Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области рельсового транспорта и касается альтернативного способа тушения возгораний внутри кузова тепловоза.

Известны штатные системы пожаротушения, которыми оборудованы отечественные тепловозы и которые могут быть реализованы в трех типах:

- пенное тушение с использованием пенообразователя ПО-1 по ГОСТ 6948-81 (тепловозы 3ТЭ10М, 2ТЭ10Л и др.);

- газовое, с использованием хладона 114В2 по ГОСТ 15899-79, углекислого газа CO₂ или других, в т.ч. инертных газов (ТЭ10М, М62У и 2ТЭ116);

- порошковое с использованием порошков марки пирант-А ТУ 301-11-03-89, пирант-АН ТУ6-35-0204894 и П-2АП ТУ113-08-597-86 (ТЭ10М по проекту Т1425.00.00 ПКБ ЦТ, ТЭП60 и ТЭП70) - аналоги.

На некоторых тепловозах установлены комбинированные системы пожаротушения: пенное в дизельном помещении и газовое в аппаратных камерах (на тепловозах - ТЭ10М, 4ТЭ10С, 2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70) или порошковое в дизельном помещении и газовое в аппаратных камерах (на тепловозах - ТЭ10М, 4ТЭ10С, 2ТЭ116, 2ТЭ121, М62У).

Основным недостатком штатных систем является ограниченный объем средств пожаротушения, связанный с компоновочными трудностями размещения оборудования в подкузовном пространстве тепловоза. При пожарах средней и высокой интенсивности ресурсов систем пожаротушения попросту не хватает. Кроме того, газовые и порошковые системы пожаротушения не безопасны для персонала. Наконец, вещество, используемое для подавления открытого огня относительно дорогое.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение по первому варианту является повышение надежности и эффективности пожаротушения кузова тепловоза с использованием воды из системы охлаждения дизеля и сжатого газа.

Указанный технический результат, по первому варианту достигается тем, что при использовании заявляемого способа после начала возгорания отключают дизель тепловоза, повышают давление воды в системе его охлаждения до требуемой величины и используют ее для пожаротушения.

Способ, характеризующийся тем, что давление воды в системе охлаждения тепловоза повышают до величины, обеспечивающей максимальное использование объема воды в системе охлаждения дизеля.

Способ, в котором воду из системы охлаждения тепловоза могут использовать в виде струи из брандспойта или в виде водяного тумана, образованного с помощью мелкодисперсных распылителей.

Способ, характеризующийся тем, что давление воды в системе охлаждения тепловоза повышают посредством использования сжатого воздуха из тормозных магистралей, подаваемого в водяную систему тепловоза с обеспечением поддержания постоянного давления в системе.

Способ, характеризующийся тем, что давление воды в системе охлаждения тепловоза повышают посредством использования сжатого негорючего газа из баллонов высокого давления с обеспечением поддержания постоянного давления в системе.

Способ, характеризующийся тем, что давление воды в системе охлаждения тепловоза повышают посредством использования давления газов, образованных в результате последовательных взрывов цепочки пиропатронов в баллоне высокого давления с обеспечением поддержания постоянного давления в системе.

Известны штатные системы пожаротушения, которыми оборудованы отечественные тепловозы, которые могут быть реализованы в трех типах: - пенное с использованием пенообразователя ПО-1 по ГОСТ 6948-81 (тепловозы 3ТЭ10М, 2ТЭ10Л и др.); газовая, с использованием хладона 114В2 по ГОСТ 15899-79, углекислого газа СO₂ или других, в т.ч. инертных газов (ТЭ10М, М62У и 2ТЭ116); порошковое с использованием порошков марки пирант-А ТУ 301-11-03-89, пирант-АН ТУ6-35-0204894 и П-2АП ТУ113-08-597-86 (ТЭ10М по проекту Т1425.00.00 ПКБ ЦТ, ТЭП60 и ТЭП70) Кроме того, на некоторых тепловозах установлены комбинированные системы пожаротушения: пенное в дизельном помещении и газовое в аппаратных камерах (на тепловозах - ТЭ10М, 4ТЭ10С, 2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70) или порошковое в дизельном помещении и газовое в аппаратных камерах (на тепловозах - ТЭ10М, 4ТЭ10С, 2ТЭ116, 2ТЭ121, М62У) - аналоги.

Основным недостатком штатных систем является ограниченный объем средств пожаротушения, связанный с компоновочными трудностями размещения оборудования в подкузовном пространстве тепловоза. При пожарах средней и высокой интенсивности ресурсов систем пожаротушения попросту не хватает. Кроме того, газовые и порошковые системы пожаротушения не безопасны для персонала. Наконец, вещество, используемое для подавления открытого огня относительно дорогое.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение по второму варианту является повышение надежности и эффективности пожаротушения кузова тепловоза без повышения давления в системе охлаждения тепловоза.

Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что в заявляемом способе альтернативного пожаротушения кабины тепловоза после начала возгорания отключают дизель, с использованием насоса, установленного вне системы охлаждения тепловоза до разбрызгивателя, повышают давление рабочей среды перед ним до требуемой величины и используют ее для пожаротушения.

Способ, характеризующийся тем, что используется электрический или водяной насос (мотопомпа).

Способ, характеризующийся тем, что питание электронасоса осуществляют от аккумуляторных батарей тепловоза или от установленной на тепловозе дизель-генераторной установки малой мощности.

Способ, характеризующийся тем, что давление воды повышают до величины, обеспечивающей максимальное использование объема воды в системе охлаждения дизеля.

Способ, характеризующийся тем, что в качестве разбрызгивателя (распылителя) используют брандспойт (вода в виде струи) или мелкодисперсные распылители - вода в виде водяного тумана.

Заявляемая альтернативная система пожаротушения кузова тепловоза в соответствии с обоими вариантами, используется только в том случае, когда ресурсы штатной системы пожаротушения полностью исчерпаны или заведомо известно, что этих ресурсов будет недостаточно.

В последние годы участились случаи пожаров на тепловозах. Наиболее часто они стали проявляться на тепловозах 2ТЭ10М с дизелями 10Д100 и ТЭМ2 с дизелями 1-ПДГ4А. Одна из основных причин возникновения пожаров - не полное сгорание топлива в цилиндрах дизеля, а также повышенный унос масла в выхлопной тракт дизеля из-за износа маслосъемных колец. При работе тепловоза на малых нагрузках и в режиме холостого хода (режимы, которые наиболее продолжительное время реализуются в эксплуатации) продукты неполного сгорания и масло покрывают внутренние поверхности выхлопного тракта дизеля и турбинного колеса турбокомпрессора. При таких нагрузках температуры выхлопных газов недостаточно для воспламенения накопившихся отложений. Особенно в зимнее время года. Поэтому отложения начинают накапливаться в выхлопном тракте тем интенсивнее, чем больше износ дизеля и выше продолжительность времени его работы с малыми нагрузками. Со временем отложения достигают опасной концентрации. Переход тепловоза на работу дизеля с максимальными нагрузками, когда температура выхлопных газов растет и достигает значения воспламенения отложений, может спровоцировать пожар.

Технической предпосылкой для использования заявляемого способа альтернативного пожаротушения по первому и второму вариантам является то, что на тепловозе имеется дополнительный ресурс для пожаротушения - это вода в системе охлаждения дизеля. Ресурс относительно недорогой и его достаточно много - более 1 м³ в секции магистрального тепловоза и 0,6 м³ в секции маневрового тепловоза. В случае возникновения пожара дизель должен быть отключен и, следовательно, охлаждение ему не требуется. Вода из системы охлаждения может быть использована в виде струи из брандспойта, в котором ее обычно используют при тушении наземных пожаров, или в виде водяного тумана, образованного с помощью специальных мелкодисперсных распылителей и вытесняющего кислород из объема пространства возгорания. В последнем случае эффективность пожаротушения возрастает в разы.

Варианты реализации заявляемого способа приведены па фиг.1-2, где на фиг.1 - приведена функциональная схема системы пожаротушения, реализующая заявляемый способ по первому варианту в случае, когда давление воды в системе охлаждения тепловоза повышают с использованием сжатого воздуха (газа) из тормозных магистралей или негорючего газа из специальных баллонов высогого давления, или с использованием цепочки пиропатронов, а на фиг.2 - приведена функциональная схема системы пожаротушения, реализующая заявляемый способ по второму варианту.

Под оборудованием тепловоза понимается, например, оборудование, размещенное в подкузовном пространстве тепловоза, кабина тепловоза и т.д.

Для подачи воды в разбрызгиватель (струеобразователь или распылитель) с нужным давлением требуется определенное устройство. В качестве такого устройства могут быть использованы, в соответствии с первым вариантом:

- сжатый воздух из тормозных магистралей, подаваемый в водяную систему тепловоза через редукционный клапан, обеспечивающий поддержание постоянного давления в системе;

- сжатый негорючий газ (углекислый газ) из баллонов высокого давления, подаваемый в водяную систему тепловоза через редукционный клапан, обеспечивающий поддержание постоянного давления в системе;

- давление газов, образованных в результате последовательных взрывов цепочки пиропатронов в баллоне высокого давления, подаваемого в водяную систему тепловоза через редукционный клапан, обеспечивающий поддержание постоянного давления в системе.

Поддержание давления в системе на постоянном уровне (вариант №1) целесообразно, так как низкое давление не позволит достаточно эффективно использовать воду для тушения пожара, а избыточное давление может привести, к аварийной разгерметизации системы охлаждения и, как следствие, к невозможности использования воды для направленного тушения очагов возгорания.

В качестве устройства для подачи воды в разбрызгиватель (струеобразователь или распылитель) с нужным давлением перед быть использованы, в соответствии со вторым вариантом могут быть использованы:

- электронасос с питанием от аккумуляторных батарей тепловоза;

- электронасос с питанием от вспомогательной дизель-генераторной установки малой мощности, специально установленной на тепловозе;

- мотопомпа (моноблок, состоящий из двигателя внутреннего сгорания и водяного насоса).

Схема по первому варианту содержит водяной контур охлаждения дизеля 1, водяной контур охлаждения масла и надувочного воздуха 2, водяные полости охлаждения дизеля 3, охладитель надувочного воздуха 4, охладитель масла 5, радиаторы горячего 6 и холодного 7 контуров, насосы горячего 8 и холодного 9 контуров; подпиточные трубы 10 и 11 насосов горячего и холодного контуров; обратные клапаны 12 и 13; запорные вентили (краны) 14 и 15, выпорной трубопровод 16, пожарный рукав 17, брандспойт 18, форсунки-распылители 19, клапаны обратные 20 и 21, резервуар высокого давления 22 (главный тормозной резервуар или баллон высокого давления), редуктор 23 (или редукционный клапан) и цепочка пиропатронов(на фигурах не показано), газовый кран 24, бак расширительный 25.

Форсунки распылители в первом варианте реализации изобретения устанавливают стационарно в наиболее пожароопасных местах тепловоза, в том числе в коллекторах выхлопного тракта турбокомпрессора, над выхлопными коллекторами, в районе глушителя, над дизелем в районе насосов высокого давления и т.д.

Схема, реализующая заявляемый способ по первому варианту работает следующим образом. В случае возникновения пожароопасной ситуации заглушают дизель и обесточивают высоковольтную камеру. Открывают газовый кран 24. В случае возгорания в районе турбокомпрессора открывают кран 15. При этом вода поступает к распылителям (форсункам) 19, встроенным в различных точках выхлопного тракта дизеля. В случае возгорания в других местах оперативно разматывают пожарный рукав 17 и открывают кран 14. Направляют струю воды из брандспойта 18 в место явного или предполагаемого возгорания или задымления. При этом клапаны обратные 12 и 13 препятствуют поступлению воды в расширительный бак 25 по подпиточным трубам, а клапаны обратные 20 и 21, настроенные на давление редуктора 23, полностью или частично закрывают сечение трубок выпорного трубопровода 16, и, тем самым, исключают или уменьшают поступление воды в расширительный бак по выпорному трубопроводу. Давление перед редукционным клапаном 23 обеспечивается с из резервуара 22, который может являться главным или вспомогательным резервуаром тормозной системы тепловоза, а может представлять собой дополнительный баллон высокого давления с негорючим газом.

Схемы реализации заявляемого изобретения в соответствии с первым вариантом все основаны на повышении давления в системе охлаждения тепловоза, но отличаются друг от друга способом подвода давления газов (воздуха) к редукционному клапану 23, который обеспечивает управляемое повышение давления в системе охлаждения тепловоза.

Варианты реализации заявляемого решения выбираются в каждом конкретном случае и зависят от рабочих параметров и габаритов тепловоза. Например, использование сжатого воздуха высокого давления из резервуаров тормозных магистралей тепловоза 22 является самым простым в реализации, но ограничено емкостью тормозных, воздушных резервуаров тепловоза и не во всех случаях обеспечение оптимального результата, при котором будет реализован полностью потенциал водяной системы тепловоза для тушения пожара в полной мере.

Схема с применением негорючего газа из баллона высокого давления потребует от эксплуатационных служб повышенного внимания в соответствии с требованиями ОСТ 24.201.03-90 «СОСУДЫ И АППАРАТЫ СТАЛЬНЫЕ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ», но является самой недорогой и простой в использовании.

Реализация схемы с использованием давления газов, образованных в результате последовательных взрывов цепочки пиропатронов в баллоне высокого давления 22 с обеспечением поддержания постоянного давления в системе, является разновидностью схемы с использованием газового баллона без цепочки пиропатронов с той лишь разницей, что давление в специальных резервуарах, где размещены пиропатроны не хранится постоянно, а поднимается до нужного значения при помощи подрыва цепочки пиропатронов только в момент возникновения пожара.

Оптимальной, для большинства ныне используемых тепловозов, является схема с использованием сжатого газа из баллона высокого давления. Он позволяет, во-первых, максимально использовать потенциал воды в системе охлаждения дизеля, а, во-вторых, использовать недорогой и не дефицитный углекислый газ в качестве источника давления для вытеснения воды из системы охлаждения дизеля тепловоза. Паровоздушная смесь этого газа с водяным туманом обладает максимальными возможностями для тушения возгораний.

Схема по второму варианту содержит водяной контур охлаждения дизеля 1, водяной контур охлаждения масла и надувочного воздуха 2, водяные полости охлаждения дизеля 3, охладитель паду вечного воздуха 4, охладитель масла 5, радиаторы горячего 6 и холодного 7 контуров, насосы горячего 8 и холодного 9 контуров; подпиточные трубы 10 и 11 насосов горячего и холодного контуров; обратные клапаны 12 и 13; запорные вентили (краны) 14 и 15, выпорной трубопровод 16, пожарный рукав 17, разбрызгиватели 18, форсунки-распылители 19, электронасос или помпу 27.

Форсунки распылители при реализации второго варианта изобретения устанавливают стационарно в наиболее пожароопасных местах тепловоза, в.т.ч. в коллекторах выхлопного тракта турбокомпрессора, над выхлопными коллекторами, в районе глушителя, над дизелем в районе насосов высокого давления и т.д.

Схема, реализующая второй вариант заявляемого изобретения, работает следующим образом. В случае возникновения пожароопасной ситуации заглушают дизель и обесточивают высоковольтную камеру. Включают электронасос или помпу 26. В случае возгорания в районе турбокомпрессора открывают кран 15. При этом вода поступает к распылителям (форсункам) 19, встроенных в различных точках выхлопного тракта дизеля. В случае возгорания в других местах оперативно разматывают пожарные рукава 17 и открывают кран 14. Направляют струю воды из брандспойта 18 в место явного или предполагаемого возгорания или задымления.

Схемы реализации заявляемого изобретения в соответствии со вторым вариантом не основаны на повышении давления в системе охлаждения и отличаются друг от друга приводом и способом обеспечения питания насоса - электрического или водяного.

Варианты реализации заявляемого решения выбираются в каждом конкретном случае и зависят от рабочих параметров и габаритов тепловоза. Например, схема, реализующая использование электронасоса с питанием от аккумуляторных батарей тепловоза в техническом отношении относительно просто реализуется на тепловозе, т.к. дополнительно требует применения только вспомогательного электронасоса, но может быть ограничена в реализации из-за фиксированной емкости аккумуляторных батарей тепловоза.

Схема с использованием для привода электронасоса дизель-генераторной установки требует применения относительно дорогого дополнительного оборудования (вспомогательной дизель-генераторной установки малой мощности и системы обеспечения ее топливом).

Схема с использованием моноблочного водяного насоса и двигателя внутреннего сгорания, является более предпочтительным вариантом для большинства используемых в настоящее время тепловозов различных конструкций, так как исключает применение генератора и электродвигателя для привода насоса.