Установка комбинированного тушения пожара воздушно-механической гибридной пеной средней кратности или распыленной водой Российский патент 2024 года по МПК A62C5/02 A62C31/12 

Область техники

Изобретение относится к противопожарной технике, к ручным и стационарным устройствам для генерирования воздушномеханической гибридной пены средней кратности или распыленной воды и может быть использовано при тушении различных лесных, аварийно-транспортных, аварийно-промышленных и иных крупномассштабных пожаров, в частности при тушения пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных природных и углеводородных газов (СПГ и СУГ), твердых горючих материалов, транспортных средств и промышленно-технического оборудования, а также для создания светотеплозащитных экранов и охлаждения в районах аварий, катастроф, стихийных бедствий, для дегазации и дезактивации, маскировки объектов гражданского и военного назначения.

Уровень техники

Известно, что наиболее эффективным современным средством пожаротушения является воздушно-механическая гибридная пена средней кратности, состоящая из полидисперсных пузырьков с утолщенной (обводненной) оболочкой - пены пониженной (низкой) кратности, и пузырьков с утоньщенной (обезвоженной) оболочной – пены повышенной (средней) кратности, образующих при смешении в процессе совместного движения гибридную пену средней кратности [RU 2757106, A62C 5/02, опубл. 11.10.2021, БИ 29; RU 2757479, A62C 5/02, опубл. 18.10.2021, БИ 29].

Известны генераторы воздушномеханической пены средней кратности в переносном и стационарном вариантах конструктивного исполнения, однако большинство известных генераторов пены средней кратности иных авторов обеспечивают получение пенных струй дальностью до 10 м, что ограничивает их использования при тушении крупномасштабных пожаров из-за высокого риска работающего в зоне пожара личного состава пожарных подразделений.

Известна мобильная пеногенерирующая установка многоцелевого назначения для генерирования пены преимущественно на объектах ядерно-топливного цикла, включающая емкость для воды или раствора пенообразователя, насос с электродвигателем, гребенку для подключения воздушно-пенных генераторов (пеногенераторов) средней кратности К=20-200 и пожарных стволов, трубопроводы, шланги и арматуру, дополнительно укомплектована пеногенераторами низкой кратности (К<20) и высокократной пены (К=200-1000), работающими с сетками двух типов (обычные - плоские или металлотканевые - объемного плетения), а на гребенке установлен вентиль, позволяющий плавно регулировать расход пенообразующего раствора, подаваемого в генератор высокократной пены с расходом 0,5-10 л/мин. Кроме того, емкость снабжена крышкой, предназначенной для ее герметизации при создании в ней давления до 6 атм. Указанные признаки обеспечивают повышение универсальности установки [RU 2308996 А62С 27/00, А62С 5/02 Опубл. 27.10.2007].

Недостатком устройства по RU 230899 является значительный вес и габариты, низкая производительность и невозможность его использования при тушении пожаров в промышленных и малоэтажных зданиях городских и сельских населенных пунктов, тушении лесных и ландшафтных пожаров.

Известно разработанное ранее авторами заявителя устройство для формирования струи пены средней кратности повышенной дальнобойности, согласно которого для повышения производительности, экономичности и повышения эффективности пожаротушения за счет создания комбинированной струи пены средней кратности и повышения дальнобойности струи пены средней кратности до 20 м подают раствор пенообразователя на сетку в корпусе пеногенератора с получением струи пены средней кратности с увеличивающейся кратностью и уменьшающейся плотностью по направлению от центра к периферии посредством расположенного на сетке или внутри кассеты сеток средства или средств перераспределения количества пенообразующего раствора на поверхности сетки, выполненных в виде кольца, колец, кольцевых насадок или иных средств, расположенных внутри кассеты сеток и/или на поверхности сетки или кассеты сеток со стороны подачи струи пенообразующего раствора или со стороны выхода пены. Корпус этого пеногенератора выполнен в виде полого цилиндра, к которому со стороны подачи раствора пенообразователя прикреплено сопло или иное средство формирования струи раствора пенообразователя, и внутри корпуса со стороны выхода пены закреплена сетка. Корпус пеногенератора имеет длину от 0,3 до 1,5 расстояния от средства формирования струи раствора пенообразователя до сетки. Пеногенератор дополнительно содержит диффузор в виде полого цилиндра, закрепленного в корпусе пеногенератора непосредственно за сеткой со стороны выхода пены и выполненного длиной от 0,1 до 0,9 диаметра диффузора и площадью свободного сечения меньшей, чем площадь сечения сетки [RU 2170123 А62С 5/02 Опубл. 10.07.2001].

Недостатками устройства по RU 2170123 является сложность конструкции средства или средств перераспределения количества пенообразующего раствора на поверхности сетки, а также отсутствие информации об особенностях крепления сетки в устройстве и о конструкции кассеты сеток.

Известен разработанный ранее авторами заявителя способ формирования струи пены средней кратности повышенной дальнобойности и устройство для его осуществления, по которым для повышения производительности, экономичности и эффективности пожаротушения комбинированной пеной средней кратности при одновременном упрощении изготовления, транспортирования и использования в систем пожаротушения, при получении струи пены обеспечивают подачу струи раствора пенообразователя на сетку в корпусе пеногенератора под давлением РП перед соплами от 0,4 до 1,2 МПа. В устройстве для формирования струи средней кратности, содержащем корпус и расположенную в корпусе сетку, корпус пеногенератора выполнен в виде полого цилиндра или двух или более полуцилиндров, соединенных друг с другом плоскостями, при этом внутри корпуса со стороны выхода пены закреплена сетка, корпус пеногенератора имеет длину от 0,3 до 1,5 расстояния от средства формирования струи раствора пенообразователя до сетки, а средство формирования направленной струи раствора пенообразователя выполнено в виде сопла или сопел или иных средств формирования направленной струи или струй, расположенного или расположенных на расстоянии от сетки, определяемом по формуле , где А - расстояние от центра сопла или иного средства формирования струи до сетки, м; Rs - радиальный размер сетки; tgα/2 - тангенс половины угла раскрытия струи раствора пенообразователя; α - угол раскрытия струи раствора пенообразователяна выходе из сопла или иного средства формирования направленной струи [RU 2180607, A62C 5/02, опубл. 20.03.2002 Бюл. № 8].

Недостатками устройства по RU 2180607 и иных известных пеногенерирующих устройств является отсутствие информации об особенностях крепления сетки в устройстве, о конструкции и технологии изготовления кассеты сеток как определяющего конструктивного фактора надежности и влияния на качество получаемой пены..

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) является генератор пены средней кратности ГПС-200 по ГОСТ Р 50409-92, содержащий изготовленные литыми из алюминиевого сплава марки АК7 или иных сплавов конический корпус генератора с насадком со стороны выхода пены и коническим коллектором (конфузором) со стороны подачи распыленного раствора пенообразователя на сетки, кассету сеток в виде кольца, обтянутого по торцевым плоскостям металлической сеткой с размером ячеек 0,8 - 1 мм, прикрепленный к корпусу посредством трех стоек центробежный распылитель вихревого типа с присоединительной головкой ГМ–70 [ГОСТ Р 50409-92 Генераторы пены средней кратности. Технические условия. Издание официальное. Госстандарт. Москва. 8 с. (прототип)].

Генератор ГПС 200 (прототип) по принципу действия представляет собой водоструйный эжекторный аппарат переносного типа.

Насадок в генераторе ГПС-200 предназначен для формирования пенного потока после кассеты сеток в компактную струю и увеличения дальности полета пены средней кратности до 10 м.

Распылитель вихревого типа в генераторе ГПС-200 имеет шесть окон, расположенных под углом 12°, что вызывает закручивание потока рабочей жидкости и обеспечивает получение на выходе распыленной струи раствора пенообразователя, покрывающей всю площадь поверхности кассеты сеток.

Генератор ГПС-200 (прототип) функционирует следующим образом: Выходящая из распылителя распыленная струя раствора пенообразователя за счет эжекции и создаваемого внутри корпуса пониженного давления подсасывает посредством конического коллектора (конфузора) атмосферный воздух и перемешивается с ним в корпусе.

Смесь капель пенообразующего раствора и воздуха попадает на кассету сеток.

На сетках деформированные капли образуют систему растянутых пленок, которые, замыкаясь в ограниченных объемах, составляют сначала элементарную (в виде отдельных пузырьков), а затем массовую пену.

Энергией вновь поступающих капель и воздуха масса пены выталкивается из пеногенератора и с формированием струи воздушно-механической пены средней кратности с кратностью 100 + 30, получаемой в результате интенсивного перемешивания в генераторе ГПС-200 в определенной пропорции трех компонентов: воды, пенообразователя и воздуха [Моисеев Ю., Н. Харламов Р. И., Колбашов М. А.. Пожарно-техническое и аварийно-спасательное оборудование. Учебное пособие. - Министерство РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий. ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы. Иваново, 2017, С. 36-38].

Основным техническим недостатком генератора ГПС-200 (прототипа) является недостаточная (всего около 8-10 м) дальность подачи пены средней кратности, а также недостаточная надежность эксплуатации. В частности, указанная в ГОСТ Р 50409-92 (с. 7 п. 2.19) вероятность 0,993 безотказной работы ГПС-200 за 50 часов работы или безотказной работы ГПС-2000 за 25 часов работы при номинальном давлении раствора пенообразователя перед распылителем 0,0,4-0,6 МПа ((4-6 кг/см²) доказывает сравнительно низкую надежность пеногенераторов ГПС, обусловленную возможным разрушением кассеты сеток с вырыванием сеток из узлов их крепления с прекращением их нормальной работы в результате динамического давления воздействующих на сетки потоков. Это существенно ограничивает сферы и эффективность применения генератора ГПС-200 и повышает риски опасности для пожарного персонала.

Общим недостатком известных водопенных устройств пожаротушения является то, что известные стационарные и мобильные устройства генерирования пены средней кратности при сравнительно низкой надежности и неспособности нормального функционирования при повышенном давлении подаваемого на них раствора пенообразователя или воды имеют сравнительно низкую эффективность функционирования по причине недостаточной дальнобойности и производительности по генерации и подаче пены средней кратности.

При этом в известных общедоступных источниках сведений о генераторах пены средней кратности практически отсутствует информации об особенностях конструкции и технологиях изготовления кассет сеток или пакетов сеток и крепления в корпусе сеток, являющихся основным, нагружаемым динамическим давлением потока раствора пенообразователя или воды рабочим элементом генераторов пены средней кратности.

Решаемая проблема и технический результат

Не разрешенная должным образом до настоящего времени изобретательская задача, сдерживающая увеличение производительности и эффективности современных способов и оборудования пожаротушения, заключается в том, что известные генераторы пены средней кратности или громоздки сложны и нетехнологичны в изготовлении, или не обеспечивают требуемой эффективности тушения крупных и быстротекущих пожаров по причинам недостаточной производительности и дальнобойности, поскольку известно, что при тушении крупномасштабных промышленных, лесных, аварийно-транспортных и аварийно-промышленных пожаров, требуется управляемое быстрое и равномерное покрытие всей пожароопасной площади огнетушащими средствами, предпочтительно воздушномеханической (водовоздушной) пеной средней кратности с максимально удаленных позиций.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в необходимости оперативного предотвращения возгораний и взрывов, снижения интенсивности горения и тушения пожаров путем оперативного формирования и дальнобойного распределения воздушномеханической (водовоздушной) пены средней кратности или распыленной воды на больших площадях пожара горючих жидкостей, твердых горючих материалов, сжиженных природных и углеводородных газов (СПГ и СУГ), когда и где для предотвращения возгораний и тушения пожаров требуется оперативное покрытие огнетушащим средством всей пожароопасной площади, а также охлаждение и противопожарная защита соседних с пожаром зданий, сооружений, техники, оборудования, горючих и взрывоопасных материалов. Это возможно только при наличии и использовании достаточного количества конструктивно простых и технологичных в изготовлении, но удобных и эффективных в эксплуатации дальнобойных генераторов пены средней кратности или распыленной воды в различных ручных и стационарных конструктивных исполнениях, чего не наблюдается в настоящее время.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в повышении эффективности тушения аварийно-транспортных, лесных, аварийно-промышленных и иных пожаров за счет создания, массового изготовления и широкого практического использования конструктивно простых, технологичных в изготовлении и надежных в эксплуатации установок комбинированного тушения гибридной пеной средней кратности или распыленной водой с повышенной дальнобойностью.

Раскрытие сущности изобретения

Поставленная задача решается и требуемый технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке комбинированного тушения пожара, содержащей цилиндрический корпус, установленную внутри корпуса кассету сеток и форсунку с патрубком присоединения к трубопроводу подачи огнетушащего вещества, согласно изобретения

корпус изготовлен металлическим тонкостенным с вогнутым внутрь корпуса со стороны выхода струи пены кольцевым выступом и с выпуклым наружу со стороны форсунки кольцевым выступом,

кассета сеток изготовлена из трех коаксиально установленных с натягом один внутри другого внутреннего, промежуточного и наружного кольцевых ободов и двух натянутых и расположенных с зазором относительно друг друга сеток, одна из которых зафиксирована краями в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями наружного и промежуточного ободов, а другая зафиксирована краями в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями промежуточного и внутреннего кольцевых ободов,

а форсунка прикреплена к корпусу посредством трех центрирующих упоров.

При этом кассета сеток установлена внутри корпуса со стороны форсунки с упором в вогнутый внутрь корпуса кольцевой выступ и расположена так, что зафиксированная краями между наружным и промежуточным ободами сетка обращена в сторону форсунки, а зафиксированная краями между промежуточным и внутренним ободами сетка обращена в сторону выхода струи пены.

Кроме этого

на патрубке присоединения к трубопроводу подачи огнетушащего средства установлен перекрывной кран.,

а форсунка снабжена сообщающимся с ней патрубком подвода в форсунку огнетушащего вещества в виде раствора пенообразователя или воды.

При этом установка

изготовлена с возможностью формирования и подачи в зону и пожара гибридной пены средней кратности с кратностью от 50 + 20 или распыленной воды на расстоянии 15+3 м, .

изготовлена в ручном исполнении и содержит прикрепленную к корпусу ручку, изготовлена с возможностью монтажа на пожарной лестнице, пеноподъёмнике, манипуляторе, автомобильном, железнодорожном, воздушном, водоплавающем или вездеходном транспортном средстве или прицепе, газонефтедобывающей платформе или закрепления на стационарной платформе,

или изготовлена с ручным или дистанционным управлением или осцилированием.

Кроме этого патрубок присоединения к трубопроводу подачи огнетушащего средства снабжен быстросъемно/разъемным соединением поворотными эксцентриковыми фиксаторами типа камлок, или присоединительной головкой или фланцем, а установка дополнительно содержит средства поворотов в вертикальной и/или горизонтальной плоскостях с ручным, или линейным приводом с электро-, пневмо- или гидродвигателем с возможностью их подключения к системе дистанционного управления их функционированием посредством выносного пульта или радиосигналов системы дистанционного управления.

Краткое описание чертежей

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг 1-18 детально раскрыта конструкция предлагаемой установки и где показаны особенности и возможности функционирования в ручном и стационарных вариантах исполнения устройства, включающего включающей показанные на чертежах: тонкостенный металлический цилиндрический корпус 1, на котором со стороны выхода струи пены выполнено кольцевое углубление 2, а со стороны форсунки кольцевой выступ 3; форсунка 4 с патрубком присоединения к напорному трубопроводу подачи огнетушащего вещества в виде водного раствора пенообразователя или воды; упоры 5, обеспечивающие фиксацию и центрирование форсунки по оси корпуса; устанавливаемая внутри корпуса оригинальной конструкции кассета сеток 6, ручка 7 для правления устройством в его ручном исполнении; установленный на патрубке присоединения к напорному трубопроводу подачи огнетушащего вещества перекрывной кран 8; средство крепления патрубка присоединения к трубопроводу подачи огнетушащего вещества 9; кассета сеток 6, содержащая внутренний 10, промежуточный 11 и наружный 12 коаксиально расположенные один внутри другого кольцевые ободы, в промежутках между которыми зафиксированы расположенные с зазором относительно друг друга сетки 13 и 14 с местами 15 точечной приварки наружного и внутреннего с промежуточным ободов; пластиковые защитные кольца 16 по краям корпуса; винты или саморезы 17 фиксации положения кассеты сеток внутри корпуса; винты или саморезы 18 фиксации положения упоров 5, обеспечивающих фиксацию и центрирование форсунки по оси корпуса, патрубок с краном 19 для подвода огнетушащего средства (раствора пенообразователя или воды) к форсунке 4.

На фиг. 1 показано фото установки с соединительной головкой ГМ-50 (Масса: 3.5 кг).

На фиг. 2 – фото установки с присоединительным фланцем (Масса: 5 кг)

На фиг. 3 – фото установки с перекрывным краном и с соединительной головкой ГМ-50 (Масса: 4.5 кг)

На фиг. 4 – фото установки с перекрывным краном, патрубком с краном 19 для подачи в форсунку пенообразователя и соединительной головкой ГМ-50 (Масса: 4.5 кг)

На фиг. 5 – фото установки с перекрывным краном, встроенным патрубком подачи пенообразователя, соединительной головкой ГМ-50, шлангом подвода раствора пенообразователя в эжектор и мягким тканевым ранцем с емкостью раствора пенообразователя (Масса: 3,5 без раствора пенообразователя, 19 кг в снаряженном состоянии с раствором пенообразователя)

На фиг. 6 – фото установки с перекрывным краном, встроенным в форсунку эжектором, патрубком подачи пенообразователя, соединительной головкой ГМ-50, шлангом подвода раствора пенообразователя в эжектор и металлическим ранцем с емкостью раствора пенообразователя (Масса: 3,5 без раствора пенообразователя, 31,5 кг в снаряженном состоянии с раствором пенообразователя).

На фиг. 7 – фото системы пожаротушения с пятью установками на узле вращения ( Масса: 35 кг)

На фиг. 8 – 11 – схемы сечений на отдельных этапах изготовления кассеты сеток.

На фиг. 12, 13 – схемы сечения готовой кассеты сеток, пригодной к установке в корпус генератора установки.

На фиг. 14 – карта орошения генерируемой струей комбинированной пены средней кратности при производительности по воде или раствору пенообразователя 2 л/с и рабочем давлении в напорном трубопроводе 0,6- 0,8 МПа (6-8 кг/см2).

На фиг. 15 – карта радиуса действия установки при производительности по воде или раствору пенообразователя 2 л/с и рабочем давлении в напорном трубопроводе 0,6- 0,8 МПа (6-8 кг/см2).

На фиг. 16, 17 – фото испытаний устройства УКТП ПУРГА при тушении лесных пожаров.

На фиг. 18 – фото использования установки в системе пожаротушения жилого или производственного помещения.

Осуществление изобретения

Предлагаемая по изобретению установка комбинированного тушения пожара, далее – установка, содержащая оригинальной конструкции генератор пены средней кратности, далее – генератор, содержащий цилиндрический корпус, оригинальной конструкции кассету сеток и средство присоединения к напорному трубопроводу подачи огнетушащего вещества (раствора пенообразователя или воды) является новой конструктивной модификацией ранее производимой заявителем установки под коммерческим обозначением «Установка комбинированного тушения пожара ПУРГА 2» («УКТП ПУРГА 2»), где цифра 2 показывает производительность установки по водному раствору пенообразователя или воды 2 л/с.

Предлагаемая по изобретению установка предназначена для использования при тушении различных лесных, аварийно-транспортных, аварийно-промышленных и иных крупномассштабных пожаров, в частности при тушения пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных природных и углеводородных газов (СПГ и СУГ), твердых горючих материалов, транспортных средств и промышленно-технического оборудования, а также для создания светотеплозащитных экранов и охлаждения в районах аварий, катастроф, стихийных бедствий, для дегазации и дезактивации, маскировки объектов гражданского и военного назначения.

Характерными конструктивными, находящимися в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом, отличительными особенностями предлагаемой установки, содержащей оригинальной конструкции генератор, включающий цилиндрический корпус с присоединенным к нему диффузором, установленную внутри корпуса оригинальной конструкции кассету сеток и средство подачи огнетушащего вещества (раствора пенообразователя или воды) на кассету сеток, а также средство присоединения к напорному трубопроводу подачи огнетушащего вещества , являются:

- Наличие технологичного в изготовлении тонкостенного металлического цилиндрического корпуса генератора с вогнутым внутрь корпуса со стороны выхода пены или распыленной воды кольцевым выступом и с выпуклым наружу со стороны форсунки кольцевым выступом, которые позволяют не только повысить жесткость и прочность корпуса генератора, но и просто и надежно фиксировать в корпусе кассету сеток, а также просто и надежно крепить к корпусу генератора фиксирующие и центрирующие упоры форсунки с средством быстросъемного или стационарного присоединения установки к напорному трубопроводу подачи огнетушащего вещества (раствора пенообразователя или воды).

- Возможность изготовления и использования практически одной и той же простой и технологичной в изготовлении, но удобной и эффективной в использовании конструкции установки в ручном и стационарном исполнении;

- Наличие расположенного внутри корпуса генератора на оптимальном расстоянии от форсунки оригинальной по конструкции кассеты сеток, конструктивно образованной тремя коаксиальными расположенными с натягом один внутри другого кольцевыми наружным, промежуточным и внутренним ободами с цилиндрическими боковыми поверхностями и двумя расположенными на оптимальном расстоянии друг от друга (около 20 мм) туго и равномерно натянутыми сетками, плотно и надежно зафиксированными краями в зазорах между сопрягаемыми боковыми поверхностями этих трех коаксиально с натягом установленных один в другом ободов с возможной дополнительной фиксацией точечной сваркой и указанных кольцевых ободов друг с другом, и указанных сеток с ободами. Эта оригинальная конструкция кассеты сеток обеспечивает не только тугое равномерное по площади натяжение сеток, жесткую и надежную фиксацию кассеты сеток и соответственно сеток внутри корпуса на оптимальном расстоянии от форсунки, но и обеспечивает эффективное формирование дальнобойной комбинированной струи гибридной пены средней кратности или распыленной воды посредством двух сеток, расположенных с оптимальным зазором относительно друг друга;

- Размещение кассеты сеток внутри корпуса так, чтобы зафиксированная между наружным и промежуточным ободами сетка была обращена в сторону форсунки, а зафиксированная между промежуточным и внутренним ободами сетка была обращена в сторону выхода пены или распыленной воды, позволяет не только существенно повысить надежность конструкции и длительную нормальную работу устройства в экстремальных условиях даже при давлении на входе огнетушащей жидкости до 1,2 МПа (12 кг/см²), но и формирование и подачу комбинированной струи гибридной пены пены средней кратности или распыленной воды на расстояние более 15 м;

- Оптимальные пропорции габаритных размеров (у варианта без перекрывного устройства длина около 430 мм, диаметр корпуса генератора 220 мм и высота ручкой 280 мм, а у варианта с перекрывным краном длина 600 мм, высота с ручкой около 280 мм, диаметр корпуса генератора 220 мм) и оптимальное расстояние между форсункой и кассетой сеток (около 360 мм). Это позволяет при производительности по воде (раствору пенообразователя) около 2 л/с, оптимальном рабочем давлении на входе огнетушащей жидкости 0,6-0,8 Мпа и контрольном давлении 1,2 МПа (12 кг/см²), формировать подавать на расстояние более 15 м комбинированную струю гибридной пены средней кратности или распыленной воды с увеличивающейся кратностью и уменьшающейся плотностью по направлению от центра к периферии.

Всё это доказывает уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, а именно реализация изобретения обеспечивает возможность повышения эффективности тушения аварийно-транспортных, лесных, аварийно-промышленных и иных пожаров за счет создания, массового изготовления и широкого практического использования конструктивно простых, технологичных в изготовлении и надежных в эксплуатации предлагаемых по изобретению установок с оригинальными генераторами пены средней кратности повышенной дальнобойности.

Как показано на чертежах практически одна и та же конструкции установки может реализовываться в ручном и стационарном исполнении, с перекрывным краном и без перекрывного крана, позволяющим оперативно регулировать включение в работу путем начала формирования и подачи пены или распыленный воды и выключение из работы путем прекращения подачи огнетушащего вещества на кассету сеток, с осцилирующими устройствами и с дистанционным управлением в системах пожаротушения, в конструктивном исполнении для пресной и морской воды.

Предлагаемая по изобретению установка может комплектоваться стандартными быстроразъёмными соединениями (типа ТЗА, Kamlok, фланцевые соединения и т.д.), позволяющими монтировать и использовать их на всех типах отечественной и зарубежной пожарной технике.

Стандартные и специально разработанные соединения обеспечивают быстроту и легкость монтажа предлагаемой установки или установок на стационарное и мобильное оборудование и в системах объектах пожаротушения, а также возможность их использования или как стволы с соединительными головками типа ГМ по ГОСТ Р 53279-2009, или как насадки на стационарные и автомеханические лестницы, или как насадки на автопеподъёмники, или как стационарные установки с фланцевыми соединениями и т.д.

При наличии узлов вращения предлагаемая установка может выпускаться с ручным управлением, с проводным или радио дистанционным управлением поворотами генератора в горизонтальной и вертикальной плоскостях; с комбинированным переключаемым ручным и дистанционным управлением.

Предлагаемая установка может монтироваться на мобильные ручные тележки, автомобили и автомобильные прицепы, морские суда и т.п.

Таким образом, все детально показанные на чертежах и в описании отдельные существенные признаки и совокупность существенные признаки изобретения являются существенными и находятся в причинно-следственной связи с техническим результатом, получаемым от использования изобретения.

Используемую в генераторе оригинальной по конструкции кассету сеток, включающую три коаксиально установленные с натягом один внутри другого внутренний 10, промежуточный 11 и наружный 12 кольцевые обода и две туго натянутые расположенные с зазором относительно друг друга сетки, одна из которых 13 зафиксирована краями в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями наружного и промежуточного ободов, а другая сетка 14 зафиксирована краями в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями промежуточного и внутреннего цилиндрических кольцевых ободов, изготавливают следующим образом (фиг. 8-13):

На внутренний обод 10 накладывают сетку 14 (фиг. 8) и сверху с натягом в коаксиальном осевом направлении надвигают на них промежуточный обод 11 до полного вхождения внутреннего обода 10 внутрь промежуточного обода 11 с обеспечением тугого натяжения сетки 14 на низ внутреннего обода 10 и плотной фиксации краев сетки 14 в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями внутреннего обода 10 и промежуточного обода 11 (фиг. 9).

Затем полученную подобным образом заготовку переворачиваю на 180^о (фиг. 10), срезают заподлицо концы выступающих краев сетки 14 и точечной сваркой 15 дополнительно фиксируют относительно друг друга края внутреннего обода 10 и промежуточного 11 ободов и сетки 14 к указанным ободам (фиг. 10).

На зафиксированные точечной сваркой друг с другом внутренний 10 и промежуточный 11 ободы с расположенными в зазоре между наружными стенками внутренненнего обода 10 и внутренними стенками промежуточного обода 11 краями сетки 14 (фиг. 10) накладывают сетку 13 (фиг. 11) и сверху в коаксиальном осевом направлении с натягом надвигают на них наружный обод 12 до полного вхождения совмещенных промежуточного 11 и внутреннего 10 10 ободов с краями сетки 14 внутрь наружного обода 12 с обеспечением тугого и равномерного натяжения сетки 13 на верх промежуточного обода 11 и плотной фиксации краев сетки 13 в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями промежуточного обода 11 и наружного обода 12 (фиг. 12, 13).

После этого срезают заподлицо или заворачивают наружу концы выступающих краев сетки 14 и точечной сваркой 15 фиксируют относительно друг друга края внутреннего обода 10 и промежуточного 11 ободов (фиг. 10) и сетки 13 с указанными ободами с получение вариантов готовой кассеты сеток, пригодной к монтажу в корпус генератора (фиг. 12, 13).

В кассете сеток может использоваться сетка с номинальными размерами сторон ячеек в свету 0,8-1,12 мм по ГОСТ 3826, изготовляемая из проволоки диаметром 03,04 мм из высоколегированной стали, или сетка по ГОСТ 6613 из полупомпаковой проволоки с такими же размерами ячеек и диаметром проволоки.

Используемый в предлагаемой установке генератор пены средней кратности с предлагаемой кассетой сеток изготавливают следующим образом (фиг. 1-4):

Из тонкостенного металлического листа преимущественно нержавеющей стали или обычной окрашенной стали вырезают прямоугольную заготовку, из которого путем сгибания и сварки изготавливают цилиндрический корпус требуемых размеров, на котором с одной стороны (со стороны выхода пены или распыленной воды) формируют вогнутый внутрь корпуса 1 кольцевой выступ 2 с радиусом от 3-х до 5-ти мм, а с другой стороны (со стороны последующего монтажа форсунки 4) формируют выпуклый наружу кольцевой выступ 3 с радиусом от 3-х до 5-ти мм

Изготовленную по подробно описанной технологии кассету сеток 8 устанавливают внутрь корпуса 1 со стороны последующего монтажа форсунки 4 с упором в вогнутый внутрь корпуса кольцевой выступ 2 так, чтобы зафиксированная краями между наружным 12 и промежуточным 11 ободами сетка 13 была обращена в сторону последующего монтажа форсунки 4, а зафиксированная краями между промежуточным 11 и внутренним 10 ободами сетка 14 (фиг. 12, 13) была обращена в сторону выхода пены или распыленной воды, что обеспечивает максимальную надежность и прочность крепления и кассеты сеток в корпусе генератора и сеток в кассете.

Кассету сеток 6 в корпусе снаружи фиксируют винтами или саморезами 17 (фиг. 17).

На края корпуса как со стороны выхода пены, так и со стороны последующего монтажа форсунки надевают защитные пластиковые обручи 16, прикручивают к корпусу ручку 7, и посредством упоров 5 и винтов или саморезов 19 прикручивают к корпусу посредством располагаемых около выпуклого наружу кольцевого выступ а 3 центрируемую по оси корпуса форсунку 4 с патрубком присоединения к напорному трубопроводу подачи огнетушащего средства с установленным на нем необходимым в определенных вариантах конструкции перекрывным краном 8 (фиг 3,4).

Аналогичным образом изготавливаются конструктивные варианты предлагаемой установки с различными средствами присоединения форсунки генератора к напорному трубопроводу подачи огнетушащего вещества (раствора пенообразователя или воды).

Отдельные детали и узлы заявляемой установки могут быть изготовлены из обычно используемых в противопожарной технике конструктивных элементов и материалов, на обычном оборудовании, по обычным технологиям, известным и применяемым в области современной техники пожаротушения и пожаровзрывопредотвращения.

Установка по изобретению функционирует следующим образом:

Раствор пенообразователя или воды из напорного трубопровода подается в форсунку, откуда под рабочим давлением 0,6-0,8 МПа подается в центральную зону кассеты сеток. При этом за счет эжекционного эффекта и вакуума, создаваемого коническим, расширяющимся по ходу движения от форсунки к кассете сеток в цилиндрическом корпусе потоком раствора пенообразователя или воды, в периферийные зоны сетки 13 подсасывается атмосферный воздух, внутри кассеты сеток между сетками 13 и 14 капли раствора пенообразователя или воды и периферийные потоки воздуха перемешиваются с получением на выходе из кассеты сеток и из диффузора струи комбинированной гибридной пены средней кратности или распыленной воды с увеличивающейся кратностью и уменьшающейся плотностью по направлению от центра к периферии.

При подаче на кассету сеток раствора пенообразователя, на выходе из генератора формируется поток комбинированной воздушномеханической гибридной пены средней кратности, состоящей из расположенных в центральной части потока полидисперсных пузырьков с утолщенной (обводненной) оболочкой - пены пониженной кратности, и расположенных в периферийных частях потока пузырьков с утоньщенной (обезвоженной) оболочной – пены повышенной кратности, образующих при их дальнейшем смешении в процессе совместного движения гибридную пену средней кратности с повышенными пожаротушащими свойствами и у повышенной дальностью подачи.

Формируемые заявляемой установкой комбинированные потоки пены средней кратности или распыленной воды с увеличивающейся кратностью и уменьшающейся плотностью по направлению от центра к периферии обладают существенно увеличенной по сравнению с однородными потоками дальнобойностью за счет наличия центральной части потока с повышенной плотностью и с повышенной кинетической энергией.

Известно, что 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 перегородах (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 меньшего количества воды в межпузырьковых перегородах (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 гибридной водовоздушной пены с кратностью от 30 до 70 на основе синтетических углеводородных пенообразователей.

Авторами в лаборатории заявителя экспериментально установлено и теоретически обосновано, что гибридная водовоздушная пена с кратностью от 30 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 30 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 струи 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 30 до 70 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 испытания заявляемой установки в условиях практического тушения различных реальных пожаров (фиг. 16-17) показывают уверенное решение сформулированной проблемы (поставленной изобретательской задачи) и реальное достижение требуемого технического результата - повышение эффективности тушения аварийно-транспортных, лесных, аварийно-промышленных и иных крупномасштабных пожаров в результате создания, изготовления и практического использования конструктивно простых, технологичных в изготовлении и надежных в эксплуатации предлагаемой установки, а также доказывают:

- простоту и технологичностью изготовления, подготовки к использованию, использования, сборки/разборки и ремонта предлагаемой установки;

- простоту и эффективностью эксплуатации;

- высокую надежность эксплуатации в течение продолжительного (до 7 лет) времени;

- возможность генерации с высокой производительностью и достаточной для безопасной работы пожарного персонала (20-25 м) дальностью подачи струи воздушно-механической пены средней кратности или распыленной воды, наиболее эффективных для тушения и предотвращения распространения большинства пожаров;

- возможность ручного и стационарного применения с возможностью ручного и автоматического управления, возможностью создания автоматических колебательных движений в различных угловых диапазонах, обеспечивающих оперативное, быстрое и равномерное покрытие пеной средней кратности всей поверхности пожара (фото 16-17).

Сравнительные испытания генератора пены средней кратности ГПС-200 (прототипа) и предлагаемой установки в базовом варианте конструктивного исполнения показали следующие, указанные в Таблице 1, основные технические и эксплуатационные параметры и показатели:

Таблица 1.

Наименование показателей ГПС-200
по ГОСТ 50409-92
(прототип) Установка по изобретению Производительность по воде (водному раствору пенообразователя) [л/с] 2 2 Производительность по пене [л/с] 200 140 Дальность подачи струи пены средней кратности [м] 10 15-18 Высота подъема струи пены средней кратности [м] 3 8 Давление на входе [МПа (кг/см² )] 0,4- 0,6 (4-6) 0,6-0,8 (6-8) Кратность пены 100+30 50+20 Габаритные размеры Длина 485 430 Ширина 350 280 Высота 230 220 Масса [кг] 4,45 6

Как показали натурные испытания предлагаемая по изобретению установка по сравнению с известными средствами пожаротушения пеной средней кратности наиболее перспективна в процессе ликвидации крупномасштабных пожаров:

на предприятиях топливной, химической, нефтеперерабатывающей промышленности;

на предприятиях лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, в лесах и на сельскохозяйственных угодьях;

при тушении послеаварийных пожаров воздушного транспорта на земле, аварий, катастроф не железнодорожном, морском и речном транспорте;

при нейтрализации и утилизации сильнодействующих ядовитых веществ.

Предлагаемая по изобретению установка позволяет реализовать новые современные технологи получения и подачи пены средней кратности или распыленной воды с увеличенной дальнобойностью и скоростью растекания по поверхности горения, что позволяет:

сократить время пожаротушения по сравнению с традиционными средствами, на складах боеприпасов и сильнодействующих ядовитых веществ;

существенно уменьшить количество ствольщиков, непосредственно участвующих в тушении пожара;

снизить риск для здоровья и жизни людей, поскольку тушение пожара может осуществляться на значительном расстоянии от горящего объекта;

повысить мобильность и механизацию процесса доставки воды и пены в зону горения.

Учитывая новизну отдельных и совокупности существенных признаков, техническое решение проблемы, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, детально раскрытых в описании и показанных на чертежах, доказанную в разделе «Осуществление изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, уверенное решение актуальной проблемы, доказано уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения - повышении эффективности тушения аварийно-транспортных, лесных, аварийно-промышленных и иных пожаров за счет создания, массового изготовления и широкого практического использования конструктивно простых, технологичных в изготовлении и надежных в эксплуатации установок комбинированного тушения пеной средней кратности или распыленной водой с повышенной дальнобойностью.

Это доказывает также, что предложенные технические решения актуальной проблемы соответствуют всем установленным, предъявляемым к изобретениям требованиям охраноспособности, а также доказывает раскрытие сущности заявленного изобретения в документах заявки с полнотой, достаточной для осуществления изобретения.

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.

Изобретение относится к противопожарной технике, к ручным и стационарным устройствам для генерирования воздушно-механической гибридной пены средней кратности или распыленной воды. Для повышения эффективности тушения аварийно-транспортных, лесных, аварийно-промышленных и иных пожаров в установке комбинированного тушения пожара, содержащей цилиндрический корпус, установленную внутри корпуса кассету сеток и форсунку с патрубком присоединения к трубопроводу подачи огнетушащего вещества, корпус изготовлен металлическим тонкостенным с вогнутым внутрь корпуса со стороны выхода струи пены или распыленной воды кольцевым выступом и с выпуклым наружу со стороны форсунки кольцевым выступом, кассета сеток изготовлена из трех коаксиально установленных с натягом один внутри другого внутреннего, промежуточного и наружного кольцевых ободов с боковыми цилиндрическими поверхностями и двух расположенных с зазором относительно друг друга сеток, одна из которых зафиксирована краями в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями наружного и промежуточного ободов, а другая зафиксирована краями в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями промежуточного и внутреннего ободов, а форсунка прикреплена к корпусу посредством центрирующих упоров. При этом кассета сеток установлена внутри корпуса со стороны форсунки с упором в вогнутый внутрь корпуса кольцевой выступ и расположена так, что зафиксированная краями между наружным и промежуточным ободами сетка обращена в сторону форсунки, а зафиксированная краями между промежуточным и внутренним ободами сетка обращена в сторону выхода струи пены. 9 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл.

1. Установка комбинированного тушения пожара, содержащая цилиндрический корпус, установленную внутри корпуса кассету сеток и форсунку с патрубком присоединения к трубопроводу подачи огнетушащего вещества,

характеризующаяся тем, что

корпус изготовлен металлическим тонкостенным с вогнутым внутрь корпуса со стороны выхода струи пены или распыленной воды кольцевым выступом и с выпуклым наружу со стороны форсунки кольцевым выступом,

кассета сеток изготовлена из трех коаксиально установленных с натягом один внутри другого внутреннего, промежуточного и наружного кольцевых ободов с боковыми цилиндрическими поверхностями и двух расположенных с зазором относительно друг друга сеток, одна из которых зафиксирована краями в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями наружного и промежуточного ободов, а другая зафиксирована краями в зазоре между сопрягаемыми боковыми поверхностями промежуточного и внутреннего ободов,

а форсунка прикреплена к корпусу посредством центрирующих упоров.

2. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что

кассета сеток установлена внутри корпуса со стороны форсунки с упором в вогнутый внутрь корпуса кольцевой выступ.

3. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что кассета сеток внутри корпуса расположена так, что зафиксированная краями между наружным и промежуточным ободами сетка обращена в сторону форсунки, а зафиксированная краями между промежуточным и внутренним ободами сетка обращена в сторону выхода струи пены.

4. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что патрубок присоединения к трубопроводу подачи огнетушащего средства снабжен быстросъемно/разъемным соединением поворотными эксцентриковыми фиксаторами типа камлок, соединительной головкой или фланцем.

5. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что

на патрубке присоединения к трубопроводу подачи огнетушащего вещества установлен перекрывной кран.

6. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что

изготовлена с возможностью формирования и подачи в зону пожара гибридной пены средней кратности с кратностью 50+20 или распыленной воды на расстоянии 15+3 м.

7. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что изготовлена в ручном исполнении и содержит прикрепленную к корпусу ручку.

8. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что изготовлена с возможностью монтажа на пожарной лестнице, пеноподъёмнике, манипуляторе, автомобильном, железнодорожном, воздушном, водоплавающем или вездеходном транспортном средстве или прицепе, газонефтедобывающей платформе или закрепления на стационарной платформе.

9. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что изготовлена с ручным или дистанционным управлением или осцилированием.

10. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что дополнительно содержит средства поворотов в вертикальной и/или горизонтальной плоскостях с ручным или линейным приводом с электро-, пневмо- или гидродвигателем с возможностью их подключения к системе дистанционного управления их функционированием посредством выносного пульта или радиосигналов системы дистанционного управления.