Устройство для предотвращения и тушения лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров и прокладки заградительных полос быстротвердеющей пеной
Владельцы патента RU 2701402:
Общество с ограниченной ответственностью НПО "Современные пожарные технологии" (RU)
Изобретение относится к противопожарной технике предотвращения и тушения крупномасштабных лесных, торфяных, почвенных, степных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров и создания заградительных полос перед кромками пожаров при локализации верховых и низовых лесных, почвенных, торфяных, степных и иных пожаров. Для повышения эффективности функционирования и упрощения конструкции при одновременном повышении ее компактности устройство для предотвращения и тушения лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров и прокладки заградительных полос быстротвердеющей пеной содержит расположенный в защитной раме герметичный корпус с возможностью размещения в нем компонента А огнетушащего вещества в виде водного раствора смеси силиката натрия и синтетического углеводородного пенообразователя и компонента Б огнетушащего вещества в виде водного раствора уксусной кислоты, средство смешивания компонентов А и Б огнетушащего вещества и последующего вспенивания смеси компонентов А и Б огнетушащего вещества с получением огнетушащего вещества в виде образующего быстротвердеющую пену вспененного геля кремнезема, средства подачи компонентов А и Б огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества под воздействием давления внутри корпуса, средство создания давления внутри корпуса в виде по крайней мере одного размещенного в герметичном корпусе твердотопливного газогенератора с возможностью создания при сгорании давления внутри корпуса. 15 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к противопожарной технике предотвращения и тушения крупномасштабных лесных, торфяных, почвенных, степных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров и создания заградительных полос перед кромками пожаров при локализации верховых и низовых лесных, почвенных, торфяных, степных и иных пожаров.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно, что лесные пожары часто происходят на значительных площадях, иногда в несколько десятков и более гектаров, и распространяются практически со скоростью ветра, поэтому главная задача тушения лесных пожаров заключается в пресечении его распространения путем отсечения его фронта, для чего устраивают заградительные полосы обычно путем создания заградительных траншей, перепахивания земли и вырубки просек.
Известно также, что тушение верховых пожаров (распространяющихся в основном по верхней части крон деревьев) и низовых пожаров (распространяющихся в основном по поверхности земли) требуют использования различных технологий и средств пожаротушения.
Пожары на промышленных объектах и при авариях на транспорте часто происходят и на больших площадях, и на значительных высотах, и в труднодоступных для пожарного наземного транспорта, и при горении низкоплотных (всплывающих на поверхность воды) нефтяных и химических продуктов. Это затрудняет и зачастую делает невозможным подачу огнетушащих веществ в очаг пожара традиционными, известными способами и оборудованием пожаротушения.
Известны лафетные и ручные стволы, формирующие струи воды или пены низкой кратности с дальностью подачи 20-60 м, однако они не позволяют обеспечить большую площадь покрытия, требуют использования дорогих пленкообразующих фторированных пенообразователей и требуют их наземной доставки к границе пожара, что не позволяет получать требуемый огнетущащий эффект, приводит к затягиванию времени тушения и высокой стоимости расходуемых при тушении пожара пенообразователей и невозможности тушения крупных пожаров в труднодоступных для наземного транспорта местах.
Известны способы тушения пожаров торфяника, лесных пожаров, пожаров в высотных зданиях газокапельной струей, образуемой отработанными продуктами сгорания газотурбинных двигателей [RU 2236876, А62С 3/00, опубл. 2004.09.27; RU 2292959, В05В 7/04 опубл. 2007.02.10].
Известен способ подавления пожара, включающий образование защитной полосы путем размещения летательным аппаратом труб с радиальными отверстиями и подачу подавляющего пожар вещества под давлением на защитную полосу через радиальные отверстия, по которому не менее двух труб крепят к якорному устройству, которое сбрасывают на защитной полосе, протягивают трубы вдоль защитной полосы после закрепления якорного устройства и размещают их одновременно на защитной полосе на фиксированном расстоянии между ними, которое соответствует образованию зоны с подавляющим пожар веществом при его распылении из радиальных отверстий труб [RU 2129893, А62С 3/02, опубл. 1999.05.10.].
Известно применение при локальных пожарах пены средней кратности, обладающей повышенной (по сравнению с пенами низкой кратности) огнетушащей эффективностью при тушении нефти и нефтепродуктов и генераторы пены в переносном и стационарном варианте. Однако большинство известных генераторов пены средней кратности обеспечивают получение пенных струй от 3 до 8 м, что затрудняет процесс их использования из-за высокого риска работающего в зоне пожара личного состава пожарных подразделений, известные способы и генераторы пены средней кратности (кратностью пены КП=40-100) обладают требуемой эффективностью пожаротушения и позволяют использовать водорастворимые пенообразующие вещества, но они способны подавать пену средней кратности лишь от 3 до 8 м, что явно недостаточно для тушения крупных пожаров на больших территориях.
Известные генераторы пены низкой кратности, обеспечивающие дальность подачи струи от 20 до 60 м, не позволяют использовать доступные дешевые водорастворимые пенообразующие вещества и не обеспечивают требуемую эффективность и площадь покрытия струей пены низкой кратности.
Известен способ подачи пены повышенной кратности и устройство для его осуществления, согласно которым для повышения дальности подачи струи пены повышенной кратности обеспечивают пересечение струй пены в пределах корпуса генератора и применяют специальные вращающие струеускорители [RU 1614813, А62С 5/02, опубл. 23.12.90].
Известно устройство для тушения пожаров и для заброса пены средней и низкой кратности на дальнее расстояние и создания распыленной и компактной струи воды рядом расположены присоединенные к одной водной магистрали пеногенератор средней кратности и водопенный ствол пеногенератора низкой кратности [RU 2129895, А62С 31/12, опубл. 10.05.99 г.].
Известен разработанный ранее авторами заявляемого изобретения и ранее запатентованный заявителем ЗАО «НПО СОПОТ» способ формирования струи пены средней кратности повышенной дальнобойности, включающий подачу струи раствора пенообразователя на сетку в корпусе пеногенератора и получение струи пены средней кратности из одного или нескольких сопел или иных средств формирования направленной струи или струй под давлением раствора пенообразователя перед соплами от 0,4 до 1,2 МПа, расположенных от сетки на расстоянии, по направлению от центра струи пены к периферии, при этом на сетку одновременно подают две или более струй раствора пенообразователя из двух или более сопел или иных средств формирования направленных струй с обеспечением возможности образования в корпусе пеногенератора и/или за его переделами двух или более соприкасающихся и/или взаимно перекрывающихся струй пены средней кратности с образованием единой струи пены средней кратности повышенной дальнобойности [RU 2180607, А62С 5/02, опубл. 2002.03.20].
Данные способы и оборудование практически неэффективны при тушении крупных пожаров на больших территориях и в труднодоступных для наземного автомобильного транспорта местах. Поэтому интенсивно развиваются технологии и оборудование тушения пожаров с использованием авиации, преимущественно самолетов и вертолетов, что обусловлено, в первую очередь, оперативностью доставки средств пожаротушения в труднодоступные для обычных транспортных средств места.
Самым распространенным средством пожаротушения с использованием самолетов до настоящего времени является вода, которую обычно выливают из летящих самолетов на лесные пожары, но известно что водой и таким способом невозможно тушить пожары нефтепродуктов и пожары в городских условиях и на промышленных объектах, а также в удаленных от аэродромов местах.
Преимущественное применение вертолетной техники в пожаротушении связано, в первую очередь, с возможностью оперативной доставки к месту чрезвычайной ситуации пожарных, спасателей, технических средств пожаротушения, а также эвакуации пострадавших. Стоимость подобных работ значительно выше, чем стоимость работ с автомобильным транспортом, но при наличии пересеченной местности, завалов или автомобильных пробок на дорогах и наличии высотных жилых и промышленных зданий вертолет часто является единственно возможным средством борьбы с лесными пожарами и ликвидации последствий аварий и катастроф на промышленных объектах.
Существенными преимуществами вертолетов является их способность зависать на месте и выполнять вертикальный подъем и спуск. Это позволяет им совершать взлет и посадку на ограниченном пространстве и, по существу, переводит вертолеты в класс безаэродромных летательных аппаратов, благодаря чему вертолеты способны выполнять недоступные самолетам задачи. Поэтому в настоящее время интенсивно развиваются авиационные технологии пожаротушения с преимущественным использованием именно вертолетов.
Наиболее распространенным в настоящее время способом пожаротушения с применением вертолетов является доставка к месту пожара воды и слив ее на пожар посредством устройств, транспортируемых на внешней подвеске вертолета и выполненных с возможностью забора воды из водоемов в режиме зависания вертолетов [Пат. США 4474245, НКИ 169/53, Пат .США 4576237, НКИ 169/53, RU 2143295, А62С 31/00, опубл. 1999.12.27].
Известен вертолет для борьбы с пожарами, включающий фюзеляж, силовую установку, состоящую из двигателя и системы винтов, устройство пожаротушения, состоящее из поворотного пожарного ствола, состоящего из ствола и рукава, установленного за областью площади ометания винта, связанной с ним магистрали подачи рабочего тела, и системы подачи рабочих тел, в том числе от внешнего источника рабочего тела [Патент США 4090567, А62С 27/30, 1976 г.].
Известна вертолетная установка тушения пожара, содержащая емкость с запорным клапаном для жидкости, систему рукавов и трубопроводов с арматурой, которая содержит насосы, размещенные в герметичной камере, соединенной с эжектором, при этом насосы посредством трубопроводов соединены со всасывающим рукавом, емкостью, рукавом с пожарным стволом и коллектором с форсунками, емкость выполнена из прорезиненной ткани, заключена в поясные бандажи и подвешена к узлам фюзеляжа, имеет систему подтяга всасывающего рукава, содержащую лебедку, систему блоков, через которую трос лебедки связан с концом всасывающего рукава [RU 2097276, B64D 1/18, опубл. 1997.11.27].
После известного пожара Останкинской телебашни для тушения пожаров в высотных зданиях была разработана специализированная вертолетная установка горизонтального пожаротушения "Игла-В", содержащая водяную пушку, которую, как впоследствии выяснилось, можно использовать только на соосных вертолетах, поскольку в случае использования на вертолете с хвостовым винтом струя воды разбивается образуемыми вокруг вертолета турбулентными потоками воздуха и превращается в бесформенное облако распыленной воды.
Известен вертолет для борьбы с пожарами, включающий фюзеляж с наружными узлами крепления, силовую установку из двигателя и системы винтов, содержащий устройство пожаротушения, состоящее из монтажной рамы, выносной штанги, размещенного на ней поворотного пожарного ствола, магистрали подачи рабочего тела к стволу и системы подачи рабочих тел, в том числе от внешнего источника рабочего тела, причем монтажная рама и выносная штанга закреплены на фюзеляже вертолета, а устройство пожаротушения снабжено дополнительным соплом, установленным на конце выносной штанги и имеющим источник подачи дополнительного воздуха, при этом внутри дополнительного сопла размещен поворотный ствол, и, по крайней мере, один вертикальный пожарный ствол, направленный вниз и установленный внутри сметаемой площади винтов [RU 2248916 B64D 1/18, А62С27/00, опубл. 2005.03.27].
Известна применяемая при тушении загораний на промышленных и других предприятиях, в общественных и иных зданиях установка пожаротушения, содержащая емкость из композиционного материала на основе стекловолокна, органоволокна или углеволокна с крышкой горловины, соосными верхним и нижним полюсными отверстиями, закрепленный в емкости механизм запуска, газогенератор с газоводной трубкой и трубопровод с распылительными насадками, отличающаяся тем, что для повышения эффективности тушения она имеет крышку днища, над которой расположен экран, в виде стакана, причем в крышке горловины выполнены отверстия с предохранительными мембранами, а газогенератор прикреплен к крышке горловины с проточкой в нижней части его корпуса, газоводная труба установлена с зазором относительно экрана, обращенного дном к трубе и соединенного стойками с крышкой днища, а между стойками соосно с входным отверстием трубопровода размещен поплавковый клапан. Экран, предотвращающий попадание недоокисленных газов-продуктов сгорания заряда с потоком жидкости и их выброс в зону горения, обращен дном к газоводной трубе и соединен стойками с крышкой днища, а между стойками соосно выходному трубопроводу размещен поплавковый клапан. В конечной стадии вытеснения жидкости поплавок замыкает парогазовую смесь внутри емкости. Газоводная труба, закрепленная к нижней части газогенератора установлена с зазором относительно экрана. [RU 2022582 А62С 3/08 Опубл. 15.11.1994]
Известен способ и устройство для взрывопожаропредотвращения и тушения пожара в виде быстротвердеющей неорганической пены на основе вспененного геля кремнезема SiO2, и может быть использовано для взрывопожаропредотвращения в начальной стадии возникновения аварийных ситуаций в закрытых помещениях и на открытых площадках и при тушении пожаров горючих материалов. Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения включает приготовление вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены путем смешивания компонента А в виде водного раствора смеси силиката щелочного металла и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, масс. %: 10-70, преимущественно 20-50 силиката натрия, 1-15, преимущественно 3-6 пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода, с компонентом Б, составляющим 20-60%, преимущественно от 30-50%-ного водного раствора уксусной кислоты. Устройство для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения содержит емкости с размещенными в них компонентами огнетушащего вещества, трубопроводы компонентов огнетушащего вещества, средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и средство вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества. Устройство выполнено с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания и вспенивания смеси компонентов А и Б, при объемном соотношении компонентов А и Б от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1. В результате обеспечивается повышение надежности функционирования средств пожаротушения и взрывопожаропредотвращения и эффективности процессов пожаротушения и взрывопожаропредотвращения [RU 2672945 А62С 13/04, А62С 5/02, С01В 33/14, B01F 3/08 опубл. 21.11.2018].
Недостатком RU 2672945 является невозможность использования для вертолетных устройств тушения лесных и промышленных крупномасштабных пожаров.
Основное требование, предъявляемое к тушению лесных и промышленных крупномасштабных пожаров - высокая оперативность. Это обусловливает широкое применение авиации, несмотря на высокую стоимость ее использования. В качестве средств доставки используются самолеты либо вертолеты, причем у вертолетов имеется целый ряд преимуществ, к которым можно отнести:
- способность достигать очагов пожара, недоступных для наземной пожарной техники и пожарных речных и морских судов вследствие отсутствия дорог, дорожных заторов, завалов и т.п.;
- независимость от оборудованных аэродромов, взлетно-посадочных полос и другой аэродромной инфраструктуры по сравнению с самолетом;
- различные варианты применения при тушении пожаров - прицельное пожаротушение, тушение пожара на площади, когда длина и ширина зоны тушения пожара варьируется соответственно горизонтальной скоростью и высотой боевого водосброса.
Тушение лесного пожара имеет свою специфику. Эффективность тушения резко снижается с увеличением высоты сброса, так как значительная часть воды испаряется, не достигнув земли. Низкая высота полета может привести к помпажу двигателей, так как горячий воздух обеднен кислородом. Увеличение высоты подвески между вертолетом и сливным баком может привести к зацепу за деревья, при этом снижается точность и производительность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использованию результату (прототипом) является разработанный ранее ЗАО «НПО СОПОТ» способ подачи огнетушащего средства в зону пожара и/или на заградительную полосу, при которой в качестве огнетушащего средства используют комбинированную струю водовоздушной пены низкой кратности с кратностью от 7 до 20 и средней кратности с кратностью от 20 до 70, а также вертолетное устройство согласно первому варианту содержит установку комбинированного тушения пожара с возможностью генерирования и подачи комбинированной струи пены низкой и средней кратности и установленные на раме наклонно, горизонтально или вертикально емкости для воды. Емкости для воды содержат снизу сообщающиеся с мотонасосным агрегатом всасывающие патрубки и соединены с емкостями для пенообразователя и мотонасосным агрегатом трубопроводами. Вертолетное устройство согласно второму варианту содержит установку комбинированного тушения пожара с возможностью генерирования и подачи в зону пожара и/или на заградительную полосу двух или более соприкасающихся или взаимно пересекающихся комбинированных струй пены низкой кратности и средней кратности. Достигается повышение эффективности одновременного тушения и верховых, и низовых лесных, торфяных и почвенных пожаров, промышленных и аварийно-транспортных пожаров [RU 2394724 B64D 1/16, А62С 3/02 А62С 5/02, опубл. 20.07.2010 (прототип)].
Техническими недостатками устройства-прототипа является недостаточная эффективность пожаротушения, сложность и громоздкость конструкции, недостаточно высокие быстродействие и недостаточная эффективность функционирования устройства.
ЗАДАЧИ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Основная техническая проблема (не разрешенная до настоящего времени изобретательская задача), сдерживающая увеличение эффективности современных способов и оборудования предотвращения и тушения крупных пожаров лесных массивов и промышленных объектов с использованием вертолетов, заключается в том, что известные водосливные и водопенные устройства недостаточно эффективны при тушении пожаров на больших площадях, при тушении с воздуха пожаров нефти и нефтепродуктов и аварийно-транспортных пожаров.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение эффективности предотвращения и тушения лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров на больших площадях и высотах в удаленных, труднодоступных для обычного наземного транспорта местах, а также упрощение конструкции устройства при одновременном повышении его компактности, быстродействия и эффективности функционирования.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигается тем, что устройство для предотвращения и тушения лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров и прокладки заградительных полос быстротвердеющей пеной согласно изобретения содержит
расположенный в защитной раме герметичный корпус с возможностью размещения в нем компонента А огнетушащего вещества в виде водного раствора смеси силиката натрия и синтетического углеводородного пенообразователя и компонента Б огнетушащего вещества в виде водного раствора уксусной кислоты,
средство смешивания компонентов А и Б огнетушащего вещества и последующего вспенивания смеси компонентов А и Б огнетушащего вещества с получением огнетушащего вещества в виде образующего быстротвердеющую пену вспененного геля кремнезема,
средства подачи компонентов А и Б огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества под воздействием давления внутри корпуса,
средство создания давления внутри корпуса в виде по крайней мере одного размещенного в герметичном корпусе твердотопливного газогенератора с возможностью создания при сгорании давления внутри корпуса.
Устройство выполнено
с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания и вспенивания смеси
компонента А в виде водного раствора силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, мас. %: 10-70, преимущественно 20-50 силиката натрия, 1-15, преимущественно 3-6 пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода, и
компонента Б в виде 20-60%, преимущественно от 30-50%-ного водного раствора уксусной кислоты,
при объемном соотношении компонентов А и Б от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1;
с возможностью с возможностью получения вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 1 секунды до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10% в течение 24 часов;
с возможностью с возможностью получения твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, который
содержит, мас. %, 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода - остальное;
имеет объемную массу 0,1-0,8 г/см3;
имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%,
а в обезвоженном состоянии
имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см3и
сохраняет не менее 95% объемной формы при нагреве до температуры 1000°с в течении не менее 40 минут;
имеет микро- и макропористую структуру с удельной площадью поверхности не менее 20 м2/гр;
имеет пластичную структуру геля с кратностью от 2 до 20;
имеет твердость по показателю вязкости более 100 Па⋅с;
имеет белый или желтовато-белый цвет.
Защитная рама снабжена средствами подвеса к вертолету или к подъемному устройству.
Герметичный корпус выполнен из композитного материала на основе стекловолокна, органоволокна или углеволокна и снабжен предохранительным клапанам сброса чрезмерного давления в корпусе.
Средство подачи компонентов огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде трубопроводов подачи компонентов огнетушащего вещества в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества под воздействием давления внутри корпуса.
Средство смешивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде смесителей-пеногенераторов с возможностью смешивания компонентов огнетушащего вещества и вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества эжектируемым в смесители-пеногенераторы атмосферным воздухом.
Смесители-пеногенераторы прикреплены к защитной раме с возможностью их поворота и фиксации в наклонном положении.
Средство создания давления внутри корпуса выполнено в виде по крайней мере одного твердотопливного газогенератора с дистанционным приведением в действие, обеспечивающего при воспламенении и горении создание давления внутри корпуса и подачу компонентов огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества.
В устройстве компонент А огнетушащего вещества расположен непосредственно в корпуса, а компонент Б огнетушащего вещества расположен внутри находящейся в корпусе емкости из эластичного материала с возможностью подачи компонентов А и Б огнетушащего вещества по трубопроводам компонентов огнетушащего вещества в средство смешивания компонентов А и Б огнетушащего вещества под воздействием давления внутри корпуса.
Защитная рама устройства снабжена средствами подвески к вертолету или к подъемному устройству.
При этом устройство содержит
систему дистанционного управления с возможностью дистанционного инициирования включения твердотопливных газогенераторов;
систему дистанционного включения/выключения смесителей-пеногенераторов и
систему дистанционного регулирования расхода компонентов огнетушащего вещества.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сущность предлагаемого устройства для предотвращения и тушения лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров и создания заградительных полос быстротвердеющей пеной поясняется чертежами, на которых показаны: 1 - герметичный корпус из композиционного материала для размещения в нем компонента А огнетушащего вещества, выполненный; 2 - переходник; 3 - крышка корпуса нижняя; 4 - газогенераторы, предназначенные для создания внутри корпуса рабочего давления вытесняющего газа, образующегося в результате сгорания газогенерирующего вещества твердотопливного патрона газогенератора; 5 - труба выпускная для подачи компонента А из корпуса через соответствующие трубопроводы к прикрепленными к защитной раме 7 эжекторными смесителями-пеногенераторами 12; 6 - расположенная внутри корпуса емкость из эластичного материала для размещения в нем компонента Б огнетушащего вещества; 7 - защитная рама с петлями крепления к подвеске вертолета или подъемного устройства, выполненная в виде полых трубопроводов с возможностью подачи компонента А огнетушащего вещества к расположенным по углам защитной рамы смесителям-пеногенераторам 12; 8 - разветвитель для распределения потоков компонента А по трубопроводам его подачи к смесителям-пеногенераторам; 9 - переходник разветвителя 8; 10 - внутренние трубопроводы подачи компонента Б огнетушащего вещества из емкости 6; 11 - наружные трубопроводы подачи компонента Б огнетушащего вещества из емкости 6 к смесителям-пеногенераторам 12.
На фиг. 1 и 4 показаны общие виды, а на фиг. 2 показан вид сверху предлагаемого устройства.
На фиг. 3 - сечение предлагаемого о устройства по плоскости А-А.
На фиг. 5 - фото образца предлагаемого устройства в подвешенном положении.
На фиг. 6 и 7 - фото на стадиях начала и окончания тушения очага пожара предлагаемым устройством.
На фиг. 8-10 фото видов очага пожара после тушения устройством.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ И ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В основу функционирования предлагаемого устройства положен принцип вытеснения компонентов огнетушащего вещества под действием давления газа в герметичном корпусе 1, создаваемого при срабатывании по крайней мере одного твердотопливного газогенератора 4, в котором применяются составы, не обладающие взрывчатыми свойствами и устойчиво сгорающие при различных давлениях с выделением газообразных продуктов сгорания.
Устройство работает следующим образом:
В результате срабатывания газогенераторов в течение 0,5-3 секунд внутри корпуса поднимается давление до 0,5-1,2, преимущественно 0,8 Мпа, которое вытесняет находящийся внутри корпуса 1 компонент А огнетушащего вещества через выпускную трубу 5, который через соответствующие трубопроводы попадает в основные магистрали эжекторных смесителей-пеногенераторов 12.
Давление в корпусе 1 одновременно вытесняет и компонент Б огнетушащего вещества из расположенной внутри корпуса 1 эластичной емкости 6, который соответствующие трубопроводы 10 попадает в дополнительные магистрали эжекторных смесителей-пеногенераторов 12, где компоненты А и Б смешиваются, вспениваются эжектируемым атмосферным воздухом и выбрасываются наружу в виде потока вспененного огнетушащего вещества.
Фото проведения промышленных испытаний устройства показаны на фиг. 5-10.
В качестве корпуса использовали емкости УПАТ-2000 из стекловолокна емкостью 2000 л [http://www.fcdt.ru], в качестве газогенераторов - газогенераторы ГГ-10(Б)-02) [https://www.b2b-center.ru/catalog/tovari/generator-gaza-gg-10-b-02-m18kh1-5-2803670/], а в качестве смесителей-пеногенераторов производимые заявителем пеногенераторыв типа УКТП Пурга [http://sopot.ru]
Устройство поднималось на высоту 10-12 м и производилось поджигание штабеля из пиломатериалов.
После местного или дистанционного инициирования возгорания твердого топлива по крайней мере один газогенератор приводился в действие и обеспечивал создания давления в корпусе 1, которое выдавливало компоненты А и Б из корпуса в смесители-пеногенераторы, где компоненты А и Б смешивались и смесь компонентов вспенивалась с образованием потоков вспененного огнетушащего вещества, которые тушили очаг возгорания за 3-5 секунд.
Общее время выброса составляло 30-40 секунд, что соответствует производительности устройства 55-60 л/с.
По окончании испытаний установлено, что на всех поверхностях образовался слой быстротвердеющей пены, обладающей хорошей адгезией, в некоторых местах площадки слой пены достигал 10-15 см (фиг. 8-10).
Через сутки после проведения испытаний с получением быстротвердеющей пены вспененного геля кремнезема установлено, что по всему участку полигона образовался не разрушенной слой быстротвердеющей пены, тощиной 10-15 см. Штабель из пиломатериалов также был покрыт слоем быстротвердеющей пены толщиной 2-3 мм (фиг. 8-9)
Промышленные испытания устройства показали, что
- все обрудование устройства сработали в штатном режиме;
- время тушения очага возгорания 3-5 секунд;
- приведение в действие газогенератора первой камеры установки показало давление 0,4 МПа, что обеспечило слабое наполнение струй;
- газогенерирующее устройство второй камеры сработало через 12 секунд, что привело к повышению давления до 0,8 МПа, струи стали наполненными, скорость истечения вспененного огнетушащего вещества увеличилась;
- общее время выброса огнетушащего составляло 30-40 секунд;
- суммарный расход составил 55-60 л/с;
- по всему участку полигона образовывался слой быстротвердеющей пены, который не разрушался в течение более 24 часов;
- площадь выброса огнетушащего вещества с учетом заполненных ванн составила около 150 м2.
С учетом кратности пены, равной 3-3,5, а также слоя быстротвердеющей пены на поверхности 1,5-2 мм, ожидаемая площадь обработки поверхности составит при формировании в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема составит более 3000 м2.
При ширине заградительной полосы 6-8 метров длина заградительной полосы в таком случае составит около 500 м.
В случае применения рамной связки из нескольких аналогичных устройств (2000×2; 2000×3; 2000×4) площадь обработки соответственно составит до 12000 м2, а длина заградительной полосы до 2000 м., т.е. до 2 км.
Таким образом, экспериментально доказана возможность получения быстротвердеющей пены вспененного геля кремнезема при импульсной подаче источником вытеснения огнетушащего вещества посредством создаваемого газогенераторами давления из емкостей типа УПАТ-2000.
Защитная рама 7 может изготавливаться сваркой из труб и отводов так, чтобы через их внутренние полости можно было подавать вытесняемый из корпуса компонент А в смесители-пеногенераторы.
Защитная рама 7 может быть снабжена проушинами для крепления ее к подвесному устройству пожарного вертолета или подъемного устройства.
Предварительные расчеты показали, что для приведения устройства в действие необходимо:
- объем компонента А в емкости УПАТ-2000 1550-1600 литров;
- объем компонента Б в отдельной емкости не менее 150-160 литров;
- газогенерирующие заряды типа ОИ-617-06 п. 89-15-л, ОИ-617-07 п. 93-14-л, ОИ-617-08 п. 55-15-л общей массой до 10 кг.
Таким образом для данного варианта конструкции устройства:
- суммарный заряд компонентами А и Б около 1700-1750 л,
- объем воздушного пространства над поверхностью компонента А 300 л;
- четыре ствола с УКТП Пурга-ТП с суммарной максимальной производительностью 80 л/с.
- создаваемое давление в результате срабатывания газогенерирующих устройств внутри емкости с интервалом 10-12 секунд порядка 0,8-0,9 МПа;
- ожидаемое время выброса огнетушащего вещества 40-50 с.
Для подтверждения возможности реализации изобретения промышленным способом и экспериментального подтверждения возможности достижения требуемого технического результата были изготовлены и испытаны опытно-промышленные образцы заявляемого устройства, показавшие высокую эффективность их применения.
Тушение и локализация пожаров осуществляется с помощью подачи под напором комбинированных струй быстротвердеющей пены вспененного геля кремнезема.
Используемые в устройстве установки комбинированного тушения пожаров УКТП «Пурга» производства ЗАО «НПО «СОПОТ» предусматривают различные режимы функционирования с возможностью генерирования отдельных или комбинированных струй огнетушащего вещества, что позволяет оперативно регулировать огнетушащие возможности устройства в зависимостей от особенностей конкретного пожара.
Отличительной особенностью данного устройства от известных отечественных водосливных устройств ВСУ-5, ВСУ-15А и зарубежных типа HL7600 (Канадского производства) является возможность эффективного тушения с воздуха крупных промышленных и аврийно-транспортных пожаров, одновременного тушения и верховых, и низовых лесных пожаров за счет использования эмпирически выявленного эффекта быстротвердеющей пены.
В таблице 1 показана доказанной эффективности применения устройства по изобретению по сравнению с устройствами типа ВСУ-5, ВСУ-15А и HL7600 (Канадского производства). 
Предварительные испытания устройства в составе вертолетного устройства, проведенные на территории РФ (г. Геленджик), доказали возможность существенного повышения эффективности ликвидации очагов пожара и создания заградительных противопожарных полос на растительном покрове и защиты от огня крон деревьев.
Основным фактором, влияющим на повышение эффективности процесса ликвидации пожаров, является новый способ транспортировки и доставки огнетушащих пен с помощью УКТП «ПУРГА» производства ЗАО «НПО «СОПОТ», обеспечивающей создание напорных струй огнетушащего вещества.
Таким образом практически доказана возможность оперативной ликвидации с помощью предлагаемого устройства крупных пожаров на промышленных объектах и транспорте, крупных лесных пожаров (верховых, низовых и почвенных) с воздуха, быстрого создания эффективного изолирующего пенного слоя на горящих объектах, пенных заградительных полос перед кромкой лесного пожара и заградительных пенонаполненных траншей для локализации почвенных пожаров, эффективного промышленных и аварийно-транспортных пожаров на больших площадях и высотах, включая пожары нефти и нефтепродуктов.
Изобретение может быть использовано при ликвидации лесных сельскохозяйственных пожаров, пожаров в жилых и производственных объектах повышенной этажности, на промышленных объектах топливной, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, пожаров в районах добычи и переработки нефти и газа, пожаров на предприятиях лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, крупномасштабных послеаварийных пожаров воздушных судов на земле, авариях и катастрофах на железнодорожном, морском и речном транспорте, в зданиях повышенной этажности, на складах и базах горючего и ракетного топлива и химических продуктов, а также в местах, удаленных от объектовых и городских служб пожарной охраны.
В качестве материалов при изготовлении отдельных узлов и деталей устройства в целом могут быть использованы различные материалы и комплектующие, используемые и применяемые обычно в противопожарной технике.
1. Устройство для предотвращения и тушения лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров и прокладки заградительных полос быстротвердеющей пеной, отличающееся тем, что содержит
расположенный в защитной раме герметичный корпус с возможностью размещения в нем компонента А огнетушащего вещества в виде водного раствора смеси силиката натрия и синтетического углеводородного пенообразователя и компонента Б огнетушащего вещества в виде водного раствора уксусной кислоты,
средство смешивания компонентов А и Б огнетушащего вещества и последующего вспенивания смеси компонентов А и Б огнетушащего вещества с получением огнетушащего вещества в виде образующего быстротвердеющую пену вспененного геля кремнезема,
средства подачи компонентов А и Б огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества под воздействием давления внутри корпуса,
средство создания давления внутри корпуса в виде по крайней мере одного размещенного в герметичном корпусе твердотопливного газогенератора с возможностью создания при сгорании давления внутри корпуса.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания и вспенивания смеси
компонента А в виде водного раствора силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, мас. %: 10-70, преимущественно 20-50 силиката натрия, 1-15, преимущественно 3-6 пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода, и
компонента Б в виде 20-60%, преимущественно от 30-50%-ного водного раствора уксусной кислоты,
при объемном соотношении компонентов А и Б от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью получения вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 1 секунды до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10% в течение 24 часов.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью получения твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, который
содержит, мас. %: 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода - остальное;
имеет объемную массу 0,1-0,8 г/см3;
имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%,
а в обезвоженном состоянии
имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см3 и
сохраняет не менее 95% объемной формы при нагреве до температуры 1000°с в течение не менее 40 минут;
имеет микро- и макропористую структуру с удельной площадью поверхности не менее 20 м2/г;
имеет пластичную структуру геля с кратностью от 2 до 20;
имеет твердость по показателю вязкости более 100 Па⋅с;
имеет белый или желтовато-белый цвет.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что защитная рама снабжена средствами подвеса к вертолету или к подъемному устройству.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что герметичный корпус выполнен из композитного материала на основе стекловолокна, органоволокна или углеволокна.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что герметичный корпус снабжен предохранительным клапаном сброса чрезмерного давления в корпусе.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство подачи компонентов огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде трубопроводов подачи компонентов огнетушащего вещества в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества под воздействием давления внутри корпуса.
9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство смешивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде смесителей-пеногенераторов с возможностью смешивания компонентов огнетушащего вещества и вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества эжектируемым в смесители-пеногенераторы атмосферным воздухом.
10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что смесители-пеногенераторы прикреплены к защитной раме с возможностью их поворота и фиксации в наклонном положении.
11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство создания давления внутри корпуса выполнено в виде по крайней мере одного твердотопливного газогенератора с дистанционным приведением в действие, обеспечивающего при воспламенении и горении создание давления внутри корпуса и подачу компонентов огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества.
12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компонент А огнетушащего вещества расположен непосредственно в корпусе, а компонент Б огнетушащего вещества расположен внутри находящейся в корпусе емкости из эластичного материала с возможностью подачи компонентов А и Б огнетушащего вещества по трубопроводам компонентов огнетушащего вещества в средство смешивания компонентов А и Б огнетушащего вещества под воздействием давления внутри корпуса.
13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что защитная рама устройства снабжена средствами подвески к вертолету или к подъемному устройству.
14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит систему дистанционного управления с возможностью дистанционного инициирования включения твердотопливных газогенераторов.
15. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит систему дистанционного включения/выключения смесителей-пеногенераторов.
16. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит систему дистанционного регулирования расхода компонентов огнетушащего вещества.
