УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВА В БАКЕ НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2023 года по МПК G08B17/00 

Изобретение относится к области предупреждения пожаров и сдерживания огня и может быть использовано для предотвращения пожара на наземном транспортном средстве в нештатных ситуациях.

Известно устройство тушения пожара вытеснением воздуха из замкнутого объема за счет подачи в очаг пожара огнегасящей жидкости. Жидкость подается исполнительным механизмом, соединенным через блок управления и сигнализации с блоком термодатчиков [1].

Недостатком способа является невысокая эффективность тушения пожара, поскольку за время срабатывания термодатчиков огнем может быть повреждена большая часть агрегатов машины.

Известен способ тушения пожара, возникшего от зажигательного оружия, с помощью переносных порошковых огнетушителей [1, 2], возимых на транспортных средствах. Основным достоинством способа является простота приведения в действие и надежность.

Недостатком способа является то, что при возгорании, взрыв энергоносителя в емкости в ряде случаев происходит за очень короткое время (например, за счет прожигания стенки металлического бака от термитных сегментов происходит за 15…30 с), без видимых признаков горения [3], поэтому воспользоваться огнетушителями за такое время не представляется возможным.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленного изобретения является способ защиты транспортного средства от возгорания и устройство для его осуществления RU 2564253 С2 [4] «Топливный бак транспортного средства, имеющего систему инициации пиропатрона от датчиков для отстрела (отбрасывания) топливного бака».

Недостатком данного устройства является то, что оно обездвиживает транспортное средство, которое требует дальнейшего восстановления подвижности.

Известно также, что в рекомендациях по исследованию пожаров от зажигательного оружия и защите от них на автотранспорте [3, 5] уделяется внимание тушению пожаров путем химического торможения взаимодействующих веществ и прекращению реакции горения металлов и их сплавов: калий, натрий, алюминий, магний при воздействии порошков состава СИ-2 (силикагель, насыщенный фреоном) подающийся в зону горения с инертными газами (например аргон, азот), а также применение вязкой глины и сухого песка, который предупреждает увеличение очага пожара по поверхности возгорания.

Целью данного изобретения является повышение надежности функционирования топливного бака в условиях воздействия температурных факторов на поверхность топливного бака при горении на нем зажигательных веществ без доступа кислорода воздуха, которые вызывают воспламенение (взрыв) топлива в баке.

Для достижения поставленной цели решается задача создания устройства для предотвращения воспламенения (взрыва) топлива в баке наземного транспортного средства от зажигательных веществ горящих без доступа кислорода воздуха.

Предлагаемое устройство содержит топливный бак 1 (фиг. 1, 2), размещенный в объемном каркасе, крепящимся к кронштейну 2 бака и раме 3 транспортного средства, который выполнен из вертикальных стоек 4, продольных 5 и поперечных 6 балок жестко сопряженных между собой сваркой. В вертикальных стойках выполнены пазы 7 для установки выступов 8 трех боковых защитных панелей 9 (фиг. 1, 2, 4) для сбрасывания панелей в случае разрушения в них защитного слоя, состоящего из вязкой глины и огнестойкой ткани. В две продольные верхние 10 и нижние 11 балки каркаса с каждой стороны бака установлены ролики 12, вращающиеся на осях, прикрепленных болтами 13. На ролики установлены направляющие 14 (фиг. 2, 3) в виде швеллеров, приваренные сверху и снизу к горизонтальной защитной панели 15 и плите 16 (фиг. 1, 5) в продольной плоскости. В кольцевой паз плиты установлен пиропатрон 17 (ЭД-КЗ-П с предохранительным электровоспламенителем короткозамедленного действия, с интервалом замедления 25 мс, ток 0,18 А [7]). Контакты цепи электровоспламенителя пиропатрона 17 выводятся на вертикальную стойку каркаса. К плите 16 и поперечной балке каркаса 6, закреплены винтовые возвратными пружины 18 исполнительного механизма сброса (отстрела) горизонтальной защитной панели 15 и возвращения плиты в исходное положение. Горизонтальная и вертикально расположенные панели, выполнены из листового железа, в исходном положении фиксируются, закрепленными на каркасе стопорами 19, 20 (фиг. 1, 2) с электромагнитными и ручными приводами через отверстия 21 в каркасе и панелях. Три боковых защитных панели 9 выполнены в форме усеченных сегментов полу-эллипса 22, коробчатого типа, с большей массой в верхней части 23 (фиг. 1, 4), для обеспечения само переворачивания наружной поверхности панели с горящим термитом вниз под собственным весом при сбросе панели, чтобы предупредить попадания горящего термита на шины колес движущегося транспортного средства. Верхняя горизонтальная панель 15 выполнена в форме коробчатого прямоугольника (фиг. 1, 3). По днищу панелей уложена огнестойкая ткань 24 с низким коэффициентом теплопередачи, прижатая ячеистыми сотами 25 (фиг. 1, 2, 3, 4), расположенными по объему панелей, выполненными из листового железа и приваренными к корпусам панелей. Ячейки панелей заполнены вязкой глиной 26. Газодинамическая система подачи давлением газа тушащей смеси (фиг. 1, 6), в которую входит баллон 27 с инертным газом (аргон), двух позиционный золотниковый электромагнитный кран 28, понижающий редуктор 29, вихревая камера 30 с тушащим составом, распылителями 31 и успокоителями потока 32, установленными в шахматном порядке над горизонтальной панелью 15, соединены между собой магистральными трубопроводами 33 со штуцерными гайками 34, прикреплены к подставке 35 болтами с гайками и шайбами, которая приварена сваркой к продольной балке 5 каркаса. Тушащая смесь состоит из порошка состава СИ-2 (силикагель, насыщенный фреоном), аргона и сухого песка. Инициирующее устройство (фиг. 1) содержит пять отдельных блоков датчиков, электрические цепи с включателями рабочего положения 36: блок сейсмических датчиков 37 и блоки 38, 39, 40, 41 инфракрасных датчиков. Все блоки расположены на каркасе под днищами панелей, соединены с блоком управления 42 и сигнализации 43, питающимися от бортовой сети 44, через выключатель 45, предохранитель 46 и защитный диод 47. Блок сейсмических датчиков 37 горизонтальной панели инициирует электромагнитный кран 28 баллона 27, блок инфракрасных датчиков 38, этой же панели инициирует пиропатрон 17 и электромагнитный стопор 19, а также одновременно по команде блока управления прекращает подачу аргона в вихревую камеру, три блока инфракрасных датчиков 39, 40, 41 инициируют электромагнитные стопоры 20 исходного положения вертикальных защитных панелей. Установка новых панелей на топливный бак осуществляется за счет ручного привода 48 (фиг.2) электромагнитных стопоров 19 и 20.

Весовой заряд пиропатрона определяется из условия закона сохранения энергии при равноускоренном движении: импульс от взрыва пиропатрона или кинетическая энергия сгоревших пороховых газов при адиабатном процессе расширения должна равняться работе, совершаемой исполнительным механизмом. Например, для отстрела панели автомобиля Урал-4320

Е_к=A₁+А₂+А₃

где А₁ - работа, совершаемая по перемещению панели по роликовому механизму;

А₂ - работа, совершаемая по перемещению панели по баллистической траектории;

А₃ - работа, совершаемая по преодолению силы сопротивления воздуха.

где m_n, m₃ - масса панели и заряда пиропатрона соответственно, кг;

V₃, V_n - скорость продуктов взрыва заряда и панели соответственно, м/с,

V_n=1,5 м/с;

Q₀ - теплота взрыва пороха, Q₀=4000 Дж/кг;

μ - коэффициент формы заряда, μ=0,333 для плоского пиропатрона [9]; m_Б

S₁ - путь, пройденный панелью по роликам балки, S₁=0,6 м;

S₁ g - ускорение свободного падения, м/с²;

h₁ - высота расположения панели, h₁=1,5 м;

К₀ - коэффициент обтекаемости панели, К₀=0,6÷0,8;

В_п - ширина панели составляет 1 м;

H_n - высота панели, H_b=0,1 м;

S₂ - путь, пройденный панелью по баллистической траектории из теоремы

Пифагора, составляет

где АС=2,4 м, а ВС=1,0 м.

Сущность устройства иллюстрируется чертежами, представленными на фигурах 1-6:

- на фиг. 1 - компоновочная схема устройства;

- на фиг. 2 - схема расположения защитных панелей, разрез А;

- на фиг. 3 - схема устройства горизонтальной панели, разрез;

- на фиг. 4 - схема устройства вертикальных панелей;

- на фиг. 5 - схема устройства плиты;

- на фиг. 6 - схема установки элементов газо-динамической системы.

Устройство работает следующим образом: перед выполнением работы включатели 34 и 41 переводятся в рабочее положение. При падении и прилипании к поверхности панелей зажигательных веществ (сегменты, брикеты термита), горящих без доступа кислорода воздуха, температура горения поднимается до 3000°С за счет взаимодействия алюминиевого порошка термита с тяжелыми металлами (окислы железа). Слой огнестойкой ткани и вязкой глины, расположенные по днищу и на поверхности панелей, защищают топливный бак от температурных факторов. От удара сегментов или брикетов термита по поверхности горизонтальной панели срабатывает сейсмический (детонационный) датчик 37 (фиг. 1, 2), загорается лампа в блоке сигнализации 43 сигнал передается в блок управления 42, усиливается и вырабатывается команда, включающая двух позиционный золотниковый кран 28 с целью подачи аргона под давлением из баллона 27 через понижающий редуктор 29 в вихревую камеру 30. Смесь порошка СИ-2 и песка в вихревой камере перемешиваются и под давлением по магистральным трубопроводам вместе с аргоном через успокоители потока 32 и распылители 31 равномерно накрывают поверхность горизонтальной панели 15. Песок блокирует увеличение очага пожара, а порошок СИ-2 с аргоном прекращают реакцию взаимодействия алюминиевого порошка термита с окислами железа [3, 6]. В случае разрушения защитного слоя панели (глина и огнестойкая ткань) срабатывает инфракрасный датчик 38 горизонтальной панели, сигнал передается в блок управления, который инициирует пиропатрон 17 и электромагнитный стопор 19 горизонтальной панели для удаления (отстрела) металлической плитой 16 панели 15 на безопасное расстояние и одновременно прекращается подача инертного газа из баллона 27 в вихревую камеру 30 за счет обесточивания двух позиционного крана 28 баллона блоком управления. После отстрела плита возвращается в исходное положение под действием жесткости двух винтовых пружин. При разрушения защитного слоя боковых панелей (глина и огнестойкая ткань), поочередно срабатывают инфракрасные датчики 39, 40, 41 расположенные под панелями, (если все панели разрушены, то срабатывают все датчики сразу) блок управления инициирует электромагнитные стопоры 20 поочередно или сразу все по своим электрическим линиям и панели под действием силы тяжести по пазам вертикальных стоек 4 падают вниз и переворачиваются наружной поверхностью вниз из-за формы панели, чтобы горящий термит не попал на колеса движущегося транспортного средства. Включатели 34 и 41 выключаются. Установка новых панелей на топливный бак осуществляется за счет ручного привода 48 электромагнитных стопоров 19 и 20 (фиг. 1, 2), а замена баллона 27 контролируется манометром 49.

Технический результат предотвращения воспламенения (взрыва) топлива в баке от факторов зажигательных веществ, горящих без доступа кислорода воздуха, достигается за счет слоя огнестойкой ткани и вязкой глины панелей и химической реакцией торможения до затухания аргоном с порошком СИ-2 и сухим песком, горящего алюминиевого порошка термита с окислами тяжелых металлов, а в случае разрушения, защитного слоя вязкой глины и огнестойкой ткани удалением панелей от топливного бака.

Используемые источники

1. Бородин Н.Г. Машины инженерного вооружения. Ч. 4. Базовые изделия: учеб. / Н.Г. Бородин и [и др.]. - М.: Воениздат, 1987. - 432 с.

2. п. 7.7. Приложения к Основным положениям по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностям должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения. Правила дорожного движения Российская Федерация. - М: ООО «Атберг 98», 2011. - 64 с.

3. Грабовой И.Д. Зажигательное оружие и защита от него/ И.Д. Грабовой, В.К. Кадюк. - М.: Воениздат, 1983. - 141 с.

4. Пат. №2564253 С2 Российская Федерация МПК G08B 17/00, Способ защиты транспортнго средства от возгорания и устройство для его осуществления/ Ю.В. Саломохин, А.П. Трофимов, О.А. Матвеев, А.Ю. Дашенко, №2013118595/08; Заяв. 22.04.2013, опуб. 27.08.2015.

5. ГОСТ 27331-87. Пожарная техника. Классификация пожаров. - Введ. 1988-01-01. - М.: Издательство стандартов, 1987. - 6 с.

6. Булочников Т.С. Пожары в моторном отсеке. Рекомендации по исследованию пожаров на автотранспорте/ Булочников Т.С. Становенко А.А., Черничук Ю.П «Испытательная пожарная лаборатория УГПС ГУВД». - М.: 2015 - 231 с.

7. Боеприпасы наземной артиллерии, учеб. ч. 1/А.Я. Зайченко [и др]. под общ. ред. Н.А. Селезнева. - М.: Воениздат, 1970. - 248 с.

8. Поражающее действие боеприпасов: учебное пособие / А.З. Гараев [и др.]. - Пермь: ПВИ ВВ МВД РФ, 2001. - С. 64-105.

9. Бронеавтомобили от ЗАО Корпорация «Защита». http://www.zashchita.ru/production.

Изобретение относится к устройству для предотвращения воспламенения топлива в баке наземного транспортного средства. Технический результат - предотвращение воспламенения (взрыва) топлива в баке. Устройство располагается по периметру топливного бака, вертикальные стойки каркаса выполнены с пазами под выступы трех боковых защитных панелей, по две продольные верхние и нижние балки каркаса с каждой стороны выполнены с вращающимися на осях роликами, на которые устанавливаются направляющие в виде швеллеров верхней защитной панели и плиты с пиропатроном и винтовыми возвратными пружинами исполнительного механизма сброса (отстрела) панели, все панели, выполненные из листового железа, в исходном положении фиксируются закрепленными на каркасе стопорами с электромагнитными и ручными приводами, три боковые панели выполнены в форме усеченных сегментов полуэллипса, коробчатого типа, с большей массой в верхней части, а верхняя горизонтальная панель - коробчатого прямоугольника, по днищу панелей, уложенная огнестойкая ткань с низким коэффициентом теплопередачи, прижатая ячеистыми сотами, расположенными по объему панелей, заполненными вязкой глиной, тушащая смесь на горизонтальную панель подается газодинамической системой, соединенной через блок управления и сигнализации с блоком сейсмических (детонационных) датчиков, расположенных под горизонтальной панелью через магистральные трубопроводы с распылителями и успокоителями потока смеси, установленными в шахматном порядке. 6 ил.

Устройство для предотвращения воспламенения топлива в баке наземного транспортного средства, содержащее каркас с исполнительным механизмом, защитными панелями и инициирующим устройством, отличающееся тем, что каркас, расположенный по периметру топливного бака, крепится к кронштейну бака и раме, стойки, продольные и поперечные балки каркаса жестко сопряжены между собой сваркой, вертикальные стойки с выполненными в них пазами под выступы трех боковых защитных панелей, по две продольные верхние и нижние балки с каждой стороны каркаса выполнены с вращающимися на осях роликами, прикрепленными болтами, с установленными на них через направляющие в виде швеллеров верхней защитной панелью и плитой с пиропатроном и винтовыми возвратными пружинами исполнительного механизма сброса (отстрела) панели, все панели, выполненные из листового железа, в исходном положении фиксируются закрепленными на каркасе стопорами с электромагнитными и ручными приводами, три боковые панели в форме усеченных сегментов полуэллипса, коробчатого типа, с большей массой в верхней части, а верхняя горизонтальная панель - коробчатого прямоугольника, по днищу панелей, уложенная огнестойкая ткань с низким коэффициентом теплопередачи, прижатая ячеистыми сотами, расположенными по объему панелей, выполненными из листового железа, приваренными к корпусам панелей, заполненными вязкой глиной, баллон с инертным газом (аргон) газодинамической системы, двухпозиционный золотниковый электромагнитный кран, понижающий редуктор, вихревую камеру с тушащим составом, магистральные трубопроводы с распылителями и успокоителями потока, установленными в шахматном порядке над горизонтальной панелью, прикрепленными к подставке, приваренной сваркой к каркасу, инициирующее устройство, содержащее пять отдельных блоков датчиков, расположенных на каркасе под днищами панелей, соединенных с блоком управления и сигнализации, питающихся от бортовой сети, блок сейсмических датчиков горизонтальной панели, инициирующий электромагнитный кран баллона, блок инфракрасных датчиков, этой же панели - пиропатрон и электромагнитный стопор и обесточивает двухпозиционный золотниковый кран, три блока инфракрасных датчиков вертикальных панелей инициируют электромагнитные стопоры исходного положения панелей.