RU2238777C2

RU2238777C2 - Fire fighting device

Info

Publication number: RU2238777C2
Application number: RU2003100869/12A
Authority: RU
Inventors: С.А. Дмитриев (RU); С.А. Дмитриев; Д.А. Игнатьев (RU); Д.А. Игнатьев; Р.Ш. Алаудинов (RU); Р.Ш. Алаудинов; М.В. Аникин (RU); М.В. Аникин; И.С. Плетнев (RU); И.С. Плетнев; А.А. Исмагилова (RU); А.А. Исмагилова
Original assignee: Муниципальное образовательное учреждение дополнительного образования аэрокосмическая школа
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-10-27

Abstract

FIELD: fire-fighting equipment, particularly to extinguish forest fires in areas inaccessible for cars and which are unsuitable to implement air-borne vehicles due to short distances, particularly to combat fires in forests along roads, rivers and so on.

SUBSTANCE: device has at least three jet engines arranged symmetrically one to another around vertical axis and combined into blocks. Each block is connected to flexible vertical pipeline, which is linked with flexible horizontal pipeline. Horizontal pipeline in turn is connected to water source through supply pump. Power supply cable of each engine is connected to land-based power-source (electric generator) and control unit. Jet engines are electro-hydro-jet engines, water source is natural or artificial water pool and/or tank-car. Water is supplied simultaneously with power by pipelines. Hydro-jet engines generate jets along with moving flexible pipelines upwards, displacing them towards fire site and spraying water above fire site.

EFFECT: increased reliability and safety, reduced cost of fire fighting, possibility of using land-based vehicles to extinguish fires with water.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике пожаротушения и может быть использовано для тушения лесных пожаров в местах, являющихся непроходимыми для машин, но куда воздушную технику не засылают из-за малых расстояний. Преимущественная область применения предлагаемого способа - это полосы лесного массива глубиной в несколько километров вдоль дорог (шоссе, проселочных, лесовозных, просек и т.д.), края лесного массива, ручьев, речек, мелких озер.The invention relates to fire fighting technology and can be used to extinguish forest fires in places that are impassable for cars, but where air equipment is not sent because of the small distances. The preferred area of application of the proposed method is a strip of forest several kilometers deep along roads (highways, country, forest, logging, etc.), the edges of the forest, streams, rivers, small lakes.

Известен способ локализации и тушения пожара, заключающийся в использовании шатрового покрытия, которое создают газодинамическим потоком, направляемым на очаг пожара сверху вниз, при этом газодинамический поток нейтрален к огню или содержит пожаротушащие вещества и имеет форму конуса, который перекрывает площадь пожара, причем газодинамическим потоком накрывают центральную часть пожара, а затем производится расширение площади тушения пожара путем непрерывного кольцеобразного относительно центра пожара увеличения площади газодинамического потока, при этом газодинамический поток имеет фиксированное положение с перекрытием одной или нескольких сторон площади пожара и газодинамический поток последовательно и непрерывно проходит всю площадь пожара с фиксацией перекрытия одной или нескольких сторон площади пожара (Патент РФ №2130793, МПК А 62 С 3/00 - аналог).A known method of localizing and extinguishing a fire, which consists in using a tent covering, which is created by a gas-dynamic flow directed downward from the fire, while the gas-dynamic flow is neutral to the fire or contains fire extinguishing substances and has the shape of a cone that covers the area of the fire, and the gas-dynamic flow covers the central part of the fire, and then the fire extinguishing area is expanded by continuously increasing the gas area the flow of gas, while the gas-dynamic flow has a fixed position with the overlapping of one or more sides of the fire area and the gas-dynamic flow sequentially and continuously passes through the entire fire area with fixation of the overlap of one or more sides of the fire area (RF Patent No. 2130793, IPC A 62 C 3/00 - analogue).

Данный способ дорог, т.к. требует применения авиационной техники (вертолетов) для своего осуществления. Способ ограничен в применении и не может эффективно применяться для тушения лесных пожаров, т.к. не позволяет затушить низовые очаги пожара, а лишь сбивает или приглушает верховое пламя и после его применения низовые очаги вызовут повторное возгорание травы и леса. В случае применения пилотируемых вертолетов возникает опасность аварии и опасность для жизни пилотов и операторов, т.к. людям и технике приходится работать непосредственно над очагом пожара в задымленном пространстве при ограниченной видимости.This method is expensive, because requires the use of aviation equipment (helicopters) for its implementation. The method is limited in application and cannot be effectively used to extinguish forest fires, because it does not allow to extinguish the lower fires, but only knocks down or muffles the high flame and after its application, the lower fires will cause the fire and grass to re-ignite. In the case of the use of manned helicopters, there is a danger of an accident and a danger to the lives of pilots and operators, since people and equipment have to work directly on the fire in a smoky space with limited visibility.

Известно устройство для тушения лесных и степных пожаров, содержащее емкость с огнетушащим составом, которое имеет дополнительные емкости и платформу для крепления к ней, например снизу емкостей, средства для крепления платформы к вертолету, причем платформа разделена на модули, в каждом из которых расположено по несколько емкостей с огнетушащим составом, при этом корпус емкости выполнен из легкого неметаллического материала, не образующего при взрыве поражающих осколков, а взрывной заряд размещен в корпусе емкости по оси его в верхней части или погружен в огнетушащий состав, над зарядом расположено уплотнение из сыпучего материала, имеющего насыпную плотность больше, чем у огнетушащего состава, причем весовое соотношение взрывного заряда и огнетушащего состава находится в пределах 0,1-0,3, а заряд связан с инициирующим устройством; взрывной заряд заключен в герметичный корпус из неметаллического материала в форме параллелепипеда или многоугольника, или диска, или полусферы с нижней частью из эластичной пленки; модуль имеет в сечение форму треугольника; платформа выполнена из прутьев или труб или швеллеров; в качестве огнетушащего состава используют воду или воду с пенообразователем, а корпус имеет в верхней части сферический купол из твердого материала, а взрывной заряд имеет форму диска или пластины, или плусферы, обращенной выпуклой стороной вниз (Патент РФ №2078600, МПК А 62 С 3/08 - аналог).A device for extinguishing forest and steppe fires is known, comprising a container with a fire extinguishing composition, which has additional containers and a platform for attaching to it, for example, from below the tanks, means for attaching the platform to a helicopter, the platform being divided into modules, each of which has several containers with a fire extinguishing composition, while the container body is made of light non-metallic material that does not form damaging fragments during the explosion, and the explosive charge is placed in the container body along its axis in the upper parts or immersed in a fire extinguishing composition, above the charge there is a seal made of granular material having a bulk density greater than that of the fire extinguishing composition, and the weight ratio of the explosive charge and extinguishing composition is in the range of 0.1-0.3, and the charge is associated with the initiating device ; the explosive charge is enclosed in a sealed enclosure of non-metallic material in the form of a parallelepiped or polygon, or disk, or hemisphere with a lower part of an elastic film; the module has a triangle shape in cross section; the platform is made of rods or pipes or channels; water or water with a foaming agent is used as the extinguishing agent, and the casing has a spherical dome made of solid material in the upper part, and the explosive charge has the form of a disk or a plate, or a plusphere, convex side down (RF Patent No. 2078600, IPC A 62 C 3 / 08 - analogue).

Использование данного устройства сопряжено со значительными финансовыми затратами, т.к. требует применения дорогостоящей авиационной техники (вертолетов) для доставки устройства к месту пожара и использования для непосредственного тушения пожара. Недостатком также является использование в устройстве взрывчатого вещества (ВВ), т.к. его применение требует принятия особых мер предосторожности при хранении и использовании ВВ. При использовании пилотируемых вертолетов для доставки и использования данного устройства непосредственно над очагом пожара возникает опасность аварии вертолета и опасность для жизни пилотов и операторов, т.к. людям и технике приходится работать в очень сложных условиях непосредственно над очагом пожара в задымленном пространстве при ограниченной видимости.Using this device is fraught with significant financial costs, because requires the use of expensive aviation equipment (helicopters) to deliver the device to the place of fire and use it to extinguish the fire directly. The disadvantage is the use of explosives in the device, since its use requires special precautions during storage and use of explosives. When using manned helicopters to deliver and use this device directly above the fire, there is a danger of a helicopter accident and a danger to the lives of pilots and operators, as people and equipment have to work in very difficult conditions directly above the fire in a smoky space with limited visibility.

Прототипом является пожарный вертолет, снабженный генератором высокоскоростной газодинамической струи, выполненный в виде реактивного двигателя, установленного внутри летательного аппарата с направлением выходного сопла двигателя вниз под углом относительно вертикальной оси вертолета, при этом вертолет имеет не менее двух реактивных двигателей, установленных снаружи летательного аппарата симметрично его продольной оси, при этом продольные оси симметричных относительно друг друга двигателей, расположенных по разные стороны вертолета, параллельны или составляют острый угол в верхней точке их пересечения, а сами двигатели могут быть съемными и сменными, реактивные двигатели или их выходные сопла для изменения положения в вертикальной и (или) горизонтальной плоскостях имеют поворотные устройства, а для изменения направления и (или) концентрации реактивной струи двигатели снабжены стационарными или поворотными насадками (заявка №2000116845, МПК А 62 С 3/02 - прототип).The prototype is a fire helicopter equipped with a high-speed gas-dynamic jet generator, made in the form of a jet engine mounted inside the aircraft with the direction of the engine output nozzle downward at an angle relative to the vertical axis of the helicopter, while the helicopter has at least two jet engines mounted symmetrically outside the aircraft the longitudinal axis, while the longitudinal axis of the motors symmetrical with respect to each other, located on opposite sides of the vertically That is, they are parallel or make an acute angle at the upper point of their intersection, and the engines themselves can be removable and replaceable, jet engines or their output nozzles have rotary devices for changing position in the vertical and (or) horizontal planes, and for changing the direction and (or ) concentration of the jet stream, the engines are equipped with stationary or rotary nozzles (application No. 2000116845, IPC A 62 C 3/02 - prototype).

Недостатки прототипа аналогичны недостаткам аналога: это использование дорогостоящей техники (вертолета), а также применение газодинамической струи, не содержащей пожаротушащих веществ.The disadvantages of the prototype are similar to the disadvantages of the analogue: this is the use of expensive equipment (helicopter), as well as the use of a gas-dynamic jet that does not contain fire extinguishing substances.

Задача изобретения - повысить надежность тушения лесных пожаров и безопасность проведения работ по тушению лесных пожаров, снизить (уменьшить) затраты на проведение работ, связанных с тушением лесных пожаров.The objective of the invention is to increase the reliability of extinguishing forest fires and the safety of extinguishing forest fires, to reduce (reduce) the cost of carrying out work related to the extinguishing of forest fires.

Технический результат заключается в применении наземных устройств и доступного вещества для тушения пожара - воды.The technical result consists in the use of ground-based devices and an available substance for extinguishing a fire - water.

Задача достигается тем, что устройство тушения пожара содержит генератор, выполненный в виде съемного и сменного реактивного двигателя с направлением выходного сопла двигателя вниз под углом к вертикальной оси, при этом устройство содержит не менее трех реактивных двигателей, расположенных симметрично друг к другу относительно вертикальной оси и объединенных в блоки, при этом каждый блок двигателей соединен с гибким вертикальным трубопроводом, который соединен с гибким горизонтальным трубопроводом, а горизонтальный трубопровод через подающий насос соединен с источником воды, при этом кабель электропитания каждого двигателя соединен с блоком питания (электрогенератором) и управления, расположенным на земле.The objective is achieved by the fact that the fire extinguishing device comprises a generator made in the form of a removable and interchangeable jet engine with the direction of the engine output nozzle downward at an angle to the vertical axis, the device comprising at least three jet engines located symmetrically to each other with respect to the vertical axis and combined into blocks, with each engine block connected to a flexible vertical pipe, which is connected to a flexible horizontal pipe, and the horizontal pipe through a feed pump connected to a water source, wherein each motor power line is connected with a power supply (an electric generator) and a control, located on the ground.

Задача достигается и тем, что реактивными двигателями являются электрогидрореактивные (ЭГРД) двигатели.The task is achieved by the fact that the jet engines are electro-hydroreactive (EGRD) engines.

Задача достигается и тем, что источником воды является природный и (или) искусственный водоем и (или) автоцистерна.The task is achieved by the fact that the source of water is a natural and (or) artificial pond and (or) a tanker.

На фиг.1 изображена схема развертывания и подключения блоков ЭГРД к трубопроводу; на фиг.2 - блок электрогидрореактивных двигателей (ЭГРД), вид сверху; на фиг.3 - пример тушения пожара лесного массива; на фиг.4 - схема электрических силовых цепей и цепей управления двигателями.In Fig.1 shows a diagram of the deployment and connection of the blocks of the EGRD to the pipeline; figure 2 is a block of electro-jet engines (EGRD), a top view; figure 3 is an example of extinguishing a forest fire; figure 4 - diagram of the electric power circuits and motor control circuits.

Устройство содержит блоки 1 ЭГРД, состоящие из трех электрогидрореактивных двигателей 2, вертикальный трубопровод 3, горизонтальный трубопровод 4, питающий насос 5, водоем 6, позицией 7 обозначены водяные струи, очаг пожара 8. автоцистерна 9 с водой, 10 - кабели управления, 11 - блок управления, 12 - магнитные катушки, 13 -силовой кабель, 14 - источник питания, 15 - электроды двигателя, 16 - электроуправляемые размыкатели, 17 - отражатель, 18 - выходное отверстие (сопло) двигателя.The device contains blocks 1 EGRD, consisting of three electro-hydro-jet engines 2, a vertical pipe 3, a horizontal pipe 4, a feed pump 5, a pond 6, the position 7 indicates water jets, a fire center 8. a tank truck 9 with water, 10 - control cables, 11 - control unit, 12 — magnetic coils, 13 — power cable, 14 — power supply, 15 — motor electrodes, 16 — electrically operated breakers, 17 — reflector, 18 — motor outlet (nozzle).

Все ЭГРД собраны в блоки - по три ЭГРД, расположенных под углами 120°. В горизонтальной плоскости и под углами порядка 45° по вертикальной оси. Общее число блоков ограничивается возможностями визуального управления, грузоподъемности и общего веса трубопровода. Ориентировочно блоки размещаются с шагом 50-100 м, общая длина трубопровода - от нескольких сотен метров до нескольких км. Площадь, охватываемая тушением, определяется глубиной захвата и протяженностью полосы. Трубопровод перемещается вдоль дороги или окраины поля, леса, по реке.All EGRDs are assembled in blocks of three EGRDs located at 120 ° angles. In the horizontal plane and at angles of the order of 45 ° along the vertical axis. The total number of blocks is limited by the capabilities of visual control, carrying capacity and the total weight of the pipeline. Approximately blocks are placed in increments of 50-100 m, the total length of the pipeline is from several hundred meters to several km. The area covered by the quenching is determined by the capture depth and the length of the strip. The pipeline moves along the road or the edge of the field, forest, along the river.

Расстояние, на которое могут подниматься и разворачиваться трубопроводы, ограничивается лишь зоной прямой видимости и возможностью управления. При вынесении управления, например, на вертолет удаление от точки развертывания может существенно увеличиться. ЭГРД можно запускать с “дороги”. Горючее для автомашин обойдется гораздо дешевле авиационного горючего, да и количество горючего для доставки к месту пожара воды для одного и того же количества воды существенно меньше в предлагаемом варианте.The distance at which pipelines can rise and unfold is limited only by the line of sight and the ability to control. When controlling, for example, a helicopter, the distance from the deployment point can increase significantly. EGRD can be launched from the "road". Fuel for cars will cost much cheaper than aviation fuel, and the amount of fuel for delivering water to the fire site for the same amount of water is significantly less in the proposed embodiment.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Предлагаемая система состоит из гибких вертикальных трубопроводов 3, одним концом подключаемых к блокам 1 электрогидрореактивных двигателей 2 (ЭГРД), а другим - к горизонтальному трубопроводу 4, который подсоединяется к насосу подкачки 5. Вся система в простейшем, собранном заранее варианте растягивается на земле. Блоки электрогидрореактивных двигателей устанавливаются на подставках для вертикального ориентирования.The proposed system consists of flexible vertical pipelines 3, one end of which is connected to blocks 1 of electrohydrojet engines 2 (EGRD), and the other is connected to a horizontal pipeline 4, which is connected to the booster pump 5. The whole system is stretched to the ground in the simplest, pre-assembled version. Blocks of electro-jet engines are mounted on supports for vertical orientation.

Вода в систему подается из подходящих источников 6 (ручьи, озера) или из наземных цистерн 9. С помощью насоса подкачки 5 вода поступает в горизонтальный трубопровод 4 и далее поступает в гибкие трубопроводы 3 и подается в блоки 1 электрогидрореактивных двигателей и поступает в каждый из электрогидрореактивных двигателей 2 (ЭГРД), составляющих блок 1 электрогидрореактивных двигателей. После включения насоса подкачки 5 происходит заполнение водой всех трубопроводов и полостей двигателей ЭГРД. По кабелю управления 10 от блока управления 11 на магнитные катушки 12 двигателей 2 подается электрический ток. Одновременно по силовому кабелю 13 от источника питания 14 к электродам 15 каждого двигателя подается рабочий ток. Источник питания 14 содержит индуктивный элемент (на схеме не показан), включенный электрически последовательно в контур питания двигателей.Water is supplied to the system from suitable sources 6 (streams, lakes) or from land tanks 9. Using a booster pump 5, water enters the horizontal pipe 4 and then enters the flexible pipes 3 and is supplied to the units 1 of the electro-hydro-jet engines and enters each of the electro-hydro-reactive engines 2 (EGRD) constituting the block 1 of electrohydrojet engines. After turning on the booster pump 5, all pipelines and cavities of the engines are filled with water. An electric current is supplied through the control cable 10 from the control unit 11 to the magnetic coils 12 of the motors 2. At the same time, a working current is supplied through the power cable 13 from the power source 14 to the electrodes 15 of each motor. The power source 14 contains an inductive element (not shown in the diagram), connected electrically in series to the motor power circuit.

В исходном состоянии электроды 15 каждого двигателя 2 электрически шунтированы контактами дистанционно и электрически управляемых размыкателей 16. При подаче тока в рабочий контур и достижении величины тока определенного значения поочередно в заданной последовательности происходит включение размыкателей 16. В результате разрыва электрической цепи контура и индуктивного характера электрического сопротивления контура на контактах размыкателя 16 и на электродах 15 двигателя 2 возникает кратковременный высоковольтный импульс, достаточный для создания электрической дуги между электродами 15 и инициирования электрогидравлического разряда в межэлектродном пространстве. При разряде в воде появляется ударная волна, которая фокусируется отражателем 17 в выходное отверстие 18 и выталкивает воду из двигателя. Непрерывность струи воды обеспечивается плотным и непрерывным контактом электрической дуги (области разряда) с водой путем ее движения в межэлектродном пространстве с линейной скоростью, большей скорости звука в воде. Такое движение электрической дуги обеспечивается взаимодействием дуги с внешним магнитным полем, создаваемым с помощью магнитных катушек. Электродная система находится в фокусной области собирающего отражателя. Распространяющаяся от электродной системы ударная волна собирается в выходном отверстии 18. Вода выталкивается из выходного отверстия, создавая реактивную силу.In the initial state, the electrodes 15 of each motor 2 are electrically shunted by the contacts of the remotely and electrically controlled breakers 16. When a current is supplied to the working circuit and a current value is reached a certain value, the breakers 16 are turned on in turn in a predetermined sequence. circuit at the contacts of the circuit breaker 16 and the electrodes 15 of the motor 2 there is a short-term high-voltage pulse, sufficient to create an electric arc between the electrodes 15 and initiate electro-hydraulic discharge in the interelectrode space. When discharged in water, a shock wave appears, which is focused by the reflector 17 into the outlet 18 and pushes water out of the engine. The continuity of the water jet is ensured by the dense and continuous contact of the electric arc (discharge region) with water by its movement in the interelectrode space with a linear velocity greater than the speed of sound in water. This movement of the electric arc is ensured by the interaction of the arc with an external magnetic field created using magnetic coils. The electrode system is located in the focal region of the collecting reflector. A shock wave propagating from the electrode system is collected in the outlet 18. Water is pushed out of the outlet, creating a reactive force.

Постепенно включаются все ЭГРД, происходит подъем гибких трубопроводов 3 и 4 в воздух, увод их в зону пожара и одновременное распыление воды над очагом пожара.Gradually, all EDGs are turned on, flexible pipes 3 and 4 are lifted into the air, removed to the fire zone and water is simultaneously sprayed over the fire.

С целью гибкого управления перемещением в пространстве трубопроводов оси электрогидрореактивных двигателей 2 в подъемном блоке 1 ориентированы под углами 120°. На фиг.2 показано расположение отдельных электрогидрореактивных двигателей 2 в подъемном блоке электрогидрореактивных двигателей 1 (вид сверху).In order to flexibly control the movement in the space of the pipelines, the axes of the electro-jet engines 2 in the lifting unit 1 are oriented at angles of 120 °. Figure 2 shows the location of the individual electro-jet engines 2 in the lifting block of the electro-jet engines 1 (top view).

Электропитание электрогидрореактивных двигателей осуществляется по кабелям от блока питания (электрогенератора) и управления, расположенного на земле. Регулируя силу тока в магнитных катушках 12 каждого электрогидрореактивного двигателя 2 с земли с помощью блока управления 11, оператор управляет процессом подъема (развертывания), перемещения в воздухе над очагом пожара, свертывания (опускания) летающей части системы пожаротушения (блоки ЭГРД и гибкие трубопроводы). Выбрасываемая из электрогидравлических двигателей вода производит пожаротушение.The power supply of electro-jet engines is carried out via cables from the power supply unit (electric generator) and control located on the ground. By adjusting the current strength in the magnetic coils 12 of each electro-hydro-jet engine 2 from the ground using the control unit 11, the operator controls the process of raising (deploying), moving in the air above the fire, curtailing (lowering) the flying part of the fire extinguishing system (EGRD and flexible piping). Water discharged from electro-hydraulic engines extinguishes.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечит большую площадь охвата горящего леса, низкую затратность по сравнению с прототипом и исключит опасность повреждения техники и гибели людей, т.к. шланг с двигателями растягиваются над горящим лесом без участия людей в опасной зоне, т.е. заявляемый способ сочетает достоинства авиационного способа тушения лесов и наземного способа орошения.Thus, the application of the proposed method will provide a large area of coverage of the burning forest, low cost in comparison with the prototype and eliminate the risk of damage to equipment and death, because a hose with engines stretches over a burning forest without the participation of people in the danger zone, i.e. The inventive method combines the advantages of an aviation method of extinguishing forests and a land irrigation method.

Claims

1. Fire extinguishing device containing a generator made in the form of a removable and replaceable jet engine, with the direction of the output nozzle of the engine downward at an angle to the vertical axis, characterized in that the device contains at least three jet engines located symmetrically to each other relative to the vertical axis and combined in blocks, wherein each engine block is connected to a flexible vertical pipe, which is connected to a flexible horizontal pipe, and a horizontal pipe through the feed the pump is connected to a water source, while the power cable of each engine is connected to a power unit (electric generator) and control located on the ground.

2. The fire extinguishing device according to claim 1, characterized in that the jet engines are electro-hydroreactive (EGRD) engines.

3. The device for extinguishing a fire according to claim 1, characterized in that the water source is a natural and (or) artificial reservoir, and (or) a tank truck.