Доктор технических наук Е. Ф. ЖЕГРОВ, начальник отделения Федерального центра двойных технологий "Союз" (г. Дзержинский)

Каждое научно-техническое новшество рождается по-своему. Одно появляется в результате целенаправленного поиска больших коллективов ученых, другое становится детищем талантливых одиночек, а иногда происходит как в русской пословице: "Не было бы счастья, да несчастье помогло". Вот типичный тому пример.

В конце 80-х годов в нашей стране развернулась конверсия военно- промышленного комплекса. А поскольку последний обладал громадным научно-техническим потенциалом, многие предприятия нашли применение своим разработкам в мирных целях. К таковым относится и Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФЦДТ) ^* . Более полувека здесь проводили научно-исследовательские работы по созданию различных видов пороха и твердого ракетного топлива (ТРТ). Изучение механизма горения ТРТ показало, что с помощью различных веществ его можно как интенсифицировать (катализировать), так и подавлять (ингибировать). Последнее свойство было использовано при создании нескольких видов беспламенного пороха и ТРТ. А когда началась конверсия, возможность ингибировать горение легла в основу новой разработки "Союза" - создания аэрозольных систем для тушения пожаров. В результате в первой половине 90-х годов на основе беспламенного артиллерийского пороха и ракетного топлива удалось разработать специальные составы, в процессе горения которых образуется аэрозоль с высоким содержанием активированного ингибитора, способствующего затуханию огня.

Схожий метод борьбы с пламенем с помощью фреона в свое время получил широкое распространение. Однако в дальнейшем оказалось, что он недостаточно эффективен и вдобавок разрушает озоновый слой атмосферы.

При создании новых средств тушения пожаров в Центре учитывали два важных фактора. Во-первых, подавляющее количество возгораний происходит на воздухе, и следовательно, окислителем служит кислород. Во-вторых, горящие материалы, как правило, в основной своей массе имеют углеводородную природу, а значит, решающую роль играют в реакции окисления водорода и оксида углерода. Выходит, лишь при ингибировании этих реакций зона пламени исчезает, и горение прекращается полностью.

Получалось, что при разработке составов для борьбы с огнем предстояло решить задачу даже более

^* См.: статью "Там, где и сегодня изобретают порох" в этом номере журнала (прим. ред.).

стр. 27

сложную, чем при создании беспламенного пороха. Ведь требовалось не только подавить вторичные реакции горения на воздухе недоокисленных продуктов сгорания пороха, но и вообще избавиться от огня.

Как ни странно, в химическом отношении беспламенный порох и гасящие пламя составы имеют много общего, а отличаются, в основном, по содержанию ингибирующей добавки: в первом случае она составляет всего 6, во втором - 60-70%. А поскольку они (добавки) в каждом конкретном случае выполняют одинаковые функции - обрыв цепной реакции горения в пламенной зоне, то являются идентичными по химической природе и представляют собой соединения щелочных металлов.

В результате долгих экспериментов авторы разработки отдали предпочтение нитрату калия (ЮКОз). Почему именно ему? Давайте разберемся.

Как уже отмечалось, горение - суть цепочка последовательно происходящих химических реакций. И если ее разорвать, то прекратится и сам процесс. Попадая в пламенную зону, атомы калия, получая дополнительную энергию, быстро возбуждаются (химики бы сказали: этот металл имеет сравнительно низкий потенциал ионизации) и активно "вмешиваются" в протекающие реакции, тем самым обрывая цепочку. Помимо этого нитрат калия химически совместим с порохом, т.е. между ними не происходит никаких побочных реакций, а значит, смесь "не портится".

И еще. Для того чтобы аэрозоль начала выделяться, входящие в нее соединения должны загореться сами, а это возможно только при наличии кислорода. Последний в достаточном количестве как раз и содержится в нитрате калия. Кроме того, КМОз гораздо менее токсичен, чем, скажем, хлораты или перхлораты.

Иными словами, основное требование при создании нужных рецептур гасящих пламя составов было найдено. Они содержат максимальное количество ингибирую-щей добавки; все их компоненты абсолютно не токсичны; эксплуатационные свойства сохраняются в процессе длительного неиспользования, причем в значительном диапазоне температур. В результате новые аэрозоли оказались весьма эффективны. К примеру, тушение с их помощью таких легко воспламеняющихся жидкостей, как бензин или ацетон, происходит при концентрации смеси всего 0,02- 0,03 кг/м ³ , что почти в 10 раз превышает эффективность лучших фреонов. А низкое содержание в продуктах сгорания монооксида углерода (СО) и оксида азота (NО, NО ₂ ) позволило биофизикам отнести данные составы к классу малоопасных веществ.

Затем нашим ученым предстояло решить другую, не менее трудную задачу - разработать соответствующие огнетушители. Дело в том, что температура образующегося аэрозоля очень высокая - примерно 1500- 1700С, а при тушении пожаров она не должна превышать 250-300 С. Специалисты "Союза" успешно справились с этой проблемой, создав специальные полимерные насадки-охладители. Они способствовали появлению целого семейства генераторов огнетушащего аэрозоля (так авторы назвали свое детище). Эти аппараты можно использовать при тушении горящих газов, жидкостей, твердых тел и даже электроаппаратуры. Сам же аэрозоль обладает рядом удивительных свойств: не подвергает коррозии металлы, совершенно не портит бумагу ткани, произведения искусства и, как ни странно, продукты питания (зерно, муку, комбикорма).

В настоящее время разработано более 30 типов генераторов, причем каждый из них имеет свои конструктивные особенности. В зависимости от условий применения выбирают аппараты с различной массой аэрозолеобразующего состава, скоростью его истечения, а также направлением потока (одностороннее, двустороннее или радиальное, т. е. всестороннее). Генераторы можно стационарно закреплять в защищаемых объектах (закрытые помещения, автомобили, железнодорожные вагоны и т. д.), а также вручную или гранатометом забрасывать в очаг возгорания.

стр. 28

Эти устройства представляют собой металлический корпус, в котором размещены одна или несколько цилиндрических шашек специального аэрозолеобразующего состава, электровоспламенитель или огнепроводный шнур и твердый охладитель. Инициировать возгорание шашек можно несколькими способами. Во-первых, термохимическим. Тогда генератор располагают так, чтобы один конец быстрогорящего (100-200 мм/с) полимерного огнепроводного шнура выходил в защищаемое от огня помещение. В случае возникновения пожара он загорается при температуре, превышающей 170С, и "включает" устройство.

Другой, термоэлектрический, способ основан на тепловом действии электрического тока напряжением 6-36 В и силой 0,1-2 А на специальные составы, способные воспламеняться при нагревании. Данный метод помог создать автоматические средства для тушения пожаров с применением различного рода сигнализаторов - тепловых, дымовых, спектральных и др.

Наконец, термомеханический способ запуска, действующий в генераторах, называемых "Ручная граната". Здесь используют способность копсюля-воспламенителя реагировать на незначительные механические усилия (выдергивание кольца) и передавать импульс на аэрозолеобразующий элемент с помощью отрезка огнепроводного шнура.

Сегодня Федеральный центр двойных технологий "Союз" выпускает генераторы "MAГ" - 18 моделей и "Пурга" - 13. Обоим присущи экологическая чистота, быстрота действия (пожар ликвидируется за 5-10 с) и высокая надежность. Эти устройства просты по конструкции, а их монтаж и эксплуатация также не вызывают особых трудностей. Во время тушения пожара поверхности защищаемых объектов практически не загрязняются. А если и появляется какой-то налет, то его легко удалить простым пылесосом или влажной тряпкой.

Области применения таких генераторов очень широки. Скажем, ряд модификаций "МАГа" с высокой скоростью истечения аэрозоля (время работы 3-5 с) предназначены для тушения пожаров на транспорте и объектах со значительной степенью разгерметизации. Другими аппаратами той же модели, имеющими расход смеси до 1-1,5 кг/с, оснащают большие помещения; модификации "МАГ-В" (со сверхзвуковой скоростью выхода аэрозоли) применяют для защиты от огня нефтяных и газовых скважин, а в топливопроводах они предотвращают или локализуют возможный взрыв.

стр. 29

Несколько иное предназначение имеют генераторы "Пурга". Поскольку секундный расход аэрозоли у этих устройств в 5-7 раз меньше, чем у "МАГов", а время работы во столько же раз больше, то их целесообразно применять на объектах с небольшой разгерметизацией и незначительной прочностью конструкций (стекол, перегородок), которые могут разрушиться при значительном повышении давления.

Все модели достаточно компактны и имеют небольшой вес. Только пять из них тяжелее 15 кт, причем самый массивный "МАГ-17" (масса снаряженного генератора -55 кт, диаметр - 490 мм, длина - 285 мм) защищает от пожара помещение объемом 140 м ³ .

Новые генераторы прошли испытания и получили всеобщее признание. Свидетельство тому - 30 российских и международных патентов. Изделия сертифицированы в США, Италии, Испании, Австралии, Казахстане, Великобритании, Венгрии и на Кипре. Кроме того, ими пользуются в Германии, Китае, Югославии и Малайзии. В 1993 г. на Всемирном салоне изобретателей в Брюсселе "Эврика-93" они завоевали серебряную медаль.

Поддерживая приоритет России в аэрозольном тушении пожаров, ученые ФЦДТ продолжают работу в этом направлении. Недавно введен в строй огневзрывопреградитель, представляющий собой генератор с двусторонним истечением аэрозоля через два сопловых блока, обеспечивающих сверхзвуковые потоки в обоих направлениях. За несколько секунд он способен приостановить процессы горения или предотвратить взрыв с любой стороны технологического потока.

Успешно завершились испытания модификации аппарата "МАГ", которую будут применять в железнодорожных тепловозах ТЭП-70 и электровозах ВЛ-65. Специально для скоростного поезда "Сокол" разработан новый тип агрегата - "Пурга К02-ЖГ", уже прошедший межведомственную проверку. Еще одна новинка - мобильный генератор, построенный по принципу револьвера и установленный на подвижной платформе. Это специальное устройство с кассетой, снаряженной множеством зарядов, которые можно будет отстреливать в воспламенившийся объект вплоть до прекращения огня. В перспективе - создание новых особо мощных средств для тушения пожаров на основе ракетных двигателей.

Записал А. К. МАЛЬЦЕВ

Постоянный адрес данной публикации: