RU2846955C1 - Пиротехнический факел для локализации лесных пожаров - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к пиротехническому факелу для локализации лесных пожаров. Пиротехнический факел для локализации лесных пожаров, снабжен воспламенительным средством, инициируемым внешним электрическим импульсом, содержит цилиндрический корпус с отверстиями под выход форса пламени, в который соосно помещен пироэлемент. Особенностью является то, что пироэлемент состоит из пиротехнического состава, запрессованного через слой картона в металлический стакан с отверстием, на который установлена бумажно-катанная трубка, формообразующая ресивер между пироэлементом и горловиной цилиндрического корпуса с отверстиями, обеспечивающими степень диафрагмирования поверхности горения пироэлемента в диапазоне 6-12, при этом объем ресивера составляет 0,3-0,5 от внутреннего объема цилиндрического корпуса, а пироэлемент дополнительно оснащен усилительными слоями из воспламенительного пиротехнического состава и осевым каналом, в котором размещено воспламенительное средство на глубину не менее 1/4 высоты пироэлемента, а диаметр канала составляет 0,1-0,2 диаметра пироэлемента, который с торцевой поверхности перекрыт металлической проволочной сеткой, а с донной части зафиксирован демпфирующими прокладками и перекрыт теплозащитным материалом в виде кружка с отверстием, через которое выведены провода воспламенительного средства, при этом пироэлемент гидроизолирован от атмосферной влаги эпоксидной смолой, заполняющей зазор между отверстием в кружке и проводами воспламенительного средства, а также металлической фольгой, перекрывающей отверстия в горловине цилиндрического корпуса. Технический результат - расширение арсенала устройств для сдерживания пожара на больших площадях, а также расширение их функциональных и технологических возможностей при их производстве. 1 ил.

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к устройствам для сдерживания пожара на больших площадях, в частности лесных массивов.

Борьба с лесными пожарами является одной из важнейших задач лесного хозяйства России. Более 90% лесных пожаров являются низовыми. Верховые и торфяные пожары также начинаются с низовых, в связи с этим разработка новых технологий тушения и локализации низовых пожаров различной интенсивности повышает эффективность системы охраны лесов и поэтому весьма актуальна.

К наиболее эффективным способам создания искусственных противопожарных барьеров относятся минерализованные полосы, противопожарные разрывы и заслоны, пожароустойчивые опушки, противопожарные канавы, заградительные и опорные полосы. Опорные полосы прокладываются в лесу в процессе борьбы с уже возникшим лесным пожаром.

Уровень данной области техники характеризует средство пожаротушения по патенту RU 2242259, А62С 3/02 от 03.07.2003 г. включающее емкость с огнетушащим составом и диспергирующим зарядом, взрывательное устройство и стабилизатор, причем оно снабжено подвесной системой, размещенной на наружной поверхности емкости симметрично плоскости, проходящей через центр масс средства и выполненной в виде двух обручей, разнесенных и жестко соединенных накладкой с ушками, при этом емкость и стабилизатор выполнены из термопластичного полимерного материала.

Недостаток известного устройства в том, что сферическое распыление жидкости эффективно сбивает пламя верхового пожара, но через 10 минут после тушения на 70-90% временно потушенной площади быстро возникают повторные воспламенения. Это заставляет делать множество вылетов для многократной, огнетушащей бомбардировки локальных участков лесных пожаров или требует незамедлительной работы пожарных команд после авиационного тушения.

Известен способ тушения лесных пожаров по патенту RU 2492888, А62С 3/02 от 21.09.2011, который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному изобретению.

Сущность данного способа заключается в формировании искусственной линии встречного огневого фронта путем воздействия с вертолета смеси топлива и воздуха, подаваемой по шлангам, объединенным в смеситель под вертолетом на безопасном расстоянии для образования направленного факела.

Кроме того, смеситель оборудуют дополнительными съемными металлическими дисками для обеспечения минимальной амплитуды раскачивания факела.

Искусственную линию встречного огненного фронта (поджига) создают путем поджига топливно-воздушной смеси, подаваемой с вертолета, впереди фронта пожара на расстоянии, определенном в зависимости от скорости ветра. За счет вертикального движения горячих масс воздуха между фронтами образуется разряженное пространство. Это условие является причиной их взаимно-встречного движения. Оба фронта горения встречаются, выжигая все между собой, и пожар прекращается.

Однако наряду эффективностью локализации пожара за счет встречного пала, данный способ обладает рядом существенных недостатков.

Для реализации известного способа необходимо дорогостоящее материально-техническое обеспечение: вертолет, шланги длиной более 20 м, смеситель для образования факела и металлические диски.

Кроме того, для функционирования вертолета и создания огневого фронта необходимо значительное количество топлива.

Также следует отметить, что для технического обслуживания и управления вертолетом требуется квалифицированный персонал, оборудованная вертолетная площадка и прочее.

Современные малогабаритные беспилотные летательные аппараты (БпЛА) не требуют специального технического обслуживания, оборудованных посадочных площадок и управляются одним человеком. Данные средства целесообразно использовать для доставки устройств создания управляемых очагов возгорания на лесных массивах.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение арсенала устройств для сдерживания пожара на больших площадях, а также расширение их функциональных и технологических возможностей при их производстве.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности по целевому назначению и сокращение трудо- и ресурсозатрат при тушении лесных пожаров встречным палом.

Требуемый технический результат достигается тем, что пиротехнический факел для локализации лесных пожаров, снабженный воспламенительным средством, инициируемым внешним электрическим импульсом, содержит цилиндрический корпус с отверстиями под выход форса пламени, в который соосно помещен пироэлемент.

Особенностью предложенного технического решения является то, что пироэлемент состоит из пиротехнического состава, запрессованного через слой картона в металлический стакан с отверстием, на который установлена бумажно-катанная трубка, формообразующая ресивер между пироэлементом и горловиной цилиндрического корпуса с отверстиями, обеспечивающими степень диафрагмирования поверхности горения пироэлемента в диапазоне 6-12, при этом объем ресивера составляет 0,3-0,5 от внутреннего объема цилиндрического корпуса, а пироэлемент дополнительно оснащен усилительными слоями из воспламенительного пиротехнического состава и осевым каналом, в котором размещено воспламенительное средство на глубину не менее ¼ высоты пироэлемента, а диаметр канала составляет 0,1-0,2 диаметра пироэлемента, который с торцевой поверхности перекрыт металлической проволочной сеткой, а с донной части зафиксирован демпфирующей прокладкой и перекрыт теплозащитным материалом в виде кружка с отверстием, через которое выведены провода воспламенительного средства, при этом пироэлемент гидроизолирован от атмосферной влаги эпоксидной смолой, заполняющей зазор между отверстием в кружке и проводами воспламенительного средства, а также металлической фольгой, перекрывающей отверстия в горловине цилиндрического корпуса.

Геометрическая форма пиротехнического факела, выполненная в форме цилиндра, позволяет удобно крепить его на БпЛА при помощи ремней или хомутов.

Пироэлемент, выполненный из пиротехнического состава обладает значительным преимуществом перед прототипом за счет того, что пиротехнический состав по своей сути является веществом, при горении которого образуются высокотемпературные продукты сгорания, однако для этой реакции не требуется топливо и оборудование для его диспергирования.

Прессование пиротехнического состава через слой картона в металлический стакан с отверстием является технологичной и безопасной операцией для обеспечения массового производства.

Бумажно-катанная трубка формообразует ресивер между пироэлементом и горловиной цилиндрического корпуса с отверстиями, объем которого составляет 0,3-0,5 от внутреннего объема цилиндрического корпуса. При этом

При объеме ресивера менее 0,3 от внутреннего объема цилиндрического корпуса происходит резкий скачок внутреннего давления при инициировании факела, что может привести к демонтажу и нестационарному режиму горения.

При объеме ресивера более 0,5 от внутреннего объема цилиндрического корпуса будет снижена масса пиротехнического состава, а, следовательно, уменьшится общее время горения факела.

Отверстия в горловине цилиндрического корпуса обеспечивают степень диафрагмирования поверхности горения пироэлемента в диапазоне 6-12, что обеспечивает выравнивание внутреннего давления при диффузии продуктов горения, предотвращая перемещение факела на местности и одновременно формируя интенсивную струю пламени.

При степени диафрагмирования менее 6, отверстия в горловине цилиндрического корпуса забиваются шлаками от продуктов горения пиротехнического состава, поднимая давление внутри корпуса, что приводит к появлению реактивной тяги и непроизвольному перемещению факела на местности.

При степени диафрагмирования более 12, избыточного давления в корпусе становится недостаточно для формирования интенсивной струи пламени.

Усилительные слои из воспламенительного пиротехнического состава кратно увеличиваю активную поверхность горения пироэлемента, что направлено на практически мгновенное формирование форса пламени.

Установка воспламенительного средства в канале пироэлемента на глубину не менее ¼ его высоты, обеспечивает стабильное воспламенение пиротехнического состава распределенным тепловым потоком по всей развитой поверхности канала.

При диаметре канала пироэлемента менее 0,1 от его общего диаметра, поверхности горения недостаточно для быстрого выхода на эффективный режим работы факела.

При диаметре канала пироэлемента более 0,2 от его общего диаметра, будет снижена масса пиротехнического состава, а, следовательно, уменьшится общее время горения факела.

Поток горящих частиц, продвигаясь по каналу пироэлемента отражается от сложной поверхности металлической сетки и увеличивает степень воздействия продуктов горения, обеспечивая надежное воспламенение пиротехнического состава.

Демпфирующая прокладка под пироэлементом служит для заполнения технологического зазора и обеспечивает упругий подпор пироэлемента без люфта в цилиндрическом корпусе.

Выполнение кружка с отверстием, перекрывающего донной часть пироэлемента, из теплозащитного материала предотвращает проскок пламени через дно пиротехнического факела и соответственно демонтаж корпуса во время работы.

Гидроизоляция внутреннего объема пиротехнического факела обеспечена за счет металлической фольги, перекрывающей отверстия в горловине цилиндрического корпуса и эпоксидной смолы, заполняющей зазор между отверстием в кружке и проводами воспламенительного средства, что гарантировано обеспечивает работоспособное состояние пироэлемента в течение длительного времени хранения пиротехнического факела независимо от атмосферных условий.

Пиротехнический факел по предложенному изобретению является эффективным средством создания контролируемых очагов возгорания на местности с целью создания встречного пала для локализации пожаров на лесных массивах.

Использование пиротехнического факела в качестве полезной нагрузки для БпЛА значительно сокращает объем материально-технического обеспечения для тушения лесных пожаров с использованием искусственных противопожарных барьеров.

Предложенный пиротехнический факел для локализации лесных пожаров характеризуется надежностью конструкции, высоким показателем массового расхода состава, быстрым выходом на режим интенсивного горения, применением прогрессивной и безопасной технологии для организации крупносерийного производства изделий.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом (фиг. 1), который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы изобретения. На чертеже изображен предложенный пиротехнический факел.

В цилиндрический корпус (1) установлен пироэлемент (2) состоящий из пиротехнического состава (3) с усилительными слоями из воспламенительного состава (4), запрессованного через слой картона (5) в металлический стакан с отверстием (6). В центральном канале пироэлемента (2) установлено воспламенит'ельное средство (7).

Между пироэлементом (2) и горловиной цилиндрического корпуса установлена бумажно-катанная трубка (8).

Пироэлемент (2) с торцевой поверхности перекрыт металлической проволочной сеткой (9), а с донной части зафиксирован демпфирующей прокладкой (10) и перекрыт теплозащитным материалом в виде кружка с отверстием (11), через которое выведены провода воспламенительного средства (V).

Эпоксидная смола (12), заполняет зазор между отверстием в кружке (11) и проводами воспламенительного средства (7).

Отверстия в горловине цилиндрического корпуса (1) заклеено металлической фольгой (13).

Функционирует пиротехнический факел следующим образом.

Для приведения в действие пиротехнического факела необходимо подсоединить оголенные концы проводов воспламенительного средства (7) к клеммам источника питания, например, аккумулятора БпЛА и подать в цепь электрический ток.

Воспламенительное средство (4) передает огневой импульс по каналу пироэлемента (2), при этом усилительные слои из воспламенительного пиротехнического состава (4) надежно приводят в действие основной пиротехнический состав (3) пироэлемента (2).

Поток высокотемпературных продуктов, содержащих газовую и конденсированную фазу, в генераторном режиме под давлением истекает в виде форса пламени через отверстия в горловине цилиндрического корпуса (1).

Форс пламени пережигает крепление пиротехнического факела к БпЛА и он под собственным весом приземляется на местность.

Испытания опытных образцов предложенного пиротехнического факела подтвердили надежность его функционирования в установленных режимах и последовательности действий при сбросе с БпЛА.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня данной области техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по противопожарной технике, показал, что она неизвестна, а с учетом возможности практического серийного изготовления пиротехнического факела на действующем производстве, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Claims (1)

1. Пиротехнический факел для локализации лесных пожаров, снабженный воспламенительным средством, инициируемым внешним электрическим импульсом, содержащий цилиндрический корпус с отверстиями под выход форса пламени, в который соосно помещен пироэлемент, отличающийся тем, что пироэлемент состоит из пиротехнического состава, запрессованного через слой картона в металлический стакан с отверстием, на который установлена бумажно-катанная трубка, формообразующая ресивер между пироэлементом и горловиной цилиндрического корпуса с отверстиями, обеспечивающими степень диафрагмирования поверхности горения пироэлемента в диапазоне 6-12, при этом объем ресивера составляет 0,3-0,5 от внутреннего объема цилиндрического корпуса, а пироэлемент дополнительно оснащен усилительными слоями из воспламенительного пиротехнического состава и осевым каналом, в котором размещено воспламенительное средство на глубину не менее 1/4 высоты пироэлемента, а диаметр канала составляет 0,1-0,2 диаметра пироэлемента, который с торцевой поверхности перекрыт металлической проволочной сеткой, а с донной части зафиксирован демпфирующими прокладками и перекрыт теплозащитным материалом в виде кружка с отверстием, через которое выведены провода воспламенительного средства, при этом пироэлемент гидроизолирован от атмосферной влаги эпоксидной смолой, заполняющей зазор между отверстием в кружке и проводами воспламенительного средства, а также металлической фольгой, перекрывающей отверстия в горловине цилиндрического корпуса.