Автомобиль газового водяного тушения

Введение

Из теорий горения веществ известно, что большинство веществ и материалов не способны гореть при снижении концентрации кислорода в зоне горения менее 14-15%. Этот метод тушения пожаров в настоящее время нашел применение только в стационарных паровых, углекислотных, брометиловых и т.п. установках на некоторых объектах. Однако, такие установки стационарного типа не всегда являются экономически оправданными и малоэффективны. Из передвижных средств тушения пожаров метод снижения концентраций кислорода в зоне горения в настоящее время используются только автомобили углекислого тушения, которые не получили большого распространения.

Отсутствие мощных генераторов инертного газа сдерживало развитие способа ликвидации горения путем создания инертной среды в зоне горения.

Сейчас, когда в народном хозяйстве находят применение мощные турбореактивные двигатели, решение этой проблемы сводится к тому, чтобы двигатель как мощный генератор инертного газа поставить на вооружение пожарной охраны.

Использование выхлопных газов двигателей, для целей пожаротушения не является новой теорией) однако, как известно до сегодняшнего дня в тактике пожаротушения не применялось.

В отличие от прежних способов и методов ведения борьбы с огнем использование турбореактивной установки является принципиально новым способом в тушении сложных пожаров.

Например, при пожарах в складских и подвальных помещениях, ликвидация очагов горения в настоящее время про» наводится водяными стволами, при этом ствольщикам приходится работать в трудных условиях из-за высокой температуры и сильного задымления. Как правило, на поиски очагов горения затрачивается значительно больше времени, чем на их ликвидацию.

При тушении пожаров методом заполнения объемов помещения инертными газами ликвидация процесса горения будет проходить более эффективно, а хранимые материалы не будут испорчены водой.

 

Другой пример:

Большую трудность для тушения представляют горящие самолеты ввиду большой скорости распространения пламени, Турбореактивная установка позволяет силой струи механически сбивать пламя с горящих поверхностей. Необходимо заметить, что пожарная охрана в настоящее время не располагает эффективными установками по ликвидации пожаров на самолетах.

Введение различных добавок к инертному газу, как-то: водно-бромэтиловой эмульсии, порожков и распыленной волы позволит подавать их силой струи на большие площади и значительные расстояния, что не исключает применения установки для тушения открытых пожаров на большой площади.

Как показали предварительные испытания, турбореактивная установка с успехом может быть использована для создания противопожарных разрывов по линии движения огня путем разборки сгораемых строений и сооружений легкого типа силой реактивной струи.

 

2. Конструкции турбореактивной установки

 

Турбореактивная установка для тушения пожаров смонтирована на шасси автомобиля  ЗИЛ-157.

В качестве генератора инертного газа использован   авиационный турбореактивный двигатель типа ВК-1а, конструкция Климова.

 

Технические данные на двигатель ВК-1а

1. Условное обозначение       НК-1а

2. Максимальные обороты        11500 об/м

3. Камеры сгорания прямоточные     9 шт

4. Компрессор центробежный одноступенчатый

5. Расход воздуха на максим. оборотах    (п-11500) -42,8кг/сек

6. Турбина осевая одноступенчатая

7. Выхлопная система-нерегулируемая реактивная труба

8. Система запуска автоматическая от стартера    СТ-2-48

9. Пусковой насос        типа ПНР-45

10. Расход керосина       0,6-0,8л/сек

11. Катушка зажигания (сдвоенная)     типа КР-1

12. Охлаждение двигателя воздушное

13.Температура охлаждающего  воздуха на выходе

из двигателя не свыше       350°С

14. Размеры двигателя:

а) максимальный диаметр      1273,5 мм

б) полная длина двигателя       2579,0 мм

15. Сухой вес двигателя       880 кг

Схема турбореактивного двигателя и график изменения параметров воздушно-газовой среды в ней приведены на отдельное чертеже № 1.

 

В качестве поворотной платформы использованы узлы от 3-х тонного подъемного автокрана. Подъемно-опускной механизм состоит из редуктора и штанги с винтовой нарезкой.

Приводами для поворота платформы и подъемно-опускного механизма являются авиационные 24-х вольтовые электромоторы левого и правого вращения. Для безопасности работы – подъем, опускание, левый поворот, правый поворот автоматически отключается концевыми выключателями по достижении определенного угла поворота или подъема.

На шасси автомобиля установлены два бака емкостью по 1,4 м3 каждый. Один ив них предназначен для запаса керосина из расчёта на 1 час работы, другой с водой для подачи ее в струю выхлопных газов в целях снижения их температуры.

Подача воды из бака к реактивной трубе происходит за счёт эжекции у среза конического насадка, а также может быть подана через дополнительный штуцер от пожарного автомобиля по рукаву литер «А».

Электрическая система турбореактивной установки смонтирована по самолетной схеме с незначительными изменениями. Питание всей установки осуществляется от батарей двадцати четырёх вольтовых аккумуляторов, смонтированных на автомобиле. После запуска турбореактивного двигателя питание всех ток потребителей осуществляется от генератора, установленного непосредственно на турбореактивном двигателе. Подзарядка аккумуляторов производится от этого же генератора при его работе, Запуск двигателя автоматический черев пусковую панель, путем нажатия пусковой кнопки. Двигатель выходит на рабочий режим - 5000 - 7000 об/мин через 45 – 60 секунд, принципиальная схема электрооборудования турбореактивной установки приведена на чертеже 2.

Управление всей турбореактивной установкой вынесено в кабину водителя и смонтировано на отдельной панели, на которой находятся: тахометр - 1, термометр для контроля за температурой отработанных газов -2, комбинированный манометр-термометр для контроля за давлением и температурой масла - 3, уровнемер керосина - 4, комбинированный амперметр-вольтметр - 5, кран подачи воды - 6, сектор газа и подача керосина - 7, тумблеры запуска двигателя - 8 ("а"- зажигание, "б"- генератор, "в"- запальные свечи, "г"- керосиновая помпа, "д"- принудительный запал), тумблеры управления установкой - 9 ("а"-стоп, "б"- поворот направо, "в"- поворот налево, "г"-подъем, "д"- спуск).

Как видно ив описания конструкция установки чрезвычайно проста, а управление ее работой сводится к поддержанию заданного режима с помощью сектора газа, количество подаваемой воды регулируется водяным краном.

В ходе испытаний конструкция турбореактивной установки постоянно совершенствовалась и в нее вносились изменения, так, например, длина реактивной трубы удлинена на 2 м., изменена конструкция подводящих водяных труб, В последнем варианте на водяных трубах установлены двух кодовые краны, за которыми водяные трубопроводы разветвляются и введены-два не посредственно в реактивную трубу, а два другие доведены до конического насадка реактивной трубы, установленные краны позволяют получать водяной пар при введении воды в реактивную трубу или распыленную воду (водяной туман) при перекрывании крана и поступлении воды к срезу конического насадка реактив ной трубы.

При испытании выяснилось, что размещение пульта управления в кабине принято неудачно, т.к. при работе из кабины затруднен обзор за работой установки и ходом тушения.

Для лучшей маневренности установки изготовлен выносной пульт управления позволяющие изменять направление струи находясь на расстоянии 3-х метров от установки.

Испытания по тушению "пожаров" в подвальных помещениях показали, что отсутствие подъездов к зданиям ограничивают возможность применения турбореактивной установки для тушения "пожара" в некоторых подвальных помещениях.

В целях устранения этого недостатка изготовлен специальный прицеп для перевозка удлинительных труб. Три трубы по 2 метра каждая закреплены на прицепе. При необходимости они соединяется замками, что позволяет подать струю на значительное расстояние, одна из труб имеет колено, позволяющее изменять направление струи на нужном направлении.

 

3. ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТАНОВКИ

 

При работе турбореактивного двигателя топливо (керосин) после сгорания превращается в отработанные газы СО2, СО), которые относятся к инертным газам не поддерживающим горения. Выход инертных газов, при расходе керосина 0,7 л/сек, составляет 77 м3/сек или 4600м3/мин.

Исходя из этих данных предполагалось, что тушение в закрытых объемах будет происходить за счёт снижения процентного содержания кислорода в помещении при введении большого количества инертного газа.

Однако, проведенные опыты показали, что процентное содержание кислорода в помещении снижается незначительно, а горение не прекращается.

При определении процентного содержания кислорода в отработанных газах на газоанализаторе ГХП-Зм установлено, что выхлопные газы турбореактивного двигателя имеют следующий состав:

Кислород    -   17,8%

Углекислый газ   -       3,0%

Окись углерода   -       0,2%

Азот    -    78%

Большое процентное содержание кислорода в отработанных газах двигателя объясняется особенностями его конструкции, где 75% воздуха, поступающего от компрессора в двигатель расходуется на охлаждение девяти камер сгорания и только 25% участвует а горении. При общем расходе воздуха 48 м3/сек на горение идет 12м3/сек и на охлаждение 36 мЗ/сек.

В авиации нашли применение двигатели с камерой дожигания  (фор сажной камерой), у которых в отработанных газах процентное содержание кислорода составляет 4-5%.

Так, например, в Информационном сборнике "Гражданская оборона" №2 - 1961 г. приводятся следующие данные:

«Пожарно-исследовательской станцией в Боргам-вуде (Англия) проведены опыте по подаче большого количества не поддерживающего горения газа для тушения пожаров в помещениях при помощи турбореактивного двигателя фирмы ( ) с дожиганием и введением распыленной воды, превращающейся в пар, и поток выхлопных газов.

Двигатель (генератор инертного газа) установлен в кузове 3-т грузового автомобиля, где находятся запас топлива и система управления.

Основные данные двигателя-генератора инертного газа:

Производительность, м3/мин    1400

Расход жидкого топлива, л/мин   27

Расход вод, л/мин      390

Состав выхлопных газов в смеси с парами

воды,% :

водяные пары     45

азот      45

кислород      6

углекислый газ     4

Температура выхлопных газов в смеси с парами воды,  оС  100

Для получения водяного пара в конструкцию установки были внесены некоторые изменения, в частности для лучшего парообразования и снижения температуры выхлопных газов непосредственно в реактивную трубу введен две трубы £ -50мм с распылителями по которым поступает вода от а/цистерны или от гидранта. На водопроводных трубах установлены краны, позволяющие в широких диапазонах регулировать количество пара. Креме того, количеств пара возможно регулировать за счёт изменения давления на насос автоцистерны. Данные о расходах воды и количестве получаемого пара приведены в таблице №1

Таблица 1

РЕЗУЛЬТАТЫ

Испы- тание	Давле-ние на насос	Давление на ТРД	Кол-во воды	Время работы	Расход воды л/сек	Обороты двига- теля	Приме- чание
1	2,0	0,4-0,5	2000	2м 35сек	13	-
2	2,0	0,4-0,5	2000	2м 37 сек	12,7	5000
3	2,0	0,4-0,5	2000	2м 37 сек	12,7	7000
4	2,0	0,4-0,5	2000	2м 37сек	12,7	10000
5	4,0	1,2-1,3	2000	1м 40сек	20	-
6	4,0	1,2-1,3	2000	1м 43сек	19,8	5000
7	4,0	1,2-1,3	2000	1м 40еек	20	7000
8	4,0	1,2-1,3	2000	1м 40сек	20	10000
9	2,0	0,3-0,5	2000	З м 06 сек	10,7	-
10	4,0	1,0-1,1	2000	1м 53еек	18	-
11	6,0	1,5-1,8	2000	1м 25сек	23	-
12	7,0	1,8-1,0	2000	1м 20сек	25	-
13	6,0	1,6-1,8	2000	1м 40сек	20	5000
14	6,0	1,6-1,8	2000	1м 35сек	21	7000
15	6,0	1,6-1,8	2000	1м 40еек	20	10000