CC BY
83Фомин В. И.
КРАТКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Статья посвящена истории развития и современному состоянию автоматического пожаротушения в России. Приводятся исторические сведения об автоматическом пожаротушении в зарубежных странах. Указываются основные производители автоматического пожаротушения в России.
Ключевые слова: автоматическое пожаротушение, спринклерные, дренчерные установки, водяное, пенное, газовое, порошковое, аэрозольное пожаротушение, огнетушащие вещества.
Почти 90 лет назад в России развитие пожарной автоматики стало отдельным направлением науки и производства - к концу 1925 года в России началось серийное производство установок пожарной автоматики. Вместе с тем, применение автоматических установок пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения осуществлялось и ранее.
ВОДЯНОЕ ПОЖАРОТУШЕНИЕ
Первая установка водяного пожаротушения была предложена в 1770 году Козьмой Фроловым управляющему Змеиногорским рудоуправлением. Изобретение представляло собой стационарную насосную установку с водопроводной сетью для автоматического пожаротушения. Но управляющий рудоуправления распорядился убрать бумаги с разработками в архив. А спустя 36 лет, в 1806 г., аналогичная автоматическая установка водяного пожаротушения была запатентована англичанином Джоном Кэри. Он предложил проложить в защищаемом помещении сеть трубопроводов от водонапорного бака, а на сети установить оросители с мелкими отверстиями. В помещении протягивался
горючий шнур, при перегорании которого открывались замки, удерживающие клапан, и вода поступала к оросителям.
В 1864 г. англичанин Стюарт Гар-рисон разработал ороситель, отдалённо напоминающий современный спринклер. Дальнейшее развитие спринклерных установок связано с именами американцев Генри Пармели и Фредерика Гриннеля. Первые автоматические установки водо-тушения фирмы «Гриннель» появились в Западной Европе в 1882 г., а в 1902 г. Гриннель запатентовал конструкцию водо-сигнального клапана, явившегося прообразом нынешних запорно-пусковых устройств в спринклерных установках.
В России спринклерные установки начали появляться в конце XIX в. Основными потребителями спринклерных систем были владельцы фабрик и заводов, которые по достоинству оценили способность систем ликвидировать пожар в самом его начале. К 1 91 8 г. в России насчитывалось около 900 предприятий текстильной, резиновой и мебельной промышленности, оборудованных спринклерными установками.
В 1926 г. было организовано акционерное общество «Спринклер», которое
Рисунок 1. Стационарная установка пожаротушения К. Д. Фролова
занималось внедрением новых и восстановлением вышедших из строя спринклер-ных установок. Уже в 1924-25 гг. в стране было 15 тысяч, а в 1926 - свыше 25 тысяч спринклеров.
Наряду с разработкой и производством установок издавались учебные пособия и нормативные документы. Работы А. А. Пресса по защите предприятий спринклерными установками неоднократно переиздавались как в дореволюционное время, так и в годы советской власти. В 1927 г. М. Порфирьев впервые предложил методику расчёта спринклерных установок, которая позднее (в 1933 г.) была уточнена и дополнена инженером В. Г. Лобачёвым. Также в 1927 г. НКВД СССР издал «Правила устройства спринклерных сооружений и ухода за ними». Впоследствии было разработано множество других проектных норм.
Наиболее полные и систематизированные сведения об устройстве и эксплуатации спринклерных и дренчерных установок были приведены в книге Е. А. Тейхмана «Спринклерное и дренчерное оборудование», изданной в 1937 г.
В предвоенные годы исследования по гидравлике Н. А. Тарасова-Агалакова помогли окончательно сформировать методику расчёта спринклерных и дренчер-ных установок, используемую при проектировании и в настоящее время.
В последние годы одним из способов повышения эффективности пожаротуше-
ния водой является использование тонкораспыленной воды. Автоматические установки пожаротушения тонкораспылённой водой могут быть как стационарными, так и модульными и применяются для поверхностного и локального по поверхности тушения очагов пожара классов А и В. Установки эффективны для тушения загораний водонерастворимых нефтепродуктов с температурой кипения ниже 100 °С.
Разработка и промышленный выпуск специальных спринклерных оросителей для тонкораспылённой воды «Аквамастер» были осуществлены ООО «ГорПожБезо-пасность». Также в Научно-исследовательском институте низких температур при МАИ за последние годы создан ряд сприн-клерных и дренчерных мелкодисперсных оросителей, предназначенных для тушения пожаров классов А и В в замкнутых и полузамкнутых объёмах.
ПЕННОЕ ПОЖАРОТУШЕНИЕ
П
Рисунок 2. Спринклеры для водяного пожаротушения
оиск эффективных огнетушащих средств привёл к разработке воздушно-механической пены. Применение пены для тушения пожаров впервые было предложено в 1902 г. русским инженером А. Г. Лораном. Он проводил опыты с раствором бикарбоната в воде, действуя на него кислотой, а в качестве пенообразователя применял лакричный экстракт.
В начале ХХ в. российское акционерное общество «Шеф» разработало и начало выпускать автоматические установки химического пенного тушения с теплотро-совым пуском. В 20-х гг. ХХ в. автоматические установки химического пенного тушения были усовершенствованы инженером С. Д. Богословским. Вместе с М. Г. Холуе-вым они создали пенный спринклер и разработали схему установки.
В конце 1920 - начале 30-х гг. совершенствование пенных средств тушения проходило в основном в рамках создания огнетушителей и стационарных установок неавтоматического действия, а также
Рисунок 3. Автоматические установки пенного пожаротушения
разработки рецептур различного типа пе-нообразующих веществ. Так, в 1927 г. В. И. Гвоздев-Ивановский создал пеногене-раторный порошок. В 1937 г. Л. М. Розен-фельдом были изобретены высокократная воздушно-механическая пена, рецептура «масляной пены» (применялась для тушения спиртов), ему также принадлежит создание установки для тушения спиртов.
В Центральной научно-исследовательской пожарной лаборатории были разработаны пеноаккумуляторы для получения химической пены и воздушно-пенная установка на принципе двойной эжекции.
Пенные спринклерные установки выпускались в двух вариантах: по однопро-водной и двухпроводной схеме. В каждом варианте действие происходит под давлением сжатых газов.
Однопроводная пенная спринклерная установка, разработанная инженером С. Богословским, состояла из двух баков. Один бак предназначался для щёлочно-лакричного, а другой - для слабокислотного раствора. В каждом баке монтировалась сифонная трубка. Концы сифонных трубок вводились в общую смесительную камеру. Питающий трубопровод соединял нижнюю часть смесительной камеры и распределительную сеть со спринклерными оросителями. Как только срабатывал первый спринклер, падало давление в трубопроводе распределительной сети и питающем трубопроводе. В этом случае срабатывал сигнальный манометр, замыкались электрические контакты сигнализационного устройства и выдавались звуковой и световой сиг-
налы о возникновении пожара. Полученная таким образом пена имела низкую кратность.
Для получения пены более высокой кратности использовалась двухпроводная спринклерная установка. В установках данного типа, как и в однопро-водных, имелся запас пенообразующих растворов, которые наливались в два бака одинаковой ёмкости. Растворы подавались по отдельным трубопроводам до самых спринклерных головок (или иных смесительных устройств). Растворы вытеснялись из баков в трубопроводы с помощью сифонных трубок под давлением сжатых газов (воздуха или двуокиси углерода), поступающих в баки от компрессорных установок (или от баллонов со сжатым воздухом или двуокисью углерода). До начала работы трубопроводы установки заполнялись газом от компрессорных установок (или от баллонов с двуокисью углерода), причём давление газов в трубопроводах и давление на растворы в баках устанавливалось одинаковым. Смешивание растворов, образование пены и её разбрызгивание происходило с помощью специальных смесительных устройств - пенных спринклеров.
В 1936-1937 гг. был создан ряд пенообразователей для получения воздушно-механической пены, в том числе пенообразователь ПО-1 на основе керосинового контакта. В 1948-1951 гг. был разработан пенообразователь ПО-6 на основе нейтрализованного гидролизата технической крови крупного рогатого скота, который применяли до 1974 г. В 1960-70-е гг. были созданы новые пенообразователи:
- ПО-2А (с использованием моющего средства типа «Прогресс») - смесь акил-сульфатов натрия на основе сернокислых эфиров вторичных спиртов;
- ПО-1Д (на основе 26-29%-го раствора рафинированного алкиларилсуль-фоната, состоящего из смеси натриевых солей алкиларилнефтяных сульфокислот);
- ПО-3А (на основе моющего средства «Типол») - водный раствор натриевых солей, вторичных алкилсульфатов с содержанием 26-27%-го активного вещества;
- ПО-6К - водный раствор нефтяных сульфокислот различного строения (содержание активного вещества 31-34 %);
- ПО-1С, предназначенный для тушения полярных жидкостей и представляющий собой пасту, приготовленную
из рафинированного алкиларилсульфона-та, альгината натрия и синтетического жирного спирта с длинной цепью.
В конце 1970 - начале 80-х гг. во ВНИИПО МВД СССР была разработана серия новых высокоэффективных пенообразователей, среди которых ПО-3АИ на основе сланцевых поверхностно-активных веществ (ПАВ) того же состава, что и ПО-3А. Пенообразователь понижает коррозионную активность материалов, биологически растворим (что очень важно для сохранения окружающей среды), из него можно получить пену любой кратности. Схожими свойствами обладают также пенообразователь «САМПО» (принятое сокращение означает: «С» - спирт; «А» -алкил; «М» - мочевина, «ПО» - пенообразователь), который создан на основе ПАВ сланцевого происхождения, ингибиро-ванных специальными добавками, что делает его биологически растворимым, и пенообразователь ПО-1ДИ.
Морозостойкие пенообразователи «Морозко» и «Полюс» созданы для применения при температурах соответственно -30 и -50 °С.
В 1963 г. во ВНИИПО МВД СССР были разработаны более совершенные автоматические установки пенного пожаротушения спринклерного и дренчерного типов. В последующие годы (1965-1980 гг.) там же создаются установки пенного тушения для угольных шахт, кабельных туннелей, ангаров, маслоэкстракционных цехов, трансформаторов, резервуаров, многостеллажных складов, газокомпрессорных станций. Помимо этого, разработки ВНИИПО МВД СССР и его специальной научно-исследовательской лаборатории позволили создать аппаратуру и установки с использованием воздушно-механической пены кратностью до 1 000. Эта организация запатентовала изобретение на применение пены с хладоновым наполнением.
Несколько лет назад ООО «Сталт» приступило к выпуску установок тушения с генерированием пены компрессионным способом (установки ГПКС). В качестве огне-
тушащего вещества используется компрессионная пена, которая формируется при смешивании под давлением воздуха, воды и пенообразователя в заданных пропорциях и обладает рядом уникальных свойств. Компрессионная пена имеет однородную структуру и высокую механическую прочность, обладает повышенной адгезией к поверхностям и эффективно поглощает тепло. К преимуществам установок ГПКС перед традиционными установками пенного пожаротушения можно отнести высокую эффективность тушения при низкой интенсивности орошения; меньший расход воды и пенообразователя, возможность подачи пены на значительные расстояния и др.
Как у нас в стране, так и за рубежом наибольшее распространение получили установки водяного и пенного пожаротушения. Их доля в общем объёме автоматических установок пожаротушения превышает 80 %. Современные установки водяного пожаротушения позволяют предотвратить крупные пожары, что значительно сокращает материальные потери. Эти установки находят применение в различных отраслях экономики, используются для защиты объектов, на которых применяются и перерабатываются такие вещества и материалы как древесина, ткани, пластмассы, резина, горючие и сыпучие вещества, огнеопасные жидкости. Они используются также для защиты технологического оборудования, кабельных сооружений, объектов культуры и других значимых сооружений.
ГАЗОВОЕ ПОЖАРОТУШЕНИЕ
В 1819 году была издана работа П. Шумлянского «Дополнение к сочинению о способах против пожара», где впервые высказана идея тушения пожаров с помощью инертных газов. Через 70 лет метод газового тушения был научно обоснован другим русским учёным М. Колесником-Кулевичем.
Первые попытки применения инертных газов в стационарных установках относятся лишь к началу Х1Х в. Огнетуша-щая эффективность дымовых газов азота, двуокиси углерода, сернистого газа была сравнительно невысокой из-за разбавления продуктов реакции в зоне горения. В 1920-х гг. был найден способ повышения эффективности двуокиси углерода благодаря переводу части её (около 30-40 %) в снегообразное состояние. В этот период двуокись углерода применялась лишь для защиты судов и электродвигателей.
В 1930-х гг. в ряде стран были разработаны новые огнетушащие средства на основе галоидопроизводных углеводородов, в числе которых были бромистый метил и четырёххлористый углерод. Автоматические огнетушители с четырёххло-ристым углеродом получили наибольшее распространение для защиты автомобилей и самолётов. В качестве устройства, обеспечивающего вытеснение четырёххлори-стого углерода из ёмкости, использовался баллончик с углекислотой. Огнетушители данного типа выпускались отечественным заводом «Огнетушитель».
Для защиты электрических генераторов гострест «Спринклер» применял автоматические стационарные установки угле-кислотного тушения.
Несмотря на более высокую огнетуша-щую эффективность, бромметил и четырёх-хлористый углерод уступали двуокиси углерода из-за токсичности и коррозионности. Поэтому до окончания Второй мировой войны во многих странах мира суда, самолёты и промышленные объекты защищались в основном установками с двуокисью углерода. В 1943 г. в Германии был разработан огнетушащий состав с условным названием «СВ», основным компонентом которого являлся хлорбромметан. По огне-тушащей эффективности он в несколько раз превосходил двуокись углерода.
В 1945-1960 гг. группа советских учёных под руководством Н. И. Мантурова разработала целую серию высокоэффективных средств тушения на основе смесей
бромэтила и бромметилена с углекислотой: УНД, «3,5», «7», БМ, БФ-1, БФ-2 и др.
В начале 1970-х гг. во ВНИИПО МВД СССР разработана ещё одна группа эффективных средств тушения: хладон 114В2, смесь хладона 114В2 и хладона 13В1, угле-кислотно-хладоновый и азотно-хладоно-вый составы, а также найден способ эффективного использования жидкого азота.
Во ВНИИПО МВД СССР также была разработана установка с использованием двуокиси углерода при пониженном давлении (около 2 МПа) и отрицательной температуре (-20 °С), хранящейся в крупногабаритных изотермических ёмкостях вместимостью 1000-3000 кг.
В конце 1970-х гг. на Московском экспериментальном заводе «Спецавтоматика» налажен выпуск упрощённых автоматических установок газового пожаротушения с пневматическим пуском (УАГП) и электропуском (БАГЭ). В 1980-х гг. Жда-новский механический завод начал серийный выпуск установок автоматического пожаротушения УАП-А (автономного действия с термоприводом в виде спринклер-ной головки) и УАП-М (модульный вариант объёмного тушения с электропуском), разработанных во ВНИИПО МВД СССР. Эти установки представляли собой малогабаритные ёмкости (на 5,8 и 16 л), заряжаемые хладонами или порошковыми составами.
В настоящее время в России альтернативу хладонам получили твёрдотоплив-ные аэрозолеобразующие огнетушащие составы (АОС) и установки аэрозольного пожаротушения (УАП) на их основе. В состав аэрозоля входят высокодисперсные твёрдые частицы, величина дисперсности которых не превышает 10 мкм, и инертные газы.
Автоматическая установка аэрозольного пожаротушения состоит из устройства пожарной сигнализации, одного или более генераторов огнетушащего аэрозоля (ГОА) в зависимости от объёма защищаемого помещения, и соединительных линий. Принцип действия заключается в следующем:
при срабатывании извещателей пожарной сигнализации подаётся командный импульс на блок управления, который вырабатывает сигнал запуска ГОА. Происходит срабатывание исполнительного устройства, которое инициирует заряд аэрозолеобразующего состава. При горении АОС образуется высокодисперсный аэрозоль, состоящий из твёрдых частиц и инертных газов, который заполняет объём защищаемого помещения и длительное время (до 30-40 мин.) находится во взвешенном состоянии. При этом концентрация кислорода в объёме защищаемого помещения снижается незначительно (на 1-3 %). Основное огнетушащее действие на пламя оказывают твёрдые частицы аэрозоля, их мелкодисперсное состояние и специально подобранный состав.
Автоматические установки газового и аэрозольного пожаротушения предназначаются для защиты помещений, в которых хранятся и перерабатываются огнеопасные жидкости, трюмов кораблей, залов и хранилищ картинных галерей, помещений музеев, архивов, различных электроустановок, находящихся под напряжением, помещений вычислительных центров, а также в случаях, когда применение воды или воздушно-механической пены невозможно.
Рисунок 4. Генератор огнетушащего аэрозоля
ПОРОШКОВОЕ ПОЖАРОТУШЕНИЕ
В 1770 г. в Эсслингене (Германия) артиллерийский полковник Рот забросил в горящее здание бочку, начинённую алюминиевыми квасцами и содержащую пороховой заряд. При взрыве заряда бочка разрушилась, квасцы распылились и вместе с продуктами сгорания пороха потушили пожар.
Взрывной способ распыления порошка впоследствии использовался многими изобретателями при создании огнетуша-щих приспособлений с дистанционным приведением в действие. Впервые научное обоснование такого средства тушения дал М. Колесник-Кулевич в работе «О противопожарных средствах» (1888 г.).
Идея порошкового пожаротушения была реализована в России в конце 90-х гг. XIX в.: Н. Б. Шефталь создал автоматический огнетушитель «Пожарогас» трёх объёмов: на 8, 6, 4 кг солей.
Дальнейшее развитие конструкции «Пожарогаса» осуществили сотрудники ЦНИПЛ, получив сухой спецогнетушитель мгновенного действия, состоящий из картонного корпуса-бомбы, заполненного сухой огнетушащей смесью соды, песка и извести и пиротехнического заряда (картонного герметического цилиндра в середине бомбы, снаряжённого пороховой смесью).
На смену «Пожарогасу» пришли огнетушители «Тайфун», выпуск которых начался в СССР в 1924 г. В них порошок выбрасывался в очаг пожара с помощью двуокиси углерода, которая подавалась из баллона, смонтированного на корпусе огнетушителя. Заряд переносного огнетушителя «Тайфун» составлял 45 кг порошка бикарбоната натрия, а в «Тайфуне-Гиганте» - 90 кг.
В конце 1960-х гг. М. Н. Исаев провёл исследования транспортировки и распыления порошка с помощью стационарной установки с автоматическим приводом. Результаты привели к разработке методик расчёта и рекомендаций по проектированию
Рисунок 5. Модуль порошкового пожаротушения
установок порошкового пожаротушения. Исследования, проведённые в ВИПТШ МВД СССР, позволили создать методику расчёта распределительной сети для помещений большой высоты. В 1983 г. Ждановский механический завод начал серийный выпуск автоматического порошкового огнетушителя, разработанного Киевским филиалом ВНИИПО МВД СССР.
ВНИИПО МВД СССР совместно с Институтом химической физики АН СССР и Ворошиловградским машиностроительным ПТИ в середине 1970-х гг. разработал автоматическую систему локального порошкового пожаротушения. Во ВНИИПО МВД СССР также были разработаны малогабаритные автоматические установки порошкового тушения УАП-А (автономного действия) и УАП-М (модульные).
В 1990-х гг. «Кубаньгазпром» начал выпускать автоматическую установку пожаротушения АУПТ-2М. Она предназначалась для тушения горящих жидкостей, газов и электроустановок под напряжением (до 1 000 В) на объектах экономики (кроме веществ, горение которых может происходить без доступа воздуха). В ка-
честве огнетушащего вещества в установке использовалось около 70 кг порошка «Пирант-А».
Современные модули порошкового пожаротушения выпускаются такими производителями как ООО «ЭПОТОС-1», ООО НТК «Пламя», фирмой «Факел», ООО «СПБ» и др.
Установки порошкового пожаротушения применяются для защиты технологического оборудования химических и нефтехимических производств, складов и баз нефти и нефтепродуктов, а также других объектов, где в больших количествах применяются легковоспламеняющиеся и горючие жидкости.
Развитие пожарной автоматики привело к созданию эффективных технических средств борьбы с пожарами и дало возможность значительно уменьшить человеческие потери и экономические убытки от них.
ЛИТЕРАТУРА
1. СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования. - М., 2009. - 103 с.
2. Фёдоров А. В., Фомин В. И, Смирнов В. И. Производственная и пожарная автоматика. Ч. I. Производственная автоматика для предупреждения пожаров и взрывов: учебник. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2012. - 245 с.
3. Бабуров В. П., Бабурин В. В., Фомин В. И., Смирнов В. И. Производственная и пожарная автоматика. Ч. II. Автоматические установки пожаротушения: учебник. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2007. - 298 с.
4. Средства пожарной автоматики. Область применения. Выбор типа. Рекомендации. - М.: ВНИИПО МЧС России, 2004. - 64 с.
5. Копылов С. Н., Здор В. Л., Порошин А. А. Системный подход к проектированию средств пожарной сигнализации // Bezpieczenstwo 1 technika рогатка. - 2013. - Т. 31. - С. 123-133.
Fomin V.
THE HISTORY OF AUTOMATIC FIRE SUPPRESSION SYSTEMS
ABSTRACT
Purpose. The article is devoted to the history and the current status of automatic fire suppression systems. The author summarizes historical data about the development of various types of automatic fire extinguishing systems - water-based installations (since 1770), foam installations (since 1902), gas installations (since 1819), and powder installations (since 1770).
Methods. In this paper the author applies systematic and comparative-historical methods.
Findings. The article provides information on extinguishing agents (water, foam, gas, powder) installations using certain kinds of substances and their range of application, research institutions, manufacturers, as well as scientists in fire suppression systems design.
Research application field. These data complement the history of firefighting and can be used for educational and scientific purposes.
Conclusions. Modern automatic fire suppression systems can prevent large fires. Most common are water and foam fire protection installations; their percentage in total number of automatic firefighting installations exceeds 80 %.
Key words: automatic fire extinguishment, sprinkler and drencher installations, water, foam, gas, powder and aerosol fire suppression, extinguishing agents.
REFERENCES
1. Code of rules 5.13130.2009. Fire protection systems. Installation of fire alarm and fire extinguishing. Standards and design rules. Moscow, 2009. 103 p. (in Russ.)
2. Fedorov A.V., Fomin V.I., Smirnov V.I. Proizvodstvennaia i pozharnaia avtomatika. Ch. I. Proizvodstvennaia avtomatika dlia preduprezhdeniia pozharov i vzryvov [Production and fire automatics. Part I. The production automation for the prevention of fires and explosions]. Moscow, State Fire Acad. of EMERCOM of Russia Publ., 2012. 245 p.
3. Baburov V.P., Baburin V.V., Fomin V.I., Smirnov V.I. Proizvodstvennaia i pozharnaia avtomatika. Ch. II. Avtomaticheskie ustanovki pozharotusheniia [Production and fire automatics. Part II.
Automatic fire extinguishing systems]. Moscow, State Fire Acad. of EMERCOM of Russia Publ., 2007. 298 p.
4. Sredstva pozharnoi avtomatiki. Oblast' primeneniia. Vybor tipa. Rekomendatsii [Means of fire automatics. Area of application. Choice of the type. Recommendations]. Moscow, All-Russian Research Institute on Problems of Civil Defence and Emergencies of Ministry of Internal Affairs of Russia Publ., 1999. 64 p.
5. Kopylov S.N., Zdor V.L., Poroshin A.A. System approach to designing of fire alarm techniques. Bezpieczenstwo i technika pozarnicza [Safety and Fire Technique], 2013, no. 3, pp. 123-133. (in Russ.)
Vladimir Fomin I Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
