Противопожарная система космического аппарата Российский патент 2025 года по МПК B64G1/52 A62C3/16 

Заявляемое изобретение относится к противопожарной технике необитаемых космических аппаратов (КА).

В необитаемых герметичных отсеках КА возможно возгорание оборудования вследствие его неисправности или перегрева. Актуальной является задача обнаружения и ликвидации возгорания.

Применяемые в настоящее время противопожарные системы [1-3] имеют ряд недостатков, с которыми их применение на КА невозможно или нецелесообразно.

Наиболее близким аналогом предлагаемой системы является «Способ пожаротушения и система пожаротушения для осуществления способа» [4]. Данную систему возможно использовать только в земных условиях, потому что она не приспособлена к условиям невесомости, не является замкнутой, следовательно, после применения системы потребуется перезарядка огнетушащего средства, дополнительные средства и оборудование для утилизации отработанного вещества, что повлечёт за собой увеличение массы КА. Кроме того, применение воды, водных растворов и иных огнетушащих электропроводимых средств опасно для оборудования.

Целью предлагаемого изобретения является создание эффективной и безопасной системы пожаротушения с использованием перфторэтилизопропилкетона CF₃CF₂C(O)CF(CF₃)₂=C₆F₁₂ (далее рабочая жидкость) в качестве тушащего рабочего тела.

Технический результат заключается в возможности применения системы пожаротушения в условиях космоса, а именно, в условиях ограниченного пространства, массы, ресурсов и отсутствии гравитации. Замкнутость контура системы пожаротушения и наличие системы регенерации, основанной на замкнутом контуре с очисткой газовой среды от продуктов реакции, делает возможным повторное использование отработанного рабочего тела, что обеспечивает эффективность работы системы в условиях ограниченной возможности взаимодействия с забортным пространством и повышает экономичность. Кроме того, процедура тушения является безопасной для оборудования за счет использования неэлектропроводного перфторэтилизопропилкетона.

Технический результат достигается тем, что в герметичном объёме расположены блок управления, электронная плата с датчиками температуры и пирометры, в стенки объема плотно вмонтированы форсунки-распылители, при этом система включает контур нейтрального глаза и контур перфторэтилизопропилкетона, в контур нейтрального газа входят соединенные последовательно баллон с нейтральным газом, клапан-регулятор расхода на контуре нейтрального газа, герметичный объём, датчик дыма, кран для переключения между двумя контурами, насос и клапан запирания баллона с нейтральным газом; в контур перфторэтилизопропилкетона входят соединенные последовательно баллон с газо-жидкостной смесью перфторэтилизопропилкетона и нейтрального газа, клапан-регулятор расхода контура перфторэтилизопропилкетона, форсунки-распылители газо-жидкостной смеси, герметичный объём, кран для переключения между двумя контурами, фильтры очистки среды от продуктов горения, вакуумный насос, клапан запирания баллона с перфторэтилизопропилкетоном; при этом трубопровод, ведущий из герметичного объёма, датчик дыма, кран для переключения между двумя контурами являются общими элементами контуров; баллон с нейтральным газом снабжен дополнительным выходом в контур перфторэтилизопропилкетона с установленным клапаном-регулятором расхода. На фигуре изображена блок-схема противопожарной системы:

1 - Баллон с нейтральным газом.

2 - Баллон с рабочей жидкостью и нейтральным газом.

3 - Герметичный объём (отсек с оборудованием).

4 - Электронная плата с оборудованием и датчиками температуры.

5 - Пирометры.

6 - Контур циркуляции нейтрального газа.

7 - Датчик дыма.

8 - Кран переключения расхода на контурах.

9 - Насос.

10 - Клапан запирания баллона с нейтральным газом.

11 - Клапан-регулятор расхода на контуре с нейтральным газом.

12 - Контур циркуляции рабочей жидкости.

13 - Фильтры очистки среды от продуктов горения.

14 - Вакуумный насос.

15 - Клапан запирания баллона с рабочей жидкостью.

16 - Клапаны-регуляторы расхода контура рабочей жидкости.

17 - Форсунки-распылители газо-жидкостной смеси (ГЖС).

18 - Направление течения нейтрального газа в контуре нейтрального газа.

19 - Направление течения ГЖС в контуре рабочей жидкости.

Отсек КА, с расположенным в нем оборудованием, представляет собой герметичный объём (3), в котором устанавливают электронную плату с блоком управления, датчиками температуры (4), а также пирометры (5) для получения температурной картины герметичного объёма (3).

В стенки герметичного объема (3) плотно вмонтированы форсунки-распылители (17) газожидкостной смеси рабочей жидкости и нейтрального газа. В баллоне (1) хранится нейтральный газ, который постоянно циркулирует в контуре (6) нейтрального газа по направлению (18) за счёт насоса (9). Клапан запирания (10) баллона (1) с нейтральным газом и клапан-регулятор расхода (11) на контуре (6) нейтрального газа открыты. В случае срабатывания датчиков температуры, пирометров или датчика дыма (7), блок управления одновременно отключает контур (6) и включает контур (12) циркуляции рабочей жидкости. Для отключения контура (6) срабатывает кран переключения расхода на контурах (8), выключается насос (9), закрываются клапаны (10, 11). Для включения контура (12) циркуляции рабочей жидкости включается вакуумный насос (14), открывается клапан запирания баллона с рабочей жидкостью (15), открывается клапан-регулятор (16) расхода контура рабочей жидкости. Происходит тушение: из баллона (2) с рабочей жидкостью и нейтральным газом, через клапаны (16), смесь исходит под давлением в герметичный объём (3) по направлению течения в контуре ГЖС (19) через форсунки-распылители ГЖС (17) до момента прекращения пожара, который определяется блоком управления автоматически по показаниям датчиков. Далее клапаны (10, 16) закрываются. Через кран (8), за счёт работы вакуумного насоса (14), продукты реакции и неотработанная смесь поступает в фильтры (13) очистки среды от продуктов горения. Далее очищенная смесь поступает в баллон (2) с рабочей жидкостью и нейтральным газом через клапан (15) и готова к повторному использованию.

Система рассчитывается индивидуально для каждого герметичного объёма или группы таковых на определённое количество фаз тушения.

Система эффективна до тех пор, пока в баллоне (2) более половины объёма занимает рабочее тело (перфторэтилизопропилкетон) и система очистки не будет насыщена.

В результате внедрения системы пожаротушения, основанной на перфторэтилизопропилкетоне, становится возможно многократное пожаротушение в условиях космического пространства, снижаются затраты на систему пожаротушения электроники в герметичных объёмах с нейтральным газом.

Источники информации

1. Патент на изобретение RU 2676578 от 09.01.2019 г.

2. Патент на изобретение RU 2804888 от 09.10.2023 г.

3. Патент на изобретение RU 2811858 от 18.01.2024 г.

4. Патент на изобретение RU 2244579 от 20.01.2005 г.

Заявляемое изобретение относится к противопожарной технике необитаемых космических аппаратов. В герметичном объёме находятся блок управления, электронная плата с датчиками температуры и пирометры, а также форсунки-распылители. Система содержит контур нейтрального газа и контур перфторэтилизопропилкетона. Первый контур содержит баллон с нейтральным газом, клапан-регулятор, насос и клапан запирания. Второй контур содержит баллон с газо-жидкостной смесью, клапан-регулятор, форсунки, фильтры очистки, вакуумный насос и клапан запирания. Общими элементами двух контуров являются трубопровод, ведущий из герметичного объёма, датчик дыма и кран для переключения между двумя контурами. Достигается эффективное и безопасное для электрооборудования пожаротушение в условиях космоса с экономным расходом рабочего тела. 1 ил.

Противопожарная система космического аппарата, характеризирующаяся тем, что в герметичном объёме расположены блок управления, электронная плата с датчиками температуры и пирометры, в стенки объема плотно вмонтированы форсунки-распылители, при этом система включает контур нейтрального глаза и контур перфторэтилизопропилкетона, в контур нейтрального газа входят соединенные последовательно баллон с нейтральным газом, клапан-регулятор расхода на контуре нейтрального газа, герметичный объём, датчик дыма, кран для переключения между двумя контурами, насос и клапан запирания баллона с нейтральным газом; в контур перфторэтилизопропилкетона входят соединенные последовательно баллон с газо-жидкостной смесью перфторэтилизопропилкетона и нейтрального газа, клапан-регулятор расхода контура перфторэтилизопропилкетона, форсунки-распылители газо-жидкостной смеси, герметичный объём, кран для переключения между двумя контурами, фильтры очистки среды от продуктов горения, вакуумный насос, клапан запирания баллона с перфторэтилизопропилкетоном; при этом трубопровод, ведущий из герметичного объёма, датчик дыма, кран для переключения между двумя контурами являются общими элементами контуров; баллон с нейтральным газом снабжен дополнительным выходом в контур перфторэтилизопропилкетона с установленным клапаном-регулятором расхода.