Імпульсний пожежний водомет

1. Імпульсний пожежний водомет, який має циліндричну ємкість з підвідним каналом з запірним органом, підпружинену випускну тр убу, яку установлено в корпусі ємкості з можливістю осьового переміщення, та розміщений в корпусі пор 30305 нем і місцем приєднання обвідного трубопроводу до підвідного каналу. Крім того, імпульсний водомет споряджено профільованим тілом з прохідними прорізами, яке установлено на виході підвідного каналу співвісно випускній трубі, а торець поршня з боку тіла має відповідну профільовану поверхню. Завдяки такій конструкції водомета, при швидкому закритті запірного органа в обвідному трубопроводі та порожнині ємкості, яку утворено корпусом, торцевою поверхнею поршня та випускною трубою, виникає гідравлічний удар, який супроводжується різким підвищенням тиску на поршень до величини DР уд = r × V × С V , де 35 м при початковому тиску в живильній лінії 0,60,8 МПа. Час тривання імпульсу викиду метальної маси рідини (0,5-2,0 л) становить від 0,6 до 1,5 с, а інтенсивність подавання - не менше 0,52 л/м 2с. Ефективність дії цього пожежного водомета є досить високою, через те що високоенергетичний струм дрібнодисперсного розпилу досягає глибини вогнища, не встигаючи випарюватись за час польоту, забезпечуючи інтенсивний теплоз'єм з поверхні, що горить, та інертизацію газового середовища під час випарювання крапель. Таким чином, створення високоенергетичного дрібнодисперсного сфокусованого потоку вогнегасильної рідини, який має зазначені параметри, стає можливим завдяки створенню в обвідному трубопроводі та ємкості водомета гідроудару після закриття запірного органа, а також формі виконання поршня та профільованого тіла. Здійснені розрахунки та експерименти виявляють, що використання ефекту гідравлічного удару для імпульсного підвищення тиску в пропонованому водометі, а також нове виконання форм поршня та профільованого тіла забезпечують підвищення швидкісних параметрів потоку розпиленої рідини та інтенсивності подавання в 2,5-2,8 рази, а далекості викиду 80-85% відносно параметрів прототипу. Сутність винаходу пояснюється рисунками, де на фіг. 1 схематично зображено загальний вигляд пропонованого водомета в розрізі у ви хідній позиції, на фіг. 2 - те саме у роботі. Імпульсний водомет має корпус 1 з циліндричною ємкістю 2 і підвідним каналом 3, з запірним органом 4, випускну трубу 5, яку установлено в корпусі 1, і на якій твердо закріплено поршень 6 з профільованою торцевою поверхнею 7, зворотну пружину 8, обвідний трубопровід 9, з'єднаний з підвідним каналом 3 і порожниною ємкості 10, профільоване тіло 11 з прохідними прорізами 12, яке установлено на виході каналу 3. На зовнішній поверхні випускної труби є кільцева канавка 13. Імпульсний водомет працює так. У вихідному стані (режим безперервного подавання рідини) запірний орган 4 відкрито, випускна труба 5 під дією зворотної пружини 8 знаходиться в крайній правій позиції, тому що сила стиску пружини 8 більше сили тиску на торцеву поверхню поршня з боку порожнини ємкості 10. Вогнегасильна рідина через підвідний канал 3 подається у водомет і розподіляється на два потоки. Основний поток, рухаючись уздовж поздовжньої вісі водомета, проходить через відкритий запірний орган 4, прохідні прорізи 12 в тілі 11, надходить до ємкості під певним напором і витратою DР витікає у довкілля. & У наведеній формулі: m = mFc 2Dpr m - коефі ЕЖ - швидкість руху ударної æ ö Е rç 1 + Ж y ÷ ç ЕТР ÷ è ø хвилі в рідині; ЕЖ, ЕТР - відповідно модулі пружності рідини та матеріалу підвідного трубопроводу; D y= - відносний діаметр трубопроводу; r r - густина рідини (води=1000 кг/м 3); V - швидкість руху рідини. При цьому, поршень водомета, рухаючись спільно з випускною трубою вліво, витискає в імпульсному швидкісному режимі воду, яка міститься в ємкості, у випускну трубу. Так, за діаметра сталевого трубопроводу Д=100 мм, товщина стінок d=2,5 мм, відношенні ЕЖ =0,01 (див. Ю.М. Константинов, Гидравлика. Е ТР Из-во "Вища школа", Киев, 1981, С. 143), швидкості руху рідини (води) в трубопроводі V=0,7 м/с, перевищення тиску в водометі дорівнюватиме DРуд=1000×0,7×1204=0,85 МПа. Через те, що поршень виконано спільно з випускною трубою, під час руху поршня вліво, внаслідок гідравлічного удару, відносна швидкість води, яка витискається з випускної труби, зростає, і відповідно, зменшується час викиду маси води, яка міститься у водометі. При цьому відбувається поздовжнє фокусування метальної маси, збільшується компактність імпульсного струму і далекість викиду. Крім того, з наближенням профільованої поверхні поршня до профільованого тіла, зменшується площа живого перерізу Fi (див. фіг. 1 і 2). Швидкість рідини, яка витискається з ємкості, зростатиме, що призведе до постійного зростання динамічного напору рідини в випускній трубі. Отже, кожний наступний момент часу швидкість маси Dm рідини, яка викидається з водомету буде зростати, завдяки чому наступні маси рідини Dmi наздоганятимуть попередні Dm i-1, що обумовить поздовжнє фокусування метальної маси, а, отже, збільшить компактність імпульсного струму та далекість викиду через зниження гідромеханічного опору польоту аерозольної хмари рідини. У результаті запропонованого імпульсного водомета може бути досягнута початкова швидкість потоку аерозоля 50-80 м/с, далекість викиду до СV= цієнт витрати через випускну трубу; Dр= р-рн – перепад тисків на соплі випускної труби; r - густина рідини. За такого режиму роботи швидкість витікання рідини з труби дорівнює V2= j c 2Dp , де jc - к-т r швидкості. Режим імпульсного подавання рідини (фіг. 2) виникає при різкому закритті запірного органа 4. 2 30305 При цьому припиняється надходження рідини в ємкість 2 і випускну трубу 5, в обвідному тр убопроводі 9 та порожнині ємкості 10 ініціюється гідравлічний удар з підвищенням тиску в порожнині 10 до величини (див. вище) DР уд=r×V×CV. Під дією ударного тиску Руд, який виник і передається поршню 6, поршень 6 разом з випускною трубою 5, долаючи опір пружини 8 почне переміщатися в крайню ліву позицію, витискаючи рідину з ємкості 2. При цьому, через постійне зменшення площі живого перерізу Fi (див. фіг. 1 і 2) швидкість витисканої з ємкості рідини зростатиме, що призведе до постійного зростання динамічного напору рідини в випускній трубі 5. Отже, у кожний наступний момент часу швидкість викидуваної з водомета маси Dm зростатиме, завдяки чому, наступні маси рідини Dm i наздоганятимуть попередні Dmi-1, що обумовить поздовжнє фокусування метальної маси, а отже, збільшить компактність імпульсного струму та далекість викиду. Процес метання закінчиться, коли поршень 6 досягне крайньої лівої позиції. Під час наближення поршня 6 до профільованого тіла 11, порожнина 10 за допомогою кільцевої канавки 13 сполучається з атмосферою, і рідина з неї відводитиметься до атмосфери, скидаючи ударний тиск з магістралі. Коли його величина DРmin дорівнюватиме чи буде меншою за силу стиску пружини Rпр, випускна труба 5 з поршнем 6 повернеться до вихідного становища. Відкриття затвора 4 знову переведе режим роботи водомета в режимі безперервного подавання рідини. Використовуючи систему автоматичного керування позицією запірного органа, можна зробити водомет багаторазової імпульсної дії. Використання запропонованого імпульсного водомета дозволить підвищити ефективність пожежогасіння через збільшення енергії струму рідини, надання їй поздовжнього фокусування, та пов'язаного з цим підвищення інтенсивності її подавання та далекості дії порівняно з прототипом за інших рівних умов. Фіг. 1 3 30305 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4