Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к способам тушения пожаров при возгораниях на больших площадях, и может быть использовано для локализации и ликвидации крупных лесных пожаров, а также при подавлении возгораний промышленных и общественных объектов.

Известен способ тушения мощных локальных и иных пожаров [RU 2281132 С2, МПК А62С 3/02 (2006.01), опубл. 10.08.2006], в котором на пламя ударной волной обрушивают со сверхзвуковой скоростью вращающуюся пожарогасящую смесь. Вращающуюся пожарогасящую смесь образуют в доставленной на необходимую позицию пожароуничтожающей бомбе за счет первого взрыва размещенных в бомбе кумулятивных зарядов, при этом сверхзвуковую скорость указанной смеси сообщают вторым взрывом размещенных в бомбе зарядов с выемками.

Для реализации этого способа требуется большое количество ресурсов. Такой способ небезопасен для людей, случайно оказавшихся в зоне пожара, так как взрывная волна и последующие летящие вслед за ней шарики с огнетушащим веществом способны привести к травматизму или летальному исходу. Шарики с огнетушащим веществом взрываются непосредственно при контакте с предметами горения. Это приводит только к заливу предметов горения. Затраченная жидкость испаряется незначительно, как следствие, не снижая существенно температуры пламени.

Известен способ тушения пожаров [RU 2295370 С2, МПК А62С 3/00, А62С 19/00, опубл. 20.03.2007], основанный на использовании тонкостенных герметичных капсул, заполненных водой, которые доставляют в очаг пожара. Для диспергирования содержащейся в капсулах воды используют тепловую энергию пожара, а размеры капсул выбирают из расчета возникновения паровых взрывов капсул при их движении в очаге подавляемого пожара.

Такой способ сложно, а в некоторых случаях невозможно реализовать. Во-первых, при правильном выборе оболочки капсул для реализации условия обеспечения парового взрыва необходимо знать характеристики пожара: температуру в очаге, скорость ветра при открытом возгорании и продуктов сгорания, а также высоту пожара. Во-вторых, при тушении небольших по высоте возгораний жидкость внутри оболочки не успевает прогреться для реализации парового взрыва и, как следствие, происходит разрушение оболочки о предметы горения.

Известен способ тушения верховых и наземных лесных пожаров [RU 2146544 С1, МПК 7 А62С 3/02, опубл. 20.03.2000], включающий доставку взрывного заряда в зону пожара в авиабомбе и его высвобождение при взаимодействии взрывателя бомбы, например, с кронами деревьев с одновременным высвобождением и распылением огнетушащего вещества. Взрывной заряд в авиабомбе доставляют с помощью платформы, предусмотренной для подвешивания 16 и более авиабомб и выполненной из металлических конструкций с возможностью подсоединения к средствам доставки.

Для реализации этого способа требуются большие затраты, так как тушение очередного пожара требует нового комплекта специально подготовленных авиабомб. Кроме того, используемое для реализации способа устройство небезопасно, так как не исключена возможность ложного срабатывания взрывателя при подвешивании бомб к вертолету, а также во время их доставки к месту пожара.

Известен способ тушения лесных пожаров [RU 2375092 С1, МПК А62С 3/02, опубл. 10.12.2009], выбранный в качестве прототипа, по которому перед фронтом пожара создают огнезащитную полосу, в которую подают огнегасящую среду в виде смеси инертного газа с аэрозолями, при этом для получения инертного газа и аэрозолей используют пылевидные горючие и огнестойкие частицы и воздух.

Данный способ требует использование большого количества огнегасящего состава и сопутствующего сложного оборудования для смешения компонентов состава и последующей генерации аэрозоля. Способ небезопасен для людей, случайно оказавшихся в зоне создания огнезащитной полосы.

Предложенный способ тушения пожаров, так же как в прототипе, заключается в создании перед фронтом пожара огнезащитной полосы, в которую подают огнегасящую среду.

Согласно изобретению при помощи нескольких последовательно движущихся устройств доставки, на каждом из которых установлено свое распылительное устройство, подают жидкую огнегасящую среду в виде нескольких последовательно перемещающихся распыленных струй, причем каждая последующая струя состоит из капель с меньшими радиусами, чем предыдущая.

В качестве устройства доставки может быть использован самолет.

В качестве жидкой огнегасящей среды может быть использована вода.

Последовательная подача разных струй воды с уменьшающимися радиусами капель позволяет эффективно локализовать пожар за счет различных механизмов тушения, характерных для капель различных размеров. Струя воды, генерируемая распылительным устройством с крупным распылом, сбивает пламя за счет охлаждения поверхности горящего очага. Последующая струя воды с меньшими размерами капель преодолевает сопротивление пламени и продуктов сгорания, достигает горящей поверхности и образует пленку воды, отводя значительную долю тепла на испарение воды. Движущаяся следом струя воды с еще меньшими размерами капель активно испаряется в области пламени, а образовавшийся в результате этого водяной пар постепенно вытесняет окислитель и продукты газификации из зоны горения. С каждым последующим циклом движения распылительных устройств эффект тушения усиливается, что в итоге приводит к полному затуханию пожара.

Предложенный способ безопасен для людей, случайно оказавшихся в зоне пожара, и не приводит к загрязнению и разрушению окружающей среды.

На фиг. 1 приведена схема создания огнезащитной полосы при реализации предлагаемого способа с использованием трех средств доставки.

Для испытания способа тушения пожаров на полигоне в соответствии с ГОСТ Р 51057-2001 был сконструирован модельный очаг пожара типа А1 из брусков сосны 50×50 мм. Модельный очаг пропитывали керосином марки ТС-1, после чего осуществляли его зажигание. Площадь пожара составила ≈1 м². Температуру продуктов сгорания и пламени измеряли хромель-алюмелевыми термопарами в комплекте с многоканальным регистратором РМТ-59М, она составила ≈800°C.

Над модельным очагом пожара на высоте около 1,5 м был установлен металлический каркас, на направляющих которого размещены три распылительных устройства, соединенных с баком с водой. Каждое распылительное устройство с помощью индивидуального электропривода, закрепленного на каркасе, перемещали по горизонтальным направляющим друг за другом над модельным очагом пожара. В качестве распылительных устройств использовали форсунки: первая форсунка типа ФЭ512-4-3 генерировала распыленную струю с размерами капель 2-5 мм; вторая форсунка типа ТФ0902 генерировала распыленную струю с размерами капель 0,5-2 мм; третья форсунка типа В661/40020 генерировала распыленную струю с размерами капель 0,01-0,5 мм.

Для контроля и регистрации размеров капель воды в распыленных струях, генерируемых форсунками, использовали систему диагностики двухфазных газо-, парожидкостных потоков, работающую на базе оптических методов «Particle Image Velocimetry» и «Interferometric Particle Imaging» (Волков P.C., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Экспериментальное исследование полноты испарения распыленной воды при ее движении через пламя // Пожаровзрывобезопасность, 2013. - №10. - С. 15-24).

Каждая последующая форсунка начинала движение по горизонтальной направляющей после того как предыдущая достигла края очага пожара. Когда третья форсунка достигала края очага пожара, первая форсунка начинала движение в обратном направлении. Процесс повторяли до полного тушения модельного очага. Факт тушения фиксировали визуально. Тушение считалось достигнутым, если в течение 10 мин не происходило повторного воспламенения. Через 120 с сначала процесса тушения модельный очаг пожара был потушен. При этом суммарный объем затраченной воды составил 1,6 л. Это значительно меньше, чем объемы воды затрачиваемые в практике тушения пожаров с применением авиации - 3-5 л/м². Следовательно, применение предложенного способа позволяет увеличить площадь тушения пожара минимум в 2-3 раза по сравнению с широко распространенными методами тушения, в которых применяют локальный сброс больших водяных масс.

Использование в процессе тушения только одной распылительной форсунки типа ФЭ512-4-3 показало значительно большее время тушения (260 с).

При тушении, например лесного пожара, могут быть использованы в качестве устройств доставки огнегасящей среды несколько летательных аппаратов, каждый из которых снабжен распылительным устройством, генерирующим капли определенного размера. При этом на каждом последующем устройстве доставки устанавливают распылительные устройства, генерирующие капли с радиусами меньшими, чем на предыдущем. При достижении первым устройством пожара осуществляют распыл воды вдоль его кромки, а последующие устройства доставки, двигаясь вслед за первым, осуществляют распыл воды в ту же область пожара. При необходимости весь процесс повторяют до полного тушения пожара.