Научная статья на тему 'Обеспечение пожарной безопасности объектов энергетики путем разработки и применения мобильной робототехники пожаротушения'

Обеспечение пожарной безопасности объектов энергетики путем разработки и применения мобильной робототехники пожаротушения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
799
98
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РОБОТОТЕХНИКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ / ОБЪЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ / ФУНКЦИОНАЛ ПОЖАРНОГО РОБОТА / ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА / ДИСТАНЦИОННО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ЛАФЕТНЫЙ СТВОЛ / ДАЛЬНОСТЬ ПОДАЧИ ОГНЕТУШАЩИХ ВЕЩЕСТВ / FIRE SUPPRESSION ROBOTS / POWER FACILITIES / FIREFIGHTING ROBOT FUNCTIONALITY / FIRE-EXTINGUISHING AGENTS / REMOTE CONTROLLED FIRE TURNTABLE MONITOR / FIRE-EXTINGUISHING AGENT SUPPLY RANGE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Алешков М.В., Цариченко С.Г., Холостов А.Л., Гусев И.А.

В результате анализа статистических данных по пожарам и авариям, происходившим на объектах энергетики, выявлены особенности их тушения, одной из которых является воздействие на участников тушения пожаров опасных факторов и сопутствующих им событий, вследствие чего приходится прерывать процесс тушения, отводя силы и средства на безопасное расстояние. Для обеспечения пожаротушения в условиях возникающих угроз предложено применять мобильную робототехнику пожаротушения, способную работать в рассматриваемых условиях. Проведены оценка и обоснование технических характеристик мобильной робототехники, от которых во многом зависит эффективность ее применения. Сформулированы технические требования, на основании которых был разработан опытный образец мобильной роботизированной установки пожаротушения, предназначенной для объектов энергетики. Проведена оценка тактических возможностей роботизированной установки при заданных условиях, которая показала положительный результат.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Алешков М.В., Цариченко С.Г., Холостов А.Л., Гусев И.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Assurance fire safety of power facilities due to development and application of fire extinguishing mobile robotics

Introduction. At suppression of the fires on power objects there can be conditions under which the personnel of an object and staff of rescue and fire fighting divisions are threatened by danger of death. As a result of the arising threats it is necessary to interrupt process of fire extinguishing and to take away forces and funds for safe distances. For suppression of the fires in the conditions of the arising threats application of fire extinguishing mobile robotics is offered. Technique. For development of a sample of mobile robotics it was necessary to create requirements to a design of robotic means and to define functionality of its application. For performance of these conditions researches at which methods of the theory of hydraulics, friction and conductivity, methods of the mathematical analysis and a physical experiment were used have been conducted. Results. As has shown the analysis of the fires and accidents happening on power objects, the main condition of suppression is giving of a significant amount of fire extinguishing substances, both on fire extinguishing, and on protection of building constructions in this connection it is necessary to provide fire turntable monitor with a consumption of fire extinguishing substances to 20 l/sec in a design of robotic means. For suppression of the fires of electric equipment energized it is necessary to provide equipment of robotic means a trunk of fire extinguishing installation with hydroabrasive cutting for which it was succeeded to set collaboration parameters with mobile robotics. For definition of tactical opportunities of robotic means the pilot studies directed to determination of extreme range of supply of fire extinguishing substances in the form of water and mix of water and an abrasive have been conducted. In addition, the parameter of traction efforts which fire extinguishing mobile robotics when laying hose lines during the work with a monitor has to possess has been reasonable. Discussion. The received results are relevant and are caused by application of modern methods and means of researches. Conclusion. As a result of the conducted researches technical requirements to a design of a robotic complex which have formed the basis of creation of mobile robotic fire extinguishing installation have been created.

Текст научной работы на тему «Обеспечение пожарной безопасности объектов энергетики путем разработки и применения мобильной робототехники пожаротушения»

М. В. АЛЕШКОВ, д-р техн. наук, профессор, заместитель начальника по научной работе, Академия ГПС МЧС России (Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4)

С. Г. ЦАРИЧЕНКО, д-р техн. наук, начальник базового методического полигона испытаний робототехнических комплексов, НИИ "Геодезия" (Россия, 141292, Московская обл., г. Красноармейск, просп. Испытателей, 14) А. Л. ХОЛОСТОВ, д-р техн. наук, доцент, начальник кафедры пожарной автоматики, Академия ГПС МЧС России (Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4)

И. А. ГУСЕВ, адъюнкт факультета подготовки научно-педагогических кадров, Академия ГПС МЧС России (Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4; e-mail: ivan.gusev.92@inbox.ru)

УДК 614.847.4:62/69

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ МОБИЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

В результате анализа статистических данных по пожарам и авариям, происходившим на объектах энергетики, выявлены особенности их тушения, одной из которых является воздействие на участников тушения пожаров опасных факторов и сопутствующих им событий, вследствие чего приходится прерывать процесс тушения, отводя силы и средства на безопасное расстояние. Для обеспечения пожаротушения в условиях возникающих угроз предложено применять мобильную робототехнику пожаротушения, способную работать в рассматриваемых условиях. Проведены оценка и обоснование технических характеристик мобильной робототехники, от которых во многом зависит эффективность ее применения. Сформулированы технические требования, на основании которых был разработан опытный образец мобильной роботизированной установки пожаротушения, предназначенной для объектов энергетики. Проведена оценка тактических возможностей роботизированной установки при заданных условиях, которая показала положительный результат.

Ключевые слова: робототехника пожаротушения; объекты энергетики; функционал пожарного робота; огнетушащие вещества; дистанционно-управляемый лафетный ствол; дальность подачи огнетушащих веществ. DOI: 10.18322/PVB.2018.27.09.35-49

Введение

Тушение различного рода пожаров представляет собой комплекс мероприятий, направленных на создание условий, при которых не происходит дальнейшего распространения пожара, отсутствует угроза здоровью и жизни людей и созданы все необходимые предпосылки для полной ликвидации пожара. Пожары, происходящие на различных объектах, по своему характеру, а следовательно, и по тактике тушения, во многом могут отличаться. Связано это в первую очередь со спецификой объекта и находящейся на нем пожарной нагрузки. Рассматривая пожары, происходящие на объектах энергетики, следует заметить, что, помимо воздействия на участников тушения опасных факторов пожара, могут возникать события, которые вызывают обрушение строительных конструкций, воздействие радио-

активного излучения (объекты атомной энергетики), взрывы емкостей под давлением, поражение электрическим током и др.

Известным примером рассматриваемых событий является происшедшая 26 апреля 1984 г. крупнейшая техногенная авария на Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) (рис. 1). Тушение пожара, возникшего в результате взрыва, было осложнено воздействием мощнейшего ионизирующего излучения, а также тем, что образовалось более 30 очагов пожара на различных высотных отметках станции, горело электрооборудование, обрушилась кровля машинного зала, повредив маслопроводы с последующим их воспламенением, и пр. [1,2].

Благодаря решительным действиям пожарных подразделений и персонала станции удалось ликвидировать пожар и не допустить еще более плачев-

© Алешков М. В., Цариченко С. Г., Холостое А. Л., Гусев И. А., 2018

Рис. 1. Последствия взрыва и пожара на Чернобыльской АЭС

ных последствий. Все участники тушения получили значительные дозы облучения, работы приходилось проводить в условиях плотного задымления, воздействия высокой температуры и открытого горения, в условиях опасности поражения электрическим током и обрушения строительных конструкций. Для многих из тех, кто в первые часы аварии выполнял работы по ее ликвидации, полученная доза радиации оказалась смертельной.

Анализируя сегодняшнее состояние объектов энергетики с точки зрения пожарной безопасности, необходимо заметить, что даже при современном уровне безопасности они все равно подвержены опасности возникновения пожаров, при ликвидации которых пожарным и персоналу объекта придется испытывать на себе воздействие опасных факторов, в том числе связанных с радиационным или химическим воздействием, что подтверждается и работами зарубежных коллег, в которых говорится о комплексном подходе в вопросах обеспечения безопасности [3-5].

После аварии на Чернобыльской АЭС была проведена огромная работа, направленная на выявление недостатков в области обеспечения безопасности на объектах энергетики, были сделаны соответствующие выводы в вопросах тактического и технического совершенствования мероприятий, направленных на повышение эффективности тушения пожаров и обеспечение безопасности участников тушения. Одним из таких технических решений было применение мобильной робототехники. Вообще Чернобыльская авария стала отправной точкой в вопросе создания и применения мобильной робото-

техники для выполнения специальных операций. Для ликвидации Чернобыльской катастрофы в рекордные сроки были разработаны многие образцы мобильной робототехники, основными задачами которой являлись дезактивация и дегазация местности, расчистка кровли АЭС от радиоактивных обломков, мониторинг обстановки и многое другое. Общая группировка мобильной робототехники различного исполнения, включая и зарубежные образцы, насчитывала около 40 ед. Применение ее в сложившихся условиях обеспечило замену человека на многих участках работ, что способствовало сохранению десятков жизней [6].

Вопросы применения мобильной робототехники для тушения пожаров также не остались без внимания. Так, в работе А. К. Микеева [7] вопросу разработки и применения пожарной робототехники посвящен целый раздел, в котором отражены основные перспективы ее создания, приведены данные по реализации этого направления в зарубежных странах, и это на период начала 90-х годов.

На сегодняшний день робототехника применима практически во всех отраслях деятельности. Для решения задач, поставленных перед подразделениями МЧС России, она играет особую роль, выполняя работы от мониторинга обстановки до разминирования и пожаротушения.

В настоящее время в целях обеспечения пожарной безопасности машинных залов электростанций находит достаточно широкое распространение, особенно на вновь строящихся энергоблоках, применение стационарных роботизированных установок пожаротушения, что позволяет в автоматическом режиме обнаруживать и ликвидировать очаги возгорания [8]. Однако на объектах энергетики имеется достаточно много потенциально пожароопасных мест, насыщенных горючими материалами и расположенных в труднодоступных и загроможденных зонах, где применение стационарных систем является неэффективным. В этом случае актуальным становится вопрос применения мобильных противопожарных роботизированных комплексов, способных маневрировать в пространстве и обеспечивать доступ в труднодоступные и загроможденные зоны.

Рассматривая вопрос применения мобильной пожарной робототехники на объектах энергетики, необходимо отметить, что в большинстве своем он не был до конца реализован. Созданию и применению мобильной робототехники пожаротушения уделялось также недостаточно внимания, хотя необходимость в ее разработке была налицо. В связи с этим основной целью настоящей статьи является обоснование требований к конструкции мобильного робототехнического средства (РТС) пожароту-

шения, разрабатываемого для объектов энергетики с учетом специфики тактики пожаротушения на них. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• сформировать функционал робототехнического средства и подобрать технические устройства для его реализации;

• провести исследования тактических возможностей робототехнического средства пожаротушения;

• сформулировать технические требования к конструкции робототехнического средства, предназначенного для объектов энергетики, и создать его опытный образец.

Определение функционала робототехнического средства и подбор технических устройств для его реализации

Первоочередным действием, несомненно, является определение функционала робототехническо-го средства, а следовательно, и оснащение его конструкции необходимым набором исполнительных механизмов с учетом тактических задач, основанных на имеющемся опыте их использования при ликвидации различных типов пожаров.

Анализ происходивших в различное время на объектах энергетики пожаров и аварий свидетельствует о том, что специфика тактических приемов пожаротушения обусловлена, во-первых, наличием большого количества горючей нагрузки в виде твердых и жидких горючих веществ и материалов и, во-вторых, эксплуатацией электрического оборудования под высоким напряжением.

Ввиду большого количества горючей нагрузки возникающие пожары приобретают значительные размеры, поэтому для их ликвидации требуется подача большого количества огнетушащих веществ (ОТВ). Об этом свидетельствуют и справочные данные, согласно которым для тушения пожаров в машинных залах электростанций требуемая интенсивность подачи огнетушащих веществ составляет 0,2 л/(м2-с) [9].

Помимо горения твердых горючих веществ, происходило горение и горючих жидкостей, в том числе трансформаторного масла, находящегося в системах смазки турбин и иного оборудования. В связи с этим робототехническое средство должно обладать возможностью подачи значительного количества ОТВ в очаг пожара; при этом, помимо воды, оно должно осуществлять подачу и раствора пенообразователя на расстояние не менее 30 м, что позволит перекрыть значительную площадь, а также обеспечить охлаждение строительных конструкций. Для выполнения рассматриваемых мероприятий необходимо предусмотреть дистанционно-управля-

1 2 3 4 5 6 7

Рис. 2. Оборудование, наиболее подверженное опасности возникновения пожаров: 1 — кабельное оборудование; 2 — маслопроводы; 3 — маслонасосы; 4 — турбогенераторы; 5 — электронное оборудование; 6—трансформаторы; 7—вент-системы

емый лафетный ствол с расходом огнетушащих веществ до 20 л/с.

Однако основной особенностью тушения пожаров на объектах энергетики является тушение горящего электрооборудования, находящегося под напряжением. Анализ статистических данных по пожарам на объектах энергетики позволил заключить, что в период с 2005 по 2016 гг. на них произошло 5066 пожаров, 38 % из которых возникли непосредственно на электрооборудовании (рис. 2) [10-13].

Задача тушения пожаров электрооборудования всегда являлась наиболее значимой и трудоемкой из-за угрозы поражения электрическим током. Рассматривая же объекты энергетики, необходимо учесть тот факт, что в силу специфики объекта часть оборудования даже в случае его горения нельзя обесточивать, ввиду того что оно отвечает за безопасную работу объекта.

Мобильная робототехника пожаротушения представляет собой систему, позволяющую адаптироваться к реальным условиям аварии и пожара, в том числе при наличии оборудования под напряжением, что позволяет рассматривать ее как эффективное средство для пожаротушения. Для робототехники, как и в случае с человеком, представляют угрозу токи утечки, которые проходят по струе ОТВ и воздействие которых на электронные системы РТС может вывести его из строя. Производить тушение горящего электрооборудования водой и водопенными составами, подаваемыми из штатных лафетных стволов, небезопасно в силу хорошей электропроводимости струи. В связи с этим необходимо подобрать дополнительное средство тушения, токи утечки по струе которого будут минимальными и которое наиболее применимо для совместной работы с мобильной робототехникой.

При оценке свойств огнетушащих составов, применимых для тушения пожаров электрооборудования под напряжением, было установлено, что хоро-

шими огнетушащими свойствами обладает тонкораспыленная вода со средним диаметром капель менее 200 мкм [14].

В качестве средства подачи была выбрана установка пожаротушения с гидроабразивной резкой, реализующая принцип как поверхностного, так и локально-объемного пожаротушения. Основным преимуществом установки является возможность подачи ОТВ в горящий объем через оградительные строительные конструкции путем их разрушения потоком смеси воды и абразивных частиц. Средний диаметр капель струи, формируемой установкой, составляет около 170 мкм [15-17].

Для определения возможности применения рассматриваемых систем при тушении пожаров электрооборудования под напряжением были проведены экспериментальные исследования, в результате которых были установлены рабочие параметры установок пожаротушения при их использовании личным составом пожарно-спасательных подразделений. Кроме того, было установлено, что при использовании установок совместно с мобильной робототехникой допустимо производить пожаротушение с расстояния не менее 0,5 м при условии, что размещаемый на РТС ствол установки будет соединен с ним диэлектрическими разъемами, а в самой конструкции РТС будут предусмотрены аппараты защиты от токов утечки силой 1 мА [18].

Исследования тактических возможностей робототехнического средства пожаротушения

Определение предельной дальности

подачи огнетушащих веществ

Технические возможности робототехнического средства должны обеспечивать его применение не только на открытой местности, но и во многих помещениях электростанции. Это во многом достижимо за счет уменьшения габаритных размеров и полной массы робототехнического средства. Для выполнения этих условий конструкция РТС не должна иметь собственного запаса ОТВ, а должна иметь лишь средства пожаротушения и иное оборудование. Обеспечение же РТС огнетушащими веществами должно осуществляться через рукавные линии. Исходя из этого, необходимо установить условия, влияющие на тактические возможности робототехнического средства.

При этом следует учитывать то, что при тушении пожаров мобильными робототехническими комплексами предельная дальность подачи огнетушащих веществ по рукавным линиям с учетом гидравлических потерь не должна приводить к снижению интенсивности их подачи в очаг пожара.

Потери напора подразделяются на местные и линейные. Линейные потери возникают в результате трения транспортируемой жидкости о стенки трубопровода и капель между собой, местные — при деформации потока (задвижки, переходники, клапаны и др.) [19].

Основной формулой для расчета потерь напора по длине На (м) в круглом трубопроводе является формула Дарси-Вейсбаха:

т 2

h =Х — — d 2g '

(1)

где X — коэффициент гидравлического трения; I — длина трубопровода, м; й — диаметр живого сечения, м; V — средняя скорость потока жидкости, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с2. Основным критерием, характеризующим потери напора при заданных параметрах работы насосно-рукавной системы, является коэффициент гидравлического трения X, зависящий от скорости потока и внутренней шероховатости поверхности. Определение коэффициента гидравлического трения представляет собой довольно непростую задачу, поэтому, как показал анализ научно-исследовательских работ, его определение следует производить эмпирическим путем для конкретных условий работы.

Рассматривая же установки пожаротушения с гидроабразивной резкой, следует отметить, что они работают при давлении 30 МПа, а транспортируемые огнетушащие составы представляют собой не только воду, но и смесь воды и абразивных частиц, предназначенных для резки конструкций. В связи с этим при транспортировании смеси возникают дополнительные потери напора, связанные с переносом абразивных частиц. Формула для определения потерь напора при транспортировании смеси гсм (м) имеет вид:

¿см = гв + Аг, (2)

где гв — удельные потери напора при движении воды, м;

Аг — дополнительные потери напора, м. Удельные потери напора при движении воды могут быть определены по формуле Дарси-Вейсбаха, дополнительные потери — по формуле

(3)

где 5 — коэффициент, учитывающий влияние относительной крупности частиц грунта й/В по отношению к диаметру трубы; } — коэффициент, учитывающий разнозернист-ность твердых частиц;

С0 — действительная весовая консистенция

FKp — критическая скорость движения смеси, при которой частицы начинают двигаться вдоль потока, м/с;

V — скорость потока, м/с. Проведенные с использованием формул (1) и (3) расчеты показали, что потери напора за счет присутствия гидроабразивных частиц не столь значительны по сравнению с гидравлическими потерями по воде. Однако, исходя из имеющих некоторую недетерминированность режимов работы установок пожаротушения, определение потерь напора как по воде, так и по гидроабразивной смеси, а следовательно, и коэффициента гидравлического трения для получения точных значений, необходимо осуществлять опытным путем. В результате экспериментальных исследований были установлены предельные дальности подачи огнетушащих веществ по рукавной линии для воды и гидроабразивной смеси, которые составили соответственно 317 и 290 м. Кроме того, был определен коэффициент гидравлического трения, характеризующий потери напора при транспортировании воды по рукавам установок пожаротушения с гидроабразивной резкой, значение которого составило 0,019 [20].

В случае совместной работы робототехнического комплекса пожаротушения с установкой пожаротушения с использованием тонкораспыленной воды высокого давления прокладка рукавной линии (шланга высокого давления) осуществляется с борта робота автоматически. При этом повышенных требований к тяговым возможностям робототехничес-кого комплекса в части прокладки рукавной линии

не предъявляется. В случае использования в качестве средства подачи огнетушащего вещества штатного, дистанционно управляемого лафетного ствола прокладка рукавной линии производится методом протягивания линии. Это накладывает повышенные требования на тяговые характеристики робота, обеспечивающие его перемещение с рукавной линией при выходе на позицию подачи ОТВ и маневрировании с нею.

Определение тяговых усилий

Для определения тяговых усилий, которыми должно обладать робототехническое средство, были проведены экспериментальные исследования с пожарными напорными рукавами общего исполнения. Рукава перемещали по трем наиболее часто встречающимся поверхностям на объектах энергетики: плитке, наливному полу, асфальту, и замеряли силу трения. В результате исследований были определены коэффициенты трения, характеризующие трение рукавов о рассматриваемые поверхности; проведена оценка схем подачи огнетушащих веществ с помощью РТС; выбран наиболее рациональный вариант подачи. Установлено, что для реализации такого варианта необходимо, чтобы РТС обладало тяговыми усилиями не менее 1000 Н [21].

В качестве транспортной базы было выбрано унифицированное гусеничное шасси с электромеханическим приводом, которое обеспечит применение РТС в условиях небольших завалов и плотного задымления. Для подачи огнетушащих веществ на ней может быть установлен дистанционно-

Технические требования к конструкции РТС

№ п/п Параметр Значение параметра

1 Цели применения 1. Проведение разведки пожара, сбор данных и мониторинг обстановки. 2. Тушение пожаров, проведение аварийно-спасательных работ (АСР)

2 Среда применения Наземные

3 Степень функциональности Многофункциональные (универсальные)

4 Оснащение средствами тушения и проведения аварийно-спасательных работ 1. Лафетный дистанционно-управляемый ствол с расходом ОТВ от 15 до 20 л/с. 2. Ствол установки пожаротушения с гидроабразивной резкой. 3. Роботизированная рука-манипулятор

5 Применяемые огнетушащие составы 1. Вода, водный раствор пенообразователя. 2. Тонкораспыленная вода (170 мкм). 3. Смесь воды и абразива для резки

6 Тип привода Электромеханический

7 Тип двигателя ходового модуля Гусеничный

8 Тяговое усилие Не менее 100 кг

9 Тип РТС Легкий

10 Класс РТС 1

11 Масса РТС Св. 100 до 300 кг (включ.). Подкласс от 101 до 150 кг включ.

12 Габаритные размеры Не более 1500x900x1900 мм

13 Время непрерывной работы Не менее 4 ч

управляемый лафетный ствол или ствол для подачи тонкораспыленной воды высокого давления и абразивной резки.

Технические требования к конструкции робототехнического средства, предназначенного для объектов энергетики

В результате исследований тактических особенностей применения мобильной робототехники при тушении пожаров на объектах энергетики были установлены технические требования к конструкции робототехнического средства (см. таблицу).

Для практической реализации сформулированных технических требований целесообразно использовать унифицированную дистанционно-управля-емую транспортную платформу, оборудованную в зависимости от решаемой задачи специализированным пожарно-техническим вооружением.

Первый вариант РТС представляет собой дис-танционно-управляемую платформу на гусеничном

шасси с электромеханическим приводом, на которой размещается дистанционно-управляемый лафетный ствол с расходом ОТВ от 15 до 20 л/с, системы технического зрения, освещения, тепловизор для поиска очагов горения и набор необходимого оборудования, обеспечивающего работоспособность РТС (рис. 3,а).

Второй вариант робототехнического средства представляет собой дистанционно-управляемую платформу на гусеничном шасси с электромеханическим приводом, на которой размещается роботизированная рука-манипулятор со схватом, имеющая пять степеней свободы, и ствол установки пожаротушения с гидроабразивной резкой. Роботизированный манипулятор позволит обеспечить выполнение тактических приемов тушения со стволом установки пожаротушения, а также проводить разборку и транспортировку конструкций и оборудования при проведении аварийно-спасательных работ (рис. 3,6).

В настоящее время разработан опытный образец первого варианта РТС, оснащенный дистанционно-

Рис. 3. Комплекс, состоящий из первого (а) и второго (6) вариантов модели робототехническо-го средства

Рис. 4. Мобильная роботизированная установка пожаротушения

Предельная 220 дальность подачи, м

Смоленская АЭС

Рис. 5. Предельная дальность Ь подачи огнетушащих веществ с помощью МРУП, оснащенной лафетным стволом

Билибинская АЭС Ленинградская Ленинградская Кольская АЭС АЭС (зд. 601) АЭС (зд. 401)

управляемым лафетным стволом с расходом водо-пенного огнетушащего состава 20 л/с (рис. 4) и получивший название "мобильная роботизированная установка пожаротушения" (МРУП).

Особенностью МРУП является возможность работы в условиях гамма-излучения мощностью до 10 Зв/ч. Для проверки этого условия проводились экспериментальные исследования, в ходе которых МРУП подвергалась воздействию гамма-излучения указанной мощности в течение 4 ч. Результаты исследования подтвердили возможность использования МРУП при проведении работ в условиях гамма-излучения мощностью до 10 Зв/ч.

Для оценки тактических возможностей МРУП в качестве примера рассматривались помещения действующих атомных станций (рис. 5). В качестве критерия рассматривался радиус действия (глубина проникновения) робототехнического средства, определяемый дальностью подачи воды по рукаву при начальном давлении 10 атм от пожарной автоцистерны, установленной на водоисточник. В результате удалось определить, что подача огнетушащих веществ до помещений, рассматриваемых в качестве объектов защиты, будет обеспечена в 75 % случаев.

Оценка тактических возможностей МРУП, подтверждающая ее эффективность, выполнялась для

рассматриваемых условий атомных станций. Для повышения эффективности и оперативности применения МРУП следует разрабатывать тактические приемы для каждого конкретного объекта в отдельности, учитывая размещение водоисточников, планировку объекта, расположение наиболее пожароопасных помещений и оборудования.

Заключение

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Применение мобильной робототехники при тушении пожаров на объектах энергетики является довольно трудоемким мероприятием. Не при каждом пожаре или аварии возникает необходимость в применении мобильной робототехники, но в некоторых случаях это единственный вариант, который может обеспечить проведение пожаротушения в условиях возникающих угроз, что позволяет заменить человека и тем самым сохранить ему жизнь и здоровье.

Разработанный образец мобильной роботизированной установки пожаротушения сочетает в себе особенности высокоманевренного средства, которое можно применять для разведки и пожаротушения. Его использование совместно с личным составом пожарно-спасательных подразделений позволит повысить эффективность тушения пожаров и обеспечить безопасность его участников.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Микеев А. К. Пожары на радиационно-опасных объектах. Факты. Выводы. Рекомендации. — М. : ВНИИПО, 2000. — 346 с.

2. Дятлов А. С. Чернобыль. Как это было. — М. : Научтехлитиздат, 2003. — 191 с.

3. Becker O., Lorenz P. Four years after Fukushima: are nuclear power plants safer? / Critical review of the Updated National Action Plans (NAcP) of the EU Stress Tests on nuclear power plants. — September 2015. —49 p. URL: https://www.global2000.at/sites/global/files/20150914_Four%20years%20af-ter%20Fukushima_September%202015.pdf (дата обращения: 25.07.2018).

4. Safety of nuclear power plants: design. Specific safety requirements : IAEA Safety Standards Series No. SSR-2/1No. — Vienna : International Atomic Energy Agency, 2012. — 68 p.

5. Ramana M. V. Nuclear power: economic, safety, health, and environmental issues of near-term technologies // Annual Review ofEnvironment and Resources.—2009.—Vol. 34, Issue 1. — P. 127-152. DOI: 10.1146/annurev.environ.033108. 092057.

6. Юревич E. И. Роботы ЦНИИ РТК на Чернобыльской АЭС и развитие экстремальной робототехники. — СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2004. — 264 с.

7. МикеевА. К. Противопожарная защита АЭС. — М. : Энергоиздат, 1990. — 432 с.

8. Горбань Ю. И., Синельникова E. А. Автоматические установки пожаротушения на базе роботизированных пожарных комплексов АУП РПК для защиты машинных залов АЭС, ТЭЦ и ГЭС // Пожарная безопасность. — 2012. — № 3. — С. 136-142.

9. Верзилин М. М., ПовзикЯ. С. Пожарная тактика. — М. : ЗАО "Спецтехника", 2007. — 416 с.

10. Пожары и пожарная безопасность в 2013 году : стат. сб. / Под общ. ред. В. И. Климкина. — М. : ВНИИПО, 2014. — 137 с.

11. Пожары и пожарная безопасность в 2014 году: стат. сб. / Под общ. ред. А. В. Матюшина. —М.: ВНИИПО, 2015. — 124 с.

12. Пожары и пожарная безопасность в 2015 году: стат. сб. / Под общ. ред. А. В. Матюшина. —М.: ВНИИПО, 2016. — 124 с.

13. Пожары и пожарная безопасность в 2016 году: стат. сб. / Под общ. ред. Д. М. Гордиенко. —М.: ВНИИПО, 2017. — 124 с.

14. Карпышев А. В., Душкин А. Л., Глухов И. С., Сегаль М. Д. Использование тонкораспыленной воды для повышения противопожарной защиты атомных станций // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. — 2006. — № 5. — С. 34-44.

15. Gsell /.Assessment of fire suppression capabilities of water mist — Fighting compartment fires with the cutting extinguisher : PhD thesis. — Belfast, UK : University of Ulster, 2010. — 138 p.

16. Cutting extinguisher concept — practical and operational use / Sodra Alvsborg Fire & Rescue Services with SP Technical Research Institute of Sweden. — Boras, 2010.

17. ForsthM., OchoterenaR. L., LindstromJ. Spray characterization ofthe cutting extinguisher: SP Report 2012:14. — Boras : SP Technical Research Institute of Sweden, 2012.

18. Алешков М. В., Гусев И. А. Определение рабочих параметров установок пожаротушения с возможностями гидроабразивной резки, применяемых на объектах энергетики // Пожаро-взрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2017. — Т. 26, № 10. — С. 69-76. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.10.69-76.

19. Абросимов Ю. Г.Гидравлика : учебник. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2005. — 312 с.

20. Гусев И. А., Алешков М.В., Холостов А. Л. Определение тактических возможностей установок пожаротушения с гидроабразивной резкой при подаче огнетушащих веществ на объектах энергетики // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. — 2018. — № 3. — С. 29-34.

21. Гусев И. А. Обоснование требований к мобильной робототехнике пожаротушения, применяемой на объектах энергетики // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. — 2017. — №3. — С. 21-27.

Материал поступил в редакцию 30 июля 2018 г.

Для цитирования: Алешков М. В., Цариченко С. Г., Холостов А. Л., Гусев И. А. Обеспечение пожарной безопасности объектов энергетики путем разработки и применения мобильной робототехники пожаротушения // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2018. —

Т. 27, № 9. — С. 35-49. DOI: 10.18322/PVB.2018.27.09.35-49.

M. V. ALESHKOV, Doctor of Technical Sciences, Professor, Deputy Head of Scientific Work, State Fire Academy of Emercom of Russia (Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366, Russian Federation)

S. G. TSARICHENKO, Doctor of Technical Sciences, Head of the Basic Methodical Ground of Tests of Robotic Complexes, Scientific Research Institute "Geodeziya" (Ispytateley Avenue, 14, Krasnoarmeysk, Moscow Region, 141292, Russian Federation) A. L. KHOLOSTOV, Doctor of Technical Sciences, Docent, Head of Department of Fire Automatic Equipment, State Fire Academy of Emercom of Russia (Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366, Russian Federation)

I. A. GUSEV, Postgraduate Student of Faculty of Training of Research and Educational Personnel, State Fire Academy of Emercom of Russia (Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366, Russian Federation; e-mail: ivan.gusev.92@inbox.ru)

UDC 614.847.4:62/69

ASSURANCE FIRE SAFETY OF POWER FACILITIES DUE TO DEVELOPMENT AND APPLICATION OF FIRE EXTINGUISHING MOBILE ROBOTICS

As a result of statistical data analysis on fires and accidents that occurred on power facilities, specific features have been identified for suppressing such fires. One of them is exposure of persons participating in firefighting to hazardous factors and associated events. This results in interruption of fire suppression, as people and equipment have to be removed to a safe area. In order to ensure fire suppression in a hazardous environment, it is proposed to use mobile fire suppression robots that are capable of operating under the conditions considered. Technical specifications of mobile robots, that largely determine their operational efficiency, have been evaluated and substantiated. Technical requirements have been specified and used as the basis for developing a prototype of the mobile robotic fire suppression unit designed for application at power facilities. Robotic fire suppression unit tactical capabilities have been assessed under the given conditions, with a favorable result.

Keywords: fire suppression robots; power facilities; firefighting robot functionality; fire-extinguishing agents; remote controlled fire turntable monitor; fire-extinguishing agent supply range.

DOI: 10.18322/PVB.2018.27.09.35-49

Introduction

Suppression of various fire types is essentially a set of measures aimed at providing conditions that prevent the fire from spreading further, eliminate the hazard for human health and life, and create all the prerequisites required for complete elimination of the fire. Fires occurring at various facilities are different in terms of their nature and, therefore, will require different suppression tactics. This is mainly related to the facility specific features and the fire load located at the facility. As far as fires at power facilities are concerned, it should be noted that besides the fire hazards that affect the persons who participate in firefighting, events resulting in collapse of building structures, exposure to radioactive radiation (nuclear power facilities), explosions of pressure vessels, electric shock, etc. may occur.

A well-known example of such events is the major industrial disaster at Chernobyl nuclear power plant (NPP) that took place on April 26th, 1984 (Fig. 1). Suppression of fire that followed the explosion was complicated by exposure to extremely powerful ionizing radiation, as well as by over 30 fire areas emerging at different plant elevations. Electrical equipment was on

Fig. 1. Explosion and fire consequences at Chernobyl NPP

fire, the machine hall roofing collapsed and damaged oil pipelines that subsequently ignited, etc. [1,2].

Fire departments and plant personnel acted with resolve, eliminating the fire and preventing even more disastrous consequences. Everyone who participated in fire suppression received high radiation doses. Operations had to be carried out under heavy smoke conditions, with exposure to high temperatures and open flames, and the hazards of electric shock and building structures collapse. For many ofthose who was fighting fire in the first hours of the accident, the radiation dose received proved to be lethal.

When evaluating the modern state of power facilities in terms of fire safety, it must be noted that even with the state-of-the-art safety level they are still exposed to risk of fires. When suppressing these fires, firefighters and facility personnel will have to face exposure to hazardous factors, including hazards related to radioactive or chemical exposure. This is also confirmed in the papers of our foreign colleagues who refer to a comprehensive approach as far as safety assurance is concerned [3-5].

After the accident at Chernobyl NPP, great efforts were made to determine the limitations in power facilities safety assurance. Appropriate conclusions were made regarding tactical and technical improvement of measures aimed at higher efficiency of fire suppression and better assurance of firefighters safety. Using mobile robots was one of the above-mentioned technical solutions. In general, the Chernobyl accident became a starting point for developing and applying mobile robots in special operations. To contain the accident, a lot of mobile robotic systems were designed within record-breaking schedules. These robots were mainly used for area decontamination, removing radioactive debris from the power plant roofing, situational monitoring and many other tasks. The total deployed number of various mobile robots, including from foreign countries, was around 40. Applying robots in the specific conditions helped avoid using humans in many operation areas, helping save dozens of lives [6].

Using mobile robotic systems for fire suppression has not been overlooked either. For example, A. K. Mi-keev in [7] devoted as much as a whole section to the problem of fire robots development and application. The section focuses on main design prospects, and provides information about how this concept is being implemented in foreign countries. And this was already in the early 90s.

Today, robotic systems are applied almost in all branches of activity. They play a special part in tackling the objectives assigned to units of the Russian Emergency Ministry, employed for a range of operations from situational monitoring to bomb disposal and fire suppression.

At present, the use of fixed robotic fire suppression units to ensure fire safety of electric power plant machine halls has become quite common. These units are capable of automatically detecting and eliminating fire areas [8]. However, power facilities have a rather high number of areas with potential fire hazard, where flammable materials are concentrated. These areas are situated in hard-to-reach and cluttered locations where using fixed systems is inefficient. In such a case it is more feasible to apply mobile firefighting robotic systems that are capable of maneuvering in space and providing access to hard-to-reach and cluttered areas.

If we consider the issue of using mobile firefighting robots at power facilities, it should be pointed out that, in general, this concept has not been fully implemented. Not enough attention has been given to developing and using mobile firefighting robots, although the need to develop them was evident. Therefore, this paper is mainly aimed at justifying the design requirements for a mobile robotic fire suppression vehicle (RV) developed for power facilities taking into account the specific fire suppression tactics at those facilities. To achieve the above-mentioned aim, the following objectives had to be met:

• determine robotic vehicle functionality and select the technical equipment for its implementation;

• carry out a study of the robotic fire suppression vehicle tactical capabilities;

• specify technical requirements to robotic vehicle design intended for use at power facilities and manufacture its prototype.

Determination of robotic vehicle functionality and selection of technical equipment for its implementation

The first step certainly consists in determining the robotic vehicle functionality. This means that its design must include the necessary set of actuating mechanisms required for field tasks based on the accumulated experience of their application to contain various types of fires.

Analysis of fires and accidents occurring at power facilities over a range of time reveals that the specific tactical fire suppression techniques is related, firstly, to presence of large flammable load consisting of solid and liquid flammable substances and materials, and secondly, to electrical equipment running under high voltage.

Due to large quantities of flammable load, emerging fires spread across significant areas, therefore a large amount of fire extinguishing agents (FEA) must be supplied in order to contain them. This is confirmed by reference data, specifying the required rate of fire extinguishing agent supply for suppression of fires in electric power plant machine halls at 0,21/(m2-sec) [9].

Besides combustion of solid flammable substances, combustion of flammable liquids has occurred as well, including transformer oil contained in lubrication systems of turbines and other equipment. Hence, the robotic vehicle must be capable of supplying a significant quantity of FEA into the fire area. Besides water, it must also supply foam solution with a range of at least 30 m. This will ensure that a sizable area is covered and that building structures are cooled. In order to implement the above-mentioned measures, it is necessary to provide a remote controlled fire turntable monitor with the fire extinguishing agent flow rate of up to 201/sec.

However, the main feature of fire suppression at power facilities is extinguishing live electrical equipment on fire. Statistical information analysis for fires at power facilities has revealed that between 2005 and 2016 they suffered from 5066 fires. 38 % of those fires occurred directly on electrical equipment (Fig. 2) [10-13].

The task of suppressing electrical equipment fires has alway been the most critical and demanding because of electric shock hazard. However, as far as power facilities are concerned, their specifics must be taken into account, i. e. that parts of equipment cannot be deener-gized even if on fire, because it is critical for the safe operation of facility.

A mobile fire suppression robot is a system capable of adapting to the actual conditions of an accident or fire, including presence of live equipment. This capability makes it an efficient fire suppression appliance. Robotic systems, as well as humans, are threatened by leakage currents flowing through the FEA jet, that can cause the RV to fail if they affect its electronics. Extinguishing electrical equipment on fire using water and water/foam compounds supplied by standard monitors is not safe because of high jet conductivity. Therefore, an auxiliary fire suppression appliance must be selected, where leakage currents through the jet are minimum, and that is most suitable for using in combination with mobile robotic systems.

1 2 3 4 5 6 7

Fig. 2. Equipment with the highest risk of fire break-out: 1 — cable systems; 2 — oil pipelines; 3 — oil pumps; 4 — turbine generators; 5 — electronic equipment; 6—transformers; 7—ventila-tion systems

Assessment of fire-extinguishing compounds suitable for suppressing fires on live electrical equipment has demonstrated that finely dispersed water with an average droplet diameter below 200 ^mhas excellent fire extinguishing properties [14].

Water-cutting jet fire suppression unit was selected as the delivery appliance, implementing both the surface, and locally applied saturation fire extinguishing principle. The main advantage of the unit is that fire-extinguishing agents can be supplied into the volume on fire through the building structure envelope by destroying it with the mixture of water and abrasive particles. The average size of liquid droplets generated by the unit is around 170 ^m [15-17].

To assess the possibility of using the systems in question for fire suppression on live electrical equipment, experimental studies were carried out. As a result, operational parameters of fire suppression units were determined when used by fire and rescue team personnel. Besides, it was found that when the units are used in combination with mobile robots, it is acceptable to suppress fires at a minimum distance of 0.5 m, if the unit monitor installed on the robot is connected to it using dielectric connectors, and if leakage current protection devices rated at 1 mA are integrated into the robot design [18].

Study on the robotic fire suppression vehicle tactical capabilities

Determination of the fire-extinguishing agent

delivery maximum range

Technical capabilities of the robotic vehicle must ensure that it can be applied not only in open areas, but in many rooms of the electric power plant. To a large extent, this can be achieved by reducing the robot's overall dimensions and fully loaded weight. To meet these requirements, the RV design must have no onboard FEA reserve, but only fire suppression appliances and other equipment are to be included. Fire-extinguishing agents should be supplied to the RV via hose lines. Accordingly, conditions must be determined that define the robotic vehicle tactical capabilities.

Also, it should be taken into account that when mobile robotic systems are used for fire suppression, the maximum range of fire extinguishing agents delivery through hose lines, including hydraulic losses, must not result in reduced intensity of agents supply into the fire area.

Head losses are divided into local and line losses. Line losses occur as a result of transported liquid friction against pipeline walls and between the walls; local losses occur as a result of flow deformation (valves, transition pieces, etc.) [19].

In general, round pipeline head losses along the line hi (m) are calculated using the Darcy-Weisbach equation:

hl = X — — . d 2g

(1)

where X is the flow friction factor; I is pipeline length, m; d is the wetted cross-section diameter, m; v is the average liquid flow velocity, m/sec; g is the gravity acceleration, m/sec2. The main criterion describing head losses with any given parameters of pump/hose system operation is the flow friction factor X that depends on flow velocity and internal surface roughness. Determination of the flow friction factor is a rather challenging task. Therefore, as demonstrated by research work analysis, it should be determined empirically for specific operating conditions.

When one considers water-cutting jet fire suppression units, it should be pointed out that they operate at a pressure of 30 MPa, and the fire-extinguishing agents being transported consist of not only water, but are essentially a mixture of water and abrasive particles intended for cutting structures. Therefore, additional head losses occur during mixture transportation due to movement of abrasive particles. Head losses during mixture transportation imix (m) are determined according to the following formula:

imix iw +

(2)

where iw is specific head losses during water movement, m;

Ai is additional head losses, m. Specific head losses during water movement can be determined using the Darcy-Weisbach equation, additional losses are calculated as follows

(VJV),

(3)

where 5 is the factor to account for the effect of relative ground particle size d/D with regard to pipe diameter;

j is the factor to account for unevenness of solid particle size;

C0 is the actual weight consistency; Vcr is the critical mixture movement velocity whereby particles begin to travel along the flow, m/sec; Vis the flow velocity, m/sec. The calculations using formulas (1) and (3) have demonstrated that head losses due to presence of hydro-abrasive particles are less significant in comparison to hydraulic losses of water. However, bearing in mind that fire suppression units have a certain nondeterminism in terms of their performance, head losses of both water and cutting particles mixture and, therefore, the flow friction factor, must be determined by way of trial to en-

sure that accurate values are obtained. As a result of experimental studies, maximum ranges of fire-extinguishing agent delivery via hose lines were obtained for water and cutting particles mixture, which amounted to 317 and 290 m correspondingly. Besides, the flow friction factor was determined, characterizing head losses during water transportation through hoses of water-cutting jet fire suppression units, being equal to 0.019 [20].

When a fire suppression robotic system is operated in combination with a high pressure finely dispersed water fire suppression unit, the hose line (high pressure hose) is laid automatically from on-board the robot. In this case, no additional requirements are applied to the robotic system traction capabilities for laying the hose line. If the fire-extinguishing agent is supplied using the integrated, remote controlled monitor, the hose line is laid using the method of line pulling. This results in higher requirements applied to the robot's traction performance to ensure that it can travel with the hose line when approaching the FEA supply position and that it can maneuver with the hose line.

Traction force determination

To determine the traction force that the robotic vehicle must ensure, experimental studies were performed using general purpose firefighting pressure hoses. The hoses were moved on three types of surface most wide-spread at power facilities: tiles, cast-in-place floor, and asphalt. The resulting friction force was measured. The studies helped obtain the friction factors that characterize hose friction against the surfaces examined, configurations for supplying fire-extinguishing agents using RVs were evaluated, and the most feasible option for supplying agents was selected. It was found that in order to implement this option, the RV must provide a traction force of at least 1000 N [21].

As the vehicle base, a unified electromechanically driven tracked chassis was chosen that will ensure RV application in minor debris and heavy smoke environments. To supply fire-extinguishing agents, it can be equipped with a remote controlled fire turntable monitor or a nozzle for supplying high pressure finely dispersed water or water-cutting jet.

Technical requirements to the robotic vehicle design for application at power facilities

As a result of studying the tactical specifics of mobile robot application for fire suppression at power facilities, the following technical requirements to robotic vehicle design were determined (see Table).

For practical implementation of the specified technical requirements, it is feasible to use a unified remote controlled vehicle platform that is equipped with specific firefighting tools depending on the objective to be tackled.

Technical requirements to RV design

No. Parameter Parameter value

1 Intended application 1. Fireground reconnaissance, data acquisition and situational monitoring. 2. Fire suppression, emergency rescue operations (ERO)

2 Application environment Land

3 Functionality degree Multifunctional (versatile)

4 Fire suppression and emergency rescue operations (ERO) equipment installed 1. Remote controlled fire turntable monitor with FEA flow rate 15 to 20 l/sec. 2. Fire suppression unit nozzle with water-cutting jet. 3. Robotic manipulator arm

5 Used fire-extinguishing compounds 1. Water, water/foam solution. 2. Finely dispersed water (170 p.m). 3. Water/abrasive particle cutting mixture

6 Drive type Electromechanical

7 Base vehicle propulsion type Track

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8 Traction force No less than 100 kg

9 RV type Light-weight

10 RV class 1

11 RV weight Over 100 to 300 kg included. Subclass, 101 to 150 kg included

12 Overall dimensions Not more than 1500x900x1900 mm

13 Continuous operation time No less than 4 h

Fig. 3. A system consisting of first (a) and second (b) versions of robotic vehicle model

Fig. 4. Mobile robotic fire suppression unit

250 230

320

280

280

260 260 260 Maximum range

240 — 220 of supply, m

200

180

160 160

140

120

Smolensk NPP

Fig. 5. Maximum range L of fire-extinguishing agent supply by means of MRFSU equipped with fire turntable monitor

Bilibinsk NPP Leningrad NPP Leningrad NPP Kolsk NPP

(bldg. 601) (bldg. 401)

The first RV version is a remote controlled track chassis platform with electromechanical drive, carrying a remote controlled fire turntable monitor with FEA flow rate of 15 to 20 l/sec, equipped with a robotic vision system, lights, infrared imager to locate fire areas, and a set of equipment required to ensure RV operation (Fig. 3,a).

The second version of robotic vehicle is a remote controlled track chassis platform with electromechanical drive, carrying a robotic manipulator arm with a gripper, having five degrees of freedom, and a fire suppression unit nozzle with water-cutting jet. The robotic manipulator will be used for tactical firefighting techniques with the fire suppression unit nozzle, as well as for dismantling and transporting structures and equipment during emergency rescue operations (Fig. 3,b).

At the moment, a prototype of RV version 1 has been developed. It carries a remote controlled fire turntable monitor with the water/foam fire-extinguishing agent flow rate of 201/sec (Fig. 4). The vehicle has been named as "mobile robotic fire suppression unit" (MRFSU).

A feature of MRFSU is that it can operate in gamma radiation environments with the strength of up to 10 Sv/h. To verify this condition, experimental studies have been carried out. These studies involved exposing the MRFSU to gamma radiation with the above-mentioned strength for the period of 4 h. The study results confirmed that MRFSU can be used for operations under gamma radiation of up to 10 Sv/h.

For evaluating MRFSU tactical capabilities, premises of operational nuclear power plants were considered as an example (Fig. 5). The benchmark applied

was the effective range (penetration depth) of the robotic vehicle that depends on the distance of water supply through the hose at initial pressure of 10 atm provided by the fire truck tank located at the water source. As a result, it was found that fire-extinguishing agents will be supplied to rooms that are considered as protected assets in 75 % of cases.

MRFSU tactical capabilities that confirm its efficiency were evaluated for the considered conditions of nuclear power plants. To increase efficiency and promptness of MRFSU application, tactical techniques are to be worked out for each specific facility individually, taking into account location of water sources, facility layout, and location of rooms and equipment with the highest fire hazard.

Conclusion

Using mobile robots for suppressing fires at power facilities is a challenging operation. The need to apply mobile robots is not present at every fire or accident, but in certain cases it is the only option to ensure that firefighting action continues with the hazards that emerge. This helps replace humans and, therefore, save people's lives and health.

The model of mobile robotic fire suppression unit that has been developed combines the features of a highly maneuverable vehicle, applicable for reconnaissance and fire suppression. When it is used along the fire and rescue department personnel, it can increase fire suppression efficiency and ensure safety of participating persons.

REFERENCES

1. Mikeev A. K. Pozhary na radiatsionno-opasnykh obyektakh. Fakty. Vyvody. Rekomendatsii [The fires on radiation-hazardous objects. Facts. Conclusions. Recommendations]. Moscow, VNIIPO Publ., 2000. 346 p. (in Russian).

2. DyatlovA. S. Chernobyl. Kak eto bylo [Chernobyl. As it was]. Moscow, Nauchtekhlitizdat, 2003. 191 p. (in Russian).

3. Becker O., Lorenz P. Four years after Fukushima: are nuclear power plants safer? Critical review of the Updated National Action Plans (NAcP) of the EU Stress Tests on nuclear power plants. September 2015. 49 p. (in Russian). Available at: https://www.global2000.at/sites/global/files/20150914_ Four%20years%20after%20Fukushima_September%202015.pdf (Accessed 25 July 2018).

4. Safety of nuclear power plants: design. Specific safety requirements. IAEA Safety Standards Series No. SSR-2/ 1No. Vienna, International Atomic Energy Agency, 2012. 68 p.

5. Ramana M. V. Nuclear power: economic, safety, health, and environmental issues of near-term technologies. Annual Review of Environment and Resources, 2009, vol. 34, issue 1, pp. 127-152. DOI: 10.1146/annurev.environ.033108.092057.

6. Yurevich E. I. Roboty TsNIIRTKna Chernobylskoy AESi razvitiye ekstremalnoy robototekhniki [Robots of Central Research Institute RTK on the Chernobyl NPP and development of extreme robotics]. Saint Petersburg, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University Publ., 2004. 264 p. (in Russian).

7. Mikeev A. K. Protivopozharnaya zashchita AES [Fire-prevention protection of the NPP]. Moscow, Energoizdat, 1990. 432 p. (in Russian).

8. Gorban Yu. I., Sinelnikova E. A. Computer-aided firefighting systems based on firefighting robotic complexes (CFS FRC) for protection of the machine halls in nuclear power, heat power and hydropower plants. Pozharnaya bezopasnost / Fire Safety, 2012, no. 3, pp. 136-142 (in Russian).

9. Verzilin M. M., Povzik Ya. S. Pozharnaya taktika [Fire tactics]. Moscow, Spetstekhnika Publ., 2007. 416 p. (in Russian).

10. Klimkin V. I. (ed.). Pozhary ipozharnaya bezopasnost v 2013 godu. Statisticheskiy sbornik [Fires and fire safety in 2013. Statistical yearbook]. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of Russia Publ., 2014. 137 p. (in Russian).

11. Matyushin A. V. (ed.). Pozhary ipozharnaya bezopasnost v 2014 godu. Statisticheskiy sbornik [Fires and fire safety in 2014. Statistical yearbook]. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of Russia Publ., 2015. 124 p. (in Russian).

12. Matyushin A. V. (ed.). Pozhary ipozharnaya bezopasnost v 2015 godu. Statisticheskiy sbornik [Fires and fire safety in 2015. Statistical yearbook]. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of Russia Publ., 2016. 124 p. (in Russian).

13. Gordienko D. M. (ed.). Pozhary ipozharnaya bezopasnost v 2016godu. Statisticheskiy sbornik [Fires and fire safety in 2016. Statistical yearbook]. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of Russia Publ., 2017. 124 p. (in Russian).

14. Karpyshev A. V., Dushkin A. L., Glukhov I. S., Segal M. D. Use of sprayed water for increase in fire-prevention protection of nuclear power plants. Problemy bezopasnosti i chrezvychaynykh situatsiy / Safety and Emergencies Problems, 2006, no. 5, pp. 34-44 (in Russian).

15. Gsell J. Assessment offire suppression capabilities of water mist — Fighting compartment fires with the cutting extinguisher. PhD thesis. Belfast, UK, University of Ulster, 2010. 138 p.

16. Cutting extinguisher concept — practical and operational use. Sodra Alvsborg Fire & Rescue Services with SP Technical Research Institute of Sweden. Boras, 2010.

17. Forsth M., Ochoterena R. L., Lindstrom J. Spray characterization of the cutting extinguisher: SP Report 2012:14. Boras, SP Technical Research Institute of Sweden, 2012.

18. Aleshkov M. V., Gusev I. A. Determination of working parameters of the installations of fire extinguishing with opportunities ofhydroabrasive cutting applied on power objects. Pozharovzryvobezopasnost /Fire and Explosion Safety, 2017, vol. 26, no. 10, pp. 69-76 (in Russian). DOI: 10.18322/PVB.2017.26.10.69-76.

19. Abrosimov Yu. G. Gidravlika. Uchebnik [Gidravlika. Textbook]. Moscow, State Fire Academy of Emercom od Russia Publ., 2005. 312 p. (in Russian).

20. Gusev I. A., Aleshkov M. V., Holostov A. L. Definition of tactical opportunities of installations of fire extinguishing with hydroabrasive cutting at supply of fire extinguishing substances on objects of power Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya / Fire and Emergencies: Prevention, Elimination, 2018, no. 3, pp. 29-34 (in Russian).

21. Gusev I. A. Justification of requirements to fire extinguishment mobile robotics applied at power objects. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvvidatsiya / Fire and Emergencies: Prevention, Elimination, 2017, no. 3, pp. 21-27 (in Russian).

Received 30 July 2018

For citation: Aleshkov M. V., Tsarichenko S. G., Kholostov A. L., Gusev I. A. Assurance fire safety of

power facilities due to development and application of fire extinguishing mobile robotics. Pozharovzryvobezopasnost / Fire and Explosion Safety, 2018, vol. 27, no. 9, pp. 35-49 (in Russian). DOI: 10.18322/PVB.2018.27.09.35-49.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.