CC BY
9УДК 614.84 DOI 10.25257/FE.2018.2.126-130
Раймунд КУТИ
Хабилитированный доктор философии в области военно-технических наук Университет им. И. Сечени, Дьёр, Венгрия E-mail: kuti.rajmund@sze.hu
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ В ВЕНГРИИ
Автор статьи представляет разработанную в Венгрии турбореактивную пожарную установку, которая позволяет доставлять в зону горения различные тушащие вещества. За счёт этого возможно осуществлять комплексное пожаротушение. Автор описывает этапы разработок и анализирует изменения в эффективности тушения. Цель данной статьи -привлечь внимание специалистов к возможностям применения указанного оборудования при использовании значительно меньшего объёма тушащего вещества.
Ключевые слова: турбореактивная пожарная установка, разработка оборудования, комплексное пожаротушение, объём тушащего вещества, принцип работы турбореактивного пожарного оборудования.
Проблемы экологии и безопасности окружающей среды приобретают всё большее значение. На основании анализа пожаров на транспорте и аварий в промышленности установлено, что чрезвычайные ситуации и их ликвидация приводят к серьёзному загрязнению воздуха, почвы, воды и среды обитания человека в целом. Поэтому в настоящее время ведётся активное изучение, разработка и внедрение новых технологий в целях уменьшения экологического ущерба в процессе пожаротушения. Всё больше статей и исследований посвящены анализу новых тушащих средств, пожарной техники и различным способам пожаротушения. Специалисты совершенствуют средства пожаротушения с использованием воды в форме водяного тумана, таким оборудованием является и пожарное оборудование с использованием турбореактивного двигателя. Данная статья посвящена конструкции, сфере применения, венгерским инновационным разработкам и анализу опыта его использования при тушении пожаров в Венгрии.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТУРБОРЕАКТИВНЫХ УСТРОЙСТВ
Впервые использование авиационного двигателя и выделяющегося из него выхлопного газа как инертного в целях пожаротушения предложил венгерский инженер-механик Корнел Силваи. Описание запатентованного им устройства для «сухого» пожаротушения содержит указания по использованию выхлопных газов авиационного двигателя в целях тушения пожаров. Посредством данного устройства газ сначала охлаждают, а затем при помощи компрессора сгущают при необходимом
давлении. В процессе пожаротушения сжатый газ переносит из резервуара тушащий порошок и вдувает его в огонь. В 1924 году К. Силваи запатентовал названную по его имени машину для «сухого» тушения в Соединённых Штатах Америки и Германии. Первое подобное оборудование было установлено на шасси от пятитонного грузовика.
НЕКОТОРЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЖАРНОГО АВТОМОБИЛЯ К. СИЛВАИ
Передача тушащего средства
(при помощи компрессора) - 6 м3/мин
Охлаждающая установка - 7 м2
резервуар для порошкового тушащего средства - 2 м3
(снабжён дозировочным устройством
для равномерной подачи тушащего средства)
Ёмкость для очистки выхлопных газов Оборудование для последующего охлаждения и очистки
Одновременную подачу сухого порошка и распылённой воды можно было по необходимости прекратить в любой момент, после чего устройство подавало только тушащий газ. В 1927 году оборудование было введено в эксплуатацию в Столичном пожарном управлении Будапешта, затем оно с успехом демонстрировалось на нескольких международных выставках и использовалось при тушении крупных пожаров, доказав свою эффективность. Во время Второй мировой войны, в 1944 году, готовое оборудование вывезли на запад, а экспериментальная мастерская была разрушена во время штурма Будапешта. К сожалению, после смерти изобретателя дальнейшие разработки были прекращены (рис. 1) [1].
После окончания Второй мировой войны добыча нефти и газа постоянно возрастала во всём мире.
126
© Кути P., 2018
Пожарная техника
Рисунок 1. Пожарный автомобиль для «сухого» тушения К. Силваи [1]
Крупные добывающие государства и нефтяные концерны столкнулись с частыми возгораниями факельных выбросов на нефтяных и газовых скважинах. В 60-х годах ХХ века в Советском Союзе проводились эксперименты в целях использования реактивных авиационных двигателей для пожаротушения. Специалисты из Новосибирска работали над созданием оборудования специально для тушения факельных выбросов. Реактивный двигатель самолёта был установлен на грузовой автомобиль, что позволило сделать устройство передвижным. В ходе практических испытаний специалисты столкнулись тем, что часть выхлопных газов, выбрасываемых из установки газоводяного тушения (ГВТ), имеет в своём составе горючие материалы, что снижало эффективность пожаротушения. Указанную проблему попытались решить путём подачи воды в газовую струю, в результате чего выходящая вода распылялась - таким образом был создан водяной туман, использование которого позволило повысить эффективность пожаротушения [2]. Позднее венгерские инженеры подключились к исследованиям и на основе советского автомобиля газоводяного тушения создали вариант, приемлемый для венгерских условий, а именно: на грузовик-вездеход ЗИЛ-157 установили центробежный компрессор от авиационного поршневого реактивного двигателя истребителя МиГ-15 типа Климов ВК-107. На выходе из реактивного двигателя на равном расстоянии друг от друга закрепили три лафетных ствола, насадки которых размещены по обе стороны транспортного средства (рис. 2) [3].
Принцип действия турбореактивного тушащего оборудования: газовая турбина потребляет большой объём воздуха, давление которого увеличивается при помощи центробежного компрессора после запуска. За счёт особенностей конструкции воздух выходит из компрессора на радиальное направление и через впускное отверстие попадает в камеру сгорания с многоствольными форсунками, где воздух смешивается с распылённым топливом (керосин). Горючая смесь поддерживает непрерывное горение
Рисунок 2. Установка пожаротушения (автомобиль АГВТ на базе шасси ЗИЛ-157) [3]
с постоянным давлением. За счёт теплового расширения газы вращают турбину, которая приводит в действие находящийся с ней на одной оси компрессор, систему питания приводного механизма и вспомогательное оборудование. Газы - как от продуктов горения, так и инертные - попадают в главный фурменный рукав турбины. Этот механизм преобразует тепловую энергию в кинетическую, понижая температуру газов и одновременно увеличивая их скорость. Струя газа со скоростью около 2 000 км/ч выбрасывается наружу, в этот момент температура составляет 500-600 °С. Через три лафетных ствола, непосредственно на выходе из реактивного двигателя, компактные части струи, имеющие высокую скорость за счёт газового потока продуктов горения, разбрызгивают около 6 000 л воды в минуту. Благодаря высокой скорости газового потока струи воды распыляются, а вода охлаждает газ, при этом часть воды испаряется. Из жидкого потока смеси и диспергированной воды возникает специальная смесь (смесь инертного газа и пара), за счёт этого происходит каталитическое охлаждение и возникает необходимый для пожаротушения огнетушащий эффект. Длина возникшей таким образом мощной кумулятивной струи составляет 35-40 м; диаметр -10-15 м; оптимальный тушащий эффект - 15-20 м от машины. Механизм данного оборудования основан на пробивной силе, имеющей высокую скорость. Скопившийся водяной туман эффективно преобразуется в пар и приводит к охлаждению зоны горения. Значительный подавляющий эффект возникает за счёт облака пара и выхлопного газа, который является инертным и используется в качестве носителя - благодаря ему из зоны горения вытесняется кислород. Отрицательное пристеночное воздействие водяного тумана и тонкораспылённого пара тоже играет роль в пожаротушении в качестве гомогенного и гетерогенного антикатализатора [4]. Эти эффекты дополняют друг друга и действуют вместе. На основании практического опыта применения рассмотренного выше оборудования были
разработаны следующие правила турбореактивного тушения [4]:
- струю следует направлять таким образом, чтобы она не подвергала опасности людей;
- помимо самоохлаждающего, нужно дополнительно снабдить оборудование минимум двумя пожарными стволами РС-50;
- необходимо обеспечить доступ к зоне горения, который не должны пересекать пожарные рукава;
- в случае необходимости (при частых изменениях направления ветра) нужно обеспечить запасной путь;
- следует иметь в резерве силовую установку для буксировки установки пожаротушения;
- необходимо обеспечить достаточную численность пожарных для перемещения напорных пожарных рукавов;
- при тушении посредством нескольких пожарных автомобилей с использованием турбореактивного двигателя следует установить их полукругом под углом 90°;
- угол между направлением ветра и струи не должен превышать 90° при скорости ветра 5 м/с; при скорости ветра в пределах 5-10 м/с он должен составлять 15°; при скорости ветра свыше 10 м/с не должен превышать 10°;
- время тушения не должно превышать 15 мин.
ВЕНГЕРСКИЕ РАЗРАБОТКИ
В 1969 году при тушении газового фонтана около населённого пункта Алдё венгерские пожарные успешно использовали турбореактивное огнетушащее оборудование. Однако уже тогда стало ясно, что в целях повышения эффективности тушения необходимо усовершенствовать оборудование, что и было сделано в последующие годы: стали использовать автомобиль на базе шасси ЗИЛ-131, а также поменяли направление струи на двигателе. Такие автомобили используются, например, в профессиональной пожарной охране города Сегеда (рис. 3).
Рисунок 3. Установка пожаротушения на базе шасси ЗИЛ-131 [5]
В 1979 году усовершенствованную установку пожаротушения на базе шасси ЗИЛ-131 использовали при тушении пожара газового фонтана в районе венгерского населённого пункта Жана. Ликвидация пожара продлилась почти месяц и удалась только с нескольких попыток. Стало ясно, что для эффективного тушения подобных пожаров необходимо разработать и ввести в эксплуатацию модернизированное оборудование большей мощности, но действующее по тому же принципу [6]. Учитывая опыт тушения нескольких небольших пожаров газового фонтана (пожар в 1984 году неподалёку от населённого пункта Шавой), было принято решение создать новое пожарное оборудование с турбореактивным двигателем большей мощности [7]. Проект установки был разработан кафедрой аэро- и термотехники Будапештского технического университета по поручению научно-исследовательского предприятия нефтяной промышленности города Солнока при участии Государственного управления пожарной охраны Министерства внутренних дел Венгерской Народной Республики (в рассматриваемый период официальное название Венгрии). Производство было поручено Центральному заводу по ремонту авиационной техники венгерской народной армии в городе Кечкемете: два турбореактивных двигателя были установлены на шасси приспособленного для этой цели танка Т-34: один - от истребителя МИГ-21, другой - ТРД-11Ф300, использовавшийся на сверхзвуковых самолётах. Эти двигатели действовали и управлялись в автономном режиме [8]. Строительство установки началось в марте 1989 года и было завершено к лету 1991 года, тогда же были произведены испытания недалеко от населённого пункта Уллеш. Это оборудование стало в своём роде уникальным. В процессе тушения оборудование подвергается интенсивному тепловому воздействию, поэтому как сама платформа, так и транспортный носитель охлаждаются водой, которая использовалась для тушения. В каждом из турбореактивных двигателей можно в автономном режиме одновременно использовать различные огнетушащие вещества. Таким образом, устройство позволяет
Рисунок 4. Установка пожаротушения Big Wind в процессе тушения пожара [8]
Пожарная техника
осуществлять комбинированное пожаротушение [9]. Свою исключительную эффективность пожарное оборудование доказало при тушении кувейтских нефтяных скважин, которые подожгли в конце войны в Персидском заливе. Пожарные из разных стран, которые участвовали в тушении, окрестили её «Большим ветром» (Big Wind; рис. 4).
НЕКОТОРЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЖАРНОЙ УСТАНОВКИ BIG WIND
Масса установки 38 000 кг Расход топлива (керосин) для приведения в действие двух двигателей 6 000 л/ч Ёмкость топливного бака 3 000 л* Длина струи до 80-100 м
Расход огнетушащих материалов (доставка в газовый поток):
- вода 6 000 л/мин;
- тяжёлая пена 3 200 л/мин;
- средняя пена 800 л/мин;
- сухие порошковые огнетушащие материалы 40 кг/с
*Такого объёма достаточно для эксплуатации оборудования в течение 30 мин
С учётом опыта тушения пожаров в Кувейте в середине 90-х годов ХХ века система была модернизирована: транспортное средство-носитель заменили на военный тягач ВТ-55А (на базе танка Т-55А); улучшили условия эксплуатации и теплозащиту установки (монтаж осуществил Дунайский авиационный завод). Установка находится в рабочем состоянии, и сейчас она принадлежит Венгерской нефтегазовой компании MOL. Предприятие содержит оборудова-
Рисунок 5. Модернизированная установка пожаротушения Big Wind на базе шасси ВТ-55A [10]
ние в состоянии постоянной готовности - ежегодно проводятся учения, в ходе которых специалисты тренируются в эксплуатации оборудования, учатся ликвидации и тушению возможных выбросов (рис. 5).
На основании вышеизложенного автор настоящей статьи предполагает, что пожарное оборудование с использованием турбореактивного двигателя является наиболее эффективным для тушения пожаров на нефтяных и газовых скважинах. Однако в настоящее время в Венгрии работы по модернизации и внедрению такого оборудования для пожаротушения в промышленности не ведутся, исследования остановлены. Имеющееся турбореактивное пожарное оборудование сегодня используется в Венгрии исключительно для тушения пожаров на открытом воздухе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hadnagy I. J. Fejezetek a szarazoltas es a v'zkarmentes tuzoltas tortenetebol [Электронный ресурс]. Vedelem Online, Tuz-es Katasztrofavedelmi Szakkonyvtar. 2008. Режим доступа: http://www.vedelem.hu/letoltes/anyagok/619-fejezetek-a-szarazoltas-es-a-vizkarmentes-tuzoltas-tortenetebol.pdf (дата обращения 18.09.2017).
2. Kuti R. V'zkoddel olto berendezesek specialis felhasznalasi lehetosegei es hatekonysaguk vizsgalata a tuzoltas es karfelszamolas teruleten. PhD doktori ertekezes. Zr'nyi Miklos Nemzetvedelmi Egyetem, 2009. 122 oldalkent.
3. Biczo I. Kulonleges Tuzolto gepjarmuvek. Budapest: BM Konyvkiado, 1977. 254 oldalkent.
4. Bleszity J., Zelenak M. A tuzoltas taktikaja. Budapest: BM konyvkiado, 1989. 254 oldalkent.
5. FireTrucks. Internetes Tuzoltotechnikai Adatbazis [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://tuzoltoautok.hu/szertar/ spec/zil_131_turboreaktiv_olto/ (дата обращения 20.09.2017).
6. Kuti R. Besondere Wassernebellöscher. Hadmernök. 2017. Evfolyam XII, szäm 1. Oldalät 137-145.
7. Buda E. A Sävoly-18 kuton keletkezett gäzkitöres es a kitöres elhärftäsanak menete. Koolaj es gäzipari biztonsägtechnikai közlemenyek. 1984. Evfolyam 15, szäm 3-4. 31 oldalkent.
8. Galambos S. Birodalmi lepegeto, negyedszäzada keszült a magyar csodafegyver [Электронный ресурс]. Режим доступа: http:// www.honvedelem.hu/cikk/42634 (дата обращения 20.09.2017).
9. Hadnagy I. J. A repülogep sugärhajtömü, mint tüzoltöszer. Vedelem. 2006. Szäm 2. Oldalät 17-19.
10. Länglovagok Tüzoltöportäl. Tüzoltasi bemutatö Big Winddel Szolnokon [Электронный ресурс]. Режим доступа: http:// www.langlovagok.hu/kepek/9890_tuzoltasi-bemutato-big-winddel-szolnokon (дата обращения 20.09.2017).
Материал поступил в редакцию 13 ноября 2017 года.
Rajmund KUTI
Habilitated Grand Doctor of Philosophy in Military-Technical Sciences Szechenyi Istvan University E-mail: kuti.rajmund@sze.hu
HISTORY OF FIRE EXTINGUISHING USING A TURBOJET ENGINE
IN HUNGARY
ABSTRACT
Purpose. The author of the article presents the turbo-active fire equipment developed in Hungary, which allows delivering various extinguishing media to combustion area. As a result it is possible to carry out complex firefighting. The author describes the development stages and analyzes changes in extinguishment efficiency. The objective of this article is to draw the specialists' attention to possibilities of the equipment in question application when using much less extinguishing agent.
Methods. In the course of the work the author used modern research methods, studied and classified a wide range of sources and conducted their comparative analysis.
Findings. To carry out further developments and apply them for practical implementation in Hungary, the author analyzes the experience gained in the process of application along with the turbojet fire equipment advantages.
Research application field. The main area of the given equipment application is extractive and processing industry. Scientific analysis of fire extinguishing methods and means is considered to be important from the point of view of reducing the damage for the environment when extinguishing fires.
Conclusions. In the course of the research, the author came to conclusion that the turbo-active fire equipment developed by Hungarian specialists is the most effective one in its group for oil and gas emissions extinguishment. The author of the article believes that further research in the given area should be continued with a view to expanding the scope of this equipment industrial application.
Key words: turbojet fire equipment, equipment development, complex fire extinguishment, of extinguishing agent volume, operating principle of turbojet fire equipment.
REFERENCES
1. Hadnagy I.J. Fejezetek a szarazoltas es a vizkarmentes tuzoltas tortenetebol. Vedelem Online, Tuz-es Katasztrofavedelmi Szakkonyvtar, 2008. Available at: http://www.vedelem.hu/letoltes/ anyagok/619-fejezetek-a-szarazoltas-es-a-vizkarmentes-tuzoltas-tortenetebol.pdf (accessed September 18, 2017). (in Hungarian).
2. Kuti R. Vizkoddel olto berendezesek specialis felhasznalasi lehetosegei es hatekonysaguk vizsgalata a tuzoltas es karfelszamolas teruleten. PhD doktori ertekezes [Special applications for water mist extinguishing equipment and their effectiveness in the field of fire and damage elimination. PhD Dissertation]. Zrinyi Miklos Nemzetvedelmi Egyetem, 2009. 122 p. (in Hungarian).
3. Biczo I. Kulonleges Tuzolto gepjarmuvek [Special Firefighting Vehicles]. Budapest, BM Konyvkiado Publ., 1977. 254 p. (in Hungarian).
4. Bleszity J., Zelenak M. A tuzoltas taktikaja [Fire fighting tactics]. Budapest, BM konyvkiado Publ., 1989. 254 p. (in Hungarian).
5. FireTrucks, Internetes Tuzoltotechnikai Adatbazis. Available
at: http://tuzoltoautok.hu/szertar/spec/zil_131_turboreaktiv_olto/ (accessed September 20, 2017). (in Hungarian).
6. Kuti R. Besondere Wassernebelloscher. Hadmérnok, 2017, vol. XII, no. 1, pp. 137-145. (in Hungarian).
7. Buda E. A Sâvoly-18 kuton keletkezett gazkitorés és a kitorés elhârftâsânak menete. Koolaj és gâzipari biztonsâgtechnikai kozlemények, 1984, vol. 15, no. 3-4. 31 p. (in Hungarian).
8. Galambos S. Birodalmi lépegeto, negyedszâzada készult a magyar csodafegyver. Available at: http://www.honvedelem.hu/cikk/ 42634 (accessed September 20, 2017). (in Hungarian).
9. Hadnagy I.J. A repulogép sugârhajtômu, mint tuzoltôszer. Védelem, 2006, no. 2, pp. 17-19. (in Hungarian).
10. Lânglovagok Tûzoltôportâl, Tuzoltâsi bemutatô Big Winddel Szolnokon. Available at: http://www.langlovagok.hu/kepek/9890_tuzoltasi-bemutato-big-winddel-szolnokon (accessed September 20, 2017). (in Hungarian).
130
© Kuti R., 2018
