UA142832U

UA142832U - FIRE BARREL WITH COOLING DEVICE

Info

Publication number: UA142832U
Application number: UAU202000980U
Authority: UA
Inventors: Віктор Климентович Костенко; Ярослав Олександрович Ляшок; Тетяна Вікторівна Костенко; Олена Леонідівна Зав'ялова
Original assignee: Державний Вищий Навчальний Заклад "Донецький Національний Технічний Університет"
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Пожежний ствол з охолоджуючим пристроєм містить з'єднувальну головку, що приєднується до пожежного рукава, корпус циліндричної або конічної форми з насадком. На корпусі біля головки встановлено патрубок з краном-регулятором, а біля насадка - циліндричний кронштейн, на якому розміщено важіль, який має можливість обертатись навколо кронштейна. На іншому кінці важеля встановлено розпилювачі, які можуть повертатись у напрямку, перпендикулярному до осі важеля, розпилювачі за допомогою трубки з'єднані з патрубком.A fire barrel with a cooling device contains a connecting head that connects to a fire hose, a cylindrical or conical body with a nozzle. A spigot with a regulator tap is installed on the body near the head, and a cylindrical bracket is located near the nozzle, on which a lever is placed that can rotate around the bracket. At the other end of the lever, sprayers are installed that can rotate in the direction perpendicular to the axis of the lever, the sprayers are connected to the nozzle by means of a tube.

Description

Корисна модель належить до захисного спорядження рятувальників і може бути використана для захисту від дії інтенсивного теплового випромінювання при наявності іскор, головешок, бризок палаючих рідин та високих температур повітря в ході гасіння пожеж і ліквідації аварійних ситуацій.The useful model belongs to the protective equipment of rescuers and can be used to protect against the effects of intense thermal radiation in the presence of sparks, heads, splashes of burning liquids and high air temperatures during firefighting and emergency situations.

Відомий пожежний універсальний ствол |А.с. 1480823, МПК Аб2С 31/12, Пожарньй универсальньй ствол, А.И. Агеенко, В.С. Григорьев, В.А. Горбунков - Мо 4146229/40-12; заявл. 23.09.1986; опубл. 23.05.1989, Бюл. Мо 19|, який містить корпус з вхідним та вихідним патрубками, трипозиційний корок з центральним і периферійним отворами, при цьому вихідний патрубок виконано конічним з отворами на його поверхні, а центральним отвір в корку має конондальну форму.The well-known universal fire barrel |A.s. 1480823, IPC Ab2S 31/12, Pozharnyi universalnyi stvol, A.I. Ageenko, V.S. Hryhoryev, V.A. Gorbunkov - MO 4146229/40-12; statement 09/23/1986; published 05/23/1989, Bull. Mo 19|, which contains a body with inlet and outlet nozzles, a three-position plug with central and peripheral holes, while the outlet nozzle is conical with holes on its surface, and the central hole in the plug has a conical shape.

Недоліком відомого пристрою є низький рівень захисту рятувальника від потоків теплового випромінювання. Крім того, пристрій не забезпечує захист від тепла конвекційного, такого, що передається потоками повітря.The disadvantage of the known device is the low level of protection of the rescuer against thermal radiation flows. In addition, the device does not provide protection against convection heat, such as that transmitted by air currents.

Ще один недолік аналога - низька безпечність та ефективність бойової роботи рятувальника при наявності іскор або крапель палаючого пального, які призводять до прогорання зовнішніх поверхонь захисного одягу, після чого ведення оперативних дій заборонено.Another disadvantage of the analogue is the low safety and effectiveness of the rescuer's combat work in the presence of sparks or drops of burning fuel, which lead to the burning of the outer surfaces of protective clothing, after which the conduct of operational actions is prohibited.

Найбільш близьким аналогом є ручний автоматичний пожежний ствол фірми Козепрацег серії ЗеІесї Ром б Рго деї |ІШкарабура М.Г. Вступ до гідроструминних технологій: Монограф. /The closest analogue is the manual automatic fire barrel of the Kozepratseg company of the ZeIesi Rom b Rgo dei | IShkarabur M.G. series. Introduction to hydrojet technologies: Monograph. /

М.Г. Шкарабура; Черкас, ін-т пожеж, безпеки ім. Героїв Чорнобиля. - Черкаси: РВК "Деснян. правда", 2006. - С. 67-68), який підключають за допомогою з'єднувальної головки до пожежного рукава. Такі ручні стволи є комбінованими стволами із можливістю подачі комбінованих розпилено-суцільних струменів та регулюванням витрат води. При цьому кут розпилу струменя може змінюватись від 30" до 140". Ручний автоматичний пожежний ствол складається з корпусу циліндричної або конічної форми зі з'єднувальною головкою з одної сторони, насадка з іншої сторони, формуючого суцільний або розпилений струмінь, а також механізму подачі води, регулюючого режим роботи і дальність подачі води. За рахунок створення захисного щита великого розміру у вигляді факела розпиленої води забезпечується захист рятувальника від променевої енергії пожежі.M.G. Shkarabura; Cherkassy Institute of Fire and Safety named after Heroes of Chernobyl. - Cherkasy: RVC "Desnyan. Pravda", 2006. - P. 67-68), which is connected with the help of a connecting head to the fire hose. Such manual barrels are combined barrels with the possibility of supplying combined sprayed-continuous jets and regulation of water flow. At the same time, the spray angle of the jet can vary from 30" to 140". The manual automatic fire hydrant consists of a cylindrical or conical body with a connecting head on one side, a nozzle on the other side, forming a continuous or sprayed stream, as well as a water supply mechanism that regulates the mode of operation and the range of water supply. Due to the creation of a large protective shield in the form of a torch of sprayed water, protection of the rescuer from the radiant energy of the fire is ensured.

Загальними істотними ознаками відомого пристрою й того, що заявляється, є з'єднувальнаCommon essential features of the known device and that which is claimed is a connecting device

Зо головка, що приєднується до пожежного рукава, корпус циліндричної або конічної форми з насадком.From the head that connects to the fire hose, a cylindrical or conical body with a nozzle.

Недоліком найбільш близького аналога є низький рівень захисту рятувальника від потоків теплового випромінювання, так як встановлено, що екранування за допомогою крапельних потоків (водяних завіс) у кілька разів менш ефективне, ніж кондукційне знімання тепла плівкою води. Крім того, крапельний щит не забезпечує захист від тепла конвекційного, такого що передається потоками повітря.The disadvantage of the closest analogue is the low level of protection of the rescuer from thermal radiation flows, as it has been established that shielding using droplet flows (water curtains) is several times less effective than conductive heat removal by a film of water. In addition, the drip shield does not provide protection against convection heat, such as that transmitted by air currents.

Ще одним недоліком є надмірні витрати води на екранування, за рахунок чого суттєво знижується подавання її до джерела горіння. Для екранування рятувальника від дії теплової радіації необхідно забезпечувати перекриття щитом основної поверхні силуету його фігури.Another disadvantage is excessive consumption of water for shielding, due to which its supply to the combustion source is significantly reduced. To shield the rescuer from the action of thermal radiation, it is necessary to ensure that the shield covers the main surface of the silhouette of his figure.

Формою щита є коло, а проекція фігури людини - приблизно прямокутник з розмірами: висота - зріст рятувальника, ширина - не менша ширини пліч рятувальника. Діагональ прямокутника не менша діаметра кола, що утворюється факелом найближчого аналога. Таким чином, площа фігури рятувальника значно менша від площі крапельного щита. Тому на утворення надійного захисту рятувальника необхідно витрачати додаткову кількість води, зменшуючи її подавання до джерела пожежі.The shape of the shield is a circle, and the projection of the human figure is approximately a rectangle with dimensions: height - the height of the rescuer, width - not less than the width of the rescuer's shoulders. The diagonal of the rectangle is not less than the diameter of the circle formed by the torch of the nearest analogue. Thus, the area of the figure of the rescuer is much smaller than the area of the drop shield. Therefore, it is necessary to spend an additional amount of water for the formation of reliable protection of the rescuer, reducing its supply to the source of the fire.

В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення відомого пристрою для підвищення безпечних і ергономічних умов роботи рятувальника, а також зниження витрат вогнегасної рідини на його екранування від дії теплової радіації при гасінні пожежі.The basis of the useful model is the task of improving the known device to increase the safe and ergonomic working conditions of the rescuer, as well as reducing the consumption of fire extinguishing liquid to shield it from the action of thermal radiation during fire extinguishing.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пожежний ствол з охолоджуючим пристроєм, який містить з'єднувальну головку, приєднану до пожежного рукаву, корпуса циліндричної або конічної форми із насадком, згідно з корисною моделлю, на корпусі біля головки встановлено патрубок з краном-регулятором, а біля насадка - циліндричний кронштейн, на якому розміщено важіль, який має можливість обертатись навколо кронштейна, на іншому кінці важеля встановлено розпилювачі, які можуть повертатись у напрямку, перпендикулярному до осі важеля, трубки, за допомогою якої розпилювачі з'єднані з патрубком.The task is solved due to the fact that a fire barrel with a cooling device, which contains a connecting head connected to a fire hose, a cylindrical or conical body with a nozzle, according to a useful model, a nozzle with a regulator valve is installed on the body near the head, and near the nozzle there is a cylindrical bracket on which there is a lever that can rotate around the bracket, at the other end of the lever there are nozzles that can rotate in a direction perpendicular to the axis of the lever, a tube by which the nozzles are connected to the nozzle.

Указані ознаки складають суть корисної моделі, тому що вони є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату - підвищення безпечних і ергономічних умов роботи рятувальника, а також зниження витрат вогнегасної рідини на його екранування від дії теплової радіації при гасінні пожежі.The specified features make up the essence of a useful model, because they are necessary and sufficient for achieving the technical result - increasing the safe and ergonomic working conditions of the rescuer, as well as reducing the consumption of fire-extinguishing liquid to shield it from the action of thermal radiation during fire extinguishing.

При гасінні пожежі подають вогнегасну рідину з пожежного рукава до корпуса ствола та з насадка до джерела горіння. Для захисту рятувальника від дії теплової радіації відкривають кран-регулятор і подають вогнегасну рідину по трубці до розпилювачів. За допомогою важеля спрямовують факел з крапель вогнегасної рідини на рятувальника, одягненого у захисний одяг.When extinguishing a fire, extinguishing liquid is supplied from the fire hose to the body of the barrel and from the nozzle to the source of combustion. To protect the rescuer from the effects of thermal radiation, open the valve-regulator and feed the fire-extinguishing liquid through the tube to the sprayers. With the help of a lever, a torch from drops of fire-extinguishing liquid is directed at a rescuer wearing protective clothing.

Площа простору, який охоплений факелом, утвореним розпилювачами, значно менша, ніж при створенні захисного щита ручним автоматичним пожежним стволом, тим самими меншими є витрати вогнегасної рідини. Ефект захисту в технічному рішенні, що пропонується, також більший, ніж при екрануванні. Він складається з екрануючої дії факела та охолоджуючої дії плівки на поверхні захисного костюма рятувальника. При зрошенні рятувальника за допомогою розприскувачів утворюється важко проникний для інфрачервоних променів бар'єр у вигляді прошарку з вогнегасної рідини на поверхні захисного костюма рятувальника і хмари крапель вогнегасної рідини. Промениста енергія, що надходить до тіла рятувальника, спрямовується на нагрів і випаровування вогнегасної рідини та відводиться від тіла рятувальника. Перетворена енергія променів у вигляді нагрітої вогнегасної рідини та пари постійно видаляється з поверхні оболонки захисного костюма рятувальника у зовнішній простір, не даючи підійматися температурі всередині костюма рятувальника за рахунок зовнішнього нагріву. Стікаюча з рятувальника на землю вогнегасна рідина охолоджує її поверхню, зменшуючи утворення конвекційних потоків повітря, перешкоджаючи перегріванню рятувальника.The area of the space that is covered by the torch formed by sprinklers is much smaller than when creating a protective shield with a manual automatic fire barrel, which means that the consumption of extinguishing liquid is lower. The protection effect in the proposed technical solution is also greater than in shielding. It consists of the shielding action of the torch and the cooling action of the film on the surface of the rescuer's protective suit. When irrigating a rescuer with the help of sprinklers, a barrier that is difficult for infrared rays to penetrate is formed in the form of a layer of fire-extinguishing liquid on the surface of the rescuer's protective suit and a cloud of fire-extinguishing liquid droplets. Radiant energy entering the body of the rescuer is directed to the heating and evaporation of the fire extinguishing liquid and is removed from the body of the rescuer. The transformed energy of the rays in the form of heated fire-extinguishing liquid and steam is constantly removed from the surface of the shell of the rescuer's protective suit into the outer space, preventing the temperature inside the rescuer's suit from rising due to external heating. The fire extinguishing liquid flowing from the rescuer to the ground cools its surface, reducing the formation of convection air currents, preventing the rescuer from overheating.

При наявності іскор або крапель палаючого пального бар'єр, створений вогнегасною рідиною, забезпечує їх гасіння та охолодження, зберігаючи в цілісності зовнішню оболонку костюма рятувальника, чим створюються безпечні та ефективні бойові роботи рятувальника.In the presence of sparks or drops of burning fuel, the barrier created by the fire-extinguishing liquid ensures their extinguishing and cooling, preserving the integrity of the outer shell of the rescuer's suit, which creates safe and effective combat operations of the rescuer.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено: - пожежний ствол з охолподжуючим пристроєм.The essence of the useful model is explained by the drawing, which shows: - a fire barrel with an extinguishing device.

Пожежний ствол з охолоджуючим пристроєм у робочому стані має наступний вигляд. До пожежного рукава 1 приєднано з'єднувальну головку 2 та корпус циліндричної або конічної форми З з насадком, на корпусі З біля головки 2 встановлено патрубок 4 з краном-регулятором, а біля насадка - циліндричний кронштейн 5, на якому розміщено важіль 6, який має можливість обертатись навколо кронштейна 5, на вільному кінці важеля 6 встановлено розпилювачі 7, які можуть повертатись у напрямку, перпендикулярному до осі важеля 6, розпилювачі 7 за допомогою трубки 8 з'єднані з патрубком 4.A fire barrel with a cooling device in working condition has the following appearance. A connecting head 2 and a cylindrical or conical body Z with a nozzle are attached to the fire hose 1, on the body Z near the head 2 there is a nozzle 4 with a regulator valve, and near the nozzle there is a cylindrical bracket 5 on which a lever 6 is placed, which has the ability to rotate around the bracket 5, on the free end of the lever 6, sprayers 7 are installed, which can rotate in the direction perpendicular to the axis of the lever 6, the sprayers 7 are connected to the nozzle 4 by means of a tube 8.

Пожежний ствол з охолоджуючим пристроєм працює в такий спосіб. Рятувальник в теплозахисному костюмі підключає пожежний рукав 1 за допомогою з'єднувальної головки 2 до корпуса ствола 3. Заходячи в зону підвищеного теплового випромінювання і температури повітря, він віддає команду на подання вогнегасної рідини в пожежний рукав 1, спрямовує її струмінь до джерела пожежі. Повертаючи навколо кронштейна 5 важіль 6, а розпилювачі 7 навколо осі важеля попередньо наводить по вертикалі та горизонталі розпилювачі на себе.A fire barrel with a cooling device works in the following way. The rescuer in a thermal protective suit connects the fire hose 1 with the help of the connecting head 2 to the body of the barrel 3. Entering the zone of increased heat radiation and air temperature, he gives the command to supply fire extinguishing liquid to the fire hose 1, directs its stream to the source of the fire. By rotating the lever 6 around the bracket 5, and the sprayers 7 around the axis of the lever, the sprayers are pre-aligned vertically and horizontally.

Потім рятувальник відкриває кран-регулятор 4, подаючи вогнегасну рідину до розпилювачів 7 за допомогою трубки 8. Маніпулюючи краном-регулятором 4, а також повертаючи важіль 6 і розпилювачі 7, рятувальник регулює величину та напрямок факела вогнегасної рідини, створюючи безпечні та комфортні умови бойової роботи.Then the rescuer opens the regulator valve 4, supplying the fire-extinguishing liquid to the sprayers 7 with the help of a tube 8. By manipulating the regulator valve 4, as well as turning the lever 6 and the sprayers 7, the rescuer adjusts the size and direction of the flame of the fire-extinguishing liquid, creating safe and comfortable conditions for combat work .

Проведено теоретичні розрахунки ефективності пропонованого технічного рішення. Для виконання розрахунків використано основану на класичних положеннях фізики теоретичну модель Виноградов А.Г., Костенко Т.В., Костенко В.К., Зав'ялова О.Л. Застосування плівки води для захисту рятувальників від потужного теплового випромінювання / ІЗ5М 1607-4556 (Ріїіп),Theoretical calculations of the efficiency of the proposed technical solution were carried out. A theoretical model based on the classical principles of physics was used for the calculations. A.G. Vinogradov, T.V. Kostenko, V.K. Application of a film of water to protect rescuers from powerful thermal radiation / ИЗ5М 1607-4556 (Рииип),

ІБЗМ 2309-6004 (Опіїпе) Геотехнічна механіка. - 2017. - Мо 134. - С. 196-210| та пакет комп'ютерної математики МаїййСАЮ. Як базові задано такі (достатньо реалістичні) значення фізичних та технічних величин: - ширина силуету фігури рятувальника І -1 м; - відстань від розпилювачів х-0,5 м; - висота силуету фігури рятувальника пП-1,5 м; - кут розкриття віялового окремого розпилювача Ф;-2,0 рад; - параметр форми функції розподілу крапель за діаметрами 0-0,5; - коефіцієнт дисперсності розпилювача Со-2,5; - коефіцієнт витрат розпилювача ц)-0,7; - інтенсивність теплового випромінювання, падаючого на водяну завісу ІІ-2:104 Вт/ме; - температура осередку пожежі Т-1000 К; - тиск води в пожежному рукаві р-5:105 Па; - діаметр вихідного отвору розпилювача до-1,5-103 м; - кількість отворів, що розпилюють рідину М-10; бо - коефіцієнт продуктивності розпилювача К--0,5.IBZM 2309-6004 (Opiipe) Geotechnical mechanics. - 2017. - Mo 134. - P. 196-210| and the package of computer mathematics MaiyySAYU. The following (fairly realistic) values of physical and technical quantities are set as basic values: - width of the silhouette of the figure of rescuer I -1 m; - distance from sprayers x-0.5 m; - the height of the silhouette of the rescuer is 1.5 m; - the angle of opening of the fan-shaped individual atomizer Ф; -2.0 rad; - parameter of the shape of the function of distribution of drops by diameters 0-0.5; - atomizer dispersion coefficient Co-2.5; - atomizer consumption coefficient c)-0.7; - the intensity of thermal radiation falling on the water curtain II-2: 104 W/me; - temperature of the fire cell T-1000 K; - water pressure in the fire hose r-5:105 Pa; - the diameter of the nozzle outlet is up to 1.5-103 m; - the number of holes spraying M-10 liquid; bo - coefficient of productivity of the atomizer K--0.5.

Згідно з отриманими результатами, при застосуванні захисної системи у складі М-10 розпилювачів з вихідними отворами діаметром до-1,5 мм при тиску води р-5 бар і коефіцієнту розподілу води К-0,5 на поверхні теплозахисного костюма рятувальника утворюється плівка води товщиною 0-0,31 мм, яка рухається із середньою швидкістю мау-0,63, м/с. Витрата води всією системою захисту складає О-0,39, л/с.According to the obtained results, when using a protective system consisting of M-10 sprayers with outlet holes up to 1.5 mm in diameter, at a water pressure of р-5 bar and a water distribution coefficient of К-0.5, a film of water with a thickness of 0-0.31 mm, which moves with an average speed of mau-0.63, m/s. Water consumption by the entire protection system is O-0.39, l/s.

При опроміненні захисної системи тепловим випромінюванням інтенсивністю 1-20 кВт/м? водяна плівка нагрівається до максимальної температури (То-28) К. Для заданих параметрів коефіцієнти пропускання теплового випромінювання набувають таких значень: - для водяної завіси Не-0,76; - для водяної плівки Ні-0,09; - загальний НеНеНю-0,068.When the protective system is irradiated with thermal radiation with an intensity of 1-20 kW/m? the water film is heated to the maximum temperature (To-28) K. For the given parameters, the coefficients of transmission of thermal radiation acquire the following values: - for the water curtain, He is 0.76; - for water film Ni-0.09; - general NeNeNyu-0.068.

Отже, якщо здійснювати живлення системи водою, охолодженою до ї-10 "С, то в нижній частині костюма (ступні ніг) водяна плівка буде нагріта випромінюванням до «38 "С, а в середній частині температура плівки буде складати близько (20...30)"С. При живленні системи водою кімнатної температури зазначені температурні показники будуть на 10...15 "С вище.So, if the system is fed with water cooled to -10 "C, then in the lower part of the suit (feet) the water film will be heated by radiation to "38 "C, and in the middle part the temperature of the film will be about (20... 30)" C. When feeding the system with water at room temperature, the indicated temperature indicators will be 10...15 "C higher.

За цих умов на поверхню теплозахисного костюма діє теплове випромінювання інтенсивністю Із-1,36 кВт/м", яке не є небезпечним для рятувальника.Under these conditions, thermal radiation with an intensity of Iz-1.36 kW/m" acts on the surface of the heat-protective suit, which is not dangerous for the rescuer.

Застосування пропонованого пожежного ствола з охолоджуючим пристроєм дозволяє забезпечити підвищення безпечних і ергономічних умов роботи рятувальника, а також зниження витрат вогнегасної суміші на його екранування від дії теплової радіації при гасінні пожежі.The use of the proposed fire barrel with a cooling device makes it possible to increase the safe and ergonomic working conditions of the rescuer, as well as to reduce the consumption of fire-extinguishing mixture for its shielding from the action of thermal radiation when extinguishing a fire.