкостями для оперативного купирования и тушения крупных пожаров и аварий на железных дорогах и в тоннелях, а так же на удаленных от железнодорожных путей стационарных объектах железнодорожного транспорта, проведения аварийно-спасательных работ и ликвидации последствий аварийных ситуаций и чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на железных дорогах и на объектах, предприятиях и организациях, не относящихся к железнодорожному транспорту, но находящихся в пределах тактико-технических возможностей противопожарного оборудования пожарного поезда.

Кроме этого, посредством соответствующих трубопроводов и пожарных рукавов могут подключаться и использоваться в процессе тушения пожара различные дополнительные средства пожаротушения в виде ручных, передвижных и мобильных средств пожаротушения и вспомогательного и ручного пожарного оборудования.

Известно, что воздушномеханическая пена - наиболее эффективное и широко применяемое огнетушащее вещество, представляющее собой дисперсную систему, состоящую из ячеек - пузырьков воздуха (газа), разделенных пленками жидкости, содержащей пенообразователь [ГОСТ Р 50588-2012. Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний].

Отношение объемов газовой и жидкой фаз (в единице объема) пены определяет структуру и ее свойства. Если объем газовой фазы V_г превышает объем жидкости V_ж не более чем в 10-20 раз (пены низкой кратности), ячейки пены, заполненные газом, имеют сферическую форму. В таких пенах газовые пузыри окружены оболочками жидкости относительно большой толщины. Сферические пены отличаются высоким содержанием жидкости и в силу этого - малой устойчивостью. Поэтому их относят к метастабильным (условно стабильным).

В нестабильных пенах наблюдается так называемый эффект Плато: жидкая фаза из перегородок удаляется, истекая под действием силы тяжести, и происходит быстрая коалесценция (от лат. coalesce - срастаюсь, соединяюсь) - слияние соприкасающихся газовых пузырьков. В пене газовый пузырек не может свободно перемещаться ни в вертикальной, ни в горизонтальной плоскости. Он как бы «зажат» другими, прилегающими к нему пузырьками.

С увеличением отношения V_г/V_ж толщина пленки жидкости, разделяющая газовые объемы, уменьшается, а газовая полость утрачивает сферическую форму. Пены средней кратности, у которых отношение V_г/V_ж составляет несколько десятков или даже сотен, имеют многогранную форму. Причем форма многогранников может быть различной - треугольные призмы, тетраэдры, неправильной формы параллелепипеды. В процессе старения пены шарообразная форма ячеек переходит в многогранную. Многогранные пены отличаются малым содержанием жидкой фазы и характеризуются высокой стабильностью. В таких пенах отдельные пузырьки сближены и разделены тонкими «растянутыми упругими пленками». Эти пленки в силу упругости и ряда других факторов препятствуют коалесценции газовых пузырьков. По мере утончения разделительных пленок пузырьки все плотнее сближаются, прилегают друг к другу и приобретают четкую форму многогранников [Бобков С.А., Бабурин А.В., Комраков П.В. Физико-химические основы развития и тушения пожаров: учеб. пособие / М.: Академия ГПС МЧС России, 2014. - 210 с.].

Основными физико-химическими свойства пены являются:

кратность - отношение объема пены к объему раствора пенообразователя, содержащегося в пене;

дисперсность - степень измельчения пузырьков (размеры пузырьков);

вязкость - способность пены к растеканию по поверхности;

стойкость - способность пены сопротивляться процессу разрушения [там же].

В зависимости от величины кратности (К) пены разделяют на четыре группы:

пеноэмульсии, К < 3;

низкократные пены, 3 < К< 20;

пены средней кратности, 20 < К < 200;

пены высокой кратности, К > 200 [Шароварников А.Ф., Шароварников С.А. Пенообразователи и пены для тушения пожаров. Состав, свойства, применение. М.: Пожнаука, 2005. - 335 с.].

Дисперсность пены обратно пропорциональна среднему диаметру пузырьков.

Известно, что чем выше дисперсность, тем выше стойкость пены и огнетушащая эффективность. Степень дисперсности пены во многом зависит от условий ее получения, в том числе и от характеристики аппаратуры. Кратность и дисперсность пены определяют изолирующую способность пены и ее текучесть. [Бобков С.А., Бабурин А.В., Комраков П.В. Физико-химические основы развития и тушения пожаров: учеб. пособие / М.: Академия ГПС МЧС России, 2014. - 210 с.].

В качестве огнетушащих свойства пены выделяют:

изолирующее действие - препятствие поступления в зону горения горючих паров, газов или воздуха, обусловливающего прекращение горения;

охлаждающее действие - обусловленное наличием в преимущественно пене низкой кратности значительного количества жидкости.

Охлаждающее действие пены обусловливается водой, выделяющейся из пены.

Изолирующее действие обусловливается образованием слоя пены, который препятствует доступу кислорода к зоне пожара, включая:

эффект разделения, заключающийся в изолировании жидкости от паровой фазы;

эффект вытеснения, обусловливающий изоляцию горючего вещества от воздуха;

преграждающий эффект, при котором пена препятствует испарению горючей жидкости.

Пены низкой кратности (3 < К< 20) в силу значительного количества воды в межпузырьковых перегородках (в каналах Плато-Гиббса) преимущественно проявляют охлаждающий огнетушащий эффект, обусловливающийся охлаждающим действием самой пены и воды, выделяющейся из пены.

Пены средней кратности (20 < К < 200) в силу незначительного количества воды в межпузырькововых перегородках (в каналах Плато-Гиббса) преимущественно проявляют изолирующий огнетушащий эффект, обусловливающийся созданием над зоной горения обедненной кислородом и насыщенными парами воды атмосферы, способствующей замедлению и полному прекращению горения.

При этом в силу более значительного количества воды, имеющейся в пене низкой кратности воды, и соответственно большей плотности (веса единицы объема) пены низкой кратности по сравнению с пенами средней кратности можно подавать с более дальних расстояний, что существенно влияет на обеспечение безопасности пожарного персонала при крупномасштабных и взрывоопасных аварий со сжиженными газами.

Характерной отличительной особенностью предлагаемых технических решений является получение и применение комбинированной гибридной водовоздушной пены кратностью от 20 до 40, получаемой из гибридной пены в результате турбулентного безударного перемешивания в процессе спутного движения струй воздушно-механической пены низкой кратности с кратностью от 5 до 15 и струй воздушно-механической пены средней кратности с кратностью от 25 до 70.

Авторами в лаборатории заявителя экспериментально установлено и теоретически обосновано, что водовоздушная гибридная пена с кратностью от 20 до 40, получаемая на специально модернизированном оборудовании в результате турбулентного безударного перемешивания в процессе спутного движения коаксиальных соприкасающихся или взаимно перекрещивающихся струй воздушно-механической пены с кратностью от 5 до 15 и струй воздушно-механической пены с кратностью от 25 до 70 существенно отличается по своей структуре, вязкости, дисперсности, реологическим, тиксотропным и другим значимым для взрывопожаропредотвращения и пожаротушения свойствам от известных свойств пен низкой и средней кратности на основе углеводородных и фторсодержащих пенообразователей.

Выявлено, что в результате турбулентного безударного перемешивания пузырьков пены низкой кратности и пузырьков пены средней кратности в гибридной пене образуются усредненные по размерам пузырьки пены, более крупные по сравнению с пузырьками пены низкой кратности, но с более утолщенными по сравнению с пенами средней кратности водосодержащими каналами Плато-Гиббса.

Как экспериментально установлено авторами, структура гибридной пены с кратностью от 20 до 40, получающаяся в результате турбулентного перемешивания в процессе спутного движения струй воздушно-механической пены низкой с кратностью от 5 до 15 и струй воздушно-механической пены средней кратности с кратностью от 25 до 70 с уникальными по своей структуре и огнетушащим свойствам водовоздушными пузырьками, позволяет не только лучше сдерживать высокую температуру пламени без существенных разрушений объема самой гибридной пены, то есть эффективнее изолировать поверхность пожара, но и доставлять струю гибридной пены на значительно большие расстояния по сравнению со струями пены средней кратности или комбинированными струями пены низкой кратности и средней кратности.

Авторами экспериментально установлено также, что при воздействии гибридной пены с кратностью от 20 до 40 на поверхность разлива сжиженного природного или углеводородного газа проявляется эффект синергизма за счет одновременного воздействия нескольких факторов - охлаждения, разбавления парами воды атмосферы в зоне испарения и горения газа, теплоизоляции и резкого снижения концентрации газа и паров горючих жидкостей над слоем пены в зоне горения вплоть до снижения скорости химической реакции и последующего уменьшения температуры пламени до температуры потухания.

Это обусловлено усредненной дисперсностью и утолщенностью водосодержащих каналов Гиббса-Плато гибридной пены по сравнению с пенами низкой и средней кратности или по сравнению с пеной в комбинированных струях пены низкой кратности и средней кратности.

Натурные огневые испытания разработанных заявителем модернизированных устройств для получения гибридной пены производимых заявителем модернизированных стволов и пеногенераторов, используемых в предлагаемом автономном пожарном модуле, показали высокую эффективность пожаровзрывопредотвращения и тушения горения как легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, так и розливов сжиженных природных и углеводородных газов.

Заявителем были проведены натурные огневые испытания на полигоне, где с помощью разработанных заявителем модернизированных установок комбинированного тушения пожаров "Пурга" обеспечивалось эффективное тушение слоя углеводородного топлива на площади 1250 м².

Как показали результаты испытаний, применяемые для тушения пожара разработанные заявителем модернизированные установки "ПУРГА" обеспечивают мягкую и плавную подачу гибридной пены на поверхность горящего материала на повышенных расстояниях до 150 и более метров без грубого воздействия на площадь горения. то есть без перемешивания верхнего слой горючего с пенным слоем.

Кратность получаемой на разработанных заявителем модернизированных установках "ПУРГА" комбинированной воздушномеханической гибридной пены составляла от 20 до 40 или 30 ± 10.

Использовался синтетический углеводородный экологически чистый пенообразователь типа ПО-6ТС российского производства. Дальность подачи получаемой комбинированной воздушномеханической гибридной пены составляла до 140 м.

Натурные огневые испытания разработанных заявителем модернизированных установок "Пурга" показали, что комбинированная гибридная пена обладает значительно более мягким воздействие на поверхность горения и большей огнетушащей эффективностью по сравнению с пенами оборудования, подающего отдельно пены низкой и средней кратности или по сравнению с комбинированными пенами низкой и средней кратности.

Присутствующие на испытаниях авторитетные специалисты международных организаций пришли к выводу, что оборудование для «гибридной пены» производства заявителя ООО НПО «СОПОТ» может стать эффективным вариантом для применения пенообразователей и пен, не содержащих фтор.

Вместе с тем в ходе натурных испытаний была выявлена и успешно решена задача обеспечения подачи гибридной пены с максимально удаленного расстояния, которая успешно решается предлагаемым изобретением

Используемые разработанные заявителем модифицированные устройства для тушения крупномасштабных пожаров и пожаровзрывопредотвращения комбинированной водовоздушной гибридной пеной с кратностью от 20 до 40 показали возможность эффективного тушения пожаров с равномерным распределением гибридной пены по площади пожаров горючих жидкостей класса В, твердых горючих материалов класса А, а также сжиженных углеводородных и природных газов (СУГ и СПГ).

Используемые разработанные заявителем модифицированные устройства могут также использоваться для охлаждения и/или противопожарной защиты зданий, сооружений, техники, оборудования, горючих и взрывоопасных материалов и изделий, а также пожаровзрывопредотвращения на местах аварий с пожаро- и взрывоопасными материалами.

Используемые разработанные заявителем модифицированные устройства пожаротушения обеспечивают создание единых струй комбинированной водовоздушной гибридной пеной с кратностью от 20 до 40 с возможностью автоматизированного их направления в зону тушения пожара и взрывопожаропредотвращения и с возможностью дистанционного управления включением/выключением пеногенераторов и поворотами пеногенераторов в вертикальной и горизонтальной плоскости, что позволяет их эффективно использоваться для тушения пеной крупномасштабных пожаров классов А и В, а также сжиженных углеводородных и природных газов (СУГ и СПГ), и они работоспособны при использовании всех типов отечественных и зарубежных пенообразователей с концентрацией от 3 до 6 % для получения пены низкой и средней кратности

Используемые разработанные заявителем устройства имеют компактную конструкцию, удобны в перевозке и подключении к магистральным трубопроводам подачи воды или водного раствора пенообразователя за счет комплектации стандартными быстросъемными соединениями с напорными трубопроводами обеспечивается возможность его использования совместно с другими пожарными гидравлическими системами и пожарными рукавами.

Эти применяемые устройства водопенного пожаротушения комбинированной водовоздушной гибридной пеной с кратностью от 20 до 40 могут быть оперативно перенесены или перевезены в требуемое место, быстро собраны и подготовлены к использованию в недоступных и/или труднодоступных для обычной пожарной техники местах - на промышленных предприятиях с особой взрывопожароопасностью производств, например, на предприятиях нефтехимической промышленности или на предприятиях с обращением СУГ и СПГ, а также на аварийно-химических опасных объектах, где возможно выделение сильнодействующих ядовитых веществ, на объектах хранения и изготовления взрывчатых веществ, а также на объектах, где необходимо применение в качестве огнетушащего средства высокоэффективных пен низкой и средней кратности, в том числе комбинированных струй; а также может эффективно использоваться для тушения различных крупномасшбаных пожаров, включая пожары сжиженных углеводородных и природных газов (СУГ и СПГ)

Основная идея обеспечения безопасности при авариях с сжиженного горючего газа (СУГ и СПГ) обычно сводится к быстрому, практически мгновенному взятию под физический контроль всей свободной поверхности истекающей или растекающейся пожаровзрывоопасной жидкости сжиженного горючего газа с момента начала процесса истечения или растекания с желательным использованием автоматических систем включения и управления процессом купирования и ликвидации аварии с сжиженным горючим газом путем ускоренного формирования на поверхности разлива сжиженного газа слоя комбинированной водовоздушной гибридной пены кратностью от 20 до 40, преимущественно на основе синтетического углеводородного пенообразователя.

В качестве технического приема, технического способа реализации этой идеи нейтрализации или купирования опасных факторов аварий такого рода принята идея (и предложены соответствующие технические способы) оперативного покрытия всей свободной поверхности разлива горючих жидкостей и сжиженного горючего газа (СУГ и СПГ) комбинированной водовоздушной гибридной пены с кратностью от 20 до 40 преимущественно на основе синтетического углеводородного пенообразователя определенной кратности, с определенными параметрами и свойствами, с применением определенных технических устройств, систем и приспособлений.

Параметры, состав и свойства комбинированной гибридной водовоздушной пены с кратностью от 20 до 40 преимущественно на основе синтетического углеводородного пенообразователя, а также режимы и способы ее подачи, определены и обоснованы экспериментально с учетом термодинамических и теплофизических особенностей ее взаимодействия при ее непосредственном контакте с поверхностью разлива сжиженного горючего газа (СУГ и СПГ).

Специфика решаемой изобретением проблемы состоит в том, что при всех прочих вариантах применения воздушно-механических и даже химических пен с целью тушения пожаров легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) и/или даже защиты их от воспламенения, весьма существенную роль, а при тушении пожаров горючих жидкостей (ГЖ) даже доминирующую роль, играет процесс охлаждения поверхности горящей жидкости от температуры ее кипения, до которой ее поверхность прогревается уже за первые 3-5 минут пожара, до более низкой температуры (для варианта тушения пожара горючих жидкостей (ГЖ), вообще до температуры ниже температуры вспышки.

При тушении пожара легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) температура поверхностного слоя жидкости снижается до температуры ниже температуры ее кипения.

При этом, во всех случаях снижается интенсивность испарения ЛВЖ и ГЖ, снижается давление паров упругости горящей жидкости под слоем пены и их парциальное давление. Тогда механическое изолирующее действие слоя пены только довершает процесс изоляции горящей жидкости и ее паров от зоны горения, от зоны пламени пожара и горение ЛВЖ и ГЖ прекращается. Так происходит процесс тушения пожаров ЛВЖ и ГЖ.

Существенно иначе выглядит теплофизическая картина теплового взаимодействия соприкасающихся сред при нанесении воздушно-механических пен на поверхность СГ.

Температура воздушно-механической пены редко выходит за пределы от +1 до +15°С. Это означает, что теплоперепад (тепловой напор) от пены к СУГ порядка 30-40°С, а для СПГ даже 150-160°С. Поэтому, процесс испарения сжиженного горючего газа (СУГ и СПГ), за счет теплопритока от пены, при ее нанесении, не снижается, а наоборот, интенсифицируется.

Таким образом, процесс предотвращения возгорания (купирование) процесса прохождения паров горючего газа в надпенное пространство, в зону возможного горения, сводится к процессам сорбции, поглощения, задержания потока паров сжиженного горючего газа, что согласно изобретения может быть обеспечено пенным слоем определенного состава, определенной толщины и определенной структуры.

В силу того, что процесс разрушения жидкой пены, даже при отсутствии пожара над ней или под ней, идет непрерывно, и часть пенообразователя сквозь пену стекает вниз и попадает на поверхностный слой сжиженного горючего газа (СУГ и СПГ), процесс интенсификации их испарения, за счет отекания «теплого» раствора пенообразователя продолжается непрерывно, но может ограничиваться ледяным слоем замороженной пены, располагаемой непосредственно на поверхности разлива сжиженного горючего газа ледяного слоя замороженной комбинированной водовоздушной пены низкой и средней кратности и гибридной пены.

Экспериментально определено и теоретически обосновано, что особую роль в ситуации разлива сжиженного горючего газа (СУГ и СПГ) играют фазовые превращения на поверхности раздела фаз пена/СУГ и/или пена/СПГ (пена/ сжиженный горючий газ) и поверхностным слоем жидких субстанций сжиженного горючего газа.

При контакте жидкой фазы пены с жидкой фазой горючего, имеющего температуру -162°С (при СПГ) или -42°С (при СУГ), нижние слои пены замерзают, переходя в твердую фазу определенной снегообразной структуры. Под слоем замороженной снегообразной пены начинает формироваться пористая ледяная подложка непосредственно на поверхности разлива сжиженного горючего газа.

В зависимости от дисперсности и кратности применяемых пен, физической и химической природы раствора пенообразователя и соотношения сил поверхностного натяжения на границе раздела фаз зависят плотность, пористость, газопроницаемость, теплопроводность и плавучесть образовавшегося снегообразного слоя замороженной пены под защитным слоем жидкой пены.

Следовательно, самым существенным образом от этого зависят теплоизолирующие и газоизолирующие свойства слоистого «сэндвича» на поверхности разлива сжиженного горючего газа: пары сжиженного горючего газа, ледяной слой, слой замороженной газонасыщенной пены и слой жидкой газонасыщенной пены или слой замороженной газонасыщенной пены и слой жидкой газонасыщенной пены.

Дальнейшие параметры процесса испарения горючей субстанции сжиженного горючего газа и проникновение ее паров в зону возможного контролируемого горения над слоем газонасыщенной пены или контролируемого горения насыщенной газом пены (концентрация паров горючего газа над пеной или концентрация газа в пене), зависят от теплофизических свойств ледяного слоя замороженной пены и следующего слоя жидкой пены. От их толщины, газопроницаемости, теплопроводности, сорбционных свойств слоя замороженной газонасыщенной гибридной пены и расположенного выше слоя жидкой газонасыщенной гибридной пены.

Исследования авторов и натурные огневые испытания показали, что дорогие импортные фторсодержащие пленкообразующие пенообразователи самые худшие из известных пенообразователей для купирования и тушении пожаров СУГ и СПГ, а наиболее эффективны именно дешевые, производимые в России экологически безопасные синтетические углеводородные пенообразователи, например синтетический углеводородный пенообразователь типа ПО-6ЦТ.

Экспериментально установлено также, что в качестве генераторов комбинированной воздушномеханической гибридной пены для купирования и тушения пожаров СУГ и СПГ и утилизации разливов СУГ и СПГ целесообразно использовать модернизированные установки "ПУРГА" производства заявителя, обеспечивающих формирование и подачу гибридной пены на расстояние до 140 и более метров.

Характерной особенностью предлагаемого изобретения является формирование и спутная подача по напором соприкасающихся струй воздушномеханической гибридной пены и воздушномеханической пены низкой кратности и, которые имеют различные физико-гибравлические и пожаротушащие свойства, а именно струи воздушномеханической пены низкой кратности с более высоким кинетическим энергетическим потенциалом обеспечивают более далекую доставку комбинированной гибридной пены, которая как это подробно показано выше обладает существенно более эффективными пожаротушащими свойствами. При этом в результате спутного движения струи пены низкой кратности и гибридной пены безударно перемешиваются с получением единой струи комбинированной гибридной пены повышенной мощности и дальнобойности

Таким образом, используемые в автономном пожарном модуле контейнерного типа пожарного поезда устройств водопенного пожаротушения с возможностью формирования и подачи под напором комбинированных струй воздушномеханической гибридной пены обеспечивают существенное повышение эффективности пожаротушения различных крупномасштабных пожаров различных горючих и взрывопожароопасных материалов.

Поэтому все отображенные в формуле изобретения общие и частные признаки являются существенными и находятся в причинно-следственной связи с техническим результатом, получаемым от использования изобретения.

Возможности ликвидации аварийных разливов, пожаровзрывопредотвращения, купирования и тушения пожара разливов легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), а также сжиженного природного газа или сжиженного углеводородного газа комбинированной водовоздушной гибридной пеной с кратностью от 20 до 40 определены экспериментально и практически проверены в процессе натурных огневых испытаний.

Натурные испытания в полевых условиях показали уверенное решение актуальной проблемы и достижения требуемого технического результата, а именно реализация настоящего изобретения позволяет повысить эффективность пожаровзрывопредотвращения и тушения крупномасштабных аварийно-транспортных и аварийно-промышленных пожаров за счет повышения дальнобойности, равномерности и более мягкого распределения комбинированной водовоздушной гибридной пены по площади пожара, повышения безопасности процесса тушения пожаров и пожаровзрывопредотвращения на особо пожаровзрывоопасных объектах и при ликвидации технологических и транспортных аварий путем предотвращения возгораний, взрывов, снижения интенсивности горения и тушения пожаров в энергетической, транспортной, газодобывающей, газоперерабатывающей и химической промышленности.

Использование огнетушащих веществ в виде комбинированных водопенных струй обусловлена необходимостью обеспечения быстрого пожаротушения на особо взрывопожароопасных объектах, связанных со скоротечностью развития пожара и с переходом пожара с начальной стадии развития в считанные минуты в катастрофические пожары с трудно предсказуемыми последствиями.

За счет высоких кинетических энергетических характеристик струй воздушномеханической (водовоздушной) пены низкой кратности и повышенных пожаротушащих свойств гибридной пены при получении единых струй комбинированной гибридной пены повышенной мощности и дальнобойности при использовании предлагаемого изобретения обеспечиваются:

быстрое тушение различных пожаров на больших площадях;

тушение пожара с большой тепловой энергетикой;

тушение крупномасштабных пожаров с большого расстояния (до 140 и более метров) дальнебойными комбинированными струями гибридной пены, что особенно значимо в случаях проблематичности и невозможности приближения к очагам крупных возгораний по транспортным, высокотемпературным, взрывоопасным и другим ограничениям,

тушение отдельных очагов пожаров посредством дополнительных ручных и мобильных средств пожаротушения и пожарных рукавов водовоздушной пеной низкой кратности и гибридной пеной с расстояния до 800 м, .

Характерной особенностью применяемых устройств водопенного пожаротушения является возможность генерации и подачи до 140 м струй комбинированной водовоздушной гибридной пены, которые как это доказано натурными испытаниями пригодны для тушения практически всех видов легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), включая и сжиженные углеводородные и природные газы (СУГ и СПГ), которые как известно нельзя тушить струями воды.

Отдельные детали и узлы оборудования заявляемо изобретения могут быть изготовлены из обычно используемых в противопожарной технике материалов, на обычном оборудовании по обычным технологиям.

Подробное описание конструкции и особенностей функционирования системы доказывают промышленную применимость предлагаемого пожарного поезда с предлагаемым автономным пожарным модулем.

Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.

Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие сущности изобретения», доказанную в разделе «Осуществление изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, решение поставленной изобретательской задачи и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленное изобретение удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к пожарному поезду. Пожарный поезд включает локомотив, по крайней мере одну цистерну с водой и ж/д платформу с автономным пожарным модулем на основе контейнера для грузоперевозок с боковыми наружными дверьми и торцевыми подъемными воротами (30), на крыше которого установлено по крайней мере одно устройство (4) водопенного пожаротушения с возможностью формирования и совместной подачи под напором соприкасающихся струй воздушно-механической пены низкой кратности и воздушно-механической гибридной пены с получением единой комбинированной струи гибридной пены повышенной мощности и дальнобойности и внутри которого расположены насос с двигателем, емкость (22) для пенообразователя, устройство смешения воды с пенообразователем, устройство (23) намотки/размотки и хранения пожарных рукавов в катушках с возможностью перемещения и поворота в сторону требуемой двери или ворот, система всасывающих и напорных трубопроводов огнетушащей жидкости с водосливным устройством и средствами быстросъемного присоединения/отсоединения шлангов подачи воды из вагонов-цистерн или внешних источников воды. Изобретение повышает эффективность пожаротушения и ликвидации аварий при оперативном купирования и тушении крупных пожаров. 13 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Пожарный поезд, включающий по крайней мере один локомотив, по крайней мере одну цистерну с водой и железнодорожную платформу со средствами пожаротушения, отличающийся тем, что

в качестве средства пожаротушения на железнодорожной платформе пожарный поезд содержит автономный пожарный модуль на основе контейнера для грузоперевозок с боковыми наружными дверьми и торцевыми подъемными воротами,

на крыше которого установлено по крайней мере одно устройство водопенного пожаротушения с возможностью формирования и совместной подачи под напором соприкасающихся струй воздушно-механической гибридной пены и воздушно-механической пены низкой кратности с получением единой струи комбинированной гибридной пены повышенной мощности и дальнобойности,

и внутри которого расположены

насос с двигателем,

по крайней мере одна емкость для пенообразователя,

устройство смешения воды с пенообразователем,

по крайней мере одно устройство намотки/размотки и хранения пожарных рукавов в катушках с возможностью перемещения внутри контейнера и поворота в сторону требуемой двери или ворот контейнера,

система всасывающих и напорных трубопроводов огнетушащей жидкости с запорно-регулирующей и присоединительной арматурой и водосливным устройством с затвором и средствами быстросъемного присоединения/отсоединения шлангов подачи воды из вагонов-цистерн с водой или внешних источников воды, выполненная с возможностью гидравлического сообщения с источниками воды, насосом, устройством смешения воды с пенообразователем и патрубками присоединения устройств водопенного пожаротушения и пожарных рукавов.

2. Пожарный поезд по п. 1, отличающийся тем, что автономный пожарный модуль содержит по крайней мере одно устройство водопенного пожаротушения с возможностью формирования и совместной подачи под напором соприкасающихся струй воздушно-механической гибридной пены и воздушно-механической пены низкой кратности с получением единой струи комбинированной гибридной пены кратностью 30±10.

3. Пожарный поезд по п. 2, отличающийся тем, что автономный пожарный модуль содержит по крайней мере два расположенных на крыше контейнера и присоединенных к напорным трубопроводам устройства водопенного пожаротушения с возможностью формирования и совместной подачи под напором разнонаправленных или спутнонаправленных струй комбинированной гибридной пены кратностью 30±10.

4. Пожарный поезд по п. 2, отличающийся тем, что автономный пожарный модуль содержит по крайней мере два расположенных на крыше контейнера и присоединенных к напорным трубопроводам устройства водопенного пожаротушения с возможностью формирования и совместной подачи под напором 0,8-1,2 МПа струй комбинированной гибридной пены на расстояние до 100-140 м с расходом по водному раствору пенообразователя до 333 л/с и производительностью по пене до 540.000 л/мин.

5. Пожарный поезд по п. 2, отличающийся тем, что

устройства водопенного пожаротушения в автономном пожарном модуле изготовлены с возможностью подъема в рабочее положение и опускания в транспортное положение и с возможностью ручного и/или дистанционного управления поворотами в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

6. Пожарный поезд по п. 1, отличающийся тем, что

автономный пожарный модуль содержит средства видеонаблюдения и систему дистанционного управления функционированием насоса и водопенных устройств пожаротушения с возможностью ручного управления или дистанционного управления посредством радиосигналов и/или интернета.

7. Пожарный поезд по п. 1, отличающийся тем, что

автономный пожарный модуль содержит систему электроснабжения и освещения посредством аккумуляторов и/или автономного электрогенератора с ручным и/или дистанционным управлением.

8. Пожарный поезд по п. 1, отличающийся тем, что

автономный пожарный модуль содержит систему вентиляции и охлаждения с ручным и/или дистанционным управлением.

9. Пожарный поезд по п. 1, отличающийся тем, что

в качестве контейнера для грузоперевозок автономный пожарный модуль содержит 40 футовый контейнер для грузоперевозок класса ISO или контейнер типа 1АА (1А), внутренние стены которого теплоизолированы слоем минеральной ваты и обшиты металлическими панелями.

10. Пожарный поезд по п. 7, отличающийся тем, что

внутри контейнера установлены шкафы для размещения штатного пожарного оборудования и инвентаря, а на крыше контейнера прожекторы наружного освещения с ручным и дистанционным управлением.

11. Пожарный поезд по п. 1, отличающийся тем, что

устройство смешения воды с пенообразователем в автономном пожарном модуле выполнено с возможностью приготовления 3-6 %-ного водного раствора пенообразователя и его подачи в напорные трубопроводы.

12. Пожарный поезд по п. 1, отличающийся тем, что

автономный пожарный модуль изготовлен с возможностью подключения и использования дополнительных средств пожаротушения в виде дополнительных пожарных модулей и/или робототехнических устройств с вспомогательными газовыми, аэрозольными, порошковыми и/или твердопенными на основе структурированных частиц кремнезема устройствами пожаротушения с возможностью совместного их функционирования, управления и использования при проведении аварийно-спасательных работ и тушения пожаров.

13. Пожарный поезд по п. 1, отличающийся тем, что

автономный пожарный модуль содержит соединенный с ним линиями связи, управления и электроснабжения устанавливаемый на эту же или другую платформу дополнительный контейнер с возможностью размещения в нем рабочих мест персонала, пульта видеонаблюдения и дистанционного управления, мест хранения средств индивидуальной защиты и скорой медицинской помощи, ручных средств пожаротушения и вспомогательного и ручного пожарного оборудования и инвентаря, холодильной и/или вентиляционной установок и электрогенератора.

14. Пожарный поезд по п. 1, отличающийся тем, что

автономный пожарный модуль изготовлен с возможностью транспортировки перевозящим стандартные контейнеры для грузоперевозок транспортом.