Устройство для тушения торфяных пожаров Российский патент 2024 года по МПК A62C3/02 A62C31/22 

Устройство для тушения торфяных пожаров относится к пожарной технике и представляет собой устройство, предназначенное для равномерного пропитывания горящего торфяного пласта огнетушащей жидкостью на различной глубине до полной ликвидации очага горения.

Известен способ предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров и установка для реализации способа, который заключается в определении области очага пожара саморазогрева торфа путем измерения температуры в торфе по крайней мере в шести точках, приготовлении инертного газа и его подачи под давлением в указанную область. Измерение температуры и подачу инертного газа в торф выполняют с помощью торфяных стволов-термозондов, каждый из которых выполнен в виде торфяного ствола, снабженного по крайней мере двумя датчиками температуры. В качестве инертного газа используется азот, приготовление которого выполняют по технологии мембранной сепарации воздуха.

Установка содержит:

- воздушный компрессор с силовым приводом;

- сепаратор воздуха, связанный с выходом воздушного компрессора и выполненный в виде батарей половолоконных мембран с возможностью разделения воздуха на инертный газ с высоким содержанием азота и на остальной газ с высоким содержанием кислорода;

- ресивер, вход которого соединен с выходом обедненного кислородом воздуха сепаратора воздуха;

- три торфяных ствола-термозонда, каждый из которых присоединен к ресиверу. (Патент RU №2530397 С1 МПК А62С 3/02 (2006, 01)).

Недостатком описанной установки является значительная стоимость оборудования и процесса тушения торфа, а также сложность монтирования такого оборудования вблизи очага пожара.

Известен ручной ствол для тушения торфяных пожаров, содержащий перфорированную трубу с наконечником, две полые рукоятки, одна из которых снабжена штуцером для присоединения гибкого рукава, а другая охвачена барабаном, пробковый кран с хвостовиком, конец которого связан с барабаном, и охватывающую хвостовик втулку, установленную в полости барабана, при этом конец хвостовика связан с барабаном через указанную втулку (патент РФ №2194553, МПК А62С 3/02 от 20.12.2002). Недостатком данного ручного ствола является малая глубина пропитывания торфяного слоя огнетушащей жидкостью и невозможность заглубления перфорированной трубки с наконечником в пнистый слой торфа.

Известен также ствол для тушения торфяных пожаров содержащий перфорированную трубку с наконечником, две полые рукоятки, одна из которых снабжена штуцером для подсоединения гибкого рукава с краном, открывающим подачу огнетушащей жидкости из штуцера в перфорированную трубку с наконечником, отличающийся тем, что, по крайней мере, один из рядов перфорации выполнен в виде сопел, расположенных по углом 20-50° к оси ствола, остальные под углом 90° к ней, а наконечник выполнен в виде торцевого расширяющегося сопла с углом расширения не менее 3°, причем сумма площадей сопел, расположенных по углом 20-50° к оси ствола, относится к сумме площадей перпендикулярных сопел и к площади торцевого сопла наконечника, как (20-25):(65-70):(8-12) (патент РФ №2277956 МПК А62С 3/02 от 02.11.2004). Недостатком данного ствола является невозможность подачи огнетушащей жидкости на различную глубину в пласте торфа и невозможность заглубления в пнистый слой торфа.

Для определения температуры в грунте известен термощуп, состоящий из металлической полой трубки, выполненной из нержавеющей стали, присоединенных к ней ручек, подставки для мультиметра, конусообразного наконечника и мультиметра, отличающийся тем, что труба выполнена из двух частей, скрепленных с помощью резьбового соединения, а внутри трубы пропущены провода, одним концом соединенные с датчиком, а другим с мультиметром, причем каждый провод разделен на две части, которые соединяются друг с другом с помощью клеммного соединения, размещенного внутри трубы под резьбовым соединением (патент РФ №145583 МПК G01K 13/00 от 06.05.2014). Недостатком данного устройства является невозможность заглубления в пнистые слои торфяного пласта, а также длительное время определения температуры торфяного пласта за счет малой площади поверхности контакта с ним.

Известен почвенный термозонд, состоящий из низкотеплопроводной полой трубки, внутри которой расположены через определенные расстояния температурные датчики, в стенке трубки выполнены отверстия по числу температурных датчиков, на конце трубки имеется наконечник, сверху трубку закрывает крышка с отверстием для вывода кабеля с разъемом, к которому подключен универсальный контроллер, отличающийся тем, что трубка выполнена из полипропиленового материала, температурные датчики распаяны на плате, в отверстия стенки трубки жестко крепят заклепки с головкой полукруглой формы, в торцах ножек которых высверлено углубление под размер корпуса температурного датчика, так чтобы датчик плотно располагался внутри ножки заклепки (патент РФ №178428 МПК G01K 13/00 от 11.05.2017). Недостатком данного способа является невозможность заглубления в пнистый слой торфа, а также небольшая возможная глубина заглубления.

Известно устройство для тушения торфяного пожара, принятое за прототип, содержащее ствол с перфорированной трубкой с наконечником, две полые рукояти, одна из которых снабжена штуцером для подсоединения гибкого трубопровода с краном, открывающим подачу огнетушащей жидкости в перфорированную трубку с наконечником в которой, по крайней мере, один из рядов перфораций выполнен под острым углом к оси трубки, остальные под углом 90°, и, по крайней мере, одним рядом отверстий, расположенных под тупым углом к оси трубки. Перфорированная трубка размещена с возможностью фиксируемого перемещения вдоль оси трубки внутри бурового насадка, снабженного соплами, расположенными под острым углом и углом 90° к оси трубки, оси которых совмещены с осями однонаправленных отверстий в перфорированной трубке, и соплами, расположенными под тупым углом к оси трубки, оси которых смещены по отношению к однонаправленным отверстиям перфорированной трубки на величину фиксированного перемещения, выбранного из условия полного перекрытия сопел, расположенных под острым углом и углом 90° и открытия сопел, расположенных под тупым углом, кроме того конический наконечник снабжен соплами, ствол устройства выполнен телескопическим, а буровой насадок соединен со стволом с возможностью вращения относительно него (патент РФ №2777763 МПК А62С 3/02, А62С 31/22 от 10.01.2022). Недостатком данного устройства-прототипа является малая эффективность проникновения в толщу торфяного пласта из-за невозможности преодоления твердых органических залежей в торфяных пластах и невозможности определения температуры в нем для решения вопроса о прекращении подачи огнетушащей жидкости.

В торфяном пласте находятся крупные остатки древесной растительности (пней), что значительно осложняет тушение подземных пожаров. В большинстве случаев пни располагаются в торфяном пласте ясно выраженными слоями - горизонтами. Число таких горизонтов на глубине залежи торфа может быть 1-3 [В.А. Зюзин, М.Н. Крюков. «Разработка торфяных месторождений на топливо» Государственное энергетическое издательство. Москва 1941 Ленинград].

Исходя из этого, описанные выше устройства при контакте с преградой - пнем не могут обеспечить проникновение ствола на требуемую глубину и обеспечить эффективное тушение подземного пожара в такой торфяной залежи. Кроме того, для более эффективного тушения подземного пожара необходимо знать температуру в торфяном пласте по глубине проникновения ствола устройства для локализации очага пожара. Если температура в пласте больше 40°С, то это свидетельствует о наличии тлеющего торфа.

Техническим решением проблемы является устройство для тушения торфяных пожаров, содержащее телескопический ствол с перфорированной трубкой и буровым насадком, соединенными со стволом с возможностью вращения относительно него, полую рукоять, снабженную штуцером для подсоединения гибкого рукава с краном, открывающим подачу огнетушащей жидкости в телескопический ствол с перфорированной трубкой, в которой по крайней мере один из рядов перфораций выполнен под острым углом к оси трубки и по крайней мере один ряд отверстий расположен под тупым углом к оси трубки, остальные отверстия выполнены под углом 90 градусов. Перфорированная трубка размещена с возможностью фиксируемого перемещения вдоль своей оси внутри бурового насадка, снабженного соплами, оси которых смещены по отношению к осям однонаправленных отверстий в перфорированной трубке на величину фиксируемого перемещения, выбранного из условия полного перекрытия сопел, расположенных под острым углом к оси трубки и углом 90 градусов, и открытия сопел, расположенных под тупым углом. Перфорированная трубка снабжена термоизолированным от основной конструкции фланцем с патрубком, оснащенным режущими пластинами, с размещенным внутри термочувствительным элементом с обеспечением передачи температурных данных цифровому дисплею, причем патрубок заканчивается хвостовиком, выполненным в виде остроконечного винта.

Термоизолированные фланец с патрубком с режущими пластинами и термочувствительный элемент крепятся к перфорированной трубке с помощью стакана герметичным разъемным соединением, и описанная конструкция выполнена разборной.

На фигуре 1 приведено устройство для тушения торфяных пожаров.

На фигуре 2 приведен буровой насадок.

На фигуре 3 приведен буровой насадок с термочувствительным элементом и режущими пластинами.

На фигуре 4 приведена конструкция вертлюга.

Устройство для тушения торфяных пожаров, как показано на фигуре 1, состоит из корпуса (1) с полой рукоятью (2) с краном (3) и штуцером для подключения гибкого рукава, рамы (4) с радиально установленными упорами (5) и анкерными болтами (6), телескопического ствола (7) с буровым насадком (8), крышки (9) с установленной на ней лебедкой (10) и цифрового дисплея с автономным электропитанием (11), способным определять температуру и снабженным звуковым извещателем и кнопкой отключения электропитания, связанного с буровым насадком через лебедку электрическим проводом (12), наплетенным поверх троса (13), связывающего непосредственно лебедку с буровым насадком через уплотнение в крышке, или усиленным электрическим кабелем.

Буровой насадок, как показано на фигуре 2, посредством резьбового соединения соединен с втулкой (14), которая, в свою очередь, через герметичный подшипниковый узел с планшайбой с резиновой манжетой (15) соединена с втулкой (16), соединенной с другой стороны герметичной резьбой с телескопическим стволом устройства. Таким образом буровой насадок имеет возможность вращения относительно телескопического ствола устройства.

Буровой насадок оборудован соплами бурения (17), расположенными под острым углом к оси бурового насадка, соплами пропитывания (18), расположенными под прямым углом к оси бурового насадка, и соплами извлечения (19), расположенными под острым углом к оси бурового насадка, таким образом, что сопла бурения и извлечения дополнительно имеют угол отклонения относительно радиальной оси бурового насадка для создания реактивной силы тяги бурения и извлечения соответственно. Внутри бурового насадка расположена перфорированная трубка (20), с возможностью вертикального перемещения относительно оси насадка, оборудованная соосными с соплами извлечения, бурения и пропитывания отверстиями таким образом, что посредством перемещения перфорированной трубки только определенные группы сопел бывают совмещены с отверстиями перфорированной трубки, а для фиксирования положения при перемещении и недопущения проворачивания частей механизма буровой насадок оборудован пружинным стопором (21) для которого в перфорированной трубке имеется паз с углублением.

К перфорированной трубке бурового насадка, как показано на фигуре 3, герметичной резьбой крепится стакан (22) с отверстием в дне по оси в которое установлен термочувствительный элемент (23) (например, термопара) в цилиндрическом термоизолированном тонкостенном металлическом корпусе (24), который прижимается к стакану через теплоизоляционные прокладки (25) корпусом вертлюга (26) и самоконтрящейся гайкой (27). Также к стакану через теплоизоляционную прокладку (28) с помощью винтов (29) крепится цилиндрический патрубок с фланцем (30), к которому приварены металлические режущие пластины (31) вокруг оси патрубка и имеют заостренные уступы в разные стороны с режущими зубцами (32), обеспечивающими проникновение перфорированной трубки с буровым насадком в торфяной слой. Цилиндрический патрубок с фланцем заканчивается хвостовиком (33), выполненным в виде конического остроконечного винта, обеспечивающего улучшенное направление бурового насадка в торфяном пласте.

Корпус вертлюга, как показано на фигуре 4, разборный и состоит из опорного фланца (34) и крышки корпуса вертлюга (35), соединенных герметичным резьбовым соединением с прокладкой. В крышку корпуса вертлюга установлен вертлюг (36) через герметичный подшипниковый узел, представляющий собой, например, подшипник, зафиксированный пружинным кольцом (37) со стороны крышки вертлюга и прижимной гайкой (38) со стороны вертлюга, герметичность соединения которого обеспечивается с помощью планшайбы с резиновой манжетой с пружиной (39). Вертлюг обеспечивает вращение бурового насадка без перекрутки электрического провода с тросом. В герметичном корпусе вертлюга расположены подпружиненные электрические контакты, выполненные в виде угольных щеток (40), соединенные с одной стороны с герметичными электрическими проводами, скрепленными с цифровым дисплеем, расположенным на рукояти, и каждая из которых касается с другой стороны вращающегося кольца (41) и круга (42), представляющих собой вмонтированные в текстолитовую пластину (43), закрепленную во фланце крышки вертлюга с помощью шариковых замков (44), медные вставки, обеспечивающих их электрическое соединение с термочувствительным элементом.

Устройство для тушения торфяных пожаров работает следующим образом. После того как корпус (1) установлен на раму (4) и зафиксирован анкерными болтами (6) на поверхности торфяного слоя, оператор через кран (3) открывает подачу огнетушащей жидкости под действием которой телескопический ствол (7) начинает удлиняться, лебедка (10) с электрическим проводом (12) и тросом (13) разматывается, а буровой насадок (8) приводится во вращение. Буровой насадок углубляется в торфяной пласт за счет реактивной силы тяги, создаваемой соплами бурения (17), хвостовика (33) и режущих пластин (31) с режущими зубцами (32), обеспечивающих бурение даже пнистого торфяного пласта, а определение температуры происходит при помощи режущих пластин (31), выступающих в качестве приемников температуры с развитой тепловоспринимающей поверхностью, и термочувствительного элемента (23) на всем участке заглубления бурового насадка. Пропитывание торфяного пласта огнетушащей жидкостью осуществляется с помощью сопел пропитывания (18).

По величине температуры в области бурового насадка, фиксируемой на цифровом дисплее с автономным электропитанием (11), определяется глубина залегания очага торфяного пожара. При падении температуры, измеряемой термочувствительным элементом (23) до 40°С оператор перекрывает кран (3) и поворотом лебедки (10) с тросом (13) обеспечивает закрытие сопел углубления (17) и сопел пропитывания (18) и открытие сопел извлечения (19) бурового насадка за счет фиксируемого перемещения перфорированной трубки (20) с помощью фиксатора (21). После этого оператор через кран (3) вновь открывает подачу огнетушащей жидкости, буровой насадок посредством реактивной силы сопел извлечения (19) вращается в обратную сторону и с помощью режущих пластин (31) беспрепятственно выходит из пнистого слоя торфяного пласта, при этом одновременно наматывается трос (13) с электрическим проводом (12) на лебедку (10). Для окончания работы устройства перекрывается кран (3) и отключается электропитание на цифровом дисплее с автономным электропитанием (11).

Эффективность работы устройства достигается за счет того, что режущие пластины (31) позволяют проникать сквозь пнистые торфяные слои, а также постоянно фиксируется температура торфяного пласта в области бурового насадка с минимальной инерционностью за счет развитой высокоэффективной тепловоспринимающей поверхности в виде режущих пластин (31), обеспечивающих теплопередачу через цилиндрический патрубок с фланцем (30) термочувствительному элементу (23). При изменении температуры торфяного пласта меняется тепловой поток, воспринимаемый режущими пластинами (31) и цилиндрическим патрубком с фланцем (30). Воспринимаемое тепло передается от пластин и патрубка термочувствительному элементу через патрубок с минимальным термическим сопротивлением. Теплоизоляционные прокладки (25, 28) исключают потерю энергии на теплоотвод и обеспечивают поступление теплового потока к термочувствительному элементу (23).

Заявленное изобретение относится к пожарной технике, а именно к устройству, предназначенному для пропитывания горящего торфа огнетушащей жидкостью. Устройство для тушения торфяных пожаров содержит телескопический ствол с перфорированной трубкой и буровым насадком, соединенными со стволом с возможностью вращения относительно него, полую рукоять, снабженную штуцером для подсоединения гибкого рукава с краном, открывающим подачу огнетушащей жидкости в телескопический ствол с перфорированной трубкой, в которой выполнен ряд отверстий под острым, тупым и прямым углами к оси трубки, перфорированная трубка размещена с возможностью фиксируемого перемещения вдоль своей оси внутри бурового насадка, снабженного соплами, оси которых смещены по отношению к осям однонаправленных отверстий в перфорированной трубке на величину фиксируемого перемещения, выбранного из условия полного перекрытия сопел, расположенных под острым и прямым углами к оси трубки, и открытия сопел, расположенных под тупым углом. Перфорированная трубка снабжена термоизолированным от основной конструкции цилиндрическим патрубком с фланцем, оснащенным режущими пластинами, с размещенным внутри термочувствительным элементом с обеспечением передачи температурных данных цифровому дисплею, причем цилиндрический патрубок с фланцем заканчивается хвостовиком, выполненным в виде остроконечного винта. Изобретение обеспечивает высокую эффективность тушения подземных торфяных пожаров, выражающуюся в возможности проникновения устройства в труднодоступные пнистые торфяные слои за счет режущих пластин, обеспечивающих дробление твердых пород при заглублении, а также определения момента гарантированного тушения очага торфяного пожара и прекращения пропитывания торфяного слоя огнетушащей жидкостью за счет определения температуры пласта в районе очага возгорания. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для тушения торфяных пожаров, содержащее телескопический ствол с перфорированной трубкой и буровым насадком, соединенными со стволом с возможностью вращения относительно него, полую рукоять, снабженную штуцером для подсоединения гибкого рукава с краном, открывающим подачу огнетушащей жидкости в телескопический ствол с перфорированной трубкой, в которой по крайней мере один из рядов перфораций выполнен под острым углом к оси трубки и по крайней мере один ряд отверстий расположен под тупым углом к оси трубки, остальные отверстия выполнены под углом 90 градусов, перфорированная трубка размещена с возможностью фиксируемого перемещения вдоль своей оси внутри бурового насадка, снабженного соплами, оси которых смещены по отношению к осям однонаправленных отверстий в перфорированной трубке на величину фиксируемого перемещения, выбранного из условия полного перекрытия сопел, расположенных под острым углом к оси трубки и углом 90 градусов, и открытия сопел, расположенных под тупым углом, отличающееся тем, что перфорированная трубка снабжена термоизолированным от основной конструкции цилиндрическим патрубком с фланцем, оснащенным режущими пластинами, с размещенным внутри термочувствительным элементом с обеспечением передачи температурных данных цифровому дисплею, причем цилиндрический патрубок с фланцем заканчивается хвостовиком, выполненным в виде остроконечного винта.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что термоизолированные цилиндрический патрубок с фланцем с режущими пластинами и термочувствительный элемент крепятся к перфорированной трубке с помощью стакана герметичным разъемным соединением и описанная конструкция выполнена разборной.