Противопожарная система (варианты) и способ работы этой системы
Противопожарная система включает в себя источник инертного газа высокого давления для обеспечения выхода первого инертного газа, и источник инертного газа низкого давления для обеспечения выхода второго инертного газа. Распределительная сеть соединена с источниками инертного газа высокого и низкого давления с целью распределения газа с выходов первого и второго инертного газа. Контроллер функционально соединен, по меньшей мере, с указанной распределительной сетью с целью управления распределением газа с соответствующих выходов первого и второго инертного газа. Изобретение обеспечивает замену существующих систем на основе галоидированных углеводородов. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к противопожарным системам и способам использования противопожарных систем, ориентированных на замену существующих систем на основе галоидированных углеводородов.
Уровень техники
Противопожарные системы часто используются на воздушных судах, в зданиях или иных сооружениях, в которых имеются закрытые зоны. В противопожарных системах обычно используются огнегасящие составы на основе галоидированных углеводородов, таких как халон. Однако считается, что галогены играют определенную роль в разрушении атмосферного озона.
В большинстве случаев в зданиях и других сооружениях производят замену противопожарных систем на основе халона на иные, однако в авиации эта задача сложнее, поскольку пространственные и весовые ограничения здесь имеют большую важность, чем в случаях применения аналогичных систем не в авиации. К тому же стоимость проектирования и повторной сертификации является очень существенным препятствием для быстрого принятия новых технологий в авиации.
Раскрытие изобретения
Вариант осуществления противопожарной системы включает в себя источник инертного газа высокого давления для обеспечения выхода первого инертного газа, и источник инертного газа низкого давления для обеспечения выхода второго инертного газа с его подачей в непрерывном режиме. Распределительная сеть соединена с источниками инертного газа высокого и низкого давления для распределения газа с указанных выходов первого и второго инертного газа. Контроллер функционально связан, по меньшей мере, с распределительной сетью для управления распределением газа с указанных выходов первого и второго инертного газа.
Согласно другому варианту противопожарная система включает в себя источник сжатого инертного газа для обеспечения выхода первого инертного газа, и генератор инертного газа для обеспечения выхода второго инертного газа.
Способ работы противопожарной системы включает этапы, на которых вначале, в ответ на сигнал угрозы пожара, выпускают газ с выхода первого инертного газа для снижения концентрации кислорода в зоне угрозы пожара ниже установленного порога, а затем выпускают газ с выхода второго инертного газа для содействия поддержанию концентрации кислорода ниже установленного порога.
Краткое описание чертежей
Различные отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения раскрыты в нижеприведенном описании и должны быть понятны специалистам в данной области. Варианты осуществления изобретения ниже описываются подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых:
фиг.1 изображает пример осуществления противопожарной системы;
фиг.2 изображает другой вариант осуществления противопожарной системы;
фиг.3 схематически изображает программируемый контроллер, предназначенный для применения совместно с противопожарной системой.
Осуществление изобретения
На фиг.1 выборочно, в виде частей показан пример осуществления противопожарной системы 10, которая может быть использована для борьбы с угрозой пожара. Противопожарная система 10 может быть использована на воздушном судне 12 (показано схематически); однако, следует понимать, что с другой стороны данный пример осуществления противопожарной системы 10 может быть использован в других типах сооружений.
В данном примере, противопожарная система 10 осуществлена на воздушном судне 12 для борьбы с любыми угрозами пожара, который может возникнуть в пространственных зонах 14а и 14b. Пространственными зонами 14а и 14b могут быть, например, грузовые отсеки, отсеки электронного оборудования, ниши шасси или иные объемы, где требуется защита от пожара. Противопожарная система 10 включает в себя источник 16 инертного газа высокого давления для обеспечения газом выхода 18 первого инертного газа, и источник 20 инертного газа низкого давления для обеспечения газом выхода 22 второго инертного газа. Например, источник 16 инертного газа высокого давления снабжает газом выход 18 первого инертного газа с большее высоким массовым расходом, чем снабжается выход 22 второго инертного газа от источника 20 инертного газа низкого давления.
Источник 16 инертного газа высокого давления и источник 20 инертного газа низкого давления подключены к распределительной сети 24 для распределения первого и второго инертного газа с выходов 18 и 22. В этом случае, выходы 18 и 22 первого и второго инертного газа могут подключаться, к пространственной зоне 14а, пространственной зоне 14b или к обеим пространственным зонам в зависимости от того, где обнаружена угроза пожара. Следует понимать, что воздушное судно 12 может включать в себя и дополнительные пространственные зоны, которые также подключены к распределительной сети 24, так что первый и второй инертный газ с выходов 18 и 22 можно направлять в любую или во все пространственные зоны.
Противопожарная система 10 также включает в себя управляющее устройство (контроллер) 26, который функционально соединен, по меньшей мере, с распределительной сетью 24 с целью управления тем, как производится распределение первого и второго инертного газа с соответствующих выходов 18 и 22 через распределительную сеть 24. Контроллер может включать в себя аппаратную часть, программную часть или обе вместе. Например, контроллер 26 может осуществлять контроль того, происходит ли подача газа с выхода 18 первого инертного газа и/или с выхода 22 второго инертного газа в пространственные зоны 14а или 14b, и какова величина массового расхода и величина собственно массы газа, поступающего с выхода 18 первого инертного газа и/или с выхода 22 второго инертного газа.
Например, контроллер 26 может вначале, в ответ на сигнал угрозы пожара, произвести выпуск первого инертного газа с выхода 18 в пространственную зону 14а с целью снижения концентрации кислорода в зоне 14а ниже заданного порога. Как только концентрация кислорода окажется ниже пороговой, контроллер 26 может произвести выпуск второго инертного газа с выхода 22 в пространственную зону 14а с целью содействия поддержанию концентрации кислорода ниже заданного порога. В одном примере заданный порог концентрации кислорода в пространственной зоне 14а может составлять менее 13% кислорода, например, 12%. Указанный порог может также быть представлен в виде интервала, например, 11,5-12%. Условие задания порога ниже 12% проистекает из того, что способность к воспламенению аэрозолей, которые могут находиться в багаже пассажиров в грузовом отсеке, становится ограниченной (или, в некоторых случаях, вообще подавляется) при концентрации кислорода ниже 12%. В качестве примера, порог может быть установлен, исходя из условия холодного выпуска газа (т.е. при отсутствии пожара) с выходов 18 и 22 первого и второго инертного газа в пустой грузовой отсек, когда воздушное судно 12 находится на земле при давлении воздуха, равном давлению на уровне моря.
На фиг.2 представлен другой вариант осуществления противопожарной системы 110. В описаниях, там, где целесообразно, подобные друг другу элементы обозначены одинаковыми позиционными номерами, а элементы, которые изменены, обозначены трехзначными («сотенными») номерами. Таким измененным элементам могут быть свойственны те же самые отличительные признаки и преимущества, что и соответствующим исходным элементам, и наоборот. Противопожарная система 110 также осуществлена на воздушном судне 112, но, с другой стороны, она может быть реализована в других типах сооружений.
Воздушное судно 112 включает в себя первый грузовой отсек 114а и второй грузовой отсек 114b. Противопожарная система 110 может быть использована для борьбы с угрозой пожара в грузовых отсеках 114а и 114b. В этой связи, противопожарная система 110 содержит источник 116 сжатого инертного газа, который построен так, чтобы обеспечить выход 118 первого инертного газа, и генератор 120 инертного газа, который построен так, чтобы обеспечить выход 122 второго инертного газа. Источник 116 сжатого инертного газа и генератор 120 инертного газа можно также рассматривать, как соответствующие источники инертного газа высокого и низкого давления. В данном примере, источник 116 сжатого инертного газа снабжает газом выход 118 первого инертного газа с более высоким массовым расходом, чем снабжается выход 122 второго инертного газа от генератора 120 инертного газа.
Распределительная сеть 124 соединена с источником 116 сжатого инертного газа и генератором 120 инертного газа с целью организации подачи первого и второго инертного газа с выходов 118 и 122 в грузовые отсеки 114а и 114b. Контроллер 126 функционально соединен, по меньшей мере, с распределительной сетью 124 для управления тем, как происходит распределение первого и второго инертного газа с выходов 118 и 122. Как будет сказано ниже, контроллер 126 можно программировать или снабжать информацией по обратной связи, чтобы содействовать определению того, как распределять первый и второй инертный газ с выходов 118 и 122.
Источник 116 сжатого инертного газа может включать в себя несколько баллонов 140a-d, в которых содержится газ. В целях снижения веса воздушного судна, баллоны могут быть выполнены из легких материалов. Хотя показаны четыре баллона 140a-d, следует понимать, что в других вариантах осуществления изобретения можно использовать дополнительные баллоны или меньшее число баллонов. Число баллонов 140a-d, в которых содержится газ, может зависеть от размеров первого и второго грузовых отсеков 114а и 114b (или других пространственных зон), скорости утечки газа из указанных зон, продолжительности полета двухдвигательного воздушного судна (ETOPS, Extended Twin-Engine Operation), или других факторов. Каждый из баллонов 140a-d для хранения газа содержит сжатый инертный газ, такой как азот, гелий, аргон или их смесь. Инертный газ может включать следовые количества других газов, например двуокиси углерода.
Источник 116 сжатого инертного газа также включает в себя коллектор 142, подключенный между баллонами 140a-d и распределительной сетью 124. Коллектор 142 принимает сжатый инертный газ из баллонов 140a-d, и обеспечивает протекание газа через регулятор 143 расхода в распределительную сеть 124, при этом выход коллектора играет роль выхода 118 первого инертного газа. Для изменения величины расхода регулятор 143 расхода может принимать полностью открытое состояние и промежуточные состояния. В данном случае, регулятор 143 расхода является единственным выходом коллектора 142 в распределительную сеть, что способствует управлению величиной массового расхода первого инертного газа на выходе 118.
Каждый из баллонов 140a-d может включать в себя клапан 144, который связан с контроллером 126 (что показано прерывистой линией от контроллера 126 к источнику 116 сжатого инертного газа). Клапаны 144 могут использоваться для выпуска потока сжатого газа из соответствующих баллонов 140a-d в коллектор 142. Дополнительно, клапаны 144 могут содержать в себе обратные клапаны (или выполнять функцию обратного клапана), чтобы предотвратить обратное течение сжатого газа в баллоны 140a-d. С другой стороны, обратные клапаны могут быть установлены отдельно. Как вариант, корпуса клапанов 144 могут заключать в себе датчики давления и температуры, чтобы осуществлять измерение давления (или, если требуется, температуры) в соответствующих баллонах 140a-d, и передавать сигнал давления по обратной связи в контроллер 126 с целью управления противопожарной системой 110. Обратная связь по давлению (и, как вариант, по температуре) может использоваться для непрерывного контроля состояния баллонов 140a-d (т.е. прогнозирования готовности баллонов к работе), определения, из какого баллона 140a-d следует выпускать газ, определения времени выпуска газа, скорости разрядки баллона или условий запрета выпуска газа из одного из баллонов 140a-d.
Генератором 120 инертного газа может быть известная бортовая система получения инертного газа (OBIGGS, On-Board Inert Gas Generation System), служащая для подачи инертного газа, например, обогащенного азотом воздуха, в топливный бак 190 воздушного судна 112. Обогащенный азотом воздух имеет более высокую концентрацию азота, чем наружный воздух. Хотя OBIGGS является известной системой, в генератор 120 инертного газа в настоящем описании привнесено изменение за счет его соединения с распределительной сетью 124, чтобы генератор выполнял две функции: обеспечивал инертный газ для топливного бака 190 и способствовал защите от пожара.
В общем, генератор 120 инертного газа принимает на свой вход воздух, например сжатый воздух от компрессорной ступени газотурбинного двигателя воздушного судна 112 или воздух из одного из грузовых отсеков 114а или 114b, сжатый вспомогательным компрессором, и в поступающем воздухе отделяет азот от кислорода, чтобы на выходе получить газ более богатый азотом по сравнению с воздухом, поступающим на вход. Выход обогащенного азотом воздуха может использоваться в качестве выхода 122 второго инертного газа. Генератор 120 инертного газа может также использовать воздух, поступающий от второго источника, например воздух из бокового воздухозаборника, воздух вспомогательного компрессора из грузового отсека и т.п., который может использоваться для увеличения производительности, когда это требуется. Например, генератор 120 инертного газа может быть аналогичен системам, описанным в патентах США 7273507 или 7509968, но при этом его возможная конструкция не ограничивается только данными конкретными системами.
В представленном примере, распределительная сеть 124 включает в себя трубопровод 150, который связывает грузовые отсеки 114а и 114b с источником 116 сжатого инертного газа и генератором 120 инертного газа. Относительно приведенного примера в распределительную сеть 124 могут быть внесены изменения, необходимые для подключения к другим пространственным зонам.
Распределительная сеть 124 включает в себя множество клапанов 152а-е управления расходом, при этом каждый клапан 152а-е связан с контроллером 126 (что показано прерывистой линией от контроллера 126 к распределительной сети 124). Клапаны 152а-е управления расходом могут представлять собой известные типы клапанов (клапаны управления расходом /отводящие клапаны), и их выбор может быть основан на требуемой пропускной способности в грузовые отсеки 114а и 114b. Согласно одному примеру, один или несколько клапанов 152а-е представляют собой клапан, описанный в патенте США 6896067.
Контроллер 126 может выборочно подавать на клапаны 152а-е команды на открытие и закрытие для управления распределением первого и второго инертного газа с выходов 118 и 122. Кроме того, по меньшей мере, клапан 152d может представлять собой клапан, смещенный к открытому положению (т.е. клапан, в случае отказа гарантированно принимающий открытое положение), чтобы дать возможность поступать первому инертному газу с выхода 118 в случае, если клапан 152d не сможет сработать. Распределительная сеть 124, регулятор 143 расхода и клапаны 144 могут быть рассчитаны на получение максимального требуемого времени разрядки для выпуска всего инертного газа из баллонов 140a-d. В некоторых примерах время разрядки может составлять, приблизительно, две минуты. Исходя из приведенного описания, специалист в данной области сможет установить другие значения времени разрядки, чтобы удовлетворить своим конкретным требованиям.
Например, каждый из клапанов 152а-е управления расходом может иметь открытое и закрытое состояния, соответственно, для пропускания и запирания потока, в зависимости от обнаружения угрозы пожара. При отсутствии угрозы пожара клапан 152а может находиться в нормально закрытом состоянии, а клапаны 152b-е - в нормально открытом состоянии. Обратный клапан 181а не дает горючим парам из топливного бака 190 проходить в противопожарную систему 110. Обратный клапан 181b не дает газу высокого давления из противопожарной системы 110 проходить в трубопровод обеспечения топливного бака 190 инертным газом. Стравливающий клапан 182 защищает распределительную сеть 124 инертного газа и клапаны 152а-с от излишнего давления в случае неисправности в системе. Клапаны 152b и 152с могут быть либо нормально открытыми, но закрываться в ответ на угрозу пожара, либо нормально закрытыми, но тогда открываться в ответ на угрозу пожара.
Распределительная сеть 124 также содержит выход 160а инертного газа в первом грузовом отсеке 114а и выход 160b инертного газа во втором грузовом отсеке 114b. В этом случае, каждый из выходов 160а и 160b инертного газа может включать в себя множество форсунок 162 для распределения газа, поступающего из распределительной сети 124 с выхода 118 первого инертного газа и/или выхода 122 второго инертного газа.
Каждый из грузовых отсеков 114а и 114b может также содержать выпускной клапан 170, который ограничивает перепад давления между внутренним объемом грузового отсека и наружной средой (боковым воздухозаборником/подпольным пространством). Каждый грузовой отсек 114а и 114b может также содержать пол, который отделяет отсек от нижерасположенного подпольного пространства 184. На некоторых воздушных судах полы не герметизируются, и атмосфера грузового отсека сообщается с атмосферой подпольного пространства. Полы такого типа с отверстием для прохода воздуха могут оснащаться элементами 183 герметизации (показаны схематично), такими как затворы, клапаны, надувные затворы, или аналогичными устройствами, которые взаимодействуют с контроллером 126 в целях изолирования подпольного пространства 184 от отсека в ответ на угрозу пожара, чтобы ограничить объем грузового отсека и утечки, и, таким образом, уменьшить количество инертного газа, которое требуется отобрать от обоих источников 118 и 122 инертного газа.
Каждый из грузовых отсеков 114а и 114b может также содержать, по меньшей мере, один кислородный датчик 176 для определения уровня концентрации кислорода в соответствующем грузовом отсеке 114а или 114b. Однако в некоторых примерах осуществления, противопожарная система может и не содержать кислородных датчиков. Кислородные датчики 176 могут быть связаны с контроллером 126, и посылать сигнал, который для контроллера 126 является сигналом обратной связи и представляет концентрацию кислорода. Генератор 120 инертного газа может также содержать один или несколько кислородных датчиков (не показаны) для подачи в контроллер 126 сигнала обратной связи, представляющего концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе. Грузовые отсеки 114а и 114b могут также включать в себя датчики температуры (не показаны) для обеспечения контроллера 126 сигналами обратной связи по температуре.
Контроллер 126 противопожарной системы 110 может быть связан с другими бортовыми контроллерами или системами 180 предупреждения, например, с главным контроллером или с множеством распределенных контроллеров воздушного судна 112, и с контроллером (не показан) генератора 120 инертного газа. Например, другие контроллеры или системы 180 предупреждения могут быть связаны с другими системами воздушного судна 112, включая систему обнаружения угрозы пожара, предназначенную для обнаружения угрозы пожара в грузовых отсеках 114а и 114b, и могут выдавать сигнал угрозы пожара в ответ на факт обнаружения угрозы пожара, или в целях проверки, оценивания работы или сертификации противопожарной системы 110.
Контроллер 126 может быть связан с контроллером генератора 120 инертного газа в целях управления тем, из какого источника должен производить забор воздуха генератор 120 инертного газа и/или в целях регулирования величины расхода и концентрации кислорода на выходе 122 второго инертного газа. Например, контроллер 126 может дать команду генератору 120 инертного газа на забор воздуха из одного из грузовых отсеков 114а или 114b, где отсутствует угроза пожара, или осуществлять управление тем, откуда генератор 120 инертного газа ведет забор воздуха на свой вход, исходя из фазы полета воздушного судна 112. Кроме того, контроллер 126 может регулировать концентрацию кислорода и/или величину расхода на выходе 122 второго инертного газа в ответ на данные измерения концентрации кислорода в пространственной зоне, где возникает угроза пожара или в соответствии с фазой полета воздушного судна 112.
В следующем примере предполагается наличие угрозы пожара в первом грузовом отсеке 114а. Угроза пожара в грузовом отсеке 114а может быть обнаружена другим бортовым контроллером или системой 180 предупреждения известным способом, например, посредством датчика дыма, видеодатчика, датчика температуры, датчика пламени, датчика горючего газа или иным известным или подходящим способом определения угрозы пожара. Определение угрозы пожара может быть привязано к определенному порогу или скорости увеличения концентрации дыма, величины температуры, к факту обнаружения пламени, горючего газа или к другим характеристикам.
В ответ на угрозу пожара контроллер 126, другой бортовой контроллер или система 180 предупреждения, или они все вместе могут перекрыть воздушную/вентиляционную систему, прежде чем использовать противопожарную систему 110. Контроллер 126 может определить момент времени для перекрытия воздушной/вентиляционной системы в зависимости от полученной по обратной связи информации. При отсутствии угрозы пожара воздушная/вентиляционная система может осуществлять вентиляцию грузовых отсеков 114а и 114b. Однако в ситуации угрозы пожара снижение интенсивности вентиляции облегчает локализацию пожара.
Контроллер 126, в программе которого учтен объем грузового отсека 114а, согласно расчету производит выпуск первого инертного газа с выхода 118.
Контроллер 126 вначале, исходя из известного объема грузового отсека 114а, инициирует выпуск первого инертного газа с выхода 118 из необходимого числа источников 116 сжатого инертного газа, чтобы снизить концентрацию кислорода в условиях угрозы пожара в грузовом отсеке 114а ниже установленного порога. К примеру, заданный порог может равняться 12%. В связи с этим, контроллер 126 может осуществлять управление тем, как происходит подача первого инертного газа с выхода 118 в грузовой отсек 114а. Например, цель использования контроллера 126 состоит в том, чтобы управлять подачей первого и второго инертного газа с выходов 118 и 122 для эффективной борьбы с угрозой пожара, но при этом ограничить давление в грузовом отсеке 114а на уровне допустимого, и вихревые газовые потоки в грузовом отсеке 114а. Вытеснение атмосферы грузового отсека 114а может также быть полезным для охлаждения грузового отсека 114а, и может дополнительно способствовать подавлению угрозы пожара и защите конструкции воздушного судна.
В программу работы контроллера 126 заранее заложены данные объемов грузовых отсеков 114а и 114b и т.п., а также другая информация (например, объем, защиту которого может обеспечить один баллон с инертным газом), чтобы контроллер 126 имел возможность определить, как следует распределять первый инертный газ с выхода 118. Например, для грузового отсека 114а с выхода 118 первого инертного газа может потребоваться расход четырех баллонов, в то время как для грузового отсека 114b - только трех баллонов. Контроллер 126 откроет требуемое число клапанов 144 для выпуска надлежащего количества газа в надлежащее место. Кроме того, контроллер 126, ввиду того, что грузовой отсек 114b имеет меньший объем, может ограничить величину массового расхода, последовательно открывая клапаны 144, чтобы не создавать излишнего давления в грузовом отсеке 114b.
Контроллер 126 может также произвести выпуск газа сразу из нескольких баллонов 140a-d, чтобы обеспечить достаточный массовый расход первого инертного газа с выхода 118 в грузовой отсек 114а. Например, сигнал обратной связи, поступающий в контроллер 126, может указывать, что ранее выбранный источник 116 инертного газа не выдает газ с ожидаемой интенсивностью. В этом случае, контроллер 126 может произвести выпуск газа из других баллонов 140a-d, чтобы обеспечить требуемую величину массового расхода с целью снижения концентрации кислорода ниже установленного порога.
Контроллер 126 может также заставить клапан 152d производить выпуск первого инертного газа с выхода 118 импульсами. Например, сигнал обратной связи, поступающий в контроллер, может указывать, что требуется дополнительное количество инертного газа для поддержания требуемой концентрации кислорода. В этом случае, контроллер 126 может начать выдавать в клапан 152d импульсы. Данные импульсы предназначены для поддержания концентрации кислорода на максимально допустимом уровне, и при этом не будет расходоваться излишнее количество хранящегося в баллонах инертного газа. Такой режим работы может быть использован в полете на этапе снижения.
Дополнительно, в программу контроллера 126 может быть заложена функция реагирования на неисправности в противопожарной системе 110. Например, если возникает неисправность в одном из клапанов 152а-е или в клапанах 144, то контроллер 126 может в ответ открыть или закрыть другие клапаны 152а-е или 144, чтобы изменить распределение первого и второго инертного газа с выхода 118 или 122.
Согласно некоторым примерам осуществления сигнал давления в баллоне, передаваемый по обратной связи в контроллер 126 от датчиков давления клапанов 144, дает контроллеру 126 возможность обнаруживать истощение запаса газа в баллоне 140a-d. В связи с этим, когда давление в каком-либо из баллонов 140a-d снижается, контроллер 126 может выпускать газ из другого баллона 140a-d, чтобы обеспечить управление величиной массового расхода газа, подаваемого с выхода 118 первого инертного газа в грузовой отсек 114а. Контроллер 126 может также использовать сигналы обратной связи по давлению и температуре в сочетании с известной информацией о цикле «взлет-посадка» воздушного судна 112 для определения времени проведения будущего технического обслуживания баллонов 140a-d, например замены баллонов. Например, контроллер 126 может определить наличие небольшой утечки газа из одного из баллонов 140a-d, и, рассчитав скорость утечки, установить на будущее время замены баллона, чтобы это было удобно в отношении цикла эксплуатации воздушного судна, и было выполнено прежде, чем давление снизится до уровня, который считается чересчур низким.
Как только заданное количество первого инертного газа, выпущенное с выхода 118, уменьшит концентрацию кислорода ниже порогового значения 12%, контроллер 126 далее будет выпускать газ из генератора 120 инертного газа, с выхода 122 второго инертного газа. Одновременно с выпуском второго инертного газа с выхода 122 контроллер 126 может уменьшить или полностью прекратить подачу первого инертного газа с выхода 118. В этом случае, второй инертный газ с выхода 122 обычно подается в топливный бак 190. Однако контроллер 126 в распределительной сети 124, в ответ на угрозу пожара, отводит газ в грузовой отсек 114а. Например, контроллер 126 закрывает клапаны 152b и 152е, но открывает клапан 152а, чтобы произвести подачу второго инертного газа с выхода 122 в грузовой отсек 114а.
Второй инертный газ на выходе 122 имеет более низкое давление, чем первый инертный сжатый газ на выходе 118, и его подача осуществляется с меньшей величиной массового расхода, чем подача первого инертного газа с выхода 118. Более низкий массовый расход ориентирован на поддержание концентрации кислорода ниже порога 12%. То есть первый инертный газ с выхода 118 быстро снижает концентрацию кислорода, а второй инертный газ с выхода 122 поддерживает концентрацию кислорода ниже 12%. Таким образом, противопожарная система 110 использует возобновляемый инертный газ из генератора 120 инертного газа для сбережения ограниченного количества инертного газа высокого давления в источнике 116 сжатого инертного газа.
Согласно некоторым примерам осуществления изобретения, если производительность генератора 120 инертного газа превосходит количество второго инертного газа с выхода 122, используемое для поддержания концентрации кислорода ниже порогового значения, контроллер 126 может использовать избыток производительности для восполнения, по меньшей мере, части инертного газа в баллонах 140a-d, используя вспомогательный компрессор высокого давления или подобное устройство. Например, излишний инертный газ можно отводить от генератора 120 инертного газа, подвергать сжатию и направлять в баллоны 140a-d.
Если в процессе подачи второго инертного газа с выхода 122, в какой-то точке профиля полета концентрация кислорода на выходе системы OBIGGS поднимается выше установленного порогового значения, контроллер 126 может связаться с контроллером системы OBIGGS, отвечающим за выход 122 второго инертного газа, чтобы тот отрегулировал указанный выход, и чтобы обогащенный азотом воздух не разбавлял требуемую атмосферу инертного газа, после чего контроллер 126 может выпустить дополнительное количество первого инертного газа с выхода 118, чтобы снова привести концентрацию кислорода к значению ниже порогового. В некоторых вариантах осуществления выпуск дополнительного количества первого инертного газа с выхода 118 может инициироваться, когда концентрация кислорода начинает приближаться к установленному порогу, или, когда скорость нарастания концентрации кислорода превосходит некоторое пороговое значение скорости изменения. В некоторых случаях, контроллер 126 может высвобождать первый инертный газ с выхода 118 импульсами, чтобы помочь выходу 122 второго инертного газа поддерживать концентрацию кислорода ниже порогового значения. Указанная импульсная подача или даже непрерывная подача первого инертного газа с выхода 118 может производиться при пониженном массовом расходе второго инертного газа с выхода 122, или при некотором промежуточном значении массового расхода. В этой связи, если один из баллонов 140a-d почти пуст, то может быть использован оставшийся в баллоне инертный газ, который имеет сравнительно низкое давление. С другой стороны, можно обеспечить дополнительный источник инертного газа, чтобы содействовать выходу 122 второго инертного газа в поддержании концентрации кислорода ниже порогового уровня.
На фиг.3 представлена блок-схема контроллера 126 с примерами входных и выходных сигналов, которые контроллер 126 может использовать для управления противопожарной системой 110. Например, контроллер 126 в качестве входных сигналов может использовать: главный сигнал предупреждения от другого бортового контроллера или системы 180 предупреждения; сигналы состояния баллонов 140a-d (например, сигналы давления газа); сигналы, представляющие состояние воздушной/вентиляционной системы; сигналы, представляющие концентрацию кислорода, от кислородного датчика 176; и сигналы, представляющие концентрацию кислорода на выходе 122 второго инертного газа от генератора 120 инертного газа. Выходные сигналы могут представлять собой реакцию на полученные входные сигналы. Например, в ответ на угрозу пожара в одном из грузовых отсеков 114а или 114b, контроллер 126 может объявить соответствующий грузовой отсек 114а или 114b опасной зоной и произвести отвод первого инертного газа с выхода 118 в объявленную опасную зону. Дополнительно, реагируя на угрозу пожара, контроллер 126 может назначить число баллонов 140a-d, подлежащих разрядке. Контроллер 126 также может определить моменты времени выпуска газа из баллонов 140a-d. Например, контроллер 126 может принять сигналы обратной связи, представляющие концентрацию кислорода, температуру, или другие входные сигналы, которые могут быть использованы для определения эффективности борьбы с пожаром и, следовательно, определения моментов времени выпуска газа из баллонов 140a-d.
Контроллер 126 может также использовать входные сигналы для определения очередности выпуска газа из баллонов 140a-d для борьбы с угрозой пожара и управления величиной массового расхода первого инертного газа с выхода 118, чтобы не превысить допустимое давление в грузовых отсеках. Однако, если возникнет давление, превышающее установленное пороговое значение, то оно может быть снижено выпускными клапанами 170. Управление величиной массового расхода первого инертного газа с выхода 118 с целью исключения избыточного давления или его ограничения может также дать возможность использовать выпускные клапаны 170 уменьшенного размера.
Противопожарную систему 110 можно также подвергать проверке и сертификации с целью определения ее соответствия техническим требованиям. К примеру, может быть произведена проверка противопожарной системы 110 при заранее установленных условиях, в отсутствии угрозы пожара, например, когда воздушное судно 112 находится на земле при желаемом атмосферном давлении (например, давлении на уровне моря), при полете на эшелоне или при полете в фазе снижения. К примеру, сигнал угрозы пожара может активироваться вручную, чтобы включать противопожарную систему в заданных условиях.
В одном случае, например, противопожарную систему 110 включают с пустыми грузовыми отсеками 114а и 114b, так чтобы выпуск первого инертного газа с выхода 118 происходил в один из грузовых отсеков 114а или 114b. Противопожарная система 110 может на уровне моря в выбранном грузовом отсеке 114а или 114b довести объемную концентрацию кислорода до 12% и ниже, менее чем за две минуты и поддерживать ее на этом уровне. Данную проверку можно проводить для каждой пространственной зоны, защиту которой предполагается производить посредством противопожарной системы 110.
В другом примере противопожарную систему 110 включают, когда воздушное судно 112 находится на эшелоне с пустыми грузовыми отсеками 114а и 114b, так чтобы выпуск первого инертного газа с выхода 118 происходил в один из грузовых отсеков 114а или 114b. Противопожарная система 110 может в выбранном грузовом отсеке 114а или 114b довести объемную концентрацию кислорода до 12% и ниже, и поддерживать ее на этом уровне. Когда необходимо, в наихудших условиях с точки зрения высоты полета и вентиляции, производится выпуск второго инертного газа с выхода 122 для поддержания объемной концентрации кислорода на уровне 12% или ниже. Данную проверку можно проводить последовательно с проверкой в фазе снижения или отдельно, для каждой пространственной зоны, защиту которой предполагается производить посредством противопожарной системы 110.
В другом примере противопожарную систему 110 включают, когда воздушное судно 112 находится в фазе крейсерского полета пустыми грузовыми отсеками 114а и 114b, так чтобы выпуск первого инертного газа с выхода 118 происходил в один из грузовых отсеков 114а или 114b. Противопожарная система 110 может в выбранном грузовом отсеке 114а или 114b довести объемную концентрацию кислорода до 12% и ниже, и поддерживать ее на этом уровне. Когда необходимо, в наихудших условиях с точки зрения высоты полета и вентиляции, производится выпуск второго инертного газа с выхода 122 для поддержания объемной концентрации кислорода на уровне 12% или ниже. Затем воздушное судно переводят в фазу снижения с наихудшими условиями. Если необходимо, то для поддержания концентрации кислорода на уровне 12% и ниже может потребоваться высвобождение дополнительного количества первого инертного газа с выхода 118. Данную проверку можно проводить последовательно с проверкой в фазе полета на эшелоне или отдельно, для каждой пространственной зоны, защиту которой предполагается производить посредством противопожарной системы 110.
Несмотря на то, что в вышеприведенных примерах задействовано сочетание отличительных признаков, не обязательно использовать комбинацию всех указанных признаков, чтобы реализовать преимущества различных вариантов осуществления настоящего изобретения. Другими словами, система, построенная в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, не обязательно должна включать в себя все отличительные признаки, представленные на любом из чертежей, или все части, схематически показанные на чертежах. Более того, выбранные отличительные признаки из одного примера осуществления можно сочетать с выбранными отличительными признаками из других примеров осуществления изобретения.
Вышеприведенное описание носит характер примера и не является ограничительным по своей природе. Для специалистов в данной области будет понятно, что в форму и детали осуществления изобретения могут быть внесены изменения, не выходящие за границы идеи и объема изобретения. Объем охраны настоящего изобретения определяется пунктами прилагаемой формулы.
1. Противопожарная система, содержащая источник инертного газа высокого давления для обеспечения выхода первого инертного газа; источник инертного газа низкого давления, которое ниже, чем давление газа источника инертного газа высокого давления, для обеспечения выхода второго инертного газа; распределительную сеть, соединенную с источниками инертного газа высокого и низкого давления, выполненную с возможностью распределения газа с указанных выходов первого и второго инертного газа; и контроллер, функционально связанный, по меньшей мере, с распределительной сетью, выполненный с возможностью управления распределением газа с указанных выходов первого и второго инертного газа в ответ на сигнал угрозы пожара.
2. Противопожарная система по п.1, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью первоначального выпуска газа с выхода первого инертного газа в ответ на сигнал угрозы пожара для снижения концентрации кислорода в опасной зоне ниже установленного порога 12%, и последующего выпуска газа с выхода второго инертного газа, как только концентрация кислорода окажется ниже 12%.
3. Противопожарная система по п.1, отличающаяся тем, что источник инертного газа низкого давления представляет собой генератор инертного газа, выполненный с возможностью превращения воздуха, поступающего на его вход, в обогащенный азотом воздух, который появляется на выходе генератора в качестве второго инертного газа.
4. Противопожарная система по п.3, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью выбора из множества источников потребляемого воздуха того источника, от которого генератор инертного газа принимает воздух на свой вход.
5. Противопожарная система по п.1, отличающаяся тем, что источник инертного газа высокого давления включает в себя множество газовых баллонов, подключенных к коллектору, а источник инертного газа низкого давления представляет собой генератор инертного газа, выполненный с возможностью превращения воздуха, поступающего на его вход, в обогащенный азотом воздух.
6. Противопожарная система по п.5, отличающаяся тем, что коллектор содержит единственный выход, соединенный с распределительной сетью.
7. Противопожарная система по п.5, отличающаяся тем, что каждый из указанного множества газовых баллонов включает в себя клапан, связанный с контроллером с целью управления подачей сжатого инертного газа из соответствующего газового баллона в коллектор.
8. Противопожарная система по п.1, отличающаяся тем, что распределительная сеть содержит множество клапанов управления расходом, связанных с контроллером.
9. Противопожарная система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один кислородный датчик, связанный с контроллером.
10. Противопожарная система по п.1, отличающаяся тем, что распределительная сеть включает в себя выходы инертного газа, расположенные во множестве пространственных зон.
11. Противопожарная система, содержащая источник сжатого инертного газа для обеспечения выхода первого инертного газа; генератор инертного газа для обеспечения выхода второго инертного газа; распределительную сеть, соединенную с источником сжатого инертного газа и генератором инертного газа, выполненную с возможностью распределения газа с указанных выходов первого и второго инертного газа; и контроллер, функционально связанный, по меньшей мере, с распределительной сетью и выполненный с возможностью управления распределением газа с соответствующих выходов первого и второго инертного газа в ответ на сигнал угрозы пожара.
12. Противопожарная система по п.11, отличающаяся тем, что источник сжатого инертного газа включает в себя множество газовых баллонов и коллектор, подключенный между указанным множеством газовых баллонов и распределительной сетью.
13. Противопожарная система по п.12, отличающаяся тем, что каждый из множества газовых баллонов содержит клапан, связанный с контроллером с целью управления подачей сжатого инертного газа из соответствующего газового баллона в коллектор.
14. Противопожарная система по п.13, отличающаяся тем, что распределительная сеть содержит множество клапанов управления расходом и регулятор расхода, расположенный в источнике сжатого инертного газа с целью управления подачей газа с соответствующих выходов первого и второго инертного газа.
15. Противопожарная система по п.11, отличающаяся тем, что распределительная сеть содержит отказоустойчивый клапан, при неисправности гарантированно принимающий открытое положение.
16. Противопожарная система по п.11, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью изменения распределения газа с выходов первого и второго инертного газа в ответ на отказ клапана в распределительной сети.
17. Противопожарная система по п.11, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью первоначального выпуска газа с выхода первого инертного газа в ответ на сигнал угрозы пожара с целью снижения концентрации кислорода в опасной зоне ниже установленного порога 12% и последующего выпуска газа с выхода второго инертного газа, как только концентрация кислорода окажется ниже 12%.
18. Способ работы противопожарной системы, содержащей источник инертного газа высокого давления для обеспечения выхода первого инертного газа; источник инертного газа низкого давления, которое ниже, чем давление газа источника инертного газа высокого давления, для обеспечения выхода второго инертного газа; распределительную сеть, соединенную с источниками инертного газа высокого и низкого давления, выполненную с возможностью распределения газа с указанных выходов первого и второго инертного газа; и контроллер, функционально связанный, по меньшей мере, с распределительной сетью и выполненный с возможностью управления распределением газа с соответствующих выходов первого и второго инертного газа в ответ на сигнал угрозы пожара, содержащий этапы, на которых:
- вначале, в ответ на сигнал угрозы пожара, производят выпуск газа с выхода первого инертного газа от источника инертного газа высокого давления для снижения концентрации кислорода ниже установленного порога в пространственной зоне, которая принимает газ с выхода первого инертного газа; и
- затем производят выпуск газа с выхода второго инертного газа от источника инертного газа низкого давления для содействия поддержанию концентрации кислорода ниже установленного порога.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанный первоначальный выпуск газа с выхода первого инертного газа включает в себя операцию, при которой поочередно высвобождают сжатый газ из множества газовых баллонов источника инертного газа высокого давления с целью снижения концентрации кислорода ниже установленного порога.
20. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанный последующий выпуск газа с выхода второго инертного газа включает в себя операцию, при которой газ с выхода второго инертного газа перенаправляют в распределительной сети от другого места назначения в зону угрозы пожара.
21. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанный первоначальный выпуск газа с выхода первого инертного газа включает в себя операцию, при которой высвобождают газ из установленного числа баллонов из множества газовых баллонов источника инертного газа высокого давления, при этом указанное установленное число зависит от объема зоны, в которую направляется газ с выхода второго инертного газа.
22. Способ по п.18, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя регулирование концентрации кислорода в газе с выхода второго инертного газа, который высвобождается из источника инертного газа низкого давления.
23. Способ по п.18, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя выпуск газа с выхода первого инертного газа от источника инертного газа высокого давления с целью охлаждения объема пространственной зоны, в которую направляется газ с выхода первого инертного газа.
24. Способ по п.18, отличающийся тем, что перед высвобождением газа с выхода первого инертного газа герметически изолируют объем грузового отсека, в который направляется газ с выхода первого инертного газа, от объема подпольного пространства воздушного судна, на котором установлен источник инертного газа высокого давления.
25. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает в себя управление, по меньшей мере, одной величиной расхода на выходе второго инертного газа и концентрацией кислорода в газе на выходе второго инертного газа на основе фазы полета воздушного судна.
26. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает в себя определение момента времени для будущего технического обслуживания газового баллона источника инертного газа высокого давления на основе сигнала давления в баллоне, поступающего в виде обратной связи из газового баллона, и фазы полета воздушного судна, на котором установлен источник инертного газа высокого давления.
27. Способ по п.18, отличающийся тем, что выпуск газа с выхода первого инертного газа и последующий выпуск газа с выхода второго инертного газа выполняют в установленных условиях испытания в ответ на включение сигнала угрозы пожара с целью проверки противопожарной системы.
28. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает в себя операцию, при которой устанавливают расход газа на выходе первого инертного газа и/или выходе второго инертного газа и вместе с тем предусматривают в пространственной зоне выпускной клапан, так чтобы давление в указанной пространственной зоне было ниже давления перенаддува, вызывающего разгерметизацию облицовки грузового отсека пространственной зоны воздушного судна.
29. Способ по п.18, отличающийся тем, что контроллер выполнен с возможностью изменения распределения подачи газа с выходов первого и второго инертного газа в пространственную зону в ответ на неисправности распределительной сети.
