直升机甲板新型泡沫灭火系统的研制

周立萍，赵振杰，许 洁，信连炜

(天津修船技术研究所， 天津 300456)

海洋平台

直升机甲板新型泡沫灭火系统的研制

周立萍，赵振杰，许 洁，信连炜

(天津修船技术研究所， 天津 300456)

文章介绍了直升机甲板新型泡沫灭火系统的工作原理及各主要组成部分。目前，国内常规使用的方式为以手动开启泡沫罐的进、出液阀门，人工操作消防炮，喷洒泡沫液完成灭火。新型泡沫灭火系统，其特点为泡沫罐的进、出液阀门的开启设计为电动模式，并在系统主流程管线上配置电动阀门，远程控制泡沫液在直升机甲板上面喷洒的启停。通过弹出式喷嘴自动喷洒泡沫液，提高灭火效率，并保证人员的生命安全。通过理论研究和模拟仿真，确保最终系统及产品达到设计效果。

直升机甲板；新型泡沫灭火系统；弹出式喷嘴

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，在国内及亚洲范围内，直升机甲板泡沫灭火常规采用由泡沫罐和消防炮组成的灭火系统。其中泡沫罐的进、出液阀门和消防炮均为手动操作。此种消防方式存在弊端，当发生火灾时，需要消防人员近距离的进行手动操作，如果火势继续蔓延，则需要营救消防人员，相对危险系数增高，人员安全不易保证。

针对以上存在的问题，重点研究一款自动喷淋泡沫灭火系统。在直升机甲板上发生火灾并接到报警时，消防泡沫灭火系统能够自动启动并进行有效的喷淋，在规定的时间内达到消防灭火的目的。

1 新型泡沫灭火系统的工作原理

新型泡沫灭火系统的流程图如图1 所示。

1-常闭阀；2-常开阀1；3-泡沫罐进水阀；4-泡沫液出水阀；5-常开阀2；6-火气探头控制阀。图1 泡沫灭火系统的流程图

1)对泡沫引入单元的进液阀门和出液阀门实行自动控制。如图1中泡沫罐本体的控制方式，其控制原理为：火气监控系统接收报警信号→仪表操作盘→泡沫罐进水阀门→泡沫液出水阀门。当泡沫罐进水阀门打开，消防水通过罐体进水管路进入压力罐中，当压力罐内压力达到设定值(7 kPaG)，泡沫液沿泡沫管路，流经比例混合器与消防水进行混合，并将泡沫液充满系统管线。

在这个控制系统中，还加入了各级信号反馈系统。如进水阀门打开后，电动阀门反馈开到位信号至仪表操作盘；当压力罐内压力达到设定值(7 kPaG)时，罐体上的压力开关发送信号至仪表操作盘，仪表操作盘向火灾和可燃气探测系统(FGS)反馈压力到位信号；出口阀门打开后，反馈阀门信号至仪表操作盘，同时阀门操作盘发送系统启动成功信号至FGS；若在一定时间内，压力开关未能发送压力到位信号至仪表控制盘时，仪表控制盘将反馈系统启动故障信号至FGS；若阀门开启不成功，阀门反馈故障信号至仪表控制盘，仪表控制盘也会将故障报警信号反馈至FGS。通过一系列的反馈信号确保系统的正常运行和及时的故障报警。

2)在系统主流程管线上配置电动阀门，控制泡沫液在直升机甲板上喷洒的启停操作。当发生火情时，火气监控系统接收到报警信号后，启动火气探头控制阀，阀门开启，泡沫液经此阀门到达直升机甲板各弹出式喷嘴。

3)设计一款自动弹出式喷嘴，安装于直升机甲板上，并针对直升机甲板所需泡沫液覆盖的面积进行一定的布置，完成整套泡沫灭火系统的自动喷淋过程。

本套弹出式喷淋灭火系统特点为反应速度快，自动化程度高。在直升机坠毁引起火灾时，能在15 s内开启，泡沫液可覆盖整个直升机甲板着陆区。直升机发生火灾时，系统能在30 s内将火扑灭，泡沫系统储罐满足可持续喷淋至少5 min。

2 弹出式喷嘴的设计与布置

2.1弹出式喷嘴的结构设计

弹出式喷嘴如图2所示。

1-喷孔；2-导流弧段；3-导流头；4-螺纹压盖；5-柱塞式喷嘴；6-套筒。图2 弹出式喷嘴图

为了能够达到使泡沫液通过喷嘴自动喷出，并且喷嘴在不启动状态下不影响直升机的正常起降。经研究，最终采取压力式弹出喷嘴，弹出式喷嘴在不启动状态下，其安装效果为紧扣于直升机甲板上，当系统压力达到设定值(7 kPaG)时，喷嘴将被弹起，泡沫液通过各喷孔喷出。

喷嘴主要部件功能介绍。

1)套筒：其作用是保证内滑动喷嘴能在水泡沫压力作用下自由滑动，并与滑动喷嘴一起，起密封作用，防止泡沫液从两者的间隙处漏出。套筒上、下两端外部还有管螺纹，以保证上部螺纹压盖将套筒与上甲板连接在一起，并压实。下部螺纹用于与泡沫液输入支管连接。

2)柱塞式喷嘴：做成圆柱状，其外圆与套筒的内圆滑动配合连接，并沿圆周方向加工几道细环槽，作为迷宫式密封装置，防止泡沫液泄漏，保证灭火效果。灭火时，在7 kPaG的压力下柱塞式喷嘴被顶起，顶起一定高度后被上压盖限制住，泡沫液一方面经4个竖直向上垂直喷孔喷射，并经导流头上的导流弧面作用向水平方向以较小的出射角喷射出。还有4个沿圆周均布的倾斜喷孔，使泡沫液向较高的斜上方喷洒。此设计是为了保证喷洒效果，使得喷洒效果要覆盖高空和低空两个区域，使喷洒更均匀，灭火效果更快更好。弹出式喷嘴喷射轨迹如图3所示。

图3 弹出式喷嘴喷射轨迹图

3)导流头：与柱塞式喷嘴连接在一起，由于其头部外径比套筒内径大，平时靠自己的重力下压在压盖上，并与平台上表面保持基本平齐；灭火时其随同柱塞式喷嘴一起被顶起，并对4股垂直向上的泡沫液起导向和水平散开的作用。

2.2弹出式喷嘴工作原理

工作时，泡沫液通过主管路进入套筒，通过套筒的内部，将柱塞式喷嘴顶起，泡沫液通过倾斜喷孔和垂直喷孔后喷向不同的方向。倾斜喷孔直接将泡沫液以一定的压力喷向空中指定的高度范围内，泡沫液还通过垂直喷孔喷射在导流弧段上，将泡沫液反射到较低空间范围内，可兼顾高空和低空范围，起到全面覆盖迅速灭火的目的。

2.3弹出式喷嘴布置

以设计直径为17 m的直升机甲板为例。根据规范要求、系统压力及喷嘴的设计能力，计算出直升机甲板上需布置12个弹出式喷嘴，将直升机甲板全覆盖，喷嘴布置如图4所示。

图4 弹出式喷嘴布置图

3 结束语

在直升机甲板上，通过采用新型泡沫灭火系统-自动弹出式喷淋灭火系统，改变了传统的人工现场手动操作模式，实现远程自动控制，操作简单快速，提高了灭火的效率，同时也大大的降低了消防人员出现生命危险的几率，为今后消防系统研究提供了新思路。

周立萍(1981-)，女，天津人，高级工程师，大学本科，主要从事海洋工程设计工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.05.014

2017-02-16