直升機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

(天津修船技術研究所， 天津 300456)

海洋平臺

直升機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

(天津修船技術研究所， 天津 300456)

文章介紹了直升機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，國內常規(guī)使用的方式為以手動開啟泡沫罐的進、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)，其特點為泡沫罐的進、出液閥門的開啟設計為電動模式，并在系統(tǒng)主流程管線上配置電動閥門，遠程控制泡沫液在直升機甲板上面噴灑的啟停。通過彈出式噴嘴自動噴灑泡沫液，提高滅火效率，并保證人員的生命安全。通過理論研究和模擬仿真，確保最終系統(tǒng)及產品達到設計效果。

直升機甲板；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，在國內及亞洲范圍內，直升機甲板泡沫滅火常規(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、出液閥門和消防炮均為手動操作。此種消防方式存在弊端，當發(fā)生火災時，需要消防人員近距離的進行手動操作，如果火勢繼續(xù)蔓延，則需要營救消防人員，相對危險系數(shù)增高，人員安全不易保證。

針對以上存在的問題，重點研究一款自動噴淋泡沫滅火系統(tǒng)。在直升機甲板上發(fā)生火災并接到報警時，消防泡沫滅火系統(tǒng)能夠自動啟動并進行有效的噴淋，在規(guī)定的時間內達到消防滅火的目的。

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

1)對泡沫引入單元的進液閥門和出液閥門實行自動控制。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)接收報警信號→儀表操作盤→泡沫罐進水閥門→泡沫液出水閥門。當泡沫罐進水閥門打開，消防水通過罐體進水管路進入壓力罐中，當壓力罐內壓力達到設定值(7 kPaG)，泡沫液沿泡沫管路，流經比例混合器與消防水進行混合，并將泡沫液充滿系統(tǒng)管線。

在這個控制系統(tǒng)中，還加入了各級信號反饋系統(tǒng)。如進水閥門打開后，電動閥門反饋開到位信號至儀表操作盤；當壓力罐內壓力達到設定值(7 kPaG)時，罐體上的壓力開關發(fā)送信號至儀表操作盤，儀表操作盤向火災和可燃氣探測系統(tǒng)(FGS)反饋壓力到位信號；出口閥門打開后，反饋閥門信號至儀表操作盤，同時閥門操作盤發(fā)送系統(tǒng)啟動成功信號至FGS；若在一定時間內，壓力開關未能發(fā)送壓力到位信號至儀表控制盤時，儀表控制盤將反饋系統(tǒng)啟動故障信號至FGS；若閥門開啟不成功，閥門反饋故障信號至儀表控制盤，儀表控制盤也會將故障報警信號反饋至FGS。通過一系列的反饋信號確保系統(tǒng)的正常運行和及時的故障報警。

2)在系統(tǒng)主流程管線上配置電動閥門，控制泡沫液在直升機甲板上噴灑的啟停操作。當發(fā)生火情時，火氣監(jiān)控系統(tǒng)接收到報警信號后，啟動火氣探頭控制閥，閥門開啟，泡沫液經此閥門到達直升機甲板各彈出式噴嘴。

3)設計一款自動彈出式噴嘴，安裝于直升機甲板上，并針對直升機甲板所需泡沫液覆蓋的面積進行一定的布置，完成整套泡沫滅火系統(tǒng)的自動噴淋過程。

本套彈出式噴淋滅火系統(tǒng)特點為反應速度快，自動化程度高。在直升機墜毀引起火災時，能在15 s內開啟，泡沫液可覆蓋整個直升機甲板著陸區(qū)。直升機發(fā)生火災時，系統(tǒng)能在30 s內將火撲滅，泡沫系統(tǒng)儲罐滿足可持續(xù)噴淋至少5 min。

2 彈出式噴嘴的設計與布置

2.1彈出式噴嘴的結構設計

彈出式噴嘴如圖2所示。

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

為了能夠達到使泡沫液通過噴嘴自動噴出，并且噴嘴在不啟動狀態(tài)下不影響直升機的正常起降。經研究，最終采取壓力式彈出噴嘴，彈出式噴嘴在不啟動狀態(tài)下，其安裝效果為緊扣于直升機甲板上，當系統(tǒng)壓力達到設定值(7 kPaG)時，噴嘴將被彈起，泡沫液通過各噴孔噴出。

噴嘴主要部件功能介紹。

1)套筒：其作用是保證內滑動噴嘴能在水泡沫壓力作用下自由滑動，并與滑動噴嘴一起，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。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，其外圓與套筒的內圓滑動配合連接，并沿圓周方向加工幾道細環(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，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4個豎直向上垂直噴孔噴射，并經導流頭上的導流弧面作用向水平方向以較小的出射角噴射出。還有4個沿圓周均布的傾斜噴孔，使泡沫液向較高的斜上方噴灑。此設計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)導流頭：與柱塞式噴嘴連接在一起，由于其頭部外徑比套筒內徑大，平時靠自己的重力下壓在壓蓋上，并與平臺上表面保持基本平齊；滅火時其隨同柱塞式噴嘴一起被頂起，并對4股垂直向上的泡沫液起導向和水平散開的作用。

2.2彈出式噴嘴工作原理

工作時，泡沫液通過主管路進入套筒，通過套筒的內部，將柱塞式噴嘴頂起，泡沫液通過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，泡沫液還通過垂直噴孔噴射在導流弧段上，將泡沫液反射到較低空間范圍內，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

以設計直徑為17 m的直升機甲板為例。根據規(guī)范要求、系統(tǒng)壓力及噴嘴的設計能力，計算出直升機甲板上需布置12個彈出式噴嘴，將直升機甲板全覆蓋，噴嘴布置如圖4所示。

圖4 彈出式噴嘴布置圖

3 結束語

在直升機甲板上，通過采用新型泡沫滅火系統(tǒng)-自動彈出式噴淋滅火系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場手動操作模式，實現(xiàn)遠程自動控制，操作簡單快速，提高了滅火的效率，同時也大大的降低了消防人員出現(xiàn)生命危險的幾率，為今后消防系統(tǒng)研究提供了新思路。

周立萍(1981-)，女，天津人，高級工程師，大學本科，主要從事海洋工程設計工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.05.014

2017-02-16