|
початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Винаходи / Цікаві винаходи / |
|
НОВА ЕЛЕКТРИЧНА ТЕХНОЛОГІЯ БЕЗКОНТАКТНОГО гасіння пожеж
І ЗАПОБІГАННЯ ЇХ ПОЖЕЖІ
Дудишев Валерій Дмитрович, Росія, Самара
Самарський технічний університет
Пожежі - це справжній бич цивілізації і поки невирішена світова проблема. Важко втриматися від аналогії, що пожежі це по-суті Некерована Енергетика Руйнування. У даній статті автор розкриває фізичну суть нового оригінального електрополевого методу придушення некерованого процесу загоряння і горіння полум'я. Пропонує конкретні пристрої для його реалізації, наприклад, для гасіння лісових пожеж, для запобігання загоряння об'єктів. І всебічно обґрунтовує новий перспективний електричний метод придушення пожеж будь-якої складності, і їх запобігання взагалі без витратних матеріалів і вкрай ефективно і швидко.
Систематичне загоряння лісів, будинків, підприємств, дорогих об'єктів нафто-газової промисловості - справжнє стихійне лихо для мільйонів жителів планети. Наприклад, для Австралії, США та інших країн з посушливим кліматом. Пожежами завдається величезна екологічний шкоди живій природі і величезний економічних збитків цивілізації Щорічно від пожеж в світі гинуть щороку сотні тисяч гектарів лісів і сотні людей. Збиток від пожеж тільки в СНД обчислюються мільйонами доларів в рік.
Концентрація токсичних речовин в зоні лісових пожеж набагато перевищує допустимі норми, а повітря заповнюється їдким отруйним димом. Так в чому ж труднощі сучасних методів гасіння пожеж.
Пожежа це по-суті некерована енергетична реакція перетворення хімічної енергії речовин в вогонь, тепло і дим.
На жаль, існуючі методи гасіння лісових, так і міських пожеж, включаючи і розпилення води авіацією, поки дороги і неефективні.
Невирішеність ефективної боротьби з великими пожежами досить очевидна. Весь світ став свідком грандіозної пожежі на Останкінській телевежі в Москві, краху від пожеж двох гігантських хмарочосів в Нью-Йорку.
Фахівцями та чиновниками називаються різні організаційні та технічні причини труднощі боротьби зі стихією вогню (нестача техніки та води, зношеність обладнання, труднощі гасіння торфовищ). Але все ж головні причини полягають саме в недосконалості самих існуючих технологій пожежогасіння. У практиці пожежогасіння за останні 300 років в світі не відбулося жодних радикальних нововведень. Існуючі технології боротьби з вогнем зводяться по суті до збивання полум'я різними речовинами. Для цього використовують різні витратні матеріали (воду, пісок, піну). Деякі речовин, які вводять в зону горіння, збиваючи ними полум'я, одночасно запобігають надходження кисню в зону горіння. Такі технології пожежогасіння, як показує життя, на практиці часто неефективні.
Проте, в останні роки з'являються абсолютно нові оригінальні ідеї і технології електричного управління горінням і полум'ям / 1 /.
На основі цієї електровогневому технології в Росії автором винайдений, апробований і запатентований радикально новий ефективний метод електричного гасіння пожеж та запобігання загоряння вогню / 2 /, безконтактний спосіб гасіння полум'я і пристрої для реалізації.
Даний новий метод гасіння полум'я полягає у впливі на полум'я сильним імпульсним електричним полем з напруженістю 5кВ.см і вище. І може ефективно застосовуватися в якості принципово нового ефективного засобу для безконтактного гасіння полум'я. Мета даного винаходу полягала в підвищенні ефективності та швидкодії гасіння полум'я, а й в запобіганні загоряння особливо важливих і дорогих об'єктів.
Пояснимо більш детально суть і фізику даного оригінального методу.
Традиційно полум'я (пожежа) гасять з використанням зовнішніх пенообразующих речовин. В результаті застосування в відомих способах значної кількості витратних матеріалів для утворення піни, витрати на гасіння пожеж великі, ефективність гасіння найчастіше низька, а матеріальним цінностям і матеріалами при такому способі гасіння наноситься істотної шкоди. Крім того, ці способи не дозволяють надійно запобігти виникненню вогнища загоряння.
Для реалізації запропонованого способу в зоні полум'я створюють зовнішнє постійне електричне поле. Напруженість цього поля вибирають виходячи з типу полум'я і його інтенсивності в межах 2-25 кВ / см.
Спосіб електричного придушення полум'я заснований на фізичному ефекті відхилення полум'я до одного з різнойменних високовольтних потенціалів зовнішнього електричного поля (див. Наприклад, кн. М. Фарадея "Історія свічки" (пров. З англ.), М.1983 р.
Фізична сутність запропонованого способу полягає в тому, що будь-який полум'я ионизировано, а значить за допомогою електрики можна управляти горінням, зокрема гасити полум'я. Досліди показують, що електричне поле навіть малої потужності може гасити полум'я, причому на відстані. І безпечно для людини. Горіння - це складний процес. В його основі лежить фізика протікання ланцюгових реакцій розподілу заряджених радикалів займання речовин. Значить, електричне поле при гасінні полум'я створює саме умови для припинення протікання цих ланцюгових реакцій розподілу часток палаючого палива.
Зрив полум'я це по суті зрив протікання ланцюгових реакцій дроблення вуглеводневих ланцюжків речовин в осередку загоряння. І досягається в нашому методі він саме знакопостоянного електричним полем певної високої напруженості (вище 2 кВ / см). В цьому випадку зовнішнє електричне поле з вказаною порогової напруженістю "витягує" з зони протікання ланцюгових реакцій (зони горіння) електрони і разноименно електрично заряджені радикали палаючих речовин, що містяться в полум'я, шляхом їх відхилення і осадження на спеціальні високовольтні жаростійкі електроди, розміщені в зоні горіння за межами полум'я і електрично приєднані до виходів високовольтного електричного перетворювача напруги.
В результаті, в зоні горіння порушуються умови підтримки ланцюгових реакцій дроблення радикалів палаючих речовин в ядрі полум'я, тому ланцюгові реакції горіння речовин загасають або взагалі припиняються. Візуально, виникає ефект лавинного зриву полум'я, причому при подачі в зону горіння електричного потенціалу досить високої напруженості електричного поля, полум'я гасне, як правило стрибкоподібно.
По суті, практична реалізація пропонованого безконтактного способу гасіння полум'я і пристрої досить прості. Вони зводиться до розміщення поруч з осередком займання щодо малопотужного (не більше 1 квт) джерела високої напруги і одного або декількох спеціальних електродів, які передають це поле всередину вогнища загоряння. При правильному виборі граничних напруженостей зовнішнього електричного поля, в зоні горіння полум'я, достатніх для порушення граничних допустимих умов горіння конкретних речовин - полум'я гасне. Як правило, для гасіння вогнища загоряння багатьох поширених речовин, досить напруженості поля від 1 до 5 кВ / см.
Розвитком даного винаходу в частині пристрою є різні конструкції електродів і їх схем підключення до високовольтного джерела напруги. Наприклад, в одному з варіантів установки безконтактного пожежогасіння один з тугоплавких електродів, приєднаний до «+» високовольтного джерела розміщують безпосередньо в зону горіння (фіг.2), а другий електрично заряджений, наприклад, кільцевої електрод розміщують рухомо над полум'ям. Таким чином, щоб він знаходився на відстані 3-5 см над полум'ям, причому в міру гасіння, тобто зниження висоти полум'я, наближають його до вершини факела полум'я. Зі знаком "-" безпосередньо на палаюче речовина, а іншого електрода рухомо над полум'ям. Пояснимо конструкцію установки безконтактного пожежогасіння простими кресленнями (фіг.1,2)
|
Винахід пояснено на рис.1 і рис.2. Простий пристрій для реалізації винаходу, показане на рис. 1, містить джерело зовнішнього електричного поля, наприклад, регульований високовольтний випрямляч (2), рухливі жароміцні електроди (3), розміщені поза факела полум'я (1) палаючого речовини (об'єкта), на малюнку для спрощення графіки просто не показаний. Пристрій працює наступним чином. Для гасіння полум'я (1), підключаємо електроживлення на вхід високовольтного перетворювача-випрямляча (2) і створюємо постійне за знаком зовнішнє електричне поле в зоні горіння полум'я (1) між електродами 3, розміщеними поза факела полум'я (1) з напруженістю поля і на мінімальному відстані за умовами недопущення електричного пробою високовольтного джерела (2) через полум'я (1) і електроди (3). В результаті різнойменні електрично заряджені радикали і вільні електрони палаючого і хімічно дробиться в процесі горіння речовини 5, що містяться в полум'я 4, вириваються з полум'я 4 і притягуються своїми протилежними електричними зарядами до електродів 3. Якщо напруженість електричного поля в зоні горіння перевищує 1 кВ \ см, то умови протікання ланцюгових реакцій горіння і фізико-хімічного дроблення речовини в полум'я (1) стають неможливими і полум'я (1) стрибкоподібно гасне. Експериментально підтверджено, що чим вище напруженість зовнішнього електричного поля, наприклад, близько 10 кВ / см, тим ефективніше і швидше гасне полум'я. В цьому випадку напруженість поля регулюють зміною або вихідної напруги блоку (2), або відстанню між електродами (3). |
Досліди показують, що чим вище напруженість зовнішнього електричного поля, тим вище швидкодія зриву полум'я і тим вище швидкодія гасіння полум'я. Чим більше площа поверхні електродів, тим з більшою площею можливо стрибкоподібне гасіння полум'я.
Досліди показують і, що найбільш ефективна реалізація запропонованого способу, коли площа гасить електрода дорівнює площі проекції полум'я в цій же площині. Причому електрична потужність джерела напруги гасіння практично не залежить від потужності полум'я, а визначається тільки внутрішніми втратами в самому джерелі напруги, тобто мізерно мала в порівнянні з потужністю полум'я у вогнищі пожежі. Наприклад при гасінні полум'я заввишки в 1 м знадобилося 3 секунди часу і електрична потужність всього 3-4 вата при напруженості електричного поля 3-5 кВ / см. Ефективний метод гасіння полум'я, чи не так?
Розвитком винаходи в умовах обмежень на площі гасять електродів є гасіння пожеж на великій площі шляхом плавного переміщення різнойменних за знаком електричного заряду плоских електродів, електрично приєднаних до джерела зовнішнього електричного поля, в зоні пожежі безпосередньо над полум'ям з напруженістю електричного поля і зі швидкістю, достатньою для зриву і придушення цього полум'я.
У зв'язку з цим цілком можливий і актуальний пропонований варіант мобільного пристрою для безконтактного гасіння полум'я, наприклад, лісового або торф'яної пожежі. В цьому випадку спеціальне рухливе мобільний засіб, наприклад, вертоліт, тягач або автомашину високої прохідності типу «Уралу» постачають, джерелом регульованого високої напруги, спеціальними рухомими гасять електродами з підведеними до них високовольтними дротами підвищеної міцності, а й висувними телескопічними щоглами, на які і кріпляться на електроізолятор зазначені вище електроди. Згадані електрично з'єднані з бортовим джерелом високої напруги гасять електроди, наприклад ажурні тонкі жароміцні металеві сітки на спеціальних розтягуються каркасах розміщує на телескопічних щоглах, розтяжках в зоні горіння різними способами і гасять пожежу. Їх розміщують наприклад, горизонтально над полум'ям в зоні горіння лісу спеціальну тонку розтягнуту на каркасі металеву сітку, з'єднану через прохідний електроізолятор з "+" виходом високовольтного джерела напруги, розміщеному на борту вертольота, а другий електрод, наприклад, гнучкий тонкий трос з протилежним "- "електричним потенціалом опускають безпосередньо в полум'я. Після завершення імпульсного електрополевого зриву полум'я і гасіння конкретного вогнища полум'я за лічені секунди в даному місці вертоліт переміщається до наступного вогнища полум'я.
Цікаво те, що рухається з певною швидкістю фронт полум'я по ходу його поширення, поступово і повністю зникає при підході до такого електричному загородження. Головне в такому оригінальному способі зупинки фронту вогню без води і піни полягає тільки в тому, щоб площа охоплення таким протипожежним електричним щитом зони вогню була повною, тобто щоб вона була не менше площі і довжини фронту вогню. При своєчасній локалізації вогнища загоряння зробити це відносно нескладно. Дуже важливий цей метод огорожі від фронту полум'я в передмістях, що примикають до лісових масивів для захисту житлових будівель і підприємств. Для цього дана мобільна установка електричного гасіння повинна вчасно прибути в зону загоряння вогню і оперативно розмістити розгорнути рухливу систему електродів по периметру зони спалаху і потім по команді начальника цієї установки відвести людей на безпечну відстань від вогнища загоряння і подати високу напругу на цю систему електродів. Окремим випадком швидкого розгортання гасять електродів в зоні спалаху є їх катапультування спеціальним пневматичним пристроєм в зону загоряння або висунення їх в зону горіння на спеціальних телескопічних штангах. Примітно і корисно в нашому нововведенні пожежогасіння та й то, що в такому по суті безконтактному маловитратних способі гасіння вогнища загоряння одночасно з припиненням горіння полум'я, пропадає і дим в зоні горіння, який є по суті продуктом неповного горіння вуглеводневих речовин. Тому вогнище загоряння пригнічується таким способом повністю і швидко.
Суть такої технічної можливості полягає в тому, що електричне поле пригнічує вогнища ланцюгових реакцій розподілу в зоні спалаху. Пояснимо можливість застосування даного винаходу в якості ефективного протипожежного кошти.
Дійсно, в разі, якщо таку систему електродів і джерела поля і датчиків загоряння заздалегідь розмістити поблизу об'єкту, то вся технологія придушення вогнища загоряння в початковій стадії зведеться лише до подачі напруги на електроди по команді датчиків.
Причому в якості джерела електричного поля можна використовувати спеціальні тонкі пластмасові покриття - полімерні Електрети, що володіють «вморожених», довго зберігається в них електричним зарядом. Виробництво і застосування Електрети вже широко освоєно і вони широко застосовуються в засобах телефонного зв'язку (телефони, мікрофони) і коштують недорого. Тоді в цьому випадку застосування полімерних джерел електричного поля і виконання з них гасять полум'я електродів повністю знімається питання електробезпеки застосування такого оригінального і ефективного способу пожежогасіння на практиці.
Можна і в найбільш уразливих пожежонебезпечних об'єктах заздалегідь створити зовнішнє електричне поле зазначеної напруженості навколо такого важливого об'єкта, наприклад, всередині будинку, квартири, навколо банківського сейфа, силового масляного трансформатора, на буровій установці в гирлі свердловини і т.д. У зоні дії даного електричного поля умови загоряння речовин будуть утруднені, тому що це електричне поле буде перешкоджати початку виникнення ланцюгових реакцій горіння шляхом витягування з потенційного вогнища загоряння, електронів і електрично заряджених радикалів. В результаті, загоряння полум'я в потенційному осередку загоряння речовини, наприклад, на зрізі труби бурової установки, стає неможливим. Тому даний винахід доцільно застосовувати і як профілактичний протипожежне засіб. Наприклад, в будівництві, в нафтовій галузі, особливо у знову споруджуваних будинках і конструкціях. Найбільш доцільно застосовувати такі пристрої для особливо пожежонебезпечних або цінних об'єктів, наприклад, для банкірів для охорони сейфів з грошима цінними паперами. А та в зонах підвищеної пожежної небезпеки на великих територіях. Наприклад, для запобігання загоряння і пожеж торфовищ в Підмосков'ї ... Для цього там на місці необхідно заздалегідь створити кільце (а) електровогневому безпеки навколо столиці ... За аналогією з підмосковним кільцем протиракетної безпеки. А саме, для реалізації цього методу на практиці на широкій території полів і лісових масивів потрібно створити систему електрично з'єднаних між собою електродів, занурених у торфовища в зонах найбільш ймовірного спалаху і приєднати їх через автоматичні вимикачі до резервних джерел високої напруги, наприклад, через спеціальні комплектні пристрою до високовольтних ліній електропередач. Датчиками початку виникнення пожежі можуть бути і датчики димності і датчики електропровідності, і інші способи оповіщення про наявність диму і в осередку займання. Тоді гасіння якщо створити систему кілець з цих заздалегідь встановлених електродів навколо найбільш вразливих місць літнього загоряння торфовищ, то тоді буде легко придушити вогнище загоряння на самому початку цього процесу. Для цього достатньо буде по команді датчиків включити напругу на систему автономних кільцевих електродів в конкретному локальному кільці загоряння. Розрахунки і досліди показують, що самі корозійно стійкі і жароміцні електроди досить розміщувати на відстані 50-100 м відносно один одного.
Таким чином, дана електрополевая технологія гасіння полум'я є новим ефективним протипожежним засобом, може бути і з успіхом застосована і в якості безконтактного миттєвого придушення вогнища загоряння, а й дл запобігання загоряння важливих об'єктів ю В останньому випадку установка подачі електричного поля монтується заздалегідь як протипожежного кошти в певній потенційній зоні загоряння, наприклад, в зоні торфовищ Підмосков'я, і на конкретних важливих об'єктах, наприклад, в висотних будівлі, телевежа з дорогим обладнанням ,, на бурових установках і інших важливих об'єктах, включаючи будівельні конструкції будь-якої поверховості, в т.ч. і на промислових підприємствах.
Автор технології зацікавлений у співпраці з фірмами, готовими довести технологію до промислового впровадження.
1. Експериментально показано, що сильне електричне поле малої потужності з напруженістю більше 3 кВ / см є ефективним засобом для придушення осередків ланцюгових реакцій горіння в полум'ї.
2. Запропонована нова технологія пожежогасіння електричним полем високої напруженості прогресивніша порівняно з аналогами, оскільки взагалі не вимагає витратних матеріалів і проста в реалізації.
3. Дана технологія володіє високою швидкодією (секунди), і може бути застосована в дію і дистанційно, на відстані автоматично або диспетчером.
4. Вона не завдає шкоди об'єктам, що перебувають у зоні гасіння, на відміну від традиційних пристроїв гасіння полум'я заснованих на використанні углекислотной піни.
5. Дана безконтактна технологія є і та ефективним протипожежним засобом, і засобом огорожі від фронту вогню.
1. Дудишев В.Д. Нова електровогневому технологія екологічно чистого горіння //Журн.Новая Енергетика, №1 / 2003 р
2. Дудишев В.Д. Спосіб гасіння полум'я А.с. СРСР № 1621234
Версія для друку
Автор: Дудишев Валерій Дмитрович
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 01.10.2004гг
Ви також можете підтримати shram.kiev.ua, тисніть:
Не зайвим буде і твоїм друзям дізнатися цю інформацію, поділися з ними статтею!
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.