CC BY
255. СП 5.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования: приказ МЧС России от 25.03.2009 г. № 175; введ.01.05.2009. - М: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.
УДК: 359:623.827:614.842.61:614.842.615
Лыткин А.С., Волик А.С., Шешина Н.И.
Lytkin A.S., Volik A.S., Sheshina N.I.
Об эффективности «пенной атаки» при тушении межбортных пространств, энергетических установок подводных лодок и береговых сооружений военного назначения
About the efficiency of "the foamy attack" at extinguishing between boards spaces, power plants of submarines and military coastal structures
Аннотация:
Рассмотрена актуальная проблема обеспечения безопасности объектов береговой военной инфраструктуры при выполнении огневых работ в межбортных пространствах ремонтируемых и утилизируемых подводных лодок, помещениях корабельных энергетических установок. Проведён анализ применения традиционного объёмного способа тушения таких пожаров. Предложен способ тушения пожаров тонкораспыленной водой, в том числе с применением пленкообразующих огнетушащих веществ.
Abstract:
The article considers the actual problem of military infrastructural shore assets security when performing hot work in between board's spaces of repaired and decommissioned submarines, and facilities for ship power plants. The use of traditional volumetric method of extinguishing such fires is analyzed. The method of extinguishing fires with water mist, including the use of film-forming agents is suggested.
Ключевые слова: Судоремонт, подводная лодка, пожарная безопасность, тушение пожаров, цистерна главного балласта, обеспечение безопасности функционирования энергетической установки, объекты береговой военной инфраструктуры.
Keywords: ship repair, submarine, fire safety, firefighting, main ballast tank, safety operation of the power plant, military infrastructural shore assets
Форсированный вывод из эксплуатации, ремонт и утилизация многочисленных субмарин с одной стороны повышают уровень безопасности, в том числе радиационной, в регионах их дислоцирования и портах приписки, с другой стороны ставят вопросы обеспечения должного уровня обеспечения пожарной безопасности при проведении таких работ. Технологические операции по восстановлению технической готовности, ремонту и утилизации субмарин в сухих доках и эллингах организаций судостроительной промышленности непрерывно связаны с проведением работ с применением открытого огня, способных вызвать воспламенение обращающихся на корпусе и в объемах судна горючих веществ и материалов. Отмечается, что полностью демонтировать горючие вещества и материалы с корпуса судна и замасленных помещений с энергетической установкой корабля не представляется возможным [1]. Внутренние помещения субмарин и, в частности, уравнительных цистерн и цистерны главного балласта представляют собой замкнутые и труднодоступные помещения [2]. Стоит отметить, что большого внимания требуют и территории береговых военных баз, пирсов, доков и т.д., для обеспечения пожарной безопасности которых приходится прилагать немалые усилия. Специальные объекты военно-морских баз, обеспечивающие базирование сил флота нуждаются в регулярных профилактических мероприятиях, направленных на обеспечение безопасности. А при возникновении чрезвычайной ситуации - экстренного реагирования, с использованием последних разработок в области пожаротушения. При проведении ремонтных работ работниками промышленности выполняется значительный объём огневых работ. Их количество может достигать до 300 огневых точек в наиболее интенсивную рабочую смену. В указанный период должны соблюдаться основные принципы обеспечения безопасности и, прежде всего, он связан с государственным надзором на всех этапах выполнения работ [3].
Пожар при проведении работ (прежде всего огневых), как правило, начинается в случае не принятия должных мер по соблюдению установленных безопасных расстояний от высококалорийных источников тепла (пламя газовой горелки, электросварка и др.) до незащищенных поверхностей сгораемых материалов (штатно установленных специальных покрытий, горючей теплозвукоизоляции, изоляции кабельной продукции и большой номенклатуры других горючих материалов). Список специальных покрытий, как в межбортном пространстве, так и в помещениях судовых энергетических установок (СЭУ) многообразен и различается конкретными проектами подводных лодок (ПЛ). В частности, на подводной лодке проекта 949А «Антей», пожар при ремонте которой, произошел 07.04.2015 в головной организации АО «ЦС Звёздочка» в балластной цистерне № 15 по левому и правому бортам установлены специальные полимерорезиновые изделия, а также ряд других специальных покрытий, обеспечивающих необходимые параметры эксплуатации данных кораблей. На развитие пожара в цистернах главного балласта (далее по тексту - ЦГБ) оказывают существенное влияние физико-химические свойства установленных специальных покрытий, конструкция ЦГБ, наличие замкнутых пространств и
19
«карманов», которые образуются в нишах рёбер жёсткости и переборок, раскрепляющих легкий
Рис. 1. Конструкции прочных цистерн с продольной системой набора
1 - прочный корпус; 2 - наружный корпус; 3 - надстройка, 4 - доковый киль; 5 - бракета; 6 -ребро жесткости; 7 - легкий корпус; 8 - бракета; 9 - шпангоут прочного корпуса; 10 - нижняя бракета, 11- продольные рёбра жесткости, 12- диаметральная плоскость, 13- переборка
Полимерорезиновые пластины, которым насыщен корпус лодки, относятся к твердым горючим веществам. Показателем горючести резин является кислородный индекс (КИ), который зависит от сырья (каучука), из которого изготовлены резины. К отличительным особенностям при тушении пожаров в районах с установленными специальными покрытиями относятся:
- значительное дымообразование, высокая температура в зоне пожара;
- быстрое распространение фронта пламени (прежде всего по вертикали балластной цистерны), прогрев металлических конструкций корпусов (легкого и прочного) и, как следствие, развитие пожара в смежные межкорпусные объёмы;
- сложность, а порой и невозможность подачи огнетушащих веществ в очаг пожара в связи с ограниченным количеством штатных горловин и технологических вырезов, а также из-за планировки цистерн, разделённых шпангоутами на шпации, которые препятствуют проникновению средств тушения непосредственно к очагу пожара;
- разрушение пены в условиях высоких температур;
- привлечение значительных сил и средств к тушению;
- высокие факторы риска для личного состава подразделений пожарной охраны.
Переборки подводной лодки обеспечивают непроницаемость и прочность корпуса, являются
опорами обшивки прочного корпуса, служат для лучшей организации внутреннего пространства [5]. Вместе с тем, делают физическую невозможность доставки огнетушащего вещества в пространства,
находящиеся под бракетами, ребрами жёсткости и шпангоутами. Сложность тушения также предопределяет факт не герметичности цистерн, имеющих технологические вырезы и кингстоны для забора и сброса воды в основании рис. 2. Указанные особенности крайне усложняют тушение пожара и проведение аварийно-спасательных работ подразделениями пожарной охраны, а при развитых пожарах приводят к неэффективности тушения с использованием традиционных средств и методов. Именно поэтому резвившиеся пожары имеют «затяжной характер».
Анализ пожаров на подводных лодках и динамика их тушения, выполненный авторами, показывают, что только в случае короткого (в пределах до 10 минут) времени от начала пожара до введения сил и средств пожарной охраны возможна ликвидация загорания без существенного нарастания опасных факторов пожара.
Отличительными особенностями пожаров в ЦГБ и замкнутых конструкциями лодки помещениях энергетической установки являются: плотное дымообразование, высокая температура в зоне пожара, аккумулирование тепла и передача достаточной энергии для возникновения горения в соседних (смежных) с ними помещениях. Штатные горловины балластных цистерн имеют размеры не более 600 х 800 мм. Пространство в ЦГБ, недоступное под бракетами, ребрами жёсткости и переборками образует недосягаемые для огнетушащих веществ «карманы», доставить в которые огнетушащие вещества физически крайне трудно. На стадии развитого пожара очаги пожара в «карманах» ЦГБ могут иметь различную форму и площадь. Такие «карманы» значительно усложняют процесс тушения ЦГБ. Также, следует иметь ввиду, что подавая пену через надстройку балластной цистерны пена под действием силы тяжести будет падать вертикально вниз, практически не соприкасаясь с вогнутыми сферическими поверхностями цистерн. Таким образом, очаги пожара для пены в этом случае остаётся практически не досягаемым рис. 2.
Воздушно - механическая пена - одно из основных и огнетушащих веществ, применяемых для тушения замкнутых объемов. Пена лучше заполняет помещения, если она подается по потоку движения воздуха. Это условие необходимо учитывать при определении мест ввода пенных генераторов на тушение.
Нередко в случаях развитых пожаров при горении специальных покрытий внутри ЦГБ происходят хлопки и взрывы парогазовоздушних смесей - продуктов пиролиза покрытий (пример: пожар на утилизируемой АПЛ проекта 09780, зав. № 08450 в головной организации АО «ЦС «Звёздочка» 06 октября 2009 г.), при этом даже в начальной стадии горение специальных покрытий сопровождается мощным тепловым излучением [6]. По практическим наблюдениям, отклонение факела пламени от вертикальной оси составляет 60 - 70 °С.
Нельзя ни отметить, что главное преимущество пены, как огнетушащего вещества - это её способность изолировать «горящую» поверхность от соприкосновения с окислителем воздуха, который поддерживает горение. Опыт тушения ЦГБ показывает, что ликвидировать горение
применением пенных растворов (пена низкой кратности), как и пеной средней и высокой кратности, в чистом виде не удаётся. И это, прежде всего, основано на следующих факторах:
Изолирующая способность пены определяется ее стойкостью, т.е. способностью сохранять свою форму и объем в течение определенного времени. С момента получения пены в ней начинаются процессы, приводящие к ее разрушению. Они происходят самопроизвольно и связаны со стеканием жидкости в межпузырьковых пленках, что приводит к разрыву пузырьков. При внешних воздействиях разрушение пены ускоряется. При тушении объемным способом, внутри раскалённой цистерны ПЛ, слой пены со всех сторон подвергается воздействию теплового излучения пламени и потоков раскаленных продуктов сгорания, а снизу — нагретой до кипения жидкости. В процессе тушения горючих материалов в объеме происходит конвективный тепломассообмен, в результате которого температура выравнивается по всему объему, за исключением «карманов», в которых тепломассообмен происходит независимо от основной массы горючего материала рис. 2, 3.
Специальное покрытие на лёгком корпусе
^^^ Полимерорезиновое покрытие
• Кингстоны - Горловины БЦ < - Приток воздуха
Рис. 2. Схема поперечного разреза цистерны в стадии резвившегося пожара
Тепловое излучение и продукты сгорания многократно ускоряют процесс разрушения пены. Для каждого вида горючих веществ существует своя критическая температура, при которой пена, нанесенная на ее поверхность, полностью утрачивает свои изолирующие свойства. При повышении температуры усиливаются тепловые колебания адсорбированных молекул, вследствие чего механическая прочность поверхностного слоя, образованного молекулами пенообразователя, ослабляется. Кроме того, вязкость пенообразующего раствора снижается и соответственно увеличивается скорость истечения жидкости из пены, а также изменяются условия гидратации полярных групп пенообразователя. При повышении температуры устойчивость гидратных слоев снижается, что вызывает уменьшение устойчивости пены.
Время тушения пожара зависит от соотношения интенсивностей подачи пены - I, л/м2с (линия № 1) и скорости её разрушения (линия № 2). Если они равны (или меньше), то тушение не
достигается. Такая интенсивность подачи называется критической !Кр. Характерная зависимость времени тушения (кривая тушения) и удельного расхода пены Цуд от интенсивности подачи показана на рис. 3.
Ар
Рис. 3.
1 - кривая интенсивности подачи пены; 2- кривая разрушения пены
Следует отметить, что ЦГБ на ПЛ проекта 949А не были загерметизированы, что не позволило создаться критической массе пены для успешной изоляции очагов горения (поступающий объем пены превращался в раствор). Кроме того, наличие «карманов» обуславливало необходимость проведения специальных мероприятий, позволяющих обеспечить одновременную подачу огнетушащих средств, как на открытую поверхность горючего, так и в труднодоступные области цистерн («карманы»). Пенную атаку в таких случаях необходимо проводить одновременно с подачей стволов, как на открытую поверхность, так и в «карман». Одним из способов обеспечения подачи пены в «карман» является проведение работ по вскрытию стенки легкого корпуса заказа и подачи пожарных стволов непосредственно внутрь ЦГБ. К сожалению далеко не всегда командир корабля может дать разрешение на вскрытие легкого корпуса [2].
Итоги ликвидации пожара на ПЛ проекта 949А показали, что для успешной борьбы с огнём в межбортном пространстве подводной лодки требуется внедрение новых систем, средств и способов пожаротушения. К таким, например, можно отнести применение тонкораспыленной воды, как объемно-поверхностного способа тушения пожаров. Указанный способ позволяет ликвидировать пламенное горение практически всех веществ, за исключением веществ, бурно реагирующих с водой с выделением горючих газов и тепловой энергии. Тонкораспыленная вода, как наиболее эффективное огнетушащее вещество, обладает способностью к охлаждению зоны горения ниже температуры воспламенения и уменьшению концентрации реагирующих веществ ниже уровня устойчивого горения. Небольшие добавки к тонкораспыленной воде пленкообразующих огнетушащих веществ способствуют прекращению доступа горючих паров в зону горения за счет создания изолирующего слоя из пленкообразующих веществ при ликвидации горения.
Список литературы:
1. Правила пожарной безопасности при утилизации атомных подводных лодок (ППБ УАПЛ) Учебное пособие под редакцией академика РАН А. А. Саркисова. М.:Издательство «Наука» 2008.
2. Правила пожарной безопасности на строящихся и ремонтируемых судах (ППБ СРС 012009). Гилетич А.Н./ Департамент надзорной деятельности МЧС России (исх. N 19.2.16.2154 от 13.05.2009 г.).
3. Проведение утилизации судов АТО в условиях судоремонтного производства / Анитропов В.А., Александров Н.И., Розинов А.Я., Тарасов И.Н.// Технология судоремонта. 2004. С. 2-3.
4. Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов: Учебник - 4 изд. Том 1. Общие вопросы конструирования корпуса судна.- СПб.: Судостроение, 1993. С. 305-311.
5. Шемендюк Г.П., Петрович Ч.Ч. Проектирование корпусов подводных лодок. Учебное пособие: - Владивосток: Издательство ДВГТУ, 2007. С.132-135.
6.URL:http://www.korabel.ru/news/comments/6_oktyabrya_na_oao_tss_zvezdochka_proizoshlo_vo zgoranie_izolyatsionnih_materialov_utiliziruemoy_apl_kazan.html (дата обращения 07.01.2017).
УДК 359: 656.6:654.9
Круглеевский В.Н., Соколенко О.А., Цапков А.П. Krugleevskii V.N., Sokolenko O.A., Tsapkov A.P.
Перспективы применения мультикритериального способа обработки сигналов пожарных извещателей в корабельных системах пожарной сигнализации
Prospects for the use of the multicriterial method of processing signals of fire annunciators in
the ship fire alarm systems
Аннотация:
В настоящей статье рассматриваются вопросы применения в корабельных системах пожарной сигнализации мультисенсорных мультикритериальных пожарных извещателей, контролирующих появление дыма, превышение заданного значения температуры и скорости ее роста, наличие угарного газа, использующих мультикритериальные алгоритмы для оценки обоснованности сигнала тревоги.
Abstract:
