плавучая установка для пожаротушения и способ ее работы
Классы МПК: | A62C29/00 Пожарные суда и подобные плавучие средства |
Автор(ы): | Бочагов В.И., Карпышев А.В., Лепешинский И.А. |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт низких температур при МАИ (Московском государственном авиационном институте- техническом университете) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-07-09 публикация патента:
27.05.1999 |
Изобретение относится к пожарной технике и судостроению, а более конкретно к установкам для тушения очагов пожаров, расположенных как непосредственно на поверхности воды, например на судах и плавучих буровых установках, так и вблизи ее, например, в портовых сооружениях. В состав плавучей установки для пожаротушения входит плавучее средство, насос с приводом, компрессор, водозаборное устройство, трубопроводы и средство для создания направленного потока жидкости. Указанное средство выполнено в виде газодинамического сопла, вход которого соединен с камерой смешения жидкости и воздуха, снабженной приспособлением для диспергирования потока жидкости. Камера смешения соединена через трубопроводы с нагнетательными полостями соответственно насоса и компрессора. Плавучее средство может быть снабжено двигательной установкой или буксиром. В качестве плавучего средства может использоваться понтон или быстроходное судно. В состав установки может также входить система позиционирования плавучего средства, включающая двигатели и/или подруливающие устройства. Способ работы плавучей установки заключается в подаче воды через водозаборное устройство в насосный агрегат и нагнетании воды с его помощью под высоким давлением в камеру смешения сопла. В камеру смешения кроме воды под давлением подают воздух. Поток воды на входе в камеру смешения предварительно диспергируют. Полученный двухфазный поток ускоряют в газодинамическом сопле и направляют образованную газокапельную струю на очаг пожара. Давление воздуха на входе в сопло и относительную концентрацию жидкости в двухфазном потоке выбирают из условия формирования газокапельной струи. Использование изобретений позволяет повысить эффективность пожаротушения за счет генерации мелкодисперсной высокоскоростной газокапельной струи, увеличить дальность полета струи, снизить энергопотребление и вес пожарной установки. 2 с. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
1. Плавучая установка для пожаротушения, содержащая плавучее средство, насос с приводом, средство для создания направленного потока жидкости, водозаборное устройство и трубопроводы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит компрессор, а средство для создания направленного потока жидкости выполнено в виде газодинамического сопла, вход которого соединен с камерой смешения жидкости и воздуха, снабженной приспособлением для диспергирования потока жидкости, при этом камера смещения соединена через трубопроводы с нагнетательными полостями соответственно насоса и компрессора. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что плавучее средство снабжено двигательной установкой. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве плавучего средства используется понтон. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве плавучего средства используется быстроходное судно. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что плавучее средство снабжено буксиром. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что плавучее средство снабжено системой позиционирования, включающей двигатели и/или подруливающие устройства. 7. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что длина профилированного канала газодинамического сопла выбрана из условия: L
P


Р



где g = Gж/Gг, Gж - массовый расход жидкости, кг/с, Gг - массовый расход газа, кг/с. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что в воду, поступающую в камеру смешения, добавляют пенообразующую жидкость. 16. Способ по п.14, отличающийся тем, что сжатый воздух нагнетают в камеру смешения с помощью автономного компрессора, размещенного на борту плавучей установки. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что в качестве автономного компрессора используют компрессорный агрегат газотурбинного двигателя. 18. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в процессе работы установки осуществляют позиционирование плавучей установки с помощью двигателей и/или подруливающих устройств. 19. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что осуществляют изменение направления генерируемого газокапельного потока с помощью перемещаемого газодинамического сопла. 20. Способ по п.19, отличающийся тем, что перемещение сопла производят механизмами горизонтального и вертикального наведения.
Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к пожарной технике и судостроению, а более конкретно, к установкам для тушения очагов пожаров, расположенных как непосредственно на поверхности воды, например на судах и плавучих буровых установках, так и вблизи ее, например в портовых сооружениях. В настоящее время известны различного типа плавучие установки, предназначенные для пожаротушения. Так, например, известно пожарное судно (SU 327089, B 63 B 11/08, A 62 C 29/00, опубл. 1972 г. ), которое содержит несколько стволов для создания направленных потоков воды, пожарный насос, установленный на валопроводе, привод и трубопроводы, соединяющие нагнетательную полость насоса со стволами. При работе такой установки вода поступает через водоприемник во всасывающую полость насоса, а из нее в ствол, направляющий поток воды на очаг пожара. Возможны и другие конструкции пожарных судов. Так, например, в конструкции известного пожарного судна предусмотрена возможность направления струи воды, создаваемой штатным водометным движителем на очаг пожара с помощью специального сопла, подключаемого к выходу водомета (JP 04141183 A, A 62 C 29/00, 1992 г. ). Однако, в связи с ограниченной дальностью полета создаваемой движетелем водяной струи, такая пожарная установка не может использоваться для тушения очагов пожара повышенной интенсивности. Известна также плавучая противопожарная установка (FR 2448358 A1, A 62 C 29/00, 1979 г.), в состав которой входит понтон с компенсационным резервуаром и резервуаром, заполненным пенообразующей жидкостью, несущую конструкцию, водоприемник, насос, систему трубопроводов и ствол. Работа противопожарной установки осуществляется следующим образом. Вода вместе с пенообразующей жидкостью поступает через трубопроводы и водоприемник на вход насоса. Из нагнетательной полости насоса жидкость под давлением подается в ствол, направляющий струю жидкости на очаг пожара. Вода подается также через систему трубопроводов в сопла системы охлаждения несущей конструкции и насосного агрегата. Наиболее близким аналогом заявленного устройства является пожарная плавучая установка (SU 1602553 A1, A 62 C 29/00, публ. 1990 г. ), содержащая понтон с жестко закрепленной опорной колонной, на которой установлен ствол для создания направленного потока воды, пожарный насос с автономным приводом и трубопроводы, соединяющие водоприемник с входом в насос и ствол с выходом из насоса. Насосный агрегат закрепляется на платформе, установленной внутри понтона с возможностью вращения в плоскости, параллельной оси опорной колонны. Данное выполнение позволяет расширить возможности транспортировки противопожарной установки. Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ работы плавучей установки для пожаротушения (SU 1602553 A1, A 62 C 29/00, публ. 1990 г. ), включающий подачу забортной воды через водоприемник на вход насоса, а затем из нагнетательной полости насоса под высоким давлением на рабочую площадку в ствол, направляемый на очаг пожара. Известная установка позволяет тушить различные очаги пожаров, используя забортную воду. Однако область ее использования ограничена невысокой предельно возможной дальностью подачи водяной струи, определяемой давлением жидкости на входе в ствол, т. е. возможностями пожарного насосного агрегата, и высотой подъема лафетного ствола. При высокой интенсивности пожара плавучая установка не может быть приближена из соображений безопасности на достаточное для эффективного пожаротушения расстояние. Ограничение дальности подачи струи жидкости при тушении, например нефтегазовых фонтанов на объектах морской газонефтеразведки и добычи, приводит к необходимости использования дополнительной системы охлаждения конструкции противопожарной установки. Кроме недостаточной дальности полета струи воды, направляемой на очаг пожара, известные установки пожаротушения, входящие в состав пожарных судов, обладают большими потерями производительности насосов, связанными с необходимостью создания вокруг судна водяной завесы, большой металлоемкостью напорных трубопроводов и высокими эксплуатационными расходами. При тушении пожаров на танкерах и нефтепромыслах, где подход судна к очагу пожара весьма затруднен, что определяется безопасностью самого пожарного судна, минимальная дальность полета струи должна быть не менее 100 м. Ввиду того, что водяная струя имеет малую скорость на конечном участке ее полета, такие дальности можно обеспечить только при размещении лафетных стволов на высоте до 22 ми выше над ватерлинией судна. Данное требование вызывает необходимость оборудования пожарных судов башнями, подъемно-поворотными платформами или телескопическими мачтами для установки лафетных стволов. С учетом высоты установки лафетных стволов считается, что для обеспечения необходимой дальности полета струи требуются насосы с напором 1,2-1,3 МПа (см., например, Гурович А. Н. и Круталевич Н. И. Тенденции развития пожарных судов. Журнал "Судостроение", Москва, 1980 г., N 11, стр. 6 и 7). Данные обстоятельства приводят к усложнению конструкции пожарного судна, увеличивают в целом его вес и энергопотребление, а также снижают возможности эффективного пожаротушения с помощью плавучей установки. В основу патентуемой группы изобретений положены задачи, связанные с повышением эффективности пожаротушения за счет генерации мелкодисперсной высокоскоростной газокапельной струи, дальность полета которой может быть увеличена до 100 м и выше без использования подъемного устройства лафетного ствола, снижением энергопотребления и веса пожарной установки. Указанные технические результаты достигаются за счет того, что плавучая установка для пожаротушения, содержащая плавучее средство, насос с приводом, средство для создания направленного потока жидкости, водозаборное устройство и трубопроводы, согласно настоящему изобретению, дополнительно включает в свой состав компрессор, а средство для создания направленного потока жидкости выполнено в виде газодинамического сопла, вход которого соединен с камерой смешения жидкости и воздуха, снабженной приспособлением для диспергирования потока жидкости, при этом камера смешения соединена через трубопроводы с нагнетательными полостями соответственно насоса и компрессора. Плавучее средство может быть снабжено для обеспечения самостоятельного перемещения двигательной установкой. В качестве плавучего средства целесообразно использовать понтон. Предпочтительно использование в качестве плавучего средства быстроходного судна. Плавучее средство может быть снабжено буксиром. Кроме того, плавучее средство может быть снабжено системой позиционирования, включающей двигатели и/или подруливающие устройства. Длина профилированного канала газодинамического сопла преимущественно выбирается из условия : L
P


P



где g=Gж/Gг, Gж - массовый расход жидкости; Gг массовый расход газа. В воду, поступающую в камеру смешения, в предпочтительном варианте осуществления изобретения добавляют пенообразующую жидкость. Сжатый воздух целесообразно нагнетать в камеру смешения с помощью автономного компрессора, размещенного на борту плавучей установки. В качестве автономного компрессора может использоваться компрессорный агрегат газотурбинного двигателя. В процессе работы установки желательно осуществлять позиционирование плавучей установки с помощью двигателей и/или подруливающих устройств. В процессе осуществления способа может осуществляться изменение направления генерируемого газокапельного потока с помощью перемещаемого газодинамического сопла. Перемещение сопла целесообразно производить с помощью механизмов горизонтального и вертикального наведения. Далее патентуемая группа изобретений поясняется описанием конкретных примеров осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых изображено следующее: на фиг. 1 - общий вид судна, предназначенного для пажаротушения, согласно патентуемому изобретению; на фиг. 2 - схематичный разрез сопла с камерой смешения; на фиг. 3 - схематичный разрез сопла в другом варианте исполнения сопла с камерой смешения; на фиг. 4 - схематичный вид подсоединения трубопроводов подачи жидкости и газа в камеру смешения сопла; на фиг. 5 - схематичный вид подсоединения трубопроводов подачи жидкости и газа в камеру смешения сопла в другом варианте исполнения. Патентуемая плавучая установка для пожаротушения содержит плавучее средство (см. фиг. 1), в качестве которого в рассматриваемом случае используется быстроходный катер. В качестве плавучего средства может использоваться быстроходное морское пожарное судно типа "Дибар-1" (см. Безукладов В.Ф. и Орлов В.В. Морское пожарное судно "Дибар-1". Журнал "Судостроение", 1982, N 1, стр. 3-6). В корпусе 1 судна ниже ватерлинии по левому и правому борту расположены водозаборные устройства 2, насос 3 с приводом 4, в качестве которого может использоваться дизель или электродвигатель, подключенный к дизель-генератору 5. Водозаборные устройства 2 сообщены с насосом 3 через трубопроводы 6. Насос 3 вместе со своим приводом 4 расположен в насосном отсеке 7 корпуса 1, а дизель-генератор 5 и главный двигатель 8 судна - в моторном отсеке 9. На выходном валу двигателя 8 под кормой установлен гребной винт 10 в насадке. За гребным винтом 10 расположен руль управления 11, а в носовой части корпуса установлено подруливающее устройство 12. Нагнетательная полость насоса 3 соединена через трубопровод 13 к средству для создания направленного потока жидкости, которое выполнено в виде последовательно соединенных камеры 14 смешения жидкости и воздуха, снабженной приспособлением для диспергирования потока жидкости, и газодинамического сопла 15. На трубопроводе 13 установлена клинкетная задвижка 16 с гидравлическим дистанционным управлением из ходовой рубки судна. Камера 14 и сопло 15 установлены на площадке 17, размещенной на палубе 18, и также снабжены клинкетной задвижкой 19 с ручным или автоматическим управлением. Камера 14 соединена с источником сжатого газа, в качестве которого используется компрессорный агрегат 20 газотурбинной установки, через трубопровод 21 с клинкетной задвижкой 22. Предусматривается двойное управление задвижкой 22 - гидравлическое дистанционное из ходовой рубки судна и ручное управление. Газотурбинная установка может размещаться на площадке 17 палубы 18 судна или внутри его корпуса 1. Сопло 15, закрепленное на камере 14, оборудовано механизмами горизонтального 23 и вертикального 24 наведения. На фиг. 1 сопло 15 условно изображено направленным вверх (в зенит). Механизмы 23 и 24 перемещения сопла 15 установлены (см. фиг. 1, 4 и 5) в районе размещения шарниров, которые предусмотрены на трубопроводах для обеспечения возможности разворота сопла (см. фиг. 5 )в горизонтальной плоскости наведения Г-Г (механизм 23 горизонтального наведения сопла) и параллельных вертикальных плоскостях наведения Б-Б и В-В (механизм 24 вертикального наведения сопла). В качестве приводов указанных механизмов перемещения могут использоваться гидромоторы с дистанционным управлением из ходовой рубки или ручной привод в виде червячной пары 25, 26 (см. фиг. 4). Червячное колесо 25 крепится на фланце трубопровода 13 и приводится в движение от червяка 26, на валу которого закреплены выходная шестерня редуктора и рулевое колесо для ручного поворота червяка (для упрощения не показаны на чертеже). В общем случае (см. фиг. 2) сопло 15 содержит профилированный канал 27, а камера 14 - узлы подачи жидкости 28 и газа 29 и средство 30 диспергирования потока жидкости, подаваемой в камеру 14 в виде отдельных струек 31. Длина профилированного канала 27 газодинамического сопла 15 выбрана из условия достижения необходимой дальности полета газокапельной струи: L

P


P



где g=Gж/Gг, Gж - массовый расход жидкости; Gг - массовый расход газа. Данное условие характеризует предельно плотную упаковку частиц жидкости в газовом потоке, при которой возможно формирование капельной жидкостной фазы в газе (см. заявку WO 98/01231 A1, МПК-6 B 05 B 7/04, A 01 G 25/00, A 62 C 31/02, опубл. 15. 01. 98). При выполнении данного условия появляется возможность разогнать в газодинамическом сопле до необходимой скорости двухфазный поток, состоящий из капельной жидкостной фазы и газа-носителя. Необходимая скорость газокапельной струи, при которой достигается требуемая дальность полета струи, определяется величиной давления газа на входе в сопло 15. Заданная дальнобойность газокапельной струи, зависящая от условий тушения пожара, достигается также при определенном уровне давления газа выбором длины профилированного канала 27 (см. фиг. 2) сопла 15, предпочтительно при соблюдении условия: L


Класс A62C29/00 Пожарные суда и подобные плавучие средства
пожарный дирижабль - патент 2342177 (27.12.2008) | ![]() |
противопожарный катер - патент 2272663 (27.03.2006) | ![]() |
водозаборное устройство противопожарного гидросамолета - патент 2268765 (27.01.2006) | ![]() |
пожарный дирижабль - патент 2250122 (20.04.2005) | ![]() |
пожарный катер - патент 2017512 (15.08.1994) | |
телескопическое устройство для пожарного судна - патент 2017511 (15.08.1994) |