Мобильная установка для формирования воздушной завесы для защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ

 

Устройство используется как средство активной коллективной защиты органов дыхания людей от ядовитых или отравляющих веществ. Мобильная установка для формирования воздушной завесы для защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ содержит воздуходувную машину и струйные направляющие аппараты, выполненные в виде корпуса с расположенным в верхней части направленным вертикально вверх воздуховыпускающим щелевидным насадком с конфузорным входным участком. Передвижные струйные направляющие аппараты соединены последовательно посредством шарниров. Воздуходувная машина установлена внутри каждого струйного направляющего аппарата и выполнена в виде осевого вентилятора, размещенного перед конфузорным входным участком воздуховыпускающего щелевидного насадка так, что ось вентилятора направлена вертикально и совпадает с центром воздуховыпускающего щелевидного насадка. Корпус струйного направляющего аппарата выполнен в виде кубической рамы и имеет только одну сплошную вертикальную касающуюся поверхности почвы стенку, обращенную к содержащему ядовитые или отравляющие вещества набегающему потоку воздуха. Устройство отличается повышенной эффективностью защиты. 2 ил.

Изобретение относится к средствам активной коллективной защиты органов дыхания людей от ядовитых или отравляющих веществ.

В случае аварий на химических производствах, использующих сильнодействующие или ядовитые вещества, или аварий при их транспортировке в окружающую среду выливается или выбрасывается значительное количество таких веществ. Образующееся облако паров распространяется в атмосфере на большие расстояния, создавая зону заражения с концентрацией ядовитых веществ в приземном слое атмосферы, опасной для людей. Аналогичная ситуация может сложиться при аварии на объектах по хранению или уничтожению химических отравляющих веществ.

Известен способ активной коллективной защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ, заключающийся в уменьшении концентрации ядовитых или отравляющих веществ в приземном слое атмосферы в селитебной зоне до значений, не опасных для жизни людей, путем рассеивания ядовитых или отравляющих веществ в атмосфере с помощью защитной приземной плоской направленной вертикально вверх струйной газовоздушной завесы, расположенной между источником заражения ядовитыми или отравляющими веществами и селитебной зоной и имеющей в плане форму дуги с центром дуги в источнике заражения [1]. Защитная газовоздушная завеса вызывает за счет сил вязкостного трения подъем приземной части движущегося по ветру от источника заражения облака ядовитых или отравляющих веществ на высоту, равную высоте завесы. Более высокие части облака поднимаются на еще большую высоту. После подъема облака завесой оно не опускается к поверхности почвы, а рассеивается в атмосфере. При этом концентрация ядовитых или отравляющих веществ в приземном слое по пути движения облака значительно ниже, чем без его подъема газовоздушной завесой. Недостатком указанного способа является отсутствие установок для формирования защитной газовоздушной завесы необходимых длины и высоты.

Известна мобильная установка для формирования воздушной завесы для защиты оболочки от ветра при газонаполнении [2], содержащая воздуходувную машину и соединенные последовательно посредством шарниров передвижные струйные направляющие аппараты, выполненные в виде корпуса с расположенным в верхней части направленным вертикально вверх воздуховыпускающим щелевидным насадком с конфузорным входным участком. Однако данное устройство не отвечает полностью назначению заявленного изобретения, а именно использованию для защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является установка для формирования воздушной завесы для защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ, содержащая воздуходувную машину и струйные направляющие аппараты, выполненные в виде корпуса с расположенным в верхней части направленным вертикально вверх воздуховыпускающим щелевидным насадком с конфузорным входным участком [3]. Воздуходувная машина нагнетает атмосферный воздух в подключенные к ней струйные направляющие аппараты. Нагнетаемый воздух при истечении через направленные вверх воздуховыпускающие щелевидные насадки образует защитную воздушную завесу. Недостатком указанной установки является ограниченный диапазон ее эксплуатационных характеристик, что не позволяет создать защитную воздушную завесу необходимых высоты и длины и тем самым обеспечить требуемую эффективность завесы. Рассмотренный в [1] типичный пример 2 предусматривает формирование в потоке воздуха со скоростью V=3 м/с поперечной плоской направленной вертикально вверх струйной газовоздушной защитной завесы высотой Н=50 м и длиной L=100 м. Имеющиеся экспериментальные данные по высоте подъема плоской газовоздушной струи в сносящем потоке воздуха [4] показывают, что для формирования такой защитной завесы необходимо вдувать воздух вертикально вверх, например, со скоростью W=15 м/с через приземную щель длиной L=100 м и шириной b=H·V/6 W=50·3/6·15=1,67 м. Для формирования одного погонного метра l=1 м такой газовоздушной завесы нужно обеспечить объемный расход воздуха G₁=l·b·W=1·1,67·15=25 м³/с (90000 м³/час). При этом площадь поперечного сечения F₁ воздухоподводящего канала от воздуходувной машины к первому струйному направляющему аппарату должна быть в два раза больше площади сечения воздуховыпускающей щели, т.е. F₁=2·l·b=2·1·1,67=3,34 м². Для формирования защитной завесы такой же высоты Н=50 м, но длиной l=10 м установка должна обеспечить соответственно в 10 раз большие эксплуатационные характеристики: объемный расход воздуха G₁₀=250 м³/с (900000 м³/час) при площади поперечного сечения воздухоподводящего канала F₁₀=33,4 м². Такие эксплуатационные характеристики установки (производительность воздуходувной машины и габариты) находятся на грани практически реализуемых. Дальнейшее увеличение длины защитной завесы требует пропорционального увеличения этих характеристик, что выходит за пределы современных возможностей.

Изобретение направлено на повышение эффективности газовоздушной завесы для защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ путем обеспечения необходимых ее длины и высоты за счет расширения эксплуатационных характеристик установки. Это достигается тем, что в установке для формирования воздушной завесы для защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ передвижные струйные направляющие аппараты соединены последовательно посредством шарниров, воздуходувная машина установлена внутри каждого струйного направляющего аппарата и выполнена в виде осевого вентилятора, размещенного перед конфузорным входным участком воздуховыпускающего щелевидного насадка так, что ось вентилятора направлена вертикально и совпадает с центром воздуховыпускающего щелевидного насадка, а корпус струйного направляющего аппарата выполнен в виде кубической рамы и имеет только одну сплошную вертикальную касающуюся поверхности почвы стенку, обращенную к содержащему ядовитые или отравляющие вещества набегающему потоку воздуха.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен вертикальный поперечный разрез струйного направляющего аппарата, на фиг.2 - схема соединения струйных направляющих аппаратов в установку, вид сверху.

Позиции на чертеже обозначают: передвижной струйный направляющий аппарат 1; корпус струйного направляющего аппарата в виде кубической рамы 2; воздуховыпускающий щелевидный насадок 3; конфузорный входной участок 4; осевой вентилятор 5; электродвигатель 6; сплошная касающаяся поверхности почвы вертикальная стенка 7; шарнир 8.

Установка содержит передвижной струйный направляющий аппарат 1, корпус 2 которого выполнен в виде кубической рамы, установленной на колесах. В верхней части струйного направляющего аппарата 1 расположен направленный вертикально вверх воздуховыпускающий щелевидный насадок 3 с конфузорным входным участком 4, перед которым установлен осевой вентилятор 5 с электродвигателем 6. Ось вентилятора 5 направлена вертикально и совпадает с центром щелевидного насадка 3. Корпус 2 струйного направляющего аппарата 1 имеет только одну вертикальную сплошную касающуюся поверхности почвы стенку 7, обращенную к содержащему ядовитые или отравляющие вещества набегающему потоку воздуха I. Струйные направляющие аппараты 1 соединены шарнирами 8 так, что их сплошные вертикальные стенки 7 образуют сплошную вертикальную стенку, имеющую в плане форму дуги с центром дуги в источнике заражения. Количество струйных направляющих аппаратов 1 подбирается таким, чтобы их суммарная длина была равна требуемой длине защитной воздушной завесы.

Установка работает следующим образом. Вращаемый электродвигателем 6 осевой вентилятор 5 засасывает через нижний и боковой открытые проемы поток чистого атмосферного воздуха II с подветренной стороны установки и через конфузорный входной участок 4 и воздуховыпускающий щелевидный насадок 3 направляет его в виде плоской струи вертикально вверх. Плоские струи от отдельных направляющих аппаратов сливаются и формируют защитную воздушную завесу длиной, равной сумме длин всех струйных направляющих аппаратов. Поток воздуха I, содержащий ядовитые или отравляющие вещества, набегает на сплошную вертикальную стенку, образованную соединенными посредством шарниров 8 вертикальными сплошными касающимися поверхности почвы стенками 7 струйных аппаратов 1, обтекая ее, поднимается вверх до верхнего края щелевидного насадка 3 и далее за счет сил вязкостного трения с вытекающей из щелевидного насадка воздушной струей поднимается вверх на высоту формируемой установкой защитной воздушной завесы.

Таким образом, благодаря тому, что воздуходувная машина установлена внутри каждого струйного направляющего аппарата 1 и выполнена в виде осевого вентилятора 5, размещенного перед конфузорным входным участком 4 щелевидного выпускающего насадка 3, удается обеспечить кратчайший путь подвода чистого атмосферного воздуха к щелевидному воздуховыпускающему насадку через открытые нижний и боковой проемы корпуса струйного направляющего аппарата. Достигаемое при этом уменьшение потерь давления и делает возможным использование осевого вентилятора в качестве воздуходувной машины. Кроме того, этим обеспечивается разделение единой системы (воздуходувная машина и нагнетаемый ею поток воздуха) чрезмерных мощности и габаритов на большое число параллельно включенных таких же систем, но реальных мощности и габаритов. Все эти факторы и позволяют обеспечить практическую реализацию установки для формирования защитной воздушной завесы требуемых длины и высоты.

Источники информации

1. Патент РФ № 2179046, А 62 В 29/00, БИ № 4, 2002.

2. Авт.св. СССР № 524045, F 24 F 9/00, БИ № 29, 1976.

3. Эльтерман В.М. Воздушные завесы. - М.: Машиностроение, 1966, с.3, 83-88.

4. Гиршович Т.А. Турбулентные струи в поперечном потоке. - М.: Машиностроение, 1993, с.11.

Формула изобретения

Мобильная установка для формирования воздушной завесы для защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ, содержащая воздуходувную машину и струйные направляющие аппараты, выполненные в виде корпуса с расположенным в верхней части направленным вертикально вверх воздуховыпускающим щелевидным насадком с конфузорным входным участком, отличающаяся тем, что передвижные струйные направляющие аппараты соединены последовательно посредством шарниров, воздуходувная машина установлена внутри каждого струйного направляющего аппарата и выполнена в виде осевого вентилятора, размещенного перед конфузорным входным участком воздуховыпускающего щелевидного насадка так, что ось вентилятора направлена вертикально и совпадает с центром воздуховыпускающего щелевидного насадка, а корпус струйного направляющего аппарата выполнен в виде кубической рамы и имеет только одну сплошную вертикальную касающуюся поверхности почвы стенку, обращенную к содержащему ядовитые или отравляющие вещества набегающему потоку воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2