Результат интеллектуальной деятельности: СРЕДСТВО ДИСТАНЦИОННОГО ПОДЖИГАНИЯ ВРЕДНЫХ ГАЗООБРАЗНЫХ ГОРЮЧИХ ВЫБРОСОВ И ПАТРОН МЕТАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА СРЕДСТВА ДИСТАНЦИОННОГО ПОДЖИГАНИЯ ВРЕДНЫХ ГАЗООБРАЗНЫХ ГОРЮЧИХ ВЫБРОСОВ

Изобретение относится к оборудованию для уничтожения аварийных выбросов вредных газообразных и горючих веществ на предприятиях нефтехимии и переработки нефти и газа, однако может быть использовано также для поджигания выбросов газа и нефти при авариях на скважинах и трубопроводах их месторождений, в том числе для поджигания на этих объектах технологических сбросов.

Оперативным и основным приемом локализации негативных последствий технологических сбросов и аварийных выбросов вредных газообразных и горючих веществ (далее по тексту выбросов) является их сжигание в пламени смеси содержащихся в них горючих газов с воздухом. Указанная оперативность обусловлена наличием в аварийных промышленных выбросах большого количества твердых, жидких и газообразных экологически вредных веществ, например сероводорода, которые в пламени либо сгорают, либо разлагаются на менее вредные или безвредные вещества [Промышленная очистка газов. В Страус, М.: Химия, 1981 г.]. Однако горение газовоздушной смеси при определенном стечении нескольких случайных факторов может переходить в объемный взрыв большой мощности, вероятность которого возрастает с увеличением времени от момента начала выброса до его поджигания. Поэтому к средствам, применяемым для поджигания выбросов, предъявляются достаточно высокие требования по быстродействию, надежности, дальности и точности действия и т.д., которым известные из них в необходимом объеме не удовлетворяют.

Известные средства дистанционного поджигания аварийных выбросов на трубопроводе газа и нефти основаны на вбросе с наветренной стороны в зону поджигания источника открытого огня. Это может быть жгут, пропитанный горючими материалами, подожженный и вбрасываемый вручную [Правила безопасности при эксплуатации конденсатопроводов и магистральных трубопроводов для сжиженных газов. Министерство газовой промышленности. М., 1978 г., стр.87-89], или «ракетам, выстреливаемая из ручной ракетницы [Правила безопасности при эксплуатации конденсатопроводов и магистральных трубопроводов для сжиженных газов. Министерство газовой промышленности. М., 1978 г., с.87-89, выбранные авторами и заявителем настоящего предлагаемого изобретения в качестве его аналога и прототипа соответственно.

Аналог конструктивно прост, но эта простота сопровождается рядом существенных недостатков:

низким быстродействием, особенно, в дождь, сильные снегопад, мороз и ветер, которые затрудняют поджигание жгута и поджигание им газовоздушной смеси выбросов, вследствие чего вредные вещества могут рассеяться по большой площади и не будут уничтожены при последующем сжигании;

малой дальностью и низкой точностью броска, которые по погодно-климатическим условиям, условиям местности и направления ветра не всегда позволяют его применять и не исключают опасности поражения бросающего горящий жгут факторами горения или взрыва газовоздушной смеси.

Эти недостатки могут быть частично нивелированы одновременным вбрасыванием в зону поджигания нескольких жгутов, но это возможно только в тех случаях, когда имеет место достаточно сильный и устойчивый попутный ветер, что имеет малую вероятность.

Недостатки аналога частично устранены в прототипе: гражданском ручном оружии, широко применяемом геологами, охотниками, рыбаками и т.д. для подачи световых сигналов друг другу или службам спасения.

Это средство состоит из однозарядного метательного устройства - ракетницы в форме пистолета с гладким стволом калибра 26 мм и неустанавливаемым по дальности стрельбы прицелом и патронов к нему с различными по цвету «ракетами-звездками».

Патроны к ракетнице представляют собой гильзу с капсюлем-воспламенителем, в которой последовательно установлены и закреплены пыжом пороховой метательный заряд и цилиндрическая шашка из осветительного состава - «ракета-звездка», которая воспламеняется газами метательного заряда при выстреле в стволе ракетницы и уже с дульного момента горит по всей поверхности.

Недостатки прототипа состоят в следующем:

1) низкая точность стрельбы, вызванная:

- конструкцией прицела, в который не вводится угол возвышения ствола, соответствующий дальности стрельбы;

- большой силой (энергией) отдачи, которая при выстреле уводит ось ствола с линии визирования (направления на цель);

- гладким стволом ракетницы, отсутствием обтюрации между ним и «ракетой-звездкой» и стабилизирующего устройства на последней, что приводит к большим разбросам дульной скорости «ракеты-звездки» и к ее случайному поведению на траектории полета к цели из-за больших и случайных начальных возмущений;

2) низкая поджигающая способность и ее высокая зависимость от дальности, вызванные:

- использованием осветительного состава, в то время как имеются зажигательные пиротехнические составы, обладающие более высокой поджигающей способностью;

- горением «ракеты-звездки» с дульного момента по всей поверхности, что уменьшает последнюю с увеличением дальности полета (стрельбы) и, следовательно, сокращает время и поверхность контакта пламени горения с газовоздушной смесью, а также сопровождается не эффективным рассеиванием тепла во все стороны;

- малыми габаритами «ракеты-звездки» - калибром и длиной;

3) низкая скорострельность, вызванная однозарядностью ракетницы, что с учетом недостатков по п.п.1) и 2) требует либо большого времени на поджигание, либо привлечения для этого большого количества стрелков и уменьшения дальности стрельбы.

Эти недостатки прототипа усугубляются негативным влиянием снега и дождя на интенсивность открытого горения «ракеты-звездки» в полете и низкой температурой газо-воздушной смеси в зоне выброса, вызванной интенсивным расширением газообразных продуктов выброса и падением в них давления от нескольких сотен или десятков атмосфер до давления окружающей среды (атмосферного). Очевидно, что чем ниже температура воздуха, тем ощутимее негативное влияние этих факторов.

Технической задачей настоящего предлагаемого изобретения является сокращение времени на поджигание газовоздушной смеси в зоне выброса вредных газообразных и горючих веществ, при одновременном обеспечении безопасности персонала, осуществляющего эти действия, в любых условиях местности, климата и погоды.

Решение этой задачи обеспечивается:

- увеличением дальности и точности стрельбы;

- увеличением поверхности контакта и времени контакта пламени источника открытого огня с газовоздушной смесью выброса;

- повышением поджигающей способности источника открытого огня;

- донесением до газовоздушной смеси большей массы источника открытого огня;

- увеличением калибра и длины патрона;

- увеличением скорострельности;

- принудительным перемешиванием газовоздушной смеси перед ее поджиганием.

Согласно предлагаемому изобретению решение поставленной технической задачи достигается тем, что:

- в средстве дистанционного поджигания вредных газообразных горючих выбросов, содержащем ручное метательное устройство со стволом и патрон, в качестве метательного устройства применен боевой магазинный гранатомет с нарезным стволом, снабженный жестким ограничителем его заряжания, образованным накладкой, скрепленной с магазином и перекрывающей его окно для подачи боевых патронов на линию ствола на величину разности между длинами боевого патрона гранатомета и патрона метательного устройства. В частном случае - жесткий ограничитель заряжания метательного устройства образован длиной окна для подачи патрона на линию ствола;

- в патроне метательного устройства средства дистанционного поджигания вредных газообразных горючих выбросов, включающем гильзу с капсюлем-воспламенителем и метательным зарядом и источник открытого огня, гильза с капсюлем-воспламенителем и метательным зарядом использована от боевого патрона гранатомета, а источник открытого огня образован пороховым реактивным двигателем, снабженным замедлителем воспламенения порохового заряда, ведущим пояском и аэродинамическим компенсатором реактивной тяги.

В частных случаях:

- заряд реактивного двигателя выполнен из зажигательного пиротехнического состава, а аэродинамический компенсатор реактивной тяги образован плоским или вогнутым передним торцом реактивного двигателя;

- заряд реактивного двигателя образован шашкой со сквозным осевым каналом.

Суть изобретения поясняется чертежами, где представлены:

на фиг.1 - метательное устройство средства дистанционного поджигания вредных газообразных горючих выбросов;

на фиг.2 - патрон метательного устройства средства дистанционного поджигания вредных газообразных горючих выбросов.

Метательное устройство (фиг.1) дистанционного средства поджигания вредных газообразных горючих выбросов на предприятиях промышленности может быть образовано практически любым магазинным (многозарядным) ручным боевым гранатометом калибром 36-40 мм с нарезным стволом, например, по схеме многозарядного стрелкового оружия [Патент РФ №2086887 от 10.08.97 г. МПК⁷ F41C 7/02], в котором подача боевого патрона из трубчатого магазина 7 на линию ствола 2 производится через окно 3, выполненное в магазине со стороны ствола, в результате возвратно-поступательного перемещения ствола относительно магазина (плечевой упор-приклад и механизм снижения патрона из магазина на линию ствола не показаны). Для этого окно 3 имеет ширину и длину, соответствующие диаметру и длине боевого патрона. С целью исключения возможности заряжания метательного устройства боевым патроном гранатомета длина окна 3 уменьшена со стороны дульного среза ствола 2 до длины 4, соответствующей длине патрона 5 метательного устройства, жесткой накладкой 6, выполненной из высокопрочной закаленной стали и скрепленной с магазином 1, например, сваркой. Это обстоятельство переводит боевой гранатомет в категорию промышленных устройств и позволяет его применять в соответствии с «Законом об оружии» на промышленных объектах. Сверху на крышке трубчатого магазина 7 смонтирован прицел, состоящий из мушки 7 и целика 8, позволяющий придавать стволу углы возвышения, соответствующие различным дальностям стрельбы.

Патрон 5 метательного устройства средства дистанционного поджигания вредных выбросов (фиг.2) имеет длину 4, соответствующую длине 4 окна метательного устройства (фиг.1) и состоит из:

- гильзы 9 с капсюлем-воспламенителем 10 и метательным зарядом 11 от боевого патрона гранатомета;

- порохового реактивного двигателя 12, имеющего массу гранаты боевого патрона к гранатомету, установленного соплом 13 к метательному заряду 11 и закрепленного в гильзе клеем или обжатием ее дульца;

- заряда 14, размещенного в реактивном двигателе 12 и выполненного из зажигательного пиротехнического состава в виде цилиндрической шашки со сквозным осевым каналом;

- замедлителя 15 воспламенения заряда 14, запрессованного в сопло 13 или вклеенного в него, выполненного из пороха или пиротехнического состава и сгорающего на безопасном для стрелка расстоянии при взрыве газовоздушной смеси в зоне вредных выбросов;

- ведущего пояска 16, выполненного из пластика и запрессованного в наружную канавку на реактивном двигателе 12;

- аэродинамического компенсатора тяги реактивного двигателя 12, создаваемой истечением продуктов сгорания заряда 14 через сопло 13, образованного плоским или вогнутым передним торцом 17 реактивного двигателя.

Работа средства дистанционного поджигания вредных газообразных и горючих выбросов по предлагаемому изобретению состоит в следующем.

Стрелок с этим средством располагается с наветренной стороны от выброса на расстоянии, несколько большем, чем расстояние, обеспечивающее ему безопасность при взрыве газовоздушной смеси в зоне выброса (больше дальности, на которой сгорает замедлитель 15 воспламенения заряда 14 реактивного двигателя 12). Затем он устанавливает на прицеле (поз.7 и 8 на рис.1) метательного устройства требуемую дальность стрельбы, производит его заряжание возвратно-поступательным перемещением ствола, прицеливается в облако газовоздушной смеси и осуществляет выстрел, при этом:

- срабатывает капсюль-воспламенитель 10 гильзы 9 и воспламеняет ее метательный заряд 11;

- давлением газов и теплом от сгорания метательного заряда 11 реактивный двигатель 12 отсоединяется от гильзы 9 и выталкивается в ствол 2, где врезается ведущим пояском 16 в нарезы ствола и к дульному моменту приобретает поступательную и окружную скорости, равные таким же скоростям гранаты боевого патрона гранатомета, одновременно эти же факторы поджигают торец замедлителя 15 воспламенения заряда 14 реактивного двигателя 12;

- на траектории полета реактивного двигателя 12 к выбросу на безопасном для стрелка расстоянии замедлитель 15 сгорает и воспламеняет заряд 14, продукты горения которого, в основном, шлаки выбрасываются через сопло 13 под действием небольшого избыточного давления с незначительной скоростью назад, а под действием центробежной силы от вращения реактивного двигателя 12 и его заряда 14 - разбрасываются в радиальных направлениях, создавая за реактивным двигателем достаточно большой по длине и диаметру факел из раскаленных шлаков;

- незначительная реактивная тяга, создаваемая истечением продуктов горения (в основном шлаков) заряда 14 через сопло 13 реактивного двигателя 12, компенсируется давлением набегающего потока воздуха на передний торец 17 реактивного двигателя;

- при проходе через облако газовоздушной смеси реактивный двигатель 12 благодаря своему вращению перемешивает эту смесь в пристеночном слое, чем повышает ее чувствительность к внешнему источнику воспламенения.

При отсутствии поджигания газовоздушной смеси первым выстрелом, стрелок простым возвратно-поступательным перемещением ствола 2 производит быстрое перезаряжание метательного устройства, а затем производит следующий выстрел с введением в его прицел поправки по результатам предыдущего и так далее до надежного подожжения и устойчивого горения смеси.

Из описания устройства и работы средства дистанционного поджигания выбросов по предлагаемому изобретению следует:

1) использование в качестве метательного устройства магазинного гранатомета с нарезным стволом, снабженного жестким ограничителем его заряжания, соответствующим патрону метательного устройства, позволяет:

- повысить дальность применения средства до дальности стрельбы гранатометов, т.е. до 400 м [Jane′s Ammunition Handbook Edited by Terry J Cander and Charles Q Cutshaw Ninth Edition 2000-2001, с.560-580] вместо 90 м [Правила безопасности при эксплуатации конденсатопроводов и магистральных трубопроводов для сжиженных газов, Министерство газовой промышленности. М., 1978 г., с.87-89];

- увеличить калибр с 26 мм до 36-40 мм [Jane′s Ammunition Handbook Edited by Terry J Cander and Charles Q Cutshaw Ninth Edition 2000-2001, с.560-580] и этим более чем в два раза увеличить массу снаряжения, образующего источник открытого огня (факел, поджигающий газовоздушную смесь);

- повысить точность стрельбы благодаря прицелу, позволяющему менять угол возвышения ствола в зависимости от дальности стрельбы;

- сократить время поджигания газовоздушной смеси, благодаря высокой скорострельности и большой емкости магазина (для надежного попадания боевым гранатометом в малоразмерную цель, как правило, достаточно произвести 1-2 выстрела с введением поправки в прицел второго выстрела по результатам первого);

- увеличить объем производства боевых гранатометов, в том числе для нужд промышленности и этим снизить их стоимость;

- перевести боевой гранатомет в соответствии с «Законом об оружии» в категорию промышленных устройств;

2) использование гильзы с капсюлем-воспламенителем и метательным зарядом от боевого патрона гранатомета в патроне метательного устройства средства поджигания позволяет:

- полностью адаптировать патрон метательного устройства к прицелу образующего метательное устройство гранатомета;

- снизить стоимость патронов метательного устройства и боевого гранатомета за счет увеличения объемов производства для них одинаковых гильз;

- обеспечить высокую надежность и стабильность патронов метательного устройства, т.к. заимствованная от боевого патрона гранатомета гильза изготавливается, как правило, на роторных линиях и поэтому имеет высокое качество;

3) применение в качестве источника открытого огня реактивного двигателя позволяет:

- сжигать в нем заряд из любого топлива, в том числе из пиротехнического зажигательного состава, обладающего наибольшей поджигающей способностью, и создавать факел огня, направленный назад, т.е. имеющий небольшую скорость относительно газовоздушной смеси;

- разместить на источнике огня ведущий поясок и этим обеспечить обтюрацию ствола, устойчивое положение источника огня на траектории и перемешивание пристеночного слоя газовоздушной смеси перед поджиганием;

- исключить влияние погодно-климатических условий на режимы сжигания заряда - источника открытого огня;

- применить замедлитель воспламенения заряда двигателя и этим обеспечить донесение на необходимую дальность стрельбы большей массы заряда, образующего факел огня, и безопасность стрелка;

4) применение заряда из зажигательного пиротехнического состава позволяет:

- снизить давление в полости реактивного двигателя и этим уменьшить массу его конструкции и создаваемую им тягу;

- создать факел огня большой длины и диаметра, состоящий, в основном, из раскаленных шлаков, и, следовательно, имеющий большие по сравнению с пороховым зарядом время и поверхность контакта с газовоздушной смесью;

- использовать для компенсации реактивной тяги простейшие аэродинамические устройства (плоский или вогнутый передний торец реактивного двигателя), приводящие баллистику полета двигателя в соответствие с прицелом метательного устройства.

Все перечисленное в итоге позволяет повысить надежность поджигания вредных газообразных и горючих веществ на предприятиях нефтехимии и переработки нефти и газа и безопасность стрелка в любых условиях погоды, климата, местности и направления и силы ветра.