способ доставки огнетушащего вещества в очаг пожара перемещением его в окружающем воздухе

Формула изобретения

1. Способ доставки огнетушащего вещества перемещением его в окружающем воздухе, включающий размещение огнетушащего вещества герметично в оболочки, выполненные из газонепроницаемого материала, доставку его с помощью метательных устройств и разрушение оболочек, отличающийся тем, что разрушение оболочек происходит при попадании их в очаг пожара, при этом оболочки имеют сферическую или обтекаемую форму.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газонепроницаемого материала для оболочек применяют полиэтиленовую пленку, а в качестве метательных устройств - пневматические или механические устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пожарной технике, а именно к способам доставки огнетушащего вещества в очаг пожара перемещением его в окружающем воздухе.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является выбранная в качестве прототипа установка, позволяющая доставлять огнетушащее вещество перемещением его в окружающем воздухе, причем огнетушащее вещество перед доставкой в очаг пожара помещают герметично в оболочку, выполненную из газонепроницаемого материала, а потом доставляют в очаг пожара с помощью метательных устройств (RU 2008048 С1, 28.02.1994).

Недостатком указанного способа является низкая эффективность тушения пожаров. Большие потери огнетушащего вещества по пути к очагу пожара из-за рассеивания в воздухе и оседания вне очага пожара. Низкий коэффициент использования огнетушащего вещества в самом очаге пожара из-за выноса его из очага с раскаленным воздухом, испарения или разложения в результате воздействия высокой температуры. То есть доля огнетушащего вещества, достигающего наиболее горячих зон пожара, на которые и необходимо максимально эффективно воздействовать, является незначительной. Большая степень потери потребительских свойств предметами, находящимися вблизи очага пожара, которые хотя и не успевают подвергнутся воздействию высокой температуры, но подвергаются неблагоприятному для них воздействию огнетушащего вещества, например воды.

Вследствие указанных выше недостатков возникает необходимость максимально возможного приближения средств доставки огнетушащего вещества и пожарных расчетов к очагу пожара.

Техническим результатом, достигаемым при реализации данного изобретения, является увеличение дальности, точности забрасывания и снижение потерь огнетушащего вещества.

Указанный технический результат достигается тем, что в данном способе доставки огнетушащего вещества, включающем перемещение его в окружающем воздухе, размещение огнетушащего вещества герметично в оболочки, выполненные из газонепроницаемого материала, доставку его с помощью метательных устройств и разрушение оболочек, согласно изобретению происходит разрушение оболочек при попадании их в очаг пожара, при этом оболочки имеют сферическую или обтекаемую форму. В качестве газонепроницаемого материала для оболочек применяют полиэтиленовую пленку, а в качестве метательных устройств - пневматические или механические устройства.

При этом герметичное помещение огнетушащего вещества в оболочки может осуществляться как непосредственно перед началом процесса доставки в очаг пожара, так и за некоторое время, в том числе достаточно длительное, перед этим с хранением таких оболочек в определенных местах.

Суть изобретения поясняется графиками, где на фиг.1 изображен график зависимости дальности полета раздробленной водяной струи (А), длины ее компактной части (Б), теоретической мощности насоса, необходимой для этого (В), от скорости истечения струи воды из пожарного насадка диаметром 16 мм; на фиг.2 - графики зависимости дальности полета оболочек, заполненных водой, и мощности метательного устройства от начальной скорости оболочек,

Начальный угол вылета оболочек 45° к горизонту, Г, Д, Е - сферические оболочки диаметрами соответственно 5, 40 и 160 мм, Ж - оболочка обтекаемой формы с наибольшим диаметром поперечного сечения 160 мм и длиной 480 мм. Расход воды для всех скоростей вылета оболочек принят равным 8 л/с, то есть расходу воды в струе, вытекающей из насадка диаметром 16 мм со скоростью 40 м/с, И - теоретическая мощность метательного устройства, кВт.

Графики на фиг.1 построены на основании данных, приведенных в II, стр.64-74. Вкратце они сводятся к следующему: водяные струи при тушении пожаров выбрасываются из насадков под напором 30-50 м водяного столба для ручных стволов и 50-70 м - для лафетных.

Такие напоры дают скорость истечения воды, не превышающую 40 м/с, дальность полета раздробленной струи, не превышающей 63 м, и длину ее компактной части - 29 м.

Обычно тушение пожаров производят компактной струей, как наиболее эффективной в части точности попадания в очаг пожара, соотношения масс воды, выброшенной из насадка и достигшей очага пожара, и в части динамического воздействия на очаг пожара. По нормам пожаротушения она не должна быть короче 17 м.

Раздробленной струей, то есть струей, распавшейся на капли, размеры которых не превышают 6-7 мм, трудно управлять из-за подверженности такой струи различным внешним воздействиям, таким, например, как ветер или раскаленный воздух, поднимающийся над очагом пожара. К тому же свободно летящие капли над очагом пожара в значительной степени, а то и полностью, испаряются до достижения ими очага горения. Отсюда следует, что тушение пожаров раздробленной струей весьма неэффективно и в дальнейшем будем сравнивать дальность забрасывания огнетушащего вещества в оболочках именно с длиной компактной части струи.

С увеличением диаметра насадков длина компактной части струи увеличивается, но для каждого диаметра она имеет свой предел, после достижения которого ее рост прекращается, несмотря на дальнейшее увеличение напора перед насадком.

Так, для насадка диаметром 16 мм длина компактной части струи не превышает 31 м, для 19 мм - 33 м и так вплоть до диаметра 89 мм, для которого она достигает 75 м. Но расход воды возрастает при этом до 270 л/с при напоре 100 м водяного столба, чего не сможет обеспечить практически ни одна противопожарная сеть. Такие параметры способны обеспечить только пожарные суда с питанием водой из достаточно крупных водоемов. К тому же длина компактной части струи возрастает в 75:31=2,4 раза, а теоретическая мощность насоса с 8 до 274 кВт, т.е. в 34 раза. Все это свидетельствует о малой эффективности увеличения диаметра насадков для увеличения дальности полета водяной струи.

Графики фиг.2 рассчитаны и построены по формулам теоретической механики для движения в воздухе тел сферической и обтекаемой форм, брошенных под углом 45° к горизонту.

Из механики известно, что, чем больше масса брошенного под углом к горизонту тела при одних и тех же плотности, форме, величине и направлении его начальной скорости, а также, чем более оно обтекаемо, тем больший путь оно может проделать в воздухе до падения на землю.

При расчетах коэффициент сопротивления для оболочек сферической формы принят равным 0,5, хотя он (коэффициент) принимает в процессе полета и меньшие значения вплоть до 0,22 в зависимости от скорости полета на различных участках траектории и диаметра оболочки.

Точно так же для оболочек обтекаемой формы коэффициент сопротивления принят равным 0,2 при его уменьшении на отдельных участках траектории до 0,04.

Тем не менее, даже при этих завышенных коэффициентах сопротивления очевидно значительное расчетное увеличение дальности забрасывания воды, помещенной в оболочки, по сравнению с забрасыванием водяной струей.

Для примера возьмем скорость выбрасывания огнетушащего вещества равной 40 м/с. При этой скорости компактная часть водяной струи из насадка диаметром 16 мм имеет длину 26 м, а дальность полета оболочек с водой следующая: диаметром 5 мм - 23 м, диаметром 40 мм - 80 м, диаметром 160 мм - 130 м, оболочки обтекаемой формы наибольшим диаметром поперечного сечения 160 мм и длиной 480 мм - 153 м.

Но, если для водяной струи скорость 40 м/с и длина компактной части 26 м близки к своим предельным значениям, то для оболочек с водой она может быть увеличена в несколько раз. Например, при скорости, равной 100 м/с, дальность полета сферических оболочек диаметром 5 мм достигает 35 м, диаметром 40 мм - 171 м, диаметром 160 мм - 403 м, оболочек обтекаемой формы - наибольшим диаметром поперечного сечения 160 мм и длиной 480 мм - 730 м. Отсюда можно сделать вывод, что струя воды по дальности полета может конкурировать лишь с оболочками диаметрами 5-10 мм, а более крупные оболочки имеют над ней явное преимущество. Причем, чем тяжелее и обтекаемее оболочка, тем это преимущество больше.

Что касается потерь огнетушащего вещества по пути к очагу пожара и в самом очаге, довольно очевидно, что вода, помещенная в оболочки, летит компактной массой и не рассеивается в воздухе. Конечно, существует точность попадания оболочек в очаг пожара, но она поддается корректировке так же, как и точность попадания струи воды, т.е. изменением угла вылета к горизонту и изменением направления в горизонтальной плоскости.

Вода, помещенная в оболочки, также достигает очага пожара компактной массой и, если оболочка с водой достаточно тяжела и обтекаема, имеет скорость, близкую к скорости вылета. И хотя на оболочки с водой в очаге пожара воздействуют такие же потоки раскаленного воздуха, как и на струю воды и на капли, они (т.е. оболочки с водой) ввиду своей многократно большей инертности также многократно слабее реагируют на эти воздействия, то есть быстрее и точнее проникают непосредственно в зону горения, и все или почти все огнетушащее вещество (в данном случае вода) воздействует на процесс горения, чем достигается высокая эффективность тушения огня.

Для уменьшения отрицательного воздействия огнетушащего вещества на находящиеся вблизи очага пожара предметы заменяют одно огнетушащее вещество другим, например воду - твердой углекислотой, также герметично помещенной в оболочки.

Углекислота (твердая) несколько тяжелее воды и оболочки с ней будут лететь на большее расстояние при прочих равных условиях, хотя и не намного.

Конечно, твердая углекислота менее удобное вещество, чем привычная всем вода, и требует для своих производства, хранения и доставки в очаг пожара более сложного и более дорогого оборудования. Но, если пожар происходит в помещениях с особо ценными предметами (библиотеки, картинные галереи, уникальные здания и т.д.), то любые затраты будут оправданными.

Изготовление оболочек, заполненных огнетушащим веществом, может быть организовано по аналогии с существующим в настоящее время изготовлением пленочных пакетов для упаковки различной продукции (жидкой, сыпучей и т.д.).

Придание начальной скорости оболочкам с огнетушащим веществом может быть осуществлено с помощью метательных устройств, например пневматических или пороховых пушек, механических метательных устройств центробежного или катапультного действия, реактивной тяги. В последнем случае дальность забрасывания оболочек с огнетушащим веществом будет ограничиваться только экономическими соображениями.