Способ обнаружения пожара или перегрева в отсеке авиадвигателя и устройство для его осуществления

Авторы патента:

G08B17/06 - устройства для приведения в действие сигнализации электрическим путем, например с использованием электротермических переключателей (электротермические переключатели как таковые H01H 37/00)

G01K7/02 - с использованием термоэлектрических элементов, например термопар (термоэлектрические или термомагнитные устройства как таковые H01L 35/00,H01L 37/00)

Владельцы патента RU 2715181:

Завадский Александр Иванович (RU)

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам и устройствам обнаружения пожара или перегрева в отсеках авиадвигателей летательных аппаратов. Технический результат заключается в сокращении времени обнаружения пожара или перегрева. Такой результат достигается за счет того, что вычисляют температуру и скорость ее изменения по показаниям линейного терморезистивного датчика, определяют по этим параметрам пожар или перегрев, формируют и передают соответствующую информацию о пожаре или перегреве, при этом для определения пожара или перегрева по средней температуре находят сумму температуры и величины, пропорциональной скорости изменения температуры, сравнивают эту сумму с заданным пороговым значением средней температуры и, в случае превышения этого порогового значения, формируют сигнал о пожаре или перегреве. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам и устройствам обнаружения пожара или перегрева в отсеках двигателей подвижных технических объектов, в том числе в отсеках авиадвигателей летательных аппаратов.

Известен способ обнаружения пожара и перегрева, основанный на измерении температуры в отсеке авиадвигателя с помощью датчика, содержащего проволочный чувствительный элемент, намотанный в виде спирали на изолированный стержень. [Патент США №3470744, опубликовано 7.10.1969]. Недостатками такого способа являются низкая надежность и значительное время обнаружения пожара и перегрева, обусловленные конструкцией датчика.

Известен способ обнаружения пожара или перегрева, заключающийся в том, что с помощью линейного теплового датчика с двумя разнотипными чувствительными элементами измеряют температуру в контролируемой зоне, определяют место возгорания и анализируют динамику поведения температуры. Для определения пожара или перегрева сравнивают измеренную температуру с заданным пороговым значением [Патент США №7098797, опубликовано 29.08.2006].

Недостатком такого способа и устройства, реализующего этот способ, является значительное время, необходимое для обнаружения пожара. Это связано с большой тепловой инерционностью термисторного чувствительного элемента датчика.

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются способ и устройство обнаружения пожара или перегрева, принятые за прототип, в которых в качества датчика обнаружения пожара используется линейный терморезистивный датчик, обладающий меньшей тепловой инерционностью по сравнению с термисторным датчиком обнаружения пожара. Такой датчик позволяет определять пожар или перегрев по средней температуре в зоне контроля и локальное возгорание по скорости изменения температуры [Патент РФ №2626716, опубликовано 31.07.2017].

Недостатком этих способа и устройства обнаружения пожара или перегрева является то, что в данном техническом решении, как и в других аналогах, на время определения пожара или перегрева по средней температуре в контролируемой зоне существенно влияют инерционность самого линейного теплового датчика, а также удаленность очага возгорания от этого датчика. Эти параметры существенно влияют на время нарастания измеренной температуры до заданного порогового значения, особенно на начальном участке возгорания.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является сокращение времени обнаружения пожара или перегрева по средней температуре в контролируемой зоне.

Поставленная задача решается с помощью способа обнаружения пожара или перегрева, заключающегося в том, что вычисляют температуру и скорость ее изменения по показаниям линейного терморезистивного датчика, определяют по этим параметрам пожар или перегрев, формируют и передают соответствующую информацию о пожаре или перегреве. Новым в заявляемом изобретении является то, что для определения пожара или перегрева по средней температуре находят сумму температуры и скорости ее изменения, сравнивают эту сумму с заданным пороговым значением и, в случае превышения этого порогового значения, формируют сигнал о пожаре или перегреве.

Поставленная задача решается устройством обнаружения пожара или перегрева, содержащим блок обнаружения пожара, в котором осуществляется вычисление температуры и скорости ее изменения по показаниям линейного терморезистивного датчика, который подключен на вход этого блока, осуществляется формирование и передача в систему пожарной защиты объекта контроля информации о пожаре или перегреве. Но, в отличие от известного технического решения, в блоке обнаружения пожара определяется сумма температуры и скорости ее изменения, найденная сумма сравнивается с заданным пороговым значением средней температуры и, в случае превышения этого порогового значения, осуществляется формирование сигнала о пожаре или перегреве.

Достигаемый технический результат-сокращение времени обнаружения пожара, обеспечивается за счет того, что, для обнаружения пожара или перегрева по средней температуре в контролируемой зоне используется не просто измеренная температура, а сумма этой температуры и скорости ее изменения. За счет этой дополнительной динамической составляющей возникает эффект форсирования, который позволяет компенсировать как инерционные свойства линейного терморезистивного датчика, так и запаздывание в измерении температуры, вносимое удаленностью очага возгорания от линейного терморезистивного датчика. В соответствии с п. 2 формулы изобретения, степень форсирования может изменяться в зависимости от заданного времени обнаружения пожара или перегрева.

На фиг. 1 представлен вариант устройства обнаружения пожара или перегрева, на фиг. 2 представлен вычислитель устройства обнаружения пожара. Устройство обнаружения пожара или перегрева состоит из блока обнаружения пожара 1, на вход которого подключен линейный терморезистивный датчик 2. Блок обнаружения пожара 1 содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 3, вычислитель 4 и формирователь 5. Современный уровень развития техники позволяет реализовать все составные части блока обнаружения пожара 1 в виде одной микросхемы-микроконтроллера, например C8051F351 фирмы Silicon Laboratories. Этот микроконтроллер содержит быстродействующее вычислительное ядро со встроенной FLASH-памятью, встроенный 24-битный аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, компараторы, различные цифровые интерфейсы и др. Линейный терморезистивный датчик 2 представляет собой тонкостенную металлическую оболочку, например, из материала ХН78Т, длина которой может быть от 1 м до 12 м и более, диаметром 1,2 мм и с толщиной стенки 0,2 мм. Внутри оболочки размещен чувствительный элемент, выполненный из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления, например, никеля. Чувствительный элемент изготовлен из двух жил диаметром 0,2 мм, соединенных между собой с одного конца с помощью лазерной сварки и изолированных друг от друга и от оболочки теплопроводным материалом, заполняющим все свободное пространство внутри оболочки. В качестве материала, обладающего хорошими изолирующими свойствами и хорошей теплопроводностью, чаще всего используется окись магния. Сопротивление такого чувствительного элемента изменяется в рабочем диапазоне температур от нескольких десятков Ом до сотен Ом и зависит от длины чувствительного элемента.

Устройство обнаружения пожара или перегрева работает следующим образом. Из блока обнаружения пожара 1 (микроконтроллера) осуществляется питание линейного терморезистивного датчика 2. В аналого-цифровом преобразователе 3 осуществляется преобразование выходного сигнала линейного терморезистивного датчика 2 в цифровой код, по которому в вычислителе 4 определяется измеренное значение температуры и скорость ее изменения. Кроме того в вычислителе 4 осуществляется суммирование измеренной температуры и скорости ее изменения, умноженной на коэффициент и сравнение найденной суммы с заданным пороговым значением температуры. Для иллюстрации эти операции, реализованные в вычислителе 4, отражены на фиг. 2 в виде соответствующей структурной схемы. Кроме перечисленных функций в вычислителе 4 осуществляется также контроль исправности линейного терморезистивного датчика 2, компенсация его погрешности, вызванной сопротивлением линии связи и др. При отсутствии пожара или перегрева в контролируемом отсеке выполняется условие:

Ти+Кд × dТи/dt<Тзад, где:

Ти - измеренное значение средней температуры;

Кд - коэффициент пропорциональности;

dTи/dt - скорость изменения температуры;

Тзад - заданный пороговый уровень пожара или перегрева.

В этом случае в формирователе 5 формируется кодовое сообщение об отсутствии пожара или перегрева, которое передается по внешнему интерфейсу в систему пожарной защиты.

При возникновении пожара или перегрева выполняется условие:

Ти+Кд × dTи/dt≥Тзад,

что приводит к формированию сообщения о пожаре или перегреве, которое вызывает в системе пожарной защиты включение индикации, речевых извещателей, устройства управления огнетушителями и др.

Из приведенного выше выражения следует, что при возникновении пожара или перегрева, когда идет процесс резкого нарастания температуры, за счет слагаемого, пропорционального скорости изменения температуры, момент превышения порогового значения температуры наступает значительно раньше. За счет выбора величины коэффициента Кд можно соответствующим образом регулировать момент, с которого начинается выполнение неравенства, т.е. можно настраивать время обнаружения пожара или перегрева. При выборе коэффициента Кд, как правило, учитывается инерционность линейного терморезистивного датчика, место его установки, размеры контролируемой зоны и др.

Источники информации

1. Патент США №3470744.

2. Патент США №7098797.

3. Патент РФ №2626716.

1. Способ обнаружения пожара или перегрева в отсеке авиадвигателя, заключающийся в том, что вычисляют температуру и скорость ее изменения по показаниям линейного терморезистивного датчика, определяют по этим параметрам пожар или перегрев, формируют и передают соответствующую информацию о пожаре или перегреве, отличающийся тем, что для определения пожара или перегрева по средней температуре находят сумму температуры и величины, пропорциональной скорости изменения температуры, сравнивают эту сумму с заданным пороговым значением средней температуры и, в случае превышения этого порогового значения, формируют сигнал о пожаре или перегреве.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину, пропорциональную скорости изменения температуры, выбирают с учетом коэффициента пропорциональности, отражающего инерционность линейного терморезистивного датчика, место установки линейного терморезистивного датчика и размеры контролируемой зоны.

3. Устройство обнаружения пожара или перегрева, содержащее блок обнаружения пожара, в котором осуществляется вычисление температуры и скорости ее изменения по показаниям линейного терморезистивного датчика, который подключен на вход этого блока, осуществляется формирование и передача в систему пожарной защиты объекта контроля информации о пожаре или перегреве, отличающееся тем, что в блоке обнаружения пожара определяется сумма температуры и величины, пропорциональной скорости изменения температуры, найденная сумма сравнивается с заданным пороговым значением средней температуры и, в случае превышения этого порогового значения, осуществляется формирование сигнала о пожаре или перегреве.

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам и устройствам обнаружения пожара или перегрева на различных технических объектах, в том числе в отсеках двигателей летательных аппаратов.

Пожарный извещатель // 2709035

Изобретение относится к области пожарной безопасности и может быть использовано в пьезотехнике, например, в качестве пироэлектрических источников питания. Предложен автономный пожарный извещатель, состоящий из чувствительного элемента, подключенных к нему дополнительных устройств и преобразующих первичный сигнал во вторичный радиосигнал, удобный для его использования в исполнительных устройствах, а также автономного источника питания.

Способ определения места искрения в электрической сети и устройство для его осуществления // 2700659

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат: повышение достоверности оценки опасности происшествия путем подавления действующих помех при отсутствии искрения; повышение надежности систем путем включения в контролируемые участки электрических цепей питания данных систем, реализующих принцип разделения резервируемых систем между данными участками.

Автономная сигнально-пусковая система пожаротушения // 2696550

Изобретение относится к автоматическим противопожарным системам. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости и достоверности приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Энергетически автономное устройство для обнаружения возгораний // 2689633

Изобретение относится к системам пожарной безопасности, а именно к энергетически автономному устройству для обнаружения возгораний. Устройство содержит температурный чувствительный элемент (1), источник неэлектрической энергии (2), преобразователь неэлектрической энергии в электрическую (3), электронный модуль для передачи сигнала (4) в центр мониторинга для определения местоположения возгорания.

Устройство сигнализации о лесном пожаре // 2682421

Изобретение относится устройствам подачи сигналов тревоги о лесном пожаре с использованием радиосвязи для оповещения служб лесоохраны. Техническим результатом изобретения является создание устройства сигнализации о лесном пожаре с длительным сроком дежурства в зоне охраны, способного передавать радиосигналы из очага возгорания.

Ионизационный датчик сигнализации наличия высотемпературной агрессивной среды // 2677979

Использование: для автоматической сигнализации наличия высокотемпературной агрессивной среды. Сущность изобретения заключается в том, что ионизационный датчик сигнализации наличия высокотемпературной агрессивной среды содержит средство закрепления на корпус объекта контроля, центральный изолированный металлический электрод с контактами для подключения к источнику переменного тока, электрод покрыт оксидной пленкой толщиной, обеспечивающей ток ионизации не менее 200 мкА.

Способ обмена данными дымовой и пожарной сигнализации поезда, основанный на комбинации независимых модулей и конструкции шасси 3u // 2674493

Настоящее изобретение относится к способу обмена данными дымовой и пожарной сигнализации поезда, основанному на комбинации независимых модулей и конструкции шасси 3U.

Судовое устройство обнаружения пожара // 2661759

Изобретение относится к средствам контроля за предпожарными и пожарными ситуациями на судах. Технический результат заключается в сокращении времени обнаружения и повышении достоверности обнаружения пожара.

Способ неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети // 2656128

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети. Способ неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети включает соединение вводного щита через переходное сопротивление с электроустановкой.

Крепежный элемент, применение датчика, встроенного в крепежный элемент, и способ детекции теплового потока внутри механических элементов // 2714834

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для детекции потока тепла внутри механических компонентов, имеющих крепежный элемент. Заявлен крепежный элемент (1; 101; 201) и применение чувствительного элемента (9) для детекции теплового потока внутри механических компонентов.

Способ крепления термоэлектрического преобразователя температуры на поверхности керамических материалов // 2710123

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к технике проведения тепловых испытаний образцов и изделий из керамических материалов при радиационном нагреве.

Устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта // 2706451

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Предложено устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта, включающее отрезок трубы, усилитель и первичный преобразователь.

Способ определения температуры керна печи графитации // 2704558

Изобретение относится к производству графитированных углеродных конструкционных материалов и графитированных электродов для электрометаллургических печей. В способе определения температуры керна в печи графитации, включающем измерение температуры одновременно в трех точках по длине стержня-тепловода из графита, один конец которого поддерживается при постоянной температуре 0°С, а второй находится в прямом контакте с керном печи графитации, расчет температуры керна осуществляется с использованием аналитической зависимости формируемого температурного поля вдоль стержня-тепловода, имеющей вид квадратичного трехчлена Т=ах2+bх+с, на основе измеренных данных.

Устройство для измерения температуры поверхности газохода // 2700727

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов на поверхностях различных газоходов.

Способ повышения надежности крепления датчика температуры к поверхности керамических материалов // 2699037

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественно к технике проведения тепловых испытаний керамических обтекателей ракет при радиационном нагреве. Заявлен способ повышения надежности крепления датчика температуры к поверхности керамического материала, включающий крепление спаянных без королька термоэлектродов с помощью термостойкого клея.

Стержень для измерения температуры с легкозаменяемой термопарой // 2696348

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температур высокотемпературных расплавленных ванн в тиглях, нагреваемых электрической индукцией.

Способ и устройство для установки термопар в образцы полимеризующихся материалов // 2690919

Группа изобретений относится к области тепловых измерений, а именно к способу и устройству для установки термопар в образцы полимеризующихся материалов. Согласно способу горячие спаи термопар, сваренные встык, предварительно располагают в объеме формообразующей образец рамки в середине образца по его толщине на оси, перпендикулярной к его нагреваемой поверхности, и с веерным разведением проводов термопар от оси в плоскостях, параллельных нагреваемой поверхности.

Беспроводное устройство для измерения температуры // 2690719

Изобретение относится к области кристаллографии, а более конкретно к беспроводным устройствам для контроля температуры в вакуумных ростовых камерах, а также при отжиге кристаллов, выращенных из расплава.

Способ измерения интегрального коэффициента излучения поверхности твердого материала // 2688911

Изобретение относится к области измерений в теплофизике, в частности к способам определения интегрального коэффициента излучения поверхности твердых материалов, и может быть использовано при измерении интегрального коэффициента излучения теплозащитных материалов.