Способ предотвращения и тушения крупномасштабных лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров быстротвердеющей пеной и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2701419:
Общество с ограниченной ответственностью НПО "Современные пожарные технологии" (RU)
Изобретение относится к противопожарной технике 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, промышленных, аварийно-транспортных и иных крупномасштабных пожаров. Для повышения эффективности предотвращения и тушения крупномасштабных лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров способа предотвращения и тушения крупномасштабных лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров в качестве огнетушащего средства используют вспененный гель кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания водных растворов компонентов А и Б и последующего вспенивания смеси компонентов А и Б атмосферным воздухом, причем в качестве компонента А используют водный раствор смеси силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества, в качестве компонента Б - водный раствор уксусной кислоты, а вспененный гель кремнезема подают в зону пожара или на заградительную полосу в виде по крайней мере двух струй быстротвердеющей пены с обеспечением возможности соприкосновения или взаимного перекрытия струй быстротвердеющей пены с образованием единой комбинированной струи быстротвердеющей пены из вспененного геля кремнезема. Устройство для тушения пожаров лесных массивов и промышленных объектов быстротвердеющей пеной содержит расположенные на раме со средствами ее крепления к тросовой подвеске к вертолету емкости компонентов огнетушащего вещества, средства смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества с получением вспененного огнетушащего вещества и средства подачи компонентов огнетушащего вещества из емкостей компонентов огнетушащего вещества в средства смешивания компонентов огнетушащего вещества и вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к противопожарной технике 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, промышленных, аварийно-транспортных и иных крупномасштабных 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 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 и широко применяемыми на практике способами и оборудованием традиционного 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 на ОАО "Камов" 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 разработанный на ОАО "Камов" 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, А62С 27/00, опубл. 2005.03.27].
Известна разработанная Люберецким научно-производственным объединением "Союз", 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]
Известны разработанные ранее авторами 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 крупномасштабных лесных и промышленных пожаров - высокая оперативность. Это обусловливает широкое применение авиации, несмотря на высокую стоимость ее использования. В качестве средств доставки огнетушащих веществ к зоне пожара обычно 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 сброса огнетушащих веществ, создание заградительных полос.
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.
Самый эффективный способ борьбы с лесными пожарами - установка заградительных полос. Эффективность данного способа проявляется только при использовании пены, что требует специального оборудования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использованию результату (прототипом) является разработанные ранее авторами 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, и вертолетное устройство, которое, 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. При этом 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 тушения крупномасштабных пожаров лесных массивов и промышленных объектов водовоздушной пеной низкой кратности и средней кратности, которая сравнительно быстро разрушается в пламени пожара и на заградительной полосе.
ЗАДАЧИ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Основная техническая проблема (не разрешенная до настоящего времени изобретательская задача), сдерживающая увеличение эффективности современных способов и оборудования тушения крупных пожаров лесных массивов и промышленных объектов с использованием вертолетов, заключается в том, что известные водосливные и водопенные устройства не эффективны при тушении крупномасштабных пожаров на больших площадях, а также неэффективны при одновременном тушении и низовых, и верховых лесных пожаров, при тушении с воздуха пожаров нефти и нефтепродуктов, а также при тушении промышленных пожаров по причине интенсивного испарения водовоздушной пены низкой кратности и средней кратности в пламени пожара, малой адгезии к вертикальным и наклонным поверхностям и сравнительно быстрого разрушения водовоздушной пены после ее генерации.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение эффективности предотвращения и тушения крупномасштабных лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров на больших площадях и в труднодоступных для обычного наземного транспорта местах, создании длительное время не разрушающихся заградительных полос перед кромками пожаров при локализации верховых и низовых лесных, промышленных и иных пожаров в удаленных и труднодоступных для обычного наземного транспорта местах.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигается тем, что согласно предлагаемого способа предотвращения и тушения крупномасштабных лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров, включающий подачу огнетушащего средства в зону аварии или пожара и на заградительную полосу, в качестве огнетушащего средства используют вспененный гель кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания водных растворов компонентов А и Б и последующего вспенивания смеси компонентов А и Б атмосферным воздухом,
причем в качестве компонента А используют водный раствор смеси силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества,
в качестве компонента Б - водный раствор уксусной кислоты,
а вспененный гель кремнезема подают в зону пожара или на заградительную полосу в виде по крайней мере двух струй быстротвердеющей пены с обеспечением возможности соприкосновения или взаимного перекрытия струй быстротвердеющей пены с образованием единой комбинированной струи быстротвердеющей пены из вспененного геля кремнезема.
При этом компонент А используют в виде водного раствор смеси силиката натрия и синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, мас. %: 10-70%, преимущественно 20-50% силиката натрия, 1-15%, преимущественно 3-6% пенообразователя, остальное - вода,
а компонент Б используют 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, а
вспененный гель кремнезема в виде быстротвердеющей пены подают в зону пожара или на заградительную полосу под напором от 0,4 до 1,2 МПа, преимущественно 0,8 Мпа,
с получением твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, и который
в необезвоженном состоянии 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.
Подачу вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены в зону пожара или на заградительную полосу осуществляют с вертолета посредством устройства, выполненного с возможностью генерирования и подачи в зону пожара или на заградительную полосу вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены посредством эжекторных смесителей-пеногенераторов, расположенных вертикально или под углом к вертикали.
Компоненты А и Б смешивают посредством эжекторных смесителей-пеногенераторов, выполненных с возможностью эжектирования компонента Б в поток компонента А,
при смешивании компонентов А и Б в эжекторные смесители-пеногенераторы сначала подают компонент А и затем компонент Б, а при окончании смешивания компонентов А и Б сначала прекращают подачу в эжекторные смесители-пеногенераторы компонента Б, а затем прекращают подачу в эжекторные смесители-пеногенераторы компонента А,
причем компоненты А и Б смешивают непосредственно перед вспениванием, а вспенивание смеси компонентов А и Б производят сразу после смешивания компонентов А и Б посредством эжектирования в эжекторные смесители-пеногенераторы атмосферного воздуха.
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигается также тем, что используемое при реализации описанного выше способа прикрепляемое к вертолету устройство для тушения пожаров лесных массивов и промышленных объектов быстротвердеющей пеной содержит расположенные на раме со средствами ее крепления к тросовой подвески к вертолету
емкости компонентов огнетушащего вещества,
средства смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества с получением вспененного огнетушащего вещества и
средства подачи компонентов огнетушащего вещества из емкостей компонентов огнетушащего вещества в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества,
изготовленные с возможностью получения и подачи в зону пожара и на заградительную полосу в качестве огнетушащего средства вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую пену, получаемую путем смешивания и вспенивания подаваемых в средство смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества -
компонента А в виде водного раствора смеси силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества
и компонента Б в виде водного раствора уксусной кислоты,
с возможностью получения в зоне пожара и на заградительной полосе твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, и который
в необезвоженном состоянии 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.
Устройство содержит систему дистанционного управления.
Средство смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде расположенных вертикально или под углом к вертикали эжекторных смесителей-пеногенераторов,
эжекторные смесители-пеногенераторы выполнены с возможностью эжектирования компонента Б в поток компонента А и вспенивания смеси компонентов А и Б эжектируемым в эжекторные смесители-пеногенераторы атмосферным воздухом,
емкости для компонентов огнетушащего вещества содержат клапаны для заполнения и быстрого слива компонентов огнетушащего вещества,
а средство подачи компонентов огнетушащего вещества из емкостей компонентов огнетушащего вещества в средство смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде мото- или электронасосного или компрессорного агрегата, соединенного трубопроводами с емкостями компонентов огнетушащего вещества и со средством смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества и изготовленного размещенным в замкнутом корпусе с возможностью автоматической герметизации при погружении в воду.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 изображен общий вид устройства, где показаны: емкости 1 размещения компонентов огнетушащего вещества, которые размещены на раме 2 со средствами ее крепления 3 к тросовой подвеске вертолета, мотонасосный агрегат 4 и эжекционные смесители-пеногенераторы 5.
На фиг. 2 - фото создания посредством устройства и способа заградительной полосы.
На фиг. 3 - фото тушения пожара посредством устройства и способа заградительной полосы.
На фиг. 4, 5 - фото потушенного быстротвердеющей пеной древесного штабеля и зоны пожара.
На фиг. 6 - фото кромки защитной полосы.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для подтверждения возможности реализации изобретений промышленным способом и экспериментального подтверждения возможности достижения требуемого технического результата были изготовлены и испытаны опытно-промышленные образцы заявляемых устройств, показавшие высокую эффективность их применения с размещением на внешней тросовой подвеске отечественных вертолетов К-32, Ми-8, Ми-26МТ.
Тушение и локализация пожаров осуществляется с помощью подачи под напором струй быстротвердеющей пены их вспененного кремнезема.
Управление устройством осуществляется дистанционно с пульта управления оператора по радио или по проводной сети.
В состав системы дистанционного управления мотонасосным агрегатом и устройством по изобретению входят пульт управления, который располагается в кабине вертолета и исполнительные механизмы, монтируемые на мотонасосном или мотокомпрессорном агрегате и функционально значимых элементах устройства.
Мотонасосный или мотокомпрессорный агрегат может быть выполнен на базе серийно выпускаемого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) легкового автомобиля, насоса и компрессора.
Устройство по изобретению содержит несколько мягких или жестких емкостей полезным объемом 2 м3 и более, один или два эжекционных смесителя-пеногенератора в виде установок комбинированного твердопенного тушения пожаров УКТП «Пурга» производства ООО «НПО «СОПОТ», размещенные в замкнутом корпусе с возможностью автоматической герметизации при окунании в воду основной и резервный мотонасосные агрегаты, обеспечивающие создания давления компонентов огнетушащего вещества, аппаратуру дистанционного управления, оборудование дозирования подачи компонентов огнетушащего вещества, систему тросовой подвески к вертолету длиной 15-20 м с вертлюгом, проводную или дистанционную систему управления.
Способ и устройство по изобретению позволяют «пробить» подаваемой под напором комбинированной струей быстротвердеющей пены кроны деревьев и обеспечить эффективное объемное тушение низового пожара быстротвердеющей пеной при одновременном эффективном объемном тушении верхового пожара быстротвердеющей пеной.
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 аварийно-транспортных пожаров, одновременного тушения и верховых, и низовых лесных пожаров и создания.
Принцип работы устройства и реализации способа заключается в следующем.
Посредством создаваемого мотонасосным или мотокомпрессорным агрегатом рабочем давления до 0,5-0,8 Мпа компонент А через выпускную трубу, который попадает в эжекторные смесители пеногенераторы, куда также поступает компонент Б.
В эжекторных смесителях пеногенераторе компоненты огнетушащего вещества смешиваются, вспениваются эжектируемым атмосферным воздухом и в виде струй быстротвердеющей пены вспененного кремнезема выбрасываются вниз и затвердевают на очаге возгорания или на заградительной полосе (фиг. 2, 3).
Устройство поднималась на высоту 10-12 м, производилось поджигание штабеля из пиломатериалов.
После начала подачи огнетушащего вещества устройство переместилась в зону очага возгорания и затушила его в течение 3-5 с.
Результаты испытаний показаны на фиг. 4-6.
Общее время выброса составило 40 секунд, что соответствует производительности установки 55-60 л/с.
По окончании испытаний установлено, что на всех поверхностях образовался слой быстротвердеющей пены, обладающей хорошей адгезией, в некоторых местах площадки слой быстротвердеющей пены достигал 10-15 см.
Через сутки после проведения испытаний обнаружено, 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.
Испытания показали следующее:
- все компоненты устройства и сработали в штатном режиме;
- время тушения имитированного интенсивно горящего очага возгорания 3-5 секунд;
- приведение в действие газогенератора первой камеры установки показало давление 0,4МПа, что обеспечило слабое наполнение струй;
- общее время выброса составило 40 секунд;
- суммарный расход составил 55-60 л/с;
- по всему участку полигона образовался слой быстротвердеющей пены, который не разрушался в течение более 24 часов;
- площадь выброса 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 более 3000 м2. При ширине заградительной полосы 6-8 метров длина заградительной полосы составит около 500 м.
В случае применения рамной связки из нескольких баков (2000×2; 2000×3; 2000×4) площадь обработки составит до 12 000 м2, а длина заградительной полосы до 2000 м.
Таким образом, экспериментально доказана возможность получения быстротвердеющей пены в режиме висения и полета вертолета из систем типа УПАТ-2000 (ФЦДТ «Союз»)
Испытания, проведенные ООО НПО «СОПОТ» совместно с ФБУ «Авиалесоохрана», БУ ХМАО-Югра «Ханты-Мансийская база авиационной и наземной охраны лесов от пожаров», ФБУ СПбНИИЛХ, ОАО «Ригель» с ВВСУ «Пурга 30x2» в 2015 г, показали высокую эффективность использования устройств для борьбы с лесными пожарами.
Полученная при помощи этих устройств быстротвердеющая пена обладает высокими адгезионными способностями, долговременным характером действия, способна предотвратить развитие лесных пожаров практически в течение всего пожароопасного сезона.
Полученные заградительные полосы в несколько раз превышают по длине заградительные полосы, полученные при помощи растворов обычных пенообразователей и смачивателей.
Устройства могут применяться при ликвидации пожаров в высотных зданиях, на промышленных предприятиях, на железнодорожных узлах, при ликвидации последствий техногенных катастроф, разливов легковоспламеняющихся жидкостей.
Как показали натурные испытания, оперативное покрытие быстротвердеющей пеной геля кремнезема поверхностей аварийных розливов горючих жидкостей и врывоопасных объектов обеспечивает резкое в течение нескольких секунд снижение скорости испарения горючих жидкостей и нагрев врывоопасных объектов, что обеспечивает быстрое и эффективное взрывопожаропредотвращение и тушение пожара в самом начале аварийных ситуаций
Повышение надежности функционирования устройства обеспечивается возможностью первоочередной подачи в средство вспенивания компонента А и смешивания компонентов А и Б непосредственно в средстве вспенивания, а именно выполнены с возможностью при начале функционирования устройства последовательной подачи в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества с начала компонента А и затем компонента Б, а при окончании функционирования устройства последовательного прекращения подачи в средство смешивания и вспенивания огнетушащего вещества компонента Б и затем компонента А.
Этим не только полностью предотвращается возможность затвердевания вспененного геля кремнезема внутри трубопровода подвода огнетушащего средства к средству вспенивания и внутри средства вспенивания, но обеспечивается возможность неоднократного включения/выключения устройства и его многократное нормальное использование до полной выработки зарядов компонентов А и Б.
Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает уверенное достижение технического результата, а именно существенно повышает надежность функционирования устройства пожаротушения и эффективность пожаротушения быстротвердеющей пеной из вспененного геля кремнезема, а также доказывает, что все существенные признаки изобретения находятся в причинно-следственной связи с техническим результатом, получаемым от использования изобретения.
Конкретные материалы, особенности конструкции и технологии изготовления устройства и/или его отдельных деталей выбирают обычным образом применительно к конкретным условиям его эксплуатации.
Изготовление опытных образцов и показанные выше примеры испытаний в реальных условиях показали уверенное достижения технического результата.
В качестве отдельных элементов и узлов предлагаемого огнетушителя твердопенного тушения могут быть использованы различные известные в технике пожаротушения, материалы и конструктивные решения, обычно применяемые при изготовлении и применении огнетушителей.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.
Учитывая новизну существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, успешное решение поставленной изобретательской задачи и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленное изобретение удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
Возможность реализации способа посредством устройства и предназначенность устройства для реализации способа доказывает соответствие критерию единства изобретений и возможность объединения способа и устройства в одной заявке.
1. Способ предотвращения и тушения крупномасштабных лесных, промышленных и аварийно-транспортных пожаров, включающий подачу огнетушащего средства в зону аварии или пожара и на заградительную полосу, отличающийся тем, что
в качестве огнетушащего средства используют вспененный гель кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания водных растворов компонентов А и Б и последующего вспенивания смеси компонентов А и Б атмосферным воздухом,
причем в качестве компонента А используют водный раствор смеси силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества,
в качестве компонента Б - водный раствор уксусной кислоты,
а вспененный гель кремнезема подают в зону пожара или на заградительную полосу в виде по крайней мере двух струй быстротвердеющей пены с обеспечением возможности соприкосновения или взаимного перекрытия струй быстротвердеющей пены с образованием единой комбинированной струи быстротвердеющей пены из вспененного геля кремнезема.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компонент А используют в виде водного раствор смеси силиката натрия и синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, мас. %: 10-70%, преимущественно 20-50% силиката натрия, 1-15%, преимущественно 3-6% пенообразователя, остальное - вода,
а компонент Б используют 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. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что вспененный гель кремнезема в виде быстротвердеющей пены подают в зону пожара или на заградительную полосу под напором от 0,4 до 1,2 МПа, преимущественно 0,8 МПа.
4. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что вспененный гель кремнезема в виде быстротвердеющей пены используют с получением твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, и который
в необезвоженном состоянии 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. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены в зону пожара или на заградительную полосу осуществляют с вертолета посредством устройства, выполненного с возможностью генерирования и подачи в зону пожара или на заградительную полосу вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены в зону пожара или на заградительную полосу осуществляют посредством эжекторных смесителей-пеногенераторов, расположенных вертикально или под углом к вертикали.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компоненты А и Б смешивают посредством эжекторных смесителей-пеногенераторов, выполненных с возможностью эжектирования компонента Б в поток компонента А.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при смешивании компонентов А и Б в эжекторные смесители-пеногенераторы сначала подают компонент А и затем компонент Б, а при окончании смешивания компонентов А и Б сначала прекращают подачу в эжекторные смесители-пеногенераторы компонента Б, а затем прекращают подачу в эжекторные смесители-пеногенераторы компонента А.
9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что компоненты А и Б смешивают непосредственно перед вспениванием, а вспенивание смеси компонентов А и Б производят сразу после смешивания компонентов А и Б посредством эжектирования в эжекторные смесители-пеногенераторы атмосферного воздуха.
10. Устройство для тушения пожаров лесных массивов и промышленных объектов быстротвердеющей пеной отличающееся тем, что содержит расположенные на раме со средствами ее крепления к тросовой подвеске к вертолету
емкости компонентов огнетушащего вещества,
средства смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества с получением вспененного огнетушащего вещества и
средства подачи компонентов огнетушащего вещества из емкостей компонентов огнетушащего вещества в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества,
изготовленных с возможностью получения и подачи в зону пожара и на заградительную полосу в качестве огнетушащего средства вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую пену, получаемую путем смешивания и вспенивания подаваемых в средства смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества -
компонента А в виде водного раствора смеси силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества
и компонента Б в виде водного раствора уксусной кислоты.
11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что изготовлено с возможностью получения в зоне пожара и на заградительной полосе твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, и который
в необезвоженном состоянии 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.
12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что выполнено с возможностью осуществления способа по любому из пп. 1-9.
13. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что содержит систему дистанционного управления.
14. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что средство смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде расположенных вертикально или под углом к вертикали эжекторных смесителей-пеногенераторов.
15. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что эжекторные смесители-пеногенераторы выполнены с возможностью эжектирования компонента Б в поток компонента А и вспенивания смеси компонентов А и Б эжектируемым в эжекторные смесители-пеногенераторы атмосферным воздухом.
16. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что емкости для компонентов огнетушащего вещества содержат клапаны для заполнения и слива компонентов огнетушащего вещества.
17. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что емкости для компонентов огнетушащего вещества содержат средства для быстрого слива.
18. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что средство подачи компонентов огнетушащего вещества из емкостей компонентов огнетушащего вещества в средство смешивания и вспенивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде мото- или электро- насосного или компрессорного агрегата, соединенного трубопроводами с емкостями компонентов огнетушащего вещества и со средством смешивания и вспенивания компонентов и изготовленного размещенным в замкнутом корпусе с возможностью автоматической герметизации погружении в воду.
