DE2907548C2

DE2907548C2 - Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung

Info

Publication number: DE2907548C2
Application number: DE2907548A
Authority: DE
Inventors: Dov Savion Spector; Yechiel Zahala Tel Aviv Spector
Original assignee: Spectronix Ltd
Current assignee: Spectronix Ltd
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1986-10-16
Also published as: GB2022409B; GB2099298B; IL69489A; IL54139A0; US4263971A; GB2099298A; DE2907548A1; GB2022409A

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung mit einer Mehrzahl von Löschmaterial enthaltenden Behältern, die in Strömungsverbindung mit einem geschützten Raumvolumen angeordnet sind und mit einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Behälter, so daß diese Löschmittel ausgeben.
Es sind viele Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnungen auf dem Markt und zur Brandbekämpfung vorgeschlagen worden. Sie verwenden Wärme-, Licht- oder Druckfühler, die ein Feuer oder eine Explosion erfassen und Löscheinheiten auslösen; es ist bekannt, daß sie Brände unterschiedlichen Ursprungs löschen können.

Es gibt jedoch derzeit keine Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung, die in der Lage wäre, entstehende Explosionen aus sowohl hoch- als auch niederenergetischen Detonationen wirkungsvoll zu unterdrücken.

Eine Explosion, die beispielsweise beim Aufschlag eines HEAT- (Hoch-Energie-Anti-TankJGeschosses auf ein Panzerfahrzeug entsteht, muß innerhalb etwa 100 ms nach dem Anfang der Explosion untedrückt worden sein. Falls sich eine Unterdrückung innerhalb dieses Zeitraums erreichen läßt bleiben die Hautverbrennungen bei der Panzer- bzw. Tankbesatzung auf Verbrennungen ersten Grades und der Druckanstieg auf etwa ein Bar begrenzt.

Aus der US-PS 25 02 452 ist eine Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung der eingangs genannten Art bekannt, in welcher die Behälter Löschmittel über Leitungen in das geschützte Raumvolumen einer Umschließung abgeben, wenn sie mittels der Betätigungseinrichtung betätigt werden, d. h. wenn ihre Auslaßventile geöffnet werden. Die Betätigungseinrichtung ist eine rein mechanische Betätigungseinrichtung, die mit einem Strömungsmittel betrieben wird. Und zwar umfaßt diese Betätigungseinrichtung einen Druckmittelbehälter, der über eine Auslaßleitung und die bereits erwähnten Leitungen an die das Löschmittel enthaltenden Behälter so angeschlossen ist, daß das Druckmittel aus dem Druckmittelbehälter die Auslaßventile der Behälter alle gleichzeitig öffnet.

Die Betätigungseinrichtung der Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach der US-PS 25 02 452 umfaßt außer der vorstehend erörterten Betätigungseinrichtung, mit welcher die Auslaßventile der Behälter geöffnet werden, eine verzögert arbeitende Strömungsreduziereinrichtung, mit welcher die aus den Behältern pro Zeiteinheit in das geschützte Raumvolumen der Umschließung ausströmende Löschmittelmenge nach einer vorbestimmten Zeitdauer auf einen Wert vermindert wird, der dazu ausreicht, die erzielte Löschmittelkonzentration in dem geschützten Raumvolumen, nachdem diese hoch genug ist, aufrechtzuerhalten, also nur noch die

Verluste an Löschmittel in dem geschützten Raumvolumen auszugleichen. Diese Strömungsreduziereinrichtung ' arbeitet ebenfalls vollständig mechanisch unter Verwendung eines Strömungsmittels, und zwar so, daß gleichzeitig mit dem Öffnen der Auslaßventile der Löschmittel enthaltenden Behälter ein Kolben betätigt wird, der eine Verzögerungseinrichtung in Form einer Luftfeder betätigt, die ihrerseits nach einer gewissen Zeit, weiche mittels eines Nadelventils einstellbar ist, einen Ventilmechanismus öffnet, durch den unter Druck stehendes Strömungsmittel aus einem zusätzlichen Behälter über eine Leitung und einen Kolben ein Ventil betätigt, das in der Hauptleitung, die von den Löschmitteln enthaltenden Behältern zu dem geschützten Raumvolumen der Umschließung führt, angeordnet ist Dieses Ventil wird infolgedessen geschlossen, so daß das geschützte Raumvolumen nur noch über eine Nebcnleitung mit den Auslaßventilen der Löschmittel enthaltenden Behälter ; verbunden ist, und diese Nebenleitung ist so bemessen, daß sie wesentlich weniger Löschmittel durchläßt als die I; Hauptleitung, soweit diese direkt mit dem geschützten Raum volumen der Umschließung verbunden ist

I^ Diese bekannte Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung arbeitet in folgender Weise:

ff Die Auslaßventile der einzelnen, Löschmittel enthaltenden Behälter werden unterschiedslos alle gleichzeitig

M- geöffnet, ohne daß einer der Behälter ausgewählt wird. Keiner der Löschmittel enthaltenden Behälter besitzt |J einen Ausströmungsdetektor, der es ermöglichen würde, festzustellen, ob der jeweilige Behälter nach seiner is Ti- Betätigung, d. h. nach dem Öffnen seines Auslaßventils tatsächlich Löschmittel ausströmen läßt Die Feuer- und ψ. Explosionsunterdrückungsanordnung nach der US-PS 25 02 452 arbeitet also unterschiedslos unabhängig daiv von, ob die Behälter tatsächlich Löschmittel abgeben, so daß also weder die Tatsache berücksichtigt wird, ob 'fl einer oder mehrere der Behälter oder gar alle Behälter gefüllt oder leer sind, noch die Tatsache, ob eines oder U mehrere der Auslaßventile oder gar alle Auslaßventile der Behälter öffnen oder funktionsunfähig sind. Keiner S der Löschmittel enthaltenden Behälter ist mit einem Betriebsfähigkeitsdetektor versehen, durch den schon von 5 vornherein, d. h. bevor überhaupt eine Betätigung der Auslaßventile erfolgt, festgestellt werden könnte, ob der §; jeweilige Behälter betriebsfähig ist, d. h. tatsächlich unter Druck stehendes Löschmittel enthält Die Feuer- und ' Explosionsunterdrückungsanordnung nach der US-PS 25 02 452 arbeitet infolgedessen auch unabhängig davon,

;^; ob einer oder mehrere der Behälter oder gar alle Behälter tatsächlich Löschmittel enthalten oder eventuell leer h sind; letzteres kann beispielsweise durch Leckverluste über einen längeren Zeitraum hinweg, in dem die Feuerr und Explosionsunterdrückungsanordnung nicht benutzt wird, verursacht werden.

ν; Weiter ist aus der CH-PS 5 71 869 eine Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung mit einem einzigen,

: Löschmaterial enthaltenden Behälter bekannt, der über ein solenoidbetätigtes Ventil und eine Leitung sowie

^: Austrittsdüsen in Strömungsverbindung mit einem geschützten Raumvolumen angeordnet ist. Diese Feuer- und

Explosionsunterdrückungsanordnung besitzt außerdem eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen des einzigen ; _s Behälters, welche das solenoidbetätigte Ventil öffnet, so daß Löschmittel aus dem Behälter in das geschützte ' Raumvolumen strömt. Im einzelnen umfaßt die Betätigungseinrichtung eine Betätigungsschaltung, die einen Ausströmungsdetektor aufweist und in Ansprechung auf ein Alarmsignal, das durch Detektoreinheiten, die im ■■ überwachten Raum angeordnet sind, erzeugt wird, den einzigen Behälter betätigt.

v Der Ausströmungsdetektor ist jedoch lediglich eine Lampe. Diese Lampe hat nur die Funktion, einem

;'.. Benutzer die Tatsache anzuzeigen, daß Löschmittel abgegeben wird, sie bewirkt aber in dem Fall, in dem ■; beispielsweise kein Löschmittel abgegeben wird, überhaupt nichts. Die Feuer- und Explosionsunterdrückungsr anordnung nach der CH-PS 5 71 869 hat daher insbesondere folgende Nachteile: Es ist nicht möglich, einen von

j; mehreren, Löschmittel enthaltenden Behältern auszuwählen, weil nur ein einziger solcher Behälter vorgesehen Γ ist und bei Auftreten eines Alarmsignals betätigt wird. Es ist zwar ein Ausströmungsdetektor vorhanden, aber f ■' dieser Ausströmungsdetektor gibt nur eine visuelle Anzeige an eine Bedienungsperson und wirkt nicht auf die ;-.' Betätigungsschaltung zurück. Wenn also der Ausströmungsdetektor keine Anzeige gibt, hat die Feuer- und s Explosionsunterdrückungsanordnung versagt. Es besteht zwar die Möglichkeit, das Ausströmungsventil des ;V Behälters über einen Kabelzug und einen Hebel von Hand zu öffnen, aber das kann nicht in ausreichend kurzer ;■. Zeit geschehen, wenn die Lampe nicht aufleuchtet, weil die Reaktionszeit einer Bedienungsperson bei weitem i. langer als 200 ms ist. In der Anlage nach der CH-PS 5 71 869 ist kein Betriebsfähigkeitsdetektor vorgesehen, mit

'■'_ dem festgestellt werden könnte, ob der einzige Behälter überhaupt noch Löschmittel unter Druck enthält. Wenn : das nicht der Fall ist, wird die Anlage trotzdem bestätigt, hat aber dann im Ergebnis versagt.

Schließlich ist aus der DE-AS 10 94 597 eine Einrichtung zum Unterdrücken von Explosionen mit zerbrechli-1 chen, jeweils ein Unterdrückungsmittel sowie eine Sprengladung enthaltenden Behältern, die in der explosions-

'', gefährdeten Zone angeordnet sind und deren Sprengladung mittels fotoelektrischer Zellen gezündet wird, die j' auf den Lichtschein eines Feuers ansprechen, bekannt, bei der zur Ausnutzung des Zeitintervalls zwischen Zündfunken und merklichem Druckanstieg jede fotoelektrische Zelle mittels eines elektrischen Verstärkers ¹ derart empfindlich ausgebildet ist, daß bereits die Lichtstärke des Zündfunkens einer im Entstehen begriffenen

Explosion zur Zündung der in den zerbrechlichen Behältern befindlichen Sprengladungen ausreicht und das Unterdrückungsmittel also bereits vor einem merklichen Druckanstieg in der explosionsgefährdeten Zone 1 verteilt wird. Hierdurch soll erreicht werden, daß das Unterdrückungsmittel innerhalb eines Zeitraums von

höchstens 10 ms nach erfolgter Zündung bis zu einem Radius von mindestens 65 cm verteilt wird. Voraussetzung hierfür ist es nach den Angaben in der DE-AS 10 94 597 jedoch, daß bei der Zündung der Sprengladung praktisch der ganze Behälter zertrümmert und dem Behälterinhalt die notwendige Geschwindigkeit erteilt wird. Die angegebene Zeit von 10 ms bezieht sich also auf den Zeitraum zur Verteilung des Unterdrückungsmittels, nicht jedoch auf den Zeitraum, in dem ein Ausströmungsdetektor ein Ausströmen des Inhalts des jeweiligen Behälters ermittelt, und auch nicht auf den Zeitraum, innerhalb dessen eine Betätigungsschaltung einen zusätzlichen Behälter nach nicht ermitteltem Ausströmen betätigt. In der Anlage nach der DE-AS 10 94 597 gibt es weder einen Ausströmungsdetektor noch eine Betätigungsschaltung, die einen zusätzlichen Behälter betätigen könnten, wenn kein Ausströmen aus dem betätigten Behälter erfolgt.
Infolgedessen ermöglichen es weder die Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach der US-PS

25 02 452, die mehrere Löschmittel enthaltende Behälter aufweist, noch die Feuer- und Explosionsunterdrükkungsanordnung nach der CH-PS 5 71 869, die nur einen einzigen Löschmittel enthaltenden Behälter besitzt, noch die Feuerunterdrückungsanordnung nach der DE-AS 10 94 597, mit hinreichender Zuverlässigkeit eine Unterdrückung von Feuer- und Explosionen zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung der Art, wie sie in der US-PS 25 02 452 im Prinzip beschrieben ist, so auszubilden, daß mit wesentlich höherer Zuverlässigkeit als bisher eine Unterdrückung von Feuer und Explosionen erzielt wird, wobei es damit insbesondere in Kampfpanzern möglich sein soll, mit höchstmöglicher Sicherheit bei der Panzerbesatzung schwere Verbrennungen zu verhindern und einen möglichen Druckanstieg auf einen unschädlichen Wert zu begrenzen,
ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Betätigungseinrichtung eine Betätigungsschaltung umfaßt, die mit je einem Ausströmungsdetektor jedes Behälters verbunden ist und in Ansprechung auf ein Alarmsignal mindestens einen ausgewählten Behälter betätigt und beim Fehlen eines ein Ausströmen aus dem betätigten Behälter rückmeldenden Signals von dem entsprechenden Ausströmungsdetektor einen zusätzlichen Behälter betätigt

Auf diese Weise ist es möglich, die Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordr.ung in der erforderlichen kurzen Zeit von etwa 100 ms mit hoher Zuverlässigkeit wirksam zu betätigen. Denn es wird zunächst mindestens ein ausgewählter Behälter betätigt, was bedeutet, daß anfänglich auch mehrere ausgewählte Behälter betätigt ?'

werden können, aber es werden auf jeden Fall so viele Behälter vorgesehen und anfänglich so wenige Behälter :j

betätigt, daß zumindest ein zusätzlicher Behälter übrig bleibt, der vorläufig noch nicht betätigt wird, und über :";

jeweils einen Ausströmungsdetektor wird der Betätigungsschaltung sofort Rückmeldung gegeben, ob aus dem betätigten Behälter Löschmittel ausströmt, und wenn das nicht der Fall ist, bewirkt die Betätigungsschaltung in Ansprechung auf dieses Rückmeldesignal sofort die Betätigung eines zusätzlichen Behälters; das kann so schnell geschehen, daß die Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung innerhalb der erforderlichen Zeit wirksam arbeitet und bei den Betroffenen schwere Verbrennungen verhindert sowie den Druckanstieg im geschützten Raumvolumen auf einen unschädlichen Wert begrenzt

Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Betätigungsschaltung mit je einem Betriebsfähigkeitsdetektor jedes Behälters verbunden ist und in Ansprechung auf ein Alarmsignal mindestens einen solchen Behälter anfänglich auswählt, der durch ein Signal seines Betriebsfähigkeitsdetektors als betriebsfähig gemeldet ist
Dadurch wird die Zeit, die im ungünstigsten Falle bis zum Wirksamwerden der Feuer- und Explosionsunter-

drückungsanordnung vergeht, noch mehr verkürzt, weil dann nicht mehr die Gefahr besteht, daß zunächst ein ■ ι

betriebsunfähiger Behälter betätigt und erst aufgrund einer Rückmeldung seines Ausströmungsdetektors durch '

die Betätigung eines zusätzlichen Behälters ersetzt wird.

Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. :

Die Erfindung sei nun anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten i

Zeichnungen ausführlich erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematisierte Darstellung der Anordnung der Löschmittel enthaltenden Behälter und der zugeordneten Systemteile in einem typischen Panzerfahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2A, 2B Ablaufdiagramme für die Logik der Betätigungsschaltung im Normal- und im Kampfbetrieb in einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Betätigungsschaltung, deren logischen Funktionsablauf die F i g. 2A, 2B zeigen, und

F i g. 4 eine Darstellung einer Ausführungsform eines Löschmittel enthaltenden Behälters mit einer Reißschei- '

be und einem Druckfühler in einer Ausführungsform einer Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach der Erfindung.

Die F i g. 1 zeigt schematisiert die Anordnung einer Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung in einem typischen Panzerfahrzeug. Diese Anordnung ist in zwei Untersysteme aufgeteilt, und zwar in eine Anordnung I für den Schutz des Mannschaftsabteils und eine Anordnung II zum Schutz des Motorenraums. Die Funktionsweise dieser beiden als Untersysteme vorgesehenen Anordnungen I und II soll im folgenden unter Bezug auf die Fig. 2A und 2B beschrieben werden.

Die Anordnung I weist eine Betätigungsschaltung 20 auf, die Alarmeingänge von drei im oval umrissenen Mannschaftsabteil verteilten Fühleranordnungen 22 aufnimmt Ein Beispiel einer solchen Fühleranordnung, die sich vorliegend einsetzen läßt ist die in der DE-OS 29 07 547 offenbarte UV/IR-Fühlereinheit Die Betätigungsschaltung 20 nimmt auch ein Eingangssignal von einem handbetätigbaren Auslöseschalter 26 auf der Außenseite des Fahrzeugs auf. Die Betätigungsschaltung 20 ist elektrisch mit einem Paar Verteilereinrichtungen 28, 30 für das Löschmittel verbunden. Die Verteilereinrichtung 28 besitzt typischerweise zwei Löschmittel aufweisende Behälter 32, während die Verteilereinrichtung 30 entweder einen oder zwei solche Behälter 32 aufweisen kann. Die Behälter 32 und die ihnen zugeordneten Vorrichtungen sollen unten unter Bezug auf die F i g. 3 und 4 beschrieben werden. Die Anordnung und Ausrichtung der Behälter 32 wird für jedes Fahrzeug bzw. zu schützende Raumvolumen empirisch so ermittelt daß sich bei einer Auslösung der Anordnung das Löschmittel schnell und gleichmäßig verteilt Im folgenden wird vorausgesetzt, daß jeder der Behälter 32 mit einem Austrittsventil und einem Druckfühler ausgestattet ist Der Druckfühler bietet eine kontinuierliche Meidung der Betriebsfähigkeit der Behälter 32 in dem Sinn, daß er unter vollem Druck steht sowie eine sofortige Anzeige des Löschmittelaustritts.

Die Anordnung II zum Schutz des Motorenraums liegt in der dargestellten Ausführungsform im hinteren Teil des Panzerfahrzeugs und weist eine Betätigungsschaltung 40 auf, die von einem Draht-Wärmefühler 42 ausgelöst wird, der um den Motorenraum herum verläuft Die Betätigungsschaltung 40 kann auch mit einem handbetätigbaren Schalter, dem Auslöseschalter 26, ausgelöst werden.

Die Betätigungsschaltung 40 dient dazu, eine Verteiler-Einrichtung 44 für das Löschmittel zu betätigen, die im Vorderteil des Fahrzeugs liegt und über eine Leitung 46 mit dem Motorenraum im hinteren Fahrzeugteil verbunden ist.

Die Anordnungen I und II erhalten elektrische Betriebsleistung aus einer geeigneten Haupt- und einer Hilfsieistungsversorgung und sind so ausgelegt, daß sie auch bei ansonsten betriebsunfähigem Fahrzeug arbeiten.

Die in F i g. 1 schematisiert dargestellte Betätigungsschaltung 20 kann in zwei Betriebsarten arbeiten, d. h. einer Normalbetriebsart, wenn die Wahrscheinlichkeit von Feindbeschuß gering ist, und einer Kampf-Betriebsart, wenn Feindbeschuß möglich ist. Die genaue Funktion der Betätigungsschaltung 20, die aus herkömmlichen Logik-Schaltungen besteht, soll nun unter Bezug auf die Ablaufdiagramme der F i g. 2A und 2B ausführlich beschrieben werden. Diese Ablaufdiagramme gelten für eine Anordnung mit vier Behältern 32.

Für den Normalbetrieb (Fig.2A) mit drei Fühleranordnungen gibt es vier Möglichkeiten. Wird nur eine Fühleranordnung aktiviert, spricht die Anordnung zur Feuer- und Explosionsunterdrückung nicht an.

Werden zwei Fühleranordnungen innerhalb von mehr als 10 ms aktiviert und ist der Behälter Nr. 1 betriebsfähig, wird der Behälter Nr. 1 betätigt. Nach beendeter Funktion ist die Anordnung nach fünf Sekunden für den Normalbetrieb erneut betriebsbereit Löst der Behälter Nr. 1 nicht aus und ist der Behälter Nr. 2 betriebsfähig, wird letzterer betätigt. Nach beendeter Funktion ist die Anordnung nach fünf Sekunden erneut betriebsbereit.

Falls der Behälter Nr. 2 nicht auslöst, wenn betätigt, oder beide Behälter Nr. 1 und Nr. 2 nicht betriebsfähig sind, wird der Behälter Nr. 3 ausgelöst, falls er betriebsfähig ist. Nach beendeter Funktion ist die Anordnung nach fünf Sekunden für den Normalbetrieb erneut bereit. Falls der Behälter Nr. 3 nicht betriebsfähig ist oder beim Betätigen nicht auslöst, wird der Behälter Nr. 4 betätigt, falls er betriebsbereit ist.

Falls innerhalb von weniger als 10 ms zwei oder alle drei Fühler ansprechen, werden die Behälter Nr. 1 und Nr. 3 aktiviert, falls betriebsbereit. Wenn der Behälter Nr. 1 nicht betriebsbereit ist oder beim Betätigen nicht auslöst, wird der Behälter 2 betätigt, falls er betriebsfähig ist. Wenn die Behälter Nr. 2 oder Nr. 3 betriebsunfähig sind oder nicht auslösen, wenn betätigt, wird der Behälter Nr. 4 betätigt, falls er betriebsbereit ist. Wenn die Behälter Nr. 3 und Nr. 4 betriebsunfähig sind oder, wenn betätigt, nicht auslösen, und der Behälter Nr. 1 einwandfrei arbeitet, wird der Behälter Nr. 2 betätigt, falls betriebsfähig. Nachdem zwei Behälter arbeiten, ist die Anordnung nach fünf Sekunden für den normalen Betrieb wieder einsatzfähig in dem Maß, wie betriebsfähige Behälter verbleiben.

Die Anordnung arbeitet ansprechend auf einen von Hand eingegebenen Befehl im Kampfbetrieb (F i g. 2B). Im Kampfbetrieb ist die Funktionsweise der Anordnung unabhängig von der Anzahl der gleichzeitig aktivierten Fühleranordnungen die gleiche. Spricht also eine oder mehrere Fühleranordnungen an, betätigt die Betätigungsschaltung die Behälter Nr. 1 und Nr. 3, falls sie einsatzbereit sind. Ist der Behälter Nr. 1 nicht betriebsfähig, werden die Behälter Nr. 2 und Nr. 3 betätigt, falls betriebsfähig. Wenn der Behälter Nr. 3 nicht betriebsfähig ist, werden entsprechend die Behälter Nr. 1 und Nr. 4 betätigt, falls sie einsatzbereit sind.

Wenn der Behälter Nr. 1 nicht arbeitet, wenn betätigt, wird der Behälter Nr. 2 betätigt, falls er betriebsbereit ist. Wenn der Behälter Nr. 2 entweder nicht einsatzbereit ist oder, wenn betätigt, nicht arbeitet, wird der Behälter Nr. 4 betätigt, falls er einsatzbereits ist. Wenn entsprechend der Behälter Nr. 2 nicht arbeitet, wenn betätigt, wird der Behälter Nr. 4 ausgelöst, falls er einsatzbereit ist. Wenn der Behälter Nr. 4 entweder nicht betriebsfähig ist oder, wenn betätigt, nicht arbeitet, wird der Behälter Nr. 2 ausgelöst, falls er einsatzbereit ist.

Wenn beide Behälter Nr. 1 und Nr. 3, wenn betätigt, nicht arbeiten, werden die Behälter Nr. 2 und Nr. 4 ausgelöst, sofern sie einsatzbereit sind.

Nachdem zwei Behälter einwandfrei arbeiten, ist die Anordnung nach fünf Sekunden wieder einsatzbereit in dem Maß, wie betriebsfähige Behälter verbleiben.

Es ist eine Besonderheit der vorliegenden Anordnungen, daß die oben beschriebenen Funktionsvorgänge in sehr kurzen Zeitspannen in der Größenordnung von Millisekunden stattfinden, um die betriebsunfähigen Behälter gegen einsatzbereite Behälter so ausreichend schnell auszutauschen, daß eine Explosion unterdrückt werden kann.

Die Funktionen der Betätigungsschaltung 20, welche die Ablaufdiagramme der Fig.2A und 2B zeigen, werden beispielsweise vorzugsweise durch herkömmliche Logikschaltungsbauteile realisiert, die in dem Blockschaltbild der F i g. 3 dargestellt sind; diese soll nun beschrieben werden.

In Fig.3 werden die Alarmeingangssignale von den Detektoren Nr. 1, 2 und 3 — entsprechend den drei Fühleranordnungen 22 der F i g. 1 — von jeweiligen Fensterschaltungen der Betätigungsschaltung 20 übernommen und die Ausgangssignale der Fensterschaltungen gleichzeitig auf jeweils einen zugehörigen Eingang eines PROM-Bausteins (512 χ 4) mit der primären Funktionslogik sowie auf einen zugehörigen Eingang eines ersten ODER-Glieds gegeben. Die Behälter Nr. 1,2,3 und 4 entsprechend den vier Behältern 32 im Mannschaftsraum 24 (Fig. 1) erhalten ihre Betätigungssignale über entsprechende Treiberschaltungen von den zugehörigen Ausgängen der primären Funktionslogik untger der Steuerung durch die anderen Eingänge der primären Funktionslogik. Einer dieser anderen Eingänge führt zum Ausgang einer monostabilen Kippstufe (positive Schaltflanke), die von dem ersten ODER-Glied getriggert wird, während ein weiteres Eingangssignal das Ausgangssigna] des Betriebsartenschalters (KAMPF/NORMAL) ist Vier weitere Eingangssignale, die jeweils einen leeren Behälter anzeigen, und den jeweiligen »Behälter leer«-Alarm erregen, kommen von den Behältern Nr. 1,2,3 und 4. Ein Baustein-Aufschah-Signal erreicht die primäre Funktionslogik über zwei hintereinandergeschaltete monostabile Kippstufen (eines mit positiver, das andere mit negativer Schaltflanke) aus einem zweiten ODER-Glied, dessen Eingangssignale die Ausgangssignale der primären Funktionslogik sind.

Die die leeren Behälter meldenden Eingangssignale der primären Funktionslogik gehen auch an einen PROM-Baustein (256 χ 4) einer sekundären Funktionslogik, die vier zusätzliche Eingangssignale aufnimmt und zwar jeweils über zwei hintereinandergeschaltete monostabile Kippstufer. (eine mit positiver, die andere mit negati-

ver Schaltflanke), die von den jeweiligen Ausgangssignalen der primären Funktionslogik und den jeweiligen Ausgangssignalen der sekundären Funktionslogik, und zwar dem jeweils ersten eintreffenden Signal, triggerbar sind. Weiterhin liefert eine vom ersten ODER-Glied getriggerte monostabile Kippstufe ein Baustein-Aufschaltsignal.

Zum Prüfen der Funktionen der Betätigungsschaltung 20 sind ein Prüfschalter und eine Prüflampe vorgesehen. Beim Schließen des Prüfschalters gelangen Eingangssignale an die primäre und die sekundäre Funktionslogik, die deren Eingangssignale aus der von dem ersten ODER-Glied getriggerten monostabilen Kippstufe simulieren. Gleichzeitig legt der Prüfschalter eines der beiden Eingangssignale an die Prüflampe, deren anderes Eingangssignal aus einem ersten UND-Glied kommt, wenn letzteres gleichzeitig Eingangssignale aus einem

ίο zweiten UND-Glied und einem dritten UND-Glied erhält. Das zweite UND-Glied spricht auf die jeweiligen Ausgangssignale der sekundären Funktionslogik an, während das dritte UND-Glied die Ausgangssignale der Behälter-Treiberschaltungen aufnimmt. Sämtliche erforderlichen Versorgungsspannungen für die Betätigungsschaltung 20 werden von einem Spannungsregler (F i g. 3) geliefert, dessen Anschlußleitungen nicht gezeigt sind, um das Blockschaltbild zu vereinfachen.

is Es sei nun auf die Fig.4 verwiesen, die eine Ausführungsform eines Behälters für Löschmaterial mit einer Reißscheibe, einem Freigabeventil und einem Druckfühler zeigt Es ist eine Besonderheit der vorliegenden Anordnung, daß der Behälter seinen Inhalt innerhalb von 150 ms nach dem Eingang eines Betätigungssignals entleeren kann.

Der Behälter 210 ist eine Spezialkonstruktion, die ein extrem schnelles Ausgeben des Behälterinhalts erlaubt.

Die Konstruktionsparameter des Behälters sowie dessen Füllen und Unterdrucksetzen sollen nun beschrieben werden.

Auf der Grundlage einer Berechnung des Gesamtvolumens eines zu schützenden Raumvolumens (beispielsweise des Mannschaftsabteils eines Panzerfahrzeuges), der Gesamtanzahl und der Anordnung der Behälter mit Löschmittel in diesem sowie der Konzentration des Löschmittels in diesem Raumvolumen, mit der eine Unterdrückung erreicht werden kann (typischerweise fünf Prozent), läßt sich die Löschmittelmenge bestimmen, die jeder Behälter enthalten muß.

In der Praxis wird der Behälter mit einem Löschmittel wie Halon 1301 gefüllt. Das Löschmittel wird im flüssigen Zustand unter Druck eingefüllt und nimmt einen Teil des Behälters ein. Weiterhin nimmt der Behälter ein Druckgas wie Stickstoff auf.

Der Zusammenhang zwischen den verschiedenen Parametern, die die Geschwindigkeit bestimmen, mit der das Löschmittel den Behälter über dessen Strömungskanal verläßt, wird bestimmt von der folgenden Näherungsbeziehung:

U = Austrittsgeschwindigkeit des Löschmittels im flüssigen Zustand (in Einheiten von 0,305 m/s)

g = Erdbeschleunigung (0305 m/s²)

m = Dichte des Löschmittels im flüssigen Zustand (in Einheiten von 0,01602 g/cm³)

P_n = Partialdruck des Druckgases im Behälter (in Einheiten von 47,876 Pa)

v„o = spezifisches Volumen des Druckgases im Behälter (in Einheiten von 6237 cm³/g)

a = wirksame Fläche der Austrittsöffnung (in Einheiten von 929 cm²)

m„ = Gewicht des Druckgases im Behälter (in Einheiten von 454 g)

k„ = polytrope Konstante des Druckgases

Pf = Partialdruck des Löschmitteldampfes (in Einheiten von 47,876 Pa)

ν to — spezifisches Volumen des Löschmitteldampfes im Behälter (in Einheiten von 62,37 cm³/g)

mi = Gewicht des Löschmittels in der Gasphase im Behälter (in Einheiten von 454 g)

so Kr = polytrope Konstante des Löschmittels

P_a = Atmosphärendruck (in Einheiten von 47,876 Pa)

Diese Beziehung läßt sich nach herkömmlichen numerischen Iterationsrechenverfahren mit einem Elektronenrechner lösen. Im Programm werden folgende Parameter variiert: Gesamtbehältervolumen, Behälterinnendruck im gefüllten Zustand, Gesamtgewicht des Löschmittels, wirksame Austrittsöffnungsfläche und Umgebungstemperatur am Einsatzort

Für vorgegebene Entleerungszeit und vorgegebenes Volumen des Löschmittels liefert das Rechnerprogramm eine Vielzahl von Kombinationen der verschiedenen Parameter, aus denen eine brauchbare Kombination ausgewählt und auf deren Grundlage der Behälter konstruiert werden kann. Die Austrittsgeschwindigkeit t/des Löschmittels wählt man so groß, daß sich die gewünschte Konzentration des Löschmittels im Raumvolumen innerhalb von 150 ms nach dem Auslösen ergibt

Nachdem man eine gegebene Parameterkombination gewählt hat, sind auch die Menge des Löschmiltels und des Stickstoffs und damit das Behältervolumen und die Fläche der Austrittsöffnung für eine gegebene Temperatur am Einsatzort bekannt.

Dann bestimmt man die Behälterabmessungen und die Innengestaltung auf der Grundlage der Forderung, daß das Verhältnis zwischen dem Austrittsdurchmesser d und dem Behälterdurchmesser D im Bereich von 1 :5 bis 1 :10 liegen sollte. Die Grenzen dieser Abmessungen werden durch die vom Montageort auferlegten Bedingungen bestimmt Die Gestalt des sich verengenden Behälterteils, der den Behälterkörper mit dem Auslaß verbin-

det, bestimmt sich nach der Lehre von Rouss-Hassen auf S. 580 bis 581 des »Engineering Handbook« von S. G. Ettingen, Vol. 1,1954 (Hebrew), die den Zusammenhang zwischen der Länge L des sich verjüngenden Teils, der im Längsschnitt von zwei sich schneidenden Parabeln 212, 214 gebildet wird, und dem Behälterdurchmesser D sowie den Zusammenhang zwischen der Länge L und dem Schnittpunkt 216 der beiden Parabeln 212,214 angibt.

In einer gebauten und geprüften Ausführungsform betragen der Behälterdurchmesser D= 150 mm, der ,· Austrittsdurchmesser d = 26 mm und die Länge des sich verjüngenden Teils L=UO mm. Der Schnittpunkt der

Parabeln liegt 90 mm entlang L vom Auslaß entfernt; die Gesamtlänge des Behälters beträgt 275 mm.
. Der Behälter ist aus hochfestem Metall nach Form- oder Tiefziehverfahren für Hechdruckanwendungen

hergestellt und weist eine glatte Innenfläche auf, um Reibungsverluste gering zu halten.

Am Auslaßende des Behälters 210 ist eine Drucküberwachungseinrichtung sowie ein Freigabeventil 230 angeordnet. Das Freigabeventil 230 wiest einen Kragen 232 auf, der dicht auf den Behälter 210 am Auslaß aufgesetzt ist. Eine Befestigungsseinrichtung 234 für die Drucküberwachungseinrichtung ist auf den Kragen 232 aufgeschraubt und gegen ihn mit einem O-Ring 235 abgedichtet. Eine zweite Befestigungseinrichtung 238 wirkt mit der Befestigungseinrichtung 234 zusammen und ist auf dieser mittels einer Schraube 240 festgelegt, die in ein Gewindeloch 242 eingeschraubt ist.

_t Der Kragen 232 sowie die Befestigungseinrichtungen 234, 238 bilden gemeinsam einen Strömungskanal 260

- für das Löschmittel aus dem Behälter 2JO heraus, der von dessen Auslaß her in einer allgemeinen koaxialen

Orientierung verläuft. Dieser Strömungskanal 260 ist durch eine Reißscheibe 244 verschlossen, die zwischen den ₍ zusammenwirkenden Befestigungseinrichtungen 234,238 liegt.

ι In der Befestigungseinrichtung 234 ist ein radial verlaufender Kanal 246 zum Einfüllen vorgesehen, der von

₍ einer Stopfenanordnung 248 verschlossen wird. Mit diesem Kanal 246 steht ein Kanal 250 in Strömungsverbin-

[ dung, der zu einem Druckfühler 252 führt. Beim Druckfühler 252 kann es sich um jeden geeigneten, schnell

Ί ansprechenden Druckfühler handeln. Die hohe Ansprechgeschwindigkeit zum Erfassen des Löschmittelaustritts

wird erreicht mit einem Venturi-Saugeffekt. Der Druckfühler 252 liefert ein Ausgangssignal über ein elektrisches

, Kabel 254, das an eine Steckverbindung 256 geführt ist, die ihrerseits auf einem dicht abgeschlossenen Abdeck-

element 258 angebracht ist, das das Auslaßende des Behälters 210 überdeckt.

₍ Der Druckfühler 252 übt eine Doppelfunktion aus: er zeigt erstens den statischen Innendruck des gefüllten

Behälters 210 an, wirkt also als Betriebsfähigkeitsdetektor, und überwacht so die Einsatzbereitschaft des Behälters 210, und er meldet zweitens sofort die Löschmittelabgabe aus dem Behälter 210, indem er den Druckabfall im Kanal 246 und 250 infolge einer Strömung des flüssigen Löschmittels durch den Strömungskanal 260 unter Ausnutzung des Venturi-Saugeffekts erfaßt, und wirkt damit als Ausströmungsdetektor.

, Eine Einrichtung, die Druck mit hoher Geschwindigkeit erzeugt und auch als »Druckimpulsgenerator« be-

'i zeichnet werden kann, typischerweise ein Detonator 262, ist auf der Befestigungseinrichtung 238 angebracht und

,' steht in Verbindung mit dem Strömungskanal 260 über nur einen geneigten Kanal 264 in der Befestigungseinrichtung 238, der dicht über der Reißscheibe 244 mündet. Der Detonator 262 wird von einem elektrischen Signal auf einem Kabel 266 zur Steckverbindung 256 ausgelöst und erzeugt einen Druckimpuls, der durch den Kanal 264 auf die Reißscheibe 244 trifft, diese aufreißt und ein sofortiges und im wesentlichen unbehindertes Austreten des unter Druck stehenden Löschmittels aus dem Behälter 210 erlaubt.

Es ist eine weitere Besonderheit der vorliegenden Anordnung, daß der Druckerzeuger vollständig außerhalb des Strömungskanals 260 liegt und nur über den weiteren Kanal 264 mit diesem in Verbindung steht, um die Austrittsströmung des Löschmittels nicht zu stören. Da der Druckfühler 252 auf ähnliche Weise außerhalb des Strömungskanals 260 angeordnet ist, kann das Löschmittel im wesentlichen ungestört ausströmen, nachdem die Reißscheibe 244 aufgerissen worden ist.

Das abdichtbare Abdeckelement 258 ist auf einem Befestigungskragen 270 befestigt, der am Behälter 210 angeschweißt oder sonstwie befestigt sein kann. Das Abdeckelement 258 bildet eine kurze Düse 272, die koaxial mit dem Strömungskanal 260 fluchtet und weiter ist als dieser, um die Austrittsströmung nicht zu behindern.

Es ist eine weitere Besonderheit der vorliegenden Anordnung, daß der Druckfühler das Austreten des Löschmittels aus dem Behälter innerhalb von 10 ms erfaßt und daß die Betätigungsschaltung — beispielsweise die Betätigungsschaltung 20 — einen zusätzlichen Behälter innerhalb von 30 ms nach einem Behälterausfall betätigt

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung mit einer Mehrzahl von Löschmaterial enthaltenden Behältern, die in Strömungsverbindung mit einem geschützten Raumvolumen angeordnet sind und mit einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Behälter, so daß diese Löschmittel ausgeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Betätigungsschaltung (20, 40) umfaßt, die mit je einem Ausströmungsdetektor (252) jedes Behälters (32, 210) verbunden ist und in Ansprechung auf ein Alarmsignal mindestens einen ausgewählten Behälter (32,210) betätigt und beim Fehlen eines ein Ausströmen aus dem betätigten Behälter (32,210) rückmeldenden Signals von dem entsprechenden Ausströmungsdetektor (252) bzw. den entsprechenden Ausströmungsdetektoren (252) einen zusätzlichen Behälter (32,210) betätigt

2. Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsschaltung (20,40) mit je einem Betriebsfähigkeitsdetektor jedes Behälters (32,210) verbunden ist und in Ansprechung auf ein Alarmsignal mindestens einen solchen Behälter (32,210) anfänglich auswählt, der

is durch »in Signal seines Betriebsfähigkeitsdetektors als betriebsfähig gemeldet ist.

3. Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmungsdetektoren (252) ein Ausströmen des Inhalts des jeweiligen Behälters (32,210) innerhalb von 10 ms ermitteln und daß die Betätigungsschaltung (20,40) einen zusätzlichen Behälter (32,210) innerhalb von 30 ms nach nicht ermitteltem Ausströmen betätigt

4. Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmungsdetektor (252) und/oder der Betriebsfähigkeitsdetektor ein Druckfühler ist, der außerhalb des Strömungskanals (260) des jeweiligen Behälters (32,210) angeordnet ist

5. Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler (252) über einen Kanal (246,250) in Strömungsverbindung mit dem Strömungskanal (260) des jeweiligen Behälters (32,210) steht

6. Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,, dadurch gekennzeichnet daß der Behälter (32,210) einen durch eine Behälteröffnung verlaufenden Strömungskanal (260) aufweist und eine durch die Behälteröffnung verlaufende und chn Strömungskanai (260) verschließende Reißscheibe (244) sowie ein Druck mit hoher Geschwindigkeit erzeugende Einrichtung (262) besitzt die vollständig außerhalb des Strömungskanals (260) angeordnet und nur über einen Kanal (264) in Druckverbindung mit der Reißscheibe (244) steht sowie einen bei ihrer Betätigung letztere zerreißenden Druck erzeugt

7. Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Druck mit hoher Geschwindigkeit erzeugende Einrichtung (262) ein elektrisch betätigbarer Detonator ist.

8. Feuer- und Explosionsunterdrückungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (264) ein enger, auf die Reißscheibe (244) gerichteter Kanal ist, so daß bei einer Betätigung des Detonators (262) der erzeugte Druck auf die Reißscheibe (244) trifft.