Мини-распылитель выстрелом универсальный
Изобретение относится к классу огнетушителей, применение которых возможно для тушения пожаров классов А, В, С, D, F, самозащиты от пламени, осаждения токсичного, густого дыма для создания эвакуационного пути. Мини-огнетушитель отличается от прототипа отсутствием поршня, посредством которого газ высокого давления выталкивают огнетушащий порошок, возможностью распыления жидких и гелеобразных огнетушащих и дымоосаждающих составов, более эффективным использованием энергии распылительного заряда, повышенной дальностью распыления для создания эвакуационного пути и огнетушащей эффективностью, например, тушением одного квадратного метра горящей площади дерева после 6 минут свободного горения. Для повышения огнетушащей эффективности и создания возможности эффективного осаждения густого и токсичного дыма реализуется путь тонкодисперсного распыления жидкости в форме мини-шквала с уплотненным фронтом, что достигается путем увеличения степени метательного воздействия волны пороховых газов сочетанием обеспечения более полного сгорания порохового заряда, частичного снижения скорости фронта волны пороховых газов и растяжение фронта в глубину пыжами из плотных материалов и эластичных мембран, а также экспериментальным определением оптимального диапазона соотношений массы вышибного, порохового заряда к массе огнетушащей жидкости или геля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области пожарной безопасности, защиты и спасения в частности технике распыления и подачи огнетушащих и защитных составов. Мини-распылитель выполняет функции огнетушителя и может быть использован для тушения локальных пожаров классов А, В, С, D, F горящих твердых материалов, розливах жидкостей, газовых струй, электроустановок под напряжением до 1000 В, горящих масел в помещениях, на открытых площадках, в автомобилях, горящих компьютеров, телевизоров и другого электронного оборудования, людей в горящей одежде, а также осаждения густого и нейтрализации токсичного дыма, сбивании пламени с целью обеспечения эвакуации.
Прототип. Известны порошковые мини-огнетушители «Малыш-1» (Технические условия ИБЯГ 634233.002 ТУ) производства ФГУП «Чапаевский механический завод», Чапаевск, а также аналогичный «Гном-2» (ДИТЛ 634233.001 ТУ) производства Николаевского НИИ технологии судостроения. Мини-огнетушители состоят из корпуса, частично заполненного огнетушащим порошком, поршня для вытеснения порошка; распылительного заряда из пороха марки ДРП-3, терочного воспламенителя пиротехнического (ТВП). Масса заряда в мини-огнетушителе «Малыш» составляет Мдрп=3±0,5 г, а в «Гноме» Мдрп=1,75±0,3 г. «Малыш» распыляет огнетушащий порошок массой Моп=150±1 г до 5 м, а «Гном» Моп=280±10 г до 3,5 м. Их площадь тушения не превышает 0,41 м2 модельного очага пожара класса В.
Недостатки порошкового мини-огнетушителя: малые объем, дальность распыления порошка и площадь тушения объясняются потерями энергии из-за наличия поршня между ускоряющей волной пороховых газов и ускоряемой массой порошка. Это приводит к увеличению распылительного заряда и высокой энергии отдачи. Огнетушитель опасен при прямом воздействии по людям, поэтому не может быть применен для обеспечения эвакуации, в частности не нейтрализует токсичных газов, дыма и распыл порошка не осаждает густого дыма, а созданные им раздражающие, оптически плотные воздушно-порошковые облака затрудняют эвакуацию и увеличивают гибель людей на пожарах.
Прототип. Известен огнетушитель импульсного действия (Патент RU №2401683, опубликован 20.10.2010), содержащее корпус с огнетушащим порошком, поршень, вышибной заряд; воспламенительную головку во втулке, рассекатель струи порошка, а вышибной заряд состоит из последовательно расположенных друг за другом воспламенительного состава: перхлорат калия (KClO4) - 53,4%, азид натрия (NaN3) - 39,3%, сажа - 7,3%, синтетический каучук фторсодержащий СКФ-26 - 2% (сверх 100%), размещенного во втулке, и вышибного состава: KClO4 - 40,1%, NaN3 - 29,5%, сажа - 5,4%, мел строительный - 25,0%, синтетический каучук фторсодержащий СКФ-26 - 2% (сверх 100%), расположенного в картонном корпусе, который служит одновременно поршнем и который инициируется капсюлем-воспламенителем «Жевело» с помощью ударно-спускового устройства, причем массы воспламенительного и вышибного составов взяты в соотношении 1,0-1,5:4,0-5,0, соответственно.
Недостатки: 1 - наличие поршня и рассекателя не позволяет распылить жидкость - ее несжимаемость недопустимо увеличивает уровень давления внутри корпуса огнетушителя, что может привести к его разрыву с осколочными травмами оператора и окружающих; 2 - вышибной заряд нестандартный требует дорогой сертификации, увеличивая себестоимость огнетушителя и период постановки на производство; 3 - корпус не рассчитан на удерживание рукой при сильной отдаче, неизбежно травмирующей руку; 4 - огнетушитель не нейтрализует токсичных газов, дыма и не осаждает густого дыма, а раздражающие, непрозрачные облака порошка затрудняют эвакуацию и увеличивают гибель людей на пожарах, 5 - не создает объемного и поверхностного охлаждения, поэтому при тушении горящей древесины, жидкости, струй газа с наличием высоко-температурных поверхностей в зоне горения, высока вероятность повторного воспламенения.
Суммарный вывод. Имеющиеся конструкции мини-огнетушителей импульсных порошковых тушат только возгорания в начальной стадии при тушении развитых пожаров, высока вероятность повторного воспламенения, непригодны для тушения человека в горящей одежде, обеспечения эвакуации, ограниченно пригодны в качестве постоянно носимого огнетушителя пожарными, полицией при контроле массовых беспорядков. Эффективные огнетушители фирм IFEX, TSIS, Intervent, ГИРС, Игла - ранцевые или возимые на тележках тяжелы, громоздки, дороги
Суммарный вывод. Имеющиеся разработки огнетушителей не решают и в перспективе не способны решить задачи индивидуальной защиты и обеспечения эвакуации, в качестве постоянно носимого огнетушителя пожарными, полицией при контроле массовых беспорядков для защиты от зажигательных бутылок, рабочими на пожаро-взрывоопасных производствах. Эффективные пневмо-импульсные огнетушители фирм IFEX, TSIS, Intervent, ГИРС, Игла - ранцевые или возимые на тележках тяжелы, громоздки, дороги
Целью настоящего изобретения является создание мини-распылителя выстрелом универсального для создания путей эвакуации путем сбивания пламени, осаждения дыма и нейтрализации токсичных газов, а также тушения людей в горящей одежде.
Данная цель достигается тем, что мини-распылитель выстрелом универсальный, включающий корпус, огнетушащий состав и вышибной пороховой заряд с воспламенителем, отличающийся тем, что огнетушащий состав представляет собой негорючую жидкость или гель, не оказывающие раздражающего действия на органы дыхания, обоняния и зрения человека; между вышибным зарядом и огнетушащим составом установлен пыж, обеспечивающий полное сгорание распылительного заряда и высокое пороговое значение давления прорыва пороховых газов в огнетушащий состав, а также одна или несколько эластичных мембран, обеспечивающих частичное снижение скорости фронта волны до 30% и растяжение этого фронта до 3 раз в глубину для увеличения степени метательного действия волны; а соотношение массы порохового заряда к массе огнетушащего состава находится в пределах от 0,004 до 0,01.
Корпус мини-распылителя выстрелом универсального имеет стаканообразную форму с радиально профилированным, выпуклым или плоским дном, кольцевым ограничителем лепесткообразного раскрытия дна, которое закрыто предохранительной, быстро снимаемой крышкой (оболочкой); корпус заполнен жидкостью с нанодобавками, в горловину корпуса вставлена стаканообразная втулка с осесимметричными углублениями с обеих сторон, разделенными тонкой, профилированной мембраной, со стороны огнетушащего состава - конусообразное (полусферическое) углубление, со стороны среза корпуса - ступенчатое переменного диаметра, увеличивающегося ступенчато от мембраны, на срезе нижней ступени углубления зафиксирован пыж, выше распылительный заряд из одноканальной шашки или насыпного мелкозернистого, быстросгорающего пороха, от верхней границы заряда на расстоянии не менее 1 мм, в отдельной запорной втулке расположен терочный пиротехнический воспламенитель с натяжным шнуром с кольцом или присоединенным к предохранительной крышке, если она надеты на горловину корпуса на резьбе или байонете; на корпус может надеваться обойма предохранительная в виде трубы, при этом корпус выполняется облегченным, тонкостенным, обойма в месте удержания рукой может быть снабжена амортизирующей, фигурной оболочкой для плотного удержания рукой, из открытого патрубка обоймы дно корпуса выходит не менее чем на 5 мм, обойма может быть снабжена конфузорным соплом, формирующим конфигурацию распыления, при этом длина сопла не менее чем 20 мм.
Конкретный пример технического решения настоящего изобретения
Мини-распылитель выстрелом универсальный (фиг. 1) состоит из втулки 1, ввинченной или впрессованной в горловину стаканообразного корпуса 2 с жидким огнетушащим составом 6, закрытым с торца крышкой 3 с вклеенной мембраной 4. На крышку 3 одет предохранительный колпачок 5. Со стороны жидкого огнетушащего состава 6 во втулке 1 выполнено конусообразное углубление, закрытое мембраной 7. С другой стороны мембраны расположены пыж 8, пороховой вышибной заряд 9 в виде картуза или шашки, терочный инициатор 10 со шнуром 12, снабженным кольцом, зафиксированный во втулке 1 с помощью крышки 11. На крышку 11 одет предохранительный колпачок 13.
Мини-распылитель выстрелом универсальный работает следующим образом. Снимают предохранительные колпачки 5 и 13, обеспечивая доступ к шнуру 12 терочного инициатора 10. Корпус 2 берут одной рукой. Направляют мини-распылитель со стороны размещения жидкого огнетушащего состава 6 на очаг возгорания. Резко дергают другой рукой за кольцо шнура 12, что приводит в действие терочный инициатор 10. Форс пламени терочного инициатора 10 поджигает пороховой заряд 9, полнота и скорость сгорания которого обеспечивается пыжом 9, после полного сгорания образуется мощная волна пороховых газов, разрушает пыж 9, выравнивается и растягивается в углублении втулки 2, по всему сечению канала корпуса 3, что снижает мощность отдачи и повышает метательную способность волны, которая разрушает мембрану 6, проникает сквозь массу огнетушащей жидкости 13, смешиваясь с ней и ускоряя ее с созданием газожидкостного шквала с уплотненным фронтом, который разрушает мембрану 5 пыж, выравнивающую и уплотняющую фронт шквала. За срез дна вылетает огнетушащий шквал с несущей газовой фазой и быстро расширяющимся, плотным фронтом, осаждающим дым на дистанции до 8-10 м или тушащим площадь пожара до одного квадратного метра, эффективно без повторных воспламенений. Выброс огнетушащего состава происходят за t=0,02-0,07 с, а тушение за t=1-2 секунды с дальности до 4-5 м. Осаждение густого, токсичного дыма шквалом, преимущественно фронтом происходит в объеме до 25-27 м3, диаметром 1-2,5 м по длине до 10 м. При распылении выстрелом откатное усилие частично гасится амортизирующей, например, из резины или пористой резины, оболочкой 14 с эфесом, размещенной на корпусе 3.
Мини-распылитель выстрелом универсальный может служить для спасания людей из горящего помещения, тушения возгораний автомобилей с ежегодным потенциальным рынком продажи, измеряемым миллионами штук. Импульсный мини-распылитель выстрелом универсальный обеспечивает следующие преимущества по сравнению с существующей техникой: 1) простота приведения действий движения; 2) простота тушения: не надо управлять струей, а только прицелиться; 3) гарантия хранения не менее 5 лет в широком диапазоне температур, влажности, запыленности, падений, ударов; 4) малый вес до 0,55 кг при огнетушащей эффективности не менее 0,5 м2 горящей поверхности дерева или бензина; 5) дальность тушения до 2 м; 7) низкая себестоимость при массовом производстве; 8) безопасность при прямом воздействии на человека, реальная возможность тушения человека в горящей одежде и безопасность человека, работающего с распылителем выстрелом универсальным.
1. Мини-распылитель выстрелом универсальный, включающий корпус, огнетушащий состав и вышибной пороховой заряд с воспламенителем, отличающийся тем, что огнетушащий состав представляет собой негорючую жидкость или гель, корпус имеет стаканообразную форму с радиально профилированным, выпуклым или плоским дном, кольцевым ограничителем лепесткообразного раскрытия дна, которое закрыто предохранительной, быстро снимаемой крышкой (оболочкой); распылительный заряд из одноканальной шашки или насыпного мелкозернистого, быстро-сгорающего пороха; между распылительным зарядом и огнетушащим составом установлен пыж, обеспечивающий полное сгорание распылительного заряда и высокое пороговое значение давления прорыва пороховых газов в огнетушащий состав, при этом соотношение массы вышибного порохового заряда к массе огнетушащего состава находится в пределах от 0,004 до 0,01, в горловину корпуса вставлена стаканообразная втулка с осесимметричными углублениями с обеих сторон, разделенными тонкой, профилированной мембраной, со стороны огнетушащего состава расположено конусообразное или полусферическое углубление, со стороны среза корпуса - ступенчатое переменного диаметра, увеличивающееся ступенчато от мембраны, на срезе нижней ступени углубления зафиксирован пыж, выше распылительный заряд от верхней границы заряда на расстоянии не менее 1 мм, в отдельной запорной втулке расположен терочный пиротехнический воспламенитель с натяжным шнуром с кольцом или присоединенным к предохранительной крышке, если она надеты на горловину корпуса на резьбе или байонете.
2. Мини-распылитель выстрелом универсальный по п. 1, отличающийся тем, что на корпус может надеваться обойма предохранительная в виде трубы, при этом корпус выполняется облегченным, тонкостенным, обойма в месте удержания рукой может быть снабжена амортизирующей фигурной оболочкой для плотного удержания рукой, из открытого патрубка обоймы дно корпуса выходит не менее чем на 5 мм, обойма может быть снабжена конфузорным соплом, формирующим конфигурацию распыления, при этом длина сопла не менее чем 20 мм.
