Термостойкий состав аэрозольного огнетушения для широких температурных условий хранения и применения в огнетушащих генераторах различного веса и габаритов, способы изготовления зарядов и новые направления применения огнетушащих генераторов
Изобретение относится к противопожарной технике, к средствам тушения пламени и предотвращения распространения горения легковоспламеняющихся жидкостей или твердых объектов, горящих за счет кислорода, причем подавление пламени не только в замкнутом пространстве любого объема помещений, но и на открытом воздухе. Термостойкий аэрозольгенерирующий огнетушащий состав (АОС) включает термостойкое горючее-связующее, выбранное из ряда жидких, твердых, в том числе и химически или физически модифицированных блок-сополимеров, эпоксидных, полиэфирных смол, триглиглицидилизоцианурата, синтетических каучуков, или их смеси в различных соотношениях, дополнительное термостойкое горючее, выбранное из группы, включающей углерод, сажа, металлы, традиционные пластификаторы типа сложные эфиры органических кислот, блок-сополимеры эпоксидных смол, полихлорвиниловые, или/и перхлорвиниловые смолы, и/или азиды органические S-триазинового ряда, или их смеси, охладитель, выбранный из ряда, хлориды или карбонаты металлов, дициандиамид, меламин, окислы металлов - все в чистом виде или их смеси в различных соотношениях, или их смесь с глиной или цементом, окислитель, выбранный из группы, включающей нитраты, перхлораты металлов или аммония, или их смесь. Изобретение обеспечивает разработку универсального состава для аэрозольного огнетушения для широких температурных условий хранения и применения в генераторах огнегасящего аэрозоля с зарядами различного веса и габаритов. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл., 2 пр.
Изобретение относится к противопожарной технике, к средствам тушения и предотвращения распространения горения легковоспламеняющихся жидкостей или твердых материалов, горящих за счет кислорода горючих, причем подавление пламени ни только в замкнутом пространстве любого объема помещений, но и на открытом воздухе.
Целью изобретения является разработка универсального состава для аэрозольного огнетушения для широких температурных условий хранения и применения в генераторах огнегасящего аэрозоля (ГОА) с зарядами различного веса и габаритов (от 20 г до 5 и более тонн). Целью изобретения ставили и разработку такого состава, который позволил бы изготовлять изделия-заряды для огнетушащих генераторов по различным существующим технологиям смесевых твердых ракетных топлив. Целью данного изобретения ставились и различные новые направления применения огнетушащих генераторов на основе разработанных и внедренных в производства составов.
Предшествующий уровень техники
Прототипом вновь созданного состава по данному изобретению являются патенты РФ №2095102, №2095104, №2160619 и №2357778. Составы по данным патентам являются источниками высокоэффективного огнегасящего аэрозоля, но из них можно готовить только малогабаритные изделия-заряды для ГОА, а хранение и эксплуатация таких ГОА с зарядами при высоких температурах 80-150°С не может быть осуществлена даже ограниченное время из-за не однородной структуры изделий, недостаточной химической стабильности и совместимости компонентов и низкой прочности изделий. Да и скорость горения таких составов не всегда обеспечивает требуемую скорость струи огнетушащего аэрозоля, требуемую для быстрого и эффективного огнеподавления, особенно на открытом воздухе.
Анализ работы с изделиями по составу патента РФ №2548067 показали, что составы огнегасящего аэрозоля успешно можно применять и по новому назначению - в качестве средства для создания облаков искусственной облачности с целью снижения интенсивности солнечного излучения, идущего к земной поверхности.
Раскрытие заявленного изобретения
В основу данного изобретения положена задача поиска и создания составов для генерации аэрозоля, высокой эффективности, имеющего улучшенные эксплуатационные качества, широкий температурный диапазон его применения при пониженном удельном расходе, за счет изменения природы рассеиваемого компонентов, изменения мас.%, природы окислителя, горючих-связующих, добавок и других ингредиентов. В большинстве случаев для новых проблемных технических задач и решений - продукты сгорания таких составов были бы экологически чистыми, безопасными для людей, растений, животного мира и сохраняли бы неизменным озоновый слой Земли. Изделия-заряды из состава и ГОА для его применения должны иметь и большие весогабаритные размеры, но при этом быть безопасными в обращении и хранении в течение десятилетий. Состав должен иметь широкую промышленную производственную базу и отсутствие дефицита сырья для его производства.
Имея опыт по разработке и применению аэрозольгенерирующих составов с различными целями, в том числе и для эффективного аэрозольного огнетушения, в изобретении предложили новое направление применения аэрозольгенерирующих огнеподавляющих составов (АОС); разработали и оптимизировали новые варианты таких составов для различных, в том числе и новых направлений их применения.
Поставленные задачи решены тем, что новый аэрозольгенерирующий состав, оптимизированный и для применения в ГОА, и по новому назначению - согласно изобретению содержит окислитель, термостойкое горючее-связующее, дополнительное термостойкое органическое горючее и добавки, в него введен также охладитель, выбранный из ряда: окислы металлов, и/или их смесь, и/или их смесь с глиной, цементом или другими неорганическими связующими, при следующем соотношении компонентов, мас.%, обеспечивающем высокую эффективность продуктов его горения:
| горючее-связующее | 2,0-20,0 |
| дополнительное горючее | 3,0-15,0 |
| охладитель | 2,0-25,0 |
| технологические и другие добавки | 0,2-8,0 |
| окислитель | остальное |
Все составы, разработанные согласно изобретению, в качестве окислителя содержит нитраты, и/или перхлораты металлов или аммония, и/или их смеси. Введение, например, термостойкого перхлората калия повысило термостойкость состава, а это расширяет доступность изделий и резко расширяет температурный диапазон хранения и эксплуатации ГОА, да и они имеют широко освоенную промышленностью сырьевую базу. Очень тщательно проработаны составы, где в качестве окислителя содержится нитрат калия или перхлорат калия или их смесь в различных соотношениях в общем количестве 50-90 мас.%. Эти окислители малогигроскопичные, поэтому их введение в состав исключило необходимость в герметизации зарядов из состава и изделий-генераторов на их основе, устанавливаемые для хранения и применения на морском берегу или морском флоте.
Экспериментально показано целесообразным, чтобы в качестве горючего-связующего состав содержал термостойкие, жидкие полимеры, полиэфиры, полиэпоксидные, и им подобные отверждаемые смолы, каучуки, в том числе и в смеси с совмещающимися с ними термостойкими пластификаторами, выполняющими роль дополнительного горючего. Использование в составе вышеприведенных выбранных связующих и дополнительного горючего позволяет не только сформировать заряд из состава, но и уменьшить удельный расход составов при выполнении им огнетушащих работ.
При использовании жидких горючих-связующих и их смеси с жидким дополнительным горючим в составе - последние могут формироваться в заряд по технологии формирования изделий из термоэластопластов. При использовании смол или их смеси с дополнительным горючим в составе они формуются в изделие по технологии «свободного» литья или литья под давлением - технологии широко применяемой в технологии смесевых твердых ракетных топлив - с образованием высокопрочного заряда, в том числе и большого габарита и веса.
Природа охладителя, в созданном и приведенном выше аэрозольгенерирующем составе, имеет часто определяющее значение в эффективности поглощения солнечного света. Она такова, что он выбран из ряда неорганических соединений, обуславливающих нелетучесть состава, его экологическую чистоту. При применении состав с охладителем, в названном диапазоне согласно изобретению, имеет хорошие эксплуатационные, «рабочие» качества за счет увеличения субмелкодисперсной твердой фазы, размером 10-90 нм в аэрозоле, образующейся при сгорании состава в вакууме и на воздухе, и в верхних слоях атмосферы. Увеличение доли мелкодисперсной фазы и уменьшение размера частиц золя позволяет существенно расширить эффективность аэрозоля в подавлении пламени пожара и в задерживании солнечного света в любом диапазоне длины волны (особенно ультрафиолет), т.е. существенно уменьшить расход состава на площади рассеивания. К тому же мелкая фаза золя такого размера, за счет броуновского движения твердых частиц, существенно дольше удерживается над горящим объектом и/или требуемой высоте и существенно медленнее оседает на поверхность земли. Однако при применении в составе охладителя более 40 мас.%, наблюдается неустойчивое горение состава, как за счет недостатка кислорода в ней так и низкой скорости горения, особенно при низких давлениях в генераторе или горении на атмосфере.
Варианты осуществления изобретения
Ниже приведены некоторые конкретные примеры (и варианты) получения массы и зарядов-изделий аэрозольгенерирующих составов, согласно изобретению.
Пример 1
Аэрозольная огнетушащая композиция для решения поставленной цели, согласно изобретению, содержит, мас.%:
| Окислитель - нитрат калия (возможно: нитрит калия) | 54,0 |
| - перхлорат калия | 10,0 |
| Связующее - эпоксидная смола и/или блок-сополимеры | |
| типа Стен | 14,0 |
| Дополнительное горючее: - сажа | 1,0 |
| - пластификатор-дибутилфталат | 4,0 |
| - отвердитель - полиэтиленполиамин и/или блок сополимеры | |
| типа 05ЭН-50, 05ЭН-70, 16ЭН-60 и 40ЭН-60 | 3,2 |
| Охладитель - хлорид калия, цемент 1/1, | |
| (возможна CaO+Pb0+Mg0, 1/1/1 и в др. соотношениях) | 13,3 |
| Добавка, технологическая - сульфорицинат | 0,5 |
Пример 2
Аэрозольная композиция для решения поставленной цели, согласно изобретению, содержит, мас.%:
| Окислитель - нитрат калия | 54,0 |
| - нитрит калия | 10,0 |
| Связующее-эпоксидная смола (или полиэфирная), | |
| полиуретановая смола или каучук | 16,0 |
| Дополнительное горючее-пластификатор-дибутилфталат | 5,5 |
| Добавка-отвердитель полиэтиленполиамин и/или | |
| блок-сополимеры типа Стен, 16ЭН-60 | 2,0 |
| Охладитель - дициандиамид и окись железа (70/30) | |
| (возможна замена на СаО+Pb0+цемент | |
| (1/1/1 и в др. соотношениях) | 11,5 |
| Добавка технологическая диоксид кремния, | |
| сульфорицинат (1/1) | 1,0 |
Готовят изделия из данных составов следующим образом (соотношения для примера №1). В химический реактор с водой при постоянном перемешивании вводят нитроцеллюлозу в количестве 250 г и получают смесь, перемешивая в течение 15-20 мин для получения устойчивой взвеси, количество воды в реакторе при этом составляет 1250 г. В полученную взвесь при постоянном перемешивании прикапывают нитроглицерин малыми порциями, в количестве 184 г. После завершения ввода нитроглицерина во взвесь, перемешивание продолжают 20-30 мин. В полученную взвесь вводят 11 г технологических добавок ((5 г - вазелина, 2 г - сажи, стеарата кальция - 4 г). Общую взвесь перемешивают в течение 1 ч, после чего ее освобождают от воды отжимом последней. Полученную механическую смесь подсушивают, выдерживая на воздухе в течение 24 ч, при этом происходит и «вызревание» массы-смеси. Готовая смесь имеет влажность 10-15%. Механическую массу-смесь подают в аппарат смешения, добавляют хлорид калия в количестве 50 г и перемешивают в течение 3-5 мин. В полученную смесь добавляют порошок нитрата калия, а затем перхлорат калия в общем количестве 550 г. Готовую смесь перемешивают в течение 60 мин, после чего ее подают на стадию горячего вальцевания при 70-90°С. Проводят 15-20 вальцовок до получения плотного однородного полотна. Из полученного полотна формуют рулон, который подвергают прессованию при 60-90°С и давлении до и более 1000 кгс/см2. В результате при данной загрузке получают требуемую заготовку диаметром до 70 мм (с каналом или без канала). Горячую заготовку режут на требуемую длину изделия. Изделия отправляют на приемные испытания.
В качестве примеров в нижеприведенной таблице №1 представлены еще четыре опорных варианта рецептур, созданных по данному изобретению. На них проводят отработку технологии изготовления в опытном производстве со смешением массы и формированием изделий диаметром 60-120 мм (в смесителе «Беккен»), при его в загрузке 30 кг массы с последующим формированием изделий по гидропрессовой технологии. Позднее, для всех составов таблицы №1 была отработана непрерывная технология изготовления изделий, со смешением и формованием изделий на установке СНД-500 м-2. Изготовлены опытные партии изделия из всех вариантов состава диаметром до 160 мм.
Аэрозольгенерирующий огнетушащий состав АОС, примера 4 из таблицы №1, за счет подбора природы эпоксидной смолы и дополнительного горючего, выполняющего роль пластификатора, оптимизирован и отработан под технологию свободного литья. В условиях опытного производства из данного состава изготовлены изделия с весом заряда 510 кг.
Хотелось особо отметить, что экспериментально показано, что изделия-заряды из составов в таблице №1 сохраняют свою форму, работоспособность и эффективность и после их 30-суточного хранения при температуре 130-140°С. Изделия-заряды из разработанных АОС по всем направлениям традиционно применяют во всех видах огнетушащих аэрозольгенерирующих гранатах, огнетушащих аэрозольных генераторах, «дымообразующих» аэрозольных шашках и зарядах различных огнетушащих аэрозольгенерирующих и маскирующих ракет, в которых часть изделия-заряда состав из созданных АОС может использоваться и в виде ракетного топлива.
Отработка технологии огнетушения аэрозольными генераторами огнетушения на разработанных по изобретению АОС показала, что тушить пламя горящего объекта можно практически любого и в любых условиях возникшего пожара. Тушение происходит за счет обеспечения аэрозольной струей из генератора над горящей поверхностью объекта концентрации золя в воздухе, равную или выше тушащей, для примененного в генераторе состава АОС. Верность такого заключения показана на полигоне в Австралии нашими коллегами Милициным Ю.А., Жегровым Е.Ф. и Ткачевым Э.А. при демонстрационных испытаниях реального тушения пламени горящей газовой струи аэрозольным генератором с весом изделия-заряда 1 кг. Стоп- кадры тушения пламени из записанного ими видеофильма показаны на фотографии, приведенной на фото №1.
Промышленная применимость
Все технологические и экспериментальные работы по изготовлению, испытанию, оценке характеристик и свойств и применению изделий-зарядов из составов 3-7 таблицы 1 проведены на аппаратах и по технологиям опытного производства Федерального центра двойных технологий «Союз», г. Дзержинский, а на составах 1-3 таблицы №1 и в научно-производственном комплексе - 2, СКТБ «Технолог», Санкт-Петербург. Все характеристики изделий и результаты испытаний по эффективности огнетушения и экологической безопасности оценены и институтами ВНИИПО и «Биофизика».
В связи с обнаруженной и доказанной возможностью традиционных и новых направлений применения АОС и потребностью применения для этого различных по форме, весу, габаритам и технологиям формирования зарядов из АОС, для аэрозольных генераторов появилась необходимость модификации созданных рецептур АОС с применением различных технологических добавок, различных по эффективности отвердителей и различных традиционных модификаторов горения. Практика показала, что их общее, суммарное количество в модифицированных рецептурах АОС составляло от 0,2 до 8,0 мас.%.
Согласно изобретению, при реализации нового направления применения АОС: - средства воздействия на атмосферу/стратосферу земли для снижения интенсивности солнечного излучения, с целью снижения температуры поверхности земли - создания протяженных аэрозольных образований на разной высоте от земли; - для создания маскирующих в приземных слоях атмосферы для маскировки объектов на местности и полной блокировки беспроводной оптической связи и средств наведения были разработаны, испытаны и проверены в работе несколько конструкций изделий-генераторов и способ их транспортировки и применения.
Экспериментально показано, что разработанные по изобретению составы АОС в некоторых конструкциях генераторов ГОА можно использовать и в пластизольном состоянии изделий-зарядов. Это достигалось исключением из их состава отвердителей и заменой их на высокоплавкие термопластичные твердые эпоксидные и другие смолы. Опробованы эпоксидные, полиуретановые, фенолформальдегидные смолы, твердые полиакрилаты и поливинилбутираль. Часто эффективность достигалась применением смеси смол. Общая масса замены смол колебалась от 0,5 до 5,0 мас.%. На эффективности таких генераторов с изделиями-зарядами АОС по прямому применению и применению по новым направлениям в таком состоянии не сказалось, но упростило технологию формования зарядов из АОС и расширило направления и габариты зарядов при их применении.
Эффект ослабления солнечного излучения и видимости золем АОС разных разработанных по изобретению составов составляет от 82 до 15%. Это соответствует концентрации «стратосферного аэрозоля», достаточного для сохранения современного климата (при его глобальном применении), и/или для существенного снижения температуры поверхности земли в засушливый период, и/или для замедления скорости таянья ледников, и льда, и снега, и т.п. (при местном, региональном применение состава).
Сам факт ослабления светопропускания и видимости в оптическом диапазоне за счет экранирования твердыми частицами золя в огнетушащем аэрозольном пространстве, натолкнул на идею применения разработанных огнетушащих составов АОС и/или для образования аэрозолем маскирующих завес. А за счет применения генераторов с зарядами-изделиями весом 10-500 кг и на любых и больших площадях. Первые же опыты подтвердили реальность и эффективность этой идеи, причем крупногабаритные генераторы позволяют делать маскирующую защитную завесу на не достижимых ранее - больших площадях. Обнаружено и экспериментально доказано, что в такой маскирующей завесе осуществляется и огнетушение горящих предметов. Гашение пламени в маскирующих завесах происходит даже при наличии источников огня (разрывы боеприпасов, костры или возникшие от них пожары) и при наличии предметов, легковоспламеняющихся жидкостей, способных гореть.
Проводя работы по оценки сравнительной эффективности разных АОС и оптимизации нового состава по эффективности по новым направлениям применения и его устойчивого горения на воздухе и в вакууме, было обнаружено, что ослабление солнечного света аэрозолем - ослабление светопропускания в воздухе (при концентрации золя 15-60 г в кубическом метре воздуха) может быть увеличено в разы за счет только увеличения в его составе нано дисперсного (диаметр частиц - 5-15 нм), например углерода. Это говорит о возможности регулирования эффективности золя одного и того же состава, при одной и той же концентрации его в атмосфере воздуха, в разы, но при этом сохраняя экологическую безопасность.
По заключению института «Биофизика» аэрозоль из разработанных АОС, в концентрации золя 25-70 г в кубометре воздуха - экологически безопасен, а по нашим данным выпавший на землю золь из него является внекорневой и эффективной подкормкой всех зеленых растений.
В натурных экспериментах показано, что с применением аэрозоля из созданных составов АОС по изобретению - новое применение, обеспечивается эффективное, регулируемое ослабление солнечного света и маскирующий эффект на местности - при концентрации золя 5-50 грамм в кубометре воздуха. Обнаружено, что с ростом высоты облака от поверхности земли - одно и то же ослабление солнечного света можно достичь и при более низких концентрациях золя за счет изменения дисперсности его частиц (при одном и том же химическом составе золя).
При использовании аппаратов и технологии литья под давлением диаметр освоенных и получаемых в опытно-промышленных условиях изделий-зарядов достигает 280 мм. Масса изготовляемых и внедряемых изделий от 20 г до 150 кг. Всего при отработке технологии и поставок изделий-зарядов на испытание и для изготовления продаваемых генераторов изготовлено изделий массой более 3 тонн с применением аппаратов смешения и формования используемых в технологии смесевых твердых ракетных топлив и смесевых взрывчатых веществ.
Из состава 4 табл. 1 изготовлялись изделие-заряд массой 510 кг на аппаратах и по технологии свободного литья. При этом изделия-заряды заливались в корпус аэрозольного генератора. Изделия-заряд при этом был «прочно скреплен» со стеклопластиковым корпусом аэрозольного генератора. В натурных экспериментах время работы такого генератора при атмосферном давлении составляло 12 мин. Это обеспечивало выброс аэрозоля в количестве более 40 кг/мин, что достаточно для распыления аэрозоля, в требуемой концентрации, в 800-80000 м3 воздуха в минуту.
Такой генератор на одном из разработанных составов обеспечивал создание искусственных облаков и/или маскировочных завес - протяженных аэрозольных образований над или на земле (при концентрация золя 1-30 г/м3) площадью более 5-40 км2 Эффект ослабления солнечного излучения и видимости золем оптимальными вариантами составов АОС в натурных экспериментах составлял от 88,0 до 10,0% - (разброс обусловлен - неоднородностью воздушных масс и различной концентрацией золя в м3 воздуха в различных объемах - частях анализируемого воздуха, и различием влажностных условий в разных частях атмосферы при эксперименте).
Данные цифры показывают, что применение таких аэрозольных генераторов на поверхности земли для маскировки местности говорят об большой маскируемой площади, которая может быть увеличена и за счет изменения соотношения ингредиентов химического состава, снижения концентрации аэрозоля в маскируемом, защищаемом пространстве.
Уровень техники сегодня показывает, что в настоящее время оптимальными вариантами составов АОС по изобретению - для прямого применения для огнетушения и для применения по новым назначениям, можно заполнять и применять корпуса генераторов ГОА с весом изделий-заряда из АОС от 10 кг до и более 5-10 т.
Естественно, что в зависимости от цели защиты (- борьба с пламенем - огнетушение и в экстремальных температурных условиях хранения и применения; - создание искусственной облачности для снижения интенсивности солнечного излучения с целью снижения температуры поверхности земли - борьбы с засухой, борьбы с таяньем ледников; и/или борьба с глобальным потеплением; - создание-образование маскирующих завес на местности в приземных слоях атмосферы; - и/или как средства для создания аэрозольных завес для полного блокирования беспроводной оптической связи и средств наведения в приземных слоях атмосферы - в системе противодействия активным оптико-электронным средствам связи, средствам дальнометрирования и/или целеуказания на больших площадях) концентрация твердого золя в воздухе, «высота» аэрозольного «фильтра» и его горизонтальные размеры (по площади), определяются и рассчитываются по специальным программам и для конкретной цели применения АОС. Результаты расчета по этим программам мало зависят от химического состава аэрозоля из разработанных по изобретению АОС, а определяются его концентрацией в воздухе, размером образующихся при горении АОС частиц твердого золя и его химической природой.
Понятно, что сами работы, например, в случае борьбы с глобальным потеплением, могут проводиться, если будет принято об этом решение мирового сообщества, ООН и выделены необходимые средства. Но должны констатировать, что для проведения таких работ сегодня есть все: разработанные новые ТЕРМОСТОЙКИЙ СОСТАВЫ АЭРОЗОЛЬНОГО ОГНЕТУШЕНИЯ ДЛЯ ШИРОКИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ, генераторы для их применения и технология изготовления изделий-зарядов для них на промышленных аппаратах смесевых твердых топлив и смесевых ВВ, и разработаны новые способы применения созданных составов по новому назначению.
Считаем необходимым отметить, что ввиду возможности смешения, формования и изготовления крупногабаритных изделий, стоимость работ по изготовлению разработанных изделий-зарядов из новых АОС и использование их по прямому назначению, и применению АОС по новому назначению - гораздо, и существенно, ниже, чем изготовление и применение изделий-зарядов из составов АОС по прототипам. А сами работы по технологии изготовлению изделий-зарядов - безопаснее технологии изготовления изделий-зарядов из составов АОС прототипов.
При этом все составы разработанных АОС - сами горят в вакууме, при атмосферном и повышенном давлении и легко генерируют «огнетушащий» и «свет преграждающий» золь.
В заключение, в качестве резюме-итога в описании данного изобретения, разработано и предложено:
Термостойкий аэрозольобразующий огнетушащий состав (АОС), включающий термостойкое горючее-связующее из ряда, жидких различных химически или физически модифицированных блок-сополимеров эпоксидных, полиэфирных смол, триглиглицидилизоцианурата, синтетических каучуков, или их смеси в различных соотношениях, термостойкое дополнительное горючее, выбранное из группы, включающей углерод, сажа, металлы, термостойкие традиционные пластификаторы типа сложные эфиры органических кислот, блок-сополимеры эпоксидных смол, полихлорвиниловые или/и перхлорвиниловые смолы, и/или и азиды органические S-триазинового ряда, или их смеси, охладитель, выбранный из ряда, хлориды или карбонаты металлов, дициандиамид, меламин, окислы металлов в чистом виде или их смеси в различных соотношениях, или их смесь с глиной или цементом, окислитель, выбранный из группы, включающей нитраты, перхлораты металлов или аммония, или их смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| горючее-связующее | 2,0-20,0 |
| дополнительное горючее | 3,0-15,0 |
| охладитель | 2,0-25,0 |
| технологические и другие добавки | 0,2-8,0 |
| окислитель | остальное |
Состав АОС назван при начале работ как ПАС (пожаротушащий аэрозольгенерирующий состав). Состав имеет ряд модификаций, проводимых за счет изменения соотношения входящих в него компонентов и/или изменения гранулометрического состава окислителей, охладителей, и/или изменения природы связующего и дополнительного горючего, технологических добавок и различных по природе модификаторов. Состав разработан для применения его в изделиях-зарядах газогенераторов аэрозольного огнеподавления-гашения пламени пожара практически любых конструкций в закрытом помещении и, главное, на открытом воздухе. Последнее обеспечивается при применении разработанных состав АОС - за счет обеспечения аэрозольной струей из генератора над горящей поверхностью объекта пожара концентрации золя в воздухе, равную или выше тушащей, для примененного в конкретном аэрозольном генераторе состава АОС.
Разработанные составы АОС созданы для генераторов тушащего аэрозоля различного веса и габаритов, причем весогабаритные размеры зарядов намного и в разы превосходящие существующие. При этом составы созданы для применения их по прямому назначению в широком температурном диапазоне хранения и эксплуатации генераторов ГОА на их основе.
Созданные составы превосходят прототипы по эффективности тушения пламени и отличаются от изделий-зарядов составов прототипов своей высокой прочностью и термостойкостью. Высокая термическая стабильность изделий-зарядов позволяет хранить и применять изделия-заряды на основе созданных АОС - в широких температурных условиях (-60 до +150°C) и обеспечивает их высокую эффективность и работоспособность изделий-зарядов в генераторах даже при резком, многократном и существенном изменении окружающей температуры.
Разработанные по изобретению новые термостойкие составы и существующие технологии изготовления изделий-зарядов из них позволили и резко расширить весогабаритные характеристики-параметры аэрозольных огнетушащих генераторов на их основе, создаваемых для тушения огня и взрывопредотвращения в закрытых или полузакрытых объемах помещений - объектах больших габаритов, и на открытом воздухе, в крупногабаритных туннелях и штреках любых шахт, в том числе и опасных по метану, для тушения крупногабаритных горящих газовых и нефтяных фонтанов и пожаров на крупногабаритных хранилищах газа, нефти и других легко воспламеняющихся и горючих жидкостей и твердых горючих. Габариты и расходные параметры газа или нефти в горящих фонтанах и габариты хранилищ требуют применение крупногабаритных генераторов с изделиями-зарядами из новых составов или одновременную работы нескольких меньших по габаритам генераторов по одному горящему объекту.
Разработанные по изобретению новые термостойкие аэрозольгенерирующие огнетушащие составы и существующие технологии изготовления крупногабаритных изделий-зарядов из них позволили не только применять генераторы на открытом воздухе, но также предложить, проверить экспериментально и применить и новые направления их применения, которые не могли быть осуществлены на малогабаритных огнетушащих аэрозольных генераторах с составами АОС, созданными и существующими к настоящему времени.
Опираясь на оптические свойства огнетушащего аэрозоля созданных АОС (светопоглощение - за счет резкого снижения прозрачности среды), предложено и новое применение созданных составов: использование аэрозольгенерирующего, огнетушащего состава как средства создания искусственной облачности для воздействия на атмосферу/стратосферу земли - для снижения интенсивности солнечного излучения, с целю снижения температуры поверхности земли. Предложено и проверено экспериментально и другие новые направления применение и использования разработанного огнетушащего состава АОС - в качестве средства для создания аэрозольных маскирующих завес в приземных слоях атмосферы как для маскировки местности, так и/или для полного блокирования беспроводной оптической связи и средств наведения.
Предложен и экспериментально доказан и способ изготовления изделий-зарядов различных габаритов и веса из нового состава АОС на аппаратах и по любой из технологии существующих баллиститных ракетных топлив (БРТ) и/или смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ), и/или смесевых взрывчатых веществ (ВВ): свободное литье, литье под давлением, проходное или глухое прессование, а также и способ формования изделий в крупногабаритные генераторы с и без отверждения, сформированных свободным литьем изделий-зарядов.
Малогабаритные изделия-заряды АОС таблеточной формы получали после смешения, вальцевания, гомогенизации и сушки на вальцах «Большевик» - как с гомогенизирущего-гранулирующего пресса типа Ш-3, ШП-3 и ПСВ-3, - так и таблетирующего пресса ПКТ-125. По такой технологии изделия-заряды были изготовлены из составов АОС, примеры 1,2, и 4,7. Причем изделия-заряды из двух последних составов также смешивались и вальцевались на вальцах «Большевик» и сформированы и получены с таблетирующего пресса ПКТ-125 в виде изделий-зарядов таблеток различного диаметра и длины - то есть по промышленной технологии ракетных топлив и порохов баллиститного типа.
При этом следует отметить, что все смешение массы из компонентов составов АОС пример 3-6 проводили и/или и на оборудовании и аппаратах технологии ракетных смесевых твердых топлив (аппараты типа СНД, СД-40, СН-50 - с формированием шнуров различного диаметра и последующей их резкой на гранулы-таблетки различной длины). Или после смешения в аппарате типа «пьяная бочка» С-90, СПР-1000 или двух лопастном смесителе-пластикаторе типа «Бекен» масса из компонентов разных составов АОС, пример 4-7, смешанных по технологии смесевых ракетных топлив, передавалась на вальцевание и на последующее таблетирование на аппаратах промышленной баллиститной технологии порохов и твердых топлив (при формования малогабаритных изделий-зарядов).
При формовании крупногабаритных изделий по баллиститной технологии - таблетка с таблетирующего пресса ПКТ поступала на формующий шнек-пресса, выбранные из ряда ШС-34, ПСВ-2М, ПВВ-100 для формирования изделий-зарядов требуемого диаметра и длины (- технология баллиститных ракетных топлив). При формовании крупногабаритных изделий по этой же технологии - таблетка с таблетирующего пресса ПКТ (того или иного типа) поступала на формующий шнек-пресс типа ПВВ-100 и далее в соответствующий пресс-инструмент с непрерывным формованием готовых изделий, нарезаемых до требуемой длины после выхода из пресс-инструмента.
При формовании крупногабаритных изделий на аппаратах и по технологии СТРТ смешанная и усредненная масса АОС из больших смесителей типа С-90, СПР-1000 - сливалась прямо в подготовленный корпус(а) аэрозольного огнетушащего генератора разных диаметров и длины. Такая же масса разных АОС (пример 3-6), смешанная в аппарате типа СНД, передавалась прессом аппарата на заполнение изделий прямо в подготовленный корпус(а) генератора.
Наш опыт изготовления показал, что выбор той или иной схемы и аппаратов смешения и формования малогабаритных и больших изделий-зарядов АОС зависел как от химического состава компонентов (в основном природы и состава горючего-связующего), выбранного АОС, так и требуемого объемом партии и габаритов требуемого изделия-заряда данного состава АОС.
Показано, что использование аппаратов и технологий промышленного производства БРТ, порохов, СТРТ и ВВ - аппаратов и технологий так называемой технологии «двойного назначения» (для выпуска военной и гражданской продукции) для изготовления изделий-зарядов АОС позволило и позволяет существенно расширить производственные возможности получения изделий-зарядов АОС, особенно - по весу и габаритам изделий-зарядов, снизить их стоимость производства и существенно повысить безопасность их изготовления.
Аэрозольгенерирующий огнетушащий состав из примера 4 за счет подбора природы эпоксидной смолы и дополнительного горючего, выполняющего роль пластификатора, был оптимизирован и отработан под технологию свободного литья крупногабаритных изделий СТРТ. В условиях опытного производства из данного состава изготовлены изделия с весом заряда 510 кг. При этом изделия-заряды формовались под вакуумом свободной заливкой в подготовленный для заливки корпус аэрозольного генератора. Изделие-заряд при этом был «прочно скреплен» со стеклопластиковым корпусом аэрозольного огнетушащего генератора.
При использовании аппаратов и технологии литья под давлением СТРТ, диаметр освоенных и получаемых в опытно-промышленных условиях изделий-зарядов достигал 280 мм. Масса изготовляемых и внедряемых изделий от 20 г до 150 кг. Всего при отработке технологии и поставок изделий-зарядов на испытание и для изготовления продаваемых генераторов изготовлено изделий массой более 3 т с применением аппаратов смешения и формования, используемых в технологии баллиститных и смесевых твердых ракетных топлив и смесевых взрывчатых веществ.
Все технологические и экспериментальные работы по изготовлению, испытанию, оценке характеристик и свойств и применению изделий-зарядов из составов 3-7 таблицы №1 проведены на аппаратах и по технологиям опытного производства Федерального центра двойных технологий «Союз», г. Дзержинский, а на составах 1-5 данного изобретения и в научно-производственном комплексе 2, СКТБ «Технолог», г. Санкт-Петербург и опытном производстве АО «ГосНИИ «Кристалл», г. Дзержинск, Нижегородской обл.
Все характеристики изделий и результаты испытаний по эффективности огнетушения и экологической безопасности оценены в Федерального центра двойных технологий «Союз», СКТБ «Технолог», институтами ВНИИПО и «Биофизика».
Представленные ниже на фотографии №1 стоп-кадры из видиосъемки тушения горящей газовой струи разработанным составом, генерирующим огнетушащий аэрозоль, показывают высокую эффективность огнетушащего аэрозоля на открытом воздухе при тушении горящего газового фонтана за время, меньшее времени работы огнетушащего аэрозольного генератора с весом изделия-заряда 1 кг. Представленные фотографии также показывают визуально и характер маскировки местности аэрозолем, при тушащей и меньшей концентрации золя в воздухе.
1. Термостойкий аэрозольгенерирующий огнетушащий состав (АОС), для изделий-зарядов газогенераторов аэрозольного огнетушения различного веса и габаритов для широкого температурного диапазона хранения и применения, в том числе и на открытом воздухе, и/или для средства воздействия на атмосферу/стратосферу земли, и/или в качестве средства для создания аэрозольных маскирующих завес в приземных слоях атмосферы для маскировки объектов на местности, и/или полного блокирования беспроводной оптической связи и средств наведения, включающий термостойкое горючее-связующее, выбранное из ряда жидких, твердых, в том числе и химически или физически модифицированных блок-сополимеров, эпоксидных, полиэфирных смол, триглиглицидилизоцианурата, синтетических каучуков, или их смеси в различных соотношениях, дополнительное термостойкое горючее, выбранное из группы, включающей углерод, сажа, металлы, традиционные пластификаторы типа сложные эфиры органических кислот, твердые блок-сополимеры эпоксидных смол, полихлорвиниловые или/и перхлорвиниловые смолы, и/или азиды органические S-триазинового ряда, или их смеси, охладитель, выбранный из ряда, хлориды или карбонаты металлов, дициандиамид, меламин, окислы металлов - все в чистом виде или их смеси в различных соотношениях, или их смесь с глиной или цементом, окислитель, выбранный из группы, включающей нитраты, перхлораты металлов или аммония, или их смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| горючее-связующее | 2,0-20,0 |
| дополнительное горючее | 3,0-15,0 |
| охладитель | 2,0-25,0 |
| окислитель | остальное |
2. Термостойкий аэрозольобразующий огнетушащий состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит технологические добавки, отвердители и модификаторы горения в количестве 0,2-8,0 мас.%.
3. Термостойкий аэрозольобразующий огнетушащий состав по п. 2, отличающийся тем, что он не содержит отвердителя, вместо которого введены твердые, термопластичные полимеры, выбранные из ряда: эпоксидные, полиуретановые, фенолформальдегидные смолы, полиакрилаты, поливинилбутираль, или их смеси, в количестве 0,5-5,0 мас.%.
4. Способ изготовления изделий-зарядов из АОС, охарактеризованного по пп. 1-3, заключающийся в том, что в зависимости от конструкции, габаритов и веса генератора, изделия-заряды изготовляются и формуются и на аппаратах по одной из технологий баллиститных или смесевых твердых ракетных топлив, и/или смесевых взрывчатых веществ: свободным литьем, литьем под давлением, проходным или глухим прессованием.
5. Способ изготовления изделий-зарядов из АОС по п. 4, отличающийся тем, что после формования в корпус аэрозольного газогенератора изделия-заряды не подвергаются термообработке (не отверждаются).
6. Применение состава АОС, охарактеризованного по пп. 1-3, в качестве любых по размерам и весу изделий-зарядов для аэрозольгенерирующих огнетушащих генераторов полного подавления пламени в любых условиях возникшего пожара, в том числе и на открытом воздухе: крупногабаритные помещения, крыши, туннели, штреки шахт опасных по метану, двигатели самолетов и других летательных средств, горящих газовых и нефтяных фонтанов, на крупногабаритных хранилищах газа, нефти и других легко воспламеняющихся и горючих жидкостей и твердых горючих, за счет обеспечения аэрозольной струей из генератора непосредственно над горящей поверхностью объекта концентрации золя в воздухе, равную или выше тушащей, для примененного в генераторе состава АОС.
7. Применение состава АОС по п. 6, отличающееся тем, что его применяют и используют по новому назначению - в качестве изделия-заряда различных габаритов для аэрозольгенерирующих генераторов как средства воздействия на атмосферу/стратосферу земли для снижения интенсивности солнечного излучения, с целью снижения температуры поверхности земли для создания искусственной облачности.
8. Применение составов АОС по п. 6, отличающееся тем, что их применяют и используют по новому назначению - в качестве средства для создания аэрозольных маскирующих завес в приземных слоях атмосферы для маскировки объектов и местности, в том числе и объектов военной техники на больших по площади пространствах.
9. Применение составов АОС по п. 6, отличающееся тем, что их применяют и используют по новому назначению - в качестве средства для создания аэрозольных завес в приземных слоях атмосферы для полного блокирования беспроводной оптической связи и средств наведения, в системе противодействия активным оптико-электронным средствам связи, и/или средствам дальнометрирования, и/или целеуказания на больших по площади пространствах местности.
