RU2306965C2 - Fire-protection method for inhabited pressurized compartments in spacecraft - Google Patents
Fire-protection method for inhabited pressurized compartments in spacecraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2306965C2 RU2306965C2 RU2005132799/12A RU2005132799A RU2306965C2 RU 2306965 C2 RU2306965 C2 RU 2306965C2 RU 2005132799/12 A RU2005132799/12 A RU 2005132799/12A RU 2005132799 A RU2005132799 A RU 2005132799A RU 2306965 C2 RU2306965 C2 RU 2306965C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fire
- pressurized
- spacecraft
- extinguishing
- compartment
- Prior art date
Links
Abstract
Description
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.The invention relates to fire fighting equipment and can be used in the development of technical solutions for extinguishing fires in inhabited pressurized compartments of any spacecraft (SC) at all stages of their operation.
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.).Previous fire hazard situations in inhabited pressurized spacecraft compartments for various purposes put fire hazard for these products among the main dangerous factors of space flight (Beregovoi G.T., Tishchenko A.A., Shibanov G.P., Yaropolov V.I. / Space safety flights. // - M.: "Engineering". 1977. - 263 p.).
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 (Сох); 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.Inhabited pressurized compartment of the spacecraft belongs to the objects of increased fire hazard in connection with the following circumstances: in the pressurized compartment of the spacecraft uses an atmosphere with a significantly increased (up to 40% volume) oxygen concentration (C oh ); meeting the requirements for reducing the mass of elements of equipment for spacecraft leads to the use in a pressurized compartment of a large number of structural non-metallic materials (hereinafter KNM or materials), most of which are combustible in an oxygen-enriched environment, it is the use of KNM in combination with an oxygen-enriched atmosphere that creates a high potential level fire hazard in inhabited pressurized cabin KLA; the inhabited pressurized compartment of the spacecraft uses a variety of electrical equipment, the elements of which during failures, even in low-current circuits, often become sources of fire in an oxygen-enriched atmosphere; pressurized compartment systems, including spacecraft control systems, are extremely vulnerable to fire; pressurized compartments have a ventilation system that provides constant movement of gas flows in them at a speed of up to 40-50 cm / s, such a ventilation stream provides stable combustion of materials in zero gravity, and in an atmosphere enriched with oxygen, it can contribute to the rapid development of fire and its spread through the pressurized compartment, including number in orbital flight; in case of a fire in a pressurized compartment with an oxygen-enriched environment, the crew may be at increased risk due to a rapid increase in the temperature of the atmosphere and its poisoning by the combustion products of materials; in space flight, the effect on the ignition and combustion of materials is manifested by a number of specific factors: changes in atmospheric pressure, the effect of powerful mass and vibrational overloads, the presence of hydrogen in the atmosphere of pressurized compartments, and many others that make it difficult to correctly resolve issues of ensuring fire safety of inhabited pressurized compartments; the autonomy of the spacecraft in flight does not make it possible to provide urgent fire assistance to the crew from outside and creates technical difficulties in evacuating the crew in case of fire.
Все это создает высокий потенциальный уровень пожарной опасности в гермоотсеках КЛА и делает повышенной вероятность срыва космических экспедиций из-за пожара.All this creates a high potential level of fire hazard in the pressurized spacecraft and makes the probability of disruption of space expeditions due to a fire increased.
В этой связи обитаемые гермоотсеки КЛА нуждаются в надежной противопожарной защите на всех этапах их эксплуатации при безусловном сохранении высокого уровня экологии среды обитания.In this regard, the inhabited pressurized compartment of the spacecraft needs reliable fire protection at all stages of their operation, while unconditionally maintaining a high level of habitat ecology.
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).Given that the selection of materials for structures of inhabited pressurized compartments, which would all be non-combustible in an oxygen-enriched atmosphere both in terrestrial conditions and in zero gravity, is practically impossible, the issue of ensuring fire safety of pressurized pressurized vessels is currently being solved using various fire extinguishing means: as traditional - with the use of fire extinguishing agents (Space Shuttle News Referense NASA. 1981), and with the help of unconventional methods - due to a short-term decrease in the speed of ventilation flows (Patent Ros No 2076497. Method for ensuring fire safety of inhabited pressurized compartments of spacecraft. Authors: Melikhov AS, Zaitsev SN IPC 6 A62C 2/00. Priority of invention 11.11.94 Publish. 03.27.97. 9).
Нетрадиционные способы пожаротушения используются в условиях орбитального полета (в невесомости), они предельно надежны, экономичны и экологичны, так как не предполагают применения огнетушащих веществ.Non-traditional fire extinguishing methods are used in conditions of orbital flight (in zero gravity), they are extremely reliable, economical and environmentally friendly, since they do not involve the use of fire extinguishing substances.
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.Non-traditional methods of fire extinguishing completely solve the issue of fire protection of inhabited pressurized compartments of long-term space stations throughout the entire period of orbital flight. However, they are ineffective in the fire protection of inhabited pressurized compartments of transport spaceships at the stages of preparing them for launch, at the sites of launching the ship into orbit and launching it to Earth or another celestial body, that is, when there is gravity acting on the ship.
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.).Among the possible traditional methods of fire fighting in orbital flight there is also a method in which the pressure of the gas atmosphere in the inhabited pressurized compartment is released in case of fire (see page 238 in the book: Beregovoi G.T., Tishchenko A.A., Shibanov G.P. , Yaropolov V.I. / Space Flight Safety. // - M.: "Mechanical Engineering". 1977. - 263 p.).
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.This fire extinguishing method has disadvantages. First, atmospheric pressure in the pressurized spacecraft can be reduced only in space (airless) space. Secondly, the use of depressurization of the pressurized compartment during fire fighting leads to an almost complete loss of its atmosphere. To extinguish highly combustible materials (fiberglass, nylon, rubber, electrical insulating varnishes, etc.) at an oxygen concentration of 40% in the atmosphere, it is necessary to reduce its pressure to 2 kPa, i.e. to dump almost the whole atmosphere (Bolodyan I.A., Dolgov E.I., Zhevlakov A.F., Melikhov A.S., Potyakin V.I. / On the limiting conditions of polymer combustion. // In the journal "Combustion and Explosion Physics" ". 1979, No. 4. - S. 63-65). In order to continue the operation of the spacecraft in this case, it is necessary to have reserves of nitrogen and oxygen in the pressurized compartments to restore the entire atmosphere.
Таким образом, анализ показывает, что наиболее приемлемо осуществлять пожаротушение в обитаемых гермоотсеках КЛА, когда на корабль действует сила тяжести, с помощью огнетушащих веществ.Thus, the analysis shows that it is most acceptable to extinguish fire in the inhabited pressurized compartment of the spacecraft when gravity acts on the ship using fire extinguishing substances.
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.At the same time, the use of fire extinguishing substances for extinguishing fire-extinguishing substances in inhabited pressure compartments of a spacecraft has many disadvantages. The use of a fire extinguisher in the pressurized compartment of a spacecraft during a flight or its preparation at launch, in and of itself, regardless of the size of the fire, is an emergency situation that can lead to disruption of the program and termination of flight due to pollution of the atmosphere of the pressurized compartment and equipment in it with a fire extinguishing agent.
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).Therefore, always with the fire protection of the inhabited pressurized spacecraft, the task is to minimize the risk of using fire extinguishing agents. At the same time, for example, extinguishing agents are selected with minimal dangerous manifestations (toxicity, aggressiveness in relation to electrical equipment, etc.), as well as with minimal extinguishing concentrations. Such extinguishing agents include, for example, inert gases and combined gas compositions. When selecting a fire extinguishing agent, in addition to the above, it is taken into account that with an increase in the oxygen concentration in the atmosphere, the extinguishing concentration of the extinguishing agent increases many times, and therefore its necessary supply and weight of fire extinguishing equipment (Kuzmenko K.P., Kalinkin V.I., Blinov A.A. / Extinguishing polymer materials with gas fire extinguishing agents. // In: Issues of Combustion and Extinguishing of Polymer Materials. M: 1989. - P.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.In the event of volumetric fire extinguishing, the atmosphere of the inhabited pressurized compartment needs to be thoroughly cleaned or replaced. Therefore, to continue the operation of the spacecraft, it is necessary to have filter absorbers or nitrogen and oxygen reserves, gas valves, etc. in the pressurized compartments. Delivery to orbit and / or to another planet of the entire complex of such equipment is associated with high material costs.
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.Local fire extinguishing agents, such as hand-held fire extinguishers, are used for fire protection of inhabited pressurized spacecraft compartments. These devices are ineffective. Firstly, they cannot be used during the launch of transport spacecraft into orbit and during their descent, as well as in automatic flight - this requires automated devices; secondly, their use is difficult due to the extremely dense layout of the equipment in the pressurized cabin KLA and limited access to it, especially in the instrument areas. The use of some effective fire extinguishing substances, for example, air-mechanical foam using hand-held fire extinguishers, can prevent the development of a fire in the spacecraft pressurized compartment, however, the atmosphere of the pressurized compartment is contaminated by the vapor of the foaming agent mixed with the products of combustion and pyrolysis of materials. Condensation of these vapors on surfaces in the pressurized compartment can lead to failure of electrical equipment, including those responsible for the survivability of spacecraft. This is confirmed by the practice of operating manned spacecraft, for example, Mir station, in a fire in orbit in 1997.
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.In view of the above, to ensure the fire safety of the inhabited pressurized spacecraft KLA at all stages of their operation, they should be equipped with a fire protection system, which when extinguished, provides for a decrease in the speed of ventilation flows and the use of fire extinguishing substances. At the same time, this comprehensive fire protection system should ensure the use of a fire extinguishing agent with the least possible probability.
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 (Сlim) 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 (Vlim), 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.As a prototype, we have chosen a method for ensuring the fire safety of the inhabited pressurized compartment KLA (Russian Patent No. 2116092. A method for ensuring the fire safety of the inhabited pressurized compartment of spacecraft. Authors: Melikhov AS, Zaitsev SN, Ivanov AV IPC 6 A 62 C 3/08, B 64 G 9/00. Priority 12/05/95), the essence of which is that at the launching position and at the spacecraft launching site in the pressurized compartment, the oxygen concentration is maintained below the concentration limits of combustion oxygen (C lim ) for the most combustible of the materials used, and in orbital flight according to the signal of fire detection means, the operation of the ventilation system in the pressurized compartment is switched to a cyclic mode consisting of the period of the disconnected state of the ventilation system for the time during which the gas medium stops flowing to the level corresponding to the lower limit of combustion of materials on the flow velocity in free fall (V lim), and the on period of the ventilation system during the time in which the gas medium in the closed m ventilation circuit in the pressurized compartment extends between two adjacent fire detectors, wherein the cyclic operation of the ventilation system is carried out before the start of hazard level in the pressurized compartment fire reduction recorded fire detection means.
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 (Vlim) 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 (Vvf). 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).The prototype method is based on the discovered patterns of burning materials in orbital flight; in zero gravity and under the action of microloading (in the field of small accelerations of gravity) (Bolodyan I.A., Ivanov A.V., Melikhov A.S. / Combustion of solid non-metallic materials under microgravity conditions // Materials of the 5th Asian Symposium Oceania on the Science and Technology of Fire (G. Newcastle, Australia, December 3-6, 2001, pp. 195-204). The lower limits of the combustion of materials were found by the flow rate in zero gravity (V lim ) and patterns of change in the combustion process in zero gravity with a changing field of gas flow velocities. It was shown that the determining factor in zero gravity conditions is the gas flow rate in the flame zone (V vf ). In this case, previously unknown patterns of the development of the combustion zone and the dynamics of its extinction with a change in the flow rate were discovered. These data provided the development of a fundamentally new method of preventing and extinguishing fire in inhabited pressurized spacecraft in orbital flight. Automated fire detection and extinguishing systems based on the presented method are equipped with inhabited pressurized modules of the Russian segment of the International Space Station (hereinafter 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.The advantage of the prototype method is its high reliability when extinguishing a fire in inhabited pressurized spacecraft in orbital flight, because a decrease in the speed of ventilation flows after shutting down or changing the operating mode of ventilation means in the pressurized compartment is achieved naturally due to the viscous dissipation of the kinetic energy of the atmosphere.
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 (Clim) 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 (Clim) 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 Clim, 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).As the disadvantages of the prototype method, the following should be noted. Practice has shown that it is unrealistic to maintain the oxygen concentration in the atmosphere of an inhabited pressurized compartment below the value of the oxygen concentration limit (C lim ) for the materials used. A decrease in oxygen concentration in the atmosphere of the inhabited pressurized compartment, from the point of view of ensuring human vital activity, below 21% is impractical. At the same time, most of the materials used in inhabited pressure compartments have a combustion limit value of oxygen concentration (C lim ) below 21%. These are cotton fabrics, nylon fabrics; rubberized fabrics; electrical insulating varnishes, fiberglass, getinaks; polystyrenes; polyurethane foams; organic glass; rubber; compounds based on various resins and so on. All these materials are highly combustible with a C lim value of 14-20% (On the effect of the composition of the polymer material on its ability to burn. / Zhevlakov A.F., Bolodyan I.A., Melikhov A.S., Tretyakov V.A. . // Express information: Fire hazard of substances and materials, ser.1, issue 85. - M .: VNIIPO. 1976. - S.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).Thus, if the use of a fire extinguishing agent with the help of an automated fire extinguishing system is not provided, then the inhabited pressurized spacecraft compartment will be fireproof in the presence of gravity (at the launch position, at active flight sites and at orbiting and launching sites).
Предлагаемое техническое решение свободно от указанных недостатков.The proposed technical solution is free from these shortcomings.
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.The aim of the invention is to ensure fire safety of the inhabited pressurized spacecraft at all stages of their operation, to increase the environmental stability of the pressurized compartment when using fire extinguishing substances, as well as saving fire extinguishing substances and reducing the weight of the fire extinguishing system.
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 (glim) 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.This goal is achieved by the fact that in the method of ensuring the fire safety of the inhabited pressurized compartments of spacecraft, which includes switching the ventilation system in the pressurized compartment to cyclic mode when a fire is detected, the acceleration of the force is continuously measured during preparation of the spacecraft at launch position and in space flight gravity pressurized compartment in the case of fire during acceleration, the smaller the maximum allowable combustion (g lim) most fuel from constructional Nemeth of materials, the ventilation system is switched to a cyclic mode, and in the event of a fire during acceleration equal to or greater than the mentioned maximum permissible value, a fire extinguishing agent is supplied to the pressurized compartment without changing the ventilation system operating mode, while the acceleration of gravity is measured inside the pressurized compartment at a maximum distance from the center of mass of the spacecraft.
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.The drawing shows a graph of the dependence of the change (decrease) in the maximum speed of the ventilation flow in the pressurized compartments of the service and power modules of the PC MKC and determined from it (schedule) using the maximum self-extinguishing time of various materials. The point numbers correspond to the data in the table.
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 (glim); 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 glim. 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 glim наиболее горючего материала тушение пожара может производиться посредством отключения вентиляционных систем в гермоотсеке или за счет перевода их работы на циклический режим.The invention is based on the results of a study by the authors of the process of burning materials and substances in zero gravity and various values of the acceleration of gravity that can take place on board a spacecraft (Melikhov A.S., Ivanov A.V., Bolodyan I.A. et al. / Study parameters of the combustion process of polymeric materials under conditions adequate to microgravity, by the method of physical modeling. (Materials of the 5th international seminar on combustion under microgravity conditions. USA, Cleveland. May 18-20, 1999; Bolodyan IA, Ivanov A .V., Melikhov A.S. / Combustion of solid non-metallic materials under microgravity conditions./ Materials of the 5th Asia-Oceania Symposium on the Science and Technology of Fire. G. Newcastle, Australia, December 3-6, 2001, pp. 195-204. The authors found that in the absence of forced (ventilation ) the flow of a gas oxidizing medium in the working range of oxygen concentrations, the combustion of a given material is possible only if the gravity accelerates above a certain limit value (g lim ); when accelerating below this value, the material does not burn. In particular, for materials widely used in inhabited pressurized spacecraft cabinets, the measured limit values at a working oxygen concentration in the atmosphere range from 40 cm / s 2 (for one of the most combustible materials - organic glass) and higher for other materials (Bolodyan I. .A., Ivanov AV, Melikhov AS / Combustion of solid non-metallic materials under microgravity conditions / Materials of the 5th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology G. Newcastle, Australia, December 3-6, 2001 , - S.195-204). Moreover, each material has its own value g lim . It follows that the feeding of extinguishing agent to extinguish a fire on board the ship must be carried out during acceleration of gravity, equal to or exceeding said limiting value, and when the acceleration is lower than g lim most flammable fire extinguishing material can be carried out by turning off the ventilation system in a pressurized compartment or account transferring their work to cyclic mode.
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).The extinguishing agent must be gaseous to ensure that it can be carried by the ventilation flow throughout the entire pressurized compartment and disposed of by its filter-absorbers. The fire extinguishing system with the help of a fire extinguishing agent when triggered should provide its fire extinguishing concentration in the atmosphere of the pressurized compartment at the maximum possible working oxygen concentration in the atmosphere. Data on the extinguishing concentration of gaseous extinguishing substances can be taken from literary sources (Fire and explosion hazard of substances and materials and their extinguishing agents. Handbook in 2 books. / Under the editorship of AN Baratov et al. - M .: "Chemistry", 1990. - 970 p .; Kuzmenko K.P., Kalinkin V.I., Blinov A.A. / Extinguishing polymer materials with gas fire extinguishing agents // In: Issues of Combustion and Extinguishing of Polymer Materials. M: 1989, - S.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).If, for example, getinax is the most combustible of the materials used in the pressurized compartment, then a fire extinguishing concentration of the extinguishing agent, for example, sulfur hexafluoride, equal to 30% (volumetric) should be created in the pressurized compartment.
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 Vlim (до самопотухания используемых материалов), может быть определено из соотношения:The time during which in the pressurized compartment after the ventilation systems are switched off, the movement of the gaseous medium to a level corresponding to the lower limit of combustion of materials by the flow rate in zero gravity V lim (until self-extinguishing of the materials used) can be determined from the ratio:
где Но=Vo*τ/1 - критерий гомохронности; Reo=Vo*1/ν - критерий Рейнольдса при исходном движении газовой среды в гермоотсеке; Reτ=Vτ*1/V - критерий Рейнольдса для режима течения в данный момент времени; Vo - исходная (перед отключением вентиляционных систем) скорость потока в гермоотсеке; Vτ - текущее (уменьшающееся во времени) значение скорости потока в гермоотсеке; τ - время; ν - коэффициент кинематической вязкости газовой среды; 1=Hef*Reef/Hef+Reef - характерный размер пространства, где ожидается возникновение пожара, связывающий эффективное значение высоты пространства Hef и эффективное значение его радиуса Ref; k; m; n - эмпирические коэффициенты.where Ho = V o * τ / 1 is the criterion of homochronism; Re o = V o * 1 / ν - Reynolds criterion during the initial movement of the gas medium in the pressurized compartment; Re τ = V τ * 1 / V is the Reynolds criterion for the flow regime at a given time; V o - initial (before shutting down ventilation systems) flow rate in the pressurized compartment; V τ is the current (decreasing in time) value of the flow velocity in the pressurized compartment; τ is the time; ν is the kinematic viscosity coefficient of the gaseous medium; 1 = H ef * Re ef / H ef + Re ef - the characteristic size of the space where a fire is expected to relate the effective value of the height of the space H ef and the effective value of its radius R ef ; k; m; n are empirical coefficients.
Самопотухание материалов происходит, когда текущее значение скорости потока в гермоотсеке Vτ становится равным значению Vlim 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).Self-extinguishing of materials occurs when the current value of the flow velocity in the pressurized compartment V τ becomes equal to the value V lim of burning materials (Bolodyan I.A., Ivanov A.V., Melikhov A.S. / Combustion of solid non-metallic materials under microgravity conditions. / Materials 5 of the Asia-Oceania Symposium on the Science and Technology of Fire (G. Newcastle, Australia, December 3-6, 2001, pp. 195-204).
Значение нижних пределов горения материалов по скорости потока в невесомости Vlim 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).The value of the lower limits of combustion of materials by the flow velocity in zero gravity V lim can be determined using a ground-based experimental setup (EU) (Patent No. 21116093 of Russia "Device for determining the limit of combustion of materials by flow velocity for zero gravity conditions." Authors: Melikhov AS , Ivanov A.V., Potyakin V.I. MPK6 A 62 C 3/08, B 64 G 9/00. Priority of the invention of December 5, 1995) or on a space station (Ivanov A.V., Alymov V. F., Smirnov A.B., Melikhov A.S. et al. / Preliminary results of the third series of experiments on the study of combustion of non-metal EI-crystal materials in the "Speed" on board the orbital station "Mir". // 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 - Vlim (см. таблицу) и исследованы закономерности вязкостной диссипации энергии движения газовых потоков в обитаемых гермоотсеках модулей PC МКС после выключения средств вентиляции (см. соотношение 1).To determine the maximum self-extinguishing time of materials after turning off the ventilation system, we measured the lower limits of combustion of materials by flow rate V lim (see the table) and studied the laws of viscosity dissipation of the energy of gas flow in inhabited pressurized compartments of the ISS PC modules after turning off the ventilation means (see ratio 1).
На чертеже приведен график для определения максимального времени самотушения (τех) различных материалов после выключения системы вентиляции в гермоотсеках модулей PC МКС в зависимости от значения Vlim.The drawing shows a graph for determining the maximum self-extinguishing time (τ ex ) of various materials after turning off the ventilation system in the pressurized compartments of the ISS PC modules depending on the value of 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 Сох=40% максимальное время самотушения испытанных материалов лежит в пределах от 26 до 200 с. Чем выше значение Vlim, тем меньше время самотушения материалов (τех) 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.The solid curve in the drawing is the dependence of the maximum value of the ventilation flow rate in the pressurized compartments of the service and power modules of the ISS PC on the time after the ventilation system is turned off. The points in the drawing correspond to the numbers in the table. It is seen that at C oh = 40%, the maximum self-extinguishing time of the tested materials lies in the range from 26 to 200 s. The higher the V lim value, the shorter the self-extinguishing time of materials (τ ex ) after turning off the ventilation system in the pressurized compartment. The change in the ventilation flow velocity in the pressurized compartments was measured at points located at a certain distance from the pressurized chamber walls, where the flow rate was maximum. Therefore, the actual self-extinguishing times will be lower than those shown in the drawing and in the table.
В таблице приведены значения Vlim материалов, которые являются горючими при Сох=40%, а также соответствующее время их самотушения (τех) после выключения системы вентиляции в гермоотсеке служебного модуля PC МКС при максимальной концентрации кислорода (Сох) в его атмосфере, равной 40% (объемных).The table shows the values of V lim of materials that are combustible at C oh = 40%, as well as the corresponding time of self-extinguishing (τ ex ) after turning off the ventilation system in the pressurized compartment of the service module PC ISS at the maximum oxygen concentration (C oh ) in its atmosphere, equal to 40% (volumetric).
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.Since fire extinguishing due to turning off the ventilation system in the pressurized compartment is the most probable in the inhabited pressurized spacecraft compartment, it is necessary to evaluate the danger that occurs in the pressurized compartment during self-extinguishing after the ventilation system is turned off.
Условием пожаробезопасности в обитаемых гермоотсеках является соотношение:The fire safety condition in inhabited pressurized compartments is the ratio:
где τt,c df - время достижения предельно допустимого уровня температуры атмосферы или опасной концентрации продуктов горения в атмосфере гермоотсека при пожаре, с; τal - время обнаружения пожара, с; τех - время тушения пожара, с; Ks - коэффициент безопасности.where τ t, c df is the time to reach the maximum permissible level of atmospheric temperature or a dangerous concentration of combustion products in the atmosphere of the pressurized compartment during a fire, s; τ al - time of fire detection, s; τ ex - fire extinguishing time, s; K s is the safety factor.
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.These estimates should be carried out according to the results of the work (Popov A.M., Nikolaev V.M., Melikhov A.S., Bolodyan I.A. Calculation and experimental study of the combustion of polymer materials in confined spaces at an increased oxygen concentration. In the collection Questions of combustion and quenching of polymeric materials in oxygen-enriched environments. - M .: VNIIPO, 1977. - P.31-38) taking into account the results of measurements of the toxicity of combustion products of materials.
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 glim), 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.Fire extinguishing control in an inhabited pressurized compartment of a spacecraft by the proposed method can be carried out using an automated system, which includes: a gravity acceleration meter in a pressurized compartment; Gravity accelerator (gravity g lim ), fire detectors, fire alarms; the shutdown unit of the electric motors of the pressurized compartment fans at the signal of the fire detectors; fire extinguishing system using a fire extinguishing agent, including a container for a fire extinguishing agent, a fire extinguisher supply line, an electric shut-off valve, an opening block for the shut-off valve at the signal of fire detectors; elements of automatic control of the system in accordance with the logic adopted below.
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).Fire detectors described in (Alekseev V.A., Zaitsev S.N. Electric smoke induction fire detector. Proceedings of the XIII Scientific and Technical Conference "Sensors and Transducers of Information from Measurement, Control and Management ". Under the editorship of Professor V.N. Azarov, M .: MGIEM, 2001. - S.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.To exclude the possibility of burning materials during the rotational motion of the spacecraft, the gravity acceleration meter should be installed in the pressurized compartment at the maximum distance from the center of mass of the spacecraft.
Предлагаемый способ предполагает следующую последовательность действий (логика работы систем пожаротушения) и режимы их осуществления.The proposed method involves the following sequence of actions (the logic of the fire extinguishing systems) and the modes of their implementation.
1. В задатчике предельно-допустимого ускорения силы тяжести задают величину glim, характеризующую горючесть наиболее пожароопасного материала (имеющего наименьшее значение glim из всех применяемых в гермоотсеке материалов).1. In the setpoint controller of the maximum permissible acceleration of gravity, the value of g lim characterizing the combustibility of the most fire hazardous material (having the smallest value g lim of all materials used in the pressurized compartment) is set.
2. Возникшая в гермоотсеке пожароопасная ситуация автоматически обнаруживается с помощью пожарных извещателей.2. A fire hazard situation arising in the pressurized compartment is automatically detected using fire detectors.
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 Vlim, 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 Vlim горящего материала (см. соотношение 1, таблицу и чертеж).3. If the acceleration of gravity at the time of fire detection is less than the acceleration limit for the combustion of the most flammable material, then the automated system generates a signal to turn off the ventilation means in the entire pressurized compartment or in a certain area of it (depending on the pressurized device and ventilation system). In this case, the quenching occurs due to a decrease in the flow rate in the pressurized compartment to the values of V lim , at which there is an independent extinction of materials. Studies in pressurized full-scale spacecraft compartments showed that in zero gravity conditions, extinction occurs over a period of no more than 200 s (for one of the most combustible materials - organic glass) depending on the size of the zone where the fire occurred, and depending on the values of V lim of the burning material (see ratio 1, table and drawing).
4. В том случае, если этот сигнал от измерителя ускорения силы тяжести в гермоотсеке в данный момент превышает значение ускорения, предельного для горения (glim) наиболее пожароопасного материала (имеющего наименьшее значение glim из всех применяемых в гермоотсеке материалов), то автоматизированная система формирует сигнал на подачу в гермоотсек огнетушащего вещества.4. In the event that this signal from the gravity acceleration meter in the pressurized compartment currently exceeds the acceleration limit for burning (g lim ) of the most fire hazardous material (having the smallest glim of all materials used in the pressurized compartment), then the automated system generates a signal for supplying a fire extinguishing substance to the pressurized compartment.
Выпуск огнетушащего вещества должен осуществляться по возможности равномерно по объему аварийного гермоотсека за возможно меньшее время, не превышающее времени тушения τех за счет отключения системы вентиляции наиболее пожароопасного материала (см. таблицу и чертеж).The extinguishing agent should be released as evenly as possible over the volume of the emergency pressurized compartment for the shortest possible time not exceeding the extinguishing time τ ex due to shutting down the ventilation system of the most fire hazardous material (see table and drawing).
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 Qfe при использовании данного способа будет равна отношению времени (τg) существования на борту ускорения силы тяжести выше предельного для горения (glim) к времени всего полета (τf). Например, при 30-ти дневном полете (τf=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 (τg=4 ч) вероятность применения огнетушащего вещества при возникновении пожара будет равна:The possibilities of the proposed method in the rational use of extinguishing agent and improving the environmental sustainability of the inhabited pressurized spacecraft can be assessed by taking the fire in the pressurized compartment equally probable during the entire time of preparation for the flight and orbital flight. Then the probability of using an extinguishing agent Q fe when using this method will be equal to the ratio of the time (τ g ) of the existence on board of the acceleration of gravity above the limit for burning (g lim ) to the time of the entire flight (τ f ). For example, with a 30-day flight (τ f = 720 hours) of a reusable ship and finding it at the starting position in the active sections of the flight (putting into orbit, maneuvering in orbit and landing) for 4 hours (τ g = 4 h) the probability of using a fire extinguishing agent in case of fire will be equal to:
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.In conditions of, for example, interplanetary flights, this value will be even lower, because the duration of the flight in zero gravity during interplanetary flight can be significantly more than 30 days, and the lifetime on board the acceleration of gravity is about the same.
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.Thus, the application of the proposed method ensures the fire safety of the inhabited pressurized KLA at all stages of their operation, significantly reduces the supply of extinguishing agent that must be on board the ship at a given level of reliability of the flight program, and increases the environmental sustainability of the inhabited pressurized KLA during its flight.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005132799/12A RU2306965C2 (en) | 2005-10-24 | 2005-10-24 | Fire-protection method for inhabited pressurized compartments in spacecraft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005132799/12A RU2306965C2 (en) | 2005-10-24 | 2005-10-24 | Fire-protection method for inhabited pressurized compartments in spacecraft |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005132799A RU2005132799A (en) | 2007-04-27 |
| RU2306965C2 true RU2306965C2 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38106761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005132799/12A RU2306965C2 (en) | 2005-10-24 | 2005-10-24 | Fire-protection method for inhabited pressurized compartments in spacecraft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2306965C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742641C2 (en) * | 2016-08-03 | 2021-02-09 | Зодиак Аэротекникс | Method and system of fuel tank inertisation |
| RU2750367C1 (en) * | 2020-07-14 | 2021-06-28 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight |
| RU2800468C2 (en) * | 2018-11-23 | 2023-07-21 | Зодиак Аэротекникс | Inert gas generator for aircraft fuel tank inerting system and inerting method |
-
2005
- 2005-10-24 RU RU2005132799/12A patent/RU2306965C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742641C2 (en) * | 2016-08-03 | 2021-02-09 | Зодиак Аэротекникс | Method and system of fuel tank inertisation |
| RU2742641C9 (en) * | 2016-08-03 | 2021-06-07 | Зодиак Аэротекникс | Method and system of fuel tank inertisation |
| RU2800468C2 (en) * | 2018-11-23 | 2023-07-21 | Зодиак Аэротекникс | Inert gas generator for aircraft fuel tank inerting system and inerting method |
| RU2750367C1 (en) * | 2020-07-14 | 2021-06-28 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005132799A (en) | 2007-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rohilla et al. | Condensed aerosol based fire extinguishing system covering versatile applications: A review | |
| EP3626312A1 (en) | Aircraft fire suppression systems | |
| Guibaud et al. | Fire safety in spacecraft: Past incidents and Deep Space challenges | |
| RU2306965C2 (en) | Fire-protection method for inhabited pressurized compartments in spacecraft | |
| DiNenno et al. | Clean agent total flooding fire extinguishing systems | |
| Junjunan et al. | A review on fire protection systems in military and civilian vehicles | |
| Friedman | Fire safety in extraterrestrial environments | |
| US20230381563A1 (en) | Threat-Based Fire Suppression Apparatus, System, and Method | |
| RU2319528C2 (en) | Method to provide fire safety of pressurized compartments included in manned section of lunar space base | |
| Friedman et al. | Fire behavior and risk analysis in spacecraft | |
| Ruff et al. | Fire safety | |
| Friedman et al. | Fire suppression in human-crew spacecraft | |
| RU2592344C1 (en) | Method of fire safety providing in inhabited tight compartments of long-term orbital stations and interplanetary ships modules intended for operation in lagrange points, and device for its implementation | |
| Cole | Space station internal environmental and safety concerns | |
| RU2318564C2 (en) | Fire-extinguishing method for manned pressurized compartments of orbiting spacecrafts | |
| Martin et al. | Spacecraft fire detection and suppression (FDS) systems: An overview and recommendations for future flights | |
| Friedman et al. | Risks, designs, and research for fire safety in spacecraft | |
| Rajput et al. | Fire extinguishing agents: sort and comparison | |
| Jacobson et al. | Powdered aerosols performance in various fire protection applications | |
| Dietrich et al. | Determination of realistic fire scenarios in spacecraft | |
| Elatabani | Boiling liquid expanded vapor explosion (BLEVE) of petroleum storage and transportation facilities case study Khartoum State | |
| RU2750367C1 (en) | Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight | |
| RU2116092C1 (en) | Method for provision of fire safety of crew pressurized compartments of spacecraft | |
| Deris | Fire extinguishment and inhibition in spacecraft environments | |
| Wilder | High expansion foam for shipboard fire fighting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081025 |