Исследователи разработали новый портативный инструмент, который может улучшить тушение пожаров, сделав этот процесс более эффективным и гораздо менее рискованным.

Это устройство, созданное в качестве альтернативы традиционным противопожарным средствам, таким как токсичные химические пены или гидранты, использование которых может привести к истощению водных ресурсов, подавляет пламя с помощью силы токопроводящих аэрозолей — мелких частиц , способных направлять электричество.

Эти аэрозоли переносятся вихревыми кольцами — небольшими полосами воздуха в форме пончика, — которые преобразуют частицы в короткие импульсы ветра, которые преобразуют близлежащий кислород в озон. После высвобождения их ускоренный поток воздуха создает быструю турбулентность, нарушая естественный процесс горения и быстро гася целевой пожар, сказал Джон ЛаРокко, ведущий автор исследования и научный сотрудник в области психиатрии в Медицинском колледже Университета штата Огайо.

«Используя комбинацию электричества и технологии вихревого кольца, мы нашли более эффективный способ решения экологической проблемы, который улучшит качество нашей жизни», — сказал ЛаРокко.

Пусковое устройство напоминает небольшое ведро, прикрепленное к подлокотнику. Пожарные направляют ведро на огонь, а ведро использует импульсы сжатого воздуха или эластичную диафрагму для подачи аэрозолей в электрическую дугу для тушения пожара.

По словам Кудсии Тахмины, соавтора исследования и доцента кафедры электротехники и вычислительной техники , идея создания этого недорогого, безопасного и портативного устройства изначально возникла как способ усовершенствовать существующие методы управления пожарами.

Первым шагом исследования было определение того, какие химические комбинации лучше всего подойдут для создания проводящих аэрозолей. После того, как семь смесей были протестированы в двух испытаниях, наиболее проводящая из них, грубый медный раствор, была выбрана в качестве материала вихревого кольца. После того, как моделирование исследования показало, что устройство успешно подавляет пожары, исследователи решили проверить, как они могут еще больше оптимизировать мощность пусковой установки.

Для этого они испытали две версии своего прототипа: пневматическую пусковую установку с коническим соплом, которая создавала вихревые кольца путем выпуска сжатого воздуха, и эластичную диафрагменную пусковую установку с квадратным соплом, которая создавала вихревые кольца с помощью эластичной мембраны.

Хотя вихревой генератор сжатого воздуха был значительно эффективнее своего аналога, их работа показала, что оба прототипа имели эффективный радиус действия около 2 метров, или около 6,5 футов.

«В обоих случаях мы были поражены изобретением», — сказал ЛаРокко.

Исследование было недавно опубликовано в журнале Technologies.

В зависимости от масштаба пожара и количества пожарных, задействованных в его тушении, вполне вероятно, что в реальной чрезвычайной ситуации понадобится несколько таких устройств.

«Конструкция нашего Vortex Launcher на самом деле очень проста по своей сути», — сказал Джон Симонис, еще один соавтор исследования и студент бакалавриата по электротехнике и вычислительной технике. «Одним из преимуществ этой простоты является то, что она также очень масштабируема».

«Он маневренный в ограниченном пространстве, так что вы можете проходить через двери и помещения, но при этом он достаточно большой, чтобы иметь практическую пользу от создания вихревых колец», — сказал он.

Поскольку вихревые кольца также сохраняют свою форму при рассеивании, они могут переносить химические грузы на большие расстояния — преимущество по сравнению с другими методами — что повысит безопасность пожарных, поскольку им не придется рисковать получением травм, приближаясь к пламени, чтобы потушить его.

Исследование приходит к выводу, что их устройство может быть усовершенствовано путем интеграции в систему мультимодальных датчиков или анализа изображений. Эти усовершенствования компьютерного зрения позволят пусковой установке нацеливаться на пожары, вызванные широким спектром источников, сказал Симонис.

Исследование также имеет будущее в области промышленной автоматизации и аэрокосмических технологий, где устройство может использоваться для защиты военной техники и даже внутренних помещений космических кораблей от пожаров.

«Наше устройство может иметь множество применений, способных изменить ситуацию», — сказал Симонис.

Соавтором был Стэн Эссель из Университета штата Огайо.