Устройство для противопожарной защиты транспортного средства

Устройство может быть использовано при возгорании энергоносителя в топливном баке без остановки транспортного средства. Содержит: держатель, механизм крепления, поворотный механизм, дополнительные топливные элементы, механизм отбрасывания и блок управления. Держатель представляет собой рамную пространственную конструкцию L-образного сечения, в которой размещен и закреплен ленточными хомутами топливный бак. Нижние подпружиненные концы хомутов фиксируют электромагнитными замками. К низу лонжерона прикреплен кронштейн с модулем поворотного механизма, а к концам продольных балок нижней рамы держателя - кронштейн с модулем механизма отбрасывания. В модули помещены свернутые мягкие оболочки (подушки) с пиропатронами и газогенераторами внутри. Вертикальная рама держателя спереди по ходу движения сопряжена с лонжероном универсальным шарниром, а сзади зафиксирована электромагнитным замком. На концы топливопроводов перед вводом в бак установлены отсечные клапаны и надеты мягкие топливные трубки. Блок управления размещен в кабине и включен в бортовую сеть транспортного средства. Для отбрасывания горящего бака водитель переключает электромагнитный топливный кран на дополнительный бак и замыкает цепь электромагнитного замка крепления держателя. Держатель под действием силы тяжести поворачивается вокруг горизонтальной оси шарнира в вертикальной плоскости и замыкает электрическую цепь механизма поворота. Срабатывает пиропатрон газогенератора поворотного механизма, оболочка заполняется сжатым газом, развертывается, толкает держатель, разворачивает его вокруг вертикальной оси шарнира в горизонтальной плоскости на расчетный угол и замыкает цепь механизма крепления. Электромагнитные замки освобождают хомуты крепления и замыкают цепь газогенератора механизма отбрасывания. Его оболочка заполняется сжатым газом, расправляется, толкает горящий топливный бак и отбрасывает его в сторону на безопасное расстояние. Мягкие винтообразные трубки срываются с топливопроводов, отсечные клапаны перекрывают вытекание топлива. 10 ил.

 

Изобретение относится к области предупреждения пожара (взрыва) транспортного средства в случае возгорания энергоносителя в топливном баке.

Известен способ тушения пожара с помощью переносных огнетушителей, которые должны быть на транспортных средствах [1]. Основным достоинством способа является простота приведения в действие и надежность.

Недостатком способа является то, что при возгорании энергоносителя в емкости в ряде случаев (например, если транспортное средство подожжено в результате террористического акта, дорожно-транспортного происшествия и т.п.), воспользоваться его штатными огнетушителями на начальной стадии распространения огня часто не представляется возможным.

Известен способ тушения пожара вытеснением воздуха из замкнутого объема за счет подачи в очаг пожара огнегасящей жидкости. Жидкость подается исполнительным механизмом, соединенным через блок управления и сигнализации с блоком термодатчиков [2].

Недостатком способа является невысокая эффективность тушения пожара, поскольку за время срабатывания термодатчиков огнем может быть повреждена большая часть агрегатов транспортного средства.

Известно устройство для тушения шин транспортного средства, предотвращающее пожар.

Оно содержит емкость с хладагентом, которая через электромагнитный кран и систему трубопроводов соединена с узлами для тушения шин колес. Узел включает электромагнитные краны и распылители-диффузоры, размещенные над каждым колесом. Приводы управления содержат размещенные над колесами инфракрасные датчики, с сигнальными лампами, кнопочные включатели электромагнитных кранов распылителей-диффузоров. Сигнальные лампы переключатели и включатели располагаются в кабине, что дает возможность избирательной подачи хладагента к любому колесу без выхода людей из кабины [3].

Недостатком устройства является невысокая эффективность тушения, поскольку за время срабатывания термодатчиков огонь может распространиться на все транспортное средство.

Известен способ защиты транспортного средства от пожара или взрыва осуществляемый отстрелом (отбрасыванием) топливного бака на безопасное (с точки зрения распространения огня) расстояние от автомобиля с помощью устройства, имеющего в составе пиропатроны [4].

Устройство, имеет в своем составе инициирующее устройство, включаемое водителем и которое посредством датчиков, размещенных на топливном баке, при его возгорании (взрыве) инициирует, усиливает и передает сигнал на электровоспламенители пиропатронов исполнительного устройства. Исполнительное устройство представляет собой механизм отстрела и перекрытия топливопровода от топливного бака к потребителям системы питания топливом транспортного средства в виде механического устройства, разъединяющего при срабатывании пиропатрона топливопровод и с помощью находящегося в нем запорного клапана предотвращающего выливание топлива. В исполнительное устройство так же входит механизм раскрепления топливного бака в виде замков, которые при срабатывании пиропатрона размыкают верхние и нижние окончания ленточных хомутов крепления бака перед его отстрелом. К исполнительному устройству относится и механизм отстрела, включающий направляющий каркас в котором на роликах располагается бак и толкающая его при срабатывании пиропатрона опорная плита с возвратными пружинами.

Данное устройство принято за прототип.

Недостатками устройства являются:

- низкая безотказность в связи со сложностью конструкции, включающей большое количество деталей, узлов и механизмов;

- низкая безотказность в связи с тем, что отстрел топливного бака производится под прямым углом к направлению движения транспортного средства, что вызывает боковую силу, снижающую его поперечную устойчивость от скольжения (заноса на дорогах с низким сцеплением) или опрокидывания;

- невозможность использование штатного топливного бака базового транспортного средства, требуется топливный бак специальной конструкции.

Целью предлагаемого изобретения является повышение безотказности транспортного средства путем предотвращения пожара отбрасыванием горящего топливного бака под углом относительно направления движения транспортного средства на безопасное расстояние.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на:

- фиг. 1 - представлен вид устройства в рабочем положении (сверху);

- фиг. 2 - разрез по А-А (прерывистой линией показано положение хомутов крепления топливного бака перед отбрасыванием);

- фиг. 3 - разрез по Б-Б - закрепление верхнего окончания хомута на продольной балке держателя топливного бака (прерывистой линией изображено положение хомута при отбрасывании);

- фиг. 4 - вид устройства сбоку в рабочем положении;

- фиг. 5 - разрез по В-В - универсальный шарнир в рабочем положении;

- фиг. 6 - универсальный шарнир в положении отбрасывания;

- фиг. 7 - схема соединения основного и дополнительного топливных баков;

- фиг. 8 - принципиальная электрическая схема устройства;

- фиг. 9 - устройство в положении отбрасывания (вид сверху);

- фиг. 10 - устройство в положении отбрасывания (вид сбоку); Предлагаемое устройство для противопожарной защиты транспортного средства содержит: держатель топливного бака, механизм крепления топливного бака, поворотный механизм, дополнительные топливные элементы, механизм отбрасывания, блок управления.

Устройство имеет два положения:

- рабочее положение, когда транспортное средство используется по прямому назначению;

- положение, когда топливный бак отброшен назад и в сторону под углом к направлению движения транспортного средства.

Держатель топливного бака (фиг. 1, 2, 3, 4) представляет собой выполненную из продольных балок 1, поперечин 2 и стоек 3 пространственную L-образную конструкцию из вертикальной и горизонтальной прямоугольных рам жестко сопряженных между собой под прямым углом. Вертикальная рама включает вертикальные стойки 3, верхнюю горизонтальную балку 4 и нижнюю горизонтальную балку 5, изготавливающиеся из жесткого конструкционного материала (например, металлического проката прямоугольного сплошного или коробчатого сечения), которые соединяются между собой, например, при помощи сварки и образуют жесткую решетчатую конструкцию. Нижняя горизонтальная балка 5 вертикальной рамы одновременно является внутренней продольной балкой горизонтальной рамы. Внешняя нижняя продольная балка 6 жестко сопряжена с балкой 5 посредством поперечин 2. В продольных балках 1 с внутренней стороны вмонтированы опорные шарики 7, выступающие над их поверхностью с возможностью вращения в своих гнездах. В горизонтальной балке 6 выполнены сквозные отверстия 8 прямоугольного сечения с размерами больше поперечного сечения хомутов крепления 23. К первой стойке 3 держателя топливного бака соосно жестко прикрепляются, например, привариваются, проушины 9. К лонжерону 10 рамы транспортного средства прикрепляется универсальный шарнир 11 (фиг. 2, 5), представляющий собой фигурную стальную плиту 12, с которой жестко сопрягается горизонтальная ось 13. которая вводится в отверстие в стенке лонжерона 10 и фиксируется с возможностью вращения в вертикальной плоскости. К плите 12 универсального шарнира 11 жестко прикрепляются, например, привариваются проушины 14. Поворот универсального шарнира 11 в вертикальной плоскости ограничен углом а, обеспечиваемым жестко прикрепляемым к лонжерону 10 ограничителем 15 хода плиты 12, в котором монтируется конечный пружинный замыкатель 16 (фиг. 5, 6). В отверстия проушин 9 и 11 вводится и фиксируется вертикальная ось 17. Толщина плиты 12 и размеры проушин 9 и 14 в рабочем положении обеспечивают зазор между лонжероном 10 и вертикальной рамой держателя топливного бака. Между средними стойками 3 вертикальной рамы держателя размещается и жестко фиксируется (например, с помощью сварки) тонкостенная опорная плита 18, образующая опорную поверхность для силового элемента поворотного механизма (фиг. 4). К передней стойке 3 держателя топливного бака жестко прикрепляется, например, приваривается нажимной рычаг 19, а напротив него в стенке лонжерона 10 монтируется конечный пружинный замыкатель 20 (фиг. 1, 4). Держатель топливного бака в рабочем положении фиксируется с помощью электромагнитного замка 21, сердечник которого вводится в запорное отверстие 22, выполненное в стенке последней вертикальной стойки 3 держателя. Основной топливный бак транспортного средства в рабочем положении размешается в полости, образованной рамами держателя, опирается днищем на шарики 7 продольных балок 1.

Механизм крепления топливного бака включает плоские ленточные хомуты 23, изготовленные из упругого конструкционного материала, например из стали (фиг. 1, 2, 4). Верхним окончаниям хомутов 23 придается пружинная спиралевидная форма. Они жестко (например, с помощью винтового соединения) без возможности поворота запасовываются в прорези осей 24 кронштейнов 25 (фиг. 3), жестко прикрепляемым (например, с помощью сварки) к полке верхней горизонтальной балки 4. К нижним окончаниям хомутов 23 жестко прикрепляются цилиндрические стаканы 26, к днищу которых изнутри также жестко прикрепляются сервопружины 27 так, чтобы лента хомута 23 размещалась внутри сервопружины 27 (фиг. 10). В рабочем положении нижние окончания с преодолением изгибных упругих свойств хомутов 23 вводятся в отверстия 8 во внешней горизонтальной балке 6, где фиксируются сердечниками электромагнитных замков 28, которые вводятся в отверстия 29, выполненные в нижних окончаниях хомутов 23. Сервопружины 27 при этом находятся в сжатом, а хомуты 23 в предварительно-напряженном состоянии. Один из стаканов 26 в рабочем положении размыкает контакты пружинного замыкателя 30 (фиг. 4), смонтированного в продольной балке 6 держателя топливного бака.

Поворотный механизм (фиг. 1, 2, 3, 4, 9) включает кронштейн 31, выполненный из стоек и подкосов, жестко прикрепляемых к нижней полке лонжерона 10. К кронштейну 31 прикрепляется, например, при помощи винтового соединения жесткий модуль 32 коробчатого сечения с размещенной в нем герметично замкнутой оболочкой 33 из мягкого синтетического негорючего материала. В полости оболочки 33 помещается газогенератор 34 известной конструкции, содержащий пиропатрон и твердотопливный заряд, при воспламенении которого выделяется большой объем газа, например, азота. К лонжерону 10 одним концом жестко прикрепляется ограничитель 35 хода держателя в виде прочной связи (например, из стальной цепи), который имеет фиксированную длину, обеспечивающую такой максимальный угол поворота держателя, чтобы топливный бак отбрасывался беспрепятственно (без касания деталей и узлов транспортного средства). Вторым концом ограничитель 35 прикрепляется к проушине, жестко сопряженной с внешней продольной балкой 5 держателя. В рабочем положении оболочка 33 свернута и располагается в модуле 32.

Дополнительные топливные элементы (фиг. 1, 2, 7, 9, 10) содержат: топливные трубки 36, отсечные клапаны 37, дополнительный топливный бак 38, электромагнитный топливный кран 39. Топливные трубки 36 изготавливаются из мягкого упругого материала (например, из резины, армированной металлическим кордом) и выполнены винтовой цилиндрической формы. С одной стороны они надеты на топливопроводы нагнетательный и сливной магистралей системы питания топливом транспортного средства, с другой -на концы топливопроводов, непосредственно входящих в топливный бак и с двух сторон зафиксированы хомутами. Перед топливными трубками 36 в топливопроводах устанавливаются отсечные пружинные шариковые клапаны 37. При отсутствии в штатной комплектации транспортного средства второго топливного бака, и крана для переключения баков в устройство включается дополнительный топливный бак 38 и электромагнитный топливный кран 39 для переключения системы питания топливом с основного топливного бака на дополнительный топливный бак 38. Электромагнитный топливный кран 39 имеет два рабочих положения: «О» - основной топливный бак; «Д» - дополнительный топливный бак (фиг. 7).

Механизм отбрасывания (фиг. 1, 4, 9, 10) включает кронштейн 40 из стоек и подкосов, жестко прикрепляемых к средним удлиненным продольным балкам 1 горизонтальной рамы держателя топливного бака. К кронштейну 40 прикрепляется, например, при помощи винтового соединения, жесткий модуль 41 коробчатого сечения с размещенной в нем герметично замкнутой оболочкой 42 из мягкого синтетического негорючего материала, в полости которой помещается газогенератор 43, содержащий пиропатрон и твердотопливный заряд.

Блок управления (фиг. 8) содержит: переключатель 44 и две контрольные лампы 45 положений электромагнитного топливного крана 39 переключения топливных баков с основного топливного бака на дополнительный топливный бак 38, переключатель 46 (с пружинным размыкателем) электромагнитного замка 21 фиксации держателя топливного бака с контрольной лампой 47; контрольную лампу 48 срабатывания пиропатрона газогенератора 34 модуля 32 поворотного механизма, контрольную лампу 49 срабатывания электромагнитных замков 28 механизма крепления хомутов 23, контрольную лампу 50 срабатывания пиропатрона газогенератора 43 модуля 41 механизма отбрасывания топливного бака. Блок управления может быть встроен в блок контрольно-измерительных приборов базового транспортного средства или изготовлен как переносной пульт, который через штекерный разъем 51 подключается к бортовой сети 52 транспортного средства.

Устройство для противопожарной защиты транспортного средства от возгорания работает следующим образом.

Блок управления через штекерный разъем 51 подключается к бортовой сети 52, осуществляется пуск двигателя и инициируется движение базового транспортного средства (фиг. 8).

Для отбрасывания основного топливного бака водителем выполняются следующие действия:

1. Переключатель 44 основного топливного бака из положения «О» переключается в положение «Д». Ток из бортовой сети 52 через штекерный разъем 51 поступает на обмотку «Д» электромагнитного крана 39. В систему питания включается дополнительный топливный бак 38, топливопроводы от основного топливного бака перекрываются (фиг. 7). Загорается соответствующая положению переключателя 44 контрольная лампа 45.

2. Включается переключатель 46 (фиг. 8). Ток из бортовой сети 52 поступает на обмотку электромагнитного замка 21 фиксации держателя основного топливного бака, загорается контрольная лампа 47, сердечник замка 21 выходит из замкового отверстия 22 стойки 3 держателя топливного бака (фиг. 4). Под действием силы тяжести держатель с топливным баком поворачивается вокруг оси 13 универсального шарнира 11 относительно лонжерона 10, на угол α, рабочий торец фигурной плиты 12 упирается в ограничитель 15 и замыкает контакты пружинного замыкателя 16 (фиг. 5, 6, 10). Ток поступает к пиропатрону газогенератора 34 оболочки 33, загорается контрольная лампа 48, твердотопливный заряд воспламеняется, выделяемый газ заполняет объем оболочки 33 (фиг. 9). Оболочка развертывается, упирается в пластину 18 и разворачивает держатель топливного бака на угол обусловленный длиной ограничителя хода 35. Нажимной рычаг 19 замыкает конечный замыкатель 20, ток поступает к электромагнитным замкам 28 фиксации нижних окончаний хомутов 23 крепления топливного бака, загорается контрольная лампа 49. Сердечники электромагнитных замков 28 выводятся из отверстий 29 окончаний хомутов 23, которые под действием усилий сервопружин 27 и напряжений в хомутах 23 выводятся из отверстий 8 в продольной балке 6 держателя и освобождают топливный бак. Стаканы 26 поднимаются вверх, замыкаются контакты пружинного замыкателя 30 (фиг. 2. 4. 10). Ток поступает к пиропатрону газогенератора 43 оболочки 42; загорается контрольная лампа 50; твердотопливный заряд воспламеняется; выделяемый при срабатывании заряда газ заполняет и развертывает оболочку 42. Оболочка 42, упираясь в торец топливного бака, отбрасывает его под углом назад без остановки транспортного средства, винтообразные топливные трубки 36 распрямляются, сдергиваются с участков топливопроводов, входящих в топливный бак, а отсечные клапаны 37 закрываются, не допуская выливания остатков топлива из топливопроводов (фиг. 9, 10).

Масса заряда газогенератора 43 и прочность материала мягкой оболочки 42 подбирается таким образом, чтобы топливный бак, двигаясь по продольным балкам 1 держателя и опираясь днищем на вмонтированные в балки шарики 7, обеспечил преодоление сил сопротивления качению бака и сопротивления, обеспечиваемое креплением топливных трубок 36 к концам топливопроводов, входящих в топливный бак.

К силе воздействия оболочки 42 на топливный бак суммируется горизонтальная составляющей силы тяжести топливного бака и заполняющего его топлива, обусловленная углом α наклона держателя.

В рабочее положение транспортное средство приводится силами водителя в безопасных условиях, когда возможна остановка. Для этого выполняются следующие действия:

1. Блок управления обесточивается (при необходимости штекерное соединение 51 размыкается), контрольные лампы 45, 47 - 50 гаснут.

2. Из модулей 32 и 41 удаляются сработавшие мягкие оболочки 33 и 42, в них монтируются новые оболочки свернутые и снаряженные пиропатронами и газогенераторами.

3. Держатель топливного бака поворачивается, с зазором прижимается к лонжерону 10, контакты пружинного замыкателя 20 размыкаются. Противоположная от универсального шарнира 11 сторона держателя топливного бака поднимается до горизонтального положения, подпружиненный сердечник электромагнитного замка 21 фиксации держателя вводится в отверстие 22 стойки 3, контакты пружинного замыкателя 16 размыкаются.

4. Новый основной топливный бак устанавливается в держатель.

5. Нижние окончания хомутов 23 вводятся в отверстия 8 во внешней продольной балке 6, сервопружины 27 сжимаются. Подпружиненные сердечники электромагнитных замков 28 вводятся в отверстия 29 нижних окончаний хомутов 23, контакты пружинного замыкателя 30 размыкаются.

6. Пиропатроны газогенераторов мягких оболочек 33 и 42 подключаются к бортовой сети транспортного средства.

7. Блок управления подключается к бортовой сети транспортного средства. Переключатель 44 электромагнитного крана 39 устанавливается в требуемое положение, включая основной топливный бак или дополнительный топливный бак 38.

Транспортное средство готово к использованию по назначению.

Предполагаемое изобретение может найти широкое применение для защиты транспортных средств с наружным расположением топливных баков от пожара при возгорании энергоносителя в топливном баке, в случаях, когда остановка транспортного средства опасна или невозможна.

Использованные источники

1. п. 7.7. Приложения к Основным положениям по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностям должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения. Правила дорожного движения Российская Федерация. - М.: Атберг 98, 2018. - 64 с.

2. Пат. RU 2187349 С2 Российская Федерация, МПК⁷ А62С 3/07. Способ предотвращения взрыва энергоносителя в емкости / Р.Г. Пападопулу. - №2000125660/12; заяв. 12.10.2000; опубл. 20.08.2002.

3. Пат. RU №2546467 Российская Федерация, МПК А62С 2/06. Устройство для тушения шин транспортного средства / О.А. Матвеев, А.П. Трофимов, Г.И. Шибаев, Д.А. Ковачев. - №2014115780/12; Заяв. 18.04.2014, опубл. 10.04.2015.

4. Пат. RU 2564253 С2 Российская Федерация, МПК G08B 17/00. Способ защиты транспортного средства от возгорания и устройство для его осуществления / Ю.В. Саломохин, А.П. Трофимов, О.А. Матвеев. А.Ю. Дащенко. - №2013118595/08, 22.04.2013, опубл. 27.09.2015.

Устройство для противопожарной защиты транспортного средства, содержащее держатель топливного бака из жестко сопрягаемых между собой рам с опорной вертикальной плитой в средней части, включающих вертикальные стойки, к первой из которых жестко прикрепляется нажимной рычаг, при повороте включающий встроенный в лонжерон пружинный замыкатель электрической цепи механизма крепления топливного бака и проушины, запорное отверстие в последней стойке, для сердечника электромагнитного замка, поперечины, продольные балки с опорными шариками, из которых внутренняя нижняя балка является общей для вертикальной и горизонтальной рам, образующих L-образную пространственную конструкцию, в которой верхняя продольная балка спереди прикрепляется к лонжерону транспортного средства универсальным шарниром с проушинами на фигурной плите с возможностью поворота держателя топливного бака вокруг горизонтальной оси в вертикальной плоскости до упора в ограничитель хода с пружинным замыкателем электрической цепи поворотного механизма и вокруг вертикальной оси в горизонтальной плоскости, а во внешней нижней продольной балке выполнены сквозные отверстия; механизм крепления топливного бака, включающий плоские упругие ленточные хомуты, верхние окончания которых запасовываются в прорези неподвижных осей жестко прикрепляемых к верхней горизонтальной балке держателя топливных баков кронштейнов, жестко прикрепляемые к хомутам цилиндрические стаканы с сервопружинами внутри, и нижними окончаниями с отверстиями, вводимыми в сквозные отверстия внешней нижней горизонтальной балки, где фиксируются сердечниками электромагнитных замков и размыкают пружинные замыкатели электрической цепи механизма отбрасывания; поворотный механизм, включающий кронштейн, прикрепляемый к низу лонжерона транспортного средства, модуль с размещенной в нем мягкой оболочкой, содержащей внутри пиропатрон и газогенератор, ограничитель поворота держателя фиксированной длины; дополнительные топливные элементы, включающие встроенные в нагнетательный и сливной топливопроводы системы питания топливом транспортного средства на входе в топливный бак винтовые цилиндрические топливные трубки из мягкого упругого материала, отсечные пружинные шариковые клапаны, запасной топливный бак и электромагнитный топливный кран; механизм отбрасывания, включающий кронштейн, прикрепляемый к средним удлиненным продольным балкам держателя топливного бака, модуль с размещенной в нем мягкой оболочкой, содержащей внутри пиропатрон и газогенератор; блок управления, включающий подключаемый через штекерный разъем к бортовой сети транспортного средства переключатель с двумя контрольными лампами положений электромагнитного топливного крана, переключатель электромагнитного замка фиксации держателя топливного бака с контрольной лампой, контрольную лампу срабатывания пиропатрона газогенератора поворотного механизма, контрольную лампу срабатывания электромагнитных замков механизма крепления топливного бака, контрольную лампу срабатывания пиропатрона газогенератора механизма отбрасывания.