Результат интеллектуальной деятельности: ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ

Изобретение относится к технике противопожарной защиты помещений и транспорта, в частности к устройствам аэрозольного пожаротушения.

В настоящее время известно устройство для тушения пожаров, содержащее корпус с выпускными отверстиями, заряд, охлаждающий состав и узел инициирования (заявка РФ 2116091, 1997 г.). Известно также устройство пожаротушения, защищенное патентом РФ 2064305 от 17.03.93 г., содержащее корпус с твердотопливной шашкой из аэрозольобразующего состава (АОС), воспламенитель и охладитель, расположенный симметрично относительно шашки, выполнен из теплопоглощающего материала, а на выходе продуктов сгорания расположены решетки. В этих устройствах продукты разложения охлаждающего состава разбавляют продукты сгорания АОС, содержащие смесь аэрозольных огнетушащих частиц. В результате снижается огнетушащая эффективность, характеризующая необходимый расход АОС в килограммах для тушения одного кубометра защищаемого помещения. Использование охлаждающего состава также сильно ухудшает эксплуатационные характеристики огнетушащих устройств из-за возможного перекрытия выходных отверстий для прохода аэрозольных продуктов горения. Это особенно часто проявляется при применении таких устройств на транспорте, когда они подвергаются вибрациям, и при высоких температурах эксплуатации. Кроме того, применение охлаждающего состава увеличивает массовые и габаритные характеристики устройства. Аналогом также является аэрозольный генератор (патент РФ 2087169, 1994 г.), содержащий корпус и размещенные в нем заряд из пиротехнического аэрозольобразующего твердого топлива и воспламенитель, а также расположенную по периметру корпуса щель для выпуска аэрозоля. Хотя химический охладитель здесь не используется, однако существенным недостатком конструкции является значительная протяженность пламенной зоны струи истекающих аэрозольных продуктов, возникающая при щелевом истечении. В данной конструкции температура истекающей струи на срезе генератора превышает 500^oС, т. е. этот генератор принадлежит к I типу по классификации ГОСТ Р 51046-97.

В качестве прототипа (патент РФ 2159647, 2000 г.) рассмотрен генератор огнетушащего аэрозоля (ГОА), содержащий корпус, состоящий из двух полукорпусов, аэрозольобразующий заряд и узел воспламенения, а также кожух с патрубками, расположенный по периметру корпуса вокруг щелей для выпуска аэрозоля. Такой кожух позволяет улавливать расплавленные шлаки конденсированной фазы АОС. Недостатком конструкции является громоздкая и материалоемкая лабиринтная охладительная система кожуха, снижающая огнетушащую эффективность. Это связано с тем, что механизм огнетушения основан на способности аэрозольных частиц активно тормозить и обрывать химические процессы горения различных материалов. После прохождения через лабиринт кожуха химическая природа и свежеобразованная поверхность аэрозольных частиц изменяются и истекающие продукты горения АОС частично теряют огнетушащую способность.

Технической задачей изобретения является создание ГОА, позволяющего при простой конструкции охладительной системы, без использования охладительного состава осуществить выпуск огнетушащих частиц аэрозоля и практически исключить выход пламенной зоны струи, а также шлаков и остатков АОС из ГОА. При этом температура продуктов истечения за пределами ГОА снижена до температуры менее 500^oС и данный ГОА принадлежит ко II типу по классификации ГОСТ Р 51046-97, что значительно расширяет область применения ГОА на пожароопасных объектах.

Решение указанной задачи состоит в том, что в генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем цилиндрический или призматический корпус с расположенными на нем выпускными отверстиями, а также с зарядом АОС и воспламенителем, выполнены выпускные отверстия расположенные в одном или нескольких рядах. Минимальное расстояние Н между выпускными отверстиями в ряду относится к диаметру выпускного отверстия Д как Н/Д = 0,5-4. Как было установлено в опытах, с увеличением коэффициента избытка окислителя α для АОС и снижением Д длина пламенной зоны уменьшается. При этом Д находится в отношении с α как Д/α = 3-20 мм. При использовании указанных зависимостей для Н, Д и α длина высокотемпературной пламенной зоны не увеличивается при любых значениях α≥0,5. При таких параметрах выбора соотношений для Н, Д и α струи истекающих аэрозольных продуктов не смешиваются между собой до момента снижения температуры струи ниже температуры догорания продуктов истечения. В данной конструкции охладительная система практически не снижает огнетушащую эффективность. На корпусе рядом с выпускными отверстиями выполнены ограждения с отверстиями, расположенные параллельно направлению струи истекающих продуктов сгорания. В процессе горения АОС выделяется огнетушащий аэрозоль, который, истекая через выходные отверстия отдельными струями, которые смешиваются с воздухом, подсасываемым через инжекционные отверстия ограждений, частично охлаждается. При этом зона пламени не выходит за пределы ограждений. Температура продуктов сгорания за пределами ГОА не превышает 500^oС. Выбор диаметра выпускных отверстий позволяет расположить их по одному или обоим торцам корпуса. Допускается расположение выпускных отверстий в несколько рядов так, что минимальное расстояние Нр между рядами относится к диаметру выпускного отверстия Д, как Нр/Д = 4-6. Такой выбор соотношения Нр и Д не позволяет сливаться между рядами истекающим струям и увеличивать длину пламени. Чтобы исключить выброс остатков в конце работы ГОА, когда тонкосводный цилиндрический заряд может разрушиться, выпускные отверстия расположены на расстоянии от нижнего торца ГОА не ниже, чем на треть высоты корпуса. Для исключения выброса шлаков из ГОА нижние ограждения выполнены сплошными с отбортовкой, а верхние ограждения выполнены с инжекционными отверстиями. В некоторых случаях Н, Д и α могут быть выбраны так, что пламенная зона за срезом выпускных отверстий отсутствует, и тогда допускается отсутствие ограждений.

Внешний вид установки показан на фиг.1. Генератор содержит корпус 1, заряд АОС 2, закрепленный на опорных решетках 3, воспламенитель 4, выпускные отверстия 5, из которых истекает огнетушащий аэрозоль 8, ограждения 6 с отбортовкой 7 и инжекционными отверстиями 9. На фиг.2 показан вариант исполнения ГОА с выпускными отверстиями без ограждений, выполненными на боковой и торцевой поверхностях корпуса. Расположение выпускных отверстий на прямоугольном и круглом торцах ГОА показано на фиг.3 и 4 соответственно.

ГОА работает следующим образом. При пожаре инициируется воспламенитель, который зажигает заряд АОС. Суммарная площадь выпускных отверстий определяется из внутрибаллистических расчетов горения заряда с учетом предельно допустимого давления в ГОА. За пределами ГОА зона пламени практически отсутствует, а продукты сгорания истекают без шлаков, т.к. они задерживаются отбортовкой ограждения. При испытаниях ГОА с зарядом от 200 до 1000 г было установлено, что время горения АОС составляло от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Температура истекающего аэрозоля за пределами ГОА не превышает 500^oС.

На предложенный ГОА разработаны чертежи, изготовлены образцы, прошедшие этап натурных испытаний, ведется подготовка серийного производства. Предложенный ГОА осуществляет эффективное объемное тушение пожара газообразных, жидких и твердых горючих веществ в стационарных помещениях промышленного, культурного и бытового назначения, а также на железнодорожном и автомобильном транспорте, речных и морских судах.