周立萍，趙振杰，許 潔，信連煒

(天津修船技術(shù)研究所， 天津 300456)

海洋平臺(tái)

直升機(jī)甲板新型泡沫滅火系統(tǒng)的研制

周立萍，趙振杰，許 潔，信連煒

(天津修船技術(shù)研究所， 天津 300456)

文章介紹了直升機(jī)甲板新型泡沫滅火系統(tǒng)的工作原理及各主要組成部分。目前，國(guó)內(nèi)常規(guī)使用的方式為以手動(dòng)開(kāi)啟泡沫罐的進(jìn)、出液閥門，人工操作消防炮，噴灑泡沫液完成滅火。新型泡沫滅火系統(tǒng)，其特點(diǎn)為泡沫罐的進(jìn)、出液閥門的開(kāi)啟設(shè)計(jì)為電動(dòng)模式，并在系統(tǒng)主流程管線上配置電動(dòng)閥門，遠(yuǎn)程控制泡沫液在直升機(jī)甲板上面噴灑的啟停。通過(guò)彈出式噴嘴自動(dòng)噴灑泡沫液，提高滅火效率，并保證人員的生命安全。通過(guò)理論研究和模擬仿真，確保最終系統(tǒng)及產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

直升機(jī)甲板；新型泡沫滅火系統(tǒng)；彈出式噴嘴

Abstract:The working principle and main components are introduced of the new foam fire extinguishing system for helicopter deck.In this new system,pop-up nozzles automatic spraying the foam solution are used to replace the manual mode of operation foam tank with foam monitor，the valves for water-inlet and foamoutlet are changed from manual mode into electric one in order to improve the efficiency of fire fighting and to ensure the safety of personnel.The final system and product design results are achieved through theoretical research and simulation.

Keywords：helicopter deck;new foam fire extinguishing system;pop-up nozzle

目前，在國(guó)內(nèi)及亞洲范圍內(nèi)，直升機(jī)甲板泡沫滅火常規(guī)采用由泡沫罐和消防炮組成的滅火系統(tǒng)。其中泡沫罐的進(jìn)、出液閥門和消防炮均為手動(dòng)操作。此種消防方式存在弊端，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，需要消防人員近距離的進(jìn)行手動(dòng)操作，如果火勢(shì)繼續(xù)蔓延，則需要營(yíng)救消防人員，相對(duì)危險(xiǎn)系數(shù)增高，人員安全不易保證。

針對(duì)以上存在的問(wèn)題，重點(diǎn)研究一款自動(dòng)噴淋泡沫滅火系統(tǒng)。在直升機(jī)甲板上發(fā)生火災(zāi)并接到報(bào)警時(shí)，消防泡沫滅火系統(tǒng)能夠自動(dòng)啟動(dòng)并進(jìn)行有效的噴淋，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到消防滅火的目的。

1 新型泡沫滅火系統(tǒng)的工作原理

新型泡沫滅火系統(tǒng)的流程圖如圖1 所示。

1-常閉閥；2-常開(kāi)閥1；3-泡沫罐進(jìn)水閥；4-泡沫液出水閥；5-常開(kāi)閥2；6-火氣探頭控制閥。圖1 泡沫滅火系統(tǒng)的流程圖

1)對(duì)泡沫引入單元的進(jìn)液閥門和出液閥門實(shí)行自動(dòng)控制。如圖1中泡沫罐本體的控制方式，其控制原理為：火氣監(jiān)控系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)警信號(hào)→儀表操作盤→泡沫罐進(jìn)水閥門→泡沫液出水閥門。當(dāng)泡沫罐進(jìn)水閥門打開(kāi)，消防水通過(guò)罐體進(jìn)水管路進(jìn)入壓力罐中，當(dāng)壓力罐內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值(7 kPaG)，泡沫液沿泡沫管路，流經(jīng)比例混合器與消防水進(jìn)行混合，并將泡沫液充滿系統(tǒng)管線。

在這個(gè)控制系統(tǒng)中，還加入了各級(jí)信號(hào)反饋系統(tǒng)。如進(jìn)水閥門打開(kāi)后，電動(dòng)閥門反饋開(kāi)到位信號(hào)至儀表操作盤；當(dāng)壓力罐內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值(7 kPaG)時(shí)，罐體上的壓力開(kāi)關(guān)發(fā)送信號(hào)至儀表操作盤，儀表操作盤向火災(zāi)和可燃?xì)馓綔y(cè)系統(tǒng)(FGS)反饋壓力到位信號(hào)；出口閥門打開(kāi)后，反饋閥門信號(hào)至儀表操作盤，同時(shí)閥門操作盤發(fā)送系統(tǒng)啟動(dòng)成功信號(hào)至FGS；若在一定時(shí)間內(nèi)，壓力開(kāi)關(guān)未能發(fā)送壓力到位信號(hào)至儀表控制盤時(shí)，儀表控制盤將反饋系統(tǒng)啟動(dòng)故障信號(hào)至FGS；若閥門開(kāi)啟不成功，閥門反饋故障信號(hào)至儀表控制盤，儀表控制盤也會(huì)將故障報(bào)警信號(hào)反饋至FGS。通過(guò)一系列的反饋信號(hào)確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行和及時(shí)的故障報(bào)警。

2)在系統(tǒng)主流程管線上配置電動(dòng)閥門，控制泡沫液在直升機(jī)甲板上噴灑的啟停操作。當(dāng)發(fā)生火情時(shí)，火氣監(jiān)控系統(tǒng)接收到報(bào)警信號(hào)后，啟動(dòng)火氣探頭控制閥，閥門開(kāi)啟，泡沫液經(jīng)此閥門到達(dá)直升機(jī)甲板各彈出式噴嘴。

3)設(shè)計(jì)一款自動(dòng)彈出式噴嘴，安裝于直升機(jī)甲板上，并針對(duì)直升機(jī)甲板所需泡沫液覆蓋的面積進(jìn)行一定的布置，完成整套泡沫滅火系統(tǒng)的自動(dòng)噴淋過(guò)程。

本套彈出式噴淋滅火系統(tǒng)特點(diǎn)為反應(yīng)速度快，自動(dòng)化程度高。在直升機(jī)墜毀引起火災(zāi)時(shí)，能在15 s內(nèi)開(kāi)啟，泡沫液可覆蓋整個(gè)直升機(jī)甲板著陸區(qū)。直升機(jī)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)能在30 s內(nèi)將火撲滅，泡沫系統(tǒng)儲(chǔ)罐滿足可持續(xù)噴淋至少5 min。

2 彈出式噴嘴的設(shè)計(jì)與布置

2.1彈出式噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

彈出式噴嘴如圖2所示。

1-噴孔；2-導(dǎo)流弧段；3-導(dǎo)流頭；4-螺紋壓蓋；5-柱塞式噴嘴；6-套筒。圖2 彈出式噴嘴圖

為了能夠達(dá)到使泡沫液通過(guò)噴嘴自動(dòng)噴出，并且噴嘴在不啟動(dòng)狀態(tài)下不影響直升機(jī)的正常起降。經(jīng)研究，最終采取壓力式彈出噴嘴，彈出式噴嘴在不啟動(dòng)狀態(tài)下，其安裝效果為緊扣于直升機(jī)甲板上，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)定值(7 kPaG)時(shí)，噴嘴將被彈起，泡沫液通過(guò)各噴孔噴出。

噴嘴主要部件功能介紹。

1)套筒：其作用是保證內(nèi)滑動(dòng)噴嘴能在水泡沫壓力作用下自由滑動(dòng)，并與滑動(dòng)噴嘴一起，起密封作用，防止泡沫液從兩者的間隙處漏出。套筒上、下兩端外部還有管螺紋，以保證上部螺紋壓蓋將套筒與上甲板連接在一起，并壓實(shí)。下部螺紋用于與泡沫液輸入支管連接。

2)柱塞式噴嘴：做成圓柱狀，其外圓與套筒的內(nèi)圓滑動(dòng)配合連接，并沿圓周方向加工幾道細(xì)環(huán)槽，作為迷宮式密封裝置，防止泡沫液泄漏，保證滅火效果。滅火時(shí)，在7 kPaG的壓力下柱塞式噴嘴被頂起，頂起一定高度后被上壓蓋限制住，泡沫液一方面經(jīng)4個(gè)豎直向上垂直噴孔噴射，并經(jīng)導(dǎo)流頭上的導(dǎo)流弧面作用向水平方向以較小的出射角噴射出。還有4個(gè)沿圓周均布的傾斜噴孔，使泡沫液向較高的斜上方噴灑。此設(shè)計(jì)是為了保證噴灑效果，使得噴灑效果要覆蓋高空和低空兩個(gè)區(qū)域，使噴灑更均勻，滅火效果更快更好。彈出式噴嘴噴射軌跡如圖3所示。

圖3 彈出式噴嘴噴射軌跡圖

3)導(dǎo)流頭：與柱塞式噴嘴連接在一起，由于其頭部外徑比套筒內(nèi)徑大，平時(shí)靠自己的重力下壓在壓蓋上，并與平臺(tái)上表面保持基本平齊；滅火時(shí)其隨同柱塞式噴嘴一起被頂起，并對(duì)4股垂直向上的泡沫液起導(dǎo)向和水平散開(kāi)的作用。

2.2彈出式噴嘴工作原理

工作時(shí)，泡沫液通過(guò)主管路進(jìn)入套筒，通過(guò)套筒的內(nèi)部，將柱塞式噴嘴頂起，泡沫液通過(guò)傾斜噴孔和垂直噴孔后噴向不同的方向。傾斜噴孔直接將泡沫液以一定的壓力噴向空中指定的高度范圍內(nèi)，泡沫液還通過(guò)垂直噴孔噴射在導(dǎo)流弧段上，將泡沫液反射到較低空間范圍內(nèi)，可兼顧高空和低空范圍，起到全面覆蓋迅速滅火的目的。

2.3彈出式噴嘴布置

以設(shè)計(jì)直徑為17 m的直升機(jī)甲板為例。根據(jù)規(guī)范要求、系統(tǒng)壓力及噴嘴的設(shè)計(jì)能力，計(jì)算出直升機(jī)甲板上需布置12個(gè)彈出式噴嘴，將直升機(jī)甲板全覆蓋，噴嘴布置如圖4所示。

圖4 彈出式噴嘴布置圖

3 結(jié)束語(yǔ)

在直升機(jī)甲板上，通過(guò)采用新型泡沫滅火系統(tǒng)-自動(dòng)彈出式噴淋滅火系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作模式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)單快速，提高了滅火的效率，同時(shí)也大大的降低了消防人員出現(xiàn)生命危險(xiǎn)的幾率，為今后消防系統(tǒng)研究提供了新思路。

周立萍(1981-)，女，天津人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事海洋工程設(shè)計(jì)工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.05.014

2017-02-16