RU2372956C2 - Устройство для тушения огня нагнетанием газа, генерируемого при сгорании пиротехнического блока - Google Patents

Устройство для тушения огня нагнетанием газа, генерируемого при сгорании пиротехнического блока Download PDF

Info

Publication number
RU2372956C2
RU2372956C2 RU2005115167/12A RU2005115167A RU2372956C2 RU 2372956 C2 RU2372956 C2 RU 2372956C2 RU 2005115167/12 A RU2005115167/12 A RU 2005115167/12A RU 2005115167 A RU2005115167 A RU 2005115167A RU 2372956 C2 RU2372956 C2 RU 2372956C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
gas
fire
combustion
block
Prior art date
Application number
RU2005115167/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005115167A (ru
Inventor
Кристьян ФАБР (FR)
Кристьян ФАБР
Original Assignee
Эрбюс Франс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эрбюс Франс filed Critical Эрбюс Франс
Publication of RU2005115167A publication Critical patent/RU2005115167A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2372956C2 publication Critical patent/RU2372956C2/ru

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C5/00Making of fire-extinguishing materials immediately before use
    • A62C5/006Extinguishants produced by combustion
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0018Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)
  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

Устройство для тушения огня содержит газогенератор для сжигания пиротехнического блока, соединенный со средствами распределения генерируемого газа в зоне возгорания. Устройство содержит также средства регулирования генерируемого давления, чтобы создать определенный профиль концентрации кислорода в зоне возгорания. Эти средства регулирования могут быть выполнены, например, в виде управляемого вентиля или представлять собой специальную форму выполнения пиротехнического генератора. Устройство выполнено с возможностью применения для тушения огня в авиационном двигателе, так как в нем не используется галогеносодержащее огнетушащее вещество. Изобретение позволяет точно контролировать продолжительность и уровень защиты зоны возгорания. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к приборам противопожарной защиты, называемым также огнетушителями. В частности, изобретение применяется в стационарных устройствах для тушения огня, которые могут включаться дистанционно.
В частности, настоящее изобретение касается генерирования инертного газа при помощи сжигания пиротехнического состава и распространения этого газа в зоне возгорания с регулируемым расходом; изобретение относится к огнетушителю, содержащему камеру сгорания, систему регулирования и средства распространения в зоне возгорания, в частности, используемому в области авиации.
Уровень техники
В большинстве случаев устройства огнетушения содержат резервуар, содержащий огнетушащее вещество, распространяемое в зоне огня для его тушения, а также для предупреждения его распространения.
Огнетушители с резервуаром для огнетушащего вещества подразделяются на две основные категории. Первая категория относится к приборам с постоянным давлением, в которых газ обеспечивает постоянное давление огнетушащего вещества внутри единого баллона, являющегося одновременно резервуаром для этого газа. Огнетушащее вещество высвобождается через вентиль на выходе указанного баллона. Во второй категории продувочный газ высвобождается только при использовании огнетушителя и выталкивает огнетушащее вещество, которое в данном случае хранится не под давлением.
В качестве примера огнетушителей первого типа можно указать огнетушители, применяемые в настоящее время для тушения пламени в двигателе летательного аппарата. В этих устройствах в качестве огнетушащего вещества используют галон, хранящийся в жидком виде за счет создания повышенного давления в баллоне, используемом в качестве резервуара. В зависимости от требований противопожарной безопасности могут быть установлены два или более огнетушителей. Один или несколько трубопроводов для распространения огнетушащего вещества, соединенных с каждым баллоном, обеспечивают распространение вещества в сторону подлежащей защите зоны или зон. В нижнем конце баллона калиброванная заглушка закрывает распределительный трубопровод, чтобы удерживать галон в баллоне. Устанавливают также датчик давления для непрерывного контроля давления в баллоне. При обнаружении огня срабатывает пиротехнический детонатор: создаваемая этим детонатором ударная волна выталкивает заглушку, что приводит к опорожнению баллона и выталкиванию огнетушащего вещества под действием давления в сторону защищаемых зон через распределительные трубопроводы.
Что касается огнетушителей второй категории, то в них используется отдельное устройство создания давления. Эти противопожарные приборы, как правило, содержат первый резервуар со сжатым газом и второй резервуар для огнетушащего вещества. При использовании прибора содержащийся в первом резервуаре газ через отверстие проходит во второй резервуар, создавая повышенное давление в баллоне с огнетушащим веществом. Иногда первый резервуар со сжатым газом заменяют генератором газа, как описано в документе WO 98/02211. Во всех случаях, когда создается высокое давление огнетушащего вещества, оно распыляется огнетушителями второй категории для тушения пожара, как и в случае приборов первой категории.
Недостатком этих огнетушителей, независимо от их категории, является необходимость постоянного хранения огнетушащего вещества, что требует специальных мероприятий по контролю и проверке, таких как периодическое взвешивание. Для устройств, используемых в качестве бортовых огнетушителей летательных аппаратов и принадлежащих к первой категории, добавляются требования хранения огнетушащего вещества под давлением и, в частности, проблемы, связанные с возможностью микроутечек в этих приборах.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков огнетушителей, в частности, для тушения двигателей самолета с одновременным обеспечением преимуществ.
В этой связи настоящее изобретение касается устройства для тушения огня, в котором в качестве огнетушащего вещества используют инертный газ, который генерируется только в случае необходимости, то есть в момент применения огнетушителя, при сгорании пиротехнического материала, выбираемого соответствующим образом. Таким образом, можно генерировать большое количество инертного газа, состав которого зависит от природы пиротехнического материала; в частности, газ может содержать более 20% азота или более 30% и даже более 40% смеси нейтральных газов, таких как азот, моноксид или диоксид углерода. Предпочтительно генерируемый инертный газ должен содержать в основном азот, учитывая его относительно простое получение при пиротехническом сгорании.
Генерируемый азот нагнетается в зоны, где был обнаружен огонь. Для обеспечения надежного тушения огня инертный газ выталкивается из устройства за счет регулируемого давления, в частности, чтобы подводить количество кислорода в зонах огня по заранее определенному профилю в зависимости от времени, например, согласно почти постоянной ступени концентрации во время промежутка времени, не равного нулю.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением содержит пиротехнический газогенератор, связанный со средствами распределения генерируемого газа, являющегося огнетушащим веществом, и со средствами регулирования в них давления.
Предпочтительно газогенератор содержит камеру, содержащую проперголевый блок и пиротехнический запал. Зажигание пиротехнического запала электрическим током обеспечивает, например, воспламенение пропергола, при разложении которого образуется инертный газ.
Предпочтительно устройство огнетушения содержит фильтры, установленные в камере сгорания или в средствах распределения, чтобы сажа и зола, также образующиеся при сгорании пиротехнического состава, не попадали в зону огня.
Предпочтительно устройство содержит средства охлаждения генерируемого газа.
Устройство для тушения огня может содержать разное количество газогенераторов, связанных с теми же средствами распределения. Кроме того, можно использовать несколько пиротехнических материалов разного состава в одной и той же камере.
Параметры средств распределения определяются заранее путем определения давления, под которым инертный газ выталкивается из камеры, непосредственно связанного с напором газа, нагнетаемого в зону огня, и с концентрацией кислорода или другого компонента, требуемой для обрабатываемой зоны. В зависимости от геометрической формы распределительного трубопровода, размеров и вентиляции обрабатываемых зон, учитывая потери напора или форму обрабатываемых зон, специалист может определить необходимое давление. Расчеты могут быть уточнены экспериментальным путем.
Согласно варианту выполнения средства регулирования давления включают в себя, по меньшей мере, один регулировочный вентиль, установленный в средствах распределения, открытие которого происходит во время этапа срабатывания огнетушителя либо по команде извне, либо при повышении давления в камере сгорания. Регулировочный вентиль предпочтительно управляется согласно правилу, заданному и определенному пользователем с использованием, в случае необходимости, информации, поступающей от датчиков, измеряющих, например, концентрацию кислорода в обрабатываемых зонах; это обеспечивает еще более тонкое регулирование давления газа в режиме замкнутого контура.
Открытием вентиля можно управлять дистанционно, при помощи ручного привода или при помощи механизма управления, соединенного со средствами воспламенения пиротехнического состава.
Геометрическая форма блока пиротехнического материала также позволяет генерировать получаемые в результате сгорания газы согласно заранее определенному правилу. Таким образом, средства регулирования могут быть выполнены соответственно или альтернативно в зависимости от различных параметров газогенератора и, в частности, от геометрической формы проперголевого блока, который обеспечивает регулируемое генерирование газа, нагнетаемого в защищаемые зоны.
В этом случае регулировочный вентиль может быть заменен калиброванным отверстием; после срабатывания горение блока пиротехнического материала не требует регулирования и калиброванное отверстие позволяет контролировать давление, при котором происходит сгорание пропергола, таким образом, чтобы обеспечить расход вещества, необходимый для обработки инертным газом зон возгорания.
Альтернативно или дополнительно регулирование может быть также обеспечено при помощи других органов регулирования, таких как редуктор, связанный или не связанный с устройством, создающим разность давления (диафрагма, сопло).
Независимо от варианта выполнения средств регулирования, они позволяют оптимизировать продолжительность времени, в течение которого концентрация инертного вещества приводит, например, к уровню содержания кислорода, меньшему 12%, в рассматриваемых зонах огня. Таким образом, можно также создавать пульсирующую концентрацию переменного вида и точно контролировать продолжительность и уровень защиты рассматриваемой зоны.
Согласно варианту изобретения огнетушитель может приводиться в действие оператором дистанционно. Он может также проводиться в действие напрямую при помощи устройства зажигания, получающего информацию от датчика, который обнаруживает наличие условий для возгорания. Чтобы избежать несвоевременного срабатывания, в частности, во время операций обслуживания, устройство может быть оборудовано средствами нейтрализации.
Устройство для тушения огня в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно используют в самолетах, в частности в турбореактивных двигателях, где оно позволяет отказаться от галогеносодержащих огнетушащих веществ, используемых в настоящее время.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более очевидно из рассмотрения прилагаемых фигур и чертежей, которые представлены в качестве примера и ни в коем случае не являются ограничительными.
Фиг.1 - вид устройства тушения огня в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения.
Фиг.2 - вид альтернативного варианта устройства тушения огня в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.3 - вид другого варианта выполнения огнетушителя в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.4 - схема монтажа на борту самолета устройства тушения огня в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5А и В - кривые изменения концентрации кислорода в двух зонах возгорания, оборудованных устройством тушения огня в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг.1, устройство для тушения огня или огнетушитель 1 содержит генератор 2 инертного газа, связанный со средствами 4 распределения газа. Средства 4 распределения газа могут быть выполнены в виде трубопровода, достаточно длинного, чтобы доходить до зоны 6 возгорания, или могут быть соединены с любым известным распределительным устройством 8, таким как разветвленный трубопровод.
Газогенератор 2 содержит камеру 10 сгорания, например, цилиндрической формы, в которую устанавливают пиротехнический патрон 12, в основном состоящий из пропергола. Сгорание пропергола, инициируемое устройством 14 зажигания, приводит к образованию инертного газа, поступающего в средства 4 распределения через выпускное отверстие 16.
Инертный газ, в основном состоящий из азота и/или оксида углерода, получаемый разложением при сгорании пиротехнических составов, находится при высокой температуре, и может оказаться необходимым его быстрое охлаждение перед подачей в зоны возгорания. В связи с этим могут быть предусмотрены средства охлаждения, например «активный» фильтр, то есть химическое соединение, помещаемое внутри или снаружи камеры 10 сгорания и поглощающее часть тепла от горения, или металлический фильтр. Кроме того, может оказаться необходимым установить химические и/или механические фильтры для отфильтровывания сажи.
Эти различные фильтры могут быть установлены перед и/или за газовыпуксным отверстием 16, в камере 10 сгорания или в средствах 4 распределения.
Предпочтительно выпускное отверстие 16 камеры 10 сгорания может закрываться запорным устройством 20, чтобы изолировать пропергол от внешней окружающей среды до момента его использования. В частности, запорное устройство 20 может быть выполнено в виде калиброванной крышки, то есть мембраны, которая разрывается или открывается после воспламенения, как только давление внутри камеры 10 сгорания достигает определенного порога.
Предпочтительно давление внутри камеры 10 равно атмосферному давлению, когда устройство 1 огнетушения не используется. Как только срабатывает устройство 14 зажигания, проперголевый блок 12 начинает гореть и создавать давление в камере 10. Устройство 14 зажигания может быть любым известным устройством. Его можно приводить в действие вручную путем непосредственного воздействия на устройство 14.
Предпочтительно устройство 14 зажигания приводится в действие дистанционно при помощи цепи 22 управления, которая может быть соединена с блоком 24 управления. Предпочтительно сигнал 26, поступающий от датчика автоматической пожарной сигнализации, может быть использован как сигнал автоматического включения через блок 24 управления. В случае автоматического срабатывания предпочтительно предусматривать устройство 28 нейтрализации средства 22 управления. Можно также предусмотреть устройство 30 ручного включения на корпусе блока 24 управления и/или на устройстве 14 зажигания.
Для тушения огня необходимо ограничить доступ кислорода в зону 6 возгорания. Для этого газ, генерируемый при горении пиротехнического блока 12 и нагнетаемый распределительным устройством 8, обеспечивает снижение относительной концентрации кислорода. Желательно, чтобы генерируемый газ был инертным и в то же время не загрязняющим окружающую среду или не способствующим коррозии, в частности, в случае зоны 6 возгорания, находящейся в двигателе самолета. Для этого генерируемый газ содержит часть азота в количестве, по меньшей мере, равном 20% и даже 40%, получаемую в результате сгорания пиротехнического состава с высоким содержанием азотосодержащих соединений; можно также соединять азот, например, с диоксидом углерода, чтобы повысить концентрацию нагнетаемого инертного газа и достигать требуемого порога.
Например, общеизвестно, что при концентрации кислорода ниже 12% всякое горение прекращается. Можно определить количество газа, предназначенного для нагнетания в зону 6 возгорания, чтобы получить такой уровень O2; в случае вентиляции зон возгорания уровень возобновления воздуха учитывают для расчета нагнетаемого газа. Это позволяет определить количество пиротехнического вещества 12, которое необходимо поместить в рассматриваемый огнетушитель.
Чтобы оптимизировать эффективность тушения в огнетушителе 1 в соответствии с настоящим изобретением предусматривают систему регулирования расхода газа на выходе трубопровода 8 в зоне 6 возгорания, то есть средства регулирования давления в распределительных средствах 4. Благодаря такому контролю давления можно свести к минимуму количество пиротехнического материала 12 и/или размер камеры 10, будучи при этом уверенным в успешном тушении огня. Например, средства регулирования давления позволяют получить заранее определенный профиль концентрации кислорода в зоне возгорания в виде ступени в течение промежутка времени, не равного нулю, или в виде пульсирующего профиля; понятно, что для каждого значения концентрации необходимо предусматривать предел погрешности относительно теоретического фиксированного значения ступени. Так, ступень может быть «плато Гаусса» или кривой, заключенной между двумя значениями, различающимися, по меньшей мере, на 10% от значения ступени.
Согласно предпочтительному варианту выполнения запорное устройство 20 газогенератора 2 может быть выполнено в виде регулировочного вентиля, предпочтительно управляемого дистанционно при помощи первых средств 32 управления. Такие регулировочные вентили известны, например, из документов WO 93/25950 или USA-4877051 и доступны в торговой сети.
Первые средства 32 управления могут быть цепью управления, выходящей из блока 24 управления, предпочтительно совпадающей с цепью, используемой для приведения в действие устройства 14 зажигания. Данные, поступающие в блок 24 управления, позволяют изменять вручную или автоматически согласно заранее определенной периодичности или в зависимости от измеренных параметров степень открытия и/или закрытия вентиля 20.
Так, например, можно применять датчик, измеряющий концентрацию кислорода в зоне 6 возгорания: через цепь 34 управления блок 24 может видоизменять сигнал, подаваемый первыми средствами 32 управления, для регулирования открытия вентиля 20.
Устройства 1 огнетушения в соответствии с настоящим изобретением могут быть установлены параллельно и, например, связаны с одним и тем же распределительным устройством 8. Другой вариант выполнения, показанный на фиг.2, предусматривает наличие нескольких генераторов 2а-2е инертного газа внутри одного устройства 1 огнетушения. Блоки 12а-12е пиротехнического материала каждого из этих генераторов могут быть одинаковыми (состав, геометрическая форма, что будет пояснено ниже) или отличаться друг от друга. Устройства 14а-14е зажигания каждого из генераторов 2а-2е могут включаться независимо друг от друга или одновременно. Предпочтительно средства управления позволяют селективно включать зажигание и оптимизировать таким образом число используемых генераторов 2а-2е в зависимости от условий обнаружения и параметров огня или выбирать наиболее подходящий генератор, если проперголевые блоки 12 отличаются друг от друга по своей природе.
В этом варианте выполнения каждый газогенератор 2а, 2b может сообщаться с распределительными средствами 4 через свой собственный трубопровод 4а, 4b, оборудованный регулировочным вентилем 20а, 20b. Можно также предусмотреть только один вентиль 20f, установленный на трубопроводе 4f, сообщающемся с генераторами 2с, 2d, 2e через трубопроводы 4с, 4d, 4e. Точно так же, как и в варианте выполнения, показанном на фиг.1, регулирование может быть осуществлено в открытом или закрытом контуре.
Другой возможностью реализации регулирования давления в соответствии с настоящим изобретением является калибровка блока пиротехнического материала, чтобы создавать давление в камере 10 соответственно определенному профилю. Это давление Р (запорное давление) передается непосредственно и при соблюдении определенных параметров и под контролем на распределительные средства 4 и, следовательно, в зону 6 возгорания.
Действительно, как известно, например, из области ракетной техники, путем правильного выбора состава пропергола и геометрической формы блока можно получать контролируемый расход генерируемого газа и, следовательно, регулируемое давление в камере 10. В этом случае даже при наличии регулировочного вентиля 20 между камерой 10 сгорания и распределительными средствами 4 можно применять только одно простое запорное устройство, такое как калиброванная крышка, и даже соединять напрямую выпускное отверстие 16 с распределительными средствами 4. Пример выполнения такого устройства огнетушения показан на фиг.3.
Предпочтительно выпускное отверстие 16 оборудовано соплом 36, выполненным, если возможно, таким образом, чтобы достигать скорости звука при минимальном сечении сопла 36. Это позволяет изолировать газогенератор 2 от распределительных средств 4; таким образом, колебания давления в распределительном трубопроводе 4 не мешают горению пиротехнического материала 12, что позволяет лучше контролировать параметры.
В частности, можно калибровать блок пиротехнического материала 12 таким образом, чтобы получить расход газа, выходящего из камеры 10 через отверстие 16, равный определенному значению. Средства регулирования давления и, следовательно, расхода инертного вещества в зоне 6 возгорания в этом случае непосредственно встроены в газогенератор 2: простым воздействием на устройство 14 зажигания можно обеспечить этот заранее установленный расход.
Действительно, математические формулы позволяют связать между собой различные параметры (давление, скорость и поверхность горения, расход генерируемого газа и т.д.), чтобы оптимизировать геометрическую форму блока пиротехнического материала, и первоначальные условия для данного пиротехнического материала, чтобы получить в конечном итоге требуемый расход инертного газа. Так, расход газа, образующегося при сгорании пиротехнического материала 12, такого как пропергол, равен
(1) Q=ρScVc,
где Q - расход (кг/с);
ρ - объемная масса пропергола (кг/м3);
Sc - поверхность горения пропергола (м2);
Vc - скорость сгорания пропергола (м/с).
Следует отметить, что поверхность Sc зависит от формы блока; в частности, она может меняться во время горения.
С другой стороны, скорость сгорания пропергола Vc зависит от давления внутри камеры сгорания, то есть
(2) Vc=a·Pn,
где а, n - коэффициенты, зависящие от состава пропергола и определенные экспериментальным путем;
Р - запорное давление (Ра) внутри камеры 10 сгорания.
Наконец, расход газа, проходящего через сопло, выражается через
Figure 00000001
где Р - запорное давление (Ра);
Аt - поверхность сопла 36 в горловине (м2);
1/Cet - коэффициент расхода (с/м), зависящий от природы генерируемого газа;
Cd - коэффициент, связанный с природой сопла.
Достаточно решить эти уравнения в зависимости от характеристик, свойственных выбранному проперголу (ρ, a, n, Cet), и требуемых условий нагнетания газа (At, Р, Vc), чтобы определить геометрию газогенератора, позволяющую обеспечить необходимый профиль расхода в течение необходимого времени.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением рекомендуется для использования в самолетах. На фиг.4 схематически показан монтаж в турбореактивном двигателе 40 самолета устройства 1 для тушения пожара в двигателе, которое может срабатывать при обнаружении огня и/или дыма.
Пример: Применение устройства для тушения огня в двигателе самолета Образование инертного газа, предпочтительно азота с содержанием более 20% и даже более 30% или 40%, получают при сгорании «высокоазотированного» пиротехнического состава. Основными характеристиками, принимаемыми во внимание при выборе пиротехнического состава, являются эффективность с точки зрения выхода газа, плотность материала, температура горения и производные продукты сгорания. Может также учитываться токсичное или коррозийное воздействие дымов, что сразу же заставляет отказаться от некоторых составов. В частности, рекомендуемый состав, используемый для самолетов, является смесью азида натрия и оксида меди (NaN3/CuO), которая при сгорании дает 32,5% азота и 20% диоксида углерода. Можно также предусмотреть соединение щелочного нитрата меди и нитрата гуанидина (BCN/NG) для получения газа, содержащего 24,7% N и 16,9% CO2.
Для оценки количества нагнетаемого азота принимают во внимание степень вентиляции рассматриваемой(ых) зоны(зон). В качестве примера рассмотрим двигатель 40, показанный на фиг.4, с двумя зонами возгорания А и В, имеющими следующие характеристики:
Объем V (м3) Вентиляция QR3/с) (расход возобновления воздуха)
Зона А 1,416 0,212
Зона В 0,476 0,285
Как было описано выше, генератор инертного вещества состоит из камеры 10 сгорания, содержащей блок 12 пиротехнического вещества, такого, как было уточнено выше, устройство 14 зажигания и фильтр 18, оборудованной на конце соплом 36, выполненным таким образом, чтобы скорость звука достигалась при минимальном сечении сопла.
Желательно, чтобы покрытие инертной атмосферой зон 6 возгорания происходило за 5 секунд. Часто предпочитают и даже оказываются вынужденными применять другие значения этого времени в силу нормативных требований, и, в частности, в таком случае желательно, чтобы:
- фаза Е тушения («бустерная» фаза: снижение уровня кислорода с 21% (номинальная концентрация кислорода в воздухе по объему) до 11% за 1,5 с;
- фаза М поддержания (фаза «нейтрализации» или «sustainer»): поддержание концентрации кислорода на уровне 11% в течение 3,5 с.
Можно отметить, что во время фазы М поддержания расход азота (или инертного газа) ниже, чем во время фазы Е тушения. Такой двухфазный режим может быть получен различными способами, такими как использование двух разных пиротехнических составов. Предпочтительно, и это будет описано ниже, изменение профиля горения проперголевого блока (геометрическое изменение поверхности горения) позволяет получить такой режим.
Изменение во времени концентрации кислорода C(t) в зоне 6 возгорания, схематически показанной на фиг.3, в зависимости от расхода свежего воздуха (возобновление воздуха в зоне) QR, от расхода газа, поступающего из газогенератора и нагнетаемого в зону QI возгорания (эти два компонента удаляются из зоны 6 возгорания при расходе QS=QR+QI), и от значений относительной концентрации кислорода CR и CI на входе, может быть выражено дифференциальным уравнением
Figure 00000002
откуда (по определению расход генератора не содержит кислорода и CI=Q):
Figure 00000003
В фазе Е тушения необходимо, чтобы за строго определенное время (в примере 1,5 с) была достигнута концентрация кислорода в 11% (по объему). Но CR=0,21, и когда t=0, C(t)=CR, откуда k=CR·(QS-QR)/QS.
Таким образом, мы имеем
Figure 00000004
В фазе М поддержания необходимо, чтобы в течение строго определенного времени (в примере 3,5 с) концентрация кислорода поддерживалась на уровне, близком к уровню, достигнутому во время бустерной фазы, и меньшем минимального уровня, необходимого для горения. Точно так же CR=0,21, и в любой момент
CM(t)=Cmin=0,11, откуда k=Cmin-(QR·CR)/QS.
Таким образом, получают количество инертного газа, предназначенного для нагнетания во время этой фазы: QIM=(QR/Cmin)·(CR-Cmin).
После всех расчетов получают следующие значения объемного расхода инертного газа, предназначенного для нагнетания в зоны возгорания:
Режим Время (с) QR 3/c) Зона А QR 3/с) Зона В Всего (м3/с) Общий V (м3)
Бустер Е 1,5 0,7 0,35 1,05 1,58
Поддержание М 3,5 0,192 0,259 0,45 1,58
3,16
Изменение концентрации кислорода в одной точке для этих двух зон показано на фиг.5А для зоны А и на фиг.5В для зоны В, где горизонтальная прямая показывает уровень концентрации кислорода, которого необходимо достичь, чтобы обезопасить рассматриваемую зону возгорания, то есть 12%.
Понятно, что при помощи устройства огнетушения в соответствии с настоящим изобретением можно было бы управлять расходом инертного вещества таким образом, чтобы получить концентрацию кислорода в зоне возгорания, развивающуюся по заданному профилю, например по пульсирующему профилю.
Существует много пиротехнических составов, горение которых приводит к образованию большого количества инертного газа, состоящего в основном из азота и/или диоксида углерода и равного в представленном примере 3,16 м3, с одновременным ограничением выхода нежелательных дополнительных соединений (см. выше). Специалисту по проперголу не сложно сделать наиболее подходящий выбор или определить новые составы в зависимости от предусматриваемого применения.
Для примера, представленного в данной заявке, расчеты по размерам будут произведены с проперголом, выбранным исключительно в качестве неограничительного примера и имеющим следующие баллистические характеристики:
Cet=1034 м/с
ρ=1600 кг/м3
f=l,7·10-6
n=0,5
при этом выход генерируемого газа на сгоревшую массу при температуре горения 1,2 л/г.
Кроме того, разность расхода между двумя фазами Е и М находится в соотношении 20; однако выпускное отверстие 16 (калиброванное сопло 36) камеры 10 сгорания идентично в обоих случаях. Рабочее давление Р газогенератора 10 тоже будет меняться в соотношении 20.
Иначе говоря, чтобы избежать чрезмерного снижения давления в камере сгорания во время фазы М поддержания, что помешало бы условиям нагнетания, можно установить рабочее давление для этой фазы, например, в 5 бар (5·105 Па). Для фазы Е тушения давление достигнет в этом случае 100 бар (100·105 Па).
Объемный расход, необходимый для бустерной фазы Е, равен QI=1,05 мз/c=1050 л/с, то есть массовый расход газа, выходящего из генератора, равен 875 г/с. Скорость горения пропергола при 100 бар равна VcE=а·Рn=1,7·10-6·(100·105)0,5=5,4·10-3 м/с.
Толщина пропергола, сгораемого во время этой бустерной фазы Е в течение 1,5 с, равна таким образом Е=8,1 мм. Поверхность горения Sс определяют из уравнения (1), то есть ScE=0,1 м2.
При определении размеров сопла используют уравнение (3), то есть
At=(QIm·Cet)/(P·Cd), где Сd=0,99, то есть поверхность прохождения в горловине At=91,4·106 м2 или диаметр d=10,8 мм.
Для фазы М поддержания необходимый объемный расход равен 0,05 м3/с или 50 л/с, что дает массовый расход газа, выходящего из генератора QIm=42 г/с при давлении 5 бар. Скорость горения равна VcM=а·Рn=1,2·10-3 м/с, а толщина пропергола, предназначенного для сгорания во время этой фазы в течение 3,5 с, равна ЕрM=4,2 мм, то есть поверхность горения ScM=0,022 м2.
Поверхности горения, отличающиеся в зависимости от бустерной фазы Е или фазы поддержания М (при соотношении 4,55), могут быть определены разными путями при блоках, горение которых происходит по одной стороне «сигаретно», по нескольким сторонам и т.д. Придаваемая блокам форма зависит от условий производства, от изменения поверхности, а также от способа зажигания. Можно оптимизировать изменение поверхности горения по времени, чтобы получить требуемую формулу расхода.
Как было указано выше, можно также предусмотреть два разных типа пропергола для двух фаз горения.
Представленное выше описание не исключает любых альтернатив, которые может предусмотреть специалист для реализации устройства в соответствии с настоящим изобретением. В частности, между различными представленными вариантами выполнения можно предусмотреть самые различные комбинации. Понятно, например, что вместо корпуса управления 24 можно предусмотреть отдельные датчики и средства управления для каждого устройства. Точно так же для устройства 1, содержащего несколько газогенераторов 2, можно предусмотреть выполнение некоторых газогенераторов с регулируемым выходом газа, тогда как в других генераторах, соединенных с теми же распределительными средствами, генерирование газа регулируется вентилями 20. Кроме того, в одном проперголевом блоке 12 можно использовать более двух разных пиротехнических составов.

Claims (24)

1. Устройство (1) для тушения огня, содержащее:
газогенератор (2), содержащий камеру (10), содержащую газовыпускное отверстие (16) и блок пиротехнического материала (12) генератора выталкивающего газа;
средства (4) распределения генерируемого газа, соединенные с газовыпускным отверстием (16);
средства (12, 20, 36) регулирования давления, создаваемого генерируемым газом в средствах (4) распределения.
2. Устройство по п.1, содержащее множество газогенераторов (2а-2е), каждый из которых содержит камеры (10), содержащие газовыпускное отверстие (16), блок пиротехнического материала (12а-12е), генерирующий выталкивающий газ, и средства (4а-4е) соединения для соединения каждого газовыпускного отверстия (16) со средствами (4) распределения.
3. Устройство по п.2, содержащее, по меньшей мере, один регулировочный вентиль (20а, 20b) в средствах (4а, 4b) соединения.
4. Устройство по п.1, содержащее, по меньшей мере, один регулировочный вентиль (20, 20f) в средствах (4) распределения.
5. Устройство по п.4, содержащее первые средства (32) управления, выполненные с возможностью управления регулировочным вентилем (20) в зависимости от параметров управления.
6. Устройство по п.5, в котором первые средства (32) управления содержат средства измерения концентрации кислорода в обрабатываемой зоне, при этом указанная концентрация является одним из параметров управления. '
7. Устройство по п.5, содержащее, по меньшей мере, один блок (24) управления, соединенный с первыми средствами (32) управления.
8. Устройство по п.7, содержащее, по меньшей мере, одно средство включения горения блока пиротехнического материала и вторые средства (22) управления для приведения в действие средства (14) включения горения, соединенные с блоком (24) управления.
9. Устройство по п.8, в котором вторые средства (22) управления содержат средства для обнаружения огня, при этом упомянутое обнаружение (34) является одним из параметров управления средства (14).
10. Устройство по п.9, в котором вторые средства (22) управления содержат средства ручного включения и ручное включение (30) является одним из параметров управления.
11. Устройство по п.10, в котором вторые средства (22) управления содержат средства (28) нейтрализации.
12. Устройство по п.1, содержащее, по меньшей мере, одно средство (14) включения горения блока пиротехнического материала (12).
13. Устройство по п.12, содержащее вторые средства (22) управления для приведения в действие средства (14) включения горения.
14. Устройство по п.13, в котором вторые средства (22) управления содержат средства обнаружения огня и упомянутое обнаружение (34) является одним из параметров управления средством (14) включения.
15. Устройство по п.13, в котором вторые средства (22) управления содержат средства ручного включения и упомянутое ручное включение (30) является одним из параметров управления средством (14) включения.
16. Устройство по п.13, в котором вторые средства (22) управления содержат средства (28) нейтрализации.
17. Устройство по п.1, в котором блок пиротехнического материала (12) содержит два материала разного состава.
18. Устройство по п.1, содержащее, по меньшей мере, одну калиброванную крышку (20) на уровне выпускного отверстия (16).
19. Устройство по п.1, содержащее, по меньшей мере, один фильтр (18) для удержания частиц.
20. Устройство по п.1, содержащее средства (18) охлаждения генерируемого газа.
21. Устройство по одному из пп.1-20, в котором средства регулирования являются неотъемлемой частью, по меньшей мере, первого газогенератора (2), и выбирают следующие параметры первого газогенератора (2) для того, чтобы правило расхода газа (Q), образующегося в результате сгорания его блока пиротехнического материала (12), в средствах (4) распределения следовало заранее определенному и контролируемому профилю: запорное давление (Р) в камере (10), размер (At) отверстия (16) и поверхность (Sc) блока пиротехнического материала (12).
22. Устройство по п.21, содержащее сопло (36) в выпускном отверстии (16) камеры (10) первого газогенератора (2).
23. Устройство по п.22, в котором сопло (36) выполняют таким образом, чтобы при минимальном сечении сопла (36) газы, генерируемые при сгорании пиротехнического материала (12) первого газогенератора (2), имели скорость, равную скорости звука.
24. Турбореактивный двигатель, содержащий устройство по одному из пп.1-23.
RU2005115167/12A 2004-05-19 2005-05-18 Устройство для тушения огня нагнетанием газа, генерируемого при сгорании пиротехнического блока RU2372956C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0450997 2004-05-19
FR0450997A FR2870459B1 (fr) 2004-05-19 2004-05-19 Dispositif d'extinction de feu par injection d'un gaz genere par la combustion d'un bloc pyrotechnique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005115167A RU2005115167A (ru) 2006-11-27
RU2372956C2 true RU2372956C2 (ru) 2009-11-20

Family

ID=34939859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115167/12A RU2372956C2 (ru) 2004-05-19 2005-05-18 Устройство для тушения огня нагнетанием газа, генерируемого при сгорании пиротехнического блока

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7735571B2 (ru)
EP (1) EP1609507B1 (ru)
CA (1) CA2507562C (ru)
FR (1) FR2870459B1 (ru)
RU (1) RU2372956C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8256524B2 (en) 2005-11-10 2012-09-04 Airbus Operations Gmbh Fire protection with fuel cell exhaust air
RU2493892C2 (ru) * 2007-10-30 2013-09-27 Эрбюс Операсьон Устройство повышенной герметичности для выброса текучей среды
US8813860B2 (en) 2005-11-10 2014-08-26 Airbus Operations Gmbh Fuel cell system for extinguishing fires

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2879107B1 (fr) 2004-12-09 2007-04-06 Airbus France Sas Dispositif pour augmenter l'efficacite du gaz de pressurisation dans une bouteille d'extincteur
FR2899227B1 (fr) * 2006-04-04 2008-10-24 Snpe Materiaux Energetiques Sa Objets pyrotechniques monolithes de grandes dimensions, obtention et utilisation
FR2905454B1 (fr) 2006-09-01 2011-03-18 Pyroalliance Generateur de gaz pyrotechnique a regulation de pression et dispositif de propulsion de liquide l'incorporant dans sa structure
EP1902757B1 (fr) * 2006-09-21 2010-04-21 Siemens S.A.S. Dispositif de propulsion d'un agent contenu dans une cavité
FR2911168B1 (fr) 2007-01-10 2009-04-10 Snpe Materiaux Energetiques Sa Procede et dispositif pyrotechnique, autonome, d'injection d'un fluide
WO2010137933A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Boris Jankovski Gas generating charges for aerosol fire suppression devices and their production technology
US8695720B2 (en) 2010-10-28 2014-04-15 Honeywell International Inc. Fireproof systems in aircraft engines
DE102012218621A1 (de) * 2012-10-12 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Sicherheitsvorrichtung für eine Energieerzeugungsanlage und Verfahren zum Betrieb derselben
EP2964342B1 (en) 2013-03-06 2021-05-19 Airbus Canada Limited Partnership Interface between fire suppressant conduit and cargo compartment of an aircraft
US10238902B2 (en) * 2016-09-07 2019-03-26 The Boeing Company Expulsion of a fire suppressant from a container
US10722741B2 (en) * 2017-12-01 2020-07-28 International Business Machines Corporation Automatically generating fire-fighting foams to combat Li-ion battery failures
US10912963B2 (en) * 2017-12-01 2021-02-09 International Business Machines Corporation Automatically generating fire-fighting foams to combat Li-ion battery failures
DE102018109305A1 (de) * 2018-04-19 2019-10-24 Fogtec Brandschutz Gmbh & Co. Kg Brandbekämpfungseinrichtung
US11241599B2 (en) * 2018-05-09 2022-02-08 William A. Enk Fire suppression system
DE102018130087A1 (de) * 2018-11-28 2020-05-28 Rheinmetall Landsysteme Gmbh Feuerlöscher
FR3130752B1 (fr) * 2021-12-22 2023-11-10 Safran Nacelles Intégration d’un extincteur en zone "feu" d’une turbomachine
FR3130751A1 (fr) * 2021-12-22 2023-06-23 Safran Nacelles Intégration de buses d’extinction en zone « feu » d’une turbomachine
CN115487454B (zh) * 2022-10-17 2023-08-04 汕头市奔华电子科技有限公司 一种超高层构筑内自动喷水灭火系统及使用方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3701256A (en) * 1971-09-13 1972-10-31 Thiokol Chemical Corp Demand, solid-propellant gas generator
GB2028127B (en) * 1978-08-16 1982-12-22 Hammargren & Co Ab Fire extinguisher
US4877051A (en) 1988-11-28 1989-10-31 Mks Instruments, Inc. Flow controller
RU2008045C1 (ru) * 1992-02-11 1994-02-28 Олег Леонидович Дубрава Способ тушения пожара и устройство для его осуществления
EP0711430A1 (en) 1992-06-12 1996-05-15 Unit Instruments, Inc. Mass flow controller
US5611566A (en) * 1992-08-20 1997-03-18 Temic Bayern-Chemie Airbag Gmbh Gas generator for a safety system for protecting occupants in motor vehicles
US5423384A (en) * 1993-06-24 1995-06-13 Olin Corporation Apparatus for suppressing a fire
BE1010421A3 (fr) 1996-07-12 1998-07-07 Delta Extinctors S A Dispositif de mise sous pression d'appareil de lutte contre l'incendie a cartouches pyrotechniques rechargeables generatrices de gaz et extincteur muni d'un tel dispositif.
US6257341B1 (en) * 1998-09-22 2001-07-10 Joseph Michael Bennett Compact affordable inert gas fire extinguishing system
DE10051662B4 (de) 2000-10-18 2004-04-01 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Löschung eines innerhalb eines geschlossenen Raumes ausgebrochenen Feuers
FR2864905B1 (fr) 2004-01-09 2006-07-14 Airbus France Dispositif d'extinction de feu

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US 2002040940 (A1), 11.04.2002. US 2003136879 (A1), 24.07.2003. WO 0110677 (A2), 15.02.2001. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8256524B2 (en) 2005-11-10 2012-09-04 Airbus Operations Gmbh Fire protection with fuel cell exhaust air
US8567516B2 (en) 2005-11-10 2013-10-29 Airbus Operations Gmbh Fire protection with fuel cell exhaust air
US8813860B2 (en) 2005-11-10 2014-08-26 Airbus Operations Gmbh Fuel cell system for extinguishing fires
RU2493892C2 (ru) * 2007-10-30 2013-09-27 Эрбюс Операсьон Устройство повышенной герметичности для выброса текучей среды

Also Published As

Publication number Publication date
EP1609507B1 (fr) 2012-07-04
CA2507562A1 (fr) 2005-11-19
US7735571B2 (en) 2010-06-15
FR2870459A1 (fr) 2005-11-25
EP1609507A1 (fr) 2005-12-28
FR2870459B1 (fr) 2006-08-25
CA2507562C (fr) 2013-02-26
US20050257937A1 (en) 2005-11-24
RU2005115167A (ru) 2006-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2372956C2 (ru) Устройство для тушения огня нагнетанием газа, генерируемого при сгорании пиротехнического блока
US8020628B2 (en) Fire extinguishing device
EP0667795B1 (en) Fire extinguishing apparatus
RU2118551C1 (ru) Способ пожаротушения (его вариант), устройство для его осуществления (его варианты) и система пожаротушения
US20130098639A1 (en) Automatic fire extinguishing system with gaseous and dry powder fire suppression agents
US7434628B2 (en) Method and apparatus for extinguishing a fire in an enclosed space
US9463341B2 (en) N2/CO2 fire extinguishing system propellant gas mixture
AU2012244106B2 (en) Automatic fire extinguishing system with internal dip tube
WO2014192900A1 (ja) 消火装置及び消火方法
US20130098637A1 (en) Automatic fire extinguishing system having outlet dimensions sized relative to propellant gas pressure
JP4182102B2 (ja) 消火設備
WO1993000963A2 (en) Fire extinguishing and explosion suppressant substances
RU2244579C1 (ru) Способ пожаротушения и система пожаротушения для осуществления способа
RU2278711C1 (ru) Способ ликвидации возгорания и система для его осуществления
WO2021080463A1 (ru) Многоразовое запорно-пусковое устройство модуля газового пожаротушения
PL187332B1 (pl) Gaśniczy pistolet impulsowy
AU689118B2 (en) Fire extinguishing apparatus & method
WO1997046282A1 (fr) Procede et dispositif de lutte contre le feu
RU2097079C1 (ru) Устройство для объемного пожаротушения
RU2160618C2 (ru) Порошковый огнетушитель
CA2144540C (en) Fire extinguishing apparatus and method
TAMANINI et al. Performance of Selected Agents in Suppressing Explosions of Near-Stoichiometric Methane-Air Mixtures
IL104758A (en) Fire extinguishing methods and systems

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100519

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120221

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200519