專利名稱：削弱熱氣流的方法以及實施該方法的“烏斯馬諾夫”裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及消防技術，并可用于在滅火時防護裝備和人員；將地下的建筑和裝置的體積分割成防火隔離區(qū)；提供天棚搭接崩塌時的保護；以及在造成生態(tài)災難的大規(guī)?；馂闹校瑢θ紵把氐穆蛹右苑怄i。
已知方法的缺點在于，只建立一條防護帶，在其中只輸入一種冷卻劑，不能保證所述方法的安全性和有效性。
已知為建立防熱輻射的保護屏幕用的消防水槍附屬設備[2]，它包括具有設置在殼體中的噴射部件的噴管。噴射部件制作成V形射流截斷器和兩塊相互平行定向的平板的形狀，還裝備有V形射流截斷器的平面之間角度的調(diào)節(jié)機構(gòu)，并用噴管加以連接。在壓力下通過水槍錐體和噴管輸入的水，流入噴射部件后，改變運動方向，沿平板平面被截斷，形成兩層薄層，期間由空氣間隔層分開。
該設備的缺點是，為了保持穩(wěn)定的薄層區(qū)段，水的速度頭必須一定，但實際上它經(jīng)常變化，從而使其調(diào)節(jié)發(fā)生困難。消防水槍的位置不能改變，這也是不利因素。
與所建議裝置的技術實質(zhì)最為接近的是用于建立防熱輻射屏幕的消防水槍的附屬設備，它包括噴管和與水槍殼體相連接的噴射部件，噴射部件布置在支架上，并制成由相互連通的管子構(gòu)成的框架，管子布置于垂直的和水平的平面內(nèi)，而且，在管子的側(cè)表面鉆有孔，而在框架的中央部分形成門孔，用于保證消防水槍可以沿垂線移動。同時，在框架的兩側(cè)帶有間隙地緊固著金屬網(wǎng)，而下部分裝備著滾輪，使框架能沿支架移動，支架裝備有引導滾輪移動用的弧形導向器[3]。
此附屬設備的缺點是，從構(gòu)成附屬防護設備的管子側(cè)表面的孔中流出的水，在托管水槍中水的全部現(xiàn)存壓頭下，都形成細的射流，不能產(chǎn)生連續(xù)的水屏幕。此處，水的噴濺只發(fā)生于射流與框架金屬結(jié)構(gòu)相撞的位置，以及與防護網(wǎng)相撞的位置。
該附屬設備的缺點還在于，防護屏幕在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動只能用雙手握住連接至框架上的把手才能實現(xiàn)。這時，仍處于自由狀態(tài)的托架水槍在從水槍流出的水射流的反作用力的作用下，開始在框架門孔的垂直平面內(nèi)隨意運動，這可能導致不利的結(jié)果。
提出的任務解決如下，即在削弱一光、熱和對流氣流形式出現(xiàn)的能流的方法中，包括通過將冷卻液體輸入至至少由兩個表面構(gòu)成的空間中建立冷卻液體的帷幕，帷幕通過冷卻試劑與熱流或光流的接觸表面的可調(diào)節(jié)擴展加以建立，例如應用壓縮氣體引射液體的可調(diào)節(jié)濺射、噴射或飛射。
在建立一個以上的帷幕時，應用冷卻液體的組合送進。
帷幕中至少有一個是通過噴射液體建成的，隨后的帷幕則通過送進空氣機械的或化學的泡沫而建成。
提出的任務還解決如下，即在用于建立防護屏幕的附屬于托架水槍的裝置中包括噴管；噴射部件，它安置在支架上，與水槍的殼體相連接，并制作成框架的形狀，框架由相互連通的光子構(gòu)成，光子具有孔，并布置于垂直和水平的平面內(nèi)，門孔完成與框架的中央部分，在其中安裝著托架水槍；以及網(wǎng)，它們間隔地安裝在框架的兩側(cè)，即網(wǎng)與框架之間存在間距在框架的管子的孔中安裝著若干噴嘴。
框架的網(wǎng)由通過粉末冶金方法獲得的材料制成。
網(wǎng)由塑料制成。網(wǎng)由銅制成。
網(wǎng)由黃銅制成。網(wǎng)由鐵(鋼)制成。
網(wǎng)由涂敷有金屬薄膜的材料制成。
網(wǎng)由鍍鋅鐵制成。
網(wǎng)由直徑為0.1-3.0mm的絲制成。
網(wǎng)格的尺寸為0.1-3.0mm。
框架與網(wǎng)之間的間隙等于1-200mm。
外側(cè)網(wǎng)的絲直徑、絲的材料、網(wǎng)格尺寸，以及網(wǎng)本身(編織的或穿孔的)與內(nèi)側(cè)網(wǎng)的相應特征相同。
外側(cè)網(wǎng)的絲直徑、絲的材料、網(wǎng)格尺寸，以及網(wǎng)本身(編織的或穿孔的)與內(nèi)側(cè)網(wǎng)的相應特征不同，例如外外側(cè)網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸和絲直徑可超過內(nèi)側(cè)網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸和絲直徑。
框架制作成具有由托架水槍出發(fā)的前部分和側(cè)面部分。
框架沿著由托架水槍出發(fā)的周邊制成，在必要時，包含底面和頂棚。
帶有水槍殼體的支架安裝在平臺上，平臺裝備有輪子。
裝備設置有傳動設備，它被布置在平臺上。傳動設備制成機械的或液壓的，并由內(nèi)燃機或電動機加以驅(qū)動。
本發(fā)明的實質(zhì)在于，液體的濺射射流由單個飛逸的液滴流構(gòu)成，為獲取單個飛逸的液滴采用了專門噴霧器——噴嘴[4]。液體的噴射射流由以下特征加以表征，即彌散性、液滴尺寸、它們沿射流截面的分布、射流的錐度角、射程、液體在噴嘴前的壓頭和流量。在實際中，最廣為采用的噴射方法是離心法、氣動法和機械法。
隨著噴嘴前的壓頭的提高，液滴的直徑減小。消防泵建立的壓力為1.2MPa，在實際中，噴嘴水槍中液滴的平均直徑為400-500μm。在高壓裝置中，噴嘴中的壓差可達到15MPa，這時，液滴的直徑為5-10μm。借助噴嘴濺射的液滴，既在飛近平面時，又在接觸這些平面時，吸收熱輻射，開始氣化，并在考慮到液滴的動能很大，得以在空間中，從表面向外多次反射時，此效應得到加強。表面形狀及它們材料的選擇，例如將表面成形成網(wǎng)狀，它們的特征、網(wǎng)格尺寸、絲的直徑和材料等的選擇按以下方式進行，即至少在自操作員一側(cè)放置的內(nèi)表面上，由于表面張力，應形成所采用液體的薄膜，液體的稠度能保持，薄膜吸收熱能時的汽化過程與薄膜本身由于濺射液體的液滴和其碰撞形成的不斷補充過程之間的動力平衡。
這樣，可以說，在表面之間的空間中基本形成連續(xù)的蒸汽液滴空氣介質(zhì)。由于火災產(chǎn)生的紅外的、光的輻射和對流氣流，部分從表面反射，部分從網(wǎng)上、從建立的薄膜、從蒸汽液滴空氣介質(zhì)反射；部分被建立的蒸汽液滴空氣介質(zhì)所吸收，并在垂直于火災的熱輻射的運動方向被帶走。
顯然，輸入能流的反射與吸收過程的實際類似共生現(xiàn)象具有獨有的特性本裝置的熱防護性能的有效性隨輸入熱流值的增長而增長。
液體借助高壓設備噴射成細微彌散狀態(tài)，其液滴直徑可與火災熱輻射的波長相比較(約1.5-7μm)，這也將促進類似裝置熱防護性能有效性的增加。這時，按幾何光學定律，液滴的最佳細微彌散性將使熱輻射耗散過程加強若干倍[5]。
冷卻劑輸入至兩個防護表面之間的空間中，作為防護表面可應用金屬絲織物、玻璃絲織物或其它材料，調(diào)節(jié)冷卻劑量-M的必要性主要取決于熱流值W，熱流值W在實際火災中——由0至200-250KW/m2。這時，當W的值還在W≌3-4KW/m2時，就已經(jīng)要求對人員進行專門的防護。
假定熱流W0垂直地送入屏幕平面，同時，W0＝W1+W2+W3，其中，W1——由屏幕反射的熱流部分；W2——通過屏幕的熱流部分；W3——被屏幕的冷卻劑吸收的熱流部分。顯然，改變M時，W3劇烈改變。
讓我們察看一個假設情況，其中，送入屏幕的熱流W0全部被冷卻劑吸收，作為冷卻劑具體采用水。
假定100g水濺射至面積1m2的屏幕的網(wǎng)之間的空間中。假定過程加熱至100℃，汽化產(chǎn)生于1S之際，據(jù)此，估算W0值。
這時Q0＝QH+QN，其中Q0——總的熱量QH＝CM(t2-t1)——將M＝100g的水從t1＝0℃加熱至t2＝100℃所需的熱量，而水的比熱C＝4.2KJ/kg·℃。
QN＝λM——汽化熱，λ＝22.6×102KJ/kg——水汽化比熱。
Q＝4.2×104J+22.6×104J。
注意到，汽化熱QN要比QH大4倍之多。對于所研究的條件，該熱量對應的熱流W0＝268KW/m2。
這樣大的W0值可在木材存放場的火災附近觀察到。當燃氣噴井燃燒時，熱流達到30-40KW/m2。在建立水滴帷幕時，當液滴的平均直徑減少至可與火災的熱幅射波長(5-10μm的量級)相比較時，W0的削弱達到最大[6]。
這時，在實驗中，W0削弱可達4-6倍。同時，因為水滴的速度量級為10m/s，因此，汽化過程在熱吸收中沒有明顯作用。
在應用冷卻水的一面網(wǎng)狀帷幕時[7]，W0削弱也達3-4倍。
在應用兩面其間存在間距而布置的網(wǎng)狀帷幕時，發(fā)生水滴由兩面網(wǎng)的內(nèi)表面的多重反射。這時液滴速度減慢，液滴本身與網(wǎng)碰撞，分裂成更細微的液滴，液滴的部分水質(zhì)量既粘附于網(wǎng)絲的表面上，又可以能粘附于網(wǎng)的網(wǎng)格本身上(與網(wǎng)格的尺寸有關)，形成薄膜。這些過程使輸入的熱能既大大消耗于水的液滴和薄膜的加熱上，又大大消耗于它們的汽化上。同時，由存在兩信防護表面決定的這些現(xiàn)象導至熱輻射和對流熱流-W1的耗散和反射過程的增強，熱輻射和對流熱流既從網(wǎng)本身，又從形成于其上的水薄膜，還從產(chǎn)生于網(wǎng)之間空間中的蒸汽液滴空氣介質(zhì)上反射。
還應提到的是，實驗中肉眼觀察到光和紅外輻射以及對流熱流與蒸汽液滴空氣介質(zhì)的相互作用現(xiàn)象，蒸汽液滴空氣介質(zhì)形成于進給熱流側(cè)的防護屏幕外表面的緊鄰處。
當水滴撞擊防護網(wǎng)時，液滴分裂成更為細小的液滴，其部分濺射至網(wǎng)際空間之外的范圍中。對布置于相對火災側(cè)為正面的網(wǎng)的情況，跳過網(wǎng)的細微彌散的水珠和汽化的水形成肉眼可觀察到的蒸汽液滴空氣介質(zhì)的薄層，它緊貼于相對火災側(cè)的正面網(wǎng)的外表面上。
入射至正面網(wǎng)的外表面上和從其上反射的熱氣體對流流與該蒸汽液滴空氣介質(zhì)外側(cè)薄層的相互作用，導至肉眼可見的該介質(zhì)的不穩(wěn)定脈動，以及熱能沿正面網(wǎng)外表面在W0流的入射失量方向的“淌流”。
這樣，所建議的熱流削弱方法在原則上有別于先前已知的方法。當吸收和汽化過程在熱流削弱中開始起實質(zhì)性作用時，它就定性地改變了情況。如以上引用的計算所示，正是這些過程理論上有能力甚至使最巨大火災中的熱損傷防護問題得以完全解決。應指出的是，在所述方法中，值W1和W2隨值W0的增加而增加，也即，具有入射熱流的自調(diào)節(jié)削弱。同時，因為在此處能量吸收和汽化過程實質(zhì)性地影響值W0的削弱程度。所述發(fā)明有可能使該過程成為可人工調(diào)節(jié)的。此調(diào)節(jié)可以手動調(diào)節(jié)或自動調(diào)節(jié)，其方法是借助電子計算機程序，信息由布置在受保護目標上的熱幅射傳感器輸入計算機中；或者手動進行調(diào)節(jié)。在實驗中，這通過接通(切斷)部分噴嘴而產(chǎn)生，水通過噴嘴而輸入至網(wǎng)間的空間中，或者通過調(diào)節(jié)被輸入水或冷卻劑的壓力而產(chǎn)生。這得以在可接受的值W0削弱的條件下，大大節(jié)省建立和保持蒸汽液滴空氣介質(zhì)所耗費的水量。
在輸入的液體中添加染色劑也有助于增加所述裝置的熱防護性能的有效性，因為這時蒸汽液滴空氣介質(zhì)的吸收入射能量的吸收系數(shù)將提高[8]。
將噴射部件制作成按特殊方式布置在框架上的噴嘴系統(tǒng)得以確保液滴在由表面形成的空間中的均勻分布，在特殊情況下，這些表面是帶有間隙地緊固至框架兩側(cè)的網(wǎng)。
將防護屏幕制作成半環(huán)形狀得以從正面以及從側(cè)面防護操作員不受火災危險因素的傷害。在熄滅特別危險的目標時屏幕可制作成沿周邊、以及在頂部的防護罩形狀，從而從正面、側(cè)面、背面、以及自上面來防護操作員。將整個結(jié)構(gòu)布置在帶輪子的平臺上，使整個結(jié)構(gòu)能不費力地移動；并對結(jié)構(gòu)設置有傳動設備，則使結(jié)構(gòu)具有機動性能。
托軻水槍的垂直旋轉(zhuǎn)軸線O1相對屏幕本身的垂直軸線O2向防護屏幕3的方向偏移。軸線O1的偏移確保托架水槍的操作員有更大的防護性，得以使它更靠近框架——屏幕3。
支架2與水槍1相連接后，被布置在平臺13上，平臺13裝備有輪子14和發(fā)動機15?？蚣堋雷o屏幕3可適宜于從前方和側(cè)向掩蔽操作員(圖2)，同時可沿周邊布置達到從前方、從側(cè)邊、從后方和從上方防護操作員(圖3和圖6)。防護屏幕3的網(wǎng)7和網(wǎng)8可制作成編織的或穿孔的。當應用編織崗時，金屬絲直徑可選自0.1mm至3.0mm范圍。直徑小于0.1mm的金屬絲經(jīng)受不住機械損傷；而直徑大于3.0mm的金屬比將大大加重結(jié)構(gòu)，并妨礙機動性。編織網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸可根據(jù)金屬絲的粗細，選自0.3mm×0.3mm至3.0mm×3.0mm的范圍。操作員外面的網(wǎng)可由較粗的金屬絲和較大的網(wǎng)格尺寸制成。
網(wǎng)可由相同直徑的金屬絲和相同網(wǎng)格尺寸制成。為制作網(wǎng)可采用任何一種金屬絲，例如銅絲、黃鋼絲或由粉末冶金方法獲得的合金絲、陶瓷絲。網(wǎng)可由防燃塑料制成。網(wǎng)可由穿孔或沖壓制成。
裝置按下述方式運行在火災開始時，水或其它液體(水添加有表面活性物質(zhì)、添加有泡沫形成劑、著色劑等)通過依次連接的管件輸入至水槍1中，通過管子4系輸向噴嘴5。托架水槍將強大的水(或其它液體)射流輸入火災發(fā)源地。同時，借助噴嘴5，液體噴霧于網(wǎng)7與網(wǎng)8之間的空間中。借助噴嘴噴霧的液體，由于火災的熱流與被濺射液滴相互作用生成的蒸汽在網(wǎng)間空間中成蒸汽液滴空氣介質(zhì)，它有效地反射和吸收火災的熱流，從而確保托架水槍操作員工作的安全。同時，保留火災中情況的輪廓能見度。
除了熱流削弱效應的自匹配增益外，還可能借助應用自動調(diào)節(jié)的電子計算機系統(tǒng)的已知方法，將其削弱進行調(diào)節(jié)。
類似的調(diào)節(jié)可借助防護屏幕前的紅外輻射熱力傳感器完成，其光譜范圍包含光譜的可見和紅外范圍。
在火災時，信息由傳感器不斷地給出，由電子計算機加以計算分析，它調(diào)整裝置中運行的彌散的冷卻劑數(shù)量、液體的壓力以及輸入至網(wǎng)際空間中的泡沫量。
屏幕的防護性能的類似調(diào)節(jié)，還可由托架水槍操作員本人應用已知方法來實現(xiàn)。
將防護屏幕3設置在滾輪上，使它得以圍繞垂直軸線O2轉(zhuǎn)動，并借助把手12安置于要求的方向。
借助此把手還可在相對水平線的一定角度下，在垂直平面中移動托架水槍，用于將冷動液體輸送至一定的距離。
引用的文獻1、烏茲別克斯坦共和國預備性專利No5193，MПK A 62C 2/02，1998年(原型)。
2、A.C蘇聯(lián)No1666129，MПK A 62C 31/02，1991年。
3、烏茲別克斯坦共和國預備性專利No4665，MПK A 62C 31/00，1997年(原型)。
4、帕日 德.格. 加盧斯托夫 弗.斯. 液體噴射技術基礎——M. 化學1984(256頁)5、莫羅久克 尤.弗.——《應用水滴防護消防機器免遭木材存放場火災中熱照射作用的安全保證》——K.T.H. BИПTШ MBД PФ，稱號競賽論文集，M.1994年——243頁6、羅依特曼 姆.亞.《建筑施工中防火的定額測定》，M.建筑出版社，1985年，590頁7、阿列克桑德羅夫 葉.葉.，斯堅奇科夫 格.勒.《大氣微粒的氣候效應的數(shù)字模擬》蘇聯(lián)科學院論文集，1985年，282卷.No6，第1324-1326頁。
權(quán)利要求
1.能流削弱方法，其中能流的形成有光、熱和對流氣流，該方法包括通過將冷卻液體輸入至至少由兩個表面構(gòu)成的空間中建立冷卻液體的帷幕，其特征在于，帷幕通過冷卻試劑與熱或光流的接觸表面的可調(diào)節(jié)擴展加以建立，例如應用壓縮氣體引射液體的可調(diào)節(jié)濺射、噴射或飛濺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在建立一個以上的帷幕時，應用冷卻液體的組合送進。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的方法，其特征在于，帷幕中至少有一個是通過噴射液體建立的，而隨后的帷幕則通過送進空氣機械的或化學的泡沫形成。
4.托架水槍的附屬裝置，用于建立防護屏幕，裝置包括噴管；噴射部件，它安置在支架上，與水槍的殼體相連接，并制作成框架的形狀，框架由相互連通的管子構(gòu)成，管子帶有孔，并布置于垂直和水平平面內(nèi)，門孔完成于框架的中央部分，在其中安裝著托架水槍；以及網(wǎng)，它們間隙地安裝在框架的兩側(cè)，即網(wǎng)與框架之間存在間距，其特征在于，在框架的管子的孔中安裝著若干噴嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，網(wǎng)通過編織和/或穿孔和/或沖壓制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5的裝置，其特征在于，框架網(wǎng)由通過粉末冶金方法獲得的材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4和5的裝置，其特征在于，網(wǎng)由防燃塑料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4和5的裝置，其特征在于，網(wǎng)由銅制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4和5的裝置，其特征在于，網(wǎng)由黃銅制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求4和5的裝置，其特征在于，網(wǎng)由鐵(鋼)制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求4和5的裝置，其特征在于，網(wǎng)由涂敷有金屬薄膜的材料制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求4和5的裝置，其特征在于，網(wǎng)由鍍鋅鐵制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求4-6、8-12的裝置，其特征在于，網(wǎng)由直徑為0.1-3.0mm的絲制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求4-13的裝置，其特征在于，網(wǎng)格尺寸等于0.1-3.0mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，框架與網(wǎng)之間的間隙等于1-200mm。
16.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，外側(cè)網(wǎng)的絲直徑、絲的材料、網(wǎng)格尺寸，以及網(wǎng)本身(編織的或穿孔的)與內(nèi)側(cè)網(wǎng)的相應特征相同。
17.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，外側(cè)網(wǎng)的絲直徑、絲的材料、網(wǎng)格尺寸，以及網(wǎng)本身(編織的或穿孔的)與內(nèi)側(cè)網(wǎng)的相應特征不同，例如外側(cè)網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸和絲直徑可起過內(nèi)側(cè)網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸和絲直徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，框架制作成具有由托架水槍出發(fā)的前面和側(cè)面部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，框架沿著由托架水槍出發(fā)的周邊制成，在必要時，包括底面和頂棚。
20.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，帶有水槍殼體的支架安裝在平臺上，平臺裝備有輪子。
21.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，裝置設置有傳動設備，它被布置在平臺上。
22.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，傳動設備制成機械的或液壓的，并由內(nèi)燃機或電動機的形式加以驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及消防技術,并可用于在滅火時防護裝備和人員;將地下的建筑和裝置的體積分割成防火隔離區(qū);提供天棚搭接崩塌時的保護;以及在造成生態(tài)災難的大規(guī)?；馂闹?對燃燒前沿的蔓延加以封鎖。本發(fā)明的任務是指定一種方法,以便高效地削弱以光、熱和對流形式出現(xiàn)的能流,以及提出一種附屬于托架水槍的裝置,他能在使用中以高度的可靠性,安全、方便地建立防護屏幕,從而得以實現(xiàn)對熱和光輻射以及對流氣流的防護。方法包括建立由冷卻液體噴射于表面之間的空間中。在建立一個以上的帷幕時,采用冷卻液體的組合輸入。一個帷幕借助噴射液體建成,而隨后的帷幕則借助輸入空氣機械的或化學的泡沫而形成。裝置包括噴管、噴射部件和網(wǎng),網(wǎng)間隔地布置在框架的兩側(cè)。在框架管子的孔中安裝有若干噴嘴。
文檔編號B05B1/18GK1349425SQ00807207
公開日2002年5月15日 申請日期2000年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月5日
發(fā)明者優(yōu)素曼諾夫·米里亞里爾·卡米托維奇, 布勞什林斯基·尼古拉·尼古拉耶維奇, 阿布爾亞茲·勞斯特姆·阿利維奇, 卡西姆·尤素普·烏克塔姆維奇, 卡普羅夫·尼古拉·彼得羅維奇, 羅巴諾夫·尼古拉·伯利索維奇, 沙迪可夫·夏米爾, 塞里布拉尼可夫·伊夫杰尼·亞里山大維奇, 沙比諾夫·馬蘇爾, 魯?shù)婪颉ぐ餐摺み_夫亞托維奇 申請人:優(yōu)素曼諾夫·米里亞里爾·卡米托維奇