способ противопожарной защиты обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов

Формула изобретения

Способ противопожарной защиты обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов, включающий осуществление пожаротушения при обнаружении пожароопасной ситуации в гермоотсеке, в том числе за счет перевода системы вентиляции гермоотсека на циклический режим работы, отличающийся тем, что при подготовке космического аппарата к пуску на стартовой позиции и в космическом полете непрерывно измеряют ускорение силы тяжести в гермоотсеке и в случае возникновения пожара при ускорении, меньшем предельно допустимого для горения наиболее горючего из конструкционных неметаллических материалов, переводят работу системы вентиляции на циклический режим, а в случае возникновения пожара при ускорении, равном или большем упомянутого предельно допустимого значения, осуществляют подачу огнетушащего вещества в гермоотсеке без изменения режима работы системы вентиляции, при этом ускорение силы тяжести измеряют внутри гермоотсека на максимальном расстоянии от центра масс космического летательного аппарата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано при разработке технических решений по тушению пожаров в обитаемых гермоотсеках любых космических летательных аппаратов (КЛА) на всех этапах их эксплуатации.

Имевшие место ранее пожароопасные ситуации в обитаемых гермоотсеках КЛА различного назначения поставили пожароопасность для этих изделий в число основных опасных факторов космического полета (Береговой Г.Т., Тищенко А.А., Шибанов Г.П., Ярополов В.И. / Безопасность космических полетов. // - М.: "Машиностроение". 1977. - 263 с.).

Обитаемые гермоотсеки КЛА относятся к объектам повышенной пожарной опасности в связи со следующими обстоятельствами: в гермоотсеках КЛА используется атмосфера со значительно повышенной (до 40% объемных) концентрацией кислорода (С_ох ); выполнение требований по снижению массы элементов оборудования для КЛА приводит к использованию в гермоотсеках большого количества конструкционных неметаллических материалов (далее КНМ или материалы), большая часть из которых является горючей в обогащенной кислородом среде, именно применение КНМ в сочетании с обогащенной кислородом атмосферой создает высокий потенциальный уровень пожарной опасности в обитаемых гермоотсеках КЛА; в обитаемых гермоотсеках КЛА используется разнообразное электрооборудование, элементы которого при отказах, даже в слаботочных цепях, часто становились источниками пожара в обогащенной кислородом атмосфере; системы гермоотсека, в том числе системы управления КЛА, крайне уязвимы для пожара; гермоотсеки имеют систему вентиляции, обеспечивающую постоянное движение газовых потоков в них со скоростью до 40-50 см/с, такой вентиляционный поток обеспечивает устойчивое горение материалов в невесомости, а в обогащенной кислородом атмосфере может способствовать быстрому развитию пожара и распространению его по гермоотсеку, в том числе в орбитальном полете; при пожаре в гермоотсеке с обогащенной кислородом средой экипаж может подвергаться повышенной опасности вследствие быстрого повышения температуры атмосферы и ее отравления продуктами горения материалов; в космическом полете проявляется действие на процессы воспламенения и горения материалов ряда специфических факторов: изменение давления атмосферы, действие мощных массовых и вибрационных перегрузок, наличие водорода в атмосфере гермоотсеков и многие другие, которые осложняют корректное решение вопросов обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков; автономность КЛА в полете не дает возможности оказания срочной противопожарной помощи экипажу извне и создает технические сложности при эвакуации экипажа при пожаре.

Все это создает высокий потенциальный уровень пожарной опасности в гермоотсеках КЛА и делает повышенной вероятность срыва космических экспедиций из-за пожара.

В этой связи обитаемые гермоотсеки КЛА нуждаются в надежной противопожарной защите на всех этапах их эксплуатации при безусловном сохранении высокого уровня экологии среды обитания.

Учитывая, что подбор для конструкций обитаемых гермоотсеков материалов, которые все были бы негорючими в обогащенной кислородом атмосфере как в наземных условиях, так и в невесомости, практически невозможен, вопрос обеспечения пожарной безопасности гермоотсеков КЛА решается в настоящее время с использованием различных средств пожаротушения: как традиционных - с применением огнетушащих веществ (Space Shuttle News Referense NASA. 1981), так и с помощью нетрадиционных способов - за счет кратковременного снижения скорости вентиляционных потоков (Патент России №2076497. Способ обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов. Авторы: Мелихов А.С., Зайцев С.Н. МПК⁶ А62С 2/00. Приоритет изобретения 11.11.94 г. Опубл. 27.03.97. Бюл. №9).

Нетрадиционные способы пожаротушения используются в условиях орбитального полета (в невесомости), они предельно надежны, экономичны и экологичны, так как не предполагают применения огнетушащих веществ.

Нетрадиционные способы пожаротушения полностью решают вопрос противопожарной защиты обитаемых гермоотсеков долговременных космических станций в течение всего периода орбитального полета. Однако они малоэффективны при противопожарной защите обитаемых гермоотсеков транспортных космических кораблей на этапах подготовки их к старту, на участках выведения корабля на орбиту и спуска его на Землю или другое небесное тело, то есть при наличии действия на корабль силы тяжести.

Среди возможных традиционных способов пожаротушения в орбитальном полете имеется также способ, при котором производится сброс давления газовой атмосферы в обитаемом гермоотсеке при пожаре (см. стр.238 в книге: Береговой Г.Т., Тищенко А.А., Шибанов Г.П., Ярополов В.И. / Безопасность космических полетов. // - М.: "Машиностроение". 1977. - 263 с.).

Этот способ пожаротушения имеет недостатки. Во-первых, снизить давление атмосферы в гермоотсеке КЛА можно только в космическом (безвоздушном) пространстве. Во-вторых, использование разгерметизации гермоотсека при пожаротушении приводит к практически полной потере его атмосферы. Для тушения высокогорючих материалов (стеклотекстолиты, капроны, резины, лакоткани электроизоляционные и др.) при концентрации кислорода в атмосфере, равной 40%, необходимо снизить ее давление до 2 кПа, т.е. сбросить практически всю атмосферу (Болодьян И.А., Долгов Э.И., Жевлаков А.Ф., Мелихов А.С., Потякин В.И. / О предельных условиях горения полимеров. // В журнале "Физика горения и взрыва". 1979, №4. - С. 63-65). Для продолжения эксплуатации КЛА в данном случае необходимо иметь в гермоотсеках запасы азота и кислорода для восстановления всей атмосферы.

Таким образом, анализ показывает, что наиболее приемлемо осуществлять пожаротушение в обитаемых гермоотсеках КЛА, когда на корабль действует сила тяжести, с помощью огнетушащих веществ.

В то же время применение для тушения в обитаемых гермоотсеках КЛА огнетушащих веществ имеет много недостатков. Применение огнетушащего вещества в гермоотсеке КЛА в период полета или его подготовки на старте само по себе, независимо от масштаба пожара, является аварийной ситуацией, которая может приводить к срыву программы и прекращению полета из-за загрязнения атмосферы гермоотсека и оборудования в нем огнетушащим веществом.

Поэтому всегда при противопожарной защите обитаемых гермоотсеков КЛА ставится задача сделать минимальной опасность применения огнетушащего вещества. При этом подбираются, например, огнетушащие вещества с минимальными опасными проявлениями (токсичностью, агрессивностью по отношению к электрооборудованию и т.д.), а также с минимальными огнетушащими концентрациями. К таким огнетушащим веществам относятся, например, инертные газы и комбинированные газовые составы. При подборе огнетушащего вещества, кроме упомянутого, учитывается, что с увеличением концентрации кислорода в атмосфере во много раз возрастает огнетушащая концентрация огнетушащего вещества, а следовательно, необходимый его запас и масса оборудования для пожаротушения (Кузьменко К.П., Калинкин В.И., Блинов А.А. / Тушение полимерных материалов газовыми огнетушащими веществами. // В сб. Вопросы горения и тушения полимерных материалов. М.: 1989. - С.74-83).

В случае объемного пожаротушения атмосфера обитаемого гермоотсека нуждается в тщательной очистке или замене. Поэтому для продолжения эксплуатации КЛА необходимо иметь в гермоотсеках фильтры-поглотители или запасы азота и кислорода, газовую арматуру и т.д. Доставка на орбиту и/или на другую планету всего комплекса такого оборудования связана с большими материальными затратами.

Для противопожарной защиты обитаемых гермоотсеков КЛА используются средства локального тушения, например ручные огнетушители. Эти устройства малоэффективны. Во-первых, они не могут быть задействованы в период выведения транспортных КЛА на орбиту и при их спуске, а также в автоматическом полете - для этого необходимы автоматизированные устройства; во-вторых, применение их затруднено вследствие крайне плотной компоновки оборудования в гермоотсеках КЛА и ограниченного доступа к нему, особенно в приборных зонах. Применение некоторых эффективных огнетушащих веществ, например воздушно-механической пены с помощью ручных огнетушителей, может предотвращать развитие очага пожара в гермоотсеке КЛА, однако при этом атмосфера гермоотсека загрязняется парами раствора пенообразователя, смешенными с продуктами горения и пиролиза материалов. Конденсация этих паров на поверхностях в гермоотсеке может приводить к выходу из строя электрооборудования, в том числе ответственного за живучесть КЛА. Это подтверждается практикой эксплуатации пилотируемых КЛА, например станции "Мир", при пожаре на орбите в 1997 г.

С учетом изложенного выше для обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков КЛА на всех этапах их эксплуатации они должны быть оснащены системой противопожарной защиты, при тушении которой предусмотрены снижение скорости вентиляционных потоков и применение огнетушащих веществ. При этом данная комплексная система противопожарной защиты должна обеспечивать применение огнетушащего вещества с минимально возможной вероятностью.

В качестве прототипа нами выбран способ обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков КЛА (Патент России №2116092. Способ обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов. Авторы: Мелихов А.С., Зайцев С.Н., Иванов А.В. МПК⁶ А 62 С 3/08, В 64 G 9/00. Приоритет 05.12.95 г.), сущность которого состоит в том, что на стартовой позиции и на участке выведения корабля на околопланетную орбиту в гермоотсеке поддерживается концентрация кислорода ниже значений пределов горения по концентрации кислорода (С_lim) для наиболее горючих из используемых материалов, а в орбитальном полете по сигналу средств обнаружения пожара работа системы вентиляции в гермоотсеке переводится на циклический режим, состоящий из периода отключенного состояния системы вентиляции в течение времени, за которое в гермоотсеке происходит остановка движения газовой среды до уровня, соответствующего нижнему пределу горения материалов по скорости потока в невесомости (V_lim), и периода включенного состояния системы вентиляции в течение времени, за которое газовая среда в замкнутом вентиляционном контуре в гермоотсеке проходит между двумя смежными пожарными извещателями, при этом циклический режим работы системы вентиляции осуществляется до момента начала снижения уровня опасных факторов пожара в гермоотсеке, зафиксированного средствами обнаружения пожара.

В основе способа по прототипу лежат обнаруженные закономерности горения материалов в условиях орбитального полета; в невесомости и при действии микроперегрузок (в области малых ускорений силы тяжести) (Болодьян И.А., Иванов А.В., Мелихов А.С. / Горение твердых неметаллических материалов в условиях микрогравитации. // Материалы 5-го симпозиума Азии-Океании по науке и технике пожара. Г.Ньюкасл, Австралия, 3-6 декабря 2001, - С.195-204). Были обнаружены нижние пределы горения материалов по скорости потока в невесомости (V_lim) и закономерности изменения процесса горения в невесомости при меняющемся поле скоростей газового потока. Было показано, что определяющим фактором в условиях невесомости является скорость газового потока в зоне пламени (V_vf). При этом обнаружены ранее неизвестные закономерности развития очага горения и динамика его потухания при изменении скорости потока. Эти данные обеспечили разработку принципиально нового способа предотвращения и тушения пожара в обитаемых гермоотсеках КЛА в орбитальном полете. Автоматизированными системами обнаружения пожара и пожаротушения, работа которых основана на представленном способе, оснащены обитаемые гермоотсеки модулей Российского сегмента Международной космической станции (далее PC MKC).

Достоинством способа-прототипа является высокая его надежность при тушении пожара в обитаемых гермоотсеках КЛА в орбитальном полете, т.к. снижение скорости вентиляционных потоков после отключения или изменения режима работы средств вентиляции в гермоотсеке достигается естественным путем за счет вязкостной диссипации кинетической энергии движения атмосферы.

В качестве недостатков способа-прототипа необходимо отметить следующее. Практика показала, что нереально поддерживать концентрацию кислорода в атмосфере обитаемого гермоотсека ниже значения предела горения по концентрации кислорода (C _lim) для используемых материалов. Снижение концентрации кислорода в атмосфере обитаемого гермоотсека, с точки зрения обеспечения жизнедеятельности человека, ниже 21% нецелесообразно. В то же время большая часть материалов, используемых в обитаемых гермоотсеках, имеет значение предела горения по концентрации кислорода (C_lim) ниже 21%. Это - ткани хлопчатобумажные, ткани капроновые; ткани прорезиненные; лакоткани электроизоляционные, стеклотекстолиты, гетинаксы; полистиролы; пенополиуретаны; стекло органическое; резины; компаунды на основе различных смол и так далее. Все эти материалы являются высокогорючими с величиной C_lim, равной 14-20% (О влиянии состава полимерного материала на способность его к горению. / Жевлаков А.Ф., Болодьян И.А., Мелихов А.С., Третьяков В.А. // Экспресс-информация: Пожарная опасность веществ и материалов, сер.1, вып.85. - М.: ВНИИПО. 1976. - С.1-9).

Таким образом, если не будет предусмотрено использование огнетушащего вещества с помощью автоматизированной системы пожаротушения, то обитаемый гермоотсек КЛА окажется незащищенным в пожарном отношении при наличии силы тяжести (на стартовой позиции, на активных участках полета и на участках выведения на орбиту и спуска на планету).

Предлагаемое техническое решение свободно от указанных недостатков.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков КЛА на всех этапах их эксплуатации, повышение экологической устойчивости гермоотсека при использовании огнетушащих веществ, а также экономия огнетушащих веществ и снижение массы системы пожаротушения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов, включающем в себя перевод работы системы вентиляции в гермоотсеке на циклический режим при обнаружении пожара, при подготовке космического аппарата к пуску на стартовой позиции и в космическом полете непрерывно измеряют ускорение силы тяжести в гермоотсеке и в случае возникновения пожара при ускорении, меньшем предельно допустимого для горения (g_lim) наиболее горючего из конструкционных неметаллических материалов переводят работу системы вентиляции на циклический режим, а в случае возникновения пожара при ускорении, равном или большем упомянутого предельно допустимого значения, осуществляют подачу огнетушащего вещества в гермоотсеке без изменения режима работы системы вентиляции, при этом ускорение силы тяжести измеряют внутри гермоотсека на максимальном расстоянии от центра масс космического летательного аппарата.

На чертеже приведен график зависимости изменения (уменьшения) максимальной скорости вентиляционного потока в гермоотсеках служебного и энергетического модулей PC MKC и определенного с его (графика) помощью максимального времени самотушения различных материалов. Номера точек соответствуют данным таблицы.

Изобретение основано на результатах исследования авторами процесса горения материалов и веществ в невесомости и различных значениях ускорения силы тяжести, которые могут иметь место на борту КЛА (Мелихов А.С., Иванов А.В., Болодьян И.А. и др. / Изучение параметров процесса горения полимерных материалов в условиях, адекватных микрогравитации, методом физического моделирования. (Материалы 5-го интернационального семинара по горению в условиях микрогравитации. США, г.Кливленд. 18-20 мая 1999 г.; Болодьян И.А., Иванов А.В., Мелихов А.С. / Горение твердых неметаллических материалов в условиях микрогравитации. / Материалы 5-го симпозиума Азии-Океании по науке и технике пожара. Г.Ньюкасл, Австралия, 3-6 декабря 2001, - С.195-204). Авторами установлено, что в отсутствии вынужденного (вентиляционного) потока газовой окислительной среды в рабочем диапазоне концентраций кислорода горение данного материала возможно только при ускорении силы тяжести выше некоторого предельного значения (g_lim); при ускорении ниже этого значения горение материала не происходит. В частности, для материалов, широко используемых в обитаемых гермоотсеках КЛА, измеренные предельные значения при рабочей концентрации кислорода в атмосфере лежат в пределах от 40 см/с² (у одного из наиболее горючих материалов - органического стекла) и выше у других материалов (Болодьян И.А., Иванов А.В., Мелихов А.С. / Горение твердых неметаллических материалов в условиях микрогравитации. / Материалы 5-го симпозиума Азии-Океании по науке и технике пожара. Г.Ньюкасл, Австралия, 3-6 декабря 2001, - С.195-204). При этом каждый материал имеет свое значение g_lim . Отсюда следует, что подача огнетушащего вещества для тушения пожара на борту корабля должна осуществляться только при ускорении силы тяжести, равном или превышающем указанное предельное значение, а при ускорении ниже значения g_lim наиболее горючего материала тушение пожара может производиться посредством отключения вентиляционных систем в гермоотсеке или за счет перевода их работы на циклический режим.

Огнетушащее вещество должно быть газообразным для обеспечения возможности разнесения его вентиляционным потоком по всему объему гермоотсека и утилизации его фильтрами-поглотителями. Система пожаротушения с помощью огнетушащего вещества при срабатывании должна обеспечивать огнетушащую его концентрацию в атмосфере гермоотсека при максимально возможной рабочей концентрации кислорода в атмосфере. Данные об огнетушащей концентрации газообразных огнетушащих веществ могут быть взяты из литературных источников (Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник в 2-х книгах. / Под ред. Баратова А.Н. и др. - М.: "Химия", 1990. - 970 с.; Кузьменко К.П., Калинкин В.И., Блинов А.А. / Тушение полимерных материалов газовыми огнетушащими веществами. // В сб. Вопросы горения и тушения полимерных материалов. М.: 1989, - С.74-83).

Если, например, наиболее горючим из используемых материалов в гермоотсеке является гетинакс, то в гермоотсеке должна создаваться огнетушащая концентрация огнетушащего вещества, например шестифтористой серы, равная 30% (объемных).

Время, за которое в гермоотсеке после отключения вентиляционных систем происходит остановка движения газовой среды до уровня, соответствующего нижнему пределу горения материалов по скорости потока в невесомости V _lim (до самопотухания используемых материалов), может быть определено из соотношения:

где Но=V_o* /1 - критерий гомохронности; Re_o=V _o*1/ - критерий Рейнольдса при исходном движении газовой среды в гермоотсеке; Re =V *1/V - критерий Рейнольдса для режима течения в данный момент времени; V_o - исходная (перед отключением вентиляционных систем) скорость потока в гермоотсеке; V - текущее (уменьшающееся во времени) значение скорости потока в гермоотсеке; - время; - коэффициент кинематической вязкости газовой среды; 1=H _ef*Re_ef/H_ef +Re_ef - характерный размер пространства, где ожидается возникновение пожара, связывающий эффективное значение высоты пространства H_ef и эффективное значение его радиуса R_ef; k; m; n - эмпирические коэффициенты.

Самопотухание материалов происходит, когда текущее значение скорости потока в гермоотсеке V становится равным значению V_lim горящих материалов (Болодьян И.А., Иванов А.В., Мелихов А.С. / Горение твердых неметаллических материалов в условиях микрогравитации. / Материалы 5-го симпозиума Азии-Океании по науке и технике пожара. Г.Ньюкасл, Австралия, 3-6 декабря 2001, - С.195-204).

Значение нижних пределов горения материалов по скорости потока в невесомости V_lim может быть определено с помощью наземной экспериментальной установки (ЭУ) (Патент №2116093 России "Устройство по определению предела горения материалов по скорости потока для условий невесомости". Авторы: Мелихов А.С., Иванов А.В., Потякин В.И. МПК6 А 62 С 3/08, В 64 G 9/00. Приоритет изобретения от 05.12.95 г.) либо на космической станции (Иванов А.В., Алымов В.Ф., Смирнов А.Б., Мелихов А.С. и др. / Предварительные результаты третьей серии экспериментов по исследованию горения неметаллических материалов в ЭУ "Скорость" на борту орбитальной станции "Мир". // Proceedings of the Fifth International Microgravity Combustion Workshop, Cleveland, Ohio. May 1999).

Для определения максимального времени самотушения материалов после выключения системы вентиляции были измерены значения нижних пределов горения материалов по скорости потока - V_lim (см. таблицу) и исследованы закономерности вязкостной диссипации энергии движения газовых потоков в обитаемых гермоотсеках модулей PC МКС после выключения средств вентиляции (см. соотношение 1).

На чертеже приведен график для определения максимального времени самотушения ( _ех) различных материалов после выключения системы вентиляции в гермоотсеках модулей PC МКС в зависимости от значения V_lim.

Сплошная кривая на чертеже - зависимость максимального значения скорости вентиляционного потока в гермоотсеках служебного и энергетического модулей PC МКС от времени после выключения системы вентиляции. Точки на чертеже соответствуют номерам в таблице. Видно, что при С _ох=40% максимальное время самотушения испытанных материалов лежит в пределах от 26 до 200 с. Чем выше значение V _lim, тем меньше время самотушения материалов ( _ех) после выключения системы вентиляции в гермоотсеке. Изменение скорости вентиляционного потока в гермоотсеках измерялось в точках, расположенных на определенном расстоянии от стенок гермоотсека, где скорость потока была максимальной. Поэтому реально времена самотушения будут ниже, чем приведенные на чертеже и в таблице.

В таблице приведены значения V _lim материалов, которые являются горючими при С _ох=40%, а также соответствующее время их самотушения ( _ех) после выключения системы вентиляции в гермоотсеке служебного модуля PC МКС при максимальной концентрации кислорода (С_ох) в его атмосфере, равной 40% (объемных).

Таблица
№ п/п	Наименование материала	Vlim, см/с при Сох =40%	ех, с
1.	Печатная плата из стеклотекстолита с электронными элементами.	7,8	26
2.	Прозрачная панель из поликарбоната.	4,6	47
3.	Кабель с изоляцией из поливинилхлорида.	4,2	56
4.	Корпус прибора из акрилбутилстирольной пластмассы.	2,8	77
5.	Сумка укладки из найлоновой ткани "Номекс".	2,1	105
6.	Покрытие кресла из кожи натуральной.	1,8	115
7.	Покрытие интерьерной панели из полотна ПФО-1.	1,4	130
8.	Демпфирующая прокладка из пенополиэтилена.	1,0	160
9.	Шланг из резины.	0,8	180
10.	Прозрачная панель из органического стекла.	0,4	200

Так как наиболее вероятным в обитаемых гермоотсеках КЛА является тушение пожара за счет выключения системы вентиляции в гермоотсеке, необходимо оценивать опасность, которая возникает в гермоотсеке за время самотушения после выключения системы вентиляции.

Условием пожаробезопасности в обитаемых гермоотсеках является соотношение:

где ^t,c _df - время достижения предельно допустимого уровня температуры атмосферы или опасной концентрации продуктов горения в атмосфере гермоотсека при пожаре, с; _al - время обнаружения пожара, с; _ех - время тушения пожара, с; K _s - коэффициент безопасности.

Эти оценки должны выполняться по результатам работы (Попов А.М., Николаев В.М., Мелихов А.С., Болодьян И.А. Расчетно-экспериментальное исследование горения полимерных материалов в замкнутых объемах при повышенной концентрации кислорода. В сборнике Вопросы горения и тушения полимерных материалов в обогащенных кислородом средах. - М.: ВНИИПО, 1977. - С.31-38) с учетом результатов измерений токсичности продуктов горения материалов.

Управление пожаротушением в обитаемом гермоотсеке КЛА по предлагаемому способу может осуществляться с помощью автоматизированной системы, в состав которой входят: измеритель ускорения силы тяжести в гермоотсеке; задатчик предельно-допустимого ускорения силы тяжести (величины g_lim), пожарные извещатели-сигнализаторы пожара; блок отключения электродвигателей вентиляторов гермоотсека по сигналу пожарных извещателей; система пожаротушения с помощью огнетушащего вещества, включающая емкость для огнетушащего вещества, магистраль подачи огнетушащего вещества, запорный клапан с электроприводом, блок открытия запорного клапана по сигналу пожарных извещателей; элементы автоматического управления системой в соответствии с принятой ниже логикой.

В качестве сигнализаторов пожара в гермоотсеках КЛА могут быть использованы пожарные извещатели, описанные в работе (Алексеев В.А., Зайцев С.Н. Извещатель пожарный дымовой электроиндукционный. Сборник материалов XIII Научно-технической конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления". Под ред. профессора В.Н.Азарова, М.: МГИЭМ, 2001. - С.148-149).

Для исключения возможности горения материалов при вращательном движении КЛА измеритель ускорения силы тяжести должен быть установлен в гермоотсеке на максимальном расстоянии от центра масс КЛА.

Предлагаемый способ предполагает следующую последовательность действий (логика работы систем пожаротушения) и режимы их осуществления.

1. В задатчике предельно-допустимого ускорения силы тяжести задают величину g_lim , характеризующую горючесть наиболее пожароопасного материала (имеющего наименьшее значение g_lim из всех применяемых в гермоотсеке материалов).

2. Возникшая в гермоотсеке пожароопасная ситуация автоматически обнаруживается с помощью пожарных извещателей.

3. Если ускорение силы тяжести в момент обнаружения пожара оказывается меньше ускорения, предельного для горения наиболее пожароопасного материала, то автоматизированная система формирует сигнал на отключение средств вентиляции во всем гермоотсеке или в определенной его зоне (в зависимости от устройства гермоотсека и системы вентиляции). В данном случае тушение происходит за счет снижения скорости потока в гермоотсеке до значений V_lim, при которых происходит самостоятельное потухание материалов. Исследования в гермоотсеках натурных КЛА показали, что в условиях невесомости потухание происходит в течение времени не более 200 с (для одного из наиболее горючих материалов - органического стекла) в зависимости от размеров зоны, где произошло загорание, и в зависимости от значений V _lim горящего материала (см. соотношение 1, таблицу и чертеж).

4. В том случае, если этот сигнал от измерителя ускорения силы тяжести в гермоотсеке в данный момент превышает значение ускорения, предельного для горения (g_lim ) наиболее пожароопасного материала (имеющего наименьшее значение g_lim из всех применяемых в гермоотсеке материалов), то автоматизированная система формирует сигнал на подачу в гермоотсек огнетушащего вещества.

Выпуск огнетушащего вещества должен осуществляться по возможности равномерно по объему аварийного гермоотсека за возможно меньшее время, не превышающее времени тушения _ех за счет отключения системы вентиляции наиболее пожароопасного материала (см. таблицу и чертеж).

Возможности предлагаемого способа в рациональном использовании огнетушащего вещества и повышении экологической устойчивости обитаемого гермоотсека КЛА можно оценить, приняв равновероятным возникновение пожара в гермоотсеке в течение всего времени подготовки к полету и орбитального полета. Тогда вероятность применения огнетушащего вещества Q_fe при использовании данного способа будет равна отношению времени ( _g) существования на борту ускорения силы тяжести выше предельного для горения (g_lim ) к времени всего полета ( _f). Например, при 30-ти дневном полете ( _f=720 часов) корабля многоразового использования и нахождении его на стартовой позиции на активных участках полета (выведение на орбиту, маневрирование на орбите и посадка) в течение 4 часов ( _g=4 ч) вероятность применения огнетушащего вещества при возникновении пожара будет равна:

В условиях, например, межпланетных полетов это значение будет еще ниже, т.к. длительность полета в невесомости при межпланетном полете может быть существенно больше 30-ти суток, а время существования на борту ускорения силы тяжести примерно такое же.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает пожарную безопасность обитаемых гермоотсеков КЛА на всех этапах их эксплуатации, существенно снижает запас огнетушащего вещества, который необходимо иметь на борту корабля при заданном уровне надежности выполнения программы полета, и повышает экологическую устойчивость обитаемого гермоотсека КЛА в период его полета.