RU2107522C1

RU2107522C1 - Method of fire volume extinguishing and device for its embodiment

Info

Publication number: RU2107522C1
Application number: RU93026696A
Authority: RU
Inventors: Андрей Борисович Жданович; Валерий Леонидович Румянцев; Михаил Борисович Любимов; Дмитрий Сигизмундович Савицкий
Original assignee: Андрей Борисович Жданович; Валерий Леонидович Румянцев; Михаил Борисович Любимов; Дмитрий Сигизмундович Савицкий
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1998-03-27

Abstract

FIELD: fire-fighting equipment and technique. SUBSTANCE: the offered method and device for volume extinguishing of fire with aerosol generated in protected room during fire-extinguishing by burning of solid charge 2 in combustion chamber 1 having opening 7 through which aerosol flows out of chamber 1 to protected room. To increase stability of the process of aerosol generation and its flow outside, and to increase the rate of its flowing out, maintained in combustion chamber 1 in course of burning of charge 2 is pressure at which, at least, critical pressure differential between minimal cross-section of opening 7 of chamber 1 and ambient atmosphere is ensured. Said pressure in combustion chamber 1 is ensured by provision of opening 7 with its minimal cross-section area determined by relation offered by the invention description. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к пожаротушению, а именно к способам и устройствам, предназначенным для объемного тушения пожаров, т.е. пожаров в закрытых помещениях, например в производственных и складских помещениях, на транспорте, в частности на морских и речных судах, на воздушном транспорте. The invention relates to fire extinguishing, and in particular to methods and devices for volumetric fire extinguishing, i.e. fires in enclosed spaces, for example, in production and storage facilities, in transport, in particular on sea and river vessels, and in air transport.

В настоящее время известно значительное число способов объемного тушения пожаров, заключающихся в создании в защищаемом объеме среды, не поддерживающей горение, путем введения в защищаемое помещение в требуемых количествах специального огнетушащего вещества. При этом эффективность тушения во многом определяется свойствами используемого вещества и временем, за которое во всем защищаемом объеме создается необходимая для тушения огня концентрация этого вещества. At present, a significant number of methods for volumetric fire extinguishing are known, which consist in creating an environment that does not support combustion in a protected volume by introducing a special fire extinguishing substance into the protected room in the required quantities. Moreover, the extinguishing efficiency is largely determined by the properties of the substance used and the time during which the concentration of this substance necessary for extinguishing the fire is created in the entire protected volume.

В настоящее время наибольшее распространение получили такие огнетушащие вещества, как хладоны, углекислый газ, азот, специальные порошки. At present, the most widely used extinguishing agents are freons, carbon dioxide, nitrogen, and special powders.

Для уменьшения времени выравнивания концентрации этих огнетушащих веществ в защищаемом объеме используются различные приемы, в частности регулируются режимы их распыления в помещениях с помощью специальных приспособлений, используемых для подачи этих веществ. To reduce the time to equalize the concentration of these extinguishing substances in the protected volume, various methods are used, in particular, the modes of their spraying in the rooms are regulated using special devices used to supply these substances.

Известны, например, способ и устройство (авт. св. N 1219099, кл. A 62 C 35/00, 1984), согласно которым огнетушащий состав подается в защищаемый объем с разных сторон, причем для повышения эффективности тушения струям огнетушащего вещества придают плоскую форму и подачу осуществляют с первоначальным смещением угла подачи струи на 90^o во взаимно перпендикулярных плоскостях с последующим поворотом каждой струи на 90^o внутри объема с одинаковой угловой скоростью.Known, for example, is the method and device (ed. St. N 1219099, class A 62 C 35/00, 1984), according to which the extinguishing agent is supplied into the protected volume from different sides, and in order to increase the extinguishing efficiency, the jets of the extinguishing agent are flattened and the supply is carried out with an initial offset of the angle of supply of the jet by 90 ^o in mutually perpendicular planes with the subsequent rotation of each jet by 90 ^o inside the volume with the same angular velocity.

В ряде случаев повышение эффективности объемного тушения достигается путем использования для тушения смеси двух компонентов. В частности, в способе (патент ГДР N 263652, кл. A 62 C 35/00) используют смесь галона 2402 и диоксида углерода, которые предварительно накапливаются в напорной емкости и с большим давлением ускорения подают в виде свободных струй аэрозоля. В способе (заявке EP N 031435, кл. A 62 C 35/00, 1989), смесь газа с жидкостью подают в защищаемый объем с помощью форсунки. In some cases, increasing the efficiency of volume quenching is achieved by using a mixture of two components to extinguish. In particular, in the method (GDR patent N 263652, class A 62 C 35/00), a mixture of halon 2402 and carbon dioxide is used, which are pre-accumulated in the pressure vessel and supplied with high acceleration pressure in the form of free aerosol jets. In the method (application EP N 031435, class A 62 C 35/00, 1989), a mixture of gas and liquid is fed into the protected volume by means of a nozzle.

Известны также технические решения, в которых для ускорения выравнивания концентрации огнетушащего вещества в защищаемом объеме применяются дополнительные операции, например, частицы огнетушащего вещества перед распылением электризуют (авт. св. N 1416135, кл. A 62 C 35/00, 1989). Technical solutions are also known in which additional operations are used to speed up the equalization of the concentration of extinguishing agent in the protected volume, for example, particles of an extinguishing agent are electrified before spraying (ed. St. N 1416135, class A 62 C 35/00, 1989).

Все вышеперечисленные способы и устройства имеют тот недостаток, что требуются дополнительные операции и приспособления для предварительной подготовки огнетушащих веществ (накопление, смешение, электризация и прочие) и создания специальных условий их распыления в защищаемых помещениях с помощью, например, поворотных устройств, напорных емкостей, форсунок и прочих приспособлений. Это приводит к сравнительно невысокой надежности устройств, используемых для объемного тушения. All of the above methods and devices have the disadvantage that additional operations and devices are required for the preliminary preparation of fire extinguishing substances (accumulation, mixing, electrification and others) and the creation of special conditions for their spraying in protected rooms using, for example, rotary devices, pressure vessels, nozzles and other devices. This leads to a relatively low reliability of the devices used for volume quenching.

Кроме того, такие огнетушащие вещества как хладоны опасны для экологии, поскольку оказывают озоноразрушающее действие. In addition, fire extinguishing agents such as chladones are harmful to the environment because they have an ozone-depleting effect.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ объемного тушения пожара аэрозолем, генерируемым в защищаемом помещении во время пожара путем сжигания твердого заряда в камере сгорания, имеющей отверстие, через которое аэрозоль вытекает в защищаемое помещение. Closest to the proposed invention is a method of volumetric fire extinguishing by an aerosol generated in a protected room during a fire by burning a solid charge in a combustion chamber having an opening through which the aerosol flows into the protected room.

Устройство, реализующее указанный способ, содержит камеру сгорания с размещенным в ней твердым зарядом и имеющую на боковой и одной из торцевых стенках камеры ряд отверстий для вытекания из нее аэрозоля, генерируемого при горении заряда (авт. св. СССР N 1592000, кл. A 62 C 19/00, 1990). A device that implements this method contains a combustion chamber with a solid charge placed in it and having a series of holes on the side and one of the end walls of the chamber for the aerosol to flow out from it, generated by the combustion of a charge (ed. St. USSR N 1592000, class A 62 C 19/00, 1990).

При пожаре в защищаемом помещении твердый заряд поджигают с помощью воспламенительного узла. В процессе горения заряда генерируется газоаэрозольная смесь (инертные газы и ультрадисперсные аэрозольные частицы), которые через отверстия в камере вытекает наружу, в защищаемое помещение. Тушение пожара происходит как за счет уменьшения содержания кислорода в объеме при разбавлении инертными газами, так и за счет прерывания цепных реакций в пламени ультрадисперсными твердыми частицами, обладающими высокими ингибирующими свойствами. In case of fire in a protected room, a solid charge is ignited using an ignition unit. In the process of charge burning, a gas-aerosol mixture (inert gases and ultrafine aerosol particles) is generated, which flows out through openings in the chamber into a protected room. Fire extinguishing occurs both due to a decrease in the oxygen content in the volume when diluted with inert gases, and due to the interruption of chain reactions in the flame by ultrafine solid particles with high inhibitory properties.

Исследования показали, что аэрозоли, генерируемые при сжигании твердого заряда, имеют более высокую огнетушащую эффективность по сравнению со всеми известными веществами объемного пожаротушения. Кроме того у указанных аэрозолей озоноразрушающий эффект отсутствует. Studies have shown that aerosols generated by the combustion of a solid charge have a higher fire extinguishing efficiency compared with all known volumetric fire extinguishing substances. In addition, the indicated aerosols have no ozone-depleting effect.

Устройство, реализующее этот способ объемного тушения пожара, очень простое и, следовательно, имеет большую надежность. A device that implements this method of volumetric fire extinguishing is very simple and, therefore, has great reliability.

Однако эффективность тушения пожара указанным способом и реализующим его устройством сравнительно невысока. В основном это обусловлено тем, что горение заряда в камере сгорания происходит практически при том же давлении, что и давление в окружающей камеру среде. В результате изменения давления окружающей среды (вследствие пожара или других причин) будут влиять на стабильность процесса генерирования аэрозоля и процесса его истечения в защищаемое помещение, что снижает эффективность пожаротушения. Указанное давление в камере сгорания обуславливает также низкие скорости истечения образующегося аэрозоля наружу - в защищаемое помещение. Следовательно, требуется достаточно длительное время для создания необходимой для тушения огня концентрации аэрозоля во всем объеме защищаемого помещения, поскольку выравнивание концентрации аэрозоля по всему объему осуществляется свободной конвекцией. При этом увеличивается расход вещества заряда, затрачиваемого на тушение пожара. Кроме того, за время свободной конвекции может быть утрачена ингибирующая активность некоторых твердых частиц, которая ограничена по времени. However, the effectiveness of fire extinguishing in this way and the device that implements it is relatively low. This is mainly due to the fact that the combustion of the charge in the combustion chamber occurs at almost the same pressure as the pressure in the environment surrounding the chamber. As a result, changes in environmental pressure (due to fire or other reasons) will affect the stability of the aerosol generation process and its outflow into the protected room, which reduces the effectiveness of fire fighting. The specified pressure in the combustion chamber also determines the low outflow rates of the resulting aerosol to the protected room. Therefore, it takes a sufficiently long time to create the necessary aerosol concentration for extinguishing the fire in the entire volume of the space to be protected, since equalization of the aerosol concentration throughout the volume is carried out by free convection. This increases the consumption of the substance of the charge spent on extinguishing the fire. In addition, the inhibitory activity of some solid particles, which is limited in time, may be lost during free convection.

Задача изобретения - создание способа объемного тушения пожара и устройства, его реализующего, в которых в камере сгорания в процессе горения заряда были бы созданы такие условия, при которых повышается стабильность процесса генерирования и его истечения наружу, а также повышается скорость истечения аэрозоля и тем самым повысить эффективность пожаротушения. The objective of the invention is the creation of a method of volumetric fire extinguishing and a device that implements it, in which conditions would be created in the combustion chamber during the charge combustion process under which the stability of the generation process and its outflow would increase, and the aerosol outflow speed would increase, and thereby increase fire fighting efficiency.

Задача решается тем, что в способе объемного тушения пожара аэрозолем, генерируемым в защищаемом помещении во время пожара путем сжигания твердого заряда в камере сгорания, имеющей отверстие, через которое аэрозоль вытекает из камеры в защищаемое помещение, согласно изобретению в процессе горения твердого заряда в камере сгорания поддерживается давление согласно следующему соотношению:

,
где
ρ_т - плотность твердого заряда, кг/м³;
K - показатель адиабаты;
R - газовая постоянная, Дж/(кг K);
T₀ - температура продуктов сгорания твердого заряда, K;

;
P₀ - давление внутри камеры, H/м²;
P_h - давление в защищаемом объеме, H/м²;
b,ν - эмпирические константы в зависимости линейной скорости горения твердого заряда от давления и начальной температуры заряда;
S - площадь поверхности горения заряда, м²;
F - площадь минимального сечения отверстия камеры, м².The problem is solved in that in the method of volumetric fire extinguishing by an aerosol generated in a protected room during a fire by burning a solid charge in a combustion chamber having an opening through which an aerosol flows from the chamber to a protected room, according to the invention, in the process of burning a solid charge in a combustion chamber pressure is maintained according to the following ratio:

,
Where
ρ _t is the density of the solid charge, kg / m ³ ;
K is the adiabatic exponent;
R is the gas constant, J / (kg K);
T ₀ - temperature of the combustion products of a solid charge, K;

;
P ₀ - pressure inside the chamber, N / m ² ;
P _h - pressure in the protected volume, N / m ² ;
b, ν are empirical constants depending on the linear burning rate of a solid charge on pressure and the initial temperature of the charge;
S is the surface area of the charge burning, m ² ;
F is the minimum cross-sectional area of the chamber opening, m ² .

При поддержании в камере в процессе горения в ней заряда давления согласно указанному соотношению создается по меньшей мере критический перепад давлений между минимальным сечением отверстия камеры и окружающей средой. В результате никакие возмущения газовой среды в защищаемом объеме не могут проникнуть внутрь камеры сгорания, что обеспечивает стабильность процесса генерирования аэрозоля и стабильность характеристик потока аэрозоля: давление, скорость, секундный расход (Федосьев В.Н. Основы техники ракетного полета. М. : Наука, 1979, с. 180). Стабильность процесса генерирования аэрозоля в камере сгорания и стабильность истечения его потока приводят к повышению эффективности пожаротушения и сокращению расхода огнетушащего вещества. When a pressure charge is maintained in the chamber during combustion therein, according to the specified ratio, at least a critical pressure drop is created between the minimum section of the chamber opening and the environment. As a result, no perturbations of the gaseous medium in the protected volume can penetrate the combustion chamber, which ensures the stability of the aerosol generation process and the stability of the aerosol flow characteristics: pressure, speed, second flow rate (V. Fedosiev, Fundamentals of rocket flight technology. M.: Science, 1979, p. 180). The stability of the process of generating aerosol in the combustion chamber and the stability of the outflow of its flow lead to increased fire extinguishing efficiency and reduced consumption of extinguishing agent.

При этом критическом перепаде давлений скорость вытекающего из камеры сгорания аэрозоля достигает критической величины, равной местной скорости звука. Увеличение скорости струи аэрозоля уменьшает время, необходимое для создания требуемой для пожаротушения концентрации аэрозоля во всем защищаемом объеме, и уменьшает расход вещества заряда, затрачиваемого на тушение пожара. With this critical pressure drop, the velocity of the aerosol flowing out of the combustion chamber reaches a critical value equal to the local speed of sound. Increasing the speed of the aerosol stream reduces the time required to create the concentration of aerosol required for fire fighting in the entire protected volume, and reduces the charge substance spent on extinguishing the fire.

Кроме того, увеличение скорости распределения аэрозоля в окружающем объеме снижает вероятность потери ингибирующей активности отдельных твердых частиц аэрозоля. In addition, an increase in the rate of distribution of the aerosol in the surrounding volume reduces the likelihood of loss of the inhibitory activity of individual particulate aerosol particles.

Требуемое давление в камере сгорания может быть обеспечено различными путями, например подбором размеров минимального сечения отверстия. Указанное давление может быть обеспечено также регулированием скорости горения заряда, изменением начальной температуры заряда. The required pressure in the combustion chamber can be provided in various ways, for example, by selecting the dimensions of the minimum section of the hole. The specified pressure can also be provided by adjusting the rate of combustion of the charge, by changing the initial temperature of the charge.

При этом целесообразно, чтобы аэрозоль в защищаемое помещение подавался со скоростью истечения выше критической для газовой фазы аэрозоля. At the same time, it is advisable that the aerosol into the protected room is supplied with an outflow rate higher than the aerosol critical for the gas phase.

Увеличение скорости истечения аэрозоля до сверхзвуковых значений еще улучшает условия распределения аэрозоля в защищаемом объеме. При этом если начальная скорость струи превышает скорость звука, то падение скорости вдоль оси струи становится менее резким по сравнению с дозвуковыми струями. В результате увеличивается дальнобойность струи. Распределение аэрозоля в защищаемом объеме улучшается, во-первых, за счет повышения дальнобойности струи и, во-вторых, увеличение критической энергии струи способствует лучшему перемешиванию аэрозоля за счет взаимодействия струи с поверхностями, ограничивающими защищаемый объем. Increasing the rate of aerosol expiration to supersonic values still improves the conditions for the distribution of aerosol in the protected volume. Moreover, if the initial velocity of the jet exceeds the speed of sound, then the decrease in velocity along the axis of the jet becomes less sharp compared to subsonic jets. As a result, the range of the jet increases. The distribution of the aerosol in the protected volume is improved, firstly, by increasing the range of the jet and, secondly, increasing the critical energy of the jet contributes to better mixing of the aerosol due to the interaction of the jet with surfaces that limit the protected volume.

Задача изобретения решается также тем, что в устройстве для объемного тушения пожара, содержащем камеру сгорания с размещенным в ней твердым зарядом и имеющую по меньшей мере одно отверстие для вытекания из нее аэрозоля, согласно изобретению суммарная площадь минимальных сечений всех отверстий определена соотношением

где
ρ_т - плотность твердого заряда, кг/м³;
K - показатель адиабаты;
R - газовая постоянная, Дж/(кг K);
T₀ - температура продуктов сгорания твердого заряда, K;

;
P_h - давление в защищаемом объеме, H/м²;
b,ν - эмпирические константы в зависимости от линейной скорости горения твердого заряда от давления и начальной температуры заряда;
S - площадь поверхности горения заряда, м²;
F_кр - суммарная площадь минимальных сечений всех отверстий камеры, м².The objective of the invention is also solved by the fact that in a device for volumetric fire extinguishing, containing a combustion chamber with a solid charge placed in it and having at least one hole for aerosol to flow out of it, according to the invention, the total minimum cross-sectional area of all openings is determined by the ratio

Where
ρ _t is the density of the solid charge, kg / m ³ ;
K is the adiabatic exponent;
R is the gas constant, J / (kg K);
T ₀ - temperature of the combustion products of a solid charge, K;

;
P _h - pressure in the protected volume, N / m ² ;
b, ν are empirical constants depending on the linear burning rate of a solid charge on pressure and the initial temperature of the charge;
S is the surface area of the charge burning, m ² ;
F _cr - the total area of the minimum cross-sections of all openings of the chamber, m ² .

Выполнение в камере сгорания отверстия для вытекания аэрозоля с указанной площадью его минимального сечения обеспечивает в камере сгорания давление, при котором создается по меньшей мере критический перепад давлений между минимальным сечением отверстия камеры и окружающей средой. При этом не требуется специальных приспособлений для создания высокой скорости истечения аэрозоля, что обеспечивает достаточно высокую надежность такого устройства. A hole in the combustion chamber for the discharge of aerosol with a specified minimum cross-sectional area provides a pressure in the combustion chamber at which at least a critical pressure drop is created between the minimum cross-section of the chamber opening and the environment. In this case, special devices are not required to create a high aerosol outflow rate, which ensures a sufficiently high reliability of such a device.

В случае выполнения камеры с несколькими отверстиями, суммарная площадь минимальных сечений всех отверстий определяется вышеуказанным соотношением. In the case of a chamber with several holes, the total minimum cross-sectional area of all holes is determined by the above ratio.

При этом целесообразно, чтобы по меньшей мере у одного отверстия со стороны от минимального сечения, обращенного внутрь камеры, был выполнен канал, сужающийся по ходу течения аэрозоля, и с противоположной стороны - расширяющийся по ходу течения аэрозоля канал, для образования сопла Лаваля. At the same time, it is advisable that at least one hole on the side of the minimum section facing the inside of the chamber has a channel narrowing along the course of the aerosol, and on the opposite side, the channel expanding along the course of the aerosol to form a Laval nozzle.

Наличие сопла Лаваля обеспечивает сверхзвуковую скорость истечения аэрозоля из камеры сгорания. The presence of a Laval nozzle provides a supersonic velocity of the outflow of aerosol from the combustion chamber.

Указанные преимущества, а также особенности предлагаемого изобретения станут понятными во время последующего рассмотрения приведенного ниже подробного описания лучшего варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - устройство для объемного тушения пожара, согласно изобретению, продольный разрез;
фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.These advantages, as well as the features of the present invention will become apparent during the subsequent consideration of the following detailed description of the best embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 - a device for volumetric fire extinguishing, according to the invention, a longitudinal section;
FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Поскольку предлагаемый способ в основном реализуется при работе устройства, описание способа приведено при описании работы устройства. Since the proposed method is mainly implemented during operation of the device, a description of the method is given in the description of the operation of the device.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

В защищаемом помещении стационарно устанавливаются устройства для объемного тушения пожара. Количество устройств и их размещение определяется известным способом, исходя из необходимой концентрации огнетушащего аэрозоля в защищенном объеме. In a protected room, devices for volumetric fire extinguishing are permanently installed. The number of devices and their placement is determined in a known manner, based on the required concentration of extinguishing aerosol in a protected volume.

Устройство для объемного тушения пожара содержит камеру сгорания 1 (фиг. 1), в которой размещен заряд 2, переднюю крышку 3 с воспламенительным узлом 4, удерживающую решетку 5 и заднюю крышку 6 с отверстием 7 для вытекания аэрозоля. Выполнение элементов устройства и их компоновка осуществляется известным образом, например, как в прототипе. Твердый заряд 2 состоит из трех шашек 2а (фиг. 2), выполненных, как и в известных аналогичных устройствах, методом глухого прессования из смесей на основе нитратов щелочных металлов и связующего, например, нитрата калия и эпоксидной смолы. На фиг. 1 изображен вариант устройства, в котором камера сгорания 1 имеет одно отверстие 7 для вытекания аэрозоля. The device for volumetric fire extinguishing contains a combustion chamber 1 (Fig. 1), in which a charge 2 is placed, a front cover 3 with an ignition unit 4, a holding grid 5 and a rear cover 6 with an opening 7 for aerosol leakage. The implementation of the elements of the device and their layout is carried out in a known manner, for example, as in the prototype. The solid charge 2 consists of three pieces 2a (Fig. 2), made, as in the known similar devices, by the method of continuous pressing from mixtures based on alkali metal nitrates and a binder, for example, potassium nitrate and epoxy. In FIG. 1 shows a variant of the device in which the combustion chamber 1 has one hole 7 for the discharge of aerosol.

Площадь минимального сечения отверстия 7 определяется, исходя из соотношения

;
P_h - давление в защищаемом объеме, H/м²;
b,ν - эмпирические константы в зависимости линейной скорости горения твердого заряда от давления и начальной температуры заряда 2;
S - площадь поверхности горения заряда 2, м²;
F_кр - площадь минимального сечения отверстия 7 камеры 1, м².The minimum cross-sectional area of the hole 7 is determined based on the ratio

;
P _h - pressure in the protected volume, N / m ² ;
b, ν are empirical constants depending on the linear burning rate of a solid charge on pressure and initial charge temperature 2;
S is the surface area of the combustion charge 2, m ² ;
F _cr - the minimum cross-sectional area of the hole 7 of the chamber 1, m ² .

Конкретный размер отверстия 7 в указанном пределе определяется известным образом, исходя из требуемых расходных характеристик используемого устройства (массы аэрозоля, подаваемого в единицу времени), массогабаритных характеристик камеры сгорания 1 и из соображений исключения закупорки отверстия 7 шлаками, образующимися в процессе горения заряда и разложения теплозащитного покрытия камеры 1. Форма твердого заряда 2, в частности поверхность его горения, выбирается (как показано на фиг. 1) так, чтобы в течение всего времени горения твердого заряда 2 при выбранном значении площади минимального сечения отверстия 7 поддерживался по меньшей мере критический перепад давлений между указанным сечением отверстия камеры 1 и окружающей средой. Возможно выполнение устройства, в котором камера сгорания 1 имеет несколько отверстий 7, при этом суммарная площадь минимальных сечений отверстий определяется вышеуказанным соотношением (1) и все отверстия 7 выполняются, например, одинаковыми. Количество отверстий 7 и их расположение определяется известным образом, исходя из соображений требуемых расходных характеристик используемого устройства и направлением подачи струи аэрозоля, например в зоны наиболее вероятного возникновения пожара. По меньшей мере у одного отверстия 7 со стороны от минимального сечения, обращенной внутрь камеры 1, выполнен сужающийся по ходу течения аэрозоля канал 8а, а с противоположной стороны - расширяющийся по ходу течения аэрозоля канал 8b, для образования сопла Лаваля 8. При этом площадь минимального сечения сопла Лаваля 8 определяется в соответствии с вышеприведенным соотношением. Характеристики сопла Лаваля, в частности степень расширения, выбираются известным образом, исходя из требуемой скорости истечения потока аэрозоля из камеры 1 наружу. В случае выполнения камеры сгорания 1 с несколькими отверстиями 7 сопло Лаваля 8 может быть использовано как для каждого отверстия, так и для отдельных отверстий. The specific size of the hole 7 in the specified limit is determined in a known manner, based on the required flow characteristics of the device used (mass of aerosol supplied per unit time), weight and size characteristics of the combustion chamber 1 and for the purpose of eliminating the clogging of the hole 7 by slags formed during the combustion of the charge and decomposition of the heat-shielding coating the chamber 1. The form of the solid charge 2, in particular the surface of its combustion, is selected (as shown in Fig. 1) so that throughout the entire burning time of the solid aryada 2 the chosen value of the minimum sectional area opening 7 is maintained at least the critical pressure differential between said chamber opening section 1 and the environment. It is possible to implement a device in which the combustion chamber 1 has several openings 7, while the total area of the minimum cross sections of the openings is determined by the above relation (1) and all openings 7 are made, for example, the same. The number of holes 7 and their location is determined in a known manner, based on considerations of the required flow characteristics of the device used and the direction of supply of the aerosol jet, for example, in the zone of the most likely fire. At least one hole 7 on the side of the minimum section facing the interior of the chamber 1 has a channel 8a tapering along the course of the aerosol flow, and on the opposite side, the channel 8b expanding along the course of the aerosol flow, to form a Laval nozzle 8. The area of the minimum the cross section of the Laval nozzle 8 is determined in accordance with the above ratio. The characteristics of the Laval nozzle, in particular the degree of expansion, are selected in a known manner, based on the required rate of flow of the aerosol from the chamber 1 to the outside. In the case of the combustion chamber 1 with several holes 7, the Laval nozzle 8 can be used for each hole, and for individual holes.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подаче сигнала о пожаре на воспламенительный узел 4 последний срабатывает и зажигает твердый заряд 2. В процессе горения заряда 2 генерируется огнетушащий аэрозоль, состоящий из инертных газов и ультрадисперсных твердых частиц, обладающих ингибирующими свойствами. Аэрозоль через отверстие 7 вытекает наружу - в защищаемое помещение. В камере сгорания 1 в процессе горения заряда поддерживается давление, исходя из следующего соотношения:

,
P₀ - давление внутри камеры 1, H/м²;
P_h - давление в защищаемом объеме, H/м²;
b,ν - эмпирические константы в зависимости линейной скорости горения твердого заряда 2 от давления и начальной температуры заряда 2;
S - площадь поверхности горения заряда 2, м²;
F - площадь минимального сечения отверстия 7 камеры 1, м².When a fire signal is sent to the igniter unit 4, the latter fires and ignites a solid charge 2. In the process of burning a charge 2, a fire extinguishing aerosol is generated, consisting of inert gases and ultrafine particles with inhibitory properties. The aerosol through the opening 7 flows out - into the protected room. In the combustion chamber 1 during the combustion of the charge pressure is maintained, based on the following ratio:

,
P ₀ - pressure inside the chamber 1, N / m ² ;
P _h - pressure in the protected volume, N / m ² ;
b, ν are empirical constants depending on the linear burning rate of solid charge 2 on pressure and initial temperature of charge 2;
S is the surface area of the combustion charge 2, m ² ;
F - the minimum cross-sectional area of the hole 7 of the chamber 1, m ² .

При таком давлении в камере сгорания 1 создается по меньшей мере критический перепад давлений между минимальным (критическим) сечением отверстия 7 и окружающей средой. Давление внутри камеры сгорания 1 в указанном пределе определяется массогабаритными характеристиками устройства и расходными характеристиками, требуемыми из условий тушения пожара. Благодаря тому, что отверстие 7 имеет площадь, рассчитанную по соотношению (1), в камере сгорания 1 поддерживается заданное давление, обеспечивающее по меньшей мере критический перепад давлений между критическим сечением отверстия 7 и окружающей средой. При этом никакие возмущения газовой среды в защищаемом объеме не могут проникнуть внутрь камеры сгорания 1, что обеспечивает стабильность процесса горения заряда и генерирования аэрозоля и стабильность характеристик потока аэрозоля: давление, скорость, секундный расход. Изменение давления окружающей среды, в частности его повышение, возможно, как вследствие образования газообразных продуктов горения, так и вследствие истечения аэрозоля в защищаемый объем, а также ввиду других причин, сопровождающих развитие аварийных ситуаций. При критическом перепаде давлений между критическим сечением отверстия 7 и окружающей средой скорость вытекающего из камеры сгорания 1 через сопло Лаваля потока аэрозоля является выше критической для газовой фазы аэрозоля. При этом по сравнению с известным устройством-прототипом, улучшаются условия распределения аэрозоля в защищаемом объеме, в результате уменьшается время, необходимое для создания требуемой для пожаротушения концентрации аэрозоля во всем объеме, уменьшается расход вещества заряда, затрачиваемого на тушение. At this pressure, at least a critical pressure drop is created in the combustion chamber 1 between the minimum (critical) cross section of the opening 7 and the environment. The pressure inside the combustion chamber 1 in the specified limit is determined by the weight and size characteristics of the device and the flow characteristics required from the fire fighting conditions. Due to the fact that the opening 7 has an area calculated by the relation (1), a predetermined pressure is maintained in the combustion chamber 1, which provides at least a critical pressure drop between the critical section of the opening 7 and the environment. In this case, no perturbations of the gaseous medium in the protected volume can penetrate inside the combustion chamber 1, which ensures the stability of the combustion process of the charge and the generation of the aerosol and the stability of the aerosol flow characteristics: pressure, speed, second flow rate. A change in environmental pressure, in particular its increase, is possible both due to the formation of gaseous products of combustion, and due to the outflow of aerosol into the protected volume, as well as due to other reasons accompanying the development of emergency situations. At a critical pressure drop between the critical section of the opening 7 and the environment, the velocity of the aerosol flow flowing out of the combustion chamber 1 through the Laval nozzle is higher than the critical value for the gas phase of the aerosol. Moreover, in comparison with the known prototype device, the distribution conditions of the aerosol in the protected volume are improved, as a result, the time required to create the aerosol concentration required for fire extinguishing in the whole volume is reduced, the charge substance spent on the quenching is reduced.

При этом возможны варианты выполнения устройства, обеспечивающие в процессе горения заряда требуемое давление в камере сгорания 1, например, с помощью специальных устройств, регулирующих скорость горения заряда, изменяющих начальную температуру заряда. In this case, embodiments of the device are possible that provide the required pressure in the combustion chamber 1 during the combustion of the charge, for example, using special devices that regulate the rate of combustion of the charge and change the initial temperature of the charge.

Кроме того, сверхзвуковая скорость истечения аэрозоля из камеры сгорания 1 может быть обеспечена не только с помощью сопла Лаваля, реализующего геометрический способ воздействия на поток, но и с помощью других способов, например путем подвода и отвода массы или тепла к потоку аэрозоля (массовое сопло, тепловое сопло). In addition, the supersonic velocity of the outflow of aerosol from the combustion chamber 1 can be achieved not only using a Laval nozzle that implements a geometric method of influencing the flow, but also using other methods, for example, by supplying and removing mass or heat to the aerosol stream (mass nozzle, heat nozzle).

Испытания устройства показали, что тушение пожара во всех точках защищаемого объема происходит за время, примерно равное времени работы используемого для тушения пожара устройства. При этом величина удельного расхода вещества заряда, затраченного на тушение пожара, близка к значениям, определенным для данного класса веществ в лабораторных условиях при принудительном перемешивании аэрозоля вспомогательными средствами. Это свидетельствует о равномерном распределении аэрозоля в защищаемом объеме. Tests of the device showed that fire extinguishing at all points of the protected volume takes place over a time approximately equal to the time of operation of the device used to extinguish a fire. In this case, the value of the specific consumption of the charge substance used to extinguish the fire is close to the values determined for this class of substances in laboratory conditions when the aerosol is forcedly mixed by auxiliary means. This indicates a uniform distribution of aerosol in the protected volume.

Предлагаемый способ объемного тушения пожара и устройство для его осуществления достаточно просты, при этом устройство и технологично, и не имеет сложных элементов с низкой надежностью, что обеспечивает высокую надежность реализации способа. The proposed method of volumetric fire extinguishing and a device for its implementation are quite simple, while the device is technologically advanced and does not have complex elements with low reliability, which ensures high reliability of the method.

Claims

1. The method of volumetric fire extinguishing by an aerosol generated in a protected room during a fire by burning a solid charge in a combustion chamber having an opening through which an aerosol flows from the chamber to a protected room, characterized in that the pressure is maintained in the combustion chamber during combustion of a solid charge according to the following ratio:

where ρ _t is the density of the solid charge, kg / m ³ ;
K is the adiabatic index;
R is the gas constant, J / kgK;
T ₀ - temperature of the combustion products of a solid charge, K;

P ₀ - pressure inside the chamber, N / m ² ;
P _n - pressure in the protected volume, N / m ² ;
b, ν are empirical constants depending on the linear burning rate of a solid charge on pressure and the initial temperature of the charge;
S is the surface area of the charge burning, m ² ;
F is the minimum cross-sectional area of the chamber opening, m ² .

2. The method according to claim 1, characterized in that the aerosol is supplied to the room to be protected with an expiration rate higher than the aerosol critical for the gas phase.

3. A device for volumetric fire extinguishing, containing a combustion chamber with a solid charge placed in it, characterized in that the chamber has at least one hole, and the total minimum cross-sectional area of all openings is determined by the ratio

P _n - pressure in the protected volume, N / m ² ;
b, ν are empirical constants depending on the linear burning rate of a solid charge on pressure and the initial temperature of the charge;
S is the surface area of the charge burning, m ² ;
F _to _p - the total area of the minimum cross-sections of all the holes of the chamber, m ² ;
4. The device according to p. 3, characterized in that at least one hole is made in the form of a Laval nozzle.