способ и вертолетное устройство комбинированного тушения пожаров лесных массивов и промышленных объектов (варианты)

область техники

изобретение относится к противопожарной технике, к технологии и оборудованию тушения крупномасштабных лесных, торфяных, почвенных, про- мышленных и транспортных пожаров и создания пенных заградительных полос и заградительных пенонаполненных траншей перед кромками пожаров при локализации верховых и низовых лесных, почвенных, торфяных и иных пожаров.

уровень техники известно, что лесные пожары часто происходят на значительных пло- щадях, иногда в несколько десятков и более гектаров, и распространяются практически со скоростью ветра, поэтому главная задача тушения лесных пожаров заключается в пресечении его распространения путем отсечения его фронта для чего устраивают заградительные полосы обычно путем создания заградительных траншей, перепахивания земли и вырубки просек. известно также, что тушение верховых пожаров (распространяющихся в основном по верхней части крон деревьев) и низовых пожаров (распространяющихся в основном по поверхности земли) требуют использования различных технологий и средств пожаротушения.

пожары на промышленных объектах часто происходят и на больших площадях и на значительных высотах и при горении низкоплотных (всплывающих на поверхность воды) нефтяных и химических продуктов. это затрудняет и зачастую делает невозможным подачу огнетушащих веществ в очаг пожара традиционными, известными и широко применяемыми на практике способами и оборудованием традиционного водного пожаротушения. известны лафетные и ручные стволы, формирующие струи воды или пены низкой кратности с дальностью подачи 20-60 м, однако они не позволяют обеспечить большую площадь покрытия, требуют использования дорогих пленкообразующих фторированных пенообразователей и требуют их наземной доставки к границе пожара, что не позволяет получать требуемый огнетущащий

эффект, приводит к затягиванию времени тушения и высокой стоимости расходуемых при тушении пожара пенообразователей и невозможности тушения крупных пожаров в труднодоступных для наземного транспорта местах. известны способы тушения пожаров торфяника, лесных пожаров, пожаров в высотных зданиях газокапельной струей, образуемой отработанными продуктами сгорания газотурбинных двигателей [1 , 2].

известен способ подавления пожара, включающий образование защитной полосы путем размещения летательным аппаратом труб с радиальными отверстиями и подачу подавляющего пожар вещества под давлением на защитную полосу через радиальные отверстия, по которому не менее двух труб крепят к якорному устройству, которое сбрасывают на защитной полосе, протягивают трубы вдоль защитной полосы после закрепления якорного устройства и размещают их одновременно на защитной полосе на фиксированном рас- стоянии между ними, которое соответствует образованию зоны с подавляющим пожар веществом при его распылении из радиальных отверстий труб [3].

известно применение при локальных пожарах пены средней кратности, обладающей повышенной (по сравнению с пенами низкой кратности) огнету- шащей эффективностью при тушении нефти и нефтепродуктов и генераторы пены в переносном и стационарном варианте. однако большинство известных генераторов пены средней кратности обеспечивают получение пенных струй от 3 до 8 м, что затрудняет процесс их использования из-за высокого риска работающего в зоне пожара личного состава пожарных подразделений, известные способы и генераторы пены средней кратности (кратностью пены кп = 40-100) обладают требуемой эффективностью пожаротушения и позволяют использовать водорастворимые пенообразующие вещества, но они способны подавать пену средней кратности лишь от 3 до 8 м, что явно недостаточно для тушения крупных пожаров на больших территориях.

известные генераторы пены низкой кратности обеспечивающие даль- ность подачи струи от 20 до 60 м не позволяют использовать доступные дешевые водорастворимые пенообразующие вещества и не обеспечивают требуемую эффективность и площадь покрытия струей пены низкой кратности.

известен способ подачи пены повышенной кратности и устройство для его осуществления, согласно которым для повышения дальности подачи струи

пены повышенной кратности обеспечивают пересечение струй пены в пределах корпуса генератора и применяют специальные вращающие струеускорители [4].

известно устройство для тушения пожаров и для заброса пены средней и низкой кратности на дальнее расстояние и создания распыленной и компактной струи воды рядом расположены присоединенные к одной водной магистрали пеногенератор средней кратности и водопенный ствол пеногенерэтора низкой кратности [5].

известен разработанный ранее авторами заявляемого изобретения и ранее запатентованный заявителем зао «HпO COпOT» способ формирования струи пены средней кратности повышенной дальнобойности, включающий подачу струи раствора пенообразователя на сетку в корпусе пеногенератора и получение струи пены средней кратности из одного или нескольких сопел или иных средств формирования направленной струи или струй под давлением раствора пенообразователя перед соплами от 0,4 до 1 ,2 мпа, расположенных от сетки на расстоянии, по направлению от центра струи пены к периферии, при этом на сетку одновременно подают две или более струй раствора пенообразователя из двух или более сопел или иных средств формирования направленных струй с обеспечением возможности образования в корпусе пено- генератора и/или за его переделами двух или более соприкасающихся и/или взаимно перекрывающихся струй пены средней кратности с образованием единой струи пены средней кратности повышенной дальнобойности [6].

данные способы и оборудование практически неэффективны при тушении крупных пожаров на больших территориях и в труднодоступных для назем- ного автомобильного транспорта местах. поэтому интенсивно развиваются технологии и оборудование тушения пожаров с использованием авиации, преимущественно самолетов и вертолетов, что обусловлено, в первую очередь, оперативностью доставки средств пожаротушения в труднодоступные для обычных транспортных средств места. самым распространенным средством пожаротушения с использованием самолетов до настоящего времени является вода, которую обычно выливают из летящих самолетов на лесные пожары, но известно что водой и таким способом невозможно тушить пожары нефтепродуктов и пожары в городских

условиях и на промышленных объектах, а также в удаленных от аэродромов местах.

преимущественное применение вертолётной техники в пожаротушении, связано в первую очередь, с возможностью оперативной доставки к месту чрезвычайной ситуации, пожарных, спасателей, технических средств пожаротушения, а так же эвакуации пострадавших. стоимость подобных работ значительно выше, чем стоимость работ с автомобильным транспортом, но при наличии пересечённой местности, завалов или автомобильных пробок на дорогах и наличия высотных жилых и промышленных зданий, вертолёт часто является единственно возможным средством борьбы с лесными пожарами и ликвидацией последствий аварий и катастроф на промышленных объектах.

существенными преимуществами вертолетов является их способность зависать на месте и выполнять вертикальный подъем и спуск. это позволяет им совершать взлет и посадку на ограниченном пространстве и, по существу, переводит вертолеты в класс безаэродромных летательных аппаратов, благодаря чему вертолеты способны выполнять недоступные самолетам задачи. поэтому в настоящее время интенсивно развиваются авиационные технологии пожаротушения с преимущественным использованием именно вертолетов.

наиболее распространенным в настоящее время способом пожаротуше- ния с применением вертолетов является доставка к месту пожара воды и слив ее на пожар посредством устройств, транспортируемых на внешней подвеске вертолета и выполненных с возможностью забора воды из водоемов в режиме зависания вертолетов [7, 8, 9].

известен также вертолет для борьбы с пожарами, включающий фюзе- ляж, силовую установку, состоящую из двигателя и системы винтов, устройство пожаротушения, состоящее из поворотного пожарного ствола, состоящего из ствола и рукава, установленного за областью площади ометания винта, связанной с ним магистрали подачи рабочего тела, и системы подачи рабочих тел, в том числе от внешнего источника рабочего тела [10]. известна вертолетная установка тушения пожара, содержащая емкость с запорным клапаном для жидкости, систему рукавов и трубопроводов с арматурой, которая содержит насосы, размещенные в герметичной камере, соединенной с эжектором, при этом насосы посредством трубопроводов соединены со всасывающим рукавом, емкостью, рукавом с пожарным стволом и коллекто-

ром с форсунками, емкость выполнена из прорезиненной ткани, заключена в поясные бандажи и подвешена к узлам фюзеляжа, имеет систему подтяга всасывающего рукава, содержащую лебедку, систему блоков, через которое трос лебедки связан с концом всасывающего рукава [11]. после известного пожара останкинской телебашни на оао "камов" для тушения пожаров в высотных зданиях была разработана специализированная вертолетная установка горизонтального пожаротушения "игла — в", содержащая водяную пушку, которую, как впоследствии выяснилось, можно использовать только на соосных вертолётах, поскольку в случае использования на вер- толёте с хвостовым винтом струя воды разбивается образуемыми вокруг вертолета турбулентными потоками воздуха и превращается в бесформенное облако распыленной воды.

наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использованию результату (прототипом) является разработанный на оао "камов" вертолет для борьбы с пожарами, включающий фюзеляж с наружными узлами крепления, силовую установку из двигателя и системы винтов, содержащий устройство пожаротушения, состоящее из монтажной рамы, выносной штанги, размещенного на ней поворотного пожарного ствола, магистрали подачи рабочего тела к стволу и системы подачи рабочих тел, в том числе от внешнего ис- точника рабочего тела, причем монтажная рама и выносная штанга закреплены на фюзеляже вертолета, а устройство пожаротушения снабжено дополнительным соплом, установленным на конце выносной штанги и имеющим источник подачи дополнительного воздуха, при этом внутри дополнительного сопла размещен поворотный ствол, и, по крайней мере, один вертикальный пожар- ный ствол, направленный вниз и установленный внутри ометаемой площади винтов [12 (прототип)].

техническими недостатками устройства-прототипа является относительно малая дальность огнегасящей струи распыленной воды и невозможность тушения распыленной подобным образом водой пожаров нефтепродуктов и низовых лесных пожаров, а также одновременного тушения и верховых и низовых лесных пожаров.

задачи и технический результат

основная техническая проблема (не разрешенная до настоящего времени изобретательская задача), сдерживающая увеличение эффективности со-

временных способов и оборудования тушения крупных пожаров лесных массивов и промышленных объектов, заключается в том, что известные водосливные устройства не эффективны при тушении пожаров на больших площадях, а также неэффективны при одновременном тушении и низовых и верхо- вых лесных пожаров, кроме того они неприменимы при тушении с воздуха пожаров нефти и нефтепродуктов.

известные водопенные технологии и оборудование пожаротушения не могут быть использованы для тушения крупных лесных пожаров и пожаров на промышленных объектах. техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения является повышение эффективности одновременного тушения и верховых и низовых лесных, торфяных и почвенных пожаров, промышленных и аварийно- транспортных пожаров на больших площадях и высотах, включая пожары нефти и нефтепродуктов, создание заградительных пенонаполненных траншей и заградительных полос перед кромками пожаров при локализации верховых и низовых лесных, промышленных и иных пожаров в удаленных, труднодоступных для обычного наземного транспорта местах.

раскрытие изобретения поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изо- бретения технический результат достигается тем, что по способу комбинированного тушения пожаров лесных массивов и промышленных объектов, включающий подачу огнетушащего средства в зону пожара и/или на заградительную полосу, согласно изобретения в качестве огнетушащего средства используют комбинированную струю пены низкой и средней кратности или компактной и распыленной воды.

при этом подачу огнетушащего средства в зону пожара и/или на заградительную полосу осуществляют с вертолета посредством установки комбинированного тушения пожара производства зао «HпO COпOT», выполненной с возможностью генерирования и подачи под напором от 0,4 до 1 ,2 мпа, пре- имущественно 0,8 мпа, в зону пожара и/или на заградительную полосу комбинированной струи пены низкой и средней кратности или компактной и распыленной воды с увеличивающейся кратностью и уменьшающейся плотностью по направлению от центра струи к периферии вертикальной ориентации или по углом к вертикали.

при этом используют комбинированную струю пены низкой кратности с кратностью от 7 до 20 и пены средней кратности с кратностью от 20 до 70.

для повышения эффективности пожаротушения в зону пожара и/или на заградительную полосу одновременно подают две или более комбинированные струи пены низкой и средней кратности или компактной и распыленной воды из одной, двух или более установок комбинированного тушения пожара с обеспечением возможности образования двух или более комбинированных струй пены низкой и средней кратности или компактной и распыленной воды с обеспечением возможности соприкосновения или взаимного перекрытия струй с образованием единой комбинированной струи пены повышенного напора и повышенной площади покрытия зоны пожара и заградительной полосы.

поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигается также тем, что вертолетное уст- ройство комбинированного тушения пожаров лесных массивов и промышленных объектов согласно изобретения содержит установку комбинированного тушения пожара уктп «пypra» производства зао «HпO COпOT» с возможностью генерирования и подачи в зону пожара и на заградительную полосу комбинированной струи пены низкой и средней кратности или компактной и рас- пыленной воды.

при этом вертолетное устройство комбинированного тушения пожаров лесных массивов и промышленных объектов содержит установленные на раме и сообщающиеся друг с другом трубопроводами емкости для воды, мотонасосный агрегат, емкости для пенообразователя и установку комбинированного ту- шения пожара с возможностью генерирования и подачи под напором от 0,4 до 1,2 мпа, преимущественно 0,8 мпа, в зону пожара и/или на заградительную полосу комбинированной струи пены низкой и средней кратности или компактной и распыленной воды.

при этом вертолетное устройство выполнено с возможностью генериро- вания и подачи в зону пожара и/или на заградительную полосу двух или более соприкасающихся или взаимно пересекающихся комбинированных струй пены низкой и средней кратности или компактной и распыленной воды.

в вертолетном устройстве рама снабжена средством подвески к вертолету, устройство содержит систему дистанционного управления, емкости для

воды содержат клапаны для забора и слива воды и размещены на раме наклонно, горизонтально или вертикально и содержат снизу сообщающиеся с мотонасосным агрегатом всасывающие патрубки и средства для быстрого слива воды. при этом мотонасосный агрегат снабжен эжекционным смесителем воды с раствором пенообразователя, выполнен сообщающимся с емкостями для воды и раствора пенообразователя и с установкой комбинированного тушения пожара и изготовлен размещенным в замкнутом корпусе с возможностью автоматической герметизации при окунании в воду. при этом вертолетное устройство снабжено дополнительным резервным мотонасосным агрегатом и выполнено с возможностью осуществления описанного выше способа.

как следует из приведенного выше обзора уровня техники, заявляемые способ и устройства являются новыми, они неизвестны из общедоступных ис- точников информации, не вытекают явным образом из известного уровня техники, т.е. предложенные технические решения изобретательской задачи неочевидны для среднего специалиста и соответствуют требованиям критерия "изобретательский уровень.

по сравнению с прототипом и аналогами изобретение содержит новую, не известную ранее совокупность существенных признаков, поэтому изобретение соответствует требованиям критерия "новизны".

некоторые отдельные существенные признаки изобретения известны, однако совокупности общих и частных отличительных существенных признаков изобретения среди известных в науке и технике решений, в объеме не выявле- но. кроме этого новая совокупность существенных признаков изобретения выполняет новые, не известные ранее функции, то есть обеспечивает возможность получения нового технического результата.

совокупность общих и частных существенных признаков изобретения обеспечивает возможность решения поставленной изобретательской задачи и достижения цели изобретений (требуемого технического результата при использовании изобретений), что доказывается в разделе осуществление и промышленная реализация изобретения.

описание чертежей на фиг. 1 изображен вид на вертолетное устройство сбоку.

на фиг. 2 - общий вид вертолетного устройства. вертолетное устройство по изобретению содержит (фиг. 1 , 2) емкости для воды 1 со средствами для забора и быстрого слива воды, а также рядом расположенные емкости для раствора пенообразователя 2. емкости для воды 1 размещены на раме 3 наклонно, горизонтально или вертикально и содержат снизу сообщающиеся с мотонасосным агрегатом 4 всасывающие патрубки.

к мотонасосному агрегату 4 посредством нагнетающего трубопровода присоединена одна две или более установок комбинированного тушения пожара 5 в виде уктп «пypгa» производства зао «HпO COпOT», выполненных с возможностью генерирования и подачи в зону пожара и на заградительную полосу под напором одной, двух или более соприкасающихся или взаимно пересекающихся комбинированных струй пены низкой и средней кратности или компактной и распыленной воды.

мотонасосный агрегат 4 содержит эжекционный смеситель воды с рас- твором пенообразователя

всё оборудование устройства выполнено размещенным на раме 3 со средствами крепления к системе тросовой подвески к вертолету с вертлюгом. осуществление и промышленная реализация изобретения

для подтверждения возможности реализации изобретений промышлен- ным способом и экспериментального подтверждения возможности достижения требуемого технического результата были изготовлены и испытаны опытно- промышленные образцы заявляемых устройств, показавшие высокую эффективность их применения.

заявитель зао «HпO «COпOT» спроектировал, изготовил и провел предварительные поэлементные испытания установок комбинированного тушения пожаров уктп «пypгa» в составе вертолетного устройства размещаемого на внешней подвеске отечественных вертолетов K-32, Mи-8, Mи-26MT.

устройство по изобретению предназначено для забора воды из открытых водоемов (водохранилищ, озер, рек, или морей), доставки воды и пенооб- разователя к месту пожара.

тушение и локализация пожаров осуществляется с помощью подачи под напором комбинированных струй пены низкой и средней кратности или распыленной и компактной воды.

установки комбинированного тушения пожаров уктп «пypгa» производства зао «HпO «COпOT» предусматривают различные режимы функционирования с возможностью генерирования отдельных или комбинированных струй пены низкой кратности и пены средней кратности, распыленных и компактных струй воды, что позволяет оперативно регулировать огнетушащие возможности устройства в зависимостей от особенностей конкретного пожара.

в составе устройства по изобретению предусмотрена система аварийного или ускоренного сброса всей массы воды за 5-8ceк.

устройство по изобретению с уктп «пypгa позволяет производить за- бор воды в режиме висения практически из любых водоемов, в том числе мелководных с глубиной 1 ,5-2м.

управление сливом воды и подачей комбинированных струй осуществляется дистанционно с пульта управления оператора по радио или по проводной сети. в состав системы дистанционного управления мотонасосным агрегатом и устройством по изобретению входят пульт управления, который располагается в кабине вертолета и исполнительные механизмы, монтируемые на мотонасосном агрегате и функционально значимых элементах устройства.

мотонасосный агрегат может быть выполнен на базе серийно выпускае- мом двигателе внутреннего сгорания (двс) легкового автомобиля и насоса

устройство по изобретению содержит одну или несколько мягких или жестких емкостей полезным объемом 2 м ³ и более, один или два пеноrенера- тора в виде установок комбинированного тушения пожаров уктп «пypгa» производства зао «HпO «COпOT», размещенные в замкнутом корпусе с возмож- ностью автоматическое герметизации при окунании в воду основной и резервный мотонасосные агрегаты, обеспечивающие создания давления воды и подачу воды и раствора пенообразователя в пеногенератор, аппаратуру дистанционного управления, оборудование дозированной подачи раствора пенообразователя, оборудование забора воды из открытого водоема в режиме висения вертолета, систему тросовой подвески к вертолету длиной 15-20 м с вертлюгом, проводную или дистанционную систему управления.

способ и устройство по изобретению позволяют «пpoбить» подаваемой под напором комбинированной струей пены или компактной воды кроны деревьев и обеспечить эффективное объемное тушение низового пожара пе-

ной низкой кратности или компактной водой при одновременном эффективном объемном тушении верхового пожара пеной средней кратности или распыленной воды

отличительной особенностью данного устройства от известных отечественных водосливных устройств BCу-5, BCу-15A и зарубежных типа HL7600 (канадского производства) является возможность эффективного тушения с воздуха крупных промышленных и транспортных пожаров, одновременного тушения и верховых и низовых лесных пожаров за счет использования эмпирически выявленного эффекта лидирующих струй компактной воды или струй пены низкой кратности и одновременной подачи в зону пожара распыленной воды или пены средней кратности.

сопоставительная таблица показателей доказанной эффективности применения способа и устройства по изобретению приведена ниже.

проведенные опытно-конструкторские работы в области создания новой технологии борьбы с крупномасштабными пожарами на особо взрывопожаро- опасных объектах и объектах с высокой токсикологической опасностью с использованием установок комбинированного тушения пожаров уктп «пуPгA» позволяют сделать вывод о возможности создания принципиально нового способа и оборудования ликвидации крупных пожаров, аварий и катастроф с воздуха с использованием обычных вертолетов.

предварительные испытания установок «пуPгA» зао «HпO «COпOT» в составе водосливного вертолетного устройства, проведенные на территории

рф (г. геленджик), доказали возможность существенного повышения эффективности ликвидации очагов пожара и создания заградительных противопожарных полос на растительном покрове и защиты от огня крон деревьев. основным фактором, влияющим на повышение эффективности процесса ликвидации пожара, является новый способ транспортировки и доставки ог- нетушащих комбинированных пен низкой и средней кратности с помощью уктп «пуPгA» производства зао «HпO «COпOT», обеспечивающей создание напорных комбинированных водопенных и водных струй. таким образом практически доказана возможность оперативной ликвидации с помощью уктп «пуPгA» производства зао «HпO «COпOT» крупных пожарв на промышленных объектах и транспорте, крупных лесных пожаров (верховых, низовых и почвенных) с воздуха, быстрого создания эффективного изолирующего пенного слоя на горящих объектах, пенных заградительных по- лос перед кромкой лесного пожара и заградительных пенонаполненных траншей для локализации почвенных пожаров, эффективного промышленных и аварийно-транспортных пожаров на больших площадях и высотах, включая пожары нефти и нефтепродуктов.

изобретение может быть использовано при ликвидации лесных сельско- хозяйственных пожаров, пожаров в жилых и производственных объектах повышенной этажности, на промышленных объектах топливной, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, пожаров в районах добычи и переработки нефти и газа, пожаров на предприятиях лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, крупномасштабных по- слеаварийных пожаров воздушных судов на земле, авариях и катастрофах на железнодорожном, морском и речном транспорте, в зданиях повышенной этажности, на складах и базах горючего и ракетного топлива и химических продуктов, а также в местах удаленных от объектовых и городских служб пожарной охраны. в качестве материалов при изготовлении отдельных узлов и деталей устройства в целом могут быть использованы различные материалы и комплектующие, используемые обычно в машиностроении и применяемые в противопожарной технике.

конкретные размеры и отдельные особенности конструктивного исполнения отдельных узлов могут быть выбраны из стандартных типоразмеров и стандартов противопожарной техники и промышленного машиностроения.

источники информации

1. RU 2236876, A62Cз/00, опубл. 2004.09.27/

2. RU 2292959, B05B7/04 опубл. 2007.02.10

3. RU 2129893, A62Cз/02, опубл. 1999.05.10. 4. RU 1614813, A62C5/02, опубл. 23.12.90 г.

5. RU 2129895, A62C31/12, опубл. 10.05.99 г.,

6. RU 2180607, A62C5/02, опубл. 2002.03.20

7. пат. сша 4474245, нки 169/53,

8. пат. сша 4576237, нки 169/53, 9. RU 2143295, A62C31/00 , опубл. 1999.12.27

10. патент сша 4090567, A62C27/30, 1976 г.

11. RU 2097276, B64D1/18, опубл. 1997.11.27

12. RU 2248916 B64D1/18, A62C27/00, опубл. 2005.03.27 (прототип).