Плавучая установка для пожаротушения и способ ее работы

 

Изобретение относится к пожарной технике и судостроению, а более конкретно к установкам для тушения очагов пожаров, расположенных как непосредственно на поверхности воды, например на судах и плавучих буровых установках, так и вблизи ее, например, в портовых сооружениях. В состав плавучей установки для пожаротушения входит плавучее средство, насос с приводом, компрессор, водозаборное устройство, трубопроводы и средство для создания направленного потока жидкости. Указанное средство выполнено в виде газодинамического сопла, вход которого соединен с камерой смешения жидкости и воздуха, снабженной приспособлением для диспергирования потока жидкости. Камера смешения соединена через трубопроводы с нагнетательными полостями соответственно насоса и компрессора. Плавучее средство может быть снабжено двигательной установкой или буксиром. В качестве плавучего средства может использоваться понтон или быстроходное судно. В состав установки может также входить система позиционирования плавучего средства, включающая двигатели и/или подруливающие устройства. Способ работы плавучей установки заключается в подаче воды через водозаборное устройство в насосный агрегат и нагнетании воды с его помощью под высоким давлением в камеру смешения сопла. В камеру смешения кроме воды под давлением подают воздух. Поток воды на входе в камеру смешения предварительно диспергируют. Полученный двухфазный поток ускоряют в газодинамическом сопле и направляют образованную газокапельную струю на очаг пожара. Давление воздуха на входе в сопло и относительную концентрацию жидкости в двухфазном потоке выбирают из условия формирования газокапельной струи. Использование изобретений позволяет повысить эффективность пожаротушения за счет генерации мелкодисперсной высокоскоростной газокапельной струи, увеличить дальность полета струи, снизить энергопотребление и вес пожарной установки. 2 с. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к пожарной технике и судостроению, а более конкретно, к установкам для тушения очагов пожаров, расположенных как непосредственно на поверхности воды, например на судах и плавучих буровых установках, так и вблизи ее, например в портовых сооружениях.

В настоящее время известны различного типа плавучие установки, предназначенные для пожаротушения.

Так, например, известно пожарное судно (SU 327089, B 63 B 11/08, A 62 C 29/00, опубл. 1972 г. ), которое содержит несколько стволов для создания направленных потоков воды, пожарный насос, установленный на валопроводе, привод и трубопроводы, соединяющие нагнетательную полость насоса со стволами. При работе такой установки вода поступает через водоприемник во всасывающую полость насоса, а из нее в ствол, направляющий поток воды на очаг пожара.

Возможны и другие конструкции пожарных судов. Так, например, в конструкции известного пожарного судна предусмотрена возможность направления струи воды, создаваемой штатным водометным движителем на очаг пожара с помощью специального сопла, подключаемого к выходу водомета (JP 04141183 A, A 62 C 29/00, 1992 г. ). Однако, в связи с ограниченной дальностью полета создаваемой движетелем водяной струи, такая пожарная установка не может использоваться для тушения очагов пожара повышенной интенсивности.

Известна также плавучая противопожарная установка (FR 2448358 A1, A 62 C 29/00, 1979 г.), в состав которой входит понтон с компенсационным резервуаром и резервуаром, заполненным пенообразующей жидкостью, несущую конструкцию, водоприемник, насос, систему трубопроводов и ствол. Работа противопожарной установки осуществляется следующим образом. Вода вместе с пенообразующей жидкостью поступает через трубопроводы и водоприемник на вход насоса. Из нагнетательной полости насоса жидкость под давлением подается в ствол, направляющий струю жидкости на очаг пожара. Вода подается также через систему трубопроводов в сопла системы охлаждения несущей конструкции и насосного агрегата.

Наиболее близким аналогом заявленного устройства является пожарная плавучая установка (SU 1602553 A1, A 62 C 29/00, публ. 1990 г. ), содержащая понтон с жестко закрепленной опорной колонной, на которой установлен ствол для создания направленного потока воды, пожарный насос с автономным приводом и трубопроводы, соединяющие водоприемник с входом в насос и ствол с выходом из насоса. Насосный агрегат закрепляется на платформе, установленной внутри понтона с возможностью вращения в плоскости, параллельной оси опорной колонны. Данное выполнение позволяет расширить возможности транспортировки противопожарной установки.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ работы плавучей установки для пожаротушения (SU 1602553 A1, A 62 C 29/00, публ. 1990 г. ), включающий подачу забортной воды через водоприемник на вход насоса, а затем из нагнетательной полости насоса под высоким давлением на рабочую площадку в ствол, направляемый на очаг пожара.

Известная установка позволяет тушить различные очаги пожаров, используя забортную воду. Однако область ее использования ограничена невысокой предельно возможной дальностью подачи водяной струи, определяемой давлением жидкости на входе в ствол, т. е. возможностями пожарного насосного агрегата, и высотой подъема лафетного ствола. При высокой интенсивности пожара плавучая установка не может быть приближена из соображений безопасности на достаточное для эффективного пожаротушения расстояние. Ограничение дальности подачи струи жидкости при тушении, например нефтегазовых фонтанов на объектах морской газонефтеразведки и добычи, приводит к необходимости использования дополнительной системы охлаждения конструкции противопожарной установки.

Кроме недостаточной дальности полета струи воды, направляемой на очаг пожара, известные установки пожаротушения, входящие в состав пожарных судов, обладают большими потерями производительности насосов, связанными с необходимостью создания вокруг судна водяной завесы, большой металлоемкостью напорных трубопроводов и высокими эксплуатационными расходами.

При тушении пожаров на танкерах и нефтепромыслах, где подход судна к очагу пожара весьма затруднен, что определяется безопасностью самого пожарного судна, минимальная дальность полета струи должна быть не менее 100 м. Ввиду того, что водяная струя имеет малую скорость на конечном участке ее полета, такие дальности можно обеспечить только при размещении лафетных стволов на высоте до 22 ми выше над ватерлинией судна. Данное требование вызывает необходимость оборудования пожарных судов башнями, подъемно-поворотными платформами или телескопическими мачтами для установки лафетных стволов. С учетом высоты установки лафетных стволов считается, что для обеспечения необходимой дальности полета струи требуются насосы с напором 1,2-1,3 МПа (см., например, Гурович А. Н. и Круталевич Н. И. Тенденции развития пожарных судов. Журнал "Судостроение", Москва, 1980 г., N 11, стр. 6 и 7).

Данные обстоятельства приводят к усложнению конструкции пожарного судна, увеличивают в целом его вес и энергопотребление, а также снижают возможности эффективного пожаротушения с помощью плавучей установки.

В основу патентуемой группы изобретений положены задачи, связанные с повышением эффективности пожаротушения за счет генерации мелкодисперсной высокоскоростной газокапельной струи, дальность полета которой может быть увеличена до 100 м и выше без использования подъемного устройства лафетного ствола, снижением энергопотребления и веса пожарной установки.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что плавучая установка для пожаротушения, содержащая плавучее средство, насос с приводом, средство для создания направленного потока жидкости, водозаборное устройство и трубопроводы, согласно настоящему изобретению, дополнительно включает в свой состав компрессор, а средство для создания направленного потока жидкости выполнено в виде газодинамического сопла, вход которого соединен с камерой смешения жидкости и воздуха, снабженной приспособлением для диспергирования потока жидкости, при этом камера смешения соединена через трубопроводы с нагнетательными полостями соответственно насоса и компрессора.

Плавучее средство может быть снабжено для обеспечения самостоятельного перемещения двигательной установкой.

В качестве плавучего средства целесообразно использовать понтон.

Предпочтительно использование в качестве плавучего средства быстроходного судна.

Плавучее средство может быть снабжено буксиром.

Кроме того, плавучее средство может быть снабжено системой позиционирования, включающей двигатели и/или подруливающие устройства.

Длина профилированного канала газодинамического сопла преимущественно выбирается из условия : L≥2d_min, где d_min - диаметр минимального сечения сопла, м.

Для сжатия (компактирования) газокапельной струи профилированный канал сопла выполняется кольцевым.

В качестве компрессора желательно применять компрессорный агрегат газотурбинного двигателя.

Трубопроводы подвода жидкости и газа к камере смешения могут быть образованы двумя коаксиально установленными трубопроводами, при этом трубопровод подачи газа закрепляется внутри напорного трубопровода подачи жидкости.

Для компенсации реактивного момента, действующего на сопло со стороны подводимого потока жидкости, в состав установки включается дополнительная пара коаксиально установленных трубопроводов, причем коаксиальные трубопроводы располагаются в этом случае симметрично относительно оси симметрии сопла и подводятся к камере смешения с двух противоположных сторон.

Целесообразно также, чтобы коаксиальные трубопроводы были выполнены изогнутой формы и снабжены по меньшей мере одним герметичным узлом поворота трубопроводов в азимутальном направлении.

Узлы и агрегаты установки предпочтительно закрепляются на съемных опорных конструкциях (опорных рамах).

Указанные технические результаты достигаются также при осуществлении способа работы плавучей установки для пожаротушения, который включает подачу воды через водозаборное устройство в насосный агрегат и нагнетание воды с его помощью под высоким давлением в средство для создания направленного потока жидкости, и кроме того, согласно настоящему изобретению, в качестве указанного средства используют газодинамическое сопло с камерой смешения, в которую под давлением подают воздух и диспергированный поток жидкости. Способ включает также ускорение двухфазного потока в газодинамическом сопле и направление образованной газокапельной струи на очаг пожара, при этом давление P воздуха на входе в сопло и относительную концентрацию g жидкости в двухфазном потоке выбирают из следующих условий: P≥2·10⁵ Па, P·g≅5,7·10⁸ Па, где g=G_ж/G_г, G_ж - массовый расход жидкости; G_г массовый расход газа.

В воду, поступающую в камеру смешения, в предпочтительном варианте осуществления изобретения добавляют пенообразующую жидкость.

Сжатый воздух целесообразно нагнетать в камеру смешения с помощью автономного компрессора, размещенного на борту плавучей установки.

В качестве автономного компрессора может использоваться компрессорный агрегат газотурбинного двигателя.

В процессе работы установки желательно осуществлять позиционирование плавучей установки с помощью двигателей и/или подруливающих устройств.

В процессе осуществления способа может осуществляться изменение направления генерируемого газокапельного потока с помощью перемещаемого газодинамического сопла.

Перемещение сопла целесообразно производить с помощью механизмов горизонтального и вертикального наведения.

Далее патентуемая группа изобретений поясняется описанием конкретных примеров осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых изображено следующее: на фиг. 1 - общий вид судна, предназначенного для пажаротушения, согласно патентуемому изобретению; на фиг. 2 - схематичный разрез сопла с камерой смешения; на фиг. 3 - схематичный разрез сопла в другом варианте исполнения сопла с камерой смешения; на фиг. 4 - схематичный вид подсоединения трубопроводов подачи жидкости и газа в камеру смешения сопла; на фиг. 5 - схематичный вид подсоединения трубопроводов подачи жидкости и газа в камеру смешения сопла в другом варианте исполнения.

Патентуемая плавучая установка для пожаротушения содержит плавучее средство (см. фиг. 1), в качестве которого в рассматриваемом случае используется быстроходный катер. В качестве плавучего средства может использоваться быстроходное морское пожарное судно типа "Дибар-1" (см. Безукладов В.Ф. и Орлов В.В. Морское пожарное судно "Дибар-1". Журнал "Судостроение", 1982, N 1, стр. 3-6). В корпусе 1 судна ниже ватерлинии по левому и правому борту расположены водозаборные устройства 2, насос 3 с приводом 4, в качестве которого может использоваться дизель или электродвигатель, подключенный к дизель-генератору 5. Водозаборные устройства 2 сообщены с насосом 3 через трубопроводы 6. Насос 3 вместе со своим приводом 4 расположен в насосном отсеке 7 корпуса 1, а дизель-генератор 5 и главный двигатель 8 судна - в моторном отсеке 9. На выходном валу двигателя 8 под кормой установлен гребной винт 10 в насадке. За гребным винтом 10 расположен руль управления 11, а в носовой части корпуса установлено подруливающее устройство 12.

Нагнетательная полость насоса 3 соединена через трубопровод 13 к средству для создания направленного потока жидкости, которое выполнено в виде последовательно соединенных камеры 14 смешения жидкости и воздуха, снабженной приспособлением для диспергирования потока жидкости, и газодинамического сопла 15. На трубопроводе 13 установлена клинкетная задвижка 16 с гидравлическим дистанционным управлением из ходовой рубки судна.

Камера 14 и сопло 15 установлены на площадке 17, размещенной на палубе 18, и также снабжены клинкетной задвижкой 19 с ручным или автоматическим управлением.

Камера 14 соединена с источником сжатого газа, в качестве которого используется компрессорный агрегат 20 газотурбинной установки, через трубопровод 21 с клинкетной задвижкой 22. Предусматривается двойное управление задвижкой 22 - гидравлическое дистанционное из ходовой рубки судна и ручное управление. Газотурбинная установка может размещаться на площадке 17 палубы 18 судна или внутри его корпуса 1.

Сопло 15, закрепленное на камере 14, оборудовано механизмами горизонтального 23 и вертикального 24 наведения. На фиг. 1 сопло 15 условно изображено направленным вверх (в зенит). Механизмы 23 и 24 перемещения сопла 15 установлены (см. фиг. 1, 4 и 5) в районе размещения шарниров, которые предусмотрены на трубопроводах для обеспечения возможности разворота сопла (см. фиг. 5 )в горизонтальной плоскости наведения Г-Г (механизм 23 горизонтального наведения сопла) и параллельных вертикальных плоскостях наведения Б-Б и В-В (механизм 24 вертикального наведения сопла). В качестве приводов указанных механизмов перемещения могут использоваться гидромоторы с дистанционным управлением из ходовой рубки или ручной привод в виде червячной пары 25, 26 (см. фиг. 4). Червячное колесо 25 крепится на фланце трубопровода 13 и приводится в движение от червяка 26, на валу которого закреплены выходная шестерня редуктора и рулевое колесо для ручного поворота червяка (для упрощения не показаны на чертеже).

В общем случае (см. фиг. 2) сопло 15 содержит профилированный канал 27, а камера 14 - узлы подачи жидкости 28 и газа 29 и средство 30 диспергирования потока жидкости, подаваемой в камеру 14 в виде отдельных струек 31. Длина профилированного канала 27 газодинамического сопла 15 выбрана из условия достижения необходимой дальности полета газокапельной струи: L≥2d_min, где d_min - диаметр минимального сечения сопла.

Возможен вариант выполнения сопла 15, изображенного на фиг. 3, в виде кольцевого сопла с установленным в нем центральным телом 32 (данный тип сопла известен для любого специалиста в области газодинамики). В этом случае камера смешения 14 размещается непосредственно перед центральным телом 32.

Трубопроводы подвода жидкости 13 и газа 21 к камере смешения 14 образованы двумя коаксиально установленными трубопроводами (см. фиг. 4 и 5), при этом трубопровод подачи газа 21 закреплен внутри напорного трубопровода подачи жидкости 13.

В одном из вариантов выполнения трубопроводов подвода жидкости 13 и газа 21 к камере смешения ( см. фиг. 5 ) коаксиальные трубопроводы выполнены в виде двух пар трубопроводов, причем коаксиальные трубопроводы расположены симметрично относительно оси симметрии сопла 15 и подведены к камере смешения 14 с двух противоположных сторон. Такое выполнение обеспечивает компенсацию реактивных моментов, действующих на трубопроводы и сопло, в плоскости, в которой расположены коаксиальные трубопроводы.

В указанном конструктивном исполнении коаксиальные трубопроводы 13 и 21 выполняются изогнутой формы и снабжены герметичными узлами 32 и 33 поворота трубопроводов в азимутальном направлении (в вертикальной и горизонтальной плоскости). Вращение коаксиальных трубопроводов вместе с камерой 14 и соплом 15 осуществляется с помощью механизмов 23 и 24. Узлы 32 и 33 поворота трубопроводов могут использоваться и в варианте применения одной пары коаксиально установленных трубопроводов 13 и 21 ( см. фиг. 4). На фиг. 4 и 5 изображены оси вращения 34 и 35 соответственно механизмов вертикального и горизонтального наведения сопла 15.

В вариантах выполнения средства для создания направленного потока жидкости, показанных на фиг. 4 и 5, используется кольцевое сопло 15. Профилированный канал кольцевого сопла 15 образован цилиндрическим корпусом и установленным вдоль его оси симметрии центральным телом 32, которое закреплено на внутренней поверхности корпуса сопла с помощью стоек 36. Камера 14 разделена конической перфорированной перегородкой 37, выполняющей функцию средства диспергирования потока жидкости, поступающего в камеру 14 смешения жидкости и газа. Узел 29 подачи газа соединен с полостью камеры 14 через осевое отверстие, образованное в вершине конической перегородки 37, а узел 28 подачи жидкости сообщен с полостью камеры через отверстия малого диаметра, выполненные равномерно по всей поверхности конической перегородки 37.

Каждый из двух герметичных узлов 32 и 33 поворота трубопроводов в азимутальном направлении (в вертикальной и горизонтальной плоскости) состоит из фланцев 38 и 39 (см. фиг. 4), между которыми установлена фторопластовая прокладка 40. Такая же прокладка 41 размещена над фланцем 39 и прижимается к нему через шайбу-прокладку 42 болтами 43, которые вворачиваются в неподвижную крышку 44, соединенную с фланцем 38.

На высоте прокладки 40 (см. фиг. 4) между верхней и нижней частями напорного трубопровода 21 подачи воздуха в камеру 14 из нагнетательной полости компрессорного агрегата 20 установлена разделительная опорная прокладка 45, герметизирующая разъем между вращаемыми частями трубопровода 21. Внутри трубопровода 13 подачи жидкости трубопровод 21 соосно закреплен на стойках 46.

Все узлы и агрегаты установки смонтированы на палубе 18 судна и в его корпусе 1 на съемных опорных конструкциях. На фиг. 4 показано крепление коаксиальных трубопроводов 13 и 21, камеры смешения 14 и сопла 15 на площадке 17 палубы 18 судна на съемной опорной раме 47.

Способ работы описанной выше плавучей установки для пожартушения осуществляется следующим образом.

В одном из предпочтительных вариантов выполнения установки пожаротушения все ее отдельные узлы закрепляются на площадках 17 палубы 18 судна на съемных опорных рамах 47. Такое конструктивное исполнение позволяет осуществить достаточно быструю замену вышедших из строя агрегатов и узлов, а также оснастить многофункциональное судно системой пожаротушения без дополнительной доработки конструкции в заводских условиях (в доке).

Дооснащение судна производится следующим образом. С помощью бортовой кран-балки на палубу 18 судна поднимаются опорные рамы, которые стыкуются с опорными площадками 17 с помощью крепежных элементов. При необходимости перемещения опорных рам по палубе 18 может использоваться кран-балка или ручные лебедки, входящие в состав плавучей установки. После установки опорных рам вместе с узлами системы осуществляют стыковку напорных трубопроводов 13 и 21 подачи воды и сжатого воздуха к узлам подачи жидкости 28 и газа 29 камеры смешения 14, соответственно. Газотурбинный двигатель 20 подключают через гибкие трубопроводы к топливным бакам, размещенным в корпусе судна (на чертеже не показаны). В таком виде пожарная установка готова к работе.

После прибытия быстроходного пожарного катера к очагу пожара включается привод 4 насоса 3 (см. фиг. 1), открываются задвижки 16 и 19 на трубопроводе подачи жидкости 13, одновременно с этим запускается газотурбинная установка вместе с компрессорным агрегатом 20, после чего открывается задвижка 22 на тубпроводе 21 подачи газа. В результате этих действий осуществляется подача воды через водозаборное устройство 2 в насос 3, нагнетание воды с его помощью под высоким давлением в камеру смешения 14 и диспергирование потока жидкости с помощью средства 30, выполненного в виде перфорированной конической перегородки 37 (см. фиг. 4 и 5). Одновременно в камеру 14 из нагнетательной полости компрессорного агрегата 20 через трубопровод 21 под давлением 0, 3-0, 5 МПа подают воздух. При смешении в камере 14 диспергированного потока воды и потока воздуха образуется двухфазный поток, который затем ускоряется в газодинамическом сопле 15. Сформированную газокапельную струю направляют на очаг пожара. При работе установки давление P воздуха на входе в сопло и относительную концентрацию g воды в двухфазном потоке выбирают из следующих условий P≥2·10⁵ Па P·g≅5,7·10⁸ Па, где g=G_ж/G_г, G_ж - массовый расход жидкости; G_г - массовый расход газа.

Данное условие характеризует предельно плотную упаковку частиц жидкости в газовом потоке, при которой возможно формирование капельной жидкостной фазы в газе (см. заявку WO 98/01231 A1, МПК-6 B 05 B 7/04, A 01 G 25/00, A 62 C 31/02, опубл. 15. 01. 98). При выполнении данного условия появляется возможность разогнать в газодинамическом сопле до необходимой скорости двухфазный поток, состоящий из капельной жидкостной фазы и газа-носителя.

Необходимая скорость газокапельной струи, при которой достигается требуемая дальность полета струи, определяется величиной давления газа на входе в сопло 15. Заданная дальнобойность газокапельной струи, зависящая от условий тушения пожара, достигается также при определенном уровне давления газа выбором длины профилированного канала 27 (см. фиг. 2) сопла 15, предпочтительно при соблюдении условия: L≥2d_кр, где d_кр - диаметр минимального сечения сопла.

В рассматриваемом варианте реализации изобретения расход воды G_ж выбран равным 210 кг/с, а расход воздуха G_г - 7, 0 кг/с при его давлении на входе в сопло P= 0,5 МПа. При выбранных параметрах скорость истечения газокапельной струи на выходе из сопла 15 составляет W≈100 м/с, что соответствует дальности полета струи от 150 до 250 м. Действующие в настоящее время штатные противопожарные системы на быстроходном судне типа "Дибар-1" при расходе жидкости G_ж примерно до 300 кг/с обеспечивают максимальную дальность полета направленной струи воды не более 120 м, т. е. в два раза меньше, чем соответствующая дальность, обеспечиваемая пожарной установкой согласно патентуемому изобретению.

В качестве источника сжатого воздуха в рассматриваемом примере реализации изобретения могут использоваться компрессорные агрегаты двух газотурбинных двигателей типа ВСЧ-10, которые вместе позволяют обеспечить выбранные значения параметров. С помощью каждого газотурбинного двигателя создается поток сжатого воздуха с расходом до 3,5 кг/с при давлении до 0,5 МПа.

Требуемая равномерность распыления тушащего вещества и однородность мелкодисперсных капель в воздушном потоке, средний диаметр которых составляет 50 мкм, обеспечивается также выбором длины сопла 15, размером, количеством и расположением эжектирующих отверстий средства 30 диспергирования потока жидкости.

Вода впрыскивается в камеру смешения 14 через узел 9 подачи жидкости и средство диспергирования 30 в виде отдельных струек 31, которые смешиваются с набегающим воздушным потоком, поступающим в камеру 14 через узел 29 подачи газа, в результате чего образуется двухфазный поток (см. фиг. 2).

Использование кольцевого сопла 15 (см. фиг. 3) с центральным телом 32 позволяет компактировать (сжать) газокапельную струю при относительно однородном распределении капель воды по сечению струи.

Для эффективного тушения интенсивных очагов пожаров в воду, поступающую в камеру смешения 14, добавляют пенообразующую жидкость из специального резервуара (на чертеже не показан).

В процессе работы установки осуществляют позиционирование судна с помощью главного двигателя 8, приводящего в движение гребной винт 10, и руля управления, а также при использовании подруливающего устройства 12.

Перед началом работы установки и в процессе ее работы осуществляют наведение генерируемого газокапельного потока на объект пожара с помощью перемещаемого механизмами 23 и 24 горизонтального и вертикального наведения газодинамического сопла 15 (см. фиг. 1). При управлении механизмами наведения из ходовой рубки судна включается гидромотор и управляющее усилие передается через редуктор на червяк 26 (см. фиг. 4), поворачивающий при своем вращении червячное колесо 25 в плоскости Г-Г. Вместе с колесом 25, закрепленном на фланце подвижного участка трубопровода 13, в заданном направлении в горизонтальной плоскости разворачивается жестко закрепленная на трубопроводе 13 камера 14 и сопло 15. Герметичность разъема трубопровода в области размещения узлов 32 и 33 поворота трубопроводов в азимутальном направлении обеспечивается за счет использования в подвижном соединении плоских фторопластовых прокладок 40 и 41, одна из которых расположена межу фланцами 38 и 39, а вторая - над фланцем 39 (см. фиг. 4), прижимаемых к фланцу 39 через шайбу-прокладку 42 болтами 43. Аналогичным образом осуществляется вертикальное наведение газодинамического сопла 15 с помощью механизма 32 по плоскостям Б-Б и В-В (см. фиг. 5).

При необходимости ручного управления сбрасывается давление из управляющих магистралей и гидромотора и производится разворот сопла 15 посредством вращения рулевого колеса (на чертеже не показано).

Описанным выше путем осуществляется прицельное наведение генерируемой газокапельной струи на объект пожаротушение и доставка огнетушащего вещества на необходимое расстояние со скоростью, достаточной для того, чтобы сбить пламя, резко снижая тем самым температуру в зоне пожара.

Газокапельная струя, создаваемая на выходе из сопла 15 содержит капли воды примерно в 500-1000 раз более мелкие, а скорость в 2-3 более большую по сравнению с водяной струей создаваемой традиционным методом согласно прототипу изобретения. Кроме того, весьма существенно увеличивается (примерно в 500 000 раз) количество мелкодисперсных капель жидкости на единицу длины генерируемой струи.

Все это позволяет в два раза увеличить дальность полета газокапельной струи по близкой к прямой траектории. Малый размер капель жидкости в потоке (50-100 мкм) при их высокой скорости подлета к очагу пожара дает возможность примерно на три порядка повысить теплоотводящую способность рабочего вещества, т. е., иными словами, значительно повысить эффективность пожаротушения при снижении расхода жидкости и, соответственно, энергозатрат, необходимых для его создания. Высокая скорость доставки газокапельной струи к очагу пожара повышает ее устойчивость при воздействии бокового ветра и восходящих потоков продуктов горения над очагом пожара. Кроме того, поскольку траектория газокапельной струи является близкой к прямолинейной, повышается точность наведения потока огнетушащего вещества на очаг пожара или на его определенную зону либо отдельный объект.

Таким образом, использование патентуемой пожарной установки предоставит возможность при равном напоре воды, по сравнению с известными системами пожаротушения, примерно в два раза увеличить дальность подачи струи рабочего вещества либо при одинаковой дальности полета струи уменьшить напор воды и за счет этого снизить энергозатраты на создание направленного потока жидкости. Снижение давление в напорных трубопроводах в свою очередь позволит уменьшить толщину их стенок, а также уменьшить водоизмещение и габариты судна, на котором размещается система пожаротушения.

Следует отметить, что даже при равных дальностях полета струи эффективность пожаротушения с помощью газокапельной струи будет значительно выше за счет мелкодисперсной структуры создаваемого двухфазного потока. Это связано с тем, что эффективность пожаротушения зависит от скорости и размеров капель воды, которые приносятся струей на очаг пожара, находящийся на достаточно большом расстоянии от установки пожаротушения. Смешение диспергированного потока воды с направленным потоком сжатого воздуха в указанных выше соотношениях позволяет образовать газокапельную высокодисперсную двухфазную смесь с размером капель от 5 до 50 мкм. При этом число капель в струе возрастает примерно в 500000 раз, а их скорость на выходе из газодинамического сопла достигает значений от 150 до 250 м/с.

Приведенные данные свидетельствуют о возможности осуществления патентуемой группы изобретений и о достижении вышеуказанных технических результатов.

Плавучая установка для пожаротушения и способ ее работы согласно патентуемой группе изобретений могут использоваться для тушения очагов пожаров различной интенсивности, находящихся на поверхности воды вдали от берега, а также очагов, расположенных на суше в непосредственной близости от берега моря, реки или водоема. Изобретение может применяться в пожарной технике в качестве средства для создания туманообразных противопожарных завес и пламягасящих направленных двухфазных потоков.

Наиболее эффективно применение патентуемой плавучей установки для пожаротушения для борьбы с пожарами на судах с пожароопасными грузами, в портах, на рейдах, в районах морских нефтепромыслов и на судоремонтных предприятиях.

Хотя патентуемая группа изобретений описана в связи с предпочтительным вариантом реализации, для специалистов в данной области техники понятно, что могут иметь место изменения и другие варианты выполнения без отклонения от общей идеи и предмета изобретения в соответствии с представленной формулой.

Формула изобретения

1. Плавучая установка для пожаротушения, содержащая плавучее средство, насос с приводом, средство для создания направленного потока жидкости, водозаборное устройство и трубопроводы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит компрессор, а средство для создания направленного потока жидкости выполнено в виде газодинамического сопла, вход которого соединен с камерой смешения жидкости и воздуха, снабженной приспособлением для диспергирования потока жидкости, при этом камера смещения соединена через трубопроводы с нагнетательными полостями соответственно насоса и компрессора.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что плавучее средство снабжено двигательной установкой.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве плавучего средства используется понтон.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве плавучего средства используется быстроходное судно.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что плавучее средство снабжено буксиром.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что плавучее средство снабжено системой позиционирования, включающей двигатели и/или подруливающие устройства.

7. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что длина профилированного канала газодинамического сопла выбрана из условия: L≥2 dmin, где dmin - диаметр минимального сечения сопла, м.

8. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что профилированный канал сопла выполнен кольцевым.

9. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что в качестве компрессора используется компрессорный агрегат газотурбинного двигателя.

10. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что трубопроводы подвода жидкости и газа в камере смешения образованы двумя коаксиально установленными трубопроводами, при этом трубопровод подачи газа закреплен внутри напорного трубопровода подачи жидкости.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что содержит дополнительно пару коаксиально установленных трубопроводов, причем коаксиальные трубопроводы расположены симметрично относительно оси симметрии сопла и подведены к камере смешения с двух противоположных сторон.

12. Установка по п.10 или 11, отличающаяся тем, что коаксиальные трубопроводы выполнены изогнутой формы и снабжены по меньшей мере одним герметичным узлом поворота трубопроводов в азимутальном направлении.

13. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ее узлы и агрегаты смонтированы на съемных опорных конструкциях.

14. Способ работы плавучей установки для пожаротушения, включающий подачу воды через водозаборное устройство в насосный агрегат и нагнетание воды с его помощью под высоким давлением в средство для создания направленного потока жидкости, отличающийся тем, что в качестве указанного средства используют газодинамическое сопло с камерой смешения, в которую под давлением подают воздух и диспергированный поток жидкости, ускоряют двухфазный поток в газодинамическом сопле и направляют образованную газокапельную струю на очаг пожара, при этом давление Р воздуха на входе в сопло и относительную концентрацию g жидкости в двухфазном потоке выбирают из следующих условий P≥2·10⁵ Па, Р·g≅5,7·10⁸ Па,
где g = G_ж/G_г, G_ж - массовый расход жидкости, кг/с, G_г - массовый расход газа, кг/с.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что в воду, поступающую в камеру смешения, добавляют пенообразующую жидкость.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что сжатый воздух нагнетают в камеру смешения с помощью автономного компрессора, размещенного на борту плавучей установки.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что в качестве автономного компрессора используют компрессорный агрегат газотурбинного двигателя.

18. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в процессе работы установки осуществляют позиционирование плавучей установки с помощью двигателей и/или подруливающих устройств.

19. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что осуществляют изменение направления генерируемого газокапельного потока с помощью перемещаемого газодинамического сопла.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что перемещение сопла производят механизмами горизонтального и вертикального наведения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 10.07.2009

Дата публикации: 10.12.2011

---