RU2750367C1 - Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight - Google Patents

Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight Download PDF

Info

Publication number
RU2750367C1
RU2750367C1 RU2020124548A RU2020124548A RU2750367C1 RU 2750367 C1 RU2750367 C1 RU 2750367C1 RU 2020124548 A RU2020124548 A RU 2020124548A RU 2020124548 A RU2020124548 A RU 2020124548A RU 2750367 C1 RU2750367 C1 RU 2750367C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
manned
spacecraft
pressurized compartment
pressurized
fire safety
Prior art date
Application number
RU2020124548A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Сергеевич Мелихов
Станислав Николаевич Зайцев
Иван Ардашевич Болодьян
Original Assignee
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)
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 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) filed Critical 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)
Priority to RU2020124548A priority Critical patent/RU2750367C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2750367C1 publication Critical patent/RU2750367C1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles
    • A62C3/08—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles in aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Abstract

FIELD: space technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of ensuring fire safety of space technology objects and can be used in the development of means and methods for ensuring fire safety in manned sealed compartments of a manned transporting spacecraft and long-term orbital stations during an orbital flight. According to the present method, in order to ensure fire safety in a manned pressurized compartment of a spacecraft in an orbital flight, the maximum permissible burning time of elements made of polymeric materials τTlim is preliminarily determined for it as the time to reach the maximum permissible atmospheric temperature for astronauts and vital equipment. At the same time, elements made of polymeric materials, which have lower combustion limits in terms of the gas flow rate less than the ventilation flow rate at their location, are allowed for use if the following condition is met: τext ≤ КS × tTlim where τext is the time of extinguishing an element made of a given polymer material by means of an operational decrease in the performance of the ventilation system of the manned pressurized compartment, s; KS is the safety factor, and if the specified condition is met for all elements made of polymeric materials used in this pressurized compartment, this manned pressurized compartment of the spacecraft is fireproof in an orbital flight.
EFFECT: invention ensures fire safety of space technology objects.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области обеспечения пожарной безопасности объектов космической техники и может быть использовано при разработке средств и способов обеспечения пожарной безопасности в обитаемых герметичных отсеках (далее - обитаемые гермоотсеки) транспортных пилотируемых космических кораблей и долговременных орбитальных станций в период орбитального полета.The invention relates to the field of ensuring fire safety of space technology objects and can be used in the development of means and methods for ensuring fire safety in manned pressurized compartments (hereinafter - inhabited pressurized compartments) of manned transport spacecraft and long-term orbital stations during orbital flight.

В заявляемом техническом решении с целью обеспечения пожарной безопасности в обитаемом гермоотсеке космического летательного аппарата (КЛА) в орбитальном полете, для него предварительно определяют предельно допустимое время горения элементов из полимерных материалов τTlim, как время достижения предельно допустимой для космонавтов и жизненно важного оборудования температуры атмосферы. При этом элементы из полимерных материалов, имеющие нижние пределы горения по скорости газового потока (Vlim) меньше, чем скорость вентиляционного потока Vvf, в месте их расположения, допускаются к применению при выполнении следующего условии:In the claimed technical solution in order to ensure fire safety in an inhabited pressurized compartment of a spacecraft (SC) in orbital flight, the maximum permissible burning time of elements made of polymer materials τ Tlim is preliminarily determined for it, as the time to reach the maximum permissible atmospheric temperature for astronauts and vital equipment ... At the same time, elements made of polymeric materials having lower combustion limits in terms of the gas flow rate (V lim ) are less than the ventilation flow rate V vf , at their location, are allowed for use under the following condition:

τext ≤ Ks × τTlim,τ ext ≤ K s × τ Tlim ,

где τext - время тушения элемента из данного полимерного материала посредством оперативного снижения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека, с; Кs - коэффициент безопасности, а при выполнении указанного условия для всех использованных в данном гермоотсеке элементов из полимерных материалов, данный обитаемый гермоотсек КЛА является пожаробезопасным в орбитальном полете.where τ ext is the extinguishing time of an element made of a given polymer material by means of an operational decrease in the performance of the ventilation system of the manned pressurized compartment, s; K s is the safety factor, and if the specified condition is met for all elements made of polymer materials used in this pressurized compartment, this manned pressurized compartment of the KLA is fireproof in orbital flight.

В результате анализа устройства и условий эксплуатации современных КЛА установлено, что в их обитаемых гермоотсеках во время космического полета проявляется действие ряда факторов, определяющих уровень пожарной опасности.As a result of the analysis of the structure and operating conditions of modern spacecraft, it was found that in their manned pressurized compartments during space flight, the action of a number of factors that determine the level of fire hazard is manifested.

Первое. Единственной горючей составляющей конструкций в обитаемых гермоотсеках КЛА являются полимерные материалы.First. The only combustible component of the structures in the manned pressurized compartments of the spacecraft are polymeric materials.

Второе. Рабочая газовая атмосфера обитаемых гермоотсеков КЛА обогащена кислородом до 24,8-40%.Second. The working gas atmosphere of the manned pressurized compartments of the spacecraft is enriched with oxygen up to 24.8-40%.

Третье. Оборудование обитаемых гермоотсеков КЛА основное время космического полета эксплуатируется в состоянии невесомости.Third. The equipment of the manned pressurized compartments of the spacecraft is used during the main space flight in a state of zero gravity.

Четвертое. Скорость вентиляционных потоков в обитаемых гермоотсеках КЛА намного превышает значения нижних пределов горения по скорости газового потока Vlim большинства применяемых полимерных материалов. Поэтому при возгорании элементов из полимерных материалов происходит их развивающееся горение в условиях невесомости с переходом в пожар.Fourth. The speed of ventilation flows in the manned pressurized compartments of the spacecraft is much higher than the values of the lower combustion limits in terms of the gas flow rate V lim of most of the polymeric materials used. Therefore, when elements made of polymeric materials ignite, their developing combustion occurs under conditions of weightlessness with a transition to a fire.

Пятое. Параметры электроцепей оборудования обитаемых гермоотсеков КЛА такие как ток и напряжение, намного превышают пожаробезопасные значения, при которых еще предотвращается возгорание элементов при действии на них источников зажигания электрической природы, образовавшихся при аварийных ситуациях в электроцепях оборудования.Fifth. The parameters of the electrical circuits of the equipment of the manned pressurized compartments of the spacecraft, such as the current and voltage, are much higher than the fire-safe values, at which the ignition of the elements is still prevented when they are exposed to ignition sources of an electrical nature, formed during emergency situations in the electrical circuits of the equipment.

Суть представленных факторов, определяющих уровень пожарной опасности в обитаемых гермоотсеков КЛА, состоит в следующем.The essence of the presented factors, which determine the level of fire hazard in the manned pressurized compartments of the spacecraft, is as follows.

При изготовлении конструкций и оборудования обитаемых гермоотсеков КЛА с заданными функциональными характеристиками широко используются полимерные материалы: конструкционные, декоративно-отделочные, кабели, провода, эмали, лаки, клеи, герметики, компаунды, смазки и другие. Перечни полимерных материалов, используемых в составе конструкций и оборудования обитаемых гермоотсеков модулей современных КЛА насчитывают сотни наименований.In the manufacture of structures and equipment for manned pressurized compartments of spacecraft with specified functional characteristics, polymeric materials are widely used: structural, decorative and finishing, cables, wires, enamels, varnishes, adhesives, sealants, compounds, lubricants and others. The lists of polymeric materials used in the structures and equipment of manned pressurized compartments of modern spacecraft modules number hundreds of names.

В обитаемых гермоотсеках КЛА в процессе работы средств регенерации кислорода в рабочей и дыхательной газовой атмосфере, она значительно обогащается кислородом. Так, например, максимальная концентрация кислорода в атмосфере обитаемых гермоотсеков модулей Международной космической станции составляет 24,8%. А в атмосфере обитаемых гермоотсеков российских транспортных пилотируемых кораблей (ТПК) семейства «Союз» она доходит до 40% (Справочник пользователя. Российский сегмент МКС.ОАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева. 2016. https://www.energia.ru/ru/iss/researches/iss_rs_guide.pdf. (Дата обращения: 26.11.2019).In the inhabited pressurized compartments of the spacecraft, during the operation of the oxygen regeneration means in the working and breathing gas atmosphere, it is significantly enriched with oxygen. For example, the maximum oxygen concentration in the atmosphere of the manned pressurized compartments of the International Space Station modules is 24.8%. And in the atmosphere of inhabited pressurized compartments of Russian manned transport spacecraft (TPK) of the Soyuz family, it reaches 40% (User's Guide. Russian Segment of the ISS. OAO RSC Energia named after SP Korolev. 2016. https: // www .energia.ru / ru / iss / researches / iss_rs_guide.pdf. (Date of access: 11/26/2019).

Горючесть полимерных материалов как при наличии ускорения силы тяжести, так и в невесомости характеризуется значением Clim, которое представляет собой предельную для горения полимерного материала концентрацию кислорода, ниже которой устойчивое его горение не происходит, а выше которой - происходит. (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», №4. 1979. - С. 63-65).The combustibility of polymeric materials both in the presence of gravity acceleration and in zero gravity is characterized by the value of C lim , which is the limiting oxygen concentration for the combustion of a polymeric material, below which its stable combustion does not occur, and above which it occurs. (Bolodyan I.A., Dolgov E.I., Zhevlakov A.F., Melikhov A.S., Potyakin V.I. On the limiting conditions of combustion of polymers. In the journal "Physics of Combustion and Explosion", No. 4. 1979. - S. 63-65).

Экспериментальное определение значений Clim полимерных материалов, применяемых в КЛА показало, что у большинства из них значения Clim не превышают концентрацию кислорода, равную 24,8%, то есть большинство из них являются горючими в атмосфере современных КЛА при наличии ускорений силы тяжести, превышающих величину glim.The experimental determination of the C lim values of polymer materials used in spacecraft showed that for most of them the C lim values do not exceed the oxygen concentration of 24.8%, that is, most of them are combustible in the atmosphere of modern spacecraft in the presence of gravity accelerations exceeding the value g lim .

Значение glim, представляет собой предельное для горения полимерного материала ускорение силы тяжести, ниже которого устойчивое горение данного полимерного материала невозможно, а выше которого устойчивое горение полимерного материала происходит при фиксированном значении концентрации кислорода (Bolodyan I.A., Ivanov A.V., Melikhov A.S. Combustion of solid non-metal materials in microgravity conditions. «The Proceedings of 5th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology)). Newcastle, Australia, 3-6 December 2001. pp.195-204). The g lim value is the gravity acceleration limiting for the combustion of a polymer material, below which stable combustion of a given polymer material is impossible, and above which stable burning of a polymer material occurs at a fixed value of the oxygen concentration (Bolodyan IA, Ivanov AV, Melikhov AS Combustion of solid non -metal materials in microgravity conditions. "The Proceedings of 5 th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology)). Newcastle, Australia, 3-6 December 2001. pp. 195-204).

Замена в оборудовании обитаемых гермоотсеков модулей КЛА элементов даже из наиболее пожароопасных горючих полимерных материалов, в количествах, превышающих предельно допустимые, устанавливаемые по методике, изложенной в работе (Попов A.M., Николаев В.Μ., Мелихов А.С., Болодьян И.А. Расчетно-экспериментальное исследование горения полимерных материалов в замкнутых объемах при повышенном содержании кислорода в атмосфере». В сб. научн. тр. «Вопросы горения и тушения полимерных материалов в обогащенных кислородом средах». - М.: ВНИИПО МВД СССР. Вып. 2. 1977. - С. 31-38.), на негорючие в атмосфере, обогащенной кислородом до уровня 24,8% и выше, невозможна вследствие отсутствия, в большинстве случаев, таких материалов с необходимыми физико-механическими и эксплуатационными свойствами (Bolodian Ι.Α., Melikliov A.S., Tanklevskiy L.T. Analysis of statistical data about design of fire-safe materials in oxygen-rich atmosphere of inhabited pressurized compartments of Russian manned spacecraft. Journal Acta Astronautica. Volume 150, (2018), Pages 137-143).Replacement of elements in the equipment of inhabited pressurized compartments of spacecraft modules, even from the most fire hazardous combustible polymeric materials, in quantities exceeding the maximum permissible, established according to the method described in the work (Popov AM, Nikolaev V.Y., Melikhov A.S., Bolodyan I.A. . Computational and experimental study of the combustion of polymeric materials in confined spaces with an increased oxygen content in the atmosphere. "In the collection of scientific papers" Questions of combustion and extinguishing of polymeric materials in oxygen-enriched media. "- M .: VNIIPO Ministry of Internal Affairs of the USSR. . 1977. - pp. 31-38.), On non-combustible in an atmosphere enriched with oxygen to a level of 24.8% and above, is impossible due to the absence, in most cases, of such materials with the necessary physical, mechanical and operational properties (Bolodian Ι. Α., Melikliov AS, Tanklevskiy LT Analysis of statistical data about design of fire-safe materials in oxygen-rich atmosphere of inhabited pressurized compartments of Russian manned spacecraft. Jour nal Acta Astronautica. Volume 150, (2018), Pages 137-143).

Поэтому в обитаемых гермоотсеках модулей КЛА вынужденно применяются горючие полимерные материалы.Therefore, in the manned pressurized compartments of the spacecraft modules, flammable polymer materials are forcedly used.

Выше было подчеркнуто, что оборудование обитаемых гермоотсеков КЛА эксплуатируется в основном в состоянии невесомости.It was emphasized above that the equipment of the manned pressurized compartments of the spacecraft is operated mainly in a state of zero gravity.

Так, например, оборудование подготавливаемого в настоящее время к космическим полетам транспортного космического корабля многоразового использования «Федерация» («Орел») (Транспортный космический корабль многоразового использования «Федерация» («Орел»). https ria.ru 20181207 1547637941.html. (Дата обращения: 09.12.2019).) будет находиться в условиях невесомости в течение времени, равном около 99% от общего времени подготовки к полету и выполнения самого космического полета.So, for example, the equipment of the transport space shuttle "Federation" ("Eagle") (Transport space shuttle "Federation" ("Eagle"), which is currently being prepared for space flights. Https ria.ru 20181207 1547637941.html. ( Date of access: 09.12.2019).) Will be in zero gravity for a time equal to about 99% of the total time of preparation for flight and the execution of the space flight itself.

В обитаемых гермоотсеках КЛА любого вида для поддержания заданного состава рабочей атмосферы при работе средств регенерации кислорода в рабочей атмосфере, а также температуры и влажности атмосферы в орбитальном полете, т.е. в условиях невесомости обеспечивается постоянное движение газовой атмосферы с помощью систем вентиляции гермоотсека со скоростью, лежащей в диапазоне от 5 см/с до 80 см/с.In manned pressurized compartments spacecraft of any kind to maintain a given composition of the working atmosphere during the operation of oxygen regeneration means in the working atmosphere, as well as the temperature and humidity of the atmosphere in orbital flight, i.e. in conditions of weightlessness, the constant movement of the gas atmosphere is ensured by means of ventilation systems of the pressurized compartment at a speed ranging from 5 cm / s to 80 cm / s.

При газовом потоке с такой скоростью создаются условия для устойчивого горения в условиях невесомости полимерных материалов, имеющих значения Clim, более низкие, чем указанная выше максимальная концентрация кислорода в рабочей газовой атмосфере обитаемых гермоотсеков КЛА, лежащая в диапазоне от 24,8% до 40%, которых, как было указано - большинство. Это обусловлено тем, что, с одной стороны, большинство полимерных материалов имеют значения Clim более низкие, чем указанная выше максимальная концентрация кислорода в атмосфере обитаемых гермоотсеков КЛА, с другой стороны, эти материалы при указанных выше рабочих концентрациях кислорода в атмосфере обитаемых гермоотсеков КЛА, имеют значения Vlim ниже, чем скорость потоков атмосферы при работе вентиляционных систем. (Мелихов А.С., Потякин В.И. и др. О предельных режимах горения полимеров в отсутствии естественной конвекции. В журнале «Физика горения и взрыва», №4. 1983. - С. 27-30).With a gas flow at such a speed, conditions are created for stable combustion under zero gravity of polymer materials with C lim values lower than the above maximum oxygen concentration in the working gas atmosphere of the manned pressurized compartments of the spacecraft, lying in the range from 24.8% to 40% , which, as indicated, are the majority. This is due to the fact that, on the one hand, most polymeric materials have C lim values lower than the above maximum oxygen concentration in the atmosphere of the manned pressurized compartments of the spacecraft, on the other hand, these materials at the above working oxygen concentrations in the atmosphere of the manned pressurized compartments of the spacecraft, on the other hand, have V lim values lower than the flow rate of the atmosphere during the operation of ventilation systems. (Melikhov AS, Potyakin VI et al. On the limiting combustion modes of polymers in the absence of natural convection. In the journal "Physics of Combustion and Explosion", No. 4. 1983. - pp. 27-30).

В обитаемых гермоотсеках КЛА используется разнообразное электрооборудование. Параметры электроцепей (ток и напряжение) электрооборудования обитаемых гермоотсеков КЛА намного превышают пожаробезопасные значения указанных параметров (Калинкин В.И., Мелихов А.С. и др. О вероятности зажигания твердых материалов от электрических разрядов. В сб. научн. тр. «Вопросы горения и тушения полимерных материалов в обогащенных кислородом средах». Вып.3. - М.: ВНИИПО МВД СССР. 1979. - С. 48-54). Поэтому в аварийных ситуациях при действии тепловых источников электрической природы в обогащенной кислородом атмосфере в условиях невесомости происходит возгорание элементов из полимерных материалов.A variety of electrical equipment is used in the manned pressurized compartments of the spacecraft. The parameters of the electrical circuits (current and voltage) of the electrical equipment of the manned pressurized compartments of the spacecraft are much higher than the fire-safe values of the specified parameters (Kalinkin V.I., Melikhov A.S. et al. On the probability of ignition of solid materials from electrical discharges. In the collection of scientific works "Questions combustion and extinguishing of polymeric materials in oxygen-enriched environments ". Issue 3. - M .: VNIIPO Ministry of Internal Affairs of the USSR. 1979. - S. 48-54). Therefore, in emergency situations under the action of thermal sources of electrical nature in an oxygen-enriched atmosphere under zero gravity conditions, ignition of elements made of polymer materials occurs.

Ряд наиболее известных пожароопасных ситуаций, возникших в основном из-за аварий в электрооборудовании обитаемых гермоотсеков различных изделий, перешедшие в возгорания и пожары, описаны в следующих работах (Накакуки А. Пожары и противопожарные мероприятия в камерах высокого давления и концентрации кислорода. В журнале «Андзен Когаку». 1972, т. 2, №5. - С. 98-105.; Железняков А.Б. Тайны ракетных катастроф. Плата за прорыв в космос. - М.: «Яуза», «Эксмо». 2004.; Романов С.Ю., Семенов А.В., Андреева Т.В. Системы и средства обеспечения пожарной безопасности российского сегмента МКС. Опубликовано: Каталог «Пожарная безопасность». 2004. Материал из интернета: http://www.secuteck.ru/articles2/firesec/sistemi i sredstva_obesp_poj_bezop.(Дата обращения: 19.12.2019).; На российском сегменте МКС произошло задымление. «Газета.Ru» 11.06.2014. Материал из интернета: URL:http://www.vedomosti.ru/tech/news/27646201/nasa-svyazyvaet-zadymlenie-na-mks-s-neispravnostyu. (Дата обращения 21.11.2019).; Пожар в барокамере при имитации условий космического полета, в котором в 1961 году погиб космонавт В.В. Бондаренко. Материал из интернета: URL:zhertvy.gibeli.bondarenko.v. (Дата обращения: 26.11.2019)).A number of the most well-known fire hazardous situations, which have arisen mainly due to accidents in the electrical equipment of manned pressurized compartments of various products, which have turned into ignition and fires, are described in the following works (Nakakuki A. Fires and fire-fighting measures in high-pressure chambers and oxygen concentration. In the Anzen Kogaku ". 1972, vol. 2, No. 5. - P. 98-105 .; Zheleznyakov AB Secrets of rocket accidents. Payment for a breakthrough into space. - M .:" Yauza "," Eksmo ". 2004 .; Romanov S.Yu., Semenov A.V., Andreeva T.V. Systems and means of ensuring fire safety of the Russian segment of the ISS. Published: Catalog "Fire safety." 2004. Material from the Internet: http://www.secuteck.ru / articles2 / firesec / sistemi i sredstva_obesp_poj_bezop. (Date of access: 19.12.2019); Smoke occurred on the Russian segment of the ISS. "Gazeta.Ru" 11.06.2014 Material from the Internet: URL: http: //www.vedomosti.ru / tech / news / 27646201 / nasa-svyazyvaet-zadymlenie-na-mks-s-neispravnostyu. (Date of treatment 11/21/2019); Fire in a pressure chamber while simulating the conditions of a space flight, in which in 1961 cosmonaut V.V. Bondarenko. Material from the Internet: URL: zhertvy.gibeli.bondarenko.v. (Date of access: 26.11.2019)).

Возгорания и пожары, имевшие место в обитаемых гермоотсеках космических летательных аппаратов в процессе развития пилотируемой космонавтики, а также возгорания и пожары, происходившие в гермоотсеках другого назначения с искусственной атмосферой, поставили пожарную опасность в обитаемых гермоотсеках космических летательных аппаратов в число основных опасных факторов пилотируемого космического полета (Береговой Г.Т., Тищенко А.А., Шибанов Г.П., Ярополов В.И. Безопасность космических полетов. - М.: «Машиностроение». 1977. - 263 с).Ignitions and fires that took place in the manned pressurized compartments of spacecraft during the development of manned space exploration, as well as fires and fires that occurred in pressurized compartments for other purposes with an artificial atmosphere, put the fire hazard in the manned pressurized compartments of spacecraft among the main hazards of manned space flight (Beregovoy G.T., Tishchenko A.A., Shibanov G.P., Yaropolov V.I. Space flight safety. - M .: "Mechanical engineering". 1977. - 263 p.).

В этой связи изучению процесса горения полимерных материалов в условиях невесомости, на результатах которых базируется разработка средств обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках транспортных пилотируемых космических кораблей и долговременных орбитальных станций в период орбитального полета уделено большое внимание. Это видно из рассмотрения следующих работ (Мелихов А.С, Потякин В.И. и др. О предельных режимах горения полимеров в отсутствии естественной конвекции. В журнале «Физика горения и взрыва», №4. 1983. - С. 27-30.; Ivanov A.V., Alymov V.F., Smirnov A.B., Melikhov A.S. et al. Preliminary results of the third series of experiments of research of non-metal materials combustion in the EU «Skorost» on the board of the orbital space station «Mir». «Proceedings of the Fifth International Microgravity Combustion Workshop». Cleveland, Ohio, USA. May 18-20 1999.; Bolodian I.A., Melikhov A.S., Tanklevskiy L.T. Fire safety arrangement of inhabited pressurized compartments of manned spacecraft. Journal Acta Astronautica. Volume 135, June 2017, Pages 92-99).In this regard, much attention has been paid to the study of the combustion of polymer materials in zero gravity, the results of which are based on the development of fire safety means in manned pressurized compartments of manned transport spacecraft and long-term orbital stations during orbital flight. This can be seen from the consideration of the following works (Melikhov AS, Potyakin VI and others. On the limiting combustion modes of polymers in the absence of natural convection. In the journal "Physics of Combustion and Explosion", No. 4. 1983. - pp. 27-30 .; Ivanov AV, Alymov VF, Smirnov AB, Melikhov AS et al. Preliminary results of the third series of experiments of research of non-metal materials combustion in the EU "Skorost" on the board of the orbital space station "Mir". "Proceedings of the Fifth International Microgravity Combustion Workshop." Cleveland, Ohio, USA. May 18-20 1999; Bolodian IA, Melikhov AS, Tanklevskiy LT Fire safety arrangement of inhabited pressurized compartments of manned spacecraft. Journal Acta Astronautica. Volume 135. June 2017, Pages 92-99).

На основании результатов этих исследований установлено, что способность к развивающемуся горению полимерных материалов в условиях невесомости в наибольшей степени зависит от скорости газового потока - при скорости газового потока, превышающей значение Vlim полимерного материала, происходит его развивающееся горение в условиях невесомости, при скорости газового потока, меньшей значение Vlim полимерного материала, его горение не происходит. Значение Vlim зависит в основном от концентрации кислорода в газовой среде. По совокупности признаков, выявленных при анализе полученных данных, сделано заключение, что потухание материалов в условия невесомости после прекращения конвективной поставки окислителя в зону горения обусловлено недостаточностью массового потока окислителя, поставляемого в зону горения за счет молекулярной диффузии.Based on the results of these studies, it was found that the ability to develop combustion of polymeric materials under zero gravity depends to the greatest extent on the gas flow rate - at a gas flow rate exceeding the V lim value of a polymer material, its developing combustion occurs under weightless conditions, at a gas flow rate the lower the V lim value of the polymer material, its combustion does not occur. The V lim value depends mainly on the oxygen concentration in the gas environment. Based on the totality of the signs revealed in the analysis of the data obtained, it was concluded that the extinction of materials under zero gravity conditions after the termination of the convective supply of the oxidizer to the combustion zone is due to the insufficiency of the mass flow of the oxidizer supplied to the combustion zone due to molecular diffusion.

Практика показывает, что использование профилактических мер по предотвращению возникновения возгораний не вполне надежно, на это указывают приведенные выше описания возгораний и пожаров, имевших место в обитаемых гермоотсеках различных изделий.Practice shows that the use of preventive measures to prevent the occurrence of fires is not entirely reliable, as indicated by the above descriptions of fires and fires that took place in the inhabited pressurized compartments of various products.

В этой связи, для обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках КЛА необходимо оснащение этих изделий средствами пожаротушения.In this regard, in order to ensure fire safety in the manned pressurized compartments of the spacecraft, it is necessary to equip these products with fire extinguishing means.

При этом, учитывая, что космонавтика является для страны престижной областью деятельности, а ее реализация является весьма дорогостоящим мероприятием, средства пожаротушения, которыми должны быть оснащены обитаемые гермоотсеки КЛА, должны быть эффективными и высоконадежными, но в то же время экономичными.At the same time, given that astronautics is a prestigious field of activity for the country, and its implementation is a very expensive undertaking, the fire extinguishing means with which the manned pressurized compartments of the spacecraft should be equipped should be effective and highly reliable, but at the same time economical.

Представленные пять факторов, определяющие состояние пожарной опасности в обитаемых гермоотсеков КЛА, и результаты изучению процесса горения полимерных материалов в условиях орбитального полета, определяющие суть представленных факторов, указали область технических решений, которые могут рассматриваться в качестве аналогов данного изобретения. Основными из них являются следующие.The presented five factors that determine the state of fire danger in the manned pressurized compartments of the spacecraft, and the results of the study of the combustion process of polymer materials in orbital flight conditions, which determine the essence of the factors presented, indicated the area of technical solutions that can be considered as analogues of this invention. The main ones are the following.

В работе (Патент РФ №2116092 «Способ обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов». Авторы: Мелихов А.С., Зайцев С.Н., Иванов А.В. Приоритет изобретения от 05.12.1995 г. Опубликован 27.07.98. Бюл. №21.) представлен способ обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов в орбитальном полете, который заключается в следующем. На стартовой позиции и на участке выведения корабля на околопланетную орбиту, то есть при наличии ускорения силы тяжести в обитаемом гермоотсеке, концентрация кислорода в рабочей газовой атмосфере обитаемого гермоотсека космического летательного аппарата создается и поддерживается ниже значения предела горения по концентрации кислорода Clim для наиболее горючих из используемых материалов, а в орбитальном полете, по сигналу средств обнаружения пожара о возникновении возгорания, 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 пределу горения по скорости потока в невесомости Vlim для наиболее горючих материалов, 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.In work (RF Patent No. 2116092 "Method of ensuring fire safety of manned pressurized compartments of spacecraft." Authors: Melikhov A.S., Zaitsev S.N., Ivanov A.V. Priority of invention dated 05.12.1995. Published on 27.07.98 Bull. No. 21.) The method of ensuring fire safety of manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight is presented, which consists in the following. At the launch site and at the site of launching the spacecraft into the near-planetary orbit, that is, in the presence of gravity acceleration in the inhabited pressurized compartment, the oxygen concentration in the working gas atmosphere of the inhabited pressurized compartment of the spacecraft is created and maintained below the value of the combustion limit in terms of oxygen concentration C lim for the most combustible of the materials used, and in orbital flight, upon a signal from the fire detection means about the occurrence of a fire, the operation of the ventilation system in the pressurized compartment is switched to a cyclic mode, consisting of the period of the switched off state of the ventilation system during the time during which the movement of the gaseous medium stops in the pressurized compartment to the level, corresponding to the limit of combustion in terms of the flow rate in zero gravity V lim for the most combustible materials, and the period of the on state of the ventilation system during the time during which the gaseous medium in the closed ventilation circuit in the pressurized compartment passes between two adjacent fire detectors, while the cyclical mode of operation of the ventilation system is carried out until the start of a decrease in the level of hazardous fire factors in the pressurized compartment, recorded by fire detection means.

В работе (Патент РФ №2306965 «Способ противопожарной защиты обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов». МПК А62С 3/08, B64G 1/52. Приоритет изобретения от 24.10.2005. Заявка №2005132799/12. Опубликован 27.09.2007. Бюл. №27.) представлен способ обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов в орбитальном полете, который заключается в следующем. При подготовке космического аппарата к пуску на стартовой позиции и в космическом полете непрерывно измеряют ускорение силы тяжести в гермоотсеке и в случае возникновения пожара при ускорении, меньшем предельно допустимого для горения наиболее горючего из конструкционных неметаллических материалов, переводят работу системы вентиляции на циклический режим, а в случае возникновения пожара при ускорении, равном или большем упомянутого предельно допустимого значения glim, 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.In work (RF Patent No. 2306965 "Method for fire protection of inhabited pressurized compartments of spacecraft." IPC A62C 3/08, B64G 1/52. Priority of invention from 24.10.2005. Application No. 2005132799/12. Published on 27.09.2007. Bul. No. 27.) presents a method of ensuring fire safety of manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight, which is as follows. When preparing the spacecraft for launch at the launch position and in space flight, the acceleration of gravity in the pressurized compartment is continuously measured and in the event of a fire at acceleration lower than the maximum allowable for combustion of the most combustible of non-metallic construction materials, the ventilation system is switched to a cyclic mode, and in In the event of a fire with an acceleration equal to or greater than the mentioned maximum permissible value g lim , the fire extinguishing agent is supplied in the pressurized compartment without changing the operating mode of the ventilation system, while the acceleration of gravity is measured inside the pressurized compartment at a maximum distance from the center of mass of the spacecraft.

Наиболее горючими считаются материалы, имеющие наименьшие значения Clim при наличии ускорения силы тяжести и наименьшие значения Vlim в невесомости при данной концентрации кислорода в рабочей газовой атмосфере обитаемого гермоотсека КЛА.The most flammable materials are those that have the smallest C lim values in the presence of gravity acceleration and the smallest V lim values in zero gravity at a given oxygen concentration in the working gas atmosphere of the inhabited pressurized compartment of the spacecraft.

Недостатком перечисленных технических решений является следующее.The disadvantage of the listed technical solutions is the following.

Анализ показал, что технические решения, представленные выше в описаниях патентов №2116092 и №2306965, не решают один из главных вопросов обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках космических летательных аппаратов в орбитальном полете. А именно: в них нет признаков, в соответствии с которыми при реализации технических решений, представленных в указанных патентах, предотвращается превышение предельно допустимого времени горения элементов из полимерных материалов τlim. То есть, в соответствии с признаками указанных патентов-аналогов данного изобретения не предполагается предотвращение возможности превышения предельно допустимой для космонавтов и жизненно важного оборудования обитаемого гермоотсека температуры атмосферы обитаемого гермоотсека Tlim.The analysis showed that the technical solutions presented above in the descriptions of patents No. 2116092 and No. 2306965 do not solve one of the main issues of ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight. Namely: they have no signs, according to which, when implementing the technical solutions presented in these patents, the excess of the maximum permissible burning time of elements made of polymeric materials τ lim is prevented. That is, in accordance with the features of these patents-analogues of this invention, it is not assumed to prevent the possibility of exceeding the maximum permissible for astronauts and vital equipment of the inhabited pressurized compartment of the atmosphere temperature of the inhabited pressurized compartment T lim .

Согласно данным работам (Береговой Г.Т., Тищенко А.А., Шибанов Т.П., Ярополов В.И. Безопасность космических полетов. - М.: «Машиностроение». 1977 - 263 с), предельно допустимая для космонавтов температура атмосферы обитаемого гермоотсека Tlim составляет 60°С.According to these works (Beregovoy G.T., Tishchenko A.A., Shibanov T.P., Yaropolov V.I. Space flight safety. - M .: "Engineering". 1977 - 263 s), the maximum permissible temperature for cosmonauts atmosphere of the inhabited pressurized compartment T lim is 60 ° С.

Следует отметить, что повышение температуры атмосферы обитаемых гермоотсеков КЛА является основным и единственным опасным фактором пожара в обитаемых гермоотсеках космических летательных аппаратов, от которого не защищены космонавты и большинство элементов жизненно важного оборудования обитаемых гермоотсеков, в том числе элементов систем управления КЛА.It should be noted that the increase in the temperature of the atmosphere of the manned pressurized compartments of spacecraft is the main and only dangerous factor of fire in the manned pressurized compartments of spacecraft, from which the cosmonauts and most of the elements of the vital equipment of the manned pressurized compartments, including elements of the control systems of the spacecraft, are not protected.

Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках КЛА, касающиеся предотвращения отравления атмосферы продуктами горения полимерных материалов, которое может произойти до тушения материалов, использовать нецелесообразно, вследствие того, что обитаемые гермоотсеки современных КЛА оснащены в необходимом количестве изолирующими противогазами, а также средствами очистки атмосферы обитаемых гермоотсеков от продуктов горения полимерных материалов.Measures to ensure fire safety in the inhabited pressurized compartments of the spacecraft, concerning the prevention of atmospheric poisoning by the combustion products of polymer materials, which can occur before extinguishing the materials, is inappropriate to use, due to the fact that the inhabited pressurized compartments of modern spacecraft are equipped with the required number of insulating gas masks, as well as means of cleaning the atmosphere pressurized compartments from combustion products of polymeric materials.

Таким образом, технические решения той области техники, к которой относится данное предполагаемое изобретение, в том числе технические решения, представленные в описаниях патентов №2116092 и №2306965, не решают основного вопроса обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках КЛА в период орбитального полета - реализация этих технических решений не предотвращает повышения температуры атмосферы обитаемого гермоотсека при горении элементов из полимерных материалов выше предельно допустимого для космонавтов и жизненно важного оборудования обитаемых гермоотсеков значения.Thus, the technical solutions of the field of technology to which this alleged invention belongs, including the technical solutions presented in the descriptions of patents No. 2116092 and No. 2306965, do not solve the main issue of ensuring fire safety in the manned pressurized compartments of the spacecraft during orbital flight - the implementation of these technical solutions does not prevent an increase in the temperature of the atmosphere of the manned pressurized compartment during the combustion of elements made of polymeric materials above the maximum permissible value for astronauts and vital equipment of manned pressurized compartments.

Указанный недостаток представленных технических решений, являющихся аналогами данного изобретения, в случае практического использования этих технических решений может приводить к ошибкам при разработке средств обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках КЛА в орбитальном полете.The indicated drawback of the presented technical solutions, which are analogs of this invention, in the case of the practical use of these technical solutions can lead to errors in the development of fire safety means in the manned pressurized compartments of the spacecraft in orbital flight.

Поэтому данные технические решения не пригодны для решения вопросов эффективного обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках космических летательных аппаратов в орбитальном полете.Therefore, these technical solutions are not suitable for solving issues of effective fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight.

В то же время практика указывает на необходимость разработки эффективных средств обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках КЛА, создание которых в настоящее время определяет дальнейшее развитие космонавтики в стране («РКК «Энергия» закончила работы над созданием нового космического корабля. Материал из интернета: http://vpk.name/news/82007 rkk energiya zakonchila rabotyi nad sozdaniem novogo_kosmicheskogo_korablya.html. (Дата обращения в интернет 19.12.2019).At the same time, practice indicates the need to develop effective means of ensuring fire safety in the manned pressurized compartments of the spacecraft, the creation of which currently determines the further development of cosmonautics in the country (RSC Energia has completed work on the creation of a new spacecraft. Material from the Internet: http: //vpk.name/news/82007 rkk energiya zakonchila rabotyi nad sozdaniem novogo_kosmicheskogo_korablya.html. (Internet access date 19.12.2019).

При этом специалистами ставится условие, чтобы в обитаемых гермоотсеках вновь создаваемых КЛА на основании результатов новых исследований должны исключаться недостатки представленных выше технических решений по обеспечению пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках КЛА.At the same time, experts set a condition that in the manned pressurized compartments of the newly created spacecraft, on the basis of the results of new studies, the shortcomings of the above technical solutions for ensuring fire safety in the manned pressurized compartments of the spacecraft should be excluded.

Настоящее предполагаемое изобретение предназначено для совершенствования средств обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках космических летательных аппаратов в орбитальном полете.The present proposed invention is intended to improve the means of ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight.

Поэтому при разработке настоящего технического решения проводился тщательный анализ факторов, определяющих уровень пожарной опасности в обитаемых гермоотсеках КЛА при их эксплуатации. Именно на основании анализа этих факторов сделан выбор аналогов и прототипа данного предполагаемого изобретения.Therefore, when developing this technical solution, a thorough analysis of the factors that determine the level of fire hazard in the manned pressurized compartments of the spacecraft during their operation was carried out. It is on the basis of the analysis of these factors that the choice of analogs and the prototype of this alleged invention was made.

Известен «Способ обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов» (Патент РФ №2076497, МПК А62С 2/00, опубликован 27.03.97, Бюл. №9), взятый за прототип заявляемого технического решения.The known "Method of ensuring fire safety of manned pressurized compartments of spacecraft" (RF Patent No. 2076497, IPC A62S 2/00, published 03/27/97, Bul. No. 9), taken as a prototype of the proposed technical solution.

Суть технического решения, взятого в качестве прототипа, заключается в следующем.The essence of the technical solution, taken as a prototype, is as follows.

В термостатированном полномасштабном макете гермоотсека, в наземных условиях, около поверхности элементов из полимерных горючих материалов измеряют скорость вентиляционного потока в пределах динамического пограничного слоя в направлении, перпендикулярном поверхности элемента. По этим данным формируют конструкцию гермоотсека, выполненную, в том числе из горючих элементов, и поле вентиляционного потока около поверхности горючих элементов с помощью негорючих элементов-отбойников рабочей газовой атмосферы, набегающей на зону горения, следующим образом.In a thermostated full-scale model of a pressurized compartment, in ground conditions, near the surface of elements made of polymeric combustible materials, the velocity of the ventilation flow is measured within the dynamic boundary layer in a direction perpendicular to the surface of the element. Based on these data, the structure of the pressurized compartment is formed, made, including of combustible elements, and the ventilation flow field near the surface of the combustible elements with the help of incombustible elements-bumpers of the working gas atmosphere incident on the combustion zone, as follows.

На расстоянии от поверхности полимерного материала до места, где может располагаться зона горения полимерного материала, определяемому по приведенному в прототипе соотношению, с помощью негорючих элементов-отбойников обеспечивают скорость потока меньшую, чем значение Vlim данного горючего материала, определенного при максимально возможной концентрации кислорода в рабочей газовой атмосфере обитаемого гермоотсека данного КЛА. При этом горючий при наличии ускорения силы тяжести полимерный материал становится негорючим в условиях невесомости.At a distance from the surface of the polymeric material to the place where the combustion zone of the polymeric material can be located, determined by the ratio given in the prototype, using non-combustible bumpers, they provide a flow rate less than the V lim value of this combustible material, determined at the maximum possible oxygen concentration in working gas atmosphere of the manned pressurized compartment of this spacecraft. In this case, a combustible polymer material in the presence of gravity acceleration becomes non-combustible under zero gravity conditions.

В случае невыполнения этого условия в отношении полимерных материалов, имеющих значения Сlim меньшие, чем максимально возможная концентрация кислорода в рабочей газовой атмосфере обитаемого гермоотсека, по прототипу предусмотрено, что при возгорании этих материалов, по сигналу средств обнаружении возгораний, которыми оснащен обитаемый гермоотсек, оперативно снижают производительность вентиляционной системы до уровня, при котором скорость вентиляционного потока в местах размещения элементов из горючих материалов снижается ниже значений Vlim наиболее горючих материалов.If this condition is not met with respect to polymeric materials with C lim values less than the maximum possible oxygen concentration in the working gas atmosphere of the inhabited pressurized compartment, the prototype provides that when these materials ignite, upon a signal from the means of detecting fires with which the inhabited pressurized compartment is equipped, promptly reduce the performance of the ventilation system to a level at which the speed of the ventilation flow at the locations of elements made of combustible materials decreases below the V lim values of the most combustible materials.

Зависимость максимальной скорости потоков для жилых зон обитаемого гермоотсека обозначенного модуля от времени после выключения системы вентиляции в гермоотсеке приведена на фиг. 1.The dependence of the maximum flow rate for the residential areas of the inhabited pressurized compartment of the indicated module on the time after the ventilation system in the pressurized compartment is turned off is shown in Fig. one.

Процесс потухания плоского элемента из органического стекла СО-120-А в невесомости на станции «Мир» в орбитальном полете показан на фиг. 2.The extinction process of a flat organic glass element SO-120-A in zero gravity at the Mir station in orbital flight is shown in Fig. 2.

Газовый поток на кадрах направлен сверху, из органического стекла, показанный на кадре 1 в профиль, был зажжен за 35 с до момента, зафиксированного на кадре 1, и горел в камере горения вначале при скорости газового потока, равной 6,4 см/с. Длина пламени составила 30 мм. Затем скорость потока была повышена до 15 см/с. Интенсивность горения резко увеличилась и стала практически близкой к интенсивности горения в нормальных земных условиях - при наличии ускорения земного притяжения. Длина пламени увеличилась до 65 мм. Далее обдув образца был прекращен посредством выключения вентиляции. Пламя начало все больше и больше отходить от поверхности горящего образца вперед (кадры 3 и 4) в пространство, где находится газовая среда с содержанием кислорода, достаточным для существования пламени. Далее, вследствие отрыва пламени от поверхности горящего образца (кадры 5 и 6), пламя приобрело форму, близкую к сферической, наиболее благоприятную для своего существования за счет более значительных диффузионных потоков окислительной газовой среды. Время прекращения горения образца в данном эксперименте составило 15 с.The gas flow in the frames is directed from above, made of organic glass, shown in profile 1 in frame, was ignited 35 s before the moment recorded in frame 1, and burned in the combustion chamber at the beginning at a gas flow rate equal to 6.4 cm / s. The flame length was 30 mm. Then the flow rate was increased to 15 cm / s. The intensity of combustion increased sharply and became practically close to the intensity of combustion in normal terrestrial conditions - in the presence of acceleration of gravity. The flame length increased to 65 mm. Then the blowing of the sample was stopped by turning off the ventilation. The flame began to move more and more from the surface of the burning sample forward (frames 3 and 4) into the space where there is a gaseous medium with an oxygen content sufficient for the existence of a flame. Further, due to the separation of the flame from the surface of the burning sample (frames 5 and 6), the flame acquired a shape close to spherical, the most favorable for its existence due to the more significant diffusion fluxes of the oxidizing gas medium. The time for stopping the combustion of the sample in this experiment was 15 s.

Основным недостатком прототипа является следующее. При реализации данного технического решения не предполагается предотвращение возможного превышения указанного предельно допустимого времени горения элементов из полимерных материалов τlim, а это не исключает возможного превышения предельно допустимой для космонавтов и жизненно важного оборудования обитаемого гермоотсека температуры атмосферы Тlim в гермоотсеке.The main disadvantage of the prototype is the following. When implementing this technical solution, it is not supposed to prevent the possible excess of the specified maximum permissible burning time of elements made of polymeric materials τ lim , and this does not exclude the possible excess of the maximum permissible temperature T lim for the astronauts and vital equipment of the manned pressurized compartment in the pressurized compartment.

Превышение предельно допустимой температуры атмосферы в обитаемых гермоотсеках КЛА недопустимо, поскольку повышение температуры атмосферы является опасным фактором пожара, от которого не защищены космонавты и большинство элементов жизненно важного оборудования обитаемых гермоотсеков, в том числе элементов систем управления КЛА.Exceeding the maximum permissible atmospheric temperature in the manned pressurized compartments of a spacecraft is unacceptable, since an increase in atmospheric temperature is a dangerous fire factor, from which cosmonauts and most of the vital equipment of the manned pressurized compartments are not protected, including elements of spacecraft control systems.

Кроме того, реализация технического решения по прототипу требует использования дорогостоящего оборудования, к которому относится в первую очередь термостатируемый полномасштабный макет гермоотсека космического летательного аппарата, в отношении которого выполняется работа по обеспечению пожарной безопасности.In addition, the implementation of the technical solution for the prototype requires the use of expensive equipment, which includes, first of all, a thermostatted full-scale model of the pressurized compartment of a spacecraft, in respect of which work is being carried out to ensure fire safety.

Помимо этого, при реализации технического решения по прототипу требуется выполнение весьма сложных технически, трудоемких и дорогостоящих работ по измерению скоростей вентиляционного потока в пределах динамического пограничного слоя. Необходимо отметить, что измерение скоростей газового потока в области, близкой к значениям Vlim наиболее горючих материалов (порядка 1-5 см/с), является технически сложной и самостоятельной задачей.In addition, when implementing a technical solution according to the prototype, it is required to perform very complex technically, laborious and expensive work to measure the velocities of the ventilation flow within the dynamic boundary layer. It should be noted that the measurement of the gas flow rates in the region close to the V lim values of the most combustible materials (of the order of 1-5 cm / s) is a technically difficult and independent task.

Предлагаемое техническое решение свободно от указанных недостатков.The proposed technical solution is free from these disadvantages.

Целью настоящего изобретения является разработка способа обеспечения пожарной безопасности в обитаемом гермоотсеке данного космического летательного аппарата в орбитальном полете за счет создания условий, при которых время тушения элементов из горючих полимерных материалов средствами, которыми оснащен обитаемый гермоотсек данного космического летательного аппарата, не превышает предельно допустимое время горения элементов из полимерных материалов τTlim, за которое температура атмосферы в обитаемом гермоотсеке повышается до предельно допустимой для космонавтов и жизненно важного оборудования обитаемого гермоотсека температуры.The aim of the present invention is to develop a method for ensuring fire safety in an inhabited pressurized compartment of a given spacecraft in orbital flight by creating conditions under which the time for extinguishing elements made of combustible polymeric materials by means with which the inhabited pressurized compartment of a given spacecraft is equipped does not exceed the maximum permissible burning time elements made of polymer materials τ Tlim , during which the temperature of the atmosphere in the inhabited pressurized compartment rises to the maximum permissible temperature for astronauts and vital equipment of the inhabited pressurized compartment.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что в способе обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках космических летательных аппаратах в орбитальном полете, включающем тушение пожара в обитаемом гермоотсеке посредством оперативного уменьшения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека до уровня, при котором скорость вентиляционного потока в местах размещения элементов из полимерных материалов, имеющих нижние пределы горения по скорости газового потока меньше скорости вентиляционного потока в местах их расположения, снижается ниже нижних пределов горения по скорости газового потока полимерных материалов с наименьшими нижними пределами горения по скорости газового потока, определенными в условиях невесомости при максимально возможной концентрации кислорода в атмосфере данного обитаемого гермоотсека космического летательного аппарата, для данного обитаемого гермоотсека определяют предельно допустимое время горения элементов из полимерных материалов τTlim, как время достижения предельно допустимой для космонавтов и жизненно важного оборудования данного обитаемого гермоотсека температуры атмосферы обитаемого гермоотсека, при этом элементы из полимерных материалов, имеющих нижние пределы горения по скорости газового потока меньше скорости вентиляционного потока в местах их расположения, допускаются к применению по пожарной безопасности в данном обитаемом гермоотсеке при выполнении следующего условия пожарной безопасности:The essence of the proposed method lies in the fact that in the method of ensuring fire safety in the manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight, including extinguishing a fire in the manned pressurized compartment by promptly reducing the performance of the ventilation system of the manned pressurized compartment to a level at which the speed of the ventilation flow in the locations of the elements from polymer materials having lower combustion limits in terms of the gas flow rate less than the ventilation flow rate at their locations, decreases below the lower combustion limits in terms of the gas flow rate of polymeric materials with the smallest lower combustion limits in terms of the gas flow rate determined under zero gravity with the maximum possible oxygen concentration in the atmosphere of a given manned pressurized compartment of a spacecraft, for a given manned pressurized compartment, the maximum permissible burning time of elements made of polymer material is determined in τ Tlim , as the time to reach the maximum permissible for astronauts and vital equipment of a given inhabited pressurized compartment, the atmospheric temperature of the inhabited pressurized compartment, while elements made of polymer materials having lower combustion limits in terms of the gas flow rate less than the ventilation flow rate at their locations are allowed for use for fire safety in this inhabited pressurized compartment when the following fire safety conditions are met:

τext ≤ КS × τTlim,τ ext ≤ К S × τ Tlim ,

где τext - время тушения элемента из данного полимерного материала посредством оперативного снижения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека, с; КS - коэффициент безопасности,where τ ext is the extinguishing time of an element made of a given polymer material by means of an operational decrease in the performance of the ventilation system of the manned pressurized compartment, s; К S - safety factor,

а при выполнении указанного условия пожарной безопасности для всех примененных в данном обитаемом гермоотсеке элементов из полимерных материалов, имеющих нижние пределы горения по скорости газового потока меньше скорости вентиляционного потока в местах их расположения, данный обитаемый гермоотсек является пожаробезопасным в орбитальном полете и допускается к эксплуатации по пожарной безопасности в орбитальном полете.and if the specified fire safety condition is met for all elements made of polymeric materials used in this inhabited pressurized compartment, which have lower combustion limits in terms of the gas flow rate less than the ventilation flow rate at their locations, this inhabited pressurized compartment is fire safe in orbital flight and is allowed to be operated by fire safety in orbital flight.

Технический эффект, реализуемый заявляемым способом обеспечения пожарной безопасности в обитаемом гермоотсеке космического летательного аппарата в орбитальном полете, обуславливается следующим.The technical effect realized by the claimed method of ensuring fire safety in an inhabited pressurized compartment of a spacecraft in orbital flight is due to the following.

Определение предельно допустимого времени горения элементов из полимерных материалов τTlim, как времени достижения предельно допустимой для космонавтов и жизненно важного оборудования обитаемого гермоотсека температуры атмосферы обитаемого гермоотсека позволяет установить возможность применения по пожарной безопасности в данном обитаемом гермоотсеке элементов из горючих полимерных материалов, у которых, пределы горения по концентрации кислорода Clim ниже максимально возможной концентрации кислорода в рабочей газовой атмосфере гермоотсека данного КЛА, и нижние пределы горения по скорости газового потока Vlim меньше скорости вентиляционного потока Vvf в местах их расположения.Determination of the maximum permissible burning time of elements made of polymeric materials τ Tlim , as the time to reach the maximum permissible for astronauts and vital equipment of the inhabited pressurized compartment, the atmospheric temperature of the inhabited pressurized compartment makes it possible to establish the possibility of using fire safety in this inhabited pressurized compartment of elements made of combustible polymer materials, in which the limits combustion by oxygen concentration C lim is lower than the maximum possible oxygen concentration in the working gas atmosphere of the pressurized compartment of this spacecraft, and the lower combustion limits by the gas flow rate V lim are less than the ventilation flow rate V vf at their locations.

Определение предельно допустимого времени горения элементов из полимерных материалов τTlim позволяет также установить возможность применения по пожарной безопасности в данном обитаемом гермоотсеке всех примененных элементов из полимерных материалов, на основании чего данный обитаемый гермоотсек допускается к эксплуатации по пожарной безопасности в орбитальном полете.Determination of the maximum permissible burning time of elements made of polymeric materials τ Tlim also makes it possible to establish the possibility of using all applied elements made of polymeric materials for fire safety in this inhabited pressurized compartment, on the basis of which this inhabited pressurized compartment is allowed to operate for fire safety in orbital flight.

Основным отличительным признаком изобретения является следующее: для данного обитаемого гермоотсека определяют предельно допустимое время горения элементов из полимерных материалов τTlim, как время достижения предельно допустимой для космонавтов и жизненно важного оборудования данного обитаемого гермоотсека температуры атмосферы обитаемого гермоотсека, при этом элементы из полимерных материалов, имеющих нижние пределы горения по скорости газового потока меньше скорости вентиляционного потока в местах их расположения, допускаются к применению по пожарной безопасности в данном обитаемом гермоотсеке при выполнении следующего условия пожарной безопасности: τext ≤ КS × τTlim.The main distinguishing feature of the invention is the following: for a given inhabited pressurized compartment, the maximum permissible burning time of elements made of polymeric materials τ Tlim is determined, as the time to reach the maximum permissible temperature for the astronauts and vital equipment of this inhabited pressurized compartment of the atmosphere of the inhabited pressurized compartment, while the elements are made of polymer materials having the lower combustion limits in terms of the gas flow rate are less than the ventilation flow rate at their locations, are allowed for use for fire safety in this inhabited pressurized compartment if the following fire safety condition is met: τ ext ≤ К S × τ Tlim .

Важностью и эффективностью данного отличительного признака является то, что в отношении практически всех элементов из полимерных материалов с помощью данного изобретения решается вопрос обеспечения пожаробезопасного применения в обитаемых гермоотсеках данного КЛА за счет обеспечения возможности тушения элемента из данного полимерного материала посредством оперативного снижения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека, в течение времени τTlim до повышения температуры атмосферы обитаемого гермоотсека выше предельно допустимой для космонавтов и оборудования гермоотсека температуры атмосферы обитаемого гермоотсека Тlim, равной 60°С.The importance and effectiveness of this distinctive feature is that in relation to almost all elements made of polymeric materials, this invention solves the issue of ensuring fire-safe use in the manned pressurized compartments of this spacecraft by ensuring the possibility of extinguishing an element made of this polymer material by quickly reducing the performance of the ventilation system of the manned pressurized compartment , during the time τ Tlim until the temperature of the atmosphere of the inhabited pressurized compartment rises above the maximum allowable temperature for the atmosphere of the inhabited pressurized compartment T lim for astronauts and equipment of the pressurized compartment, T lim, equal to 60 ° C.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми и отвечают критерию «новизна».Thus, the distinctive features of the proposed technical solution are new and meet the "novelty" criterion.

Настоящее предполагаемое изобретение основано на следующем логическом подходе к определению возможности и условий пожаробезопасного применения горючих полимерных материалов в составе конструкций оборудования, используемого в обитаемых гермоотсеках КЛА.The present proposed invention is based on the following logical approach to determining the possibility and conditions of fire-safe use of combustible polymeric materials in the structure of equipment used in the manned pressurized compartments of the spacecraft.

Подход заключается в установлении своевременного тушения возможных возгораний полимерных материалов в обитаемых гермоотсеках модулей КЛА с помощью системы тушения посредством оперативного снижения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека КЛА.The approach consists in establishing timely extinguishing of possible fires of polymeric materials in the manned pressurized compartments of the spacecraft modules using an extinguishing system by means of a quick decrease in the performance of the ventilation system of the spacecraft’s manned pressurized compartment.

Для определения возможности и условий пожаробезопасного применения горючих полимерных материалов в составе конструкций оборудования обитаемых гермоотсеков модуля КЛА за счет обеспечения своевременного тушения возгораний полимерных материалов, сформировано условие пожаробезопасности τext ≤ КS × τTlim, где τext - время тушения элемента из данного полимерного материала посредством оперативного снижения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека, с; КS - коэффициент безопасности.To determine the possibility and conditions of fire-safe use of combustible polymeric materials in the structure of equipment for inhabited pressurized compartments of the KLA module by ensuring timely extinguishing of polymer materials fires, a fire safety condition was formed τ ext ≤ К S × τ Tlim , where τ ext is the extinguishing time of an element made of a given polymeric material by promptly reducing the performance of the ventilation system of the manned pressurized compartment, s; K S is the safety factor.

В случае, если для данного элемента из полимерного материала выполняется условие пожаробезопасности τехt ≤ КS × τTlim, тогда данный элемент допускается к применению по пожаробезопасности в обитаемом гермоотсеке данного модуля КЛА. Но, если устанавливается обратное, то элемент из данного материала не допускается к применению. Данный материал должен быть заменен на материал, для которого выполняется указанное условие пожаробезопасности. If the fire safety condition τ ext ≤ К S × τ Tlim is satisfied for a given element made of polymeric material, then this element is allowed to be used for fire safety in the inhabited pressurized compartment of this KLA module. But, if the opposite is established, then an element made of this material is not allowed for use. This material must be replaced by a material for which the specified fire safety condition is met.

Для иллюстрации того, как выполняется условие пожаробезопасности τext ≤ КS × τTlim, ниже представлен пример его выполнения в отношении элемента из полимерного материала в случае его возгорания в обитаемом гермоотсеке модуля КЛА.To illustrate how the fire safety condition τ ext ≤ K S × τ Tlim is fulfilled, an example of its implementation in relation to an element made of polymer material in the event of its fire in the inhabited pressurized compartment of the spacecraft module is presented below.

Как было указано выше, повышение температуры атмосферы при возгорании и горении элементов из полимерных материалов является единственным опасным фактором пожара в обитаемых гермоотсеках КЛА, от которого не защищены космонавты и большинство элементов жизненно важного оборудования обитаемых гермоотсеков, в том числе элементов систем управления КЛА.As mentioned above, an increase in the temperature of the atmosphere during the ignition and combustion of elements made of polymer materials is the only dangerous factor of fire in the manned pressurized compartments of the spacecraft, from which the astronauts and most of the elements of the vital equipment of the manned pressurized compartments, including the elements of the spacecraft control systems, are not protected.

Для установления факта выполнения условия пожаробезопасности τext ≤ КS × τTlim были определены значения τTlim и τext в отношении одного из элементов из полимерного материала после его возгорания в обитаемом гермоотсеке одного из модулей российского сегмента Международной космической станции.To establish the fact of fulfilling the fire safety condition τ ext ≤ K S × τ Tlim , the values of τ Tlim and τ ext were determined in relation to one of the elements made of polymer material after it was ignited in the inhabited pressurized compartment of one of the modules of the Russian segment of the International Space Station.

Внутренний свободный объем данного обитаемого гермоотсека составляет 64 м3. Максимальная концентрация кислорода в атмосфере данного обитаемого гермоотсека, как во всех модулях Международной космической станции составляет 24,8%.The internal free volume of this manned pressurized compartment is 64 m 3 . The maximum oxygen concentration in the atmosphere of this manned pressurized compartment, as in all modules of the International Space Station, is 24.8%.

Значение τTlim для обитаемого гермоотсека обозначенного модуля было определено следующим образом.The value of τ Tlim for the manned pressurized compartment of the designated module was determined as follows.

В связи с тем, что члены экипажа и жизненно важное оборудование обитаемых гермоотсеков не защищены от негативного воздействия атмосферы, нагретой в данном случае при горении элементов из полимерных материалов, предельно-допустимое время горения материалов τTlim в обитаемых гермоотсеках модулей КЛА определялось как время достижения предельно-допустимой для космонавтов и жизненно важного оборудования обитаемых гермоотсеков температуры рабочей атмосферы Тlim, которая по данным работы (Береговой Г.Т., Тищенко А.А., Шибанов Г.П., Ярополов В.И. Безопасность космических полетов. - М.: «Машиностроение». 1977. - 263 с.) принята равной 60°С.Due to the fact that the crew members and vital equipment of the manned pressurized compartments are not protected from the negative effects of the atmosphere heated in this case during the combustion of elements made of polymer materials, the maximum permissible burning time of materials τ Tlim in the manned pressurized compartments of the spacecraft modules was determined as the time to reach the maximum - permissible for cosmonauts and vital equipment of manned pressurized compartments temperature of the working atmosphere T lim , which, according to the work (Beregovoy G.T., Tishchenko A.A., Shibanov G.P., Yaropolov V.I., Space flight safety. .: "Engineering". 1977. - 263 p.) Is taken equal to 60 ° C.

Предельно допустимое (пожаробезопасное) время горения полимерных материалов τTlim в обитаемом гермоотсеке следует определять по зависимости, приведенной на фиг.3, которая была получена при проведении опытов по имитации пожара посредством нагрева атмосферы гермоотсеков различного объема с помощью теплового имитатора, устройство которого описано в работе (Попов A.M., Николаев В.М., Мелихов А.С., Болодьян И.А. Расчетно-экспериментальное исследование горения полимерных материалов в замкнутых объемах при повышенном содержании кислорода в атмосфере». В сб. научн. тр. «Вопросы горения и тушения полимерных материалов в обогащенных кислородом средах». - М.: ВНИИПО МВД СССР. Вып. 2. 1977. - С. 31-38).The maximum permissible (fireproof) burning time of polymeric materials τ Tlim in an inhabited pressurized compartment should be determined according to the dependence shown in Fig. 3, which was obtained during experiments on simulating a fire by heating the atmosphere of pressurized compartments of various sizes using a thermal simulator, the device of which is described in the work (Popov AM, Nikolaev VM, Melikhov AS, Bolodyan IA Calculation and experimental study of the combustion of polymeric materials in closed volumes with an increased oxygen content in the atmosphere. " extinguishing polymeric materials in oxygen-enriched environments ". - M .: VNIIPO Ministry of Internal Affairs of the USSR. Issue 2. 1977. - S. 31-38).

По графику зависимости 1, показанному на фиг. 3, было определено, что значение τTlim для свободного объема обитаемого гермоотсека обозначенного модуля Международной космической станции, равного 64 м3, составляет 204 с.From the graph of dependence 1 shown in FIG. 3, it was determined that the value of τ Tlim for the free volume of the manned pressurized compartment of the designated module of the International Space Station, equal to 64 m 3 , is 204 s.

Как выше было обоснованно, принято с научной и практической точек зрения, применение данного полимерного материала по пожарной безопасности допускалось, если устанавливалось, что при возгорании элемента из данного полимерного материала выполняется условия пожаробезопасности τext ≤ КS × τTlim.As it was justified above, accepted from a scientific and practical point of view, the use of this polymer material for fire safety was allowed if it was established that when an element of this polymer material ignites, the fire safety conditions are met τ ext ≤ К S × τ Tlim .

Время тушения элементов из данных полимерных материалов посредством оперативного снижения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека τext определялось следующим образом.The time for extinguishing elements made of these polymeric materials by means of an operational decrease in the performance of the ventilation system of the manned pressurized compartment τ ext was determined as follows.

Время, за которое скорость потока атмосферы после выключения системы вентиляции в обитаемом гермоотсеке снижается от исходного штатного значения, равного по фиг. 1 40 см/с, до значений Vlim полимерных материалов, применяемых при создании оборудования для обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов определяется по фиг. 1. По этим зависимостям с использованием значений Vlim устанавливались времена тушения τext полимерных материалов в обитаемых гермоотсеках модуля с помощью системы тушения возгораний полимерных материалов в орбитальном полете.The time during which the atmospheric flow rate after switching off the ventilation system in the manned pressurized compartment decreases from the initial nominal value equal to FIG. 1 40 cm / s, up to the V lim values of polymer materials used in the creation of equipment for manned pressurized compartments of spacecraft is determined from Fig. 1. Based on these dependencies, using the V lim values, the times of extinguishing τ ext of polymer materials in the manned pressurized compartments of the module were established using the system for extinguishing the fires of polymer materials in orbital flight.

Исходя из определенного экспериментально значения Vlim для наиболее горючего полимерного материала, примененного обитаемом гермоотсеке модуля, каким является хлопок, у которого при Сох=24,8%. значение Vlim=2.5 см/с, время тушения τехt в обитаемом гермоотсеке обозначенного модуля Международной космической станции, составляет 75 сBased on the experimentally determined value of V lim for the most flammable polymer material used in the inhabited pressurized compartment of the module, which is cotton, which at C ox = 24.8%. the value V lim = 2.5 cm / s, the extinguishing time τ ext in the manned pressurized compartment of the designated module of the International Space Station is 75 s

Таким образом, время тушения τext в орбитального полете наиболее горючего материала посредством оперативного снижения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека составляет величину меньшую, чем значение τTlim в соответствующих свободных пространствах обитаемых гермоотсеков модуля, а именно: предельно-допустимое время горения материалов τTlim в обитаемом гермоотсеке модуля Международной космической станции составляет 204 с, а время тушения τext - 75 с.Thus, the extinguishing time τ ext in the orbital flight of the most combustible material by means of an operative decrease in the performance of the ventilation system of the inhabited pressurized compartment is less than the value of τ Tlim in the corresponding free spaces of the inhabited pressurized compartments of the module, namely: the maximum permissible burning time of materials τ Tlim in the inhabited The pressurized compartment of the International Space Station module is 204 s, and the extinguishing time τ ext is 75 s.

В этой связи, на основании доказанного факта выполняется условия пожаробезопасности τext ≤ КS × τTlim, с учетом коэффициента безопасности может быть сделано заключение о возможности пожаробезопасного применения в составе оборудования данных элементов из полимерных материалов.In this regard, on the basis of the proven fact, the fire safety conditions are fulfilled τ ext ≤ К S × τ Tlim , taking into account the safety factor, a conclusion can be made about the possibility of fire-safe use of these elements made of polymeric materials in the equipment.

В то же время было установлено, что для некоторых видов модулей КЛА при использовании в составе их оборудования высокогорючих конструкционных полимерных материалов условие пожаробезопасности τext ≤ КS × τTlim не выполняется.At the same time, it was found that for some types of spacecraft modules when using highly combustible structural polymer materials as part of their equipment, the fire safety condition τ ext ≤ К S × τ Tlim is not met.

Так, например, было проведено сопоставление значений τext и τTlim для гермоотсека одного из гермоадаптеров Международной космической станции.For example, the values of τ ext and τ Tlim were compared for the pressurized compartment of one of the pressurized adapters of the International Space Station.

Данный гермоадаптер имеет свободное пространство гермоотсека сферической формы - без выступающих в свободное пространство гермоотсека крупных элементов, поэтому процесс вязкостного торможения газового потока в гермоотсека этого гермоадаптера не подчиняется закономерности, представленной на фиг. 1, которая характерна для свободных пространств неправильной формы - с выступающими крупными элементами. В гермоотсеке такого гермоадаптера условия вязкостного торможения газового потока неблагоприятны - время вязкостного торможения, исходя из теоретических соображений, должно быть большим.This pressurized adapter has a free space of the pressurized compartment of a spherical shape - without large elements protruding into the free space of the pressurized compartment, therefore the process of viscous deceleration of the gas flow in the pressurized compartment of this pressurized adapter does not obey the pattern shown in Fig. 1, which is typical for free spaces of irregular shape - with protruding large elements. In the pressurized compartment of such a pressurized adapter, the conditions of viscous deceleration of the gas flow are unfavorable - the time of viscous deceleration, based on theoretical considerations, should be long.

Объем указанного гермоотсека составляет 6 м3.The volume of the specified pressurized compartment is 6 m 3 .

Анализ проводился в отношении элемента из высокогорючего полимерного материала полиацеталь, имеющего при Сох=24,8% значение Сlim=11,2% и значение Vlim=0.9 см/с.The analysis was carried out with respect to an element made of a highly combustible polymeric material polyacetal, having a value of C lim = 11.2% and a value of V lim = 0.9 cm / s at C ox = 24.8%.

В соответствии с методикой, изложенной в работе (Патент РФ №2116092. «Способ обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов». Авторы: Мелихов А.С., Зайцев С.Н., Иванов А.В. Приоритет изобретения от 05.12.1995 г. Опубликован 27.07.98. Бюл. №21.), было определено время тушения τехt элемента из полиацеталя посредством оперативного снижения производительности вентиляционной системы гермоотсека с достижением скорости вентиляционного потока Vvf в гермоотсеке данного гермоадаптера, равной значению Vlim для полиацеталя, равного 0.9 см/с. Оно составило - 180 с.In accordance with the methodology set forth in the work (RF Patent No. 2116092. "Method for ensuring fire safety of manned pressurized compartments of spacecraft." Authors: Melikhov AS, Zaitsev SN, Ivanov AV Priority of invention from 05.12. 1995 Published on July 27, 1998. Bulletin No. 21.), The extinguishing time τ ext of an element made of polyacetal was determined by promptly reducing the performance of the ventilation system of the pressurized compartment with the achievement of the ventilation flow rate V vf in the pressurized compartment of this pressurized adapter, equal to the value V lim for the polyacetal, equal to 0.9 cm / s. It was 180 s.

Найденное по графику на фиг. 3 значение τTlim (расстояние по оси τTlim от значения 0 до точки пересечения линий 1 и 3) составляет для гермоотсека данного гермоадаптера 62 с.Found from the graph in FIG. 3, the value of τ Tlim (the distance along the axis τ Tlim from the value 0 to the point of intersection of lines 1 and 3) is 62 s for the pressurized compartment of this pressurized adapter.

Видно, что в данном случае время тушения τext элемента из полимерного материала полиацеталя намного превышает предельно допустимое время горения τTlim элемента из полимерного материала. То есть предельно допустимое состояние в гермоотсеке при горении элемента из данного материала будет достигнуто до того, как произойдет тушения элемента из полиацеталя. При этом температура атмосферы в гермоотсеке данного гермоадаптера превысит предельно допустимое значение Tlim=60°С до тушения.It can be seen that in this case the extinguishing time τ ext of an element made of polymeric material of the polyacetal is much higher than the maximum permissible burning time τ Tlim of an element made of polymeric material. That is, the maximum permissible state in the pressurized compartment during the combustion of an element made of this material will be reached before extinguishing the element made of polyacetal occurs. In this case, the temperature of the atmosphere in the pressurized compartment of this pressurized adapter will exceed the maximum permissible value T lim = 60 ° С before extinguishing.

Таким образом, условие пожаробезопасности τext ≤ КS × τTlim в данном случае не выполняется.Thus, the fire safety condition τ ext ≤ К S × τ Tlim is not met in this case.

Claims (4)

Способ обеспечения пожарной безопасности в обитаемых гермоотсеках космических летательных аппаратов в орбитальном полете, включающий тушение пожара в обитаемом гермоотсеке посредством оперативного уменьшения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека до уровня, при котором скорость вентиляционного потока в местах размещения элементов из полимерных материалов, имеющих нижние пределы горения по скорости газового потока меньше скорости вентиляционного потока в местах их расположения, снижается ниже нижних пределов горения по скорости газового потока полимерных материалов с наименьшими нижними пределами горения по скорости газового потока, определенными в условиях невесомости при максимально возможной концентрации кислорода в атмосфере данного обитаемого гермоотсека космического летательного аппарата, отличающийся тем, что для данного обитаемого гермоотсека определяют предельно допустимое время горения элементов из полимерных материалов τTlim как время достижения предельно допустимой для космонавтов и жизненно важного оборудования данного обитаемого гермоотсека температуры атмосферы обитаемого гермоотсека, при этом элементы из полимерных материалов, имеющих нижние пределы горения по скорости газового потока меньше скорости вентиляционного потока в местах их расположения, допускаются к применению по пожарной безопасности в данном обитаемом гермоотсеке при выполнении следующего условия пожарной безопасности:A method of ensuring fire safety in the manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight, including extinguishing a fire in the manned pressurized compartment by promptly reducing the performance of the ventilation system of the manned pressurized compartment to a level at which the ventilation flow rate in the locations of elements made of polymer materials having lower combustion speed limits gas flow is less than the ventilation flow rate at their locations, it decreases below the lower combustion limits in terms of the gas flow rate of polymeric materials with the smallest lower combustion limits in terms of the gas flow rate, determined under zero gravity conditions with the maximum possible oxygen concentration in the atmosphere of a given manned pressurized compartment of a spacecraft, characterized in that for a given manned pressurized compartment, the maximum permissible burning time of elements made of polymeric materials τ Tlim is determined as the time to reach the limit the temperature of the atmosphere of the inhabited pressurized compartment, which is permissible for astronauts and vital equipment of this inhabited pressurized compartment, while elements made of polymer materials having lower combustion limits in terms of the gas flow rate are less than the ventilation flow rate at their locations are allowed for use for fire safety in this inhabited pressurized compartment when the following fire safety condition is met: τext ≤ КS × τTlim,τ ext ≤ К S × τ Tlim , где τext - время тушения элемента из данного полимерного материала посредством оперативного снижения производительности вентиляционной системы обитаемого гермоотсека, с; КS - коэффициент безопасности,where τ ext is the extinguishing time of an element made of a given polymer material by means of an operational decrease in the performance of the ventilation system of the manned pressurized compartment, s; К S - safety factor, а при выполнении указанного условия пожарной безопасности для всех примененных в данном обитаемом гермоотсеке элементов из полимерных материалов, имеющих нижние пределы горения по скорости газового потока меньше скорости вентиляционного потока в местах их расположения, данный обитаемый гермоотсек космического летательного аппарата является пожаробезопасным в орбитальном полете и допускается к эксплуатации по пожарной безопасности в орбитальном полете.and if the specified fire safety condition is met for all elements made of polymeric materials used in this inhabited pressurized compartment, which have lower combustion limits in terms of the gas flow rate less than the ventilation flow rate at their locations, this inhabited pressurized compartment of the spacecraft is fire safe in orbital flight and is allowed to operation for fire safety in orbital flight.
RU2020124548A 2020-07-14 2020-07-14 Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight RU2750367C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124548A RU2750367C1 (en) 2020-07-14 2020-07-14 Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124548A RU2750367C1 (en) 2020-07-14 2020-07-14 Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2750367C1 true RU2750367C1 (en) 2021-06-28

Family

ID=76820184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020124548A RU2750367C1 (en) 2020-07-14 2020-07-14 Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2750367C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94041311A (en) * 1994-11-11 1996-07-27 Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД РФ Fireproofing method for space aircraft manned pressurized sections
RU2306965C2 (en) * 2005-10-24 2007-09-27 Федеральное государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России (ФГУ ВНИИПО МЧС России) Fire-protection method for inhabited pressurized compartments in spacecraft
US20110011601A1 (en) * 2008-03-14 2011-01-20 Kazuhiro Ono Fire barrier protection comprising graphitized films
US20120318921A1 (en) * 2009-12-17 2012-12-20 Airbus Operations Gmbh Fire protection system, aircraft or spacecraft and a method for confining and suppressing a fire
RU2592344C1 (en) * 2015-02-24 2016-07-20 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 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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94041311A (en) * 1994-11-11 1996-07-27 Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД РФ Fireproofing method for space aircraft manned pressurized sections
RU2306965C2 (en) * 2005-10-24 2007-09-27 Федеральное государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России (ФГУ ВНИИПО МЧС России) Fire-protection method for inhabited pressurized compartments in spacecraft
US20110011601A1 (en) * 2008-03-14 2011-01-20 Kazuhiro Ono Fire barrier protection comprising graphitized films
US20120318921A1 (en) * 2009-12-17 2012-12-20 Airbus Operations Gmbh Fire protection system, aircraft or spacecraft and a method for confining and suppressing a fire
RU2592344C1 (en) * 2015-02-24 2016-07-20 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 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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Friedman Fire safety in spacecraft
RU2750367C1 (en) Method for ensuring fire safety in manned pressurized compartments of spacecraft in orbital flight
Lie et al. Influence of restraint on fire performance of reinforced concrete columns
Newman Principles for fire detection
Wu et al. Effect of slope on control of smoke flow in tunnel fires
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
RU2371221C2 (en) Method for detection of lower limit of material smouldering and its burning on surface by speed of gas flow for zero gravity conditions
Grant Halon design calculations
RU2306965C2 (en) Fire-protection method for inhabited pressurized compartments in spacecraft
Ruff et al. Fire safety
Ming Lo et al. A view to the requirement of designated refuge floors in high-rise buildings in Hong Kong
Dietrich et al. Determination of realistic fire scenarios in spacecraft
RU2319528C2 (en) Method to provide fire safety of pressurized compartments included in manned section of lunar space base
RU2474448C1 (en) Device for identification of parameters of fire-fighting process in habitable pressurised compartments of spacecrafts in orbital flight
RU2284204C2 (en) Fire-extinguishing method for inhabited pressurized compartments of spacecrafts under artificial gravity
Tamura et al. Experimental fire tower studies on mechanical pressurization on control smoke movement caused by fire pressures
Melikhov et al. Fire-explosive safety arrangement for long-term research and industrial bases located on the Moon
Hokugo The performance of fire protection of buildings against the fires following the great Hanshin-Awaji earthquake
RU2318564C2 (en) Fire-extinguishing method for manned pressurized compartments of orbiting spacecrafts
Joshi et al. Fire as a Disaster: Review of Various Prevention, Protection and Management Techniques
RU2283151C2 (en) Device used to determine parameters characterizing fire risk of non-metallic constructional materials under zero gravity conditions
RU220277U1 (en) FIRE ELECTRICAL BOX
Zherlykina et al. Methodical Approach Cleaning Emergency Ventilation Systems Emissions of Harmful Substances
Martin et al. Spacecraft fire detection and suppression (FDS) systems: An overview and recommendations for future flights
Eigenbrod et al. Sooting Behavior in Concurrent and Upward Burning of Cylindrical PMMA-samples