Датчики противопожарных систем

Эффективность ликвидации пожара на борту летательного аппарата существенным образом зависит от времени его обнаружения после начала возгорания.

Нормы летной годности ЕНЛГ-С и НЛГС-2 определяют следующие требования ко времени обнаружения пожара:

- датчики пожара должны обнаруживать пожар в пожароопасных отсеках, таких, например, как мотогондолы двигателей, не позднее чем через 3 с после его возникновения;

- в грузовых и технических отсеках сигнал о появлении дыма при возникновении тлеющего очага пожара должен выдаваться не позднее, чем через 100 с после его возникновения;

- инерционность датчиков температуры не должна превышать 30 с;

- датчики в пожароопасных отсеках должны сохранять работоспособность при температуре пламени до 1100°С в течение не менее 5 минут.

Датчики пожара подразделяются на тепловые, ионизационные и отоэлектрические.

Тепловые датчики бывают двух типов:

- датчики максимального действия;

- датчики дифференциального действия.

Рассмотрим тепловой датчик максимального действия с биметаллической мембраной в качестве чувствительного элемента (рис. 1).

Рис. 1. Сигнализатор пожара с тепловым биметаллическим датчиком

При отсутствии пожара, т.е. при невысокой температуре окружающей среды, биметаллическая мембрана удерживает контакты датчика в замкнутом состоянии. Сигнальное реле в этом случае находится под током, и его нормально-замкнутые контакты удерживаются в разомкнутом состоянии.

В случае возникновения пожара и повышения температуры J в месте установки датчика, биметаллическаямембрана начинает деформироваться и в момент времени, когда выполнится условие , где - конструктивный параметр датчика, произойдет размыкание контактов , реле обесточится и нормально-замкнутые контакты реле замкнутся, что приведет к загоранию сигнальной лампы . Нажатием кнопки экипаж приводит в действие электрокран , который обеспечивает доступ пожарогасящей жидкости из специального баллона к месту пожара.

Рассмотренный способ включения сигнального реле обеспечивает выдачу сигнала о пожаре даже в случае разрушения вследствие пожара самого датчика.

Тепловые датчики максимального действия имеют весьма простое устройство и поэтому достаточно дешевы. Они могут быть в большом количестве размещены во всех пожароопасных местах летательного аппарата.

Однако такие датчики имеют ряд существенных недостатков, а именно:

- большая инерционность;

- зависимость времени срабатывания от температуры в очаге пожара;

- возможность ложных срабатываний при тряске и вибрациях в месте установки датчика.

В силу указанных причин тепловые датчики максимального действия в настоящее время находят лишь весьма ограниченное применение.

Дифференциальные тепловые датчики в отличие от датчиков максимального действия реагируют не на температуру окружающей среды, а на скорость ее изменения, т.е. на производную .

Дифференциальный тепловой датчик представляет собой батарею, состоящую из нескольких термоэлектрических элементов, соединенных последовательно (рисунок 2).

Рис. 2 Батарея термоэлектрических элементов дифференциального теплового датчика

Каждый термоэлектрический элемент имеет два спая: малоинерционный спай в виде тонких дисков и инерционный спай, образованный утолщением в виде шарика.

Принцип работы датчика заключается в том, что при быстром повышении температуры окружающей среды малоинерционные спаи нагреваются быстрее инерционных спаев и на выходе датчика появляется термо-э.д.с.

Изменение температуры инерционного спая J_u будет определяться дифференциальным уравнением, соответствующим инерционному динамическому звену,

Практически время срабатывания существующих датчиков данного типа лежит в пределах 0,5—1,0 с.

В качестве примера можно указать на датчики типа ДПС-1АГ. Эти датчики используются в противопожарной системе самолета типа Ил-76 и устанавливаются по 18 штук в каждой из четырех мотогондолы. При скорости нарастания температуры температура срабатывания датчиков не ниже 150°С, что исключает возможность их ложного срабатывания.

Ионизационные датчики используют эффект электрической проводимости пламени, обусловленной наличием в ней свободных электрических зарядов. Каждый такой датчик представляет собой изолированную от корпуса защищаемого отсека жаростойкую металлическую трубку длиной до одного метра и более. Расстояние между корпусом отсека и трубкой должно быть порядка 15…20 мм.

При появлении пламени промежуток между корпусом отсека и трубкой становится проводящим. Характерно, что проводимость пламени в направлении от корпуса к трубке датчика превышает проводимость в обратном направлении. Это объясняется, во-первых, неодинаковой подвижностью положительных и отрицательных носителей электрических зарядов в пламени и, во-вторых, тем, что поверхность корпуса отсека, соприкасающегося с пламенем, значительно превышает по площади поверхности трубки.