Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
16
МІНІСТЕРСТВО ВНУТРІШНІХ СПРАВ УКРАЇНИ
АКАДЕМІЯ ПОЖЕЖНОЇ БЕЗПЕКИ УКРАЇНИ
БИКОВ СЕРГІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ
УДК 614.842, 654.924
РОЗРОБКА ІМПУЛЬСНОГО ВОГНЕГАСНИКА ДЛЯ ДАЛЬНЬОГО РОЗПОРОШЕННЯ ВОГНЕГАСНИХ РЕЧОВИН
Спеціальність 21.06.02 –Пожежна безпека
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеню
кандидата технічних наук
Харків-2001
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Академії пожежної безпеки України, Міністерство внутрішніх справ (м. Харків)
Науковий керівник:
Заслужений винахідник України, доктор технічних наук, професор Абрамов Юрій Олексійович, проректор з наукової роботи Академії пожежної безпеки України, Міністерство внутрішніх справ (м. Харків)
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Алексієв Олег Павлович, Харківський державний автомобільно-дорожній технічний університет, Міністерство освіти та науки (м. Харків), завідувач кафедри електрообладнання автомобілів;
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Єлізаров Валерій Вікторович, Український науково-дослідний інститут пожежної безпеки МВС України (м. Київ), начальник відділу
Провідна установа: Севастопольський військово-морський інститут ім. П.С. Нахімова, Міністерство оборони України, кафедра живучості, водолазних і суднопіднімальних робіт (м. Севастополь)
Захист відбудеться "26" квітня 2001 року о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.707.01 при Академії пожежної безпеки України за адресою: 61023, м. Харків, вул. Чернишевська, 94
З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Академії пожежної безпеки України, за адресою: м. Харків, вул. Чернишевська, 94
Автореферат розісланий "24" березня 2001 року.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради В.І. Кривцова
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Як показує статистика, імовірність гасіння загорянь і пожеж непрофесіоналами дуже невелика, унаслідок відсутності навичок гасіння, уміння керувати струменем вогнегасного складу, а також малих величин значень дальності і площі ефективної дії вогнегасних струменів, створюваних вогнегасниками. Крім того, процес гасіння дуже небезпечний унаслідок наявності ряду вражаючих факторів у безпосередній близькості від полум'я: променистих і конвективних теплових потоків, викидів полум'я, спалахів, об'ємних вибухів. Тому дуже актуальною є проблема захисту пожежних під час гасіння.
Модернізація традиційних гідравлічних і пневматичних вогнегасників проводиться багато років і резерви, у частині технічних рішень, що якісно поліпшують роботу вогнегасників, практично вичерпані. Тому перспективним шляхом підвищення дальності дії вогнегасного струменя, скорочення часових інтервалів подачі вогнегасних складів і часу гасіння є розробка принципово нових конструкцій вогнегасників - імпульсних вогнегасників, в основі конструкції яких лежить принцип імпульсного викиду вогнегасної речовини (ВГР).
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дисертаційні дослідження проводилися в рамках державної програми забезпечення пожежної безпеки, у рамках науково-дослідної роботи "Визначення тактичних можливостей імпульсних вогнегасників" і "Розробка і створення дослідного зразка мобільної імпульсної установки багатопланового захисту" (№№ держреєстрації 0198U009042 і 0197U006322).
Мета і задачі дослідження.
Мета дослідження –обґрунтування можливості побудови вогнегасника, що належить до класу імпульсних, у якого в основі подачі ВГР лежить вибух порохового заряду, і розробка рекомендацій з його застосування.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:
Об'єкт дослідження. Імпульсний вогнегасник.
Предмет дослідження. Процеси, що мають місце в імпульсних вогнегасниках.
Методи досліджень. При проведенні дисертаційних досліджень були використані наступні методи: для розробки математичних моделей руху ЗВГР –математичного моделювання, системного аналізу, теорії пострілу; при проведенні експериментальних досліджень –теорії планування експерименту; при обробці отриманих експериментальних даних і виведенні емпіричних залежностей –математичної статистики й обробки даних; для розрахунку отриманих математичних моделей –система символьної математики "MAPLE V RELESE".
Наукова новизна отриманих результатів. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що автором:
Практичне значення отриманих результатів.
Отримані результати є основою для створення інженерних методик по розробці і проектуванню імпульсних вогнегасників.
Отримані результати використовувалися при створенні дослідної партії імпульсних вогнегасників на Черкаському науково-виробничому об'єднанні "Фотоприлад" (технічне завдання, затверджене начальником УДПО УМВС України в Черкаській області), при складанні тимчасового посібника з застосування імпульсного вогнегасника (затверджено начальником УМВС України в Черкаській області 03.11.2000 року). Створений імпульсний вогнегасник використовувався для ліквідації пожеж у житлових будинках та на автомобільному транспорті (акти застосування ВПЛ УДПО УМВС України в Черкаській області від 21.01.00 р., 15.04.00 р., 12.07.00 р., 17.07.00 р.).
Особистий внесок здобувача.
Конкретна особиста участь здобувача складається в обґрунтуванні застосування імпульсних вогнегасників для гасіння пожеж на об'єктах, де інші первинні засоби пожежегасіння не ефективні, у побудові узагальненої структурної схеми імпульсного вогнегасника, в узагальненні теоретичних даних для одержання аналітичних залежностей по визначенню початкових швидкостей ЗВГР, у побудові математичних моделей для визначення дальності подачі ЗВГР, у створенні програмного продукту для рішення системи диференціальних рівнянь по визначенню параметрів імпульсних вогнегасників, а також у розробці методики і проведенні експериментальних досліджень, розробці рекомендацій із застосування імпульсних вогнегасників для гасіння і локалізації пожеж різного класу.
Апробація результатів дисертації.
Основні положення дисертаційних досліджень обговорені на спільних засіданнях кафедри пожежної техніки й оперативно-тактичної кафедри Академії пожежної безпеки України (1999 р., 2000 р.), на третьому міжнародному науковому семінарі "Fire and Explosion Hazards" (Grate Britain, Preston, University of Central Lancashire, 2000), міжнародній конференції по пожежній безпеці "Системы безопасности - 99" (Московська академія пожежної безпеки МВС РФ 1999 р.), 3-й Всеукраїнській науково-технічній конференції "Пожежна безпека –" (Черкаси, 1999 р.), 4-й Українській конференції з автоматичного управління "Автоматика –" (Київ, 1997 р.), 3-й Уральській конференції "Полимерные материалы и двойные технологии технической химии" (Перм, 1999 р.).
Публікації.
Основний зміст роботи опублікований у 14 наукових статтях, 8 з яких –у виданнях, внесених переліків ВАК України, та 5 тезах доповідей науково-технічних конференцій.
Структура й обсяг роботи.
Дисертація складається зі вступу, чотирьох глав, висновків, переліку посилань і 7 додатків. Містить 228 сторінок, у тому числі 133 сторінки основного тексту і 78 сторінок додатків, 31 таблицю, 35 малюнків, 115 найменування переліку посилань.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
В ПЕРШОМУ розділі проводиться аналіз первинних засобів пожежогасіння, обґрунтовуються основні задачі дослідження та шляхи їхнього вирішення.
Показано, що успішне гасіння пожежі може бути досягнуте шляхом застосування первинних засобів гасіння пожежі –вогнегасників. На основі проведеного аналізу існуючих типів вогнегасників показані їхні основні недоліки: мала інтенсивність і дальність подачі вогнегасної речовини, мала площа гасіння, одноразовість дії, неможливість перезарядження в умовах пожежі.
В роботі показано, що дані недоліки частково усуваються у вогнегасниках імпульсного типу.
Аналіз основних типів традиційних вогнегасників –пневматичних, гідравлічних, газових, –що характеризуються тривалою переривчастою чи безупинною струминною подачею вогнегасної речовини, а також основних напрямків розробки нового покоління вогнегасників з імпульсною подачею ЗВГР показав, що перспективним напрямком досліджень є створення нових вогнегасників імпульсного типу, що повинні задовольняти ряду вимог, а саме, мати просту конструкцію, високу надійність, високу дальність і площу гасіння, це дозволить підвищити безпеку роботи пожежного; вивести пожежного з небезпечної зони пожежі по тепловому вражаючому впливу і скоротити час гасіння.
Задовольнити даним вимогам можна шляхом створення імпульсних ствольних вогнегасників, що використовують енергію малих порохових зарядів у стандартних патронах. Варіювання масою порохового заряду дозволить одержувати різні значення дальність подачі і площі розпилення. Крім того, використання ствольної системи дозволяє застосовувати різні види вогнегасних речовин, що можуть бути узяті навіть на місці пожежі.
Системний аналіз імпульсних вогнегасників дав можливість виділити напрямки їх технічного розвитку, основним з який є створення вогнегасників з невеликою масою, високою дальністю й інтенсивністю подачі ЗВГР, меншою вартістю і можливістю використання різних вогнегасних сумішей.
Сформульовано основну задачу досліджень, що розбита на ряд підзадач. Аналіз особливостей рішення цих підзадач показав, що центральним питанням є рішення підзадачи з вибору оптимального порохового заряду вогнегасника.
В ДРУГОМУ розділі здійснена розробка структурної схеми імпульсного вогнегасника, а також математичних моделей процесів, що протікають при викиді вогнегасної речовини з його ствола.
Вибір структурної схеми розроблювального імпульсного вогнегасника проводився на основі аналізу структурних схем і принципів роботи існуючих зразків техніки, де застосовується імпульсний викид ВГР.
Структурна схема імпульсного вогнегасника наведена на рис.1.
Рішення задачі побудови математичної моделі процесу імпульсного викиду ЗВГР здійснювалося виходячи з ряду допущень, обумовлених його особливостями, серед яких: погані умови для повного згоряння порохового заряду; різниця в тисках розриву гільзи; велика втрата на тепловіддачу стінкам каналу ствола і ЗВГР, що збільшується внаслідок повільного руху ЗВГР і великого проміжку часу, протягом якого гази стикаються зі стінками каналу ствола; прориви газів через товщину ЗВГР; тиск форсування практично можна вважати рівним нулю; відсутність витрат енергії на подоланні тертя і на обертання ЗВГР.
З огляду на ту обставину, що складно математично точно описати процес прориву газів через ЗВГР, як варіант рішення задачі побудови моделі імпульсного викиду ЗВГР зі ствола вогнегасника обгрунтоване рішення при допущенні про миттєве згоряння порохового заряду.
При зазначених допущеннях отримане вираження, що описує зміну швидкості ЗВГР при русі по каналі ствола
(1)
де f –сила пороху; –щільність заряджання; –коволюм; =1-k, k –показник адіабати; –маса порохового заряду; y=l/l –число вільних об'ємів розширення газів; l –путь снаряду; l –наведена довжина вільного об'єму камори, що дорівнює l = l (1 – ).
Аналіз отриманого рівняння дозволив одержати кількісні оцінки, що характеризують залежність початкової швидкості ЗВГР від параметрів заряджання (рис. 2).
Аналіз особливостей руху ЗВГР після вильоту зі ствола імпульсного вогнегасника показав, що можна використовувати таку схематизацію руху ЗГРВ, при якому можна розглядати не хмару ЗВГР у цілому, а рух одиночної порошкової частки з аналогічними початковими умовами.
Рівняння, що описують рух порошкової частки, записані при наступних допущеннях: на порошкову частку діє сила тяжкості і сила аеродинамічного опору; розмір порошкової частки постійний; порошкова частка має сферичну форму; порошкова частка енергоізольована і ізотермічна; сила аеродинамічного опору визначається з умови обтікання порошкової частки газом у момент часу ; порошкова частка рухається в нерухомому газовому середовищі з параметрами, аналогічними атмосферним при нормальних умовах.
Для математичного опису процесу прийнято: у початковий момент часу швидкість порошкової частки Vч=V, кут нахилу вектора швидкості частки до обрію = , діаметр частки dч= const.
Рівняння, що описує рух порошкової частки у векторній формі, має вид
, (2)
де а –прискорення порошкової частки, м/с; G = Мg –сила тяжкості, Н; R –МКWк –сила аеродинамічного опору повітря, що направлена по дотичній в бік, протилежний рухові, Н; К –коефіцієнт аеродинамічного опору, м-1.
Траєкторію польоту частки порошку умовно розділили на дві ділянки (рис. 3).
На різних ділянках траєкторія руху порошкової частки в проекціях на осі координат описується системами рівнянь
(3)
та
(4)
Початкові умови для рішення систем рівнянь (3) і (4), відповідно
=/180; х(0)=0; у(0)=h; =Vcos; =Vsin, (5)
та
x(0)=xi; y(0)=ymax; (6)
де h –висота розташування імпульсного вогнегасника над рівнем земної поверхні, а коефіцієнт опору К визначається з виразу
, (7)
у якому: г –щільність повітря, ч, dч –відповідно щільність і діаметр порошкової частки, Сх –коефіцієнт аеродинамічного опору.
З урахуванням виразу (7), вирішуючи спільно системи рівнянь (3) і (4) відносно х при у=0, знаходять значення дальності подачі ЗВГР, тому що Ln x.
Рішення систем рівнянь (3) і (4) провадилося на ПЕОМ за допомогою пакета прикладних програм MAPLE V, для чого була розроблена відповідна програма.
З рішення рівнянь (3) і (4) отримані кількісні оцінки впливу геометричних розмірів і щільності порошкових часток на дальність подачі ЗВГР (рис. 4).
Аналіз отриманих моделей показав, що визначальний вплив на дальність подачі ЗВГР буде робити його початкова швидкість, максимальні значення дальності подачі ЗВГР досягаються в діапазоні початкових швидкостей (3846) м/с і при кутах нахилу імпульсного вогнегасника, лежачих у діапазоні (510) градусів, а також, що в діапазоні (0,51,5) м висота підйому імпульсного вогнегасника над рівнем землі практично не надає впливу на дальність подачі ЗВГР.
Рис. 4. Залежність дальності подачі ЗОТВ: а) від кута нахилу ІВ до обрію; б) від його початкової швидкості
В ТРЕТЬОМУ розділі наведений опис розробленого макетного зразка імпульсного вогнегасника, а також здійснена експериментальна перевірка математичних моделей, що описують процес імпульсного викиду ЗВГР зі ствола вогнегасника.
На основі обґрунтування структурної схеми, її конструктивних особливостей був розроблений і створений дослідний зразок імпульсного вогнегасника (рис. 5), що складається з трьох частин: основної, казенної й ударно-спускового механізму.
Експериментальні дослідження зміни початкових швидкостей ЗВГР для різних марок вогнегасних порошків, показали, що вираз (1) адекватно описує даний процес.
Деяка стійка розбіжність отриманих експериментальних залежностей для порошків різних марок (рис. 6) пояснюється деякою різницею величини коефіцієнта , що враховує втрати на подолання шкідливих опорів і прориви порохових газів, що, у свою чергу, обумовлюється, до деякої міри, дисперсністю порошку. Очевидно, що для порошку з більш високою дисперсністю (ПСБ-3) величина коефіцієнта буде мати трохи менші значення, чим приймалося при розрахунках, а для порошку з більш низькою дисперсністю (Пірант-А) –більші.
Аналіз відносних похибок обчислень початкових швидкостей ЗВГР показав, що вони не перевищують 7 %, тому вираз (1) може бути використаний для визначення початкових швидкостей ЗВГР при проектуванні імпульсних вогнегасників.
Попередні експериментальні дослідження, спрямовані на пошук ефективних режимів роботи імпульсного вогнегасника, дозволили встановити, що максимальні дальності подачі ЗВГР досягаються при його початкових швидкостях, що лежать у діапазоні (3846) м/с. Дані значення початкових швидкостей утворюються при масі порохового заряду (56) г.
Метою другої частини експерименту було одержання залежності
(8)
Lп –дальність подачі ЗОТВ; –швидкість вітру; m –маса порохового заряду; –кут нахилу імпульсного вогнегасника до обрію.
Для досягнення поставленої мети використовувалася теорія планування експерименту.
У таблиці 1 приведені відомості про рівні варіювання параметрів.
Таблиця 1
Рівні варіювання факторів для порошків “Пірант-А”і ПСБ-3
|
Фактори |
m, г (х) |
, град (х) |
, м/с (х) |
|
Середнє значення |
5,5 |
,5 |
|
|
Інтервал варіювання |
0,5 |
,5 |
Після виконання перевірки однорідності дисперсій за критерієм Кохрена, перевірки значимості коефіцієнтів регресії за критерієм Стьюдента були отримані рівняння, що описують зміни дальність подачі порошку від умов імпульсного викиду:
–для порошку “Пірант-А”
(9)
–для порошку ПСБ-3
(10)
Аналіз експериментальних даних показав, що найбільш рівномірне розпилення вогнегасних порошків досягається застосуванням порохових зарядів масою (56) г, а також, що дальність подачі ЗВГР крім маси порохового заряду істотно залежить від кута нахилу імпульсного вогнегасника і швидкості і напрямку вітру (рис. 7). Кут нахилу імпульсного вогнегасника , при якому дальність подачі досягає максимального значення, лежить у діапазоні (510) град. Причому, зі збільшенням маси часток порошку, що метається, це значення збільшується, а зі збільшенням маси порохового заряду m - зменшується, а побіжний чи зустрічний вітер =5 м/с змінює її на величину, рівну 30% від дальності подачі при відсутності вітру.
Аналітичне рішення задачі оптимізації для рівнянь регресії (9) і (10), дозволяє одержувати значення параметрів, при яких досягаються максимальні значення дальності подачі ЗВГР, зокрема, максимальна дальність подачі порошку "Пірант-А" досягається при масі порохового заряду 5,46 г і куті нахилу ствола імпульсного вогнегасника до обрію 5,25о.
Порівняння даних про дальності подачі зарядів вогнегасних порошків різних марок, отриманих теоретичним і експериментальним шляхом, показало, що математичні моделі, що описують процеси руху ЗВГР, дозволяють теоретично визначати дальності подачі ЗВГР різної маси з погрішністю, що не перевищує 10%.
ЧЕТВЕРТИЙ розділ присвячений дослідженню тактичних можливостей імпульсного вогнегасника і розробці рекомендацій з його застосування.
На основі отриманих результатів було розроблено технічне завдання на створення імпульсного вогнегасника. Черкаським науково-виробничим об'єднанням "Фотоприлад" за участю автора, за замовленням Міністерства з надзвичайних ситуацій України створена проектно-конструкторська документація дослідного зразка імпульсного вогнегасника і виготовлена дослідно-промислова партія зразка вогнегасників (рис. 8).
Експериментальним шляхом визначені площі гасіння імпульсного вогнегасника при використанні порохових зарядів масою (310) г і показане, що найбільші площі гасіння досягаються при використанні порохових зарядів масою (56) г.
Рис. 9. Алгоритм роботи оператора імпульсного вогнегасника
Аналіз експериментальних даних по визначенню площ гасіння різними порошками також показав, що при використанні порохових зарядів масою менше 5 г, збільшується щільність розпилення ВГР і зменшується площа гасіння, а при використанні порохових зарядів масою більше 6 г, збільшується ударний і проникаючий вплив, що сприяє кращому гасінню тліючих матеріалів і модельних вогнищ пожеж класу "А". При гасінні модельних вогнищ пожеж найбільший вогнегасний ефект досягається з дистанції (67) м. Ширина фронту потоку ВГР на даній дистанції максимальна. Також експериментально встановлене, що гасіння вогнищ пожеж класу "В" найбільше доцільно робити з забезпеченням кута зустрічі фронту ВГР із палаючою поверхнею (05)о, вогнищ пожеж класу "А" –(015)о, жевріючих матеріалів (3060)о.
Отримані дані дозволили розробити алгоритм дій оператора імпульсного вогнегасника після прибуття до місця пожежі (рис. 9), що ліг в основу рекомендацій із застосування імпульсних вогнегасників для гасіння і локалізації пожеж різного класу і тимчасового посібника з експлуатації і застосування імпульсного вогнегасника, затвердженого начальником УМВС України в Черкаській області.
ВИСНОВКИ
Основні положення дисертаційної роботи опубліковані в наступних роботах:
Биков С.О. Розробка імпульсного вогнегасника для дальнього розпорошення вогнегасних речовин. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 –пожежна безпека. Академія пожежної безпеки України, Харків, 2001.
Захищається 19 наукових робіт, в яких на основі використання математичного моделювання, системного аналізу, теорії планування експерименту, теорії математичної статистики й обробки даних розроблено структурну схему імпульсного вогнегасника, запропоновані аналітичні залежності, що дозволяють визначити початкову (дулову) швидкість у залежності від умов заряджання і геометричних розмірів імпульсного вогнегасника, запропоновано математичну модель руху заряду вогнегасної речовини, що дозволяє визначати дальність його подачі у залежності від його початкової швидкості, фізичних властивостей, кута нахилу і висоти підйому імпульсного вогнегасника, отримані кількісні оцінки впливу геометричних розмірів і щільності порошкових часток на дальність подачі вогнегасних речовин, отримані кількісні оцінки залежності дальності подачі заряду вогнегасної речовини від напрямку і швидкості вітру, розроблено рекомендації із застосування імпульсних вогнегасників для гасіння і локалізації пожеж різного класу.
Ключові слова: імпульсний вогнегасник, початкова швидкість, дальність подачі, площа гасіння.
Bykov S.A. Development of the pulse fire extinguisher for distant dispersion of extinguishing substances. - Manuscript.
The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 21.06.02 - fire safety. Academy of fire safety of Ukraine, Kharkov, 2001.
19 scientific works are protected, in which on the basis of use of mathematical modelling, system analysis, theory of planning of experiment, theory of mathematical statistics and data processing the block diagram of the pulse fire extinguisher is developed; the analytical dependences are offered which allow to define initial speed depending on conditions of a charge and geometrical sizes of the pulse fire extinguisher; the mathematical model of movement of a charge of extinguishing substance is offered which allows to define range of his submission depending on his initial speed, physical properties, corner of an inclination and height of rise of the pulse fire extinguisher; the quantitative estimations of influence of the geometrical sizes and density of powder particles on range of submission of extinguishing substances are received; the quantitative estimations of dependence of range of submission of a charge of extinguishing substance from a direction and speed of a wind are received; the recommendations for application of pulse fire extinguishers for suppression and localization of fires of a different class are developed.
Key words: the pulse fire extinguisher, initial speed, range of submission, area of suppression.
Быков С.О. Разработка импульсного огнетушителя для дальнего распыления огнетушащих веществ. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 21.06.02 –пожарная безопасность. Академия пожарной безопасности Украины, Харьков, 2001.
Модернизация традиционных гидравлических и пневматических огнетушителей проводится много лет и ее резервы, в части технических решений, качественно улучшающих работу огнетушителей, практически исчерпаны. Поэтому перспективным путем повышения дальности действия огнетушащей струи, сокращения временных интервалов подачи огнетушащих составов и времени тушения является разработка принципиально новых конструкций огнетушителей –импульсных огнетушителей, в основе конструкции которых лежит принцип импульсного выброса огнетушащего вещества (ОТВ).
На основе опыта использования порохового заряда для метания различных тел, а также на основе анализа структурных схем и принципов работы существующих образцов техники, где применяется импульсный выброс ОТВ, разработана структурная схема импульсного огнетушителя.
Описав процесс выброса заряда огнетушащего вещества (ЗОТВ) из ствола импульсного огнетушителя как случай мгновенного сгорания порохового заряда, была построена математическая модель импульсного выброса ЗОТВ из ствола импульсного огнетушителя в виде зависимости его начальной скорости от условий заряжания и геометрических размеров импульсного огнетушителя, анализ которой показал, что максимальные значения дальности подачи ЗОТВ достигаются в диапазоне начальных скоростей (3846) м/с.
Использовав схематизацию движения ЗОТВ, при котором можно рассматривать не облако ЗОТВ в целом, а движение одиночной порошковой частицы с аналогичными начальными условиями, разработана математическая модель движения ЗОТВ в виде системы дифференциальных уравнений второго порядка и программа для ее решения на ПЭВМ, позволяющая определять дальность подачи ЗОТВ в зависимости от его начальной скорости, физических свойств, угла наклона и высоты подъема импульсного огнетушителя, и проведен ее анализ.
Теоретически показано, что наибольшая дальность подачи огнетушащего вещества будет достигаться при углах наклона импульсного огнетушителя лежащих в диапазоне (510) градусов, и что в диапазоне (0,51,5) м высота подъема импульсного огнетушителя над уровнем земли практически не оказывает влияния на дальность подачи ЗОТВ. Кроме того, получены количественные оценки влияния геометрических размеров и плотности порошковых частиц на дальность подачи ЗОТВ.
На основе разработанной структурной схемы импульсного огнетушителя создан опытный образец и проведены его экспериментальные исследования.
Предварительные экспериментальные исследования, направленные на поиск эффективных режимов работы импульсного огнетушителя, позволили установить, что максимальные дальности подачи ЗОТВ достигаются при его начальных скоростях, лежащих в диапазоне (3846) м/с. Данные значения начальных скоростей получаются при массе порохового заряда (56) г. При этих же массах пороховых зарядов достигается наиболее равномерное распыление огнетушащих порошков.
Экспериментальным путем впервые были получены количественные оценки зависимости дальности подачи ЗОТВ от направления и скорости ветра.
Экспериментальные исследования подтвердили возможность использования разработанных математических моделей при проектировании импульсных огнетушителей для определения дальностей подачи различных ЗОТВ.
На основании проведенных исследований разработано техническое задание на создание опытного образца импульсного огнетушителя и на базе Черкасского НПО "Фотоприбор" создана его опытно-промышленная партия, которая прошла заводские испытания.
Экспериментальным путем определены площади тушения импульсного огнетушителя при использовании пороховых зарядов массой (310) г и установлено, что при использовании пороховых зарядов массой меньше 5 г, увеличивается плотность распыления ОТВ и уменьшается его площадь тушения, а при использовании пороховых зарядов массой больше 6 г, увеличивается ударное и проникающее воздействие, что способствует лучшему тушению тлеющих материалов и модельных очагов пожаров класса "А". Наибольший огнетушащий эффект достигался при тушении модельных очагов пожаров с дистанции (67) м. Ширина фронта потока ОТВ на данной дистанции максимальна.
Тушение очагов пожаров класса "В" наиболее целесообразно производить с обеспечением угла встречи фронта ОТВ с горящей поверхностью (05)о, очагов пожаров класса "А" –(015)о, тлеющих материалов (3060)о.
Были разработаны рекомендации по применению импульсных огнетушителей для тушения и локализации пожаров различного класса, а также алгоритм работы оператора импульсного огнетушителя, который лег в основу инструкции по тактическому использованию и применению импульсного огнетушителя, утвержденной начальником УМВД Украины в Черкасской области.
Ключевые слова: импульсный огнетушитель, начальная скорость, дальность подачи, площадь тушения.
Підп. до друку 22.02.01 р. Формат 6084 1/16
Друк ризограф. Умовно-друкар. арк. 1,25
Тираж 100 прим. Вид. № 381 Зам. № 15/01
АПБУ, 61023, Харків, вул. Ченишевського, 94