Пожары на фабриках, заводах, в складских помещениях, ввиду наличия на этих объектах большого количества горючих материалов, приносили громадные убытки. Отсутствие средств противопожарной защиты и обученного персонала для борьбы с возникающими пожарами в начале XIX в. привлекло внимание к столь жгучей проблеме различных специалистов. И техническое решение этой задачи было найдено, пожарная автоматика получила широкое распространение во всем мире. А принцип защиты подобных объектов был найден еще в XVIII в.
16 ноября 1769 г. начальник Колывано-Воскресенских заводов (Алтайский край) дал задание К.Д. Фролову изготовить образец «для построения при заводских фабриках во время пожарного случая водополивной машины, какую он изобретет». Работа спорилась, и уже 20 января 1770 г. Кузьма Дмитриевич представил на рассмотрение свою модель. Но управляющий Змеиногорским рудником Лейбе из-за зависти опорочил работу умельца и дал о ней плохой отзыв. По этой причине начальник заводов признал проект пожарной машины непригодным. В описании проекта автор указывал, что его пожарная машина может быть использована в качестве водопроводной установки. Механизм ее был прост. Двигателем служило водоналивное колесо. На его валу была насажена шестерня, вращение которой посредством механической передачи преобразовывалось в возвратно-поступательное движение кривошипно-шатунного механизма. Последний жестко соединялся с поршнями двух всасывающих насосов, подававших воду в распределительную трубу, соединенную с подземными магистралями, которые питали водой стояки, установленные возле строений. Эта стационарная насосная установка с водопроводной сетью предназначалась для автоматического пожаротушения. Потоки воды из искусственного водоема направлялись на водяное колесо, вал которого приводил в действие шатунно-кривошипный механизм поршневого насоса, откуда при помощи системы клапанов вода поступала под давлением в водопроводную сеть.
В случае пожара на концы стояков насаживались «кожаные рукава со шприцами». Достаточно теперь было повернуть кран, чтобы началась подача воды в очаг пожара. На чердаки фабрики вода подавалась также через стояк. Внутри чердачных помещений размещались горизонтальные трубы с отверстиями для разбрызгивания воды по всему помещению. Для каждого здания вода подавалась отдельно. Стоимость такой системы по расчету автора составляла в то время 166 руб. 60 коп. Эта полностью автоматизированная пожарная машина не требовала человеческого труда - настолько Фролов опередил свое время.
Лейбе в своей докладной писал, что «в машине Фролова ничего нет нового», что она дает «подобие машин в европейских государствах». Однако это была заведомая ложь. Все пожарные машины и водопроводные установки заграничного образца XVIII в. были громоздкими, требовали на сооружение крупные средства, действовали крайне плохо. Шедевром водопроводной техники XVIII - XIX вв. считалась установка в Марли (Франция), являвшаяся настолько сложной, что «подаваемая ею вода по своей стоимости была дороже вина». Модель же К.Д. Фролова напоминала современную спринклерную систему. Для того времени этот проект был весьма совершенным.
В 1806 г. англичанин Джон Кэри создает аналогичную установку и получает на нее патент. От конструкций Фролова и Кэри до целиком автоматизированной системы остается всего один шаг. И он был сделан в 1864 г. соотечественником Кэри Стюартом Гаррисоном, снабдившим установку оросителем, отдаленно напоминающим спринклер. К доработке автоматической системы пожаротушения, сулившей крупную выгоду, приступают ряд фирм и специалистов. В 1874 г. американская фирма «Пармели и К°» разрабатывает конструкцию оросителя, получившую название спринклер (отанг. брызгать). Спустя семь лет Пьер Ориоль из Канта (Франция) создает «автоматический пожаротушитель Ориоля». Принцип его действия ничем, правда, не отличался от уже известных систем, кроме конструкций оросителя. Для разбрызгивания воды автор изобретения использовал сетчатый распылитель. В том же 1881 г. Фридерик Гриннель из США изобретает отражатель, позволяющий подавать воду из спринклера во всех направлениях. Конструкция спринклера получилась настолько удачной, что буквально со следующего года промышленность освоила их выпуск.
Итак, что же представляли собой первые промышленные спринклерные системы. Идея защиты помещений такими установками впервые, как упоминалось, была предложена русским шихтмейстером (горным офицером) К.Д. Фроловым. Только теперь вместо «кожаных рукавов со шприцами» к водопроводной системе подключались спринклерные головки, основной частью которых был мостик из нескольких тонких металлических пластинок, спаянных между собой легкоплавким металлом с определенной температурой плавления. При повышении температуры окружающей среды легкоплавкий металл мостика расплавлялся, и спринклер вскрывался. Прекратить разбрызгивание воды можно было лишь при закрытии клапана водопроводной системы.
К спринклерным системам предъявлялись определенные требования. Вода, например, должна была равномерно и в достаточном количестве поступать на защищаемую площадь. Кроме того, при этом одновременно должен был смачиваться потолок. Мостик спринклера должен был распадаться при определенной температуре и не препятствовать освобождению пробки, закупоривающей отверстие для подачи воды. Этим условиям в наибольшей степени и отвечал спринклер «Гриннель», получивший широкое распространение в мире.
Первоначально спринклерование фабрик и заводов началось в Америке, а затем и в других странах. В Англии, например, за период с 1882 по 1904 гг. спринклерные установки были размещены на 2,5 тыс. фабриках и заводах. В России установка спринклеров «Гриннель» началась с 1891 г. Их производство осуществляло английское акционерное общество «Матер и Платт». С целью установления монополии 16 июля 1884 г. и 8 апреля 1886 г. Ф. Гриннель, проживавший в г. Провиденсе (Северная Америка) направляет ходатайство в Российское патентное ведомство о выдаче Матеру и Платту из г. Манчестера (Англия) привилегии на усовершенствованный «пожаротушитель» сроком на 10 лет. В описании к привилегии указывалось, что пожаротушитель употребляется в сочетании с водопроводными трубами, подключенными либо к городскому водопроводу, либо к специальному баку, устанавливаемому на определенной высоте над защищаемым помещением. По потолку проводят несколько параллельных рядов водопроводных труб на расстоянии друг от друга 2,5 - 3,0 м. На каждой трубе с интервалом 3,0 - 3,5 м устанавливаются спринклеры, причем расстояние от спринклеров до любой точки помещения не должно было превышать 1,2 - 1,5 м. Конструкция же основного элемента - спринклерной головки - мало чем отличалась от первоначальной.
Надо сказать, что работы по созданию автоматических установок водяного пожаротушения велись одновременно в нескольких направлениях. В 1882 г. Ф. Баром из Варшавы создает аппарат для «автоматического тушения и указания пожара». В нем открытие клапанов для выпуска воды в виде дождя осуществлялось с помощью электричества. Сигнал на клапаны поступал от датчика, выполненного в виде проводов, покрытых изолирующей массой. При повышении температуры эта масса расплавлялась, и концы проволок, соприкасаясь, замыкали электрическую цепь. Одновременно с этим замыкалась цепь электрического звонка и подавался сигнал тревоги. В августе 1882 г. В. Ванкербергер из Брюсселя предлагает использовать для тушения пожаров в фабричных помещениях пожаротушитель, в котором чувствительным элементом являлась пластинка из набора металлов, обладающих различными коэффициентами расширения. При повышении температуры пластинка приводила в движение механическую тягу, посредством которой открывался кран паропроводной системы и включался звонок. По мнению автора, при высокой температуре в помещении можно было использовать стальную пластинку, удерживаемую в определенном положении с помощью легкосгораемой тесьмы или шнура, соединенных, в свою очередь, со шнуром, протянутым по всему помещению.
Месяцем раньше в Российское патентное ведомство поступило предложение от казанского купца Ю.Кюна, которое отличалось тем, что на водопроводных трубах крепились конические трубки с герметичными клапанами, соединенные с легковоспламеняющимся шнуром. 23 мая 1884 г., т.е. почти на месяц раньше Ф. Гриннеля, русский инженер Н.П. Зимин заявляет в патентное ведомство автоматический пожаротушитель, в котором сетка для разбрызгивания воды наглухо закрывалась стеклянным или фарфоровым колпаком. Этот колпак разрушался грузом, приводимым в движение при перегорании легковоспламеняющейся тесьмы, или при расплавлении легкоплавкого металла. Применение стеклянного колпака в качестве запорного устройства водопроводной сети давало возможность использовать автоматические установки водяного пожаротушения в агрессивных средах. Это было важным достижением, так как спринклеры «Гриннель» вследствие коррозии металла не всегда срабатывали в атмосфере, где имелись кислоты. Однако царское правительство мало интересовали достижения своих граждан. Предложение Зимина так и осталось лежать в архиве.
В 1893 г. Ф. Гриннель получает в России новую привилегию на свой спринклер, главным усовершенствованием которого стало «устранение порчи подобных клапанов под действием воздуха, разъедающих газов и воды, влиянию которых клапан подвергается долгое время и вследствие этого может не открыться в нужный момент, или открыться, когда не надо». Он предлагает их делать из стекла, фарфора и других кремнистых соединений. Этот спринклер известен под названием «бульбспринклер».
Кроме спринклеров «Гриннель», в конце прошлого века применялись и другие образцы. Среди них был и спринклер австрийца X. Линзера, отличавшийся от известных двумя особенностями. Мостик из легкоплавкого металла находился не под клапаном, а был вынесен в сторону, вследствие чего на него действовало растяжение, а не сжатие. Второе отличие заключалось в том, что клапан упирался не в упругую диафрагму, а на металлическое седло. Сам же принцип действия был таким же, как у Гриннеля. Недостатком спринклера «Линзера», по мнению специалистов, было наличие в нем подвижных частей, что требовало более тщательного ухода.
Для защиты фабрик и заводов использовались также спринклеры Ньютона и А. Пашковского. Спринклеры русского изобретателя А. Пашковского по своей конструкции занимали среднее положение между спринклерами «Гриннель» и Ньютона, с одной стороны, и спринклерами «Линзера» - с другой. По сравнению с названными, конструкции Пашковского позволяли быстро приводить в рабочее состояние вскрывшиеся спринклеры без замены головок. Достаточно было только вставить в старую головку новый мостик. Это было выгодно и экономически, так как спринклерные головки стоили дорого. Существенно облегчался и контроль за наличием в подводящих трубопроводах воды, поскольку ее отсутствие или малый напор в сети приводили к выделению воды из спринклера. И все-таки 90 процентов всех установок составляли спринклеры «Гриннель».
Применение автоматических установок водяного пожаротушения для защиты помещений внесло существенный вклад в дело борьбы с огнем. В 1904 г. страховой деятель Бэтлей провел анализ всех пожаров на спринклерованных фабриках Англии. Из 810 пожаров 734 (91 процент) погашено спринклерами.
До 1893 г. спринклерами «Гриннель» было предотвращено 1780 пожаров. В этих устройствах видели надежную защиту от огня, и уже к 1895 г. во всем мире насчитывалось свыше 3 млн 250 тыс. спринклеров «Гриннель», под защитой которых находилось свыше 12 тысяч зданий с имуществом на сумму свыше 1 млрд руб. по ценам того времени. Уже в начале XX в. с помощью спринклерных установок в мире было предотвращено 15 тысяч пожаров.