空间站细水雾灭电缆火灾地面试验研究

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1、第18卷第2期载人航天Vo1．18No．22012年2月MannedSpaceflight85空间站细水雾灭电缆火灾地面试验研究刘银水，郭志恒，蒋卓，毛旭耀(华中科技大学机械学院液压气动技术研究中心，武汉430074)摘要电缆火是空间站典型火灾之一。在分析空间站电缆火灾特征和微重力条件下水雾场特征的基础上，搭建模拟空间站试验平台，对不同雾粒直径、喷射方位、隔挡等对过载电缆的温度控制效果及水雾条件下电缆的绝缘性能进行地面试验研究，得出合适的雾粒直径范围及喷嘴的布置方式。关键词空间站；细水雾；电缆火；试验研究；封闭空间中图分类号：V423．70358文献标识码：A文章编号：1674—5825(

2、2012)02—0085—05的灭火方式l11。对于载人航天器这样的特殊密闭环1引言境，细水雾灭火有着对人员安全无害、灭火效率电气火灾是由于电气线路、电气元件、电子设备高、降温作用强、能有效扑灭各种火灾和隔挡火灾等供配电设备出现故障释放的热能，在具备燃烧条等突出优点l2l。目前，美国等国家正在开展细水雾件下引燃本体或其他可燃物而造成的火灾。在工业灭火技术在载人航天领域的应用研究，并进行了现场，电气火灾是引起重大火灾的第一原因。在载人搭载试验_3l。航天器、深潜器等密闭空间中，电气设备及元件较2空间站电缆的着火特征多，布置紧密，电气火灾不易探测，同时空间存在氧气，因此，电气火灾是空问站火灾的

3、典型形式。空间站材料的常见燃烧形式有明火、阴燃、热解目前适用于电气火灾的灭火方式有二氧化碳、等。对于目前常用的电缆绝缘材料如聚氯乙烯，其燃氮气、哈龙灭火等，但在密闭空问这些灭火方式对人烧形式主要是热解。热解是无氧化作用的不可逆化员均存在危害。细水雾灭火以水(自来水、纯净水、蒸学分解，其过程并不消耗或消耗很少的氧气。但电气馏水等)为工作介质，没有任何添加剂，喷射后不会元件、电缆等电气设备热解生成物中会含有一定量对人员造成危害；同时细水雾对有毒烟气具有良好的CO、CO等有害氧化物气体和烟尘颗粒，在生成的吸收、稀释作用，这种效果是其它灭火剂所不具备CO、CO：等氧化物气体过程中会消耗少量的氧气。

4、研的。另外，借助于空间站的湿度调节系统，其后处理究表明：普通聚氯乙烯电缆工作温度不得超过比较方便，而且不会对臭氧层造成破坏，不会对环境70~C，电缆绝缘层温度达到100~C以上，电缆绝缘层造成污染。将发生热解。近年来，随着世界各国对细水雾灭火研究的深微重力条件下，没有浮力自然对流不存在。若同入，证明细水雾灭火技术具有环保、安全、灭火机理时强迫对流也不存在的话，则燃烧过程就由扩散过先进、灭火效果好、能扑灭A、B、c三类的火灾，对电程所控制，温度梯度与常重力条件下相比较相当低，气设备安全等优点，细水雾灭火已被公认为最理想因此扩散速度低。燃烧特性的不同给火灾检测和灭收稿日期：2011-10—24

5、；修回日期：2011-11-09作者简介：刘银水(1973一)，男，博士，教授，主要从事水压传动基础技术及应用、新型绿色消防技术、深海作业技术、电液控制工程等方面的教学与科研工作。E—mail：liuwater@tom．com载人航天笙!童86在航天器中主要火灾类型为电气火灾以及电气尽管如此，对于着火来说，支撑其存在的同样是火灾引起的其他固体可燃物燃烧火灾。对电气火灭三要素：燃料、点火源和氧气。对于灭火方法而言，需而言，一般早期火场温度较低，在100cc左右。南于火要针对其中任何一个和几个要素采取措施。场温度相对较低，水雾的蒸发时间大大增加，不利于对于电气系统火灾而言，氧气不是火灾发生的火

6、灾的扑灭。电气火灾早期一般不存在火焰，热空气决定性因素，绝氧窒息灭火法对于扑灭热解类电气对流相对较少，水雾可以直接到达热源部分’。火灾效果并不显著。二氧化碳、氮气、哈龙的主要灭本文研究在密闭空间进行细水雾灭电缆火试火机理是窒息。而水雾依靠冷却和绝氧窒息等多种验试验条件同空间站条件有差异，但只要火灾发生机理达到灭火的目的，因此其灭火机理更先进，灭火地点在水雾喷射范围之内，本文的研究结果对细水效率更高，更适合电气火的灭火要求。霉灭火在空间站的应用仍具有一定的参考价值。3微重力条件下的水雾场特征4试验方法微重力条件下的雾场特征如何，目前还没有详本文所有试验均在密闭空间环境内进行，其外细的试验测试

7、结果。图1为通过仿真得}}{的常重形结构如图2所示，在其内部右侧设置了两个局部和微重力条件下距喷嘴1m处的轴向速度，可以看密闭空间，试验研究主要在局部密闭空间内部进仃。出，对于细水雾灭火所采用的离心式压力喷嘴而言，两个局部密闭空问既可作为单独试验空间，又口]通由于其口速度高(如图所示，达到了26m／s)，因此过拆除之间隔离装置成为一个试验空问。局部雾粒具有很大的动能。在能量的组成中占主要成分；空间内装有多种传感器，可以实