Газодинамический способ и огнесос для тушения пожара преимущественно без огнетушащих средств

 

Использование: в газодинамике и может быть использовано для тушения пожаров в случаях отсутствия или ограниченного количества огнетушащих средств. Сущность изобретения: в способе тушения пожара, при котором осуществляют отбор горючего вещества и тепла от поверхности горения путем отсасывания с помощью приемного насадка и всасывающего устройства с одновременным ограничением притока кислорода и транспортируют отсасываемую среду на безопасное расстояние, отсасывание осуществляют с поверхности горения со стороны контакта горючего с атмосферой непосредственно из среды пожара, а транспортирование отсасываемой среды производят с помощью огневода. 2 с. и 29 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к газодинамике и может быть использовано для тушения пожаров в случаях отсутствия или ограниченного количества огнетушащих средств.

Известен способ тушения пожара, при котором осуществляют отбор горючего вещества и тепла, а также устройство, содержащее насадок и магистрали для транспортирования отсасываемой среды [1] Техническими недостатками известного решения являются узость функциональных возможностей и сложность конструкции, так как в нем невозможно ограничение притока кислорода к горючему и обеспечение пожаровзрывобезопасности при отсутствии или ограниченном количестве огнетушащих средств.

Известен также динамический способ тушения пожара, при котором осуществляют отбор горючего вещества и тепла от поверхности горения путем отсасывания с помощью приемного насадка и всасывающего устройства с одновременным ограничением притока кислорода и транспортируют отсасываемую среду на безопасное расстояние. Так же известен огнесос, содержащий приемный насадок, всасывающее устройство и магистрали для транспортирования отсасываемой среды на безопасное расстояние [2] Техническими недостатками этого технического решения являются длительность тушения пожара, значительный объем сгорающего горючего с одновременным загрязнением окружающей среды, так как отсасывание ведется из-под поверхности горения, не сопровождается воздействием на поверхность горения со стороны контакта с атмосферой и заканчивается только после сбора всего горючего. Кроме того, ограничены функциональные возможности, поскольку отсутствует возможность тушения твердой поверхности горения.

Целью изобретения является создание универсального способа тушения, то есть расширение функциональных возможностей для тушения любого вида горючего, сокращение длительности тушения и потерь горючего, уменьшение загрязнения окружающей среды, и расширение арсенала средств тушения пожара преимущественно без огнетушащих средств.

Это достигается тем, что в способе тушения пожара, при котором осуществляют отбор горючего вещества и тепла от поверхности горения путем отсасывания с помощью приемного насадка и всасывающего устройства с одновременным ограничением притока кислорода и транспортируют отсасывающую среду на безопасное расстояние, отсасывание осуществляют с поверхности горения со стороны контакта горючего с атмосферой непосредственно из среды пожара, а транспортирование отсасываемой среды производят с помощью огневода, кроме того, отсасывание сопровождают периодическими возвратными перемещениями приемного насадка и прижимом его к поверхности горения, количества отсасываемой среды и тепла по меньшей мере равны соответствующим количествам такой же среды и тепла, поступающим от горючего и атмосферы, при транспортировании осуществляют отделение твердых и жидких веществ от газовой среды путем центробежной фильтрации, отсасывание осуществляют в количестве и со скоростью, обеспечивающей снижение плотности и/или концентрации отсасываемой среды до пожаровзрывобезопасного состояния, в огневоде осуществляют охлаждение отсасываемой среды до пожаровзрывобезопасного состояния. Охлаждение осуществляют, например, преимущественно в поверхностном слое отсасываемой среды, отсасывание осуществляют, например, из слоя, содержащего преимущественно продукты полного сгорания и расположенного, например, между надпламенной и пламенной зонами. По меньшей мере часть отсасываемой среды после охлаждения может вдуваться на поверхность горения с образованием газодинамического контура повторной циркуляции. По меньшей мере часть отсасываемой среды транспортируют в пожаровзрывобезопасную зону или емкость, а на поверхность горения может дополнительно подаваться вспомогательный огнетушащий состав.

Сущность изобретения заключается также в том, что в огнесосе для тушения пожара, содержащем по меньшей мере один приемный насадок, всасывающее устройство и магистрали для транспортирования отсасываемой среды на безопасное расстояние, магистрали выполнены в виде огневода, а приемный насадок выполнен с возможностью перемещения по поверхности горения непосредственно в среде пожара со стороны контакта горючего с атмосферой, всасывающее устройство может быть выполнено в виде турбореактивного или газотурбинного двигателя, а также с электродвигателем и в виде вакуумного насоса, либо компрессора, либо пылесоса, либо вентилятора, огнесос может быть снабжен размещенными преимущественно по периметру форсунками для подачи вспомогательного охлаждающего состава и/или средствами подачи вспомогательного огнетушащего состава, огневод выполняется с поперечным сечением, площадь которого определяется из соотношения где S площадь поперечного сечения огневода, секундная масса отсасываемой среды, с помощью всасывающего устройства, секундная масса вспомогательного огнетушащего состава, V скорость потока в огневоде, ρ пожаровзрывобезопасная (допустимая) плотность отсасываемой среды при ее негорючей концентрации.

Огневод снабжен встроенным центробежным фильтром, и/или по меньшей мере одной встроенной свободновращающей турбиной, и/или по меньшей мере одной огнепреграждающей решеткой, и/или тепловым аккумулятором в виде присоединенного объема вещества с высокой теплоемкостью, насадок, огневод и всасывающее устройство по меньшей мере частично выполнены из эррозионностойких и жаропрочных материалов, по меньшей мере часть огневода и приемный насадок выполнены из электроизоляционного материала, а всасывающее устройство заземлено, причем приемный насадок установлен с возможностью поворота, например, шарнирно, для обеспечения контакта с поверхностью горения при различных углах ее наклона и снабжен по меньшей мере одним выпускным насадком с возможностью вдувания на поверхность горения.

На чертеже изображена конструктивная схема огнесоса для реализации газодинамического способа тушения пожара.

Он содержит приемный насадок 1, всасывающее устройство 2 и магистрали 3 и 4, выполненные в виде огневода с возможностью транспортирования отсасываемой среды непосредственно в виде, существующем в среде пожара, т.е. с пламенной составляющей, воспринимаемой как огонь. Устройство 2 может быть выполнено в виде турбореактивного или газотурбинного двигателя, а также с электродвигателем в виде вакуумного насоса, либо лопаточного компрессора, либо пылесоса, либо вентилятора.

Огневод 3, 4 или всасывающее устройство 2 может быть снабжен размещенными по периметру форсунками 5 для подачи вспомогательного охлаждающего состава и/или средствами подачи вспомогательного огнетушащего состава (не изображены) по каналу 6. Огнесос снабжен встроенным центробежным фильтром 7 с отводами 8, встроенными свободно вращающимися турбинами 9, огнепреграждающей решеткой 10 и тепловым аккумулятором в виде присоединенного объема вещества с высокой теплоемкостью (не изображен).

Насадок 1, устройство 2 и огневод 3, 4 выполнены из эррозионностойких и жаропрочных материалов, по меньшей мере часть огневода 3, 4 и насадок 1 выполнены из электроизоляционного материала, а устройство 2 заземлено.

Насадок 1 установлен с возможностью поворота, например, шарнирно, для обеспечения контакта с поверхностью 11 горения при различных углах ее наклона. Выпускной насадок (не изображен) имеет возможность вдувания отсасываемой среды на поверхность 11.

Огневод 3, 4, насадок 1 и устройство 2 выполнены с поперечным сечением, площадь каждого из которых определяется из соотношения
где S площадь поперечного сечения,
секундная масса отсасываемой среды с помощью всасывающего устройства,
секундная масса вспомогательного огнетушащего состава,
V скорость потока,
ρ пожаровзрывобезопасная (допустимая) плотность отсасываемой среды при ее негорючей концентрации.

На поверхности 11 происходит горение с образованием пожарной среды 12 со стороны контакта с атмосферой. Устройство 2 и турбины 9 установлены на валу 13, общем с электродвигателем 14. Магистрали 3, 4 огневода присоединены к корпусу (не обозначен) устройства 2 с помощью крышек 15, 16. На чертеже не обозначены зона 17 газификации и слой 18 между пламенной и надпламенной зонами.

Газодинамический способ тушения пожара и работа огнесоса реализуется следующим образом.

Возникновение и распространение пожара обусловлено, как правило, подводом тепла к горючему, образованием над поверхностью горения зоны газификации, смешиванием с кислородом, поступающим из атмосферы и/или из клетчатки органического горючего и образованием зоны воспламенения, пламенной и надпламенной зон, имеющих контакт с атмосферой. Вся эта совокупность представляет собой среду пожара, наличие которой позволяет зафиксировать возникновение пожара и приступить к его тушению.

Для этого приемный насадок 1 опускают на поверхность 11 горения со стороны контакта горючего с атмосферой и включают всасывающее устройство 2.

Насадком 1 совершают периодические возвратно-поступательные (или круговые) перемещения, а устройство 2 обеспечивает отсасывание из пожарной среды с поверхности горения и из полузамкнутых объемов газового потока с твердыми и жидкими частицами вещества. Таким образом, ограничивается приток кислорода, а также одновременно удаляется горючее и окислитель в количестве, необходимом для прекращения экзотермической реакции, т.е. количества отсасываемой среды и тепла по меньшей мере равны соответствующим количествам такой же среды и тепла, поступающим от горючего и атмосферы. Целесообразно также отсасывание сопровождать прижимом насадка 1 к поверхности 11 и осуществлять в количестве и со скоростью, обеспечивающей разрежение, т.е. снижение плотности и/или концентрации отсасываемой среды до пожаровзрывобезопасного состояния.

При транспортировании с помощью центробежного фильтра 7 осуществляют отделение твердых и жидких веществ от газовой среды, что снижает температуру отсасываемой среды и улучшает условия работы всасывающего устройства 2. Далее с помощью турбин 9 как до так и после устройства 2 происходит срабатывание теплового напора отсасываемой среды, т.е. ее дальнейшее охлаждение до пожаровзрывобезопасного состояния.

Охлаждение с помощью теплового аккумулятора можно производить преимущественно в поверхностном слое отсасываемой среды таким образом, что формируется многослойный поток с минимальной температурой в охлажденном поверхностном слое и максимальной температурой во внутреннем слое.

В зависимости от размеров пожара и мощности устройства 2 возможно различное соотношение между количеством отсасываемой среды и количеством компонентов, вовлекаемых в горение, при этом может быть целесообразно дополнительно подавать на поверхность 11 горения вспомогательный огнетушащий состав при его наличии (с помощью любых известных средств). Если такой возможности нет, целесообразно по меньшей мере часть отсасываемой среды 18 из магистрали 4 огневода вдувать на поверхность 11 горения, т.е. изменять соотношение химически активных и пассивных веществ в пожарной среде с образованием зоны повышенного давления приусловии, что отсасывание насадком 1 осуществляют из слоя, содержащего преимущественно продукты полного сгорания и расположенного, например, между надпламенной и пламенной зонами. Такой вариант наиболее эффективен в замкнутых помещениях (шахта, подводная лодка и т.д.).

Для более быстрого охлаждения отсасываемой среды через форсунки и канал 6 может подаваться вспомогательный охлаждающий состав.

Указанное выполнение поперечного сечения огневода позволяет соблюдать условие пожаровзрывобезопасности при транспортировании отсасываемой среды.

Огнепреграждающая решетка 10 снижает температуру отсасываемой среды перед фильтром 7. Шарнирная установка насадка 1 позволяет ему перемещаться с прижимом (или без него) по поверхности, имеющей участки с различными углами наклона, электроизоляционный материал насадка защищает от поражения током.

Сыпучее или жидкое горючее отсасывается непосредственно из поверхностного слоя, а твердое в газифицированном виде.

Отсасываемая среда транспортируется на безопасное расстояние или в пожаровзрывобезопасную емкость.

Из изложенного видно, что способ является универсальным с точки зрения видов горючего и условий тушения пожара, может осуществляться как переносным так и стационарным всасывающим устройством. Авиационный газотурбинный или турбореактивный двигатель может быть использован с истекшим сроком летной эксплуатации. Способ и устройство не зависят от наличия огнетушащих составов, сокращается длительность тушения пожара, потери горючего и загрязнение окружающей среды.

Формула изобретения

1. Способ тушения пожара, при котором осуществляют отбор горючего вещества и тепла от поверхности горения путем отсасывания с помощью приемного насадка и всасывающего устройства с одновременным ограничением притока кислорода и транспортируют отсасываемую среду на безопасное расстояние, отличающийся тем, что отсасывание осуществляют с поверхности горения со стороны контакта горючего с атмосферой непосредственно из среды пожара, а транспортирование отсасываемой среды производят с помощью огневода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отсасывание сопровождают периодическими возвратными перемещениями приемного насадка и прижимом его к поверхности горения.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что количества отсасываемой среды и тепла по меньшей мере равны соответствующим количествам такой же среды и тепла, поступающим от горючего и атмосферы.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что при транспортировании осуществляют отделение твердых и жидких веществ от газовой среды.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что отделение твердых и жидких веществ осуществляют путем центробежной фильтрации отсасываемой среды.

6. Способ по пп. 1-5, отличающийся тем, что отсасывание осуществляют в количестве и со скоростью, обеспечивающей снижение плотности и/или концентрации отсасываемой среды до пожаровзрывобезопасного состояния.

7. Способ по пп. 1-6, отличающийся тем, что осуществляют охлаждение отсасываемой среды до пожаровзрывобезопасного состояния.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют преимущественно в поверхностном слое отсасываемой среды.

9. Способ по пп. 1, 3 8, отличающийся тем, что отсасывание осуществляют из слоя, содержащего преимущественно продукты полного сгорания и расположенного, например, между надпламенной и пламенной зонами.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что по меньшей мере часть отсасываемой среды после охлаждения вдувается на поверхность горения с образованием газодинамического контура повторной циркуляции.

11. Способ по пп. 1-10, отличающийся тем, что по меньшей мере часть отсасываемой среды транспортируют в пожаровзрывобезопасную зону или емкость.

12. Способ по пп. 1-11, отличающийся тем, что на поверхность горения дополнительно подается вспомогательный огнетушащий состав.

13. Огнесос для тушения пожара, содержащий по меньшей мере один приемный насадок, всасывающее устройство и магистрали для транспортирования отсасываемой среды на безопасное расстояние, отличающийся тем, что магистрали выполнены в виде огневода, а приемный насадок выполнен с возможностью перемещения по поверхности горения непосредственно в среде пожара со стороны контакта горючего с атмосферой.

14. Огнесос по п.13, отличающийся тем, что всасывающее устройство выполнено в виде турбореактивного двигателя.

15. Огнесос по п.13, отличающийся тем, что всасывающее устройство выполнено в виде газотурбинного двигателя.

16. Огнесос по п.13, отличающийся тем, что всасывающее устройство выполнено в виде вакуумного насоса.

17. Огнесос по п.13, отличающийся тем, что всасывающее устройство выполнено в виде компрессора.

18. Огнесос по п.13, отличающийся тем, что всасывающее устройство выполнено в виде пылесоса.

19. Огнесос по п.13, отличающийся тем, что всасывающее устройство выполнено в виде вентилятора.

20. Огнесос по пп.16 19, отличающийся тем, что всасывающее устройство выполнено с электродвигателем.

21. Огнесос по пп.13 20, отличающийся тем, что он снабжен размещенными преимушественно по периметру форсунками для подачи вспомогательного охлаждающего состава.

22. Огнесос по пп.13 21, отличающийся тем, что он снабжен средствами подачи вспомогательного огнетушащего состава.

23. Огнесос по пп.13 22, отличающийся тем, что огневод выполнен с поперечным сечением, площадь которого определяется из соотношения

где S площадь поперечного сечения огневода;
секундная масса отсасываемой среды с помощью всасывающего устройства;
Δm секундная масса вспомогательного огнетушащего состава;
v скорость потока в огневоде;
ρ пожаровзрывобезопасная (допустимая) плотность отсасываемой среды при ее негорючей концентрации.

24. Огнесос по пп.13 23, отличающийся тем, что он снабжен встроенным центробежным фильтром.

25. Огнесос по пп.13 24, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одной встроенной свободновращающейся турбиной.

26. Огнесос по пп.13 25, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одной огнепреграждающей решеткой.

27. Огнесос по пп.13 26, отличающийся тем, что огневод снабжен тепловым аккумулятором в виде присоединенного объема вещества с высокой теплоемкостью.

28. Огнесос по пп.13 27, отличающийся тем, что насадок, огневод и всасывающее устройство по меньшей мере частично выполнены из эррозионностойких и жаропрочных материалов.

29. Огнесос по пп. 13 28, отличающийся тем, что по меньшей мере часть огневода и приемный насадок выполнены из электроизоляционного материала, а всасывающее устройство заземлено.

30. Огнесос по пп.13 29, отличающийся тем, что приемный насадок установлен с возможностью, например, шарнирного поворота для обеспечения контакта с поверхностью горения при различных углах ее наклона.

31. Огнесос по пп.13 30, отличающийся тем, что огневод выполнен с возможностью неоднократного вдувания по меньшей мере части отсасываемой среды на поверхность горения, при этом огневод снабжен по меньшей мере одним соответствующим выпускным насадком.

РИСУНКИ

Рисунок 1