CC BY
15
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ТУШЕНИИ
ПОЖАРОВ ВОДОЙ Полупанов А.А.1, Григорьев А.Н.2
1Полупанов Александр Александрович - слушатель, факультет техносферной безопасности;
2Григорьев Алексея Николаевича - кандидат технических наук, доцент, начальник кафедры, кафедра пожарной тактики и службы, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий,
г. Москва
Аннотация: перед пожарной охраной Российской Федерации, несмотря на общую тенденцию к снижению количества пожаров и последствий от них, стоят сложные задачи. Одной из таких задач является оптимизация параметров работы технических средств пожаротушения с целью защиты личного состава от воздействия высоких температур при тушении пожара водой.
Ключевые слова: средства тушения пожара, тактика, факторы риска, эффективность боевой работы, поверхностно-активные вещества, распыленная вода, зона теплового воздействия, параметры водяных струй, боевая одежда пожарного, пожарный рукав.
Наиболее значимым фактором риска для жизни и здоровья населения, сохранности общественного богатства остаются пожары. Динамика основных показателей обстановки с пожарами в Российской Федерации за 2014-2018 год показывает, что в среднем количество пожаров за последние года сокращается. Только за 2018 год зарегистрировано 132074 пожаров (АППГ - 133077 пожаров), снижение количества пожаров на 0,75%.
Динамика количества пожаров и последствий от них представлена в таблице 1.
Деятельность пожарных подразделений государством оценивается по итогам анализа действий подразделений пожарной охраны который изложен в инструкции [1], однако сам анализ заключался в составлении сводной таблицы по тушению пожаров за какой-либо отчётный период, сравнение его результатов с данными анализа за предыдущий период и составлении кратких выводов, содержащих в себе описание положительных моментов и недостатков в подготовке подразделений, организации службы и тушения пожаров.
По результатам анализа разрабатываются мероприятия по повышению боеготовности частей и гарнизонов пожарной охраны, которые используются при текущей и перспективном планировании, а также при разработке обзоров, указаний и других документов по вопросам службы подготовки и тушения пожаров.
Таблица 1. Динамика основных показателей обстановки с пожарами в Российской Федерации
за 2014-2018 гг.
Наименование показателя 2014 2015 2016 2017 2018
Количество пожаров, ед. +/- к предыдущему году, % В том числе: в городах, ед. +/- к предыдущему году, % в сельской местности, ед. +/- к предыдущему году, % А 150804 А -1,7 А 89611 А -3,8 А 61193 А 1,4 А 145942 А -3,2 А 8656 А -3,4 А 59382 А -3,0 А 139475 А -4,4 А 82634 А -4,5 А 56841 А -4,3 132844 -4,8 78408 -5,1 54436 -4,2 131840 -0,8 76661 -2,2 55179 1,4
Прямой материальный ущерб от пожаров, тыс. р. +/- к предыдущему году, % В том числе: в городах +/- к предыдущему году, % в сельской местности +/- к предыдущему году, % 18246565 22461847 13418423 13767378 15517156
А 22,6 А 23,1 А -40,3 А 2,6 А 12,7
12466513 14081007 7032703 8917673 9488389
37,1 23,1 -40,3 2,6 12,7
5780053 8380840 6385720 4849705 6028767
-0,2 23,1 -40,3 2,6 12,7
Количество погибших при пожарах людей, чел. +/- к предыдущему году, % В том числе: в городах +/- к предыдущему году, % в сельской местности +/- к предыдущему году, % 10138 9405 8749 7816 7909
-4,4 -7,2 -7,0 -10,7 1,2
4964 4542 4322 3795 3852
-4,7 -8,5 -4,8 -12,2 1,5
5174 4863 4427 4021 4057
-4,0 -6,0 -9,0 -9,2 0,9
Количество травмированных при пожарах людей, чел. +/- к предыдущему году, % В том числе: в городах +/- к предыдущему году, % в сельской местности +/- к предыдущему году, % 10997 10962 9905 9355 9642
-1,2 -0,3 -9,6 -5,6 3,1
7475 7098 6724 6332 6655
-1,3 -5,0 -5,3 -5,8 5,1
3522 3864 3181 3023 2987
-1,0 9,7 -17,1 -5,0 -1,2
Количество уничтоженных строений, тыс. ед. В том числе: в городах в сельской местности 41,4 41,3 34,5 34,2 35,1
13.1 13,2 11,6 11.7 11,1
28,3 28,1 22,9 22,5 24,0
Количество уничтоженной техники, тыс. ед. В том числе: в городах в сельской местности 8,3 7,7 6,8 6,6 6,3
4,5 4,1 3,7 3,5 3,3
3,8 3,6 6,8 3,1 3,0
Вода - основное огнетушащее вещество охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью [4187 ДжД(кг/град), 1 ккал/(кг/град)] при нормальных условиях. При попадании на горящее вещество вода частично испаряется и превращается в пар.
При испарении 1 л воды образуется 1700 л пара, благодаря чему кислород вытесняется из зоны пожара водяным паром. Вода, имея высокую теплоту парообразования [2236 кДж/кг (534 ккал/кг)], отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. Вода обладает высокой термической стойкостью; ее пары только при температуре выше 1700°С могут разлагаться на водород и кислород. В связи с этим тушение водой большинства твердых материалов (древесины, пластмасс, каучука и др.) безопасно, так как их температура горения не превышает 1300°С.
Как огнетушащее вещество, вода плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного натяжения (72,8-103 Дж/м2), что препятствует быстрому распределению ее по поверхности, прониканию в глубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение.
Для уменьшения поверхностного натяжения и увеличения смачивающей способности в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). На практике используют растворы ПАВ (смачивателей), поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Оптимальное время смачивания 7 - 9с. Соответствующие этому времени концентрации смачивателей в воде считают оптимальным и рекомендуют для тушения. Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды на 35-50%, что обеспечивает ликвидацию горения одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большей площади.
В практических расчетах количество огнетушащих средств, требуемых для прекращения горения, определяют по интенсивности их подачи. Интенсивность подачи огнетушащих средств определяют опытным путем и расчетами при анализе потушенных пожаров [3]:
I = Qо.с / 60тт П, (1)
где I - интенсивность подачи огнетушащих средств, л/(м2 ■ с), кг/(м2 ■ с), кг/(м3 ■ с),м3/(м3 ■ с),л/(м ■ с);
Qо.с - расход огнетушащего средства во время тушения пожара или проведения опыта, л, кг, м3;
тт - время, затраченное на тушение пожара или проведение опыта, мин;
П - величина расчетного параметра пожара: площадь, м2; объем, м3; периметр или фронт, м.
Различают несколько видов расхода огнетушащего средства; требуемый, фактический и общий, которые приходится определять при решении практических задач по пожаротушению.
Требуемый расход - это весовое или объемное количество огнетушащего средства, подаваемого в единицу времени на величину соответствующего параметра тушения пожара или зашиты объекта, которому угрожает опасность.
Фактический расход - это весовое или объемное количество огнетушащего средства, фактически подаваемого в единицу времени на величину соответствующего параметра тушения пожара или защиты объекта, которому угрожает опасность.
Общий расход - это весовое или объемное количество огнетушащего средства, необходимого на весь период прекращения горения и защиты негорящих объектов с учетом запаса (резерва). Общий расход воды при ликвидации пожаров и защите негорящих объектов (аппаратов, конструкций) рассчитывают по формуле:
QобщB = Qфт 60Хр Кз + Qф3 3600Тз (2) где: QобщB - общий расход огнетушащего средства (в данном случае воды), л, м3; хр -расчетное время тушения пожара, мин (см. ниже); Кз - коэффициент запаса огнетушащего средства; хз- время, на которое рассчитан запас огнетушащего средства [3].
Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии, так как увеличивается площадь одновременного равномерного охлаждения. Распыленная вода быстро нагревается и превращается в пар, отнимая большое количество теплоты.
Распылённые пожарные струи делятся на струи [4]:
широкого распыления (у> 270); нормального распыления (60<у> 270); узкого распыления (у< 60).
Где угол распыления можно вычислить по формуле [5]:
у = 2arctg
V2 *КJ
(3)
где: Б - максимальная ширина орошения с интенсивностью больше минимальной, м; Ьср - средняя длина полёта струи, измеренная от насадка до момента на которое падает половина объёма расхода воды, м.
При тушении пожаров твердых материалов, смазочных масел применяют струи со средним диаметром капель около 1 мм; при тушении горящих спиртов, ацетона, метанола и некоторых других горючих жидкостей — распыленные струп, состоящие из капель диаметром 0,2 - 0,4 мм.
Капли жидкости при движении находятся под действием сил сопротивления воздуха, сил тяжести и капиллярных сил [2].
На траекторию и параметры водяных струй оказывают влияние встречные или попутные воздушные потоки, боковой ветер.
Для оценки воздействия на человека высоких температур при тушении пожара водой было проведено экспериментальное исследование.
Данный эксперимент проводился путем воздействия открытого огня на манекен в течение 1 минуты. В ходе проведения экспериментов манекен был защищен боевой одеждой пожарного первого уровня защиты (БОП-1), боевой одеждой пожарного второго уровня защиты (БОП-2).
Очаг пожара моделировался при помощи семи деревянных европаллет с размерами: длина - 1,2 м., ширина - 0,8 м и высота - 0,145 м. уложенными в штабель. Модель очага пожара имела следующие геометрические размеры: длина - 1,2 м., ширина - 0,8 м и высота - 1,015 м (объем 0,97 м3).
Результаты эксперимента представлены в таблице 2.
Из проведенных опытов видно, что с увеличением расстояния от очага пожара температура на поверхности средств индивидуальной защиты и на поверхности манекена снижается.
Однако при увеличении расстояния эффективность применение ручных пожарных стволов для тушения пожара водой снижается. Несмотря на широкое применение стволов «А» и «Б», статистические данные свидетельствуют, что более 90% всех пожаров ликвидируются с помощью данных стволов, они имеют ряд недостатков, например недостаточная дальность подачи водяной струи в связи с чем пожарному необходимо находиться в непосредственной близости от очага пожара. Дальность подачи можно увеличить, увеличив давление, но при увеличении давления до 0,60 МПа ствольщику уже тяжело удерживать и направлять ствол.
Температура Температура
на на
Расстояни е от манекена до очага пожара, м Время Темп ерату поверхности БОП, °С поверхности манекена, °С
Номер опыта Средство защиты тепло вого воздей ствия, сек. ра окру жаю щей сред До начал а воздей По окон чани и возде До нач ала возд ейст вия огня По оконч ании возде
ы, °С ствия огня йств ия огня йстви я огня
1 БОП-1 2 60 20 23,8 146 20,2 45,2
2 БОП-1 3 60 20 24 80 22,4 42
3 БОП-1 5 60 20 21,4 70 20,2 40,3
4 БОП-2 3 60 20 20,4 61,8 22,6 37,2
5 БОП-2 3 60 20 20,4 61,8 22,6 37,2
6 БОП-2 5 60 20 22,4 60,2 21,8 36,9
Все недостатки в полной мере устранены в современных образцах пожарного ствола.
К таким современным средствам пожаротушения можно отнести ручной комбинированный (водопенный) универсальный пожарный ствол РСКУ-50А с регулированием расхода и изменяемой геометрией струи, его упрощенная конструкция РСКУ-50, а также "Автомат пожарного" РСКУ-50А-АП с автоматическим регулированием расхода при изменении напора и РСКУ-50Аэ с эжектированием пенообразователя из ранцевой емкости с возможностью тушения водой или пеной.
По результатам данного эксперимента можно рекомендовать, внедрение в практику тушения пожаров высокопроизводительных, дальнобойных, ручных, универсальных пожарных стволов, что позволит сократить время тушения пожара, а, следовательно, уменьшить число человеческих жертв, сократить материальные потери, сохранить природные богатства, снизить экологическую опасность от пожара и получить, по большому счету, ощутимый социально-экономический эффект.
Список литературы
1. Методические рекомендации по изучению пожаров. Письмо МЧС России № 2-487-2-18 от 27.02.2013.
2. Абросимов Ю.Г., Иванов А.И., Качалов А.А., Кирюханцев Е.Е., Мышак Ю.А., Пименов А.А. Гидравлика и противопожарное водоснабжение: Учебник. М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. 392 с.
3. Иванников В.П., Клюс П.П. Справочник руководителя тушения пожара. М.: Стройиздат, 1987.
4. Дерецки Тадеуш. Исследование влияния основных геометрических параметров стволов на характеристики водопенных струй: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980. 20 с.
5. Панарин В.М., Евтюшкин Н.М. Основы теории процесса тушения пожаров // Методические указания к изучению курса «Пожарная тактика». М.: УКиУЗ МООП РСФСР, 1964. 77 с.
