Вогнегасник

Реферат: Вогнегасник виконано як герметичний корпус з телескопічно розміщеною в ньому щонайменше однією стаканоподібною частиною, а також з розташованою у його порожнині вогнегасною речовиною, наприклад водою, і джерелом термічної енергії. Корпус вогнегасника виконано шароподібним, а джерело термічної енергії розташовано під додатково виконаною в корпусі кришкою, протилежно до якої у порожнині корпуса у донній частині змонтована додаткова маса, наприклад пластина, для стабілізації вогнегасника. UA 98004 C2 (12) UA 98004 C2 UA 98004 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід, що пропонується, належить до протипожежної охорони об'єктів і може бути використаним при ліквідації аварій у екстремальних ситуаціях, які виникають за відсутністю або мінімальною кількістю вогнегасних речовин у зоні пожежі, наприклад помешканнях або резервуарі з паливом. Відомий вогнегасник (Патент України № 87023), що вважаємо за прототип, який виконано як герметичний корпус з телескопічно розміщеними в ньому однією або декількома стаканоподібними частинами, а також розташованою у його порожнині вогнегасною речовиною водою і джерелом термічної енергії. Недоліком цього вогнегасника є зменшення ефективності його застосування у складних умовах, що обумовлено невизначеністю розташування вогнегасника після його метання при дистанційному використанні. Такі випадки можливі, наприклад, при розташуванні вогнегасника на боковій поверхні і призводять до збільшення часу на спрацювання вогнегасника та погіршення корисної дії джерела термічної енергії. Задачею запропонованого винаходу є підвищення ефективності вогнегасника завдяки збільшенню об'єму вогнегасної речовини, зменшення його маси, а також можливості підвищення стабілізації розташування. Для вирішення задачі запропоновано вогнегасник, який виконано як герметичний корпус з телескопічно розміщеними в ньому однією або декількома стаканоподібними частинами, а також розташованою у його порожнині вогнегасною речовиною – водою і джерелом термічної енергії, при цьому корпус вогнегасника виконано шароподібним, а у його порожнині у донній частині змонтована додаткова маса, наприклад пластина, для стабілізування вогнегасника. Додаткова маса для стабілізування вогнегасника виконана як оболонка сферичної або параболічної форми і змонтована еквідистантно поверхні внутрішньої донної частини корпусу, при цьому в оболонці виконано щонайменше один отвір для сполучення порожнини під і над оболонкою. Додаткова маса для стабілізації розміщення вогнегасника виконана як замкнута ємність з оболонкою і пластиною, які використовуються відповідно як донна частина та кришка, при цьому порожнина ємкості заповнена вогнегасною речовиною і сполучена через отвори з порожниною вогнегасника. Додатково змонтована оболонка подвійної кривизни, наприклад еквідистантно стінкам корпусу вогнегасника. З зовнішньої сторони корпусу додатково змонтовані ребра жорсткості. Перевагою запропонованого вогнегасника є значно більші можливості для використання потужності вогнегасника завдяки збільшенню тиску у його порожнині та інтенсивності дії пари і її розподілу у зоні пожежі. Будова і принцип дії запропонованого вогнегасника пояснюється за допомогою фіг. 1-5, де зображено загальний вигляд вогнегасника, його переріз; на фіг. 2 - приклад стабілізації розміщення вогнегасника (начальний етап застосування); на фіг. 3 - приклад застосування у робочому стані; фіг. 4 - загальний вигляд вогнегасника з зовнішньою оболонкою, його переріз; фіг. 5 - загальний вигляд вогнегасника з ребрами жорсткості. Особливістю запропонованого вогнегасника є те, що його герметичний корпус виконано шароподібним (фіг. 1), змонтованим з донної 1 та купольної 2 частин. Виконання корпусу шароподібним порівняно з іншими варіантами (наприклад, циліндр або призма та тощо) дозволяє покращити умови переміщення та стабілізації розміщення вогнегасника у зоні пожежі, а також раціоналізувати конструктивні переваги - зменшити масу вогнегасника, збільшити кількість вогнегасної речовини. В порожнині корпусу вогнегасника телескопічно розміщена одна 3 (фіг. 1) або декілька стаканоподібних частин (умовно не показаних) з отворами 4 для вивільнення пари. Також у порожнині корпусу розташовані вогнегасна речовина - вода або розчини у ній солей чи кислот 5 (відомі у техніці азотгенеруючі хімічні системи (наприклад, нітрит натрію і сечовини з кислотою (соляною кислотою) та тощо) і джерело термічної енергії 6. Як джерело термічної енергії може застосовуватись порох або, наприклад, використання оксидів металів (заліза та алюмінію, хрому), яке ізольоване від безпосереднього контакту з вогнегасною речовиною прокладкою 7 (металевою тонкошаровою або неметалевою (поліетиленова плівка) та інші, показано умовно). Це створює умови більш ефективного і безпечного використання теплової енергії (наприклад, забезпечує розміщення як у капсулі, що попереджує виділення горючих газів, наприклад водню, більш прогнозовано вилучається теплова енергія). При цьому для стабілізації розташування вогнегасника, надання певного, найбільш прийнятного розміщення відносно джерела пожежі у порожнині корпусу вогнегасника нижче центру мас попередньо змонтована у донній частині додаткова маса 9. Додаткова маса для стабілізування положення вогнегасника при його відхиленні від вертикального стана може бути виконана як пластина (умовно не показано) або оболонка (фіг. 1-3) сферичної або параболічної форми для створення умов повернення вогнегасника у первісний (фіг. 1) або 1 UA 98004 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 близький до нього стан. Як показують попередні досліди ефективність додаткової маси збільшується при збільшенні розмірів вогнегасника (збільшення відновлювального моменту та плеча сили  (фіг. 2) до 20 %). Виконання додаткової маси як пластини більш простіше, ніж як оболонки, але менш ефективне для прискорення випарування вогнегасної речовини - води. При виконанні додаткової маси як оболонка (товщиною 1…2 мм), яку змонтовано (на підкладці або пайкою, приклеюванням чи зварюванням (умовно не показано)) відстані від поверхні внутрішньої донної частини корпусу, енергія термічного джерела розподіляється більш рівномірно та на більшій поверхні додаткової маси. Розміщення оболонки доцільніше виконувати за умовами вертикального стана вогнегасника еквідистантно внутрішній поверхні донної частини корпусу у його нижній частині. Для сполучення середовищ під додатковою масою (наприклад, оболонкою) і над нею в ній виконано щонайменше один отвір 10 для сполучення порожнини, розміщеної під нею частини вогнегасної речовини - води 11, яка виконує (посилює) функцію додаткової маси (перш за все, за умовами повернення вогнегасника у стабільне розміщення після відхилення на певний кут (фіг. 2, поява обертального (відновного) моменту М=Р). Збільшення отворів або їх розмірів (діаметра більш 2…3 мм) прискорює перетікання і вирівняння рівня вогнегасної речовини з-під штучної ємності, яка утворена під оболонкою, як додаткової маси. Це зменшує стабілізуючий ефект приєднаної до неї рідини води через більш швидке перетікання води з порожнини під додатковою масою (оболонкою, фіг. 2, 3). Мала кількість вогнегасної речовини під оболонкою (10-20 % від всієї кількості) сприяє також більш швидкому її випаровуванню, що особливо важливо на начальних етапах використання вогнегасника після розміщення безпосередньо на оболонці джерела термічної енергії та його застосування - прискорює штучне збільшення порожнини вогнегасника завдяки більш швидкому переміщенню стаканоподібної частини для наступного паровивільнення. Для зменшення витрат пари при зміщенні стаканоподібної частини використовується зовнішня оболонка 12 з еластичного матеріалу (гуми, поліетилену та ін.), яка щільно контактує зі стаканоподібною частиною. Між кришкою і джерелом термічної енергії може бути повітряний шар - щілина 13 (декілька мм), яка передбачається з технологічних міркувань (компенсація ударних навантажень при екзотермічних реакціях, створення гідроудару для контакту джерела термічної енергії з вогнегасною речовиною, покращення умов запалювання та інш.). Для збільшення тиску у стаканоподібній частині отвори для вивільнення пари ізолюють від оточуючого середовища термостійкою плівкою 14 або її елементами (наприклад, полівінілхлоридною плівкою). Додаткова маса – оболонка – може бути виконана для стабілізування розміщення вогнегасника як замкнута ємність, для цього на ній змонтована пластина 15. Оболонка і пластина використовуються відповідно як донна частина та кришка. Порожнина ємності 16 може бути заповнена вогнегасною речовиною - водою або рідиною зі спеціальними властивостями (наприклад, для створення газового середовища на основі азоту (патент РФ № 2126084 Е21В43/24, Е21В43/25)). Як рідина зі спеціальними властивостями (визначають дослідами) можуть застосовуватись розчини солей (нітрати) для газоутворення (інертних газів, наприклад, азоту) після спрацювання джерела термічної енергії внаслідок ефекту екзотермічних реакцій. Для вивільнення штучно утворених газів, частки рідини та продуктів хімічної реакції порожнина сполучена через отвори 17 з порожниною вогнегасника. Додатково для стабілізації розташування вогнегасника (збільшення відновного моменту) та збільшення при необхідності плавучості (гасіння пожежі у резервуарах з паливом) на донній частині вогнегасника, з зовнішньої її сторони, змонтована оболонка 18. Стінки оболонки, яка має параболічну, близьку до шароподібної, форму, розташовані за умовами створення необхідної плавучості (умов затоплення) на певній відстані від донної частини вогнегасника і створюють ємність 19, заповнену за конструктивними міркуваннями (зменшення маси вогнегасника, збільшення його плавучості тощо) повітрям (або без повітря (вакуум), що складніше). Розміри ємності, що утворюється, не перевищують з конструктивних міркувань 15…25 % об'єму порожнини вогнегасника. Менші значення не дають відчутного ефекту покращення стабілізації вогнегасника, а їх збільшення зменшує ефективність використання вогнегасника (масові (надлишкову вагу) та корисної дії). Для зменшення габаритів та вартості вогнегасника (зменшення товщини його корпусу) і покращення умов стабілізації на ньому змонтовані (фіг. 5) ребра жорсткості 20 і 21 (не менш трьох, за умовами стабілізації). Їх монтують з технологічних міркувань (зварюванням, литвом тощо), визначивши сприйнятливий габаритний розмір D (для забезпечення умов стабілізації вогнегасника - зазвичай на 20…40 % більший за розміром, ніж розміри радіуса корпусу вогнегасника) та умови розташування на корпусі d (до 10-20 % радіуса, з технологічних міркувань). Більші значення габаритного розміру D покращують умови стабілізації вогнегасника. Зовнішні поверхні ребер виконують для 2 UA 98004 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 можливості кращого котіння та контактування з поверхнею середовища (умовно не показано) як елементи кола або близькими до нього. Це дозволяє малою додатковою масою ребер збільшити відновний (обертальний) момент і покращити умови стабілізації. Робота і принцип використання запропонованого вогнегасника здійснюється у такій послідовності. Попередньо після складання частин корпусу 1, 2 і розміщення додаткової маси 9 і стаканоподібної частини 3 (з закритими попередньо отворами 4 для вивільнення пари за допомогою термостійкої плівки 14) проводиться при відсутній кришці 8 заправлення порожнини вогнегасника вогнегасною речовиною - водою 5 або газотутворюючою речовиною (визначають у залежності від конкретних обставин). Під кришкою у рухливій стаканоподібній частині 3 розміщується джерело термічної енергії 6, наприклад пороховий заряд, ізольований від вогнегасної речовини прокладкою 7 як у капсулі (для дотримання необхідних за часом умов ізоляції). Кришка монтується на стаканоподібній частині (показано умовно), ізолюючи порожнину вогнегасника, наприклад, гумовими прокладками (умовно не показано). Як додаткову масу використовують замкнуту ємність, створену додатковою масою - оболонкою 9 та пластиною 15 (кришкою), з порожниною 16 (фіг. 4). Її попередньо заповнюють вогнегасною рідиною (водою або розчином солей) і розміщують сприйнятливим для стабілізації вогнегасника чином (зміщуючи центр ваги С до донної частини вогнегасника). Також для покращення умов застосування до донної частини вогнегасника з зовнішньої частини приладнують оболонку 18 на певній відстані від корпусу, створюючи тим самим ємність 19 (для збільшення відновного моменту та, при необхідності, плавучості). Для ліквідування пожежі вогнегасник сприйнятливим чином розміщують у зоні пожежі (попереднім розміщенням, киданням як гранати або доставлянням людиною) для утворення пари при зміні агрегатного стану вогнегасної речовини у замкнутій порожнині між частинами корпусу 1 і 2. Після метання вогнегасника (або при попередньому розміщенні в певному просторі, наприклад замкнутому або у пожежонебезпечній рідині) завдяки шароподібному корпусу він займає без ударних руйнувань стабільне певне розміщення (як на фіг. 1), яке завдяки додатковій масі при відхиленні призводить до виникнення обертального моменту М (фіг. 3). Джерело термічної енергії 6 вивільняється внаслідок поштовху при приземленні та можливості руху вогнегасної речовини завдяки щілині 13 (для гідроудару) з-під кришки 8 або попередньому нагріванні від термічного джерела (наприклад, від пожежі або штучно вбудованого (умовно не показано)). Внаслідок цього створюються умови для екзотермічної хімічної реакції при безпосередньому контакті з вогнегасною речовиною - водою 5(або іншою газоутворювальною речовиною). Для підвищення надійності можливе використання штучного джерела (умовно не показаного) для підпалу термічного джерела 6 (наприклад, пороху). Інтенсивна екзотермічна хімічна реакція (температура досягає більш 2000 °C) супроводжується вилученням необхідної для випарування термічної енергії (кількість визначається розрахунком або експериментально за розмірами вогнегасника). Інтенсивне нагрівання вогнегасної речовини 5, а також з деяким запізненням (вибирається дослідом) більш охолодженої вогнегасної речовини 11 (для зменшення термічних навантажень на корпус вогнегасника) під додатковою масою - оболонкою 9 (або пластиною) і її випарювання здійснюється за декілька секунд. Цьому сприяє те, що товщина оболонки у 3…5 разів (уточнюється дослідами) менша, ніж пластини. Під тиском пари (та термічних хвиль - струменів газів та продуктів хімічних реакцій, що створюються у порожнині вогнегасника) стаканоподібна частина корпусу 3 зміщується відносно верхньої частини корпусу 2 та ущільнення 12, вивільняючи отвори 4 для пари (розриваючи термостійку плівку 14 під високим тиском, не меншим, за умовами ефективного застосування, ніж 0,5 Мпа, визначається заздалегідь) та спрямовуючи її струмені на вогнище. При цьому кінетична та теплова енергія пари витрачається на придушення полум'я, ізолюючи джерело пожежі від кисню повітря. Потужний струмінь пари та газів, які утворюються при хімічних реакціях у порожнині вогнегасника, збиває полум'я, охолоджує середовище до температури перегрітої пари, яка поглинає теплову енергію пожежі. Завдяки шароподібній формі корпусу вогнегасника та наявності елементів для стабілізації його розташування (додаткової маси 9, зовнішньої оболонки 17, ребер жорсткості 20, 21) можливе незворотне відхилення вогнегасника зменшується до мінімуму. Цьому сприяє передбачена можливість створення відновного (обертального) моменту (фіг. 3). Це забезпечує кращу стабілізацію розміщення вогнегасника (зміщення центру мас вогнегасника завдяки розташуванні у нижній, донній частині 1 корпусу) покращує умови придушення пожежі - здійснюється практично з незначним відносним переміщенням від попереднього розташування (як показують попередні досліди до 2…5 розмірів вогнегасника). Збільшення тиску пари також покращує умови стабілізації вогнегасника (збільшує відновний момент М). Це може бути ефективним у замкнутих просторах (наприклад, під капотом автомобіля, помешканнях та приміщеннях, при ліквідації пожежі у цистернах з 3 UA 98004 C2 5 нафтою (терміналах). Використання у конструкції вогнегасника ребер жорсткості дозволяє при розміщенні вогнегасника у рідині (паливо) стабілізувати його обертання навколо повздовжньої осі, збільшує опір переміщенню. При необхідності цикл придушення полум'я повторюють. Для цього корпус вогнегасника після зняття кришки 8 знову заповнюють вогнегасною речовиною 5, а потім закривають кришкою. Застосування запропонованого вогнегасника дозволить підвищити ефективність його використанням завдяки збільшенню точності та тривалості оброблення палаючої зони тиском пари. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 1. Вогнегасник, який виконано як герметичний корпус з телескопічно розміщеною в ньому щонайменше однією стаканоподібною частиною, а також з розташованою у його порожнині вогнегасною речовиною, наприклад водою, і джерелом термічної енергії, який відрізняється тим, що корпус вогнегасника виконано шароподібним, а джерело термічної енергії розташовано під додатково виконаною в корпусі кришкою, протилежно до якої у порожнині корпуса у донній частині змонтована додаткова маса, наприклад пластина, для стабілізації вогнегасника. 2. Вогнегасник за п. 1, який відрізняється тим, що додаткова маса для стабілізації вогнегасника виконана як оболонка сферичної або параболічної форми і змонтована еквідистантно поверхні внутрішньої донної частини корпусу, при цьому в оболонці виконано щонайменше один отвір для сполучення порожнин під і над оболонкою. 3. Вогнегасник за п. 1, який відрізняється тим, що додаткова маса для стабілізації розміщення вогнегасника виконана як замкнута ємність з оболонкою і пластиною, які використовуються відповідно як донна частина та кришка, при цьому порожнина ємності заповнена вогнегасною речовиною, що утворює інертний газ, наприклад розчинами нітратів, і сполучена через отвори з порожниною вогнегасника. 4. Вогнегасник за п. 1, який відрізняється тим, що на донній його частині, з зовнішньої її сторони, додатково змонтована оболонка подвійної кривизни, наприклад еквідистантно стінкам корпусу вогнегасника. 5. Вогнегасник за п. 1, який відрізняється тим, що з зовнішньої сторони корпусу додатково змонтовані ребра жорсткості. 4 UA 98004 C2 5 UA 98004 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6