CC BY
42
УДК 62-1/-9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОГНЕТУШАЩЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА
СУДОВОЙ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТОНКОРАСПЫЛЕННОЙ ВОДЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МАШИННЫХ И МАШИННО-
КОТЕЛЬНЫХ ОТДЕЛЕНИЙ
А.А. Сперанский, С.В. Мамагин, Д.И. Павлов
На основании испытаний, проведенных в соответствии с требованиями Международной морской организации (ИМО), определена огнетушащая эффективность опытного образца судовой системы пожаротушения низкого давления с использованием тонкораспыленной воды для защиты машинных отделений при пожарах пролитого топлива.
Экспериментально определено, что добавка к воде пленкообразующего пенообразователя позволила значительно сократить время тушения очагов пожара и общий расход огнетушащего вещества, подаваемого на тушение.
Полученные результаты испытаний могут быть использованы при разработке судовых систем пожаротушения тонкораспыленной водой.
Ключевые слова: тонкораспыленная вода, огнетушащая эффективность, судовая система пожаротушения.
Тонкораспыленная вода (ТРВ) с диаметром капель менее 150 мкм обладает рядом незаменимых преимуществ, которых лишены установки газового, порошкового и аэрозольного пожаротушения: безопасностью для людей, высокой охлаждающей и дымоосаждающей способностью,
взрывопожаробезопасностью, дешевизной,
экологической чистотой.
ТРВ является весьма эффективной при тушении пожаров пролитого и распыленного топлива, а также электрического и электронного оборудования, исключает отрицательные для него последствия, вызванные использованием воды крупного распыла [1], [2], [3].
Системы и установки пожаротушения ТРВ показали высокую эффективность при использовании их на судах и самолетах [4], [5], [6].
Анализ исследований по использованию ТРВ в целях пожаротушения позволил выделить три составляющие механизма тушения: охлаждение зоны горения, снижение концентрации кислорода в окружающей среде за счет его замещения парами воды и ослабление теплового излучения от пламени.
Эффективность ТРВ, как огнетушащего средства, определяется следующими факторами:
- размерами капель (дисперсностью);
- интенсивностью орошения защищаемой площади;
- наличием добавок в воде.
На огнетушащую эффективность ТРВ влияет наличие поверхностно -активных веществ (ПАВ) и других добавок к воде, от которых зависит величина поверхностного натяжения, вследствие чего повышается степень дисперсности капель и смачивающая способность при тушении твердых горючих материалов, а также образование пленки на поверхности горючих жидкостей.
На 38 и 39 сессиях Подкомитета Международной морской организации (ИМО) были определены область применения систем пожаротушения ТРВ на судах, перечень защищаемых судовых помещений, типичная горючая нагрузка в них, требования которым должны удовлетворять системы, предложены программы и методики их испытаний.
В 2005 г. ИМО приняла циркуляр М8С/Стс 1165 [7], в котором приведены директивы и требования к изготовлению и испытаниям судовых систем пожаротушения ТРВ для защиты машинных и насосных отделений. В нормативных документах Российского Морского Регистра Судоходства, в том числе в Правилах классификации и постройки морских судов, содержатся ссылки на эти требования, что приводит к необходимости их выполнения.
В соответствии с требованиями ИМО в процессе испытаний определяется огнетушащая эффективность системы пожаротушения для различных очагов пожаров класса В (разлитое и распыленное топливо, топливо под настилом машинного отделения) и класса А (деревянный костер) с различной интенсивностью тепловыделения для защищаемых помещений объемом от 500 до 3000 м3.
Время тушения всех модельных очагов не должно превышать 15 мин с момента пуска системы.
Должно отсутствовать повторное воспламенение очагов после окончания подачи воды.
По конструктивному исполнению разрабатываемые в настоящее время судовые системы пожаротушения ТРВ для защиты машинных помещений подразделяются на два основных класса: системы низкого (до 15 атм) и высокого (более 50 атм) давления. Системы низкого давления могут
работать как на пресной, так и на забортной воде, подаваемой от штатных судовых насосов с напором до 15 атм в течение длительного времени, имеют большую надежность и сравнительно малую стоимость. Системы высокого давления отличаются меньшими массогабаритными показателями, однако требуют применения высоконапорных насосов или баллонов со сжатым газом, трубопроводов высокого давления, емкостей для хранения запасов пресной воды, время их работы ограничено, а стоимость значительно выше, чем у систем низкого давления.
В данной работе, в соответствии с требованиями ИМО, определялась огнетушащая эффективность опытного образца системы низкого давления при тушении дизельного топлива в двух поддонах общей площадью 3 м2, размещенных в верхней части макета судового двигателя, и в двух поддонах общей площадью 4 м2, размещенных под макетом двигателя и настилом в машинном отделении.
Испытания проводились на испытательном стенде НИИПИиИТвОБЖ ФГБОУ ВО СПбУ ГПС МЧС России. Стенд размещался в стальном отсеке объемом 1300 м3, имитирующем судовое машинное отделение.
В состав испытательного стенда входили: - макет судового двигателя размером (3,0^1,0x3,0) м, установленный на высоте 0,5 м над палубой;
Основные парам«
- настил с пайолами, установленный по периметру макета двигателя, высота настила 0,75 м от палубы;
- модельные очаги пожара пролитого топлива - два противня размером (1,5x1,0) м, установленные сверху на макете двигателя, и два противня размером (2,0x1,0) м - под макетом и настилом.
В качестве горючей нагрузки использовалось дизельное топливо Л-62 (ГОСТ 305-82), налитое сверху на водяной слой. Время свободного горения очагов до пуска системы пожаротушения составляло 2 минуты.
В качестве огнетушащего вещества использовалась пресная вода с 1% добавкой пленкообразующего пенообразователя «Пенофор».
Испытания по тушению очагов, установленных сверху на макете двигателя и под настилом, проводились раздельно.
В состав опытного образца системы пожаротушения ТРВ входили: расходная цистерна объемом 5 м3, водяной насос с напором 0,8 МПа, трубопроводы, запорная арматура, дренчерные распылители ТРВ с соударяющимися струями ДВ 8З-СНОДО-ЯУг, контрольно-измерительные приборы.
Основные параметры распылителей ТРВ приведены в таблице 1.
Таблица 1
распылителей ТРВ
Наименование параметра Значение параметра
Коэффициент производительности, дм3/с 0,10
Среднеарифметический диаметр капель, не более, мкм 150
Диапазон рабочих давлений, МПа 0,4 - 1,0
Расход воды в диапазоне рабочих давлений, л/с 0,73 - 1,0
Площадь орошения с интенсивностью не менее 0,04 л/см2 (при минимальном рабочем давлении и высоте установки распылителя 2,5 м), м2 8,0
Корневой угол раскрытия струй у распылителя, град 170
Большинство распылителей, применяемых в дренчерных системах пожаротушения, создают зону орошения на защищаемой поверхности в форме круга. Для обеспечения орошения всей защищаемой площади с интенсивностью не ниже нормативной требуется перекрывать зоны орошения смежно расположенных распылителей. При этом создаются зоны с избыточной интенсивностью, значительно превышающей нормативную, что приводит к перерасходу воды, подаваемой на тушение.
Конструкция распылителя с
соударяющимися струями, входящего в состав образца системы, во всем диапазоне рабочих давлений обеспечивает форму зоны орошения защищаемой площади, близкую к квадратной, что при совместной работе нескольких смежно расположенных распылителей, за счет меньшей
площади перекрываемых зон орошения, значительно снижает общий расход воды в системе пожаротушения.
Большой корневой угол раскрытия струй у распылителя позволяет увеличить площадь орошения при размещении его вблизи от орошаемой поверхности под настилом машинного отделения.
Расстояние между распылителями, предназначенными для тушения очагов пожара в верхней части макета двигателя, составляло 1,7 м, а расстояние между распылителями в поднастильном пространстве - 1,8 м.
Схема размещения распылителей в составе опытного образца системы пожаротушения на испытательном стенде приведена на рисунке.
Результаты испытаний опытного образца системы пожаротушения приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
Результаты испытаний по тушению модельных очагов пожара в верхней части макета двигателя
№ исп. Огнетушащее вещество (ОТВ) Давление в системе, МПа Время тушения, с Наличие повторного воспламенения очага
1 Пресная вода с 1% добавкой ПО «Пенофор» 0,4 25 нет
2 0,6 32 нет
3 0,6 55 нет
Таблица 3
Результаты испытаний по тушению модельных очагов пожара в поднастильном пространстве машинного
помещения
№ исп. Огнетушащее вещество (ОТВ) Давление в системе, МПа Время тушения, с Наличие повторного воспламенения очага
1 Пресная вода 0,4 173 нет
2 0,6 58 нет
3 Пресная вода с 1% добавкой ПО «Пенофор» 0,4 55 нет
4 0,6 21 нет
В результате испытаний установлено, что опытный образец судовой системы пожаротушения низкого давления с распылителями с соударяющимися струями ДВ8З-СН0,10-К^:
- обеспечил тушение модельных очагов пожара за время, не превышающее 173 с (ОТВ -вода) и 55 с (ОТВ - вода с 1% добавкой ПО «Пенофор») при нормируемом требованиями ИМО времени тушения не более 15 мин.
- 1% добавка к воде пленкообразующего пенообразователя «Пенофор» позволила примерно в 3 раза сократить время тушения очагов пожара, а, следовательно, и общий расход ОТВ, подаваемого на тушение;
- большой корневой угол раскрытия струй распылителя 170° обеспечил тушение модельных очагов пожара при высоте размещения распылителей, не превышающей 0,5 м от защищаемой поверхности.
Полученные результаты испытаний могут быть использованы при разработке судовых систем пожаротушения ТРВ низкого давления для защиты машинных и машинно-котельных отделений.
Рис. Схема размещения распылителей ТРВ в составе опытного образца системы пожаротушения на испытательном стенде
Библиография
1. Heskestad G. The role of water in supression of fire, a review / G. Heskestad // J Fire and Flammabil. - 1980. -№12. - Рр. 254-262.
2. Hodnick Harold V. High pressure for against fire / Harold V. Hodnick //Protection». - 1976. - 13, №1, Рр. 20, 23-24.
3. Артюнов С.Н., Сычев А.Е., Коровин О.А. Устройство для тушения пожаров электроустановок под напряжением. Пожарная техника. Средства и способы пожаротушения / С.Н. Артюнов, А.Е. Сычев, О.А. Коровин. - М.: ВНИИПО, 1982. - С. 178-183.
4. R.G. Hill, T.R. Marker, C.P. Sarkos. Evaluation and optimization of an orboard water spray fine suppression system in aircraft; Proccedings of Water Mist Fire Suppression Workshop, NIST, Gaithersburg, MD (1993).
5. New extinguishing system for use in aircraft cabin // Fire. - 1987. - 80 № 991, 7.
6. Resent work on fire control using fire water spray at the Fire Research station / Cousin C.S. 1 st. Int. Conf. Fire Suppression Res., Stockholm-Boras, May 5-8, 1992; Proc. - Stockholm, 1992. - C. 19-21.
7. MSC/Circ 1165. Пересмотренное руководство по одобрению эквивалентных систем пожаротушения на водяной основе для машинных отделений и грузовых насосов.
References
1. Heskestad G. The role of water in supression offire, a review / G. Heskestad // J Fire and Flammabil. -1980. - №12. - Rr. 254-262.
2. Hodnick Harold V. High pressure for against fire / Harold V. Hodnick//Protection». - 1976. - 13, №1, Rr. 20, 23-24.
3. Artyunov S.N., Sychev A.E., Korovin O.A. Ustrojstvo dlya tusheniya pozharov ehlektroustanovok pod napryazheniem. Pozharnaya tekhnika. Sredstva i sposoby pozharotusheniya /S.N. Artyunov, A.E. Sychev, O.A. Korovin. - M.: VNIIPO, 1982. - S. 178-183.
4. R.G. Hill, T.R. Marker, C.P. Sarkos. Evaluation and optimization of an orboard water spray fine suppression system in aircraft; Proccedings of Water Mist Fire Suppression Workshop, NIST, Gaithersburg, MD (1993).
5. New extinguishing system for use in aircraft cabin // Fire. - 1987. - 80 № 991, 7.
6. Resent work on fire control using fire water spray at the Fire Research station / Cousin C.S. 1 st. Int. Conf. Fire Suppression Res., Stockholm-Boras, May 5-8, 1992; Proc. - Stockholm, 1992. - C. 19-21.
7. MSC/Circ 1165. Peresmotrennoe rukovodstvo po odobreniyu ehkvivalentnyh sistem pozharotusheniya na vodyanoj osnove dlya mashinnyh otdelenij i gruzovyh nasosov.
DETERMINATION OF FIRE EXTINGUISHING EFFICIENCY OF THE EXPERIMENTAL SAMPLE OF SHIP SYSTEM OF FIRE-FIGHTING WITH USE OF THIN OPEN WATER FOR PROTECTION MACHINE AND MACHINE-BOILER DEPARTMENTS
Based on the tests carried out in accordance with the requirements of the International Maritime Organization (IMO), the extinguishing effectiveness of a prototype of a low-pressure marine fire extinguishing system using fine-dispersed water for the protection of engine compartments in fires of spilled fuel was determined.
It has been experimentally determined that the addition of a film-forming foaming agent to the water has made it possible to significantly reduce the extinguishing time of the foci offire and the total consumption of the extinguishing agent supplied for extinguishing. The obtained test results can be used in the development of ship fire extinguishing systems with finely dispersed water.
Key words: finely dispersed water, fire extinguishing efficiency, ship fire extinguishing system. Сперанский Александр Александрович,
старший научный сотрудник Научно-исследовательского института перспективных исследований и инновационных технологий в области безопасности жизнедеятельности,
ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, Россия, г. Санкт-Петербург, телефон: (812)441-0227, (812)441-0747. Speransky A.A.,
Senior Researcher of the Research Institute for Advanced Research and Innovative Technologies in the field of life safety,
St. Petersburg University of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, St. Petersburg.
Мамагин Сергей Викторович,
старший научный сотрудник Научно-исследовательского института перспективных исследований и инновационных технологий в области безопасности жизнедеятельности,
ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,
Россия, г. Санкт-Петербург,
телефон: (812)441-0227, (812)441-0747,
e-mail: smamagin@yandex.ru
Mamagin S. V.,
Senior Researcher of the Research Institute for Advanced Research and Innovative Technologies in the field of life safety,
St. Petersburg University of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, St. Petersburg.
Павлов Дмитрий Иванович,
старший научный сотрудник Научно-исследовательского института перспективных исследований и инновационных технологий в области безопасности жизнедеятельности,
ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,
Россия, г. Санкт-Петербург,
телефон: (812)441-0227, (812)441-0670,
e-mail: dimpavlov@rambler.ru
Pavlov D.I.,
Senior Researcher of the Research Institute for Advanced Research and Innovative Technologies in the field of life safety,
St. Petersburg University of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, St. Petersburg.
© Сперанский А.А., Мамагин С.В., Павлов Д.И., 2018
