|
|
||||||||
|
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ ДЛЯ БРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ М. Д. Борисюк, А. Н. Глушков, В. П. Харланова Вестник бронетанковой техники. 1988. №4.
До последнего времени в отечественных танках и БМП устанавливались автоматические системы пожаротушения с точечным обнаружением пожара, чувствительные к воздействию на каждый из термодатчиков температурного перепада, превышающего 100 °С. В боевом отделении танков устанавливалось до десяти серийных термодатчиков ТД-1, в МТО – до пяти. В обитаемых отделениях БМП автоматическое пожаротушение не применялось. По сигналам термодатчиков такие автоматические системы пожаротушения обеспечивают включение очередного исправного баллона на одно или оба отделения одновременно. В качестве пожаротушащего вещества в них применяется хладон 114В2. Система приводится в действие в течение 5...15 с и обеспечивает локализацию и подавление интенсивных пожаров. Однако точечной обнаружительной способности указанной чувствительности и быстродействия недостаточно для эффективного подавления пожара в местах расположения боеприпасов и топливных баков при применении противником воздушных средств нападения с кумулятивными боеприпасами, что проявилось в событиях на Ближнем Востоке. В условиях жаркого климата при пробитии топливных баков в танках Т-55 и Т-62 происходило быстрое возгорание горюче-смазочных материалов (ГСМ), приводящее к взрыву в боевом отделении и к безвозвратным потерям. Совершенствование бронетанковой техники в направлениях повышения мощности силовых установок и запаса забронированного топлива, обеспечения многотопливности, применения боеприпасов со сгораемой гильзой и т. п. привело к повышению ее пожароопасности, что потребовало дальнейшего совершенствования противопожарного оборудована танков и БМП. Необходимо было предотвратить возникновение внутри машины взрывоопасного состояния при пожаре. Анализ кривых изменения плотности теплового потока и давления при переходе горения ГСМ в детонацию (рис. 1) показал, что с момента начала пожара до возникновения взрывоопасного состояния происходит не более 0,16 с. Следовательно, эффективное пожаротушение может быть обеспечено, если обнаружение пожара, срабатывание системы пожаротушения и доставка распыленного огнетушащего состава к месту пожара произойдут за время Тобщ≤0,15 с, а огнетушащий состав обеспечит эффективную локализацию и подавление пожара, т. е. Тобщ ≤ Тд + Тс + Тб, где Тд – время обнаружения возгорания датчиком; Тс – время усиления сигнала, поступившего с датчика в систему, и подачи напряжения бортовой сети на пиропатрон баллона; Тб – время истечения огнетушащего состава из баллона.
Рис. 1. Кривые изменения плотности теплового потока Ф1 и давления р при переходе горения ГСМ в детонацию: р1, ф1, – допустимые давление и плотность теплового потока: р2, ф2 - взрывоопасный уровень давления и плотности теплового потока
Из всех известных датчиков наиболее быстродействующими являются оптические, реагирующие на излучение пламени. При этом датчик должен быть чувствительным к излучению материалов, загоравшихся внутри танка, и не реагировать на возможные световые помехи (прямой и отраженный солнечный свет, лампы накаливания, различные подогреватели). Проведенные исследования показали, что спектральный диапазон излучения всех видов горящих ГСМ соответствует волнам 2,7 и 4,4 мкм, а у помех более интенсивное излучение: у Солнца – в диапазоне 0,5...1,2 мкм, у ламп накаливания – 0,8…2,0 мкм, у подогревателей – 7...30 мкм. Поэтому оптический датчик системы пожаротушения должен реагировать на сигнал, соответствующий волнам 2,7 или 4,4 мкм при чувствительности не менее 0,0425 Вт/см2, что соответствует интенсивности излучения пламени ГСМ размером 45×45 см2 при температуре 800 °С на расстоянии около 1,5 м; датчик не должен выдавать сигнал на срабатывание системы при наличии помех в диапазоне 0,5.. .2,0 мкм и 7,, .30 мкм. Конструкция датчиков и их размещение должны обеспечивать двойное перекрытие пожароопасных зон обитаемых отделений танков и БМП. Реализовать указанные требования удалось в системах пожаротушения: «Иней-1» – для танков Т-64А, Т-72 и Т-80; «Иней-2» – для танков Т-55 и Т-62; «Иней-3»–для обитаемых отделений БМП-1 и БМП-2. По принципу построения и элементной базе все системы «Иней» унифицированы, поэтому функциональную схему (рис. 2) и принцип работы рассмотрим на примере системы «Иней-1». Система «Иней-1» включает быстродействующие каналы пожаротушения в боевом и моторно-трансмиссионном отделениях, блоки дистанционного управления, индикации и управления выходными устройствами. Быстродействующий канал пожаротушения в боевом отделении содержит 10 оптических датчиков 5 и 2 быстродействующих баллона 4. Фотомикросхема оптического датчика включает: фоточувствительную структуру с германиевым фильтром, спектральный диапазон которого соответствует 2…4 мкм; фотодиод, обладающий спектральной чувствительностью в диапазоне 0,5...1,2 мкм; сапфировый светофильтр, выполняющий защитные функции. Вместимость быстродействующего баллона системы – 2 л (заправляется 2 кг хладона 13В1); истечение (выброс) пожаротушащего состава осуществляется распылительной головкой, снабженной пиропатроном и сигнализатором давления, Давление ок. 70 атм поддерживается сжатым азотом или осушенным воздухом. Быстродействие баллона обеспечивается за счет увеличения проходного отверстия горловины и использования конструкции двухступенчатого пробойника, полностью открывающего проходное отверстие баллона. Канал пожаротушения в МТО со держит 5 термодатчиков 17 и 2 баллона 25; в нем сохранена искусственная задержка сигнала, вызывающего срабатывание пиропатрона баллона (на время, необходимое для автоматической остановки двигателя), для исключения выброса огнетушащего состава из МТО потоком воздуха. Опыт эксплуатации танков и БМП показал, что подобная система пожаротушения, как правило, предотвращает негативные последствия возгорания в МТО, однако для повышения ее эффективности нужно уменьшить время, необходимое на обнаружение пожара. С этой целью исследовалась возможность использования в МТО танков и БМП коаксиальных термоизвещателей с различными составами наполнителей (ортотитанат кобальта Co2Al5O2, алюмоиттриевый гранат Y3Al5O2, кобальтит олова SnCo204, двуокись титана ТiO2, титанат никеля NiTiO3), с отрицательным коэффициентом сопротивления на температуру срабатывания 150, 200 и 300° С. Испытания, однако, показали, что эти термоизвещатели не имеют преимуществ по сравнению с термодатчиками ТД-1.
Рис. 2. Функциональная схема системы «Иней-1»: 1 – канал пожаротушения в боевом отделении (БО); 2 – схема переключения баллонов 3 – устройство контроля состояния баллонов БО; 4 – быстродействующие баллоны БО 5 – оптические датчики БО; 6 – фотомикросхема оптического датчика БО; 7 –усилитель; 8 – управляемый ключ; 9 -компаратор; 10, 19 – схема «ИЛИ»; 11 – детектор; 12 – ячейка памяти БО; 13 – реле времени цикла БО; 14 – блок дистанционного управления; 15 – блок индикации; 16 – блок управления выходными устройствами; 17 – термодатчики ТД-1 МТО; 18 – усилитель сигнала термодатчика МТО; 20 – ячейка памяти МТО; 21 – реле времени цикла МТО; 22 – канал пожаротушения в МТО; 23 –схема переключения баллонов МТО; 24 – устройство контроля состояния баллонов МТО; 25 – баллоны МТО
Блоки дистанционного управления 14, индикации 15 и управления выходными устройствами 16 по своему функциональному назначению идентичны аналогичным блокам систем 3ЭЦ11-2, 3ЭЦ11-3 и переработаны лишь в части замены элементной базы на более совершенную. Устройства контроля состояния баллонов каналов БО (3) и МТО (24) выдают информацию о давлении в них и наличии пиропатрона в схему переключения баллонов 2 и 23 и блок индикации. При возникновении пожара в боевом отделении оптические датчики индуцируют ЭДС, которая через усилитель 7 и управляемый ключ 8 поступает на вход компаратора 9. После сравнения с напряжением источника опорного напряжения сигнал о пожаре передается через схему «ИЛИ» на детектор 11, где анализируется по длительности и амплитуде, и далее поступает на вход ячейки памяти 12. С выхода ячейки памяти подаются команды: в блок индикации, информируя членов экипажа о пожаре; на пуск реле времени 13; в блок управлении выходными устройствами 16 для отключения средств вентиляции и формирования сигнала пуска средств вентиляции после окончания цикла пожаротушения; в схему переключения баллонов 2, которая формирует импульс тока на пиропатрон очередного исправного баллона 4. Пиропатрон срабатывает, пробивается мембрана быстродействующей головки баллона, и огнетушащий состав распыляется в боевом отделении. Информация об изменении состояния баллонов поступает с выхода устройства контроля состояния баллонов 3 в блок индикации и в схему переключения баллонов 2, которая запоминает информацию о сработанном баллоне. По окончании цикла (через 10…50 с) с выхода реле времени 13 подается сигнал на сбросовую шину ячейки памяти. При этом поступление сигнала о пожаре в боевом отделении автоматически прекращается и включаются средства вентиляции. Если пожар не потушен одним баллоном и сигнал с оптических датчиков продолжает поступать, цикл пожаротушения повторяется. Оптический датчик выдает сигнал о пожаре непрерывно в течение всего времени воздействия излучения ГСМ на фотомикросхему. Сопровождающие пожар помехи воспринимаются фотодиодом фотомикросхемы 6; при этом чувствительность оптического датчика к полезному сигналу уменьшается. При отсутствии полезного сигнала управляемый ключ 8 заперт и система не работает. При возникновении пожара в МТО сигнал с термодатчиков 17 через усилитель 18 и схему «ИЛИ» (19) поступает в ячейку памяти 20, а оттуда: в блок индикации для информирования экипажа о пожаре в МТО; на пуск реле времени цикла МТО; в блок управления выходными устройствами для отключения средств вентиляции; через схему переключения баллонов 23 на очередной неиспользованный баллон с огнетушащим составом (25). После срабатывания баллона и поступления огнетушащего состава в МТО подается соответствующая информация через устройство контроля состояния баллонов 24 и блок индикации в схему переключения баллонов 23. По окончании цикла (через 30…50 с) с выхода реле времени 21 подается сигнал на сбросовую шину ячейки памяти; при этом автоматически прекращается поступление сигнала о пожаре в МТО и включаются средства вентиляции. Если пожар не потушен и сигнал с термодатчиков продолжает поступать, вводится второй баллон. Система «Иней-1» обеспечивает двукратное тушение пожара. Кроме того, предусматривается полуавтоматический режим работы от кнопок ручного дублирования с блока дистанционного управления 14. При этом сигнал через схемы «ИЛИ» поступает в ячейки памяти соответствующих каналов; циклы пожаротушения при этом аналогичны автоматическому режиму. При одновременном поступлении сигналов с оптических датчиков боевого отделения и термодатчиков МТО оба канала работают независимо друг от друга. Проведенные исследования и испытания танков и БМП, оборудованных системами «Иней», показали, что общее время их срабатывания и локализации пожара хладоном 13В1 составляет не более 0,125 с, при этом время обнаружения возгорания датчиком не превышает 5 мс; время обработки, усиления сигнала, поступившего с датчика в систему, и подачи напряжения бортовой сети на пиропатрон баллона не более 20 мс; время истечения огнетушащего состава из баллона не более 0,1 с. Контроль работоспособности системы производится нажатием кнопки «Проверка» на пульте управления: сигнал поступает в схему «ИЛИ» канала боевого отделения и на вход усилителя канала МТО; система полностью отрабатывает эти сигналы в автоматическом режиме с сигнализацией об исправности на блоке индикации. Полная проверка работоспособности системы (включая датчики) осуществляется унифицированным контрольным прибором, который придается к 30 комплектам систем ППО. Прибор подключается к системе во время технического обслуживания танка или БМП. Проверка осуществляется путем поочередной подачи сигнала на встроенные контрольные светодиоды каждого оптического датчика и поочередного пропускания тока через каждый термодатчик. При этом для исключения срабатывания баллонов переключатель «ППО/ОПВТ» на блоке управления устанавливается в положение «ОПВТ». В остальном циклограмма работы системы в процессе контроля аналогична циклограмме режима автоматического пожаротушения. Блоки систем «Иней-1» и «Иней-2» разработаны с учетом возможности их комплектной и блочной установки на ранее выпущенные танки вместо систем 3ЭЦ11-2, 3ЭЦ11-3 и «Роса-2» соответственно. Дальнейшее совершенствование систем «Иней» должно быть направлено на достижение следующих целей: сокращение времени срабатывания систем до 0,1 с за счет совершенствования конструкции головки быстродействующего баллона и других технических мероприятий; снижение потребляемой мощности до уровня, обеспечивающего пожаротушение в дежурном режиме при неработающем двигателе (генераторе); повышение чувствительности и помехоустойчивости за счет совершенствования датчиков; создание для МТО термостойких (до 125° С) оптических датчиков на основе неселективных пленочных высокочувствительных элементов, обладающих чувствительностью в длинноволновой части спектра; применение волоконно-оптических кабелей передачи сигнала о возникновении пожара из СТО к оптическим датчикам, установленным в боевом отделении.
Вывод. Новые системы пожаротушения «Иний» могут быть использованы как на вновь разрабатываемых, так и на ранее выпущенных ВГМ.
|
|
|||||||
|