CC BY
0
УДК 614.842.83.07/08
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ БОЕВОЙ ПОЗИЦИИ ЛАФЕТНОГО СТВОЛА ПРИ ТУШЕНИИ ВЕРТИКАЛЬНОГО СТАЛЬНОГО РЕЗЕРВУАРА. ЧАСТЬ 2. УГОЛ ОСЦИЛЛЯЦИИ
А. В. ЕРМИЛОВ, C. Н. НИКИШОВ, Ю. А. МЕРКУЛОВА, А. Д. СЕМЕНОВ
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Иваново E-mail: skash_666@mail.ru, mordov5988@mail.ru, volchonok88@mail.ru, sad8_3@mail.ru
В работе показано, что технология ликвидации чрезвычайной ситуации, связанной с горением зеркала нефти или нефтепродукта в вертикальном стальном резервуаре, включает в себя охлаждение его стенки с помощью автоматических установок пожаротушения, ручных и переносных лафетных стволов. Как показывает практика переносные лафетные стволы являются наиболее применяемым прибором подачи огнетушащих веществ для охлаждения стенки. С целью совершенствования тактических возможностей пожарно-спасательных подразделений переносные лафетные стволы оборудуются дополнительными устройствами - осцилляторами. На выбор боевой позиции лафетного ствола с осциллятором оказывает влияние множество факторов, одним из которых является угол осцилляции. Предложен усовершенствованный алгоритм принятия управленческого решения руководителем тушения пожара по определению боевой позиции лафетного ствола при охлаждении вертикального стального резервуара с учетом выбора угла осцилляции подачи огнетушащих веществ.
Ключевые слова: вертикальный стальной резервуар, руководитель тушения пожара, ликвидация горения, принятие управленческого решения, боевая позиция.
OPTIMIZATION OF MAKING A MANAGEMENT DECISION ON DETERMINING THE BATTLE POSITION OF THE MOBILE TABLE WHEN EXTINGUISHING A VERTICAL STEEL TANK. PART 2. OSCILLATION ANGLE
A. V. ERMILOV, S. N. NIKISHOV, Yu. A. MERKULOVA, A. D. SEMENOV
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education
«Ivanovo Fire Rescue Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo E-mail: skash_666@mail.ru, mordov5988@mail.ru, volchonok88@mail.ru, sad8_3@mail.ru
The paper shows that the technology for eliminating an emergency situation associated with the burning of an oil or oil product mirror in a vertical steel tank includes cooling its wall using automatic fire extinguishing installations, manual and portable fire monitors. As practice shows, portable fire monitors are the most used device for supplying fire extinguishing agents to cool the wall. In order to improve the tactical capabilities of fire and rescue units, portable fire monitors are equipped with additional devices - oscillators. The choice of the combat position of a fire monitor with an oscillator is influenced by many factors, one of which is the oscillation angle. An improved algorithm for making a managerial decision by the head of fire extinguishing to determine the combat position of the fire monitor when cooling a vertical steel tank is proposed, taking into account the choice of the oscillation angle of the supply of fire extinguishing agents.
Keywords: vertical steel tank, head of firefighting, fire suppression, managerial decision making, combat position.
Российская Федерация является одним из основных государств, обеспечивающих страны Европы и Азии природным газом и нефтепродуктами. Топливно-энергетический
комплекс Российской Федерации реализует сложную технологию, которая заключается в добыче, переработке и хранении нефти и нефтепродуктов. Каждый этап представляет собой взрывопожароопасный процесс, реализуемый на нефтедобывающих вышках, газо- и нефтеперекачивающих станциях, нефтепере-
© Ермилов А. В., Никишов C. Н., Меркулова Ю. А., Семенов А. Д., 2023
рабатывающих заводах и нефтебазах, представляющих собой совокупность резервуаров (резервуарные парки).
Как показывают статистические данные, пожары на рассматриваемых объектах возникают в Российской Федерации ежегодно и имеют значительный материальный ущерб1. Наиболее распространенный сценарий развития пожара в вертикальном стальном резервуаре (далее - РВС) основан на взрыве паровоздушной смеси паров нефтепродукта, с последующим срывом крыши и разрушением автоматических установок пожаротушения, подающих пену на слой горящей жидкости и полуколец орошения стенок [1]. Таким образом, для ликвидации горения нефти в резервуаре, требуется привлечение пожарно-спасательных подразделений, которые обеспечат охлаждение стенки, горящего и рядом расположенного РВС.
В процессе развития пожара слой жидкости прогревается до донной воды, что приводит к вскипанию и выбросу нефтепродукта через стенки РВС. Вследствии легковоспламе-няемости нефти и ее фракций возникают интенсивные тепловые потоки, создающие высокою температуру, что требует совершенствования тактических возможностей пожарно-спасательных подразделений за счет внедрения средств тушения пожара, способных решать поставленные задачи без участия ствольщика.
Одним из направлений совершенствования является внедрение в профессиональную деятельность пожарных подразделений переносных лафетных стволов с осциллятором производства ООО «Инженерный центр пожарной робототехники «ЭФЭР» («FR» Engineering Centre of Fire Robots Technology)2, которые позволяют обеспечивать подачу огне-тушащих веществ без постоянного нахождения ствольщика на боевой позиции с учетом угла осцилляции 30°, 70° и 110° (рис. 1). Однако в современной практике тушения пожаров отсутствует алгоритм принятия управленческого решения РТП по определению расстояния и угла осцилляции лафетного ствола.
Рис. 1. Переносной лафетный ствол с осциллятором производства ООО «Инженерный центр пожарной робототехники «ЭФЭР»
Цель работы - усовершенствовать алгоритм определения боевой позиции лафетного ствола при тушении вертикального стального резервуара с учетом угла осцилляции [2].
Исследование по определению расстояния и угла осцилляции лафетного ствола проводилось на РВС-20000 (нефтеперекачивающая станция «Уса» ПАО «Транснефть»). В качестве приборов подачи огнетушащих веществ применялись ЛС-П40(20,30)Уо и ЛС-П60(50,70,80)У3. Высота подачи огнетушащих веществ составляет 10,9 м (максимальный уровень взлива нефтепродукта). Периметр РВС равен 143,2 м. Третья часть периметра РВС равна 47,7 м, что соответствует 120° окружности стенки. Расстояние от стенки РВС до обвалования составляет 15 м, которое принято за начальную точку отсчета удаления боевой позиции. Максимальное удаление боевой позиции ствольщика от стенки РВС составляет 75 м, что соответствует дальности подачи огнетушащих веществ ЛС-П60(50,70,80)У при напоре 80 м. вод. ст. и расходу лафетного ствола 60 л/с.
Анализ геометрических параметров формирования пути перемещения компактной струи при охлаждении с использованием ЛС-П40(20,30)Уо с заданным углом осцилляции представляет собой равнобедренный треугольник, что позволяет определить угол осцилляции р лафетного ствола (рис. 2).
1 Пожары и пожарная безопасность в 2021 году: статист. сб. Балашиха: ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2022. 114 с.
2 Ствол лафетный стационарный с ручным управление с осциллятором ЛС-П20(15,25)Уо. URL: https://firerobots.ru/product/ls-p20uo (дата обращения
28.04.2023 г.)
3 Пожарный лафетный ствол ЛС-П60(50,70,80)У переносной с ручным управлением URL: https:// firerobots.ru/product/ls-p60u?rup=0 (дата обращения 28.04.2023 г.)
Таблица. Тактико-техническая характеристика ствола с осциллятором
Наименование параметров Значение
ЛС-П40(20,30)Уо ЛС-П60(50,70,80)У
Номинальное давление, МПа 0,8
Рабочее давление, МПа 0,4-1,0
Расход воды при давлении 0,8 Мпа, л/с 20 30 40 50 60 70 80
Дальность струи, при давлении 0,8 Мпа:
- водяной сплошной, м 50 55 62 70 75 85 87
- распыленной, с углом факелом 30°, м 31 34 40 43 44 46 50
- пенной сплошной, м 44 47 50 60 63 65 70
Углы осциллирования, градусов 30, 70, 110
Рабочая скорость осциллирования, градусов/ с 2 - 6
Рис. 2. Схема подачи огнетушащих веществ: где L - расстояние от боевой позиции до стенки РВС, м; А - боковая сторона равнобедренного треугольника, м; В - основание равнобедренного треугольника (39,62 м); ß - угол осцилляции, град
Определение зависимости угла осцилляции ß лафетного ствола от расстояния мы проводили по классическим уравнениям тригонометрии.
1. Определим строну равнобедренного треугольника A.
2. Определим значение угла осцилляции ß.
в
ß = 2 ar с si п —, (2)
Значения, получаемые при расчете в радианах, с помощью программного обеспечения Microsoft Excel переводились в градусы (рис. 3).
Результаты проведенного расчета зависимости угла осцилляции ß лафетного ствола от расстояния до стенки РВС представлены на рис. 4. Анализ представленных данных показывает, что при угле осцилляции в 110° и удалении ствола на 15 метров от РВС-20000, а также при угле осцилляции в 70° и удалении ствола на 28 метров от РВС-20000 орошение стенки будет происходить наиболее интенсивно в связи с уменьшением потерь огнетуша-щих веществ. При выборе угла осцилляции 30° удаление боевой позиции от стенки РВС составляет 72 метра, что соответствует предельной подачи воды из ЛС-П60(50,70,80)У при напоре 60 м. вод. ст. Эффективность орошения при данном показателе не будет являться эффективной, так как на дальность подачи в большей степени воздействуют воздушные потоки. Поэтому, максимальную дальность подачи воды целесообразно принимать с с коэффициентом 0,7, учитывающим воздействие воздушных потоков. Таким образом, дальность подачи воды будет соответствовать 52,5 метрам [2].
120
и ни
со 100
90
S ВО
=1
ас
и, ^ 70
=Г () 60
О
^ 50
о
> 40
XI ? 30
и > 20
«3
aj п 10
1—
0
3
ч
я в%
**
— *
^oeonr
-1-
ю
15
20 25 30 35 40 45 50 55 Расстояние от боевой позиции до стенки РВС, м
Рис. 3. Результаты расчета
60
55
70
75
80
Предложенный подход к оценке угла р позволил подчеркнуть, что существует проблема при определении боевой позиции лафетного ствола. Это позволяет нам усовершенствовать алгоритм определения боевой позиции лафетного ствола при тушении вертикального стального резервуара, который состоит из шести блоков (рис. 5).
Первый блок алгоритма основан на вводе данных: периметр горящего и рядом расположенных РВС ^г); высота резервуара фр); требуемая интенсивность подачи воды на охлаждение стенки горящего и соседних РВС
(!тр(охл)); расход прибора подачи огнетуша-щих веществ ^ств(ПЛС)); требуемое расстояние боевой позиции от стенки РВС ^бп(тр)); напор у насадка ствола ^ств).
Во втором блоке определяется требуемый расход воды на охлаждение горящего и соседних резервуаров, а также количества приборов подачи огнетушащих веществ.
В третьем блоке определяется дальность подачи огнетушащих веществ переносного лафетного ствола ^под(отв)).
В четвертом блоке сравниваются значение расстояния боевой позиции от стенки РВС и дальность подачи огнетушащих веществ переносного лафетного ствола. Если Lпод(отв) < Lбп(тр), то корректируются исходные данные, такие как расход прибора подачи огнетушащих веществ ^ств(ПЛС)), напор у насадка ствола ^ств) или требуемое расстояние боевой позиции от стенки рВс ^бп(тр)).
В пятом блоке дальность подачи огнетушащих веществ сравнивается с ближайшим значением угла осцилляции лафетного ствола ß (30°, 70° и 110°).
В шестом блоке выбирается полученное табличное значение угла подачи лафетного ствола (а).
Рис. 5. Алгоритм определения боевой позиции лафетного ствола при тушении вертикального стального резервуара с учетом угла осцилляции
Выводы
Проведенное исследование расширяет теорию ликвидации чрезвычайной ситуации, связанной с пожаром нефти и нефтепродуктов, в РВС. Во-первых, на основе математических методов определены оптимальные соотношения удаленности боевой позиции от стенки РВС к углу осцилляции лафетного ствола р. Так, при охлаждении третьей части периметра РВС-20000 целесообразно выбирать угол осцилляции в 110° (удаление ствола на 15 метров от стенки) и 70° (удаление ствола на 28 метров от стенки). При выборе данных углов орошение стенки будет происходить наиболее интенсивно. Это в первую очередь связано с уменьшением потерь огнетушащих веществ. Выбор угла осцилляции 30° отодвигает боевую позицию от стенки РВС на 72 метра. При данном показателе охлаждение не будет эффективным, так как на дальность подачи в большей степени воздействуют воздушные потоки. Во-вторых, усовершенствован алгоритм определения боевой позиции лафетного ствола при тушении вертикального стального резервуара с учетом полученных теоретических данных. Усовершенствованный алгоритм позволяет обеспечить поддержку принятия управленческих решений РТП при ликвидации чрезвычайной ситуации [3; 4; 5], а также может быть основой для распределения деятельности должностных лиц дежурного караула [6]. Внедрение алгоритма в деятельность оперативного штаба на месте пожара позволит оперативно корректировать боевые позиции переносных лафетных стволов. Данный алгоритм может быть реализован в среде специального программного обеспечения для совершенствования деятельности РТП и начальника тыла, обеспечивающего контроль за сбором насосно-рукавных схем боевыми расчетами. Применение алгоритма на практике, также возможно в совокупности с мониторингом оперативной обстановки беспилотными летательными аппаратами, которые отражают динамику оперативно-тактических действий [7; 8; 9; 10].
Список литературы
1. Теребнев В. В., Грачев В. А. Пожарная тактика: учебник. М. Академия ГПС МЧС России, 2015. 547 с.
2. Ермилов А. В., Никишов С. Н. Оптимизация принятия управленческого решения по определению боевой позиции лафетного ствола при тушении вертикального стального резервуара. Часть 1. Угол подачи огнетушащих
веществ // Современные проблемы гражданской защиты. 2023. № 1 (46). С. 13-19.
3. Сущность управления при организации взаимодействия подразделений и служб при тушении крупных пожаров / В. А. Смирнов, А. В. Ермилов, Д. А. Черепанов [и др.] // Пожарная и аварийная безопасность: сборник материалов IX Международной научно-практической конференции. Иваново: Иванов-
ская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2014. С. 166-168.
4. Кузнецов А. В., Баканов М. О., Тараканов Д. В. Анализ структурно-логической модели резервирования средств оперативного мониторинга пожаров // Технологии техносфер-ной безопасности. 2019. № 2 (84). С. 99-107.
5. Кузнецов А. В., Бутузов С. Ю., Тараканов Д. В. Алгоритм оценки важности задач организации мониторинга крупного пожара // Современные проблемы гражданской защиты.
2022. № 2 (43). С. 27-33.
6. Оптимизация управленческих решений при распределении обязанностей боевого расчета / И. В. Багажков, П. Н. Коноваленко, С. Н. Никишов [и др.] // Современные проблемы гражданской защиты. 2022. № 4 (45). С. 5-12.
7. Модель циклического мониторинга природных пожаров затяжного характера / М. О. Баканов, Д. В. Тараканов, А. В. Кузнецов [и др.] // Мониторинг. Наука и технологии. 2019. № 2 (40). С. 14-19.
8. Model of cyclical monitoring and managing of large-scale fires and emergencies for evaluation of the required number of unmanned aircraft systems / D. V. Tarakanov, V. Prajova, M. O. Bakanov [et al.]. MM Science Journal, 2020, vol. 2020, issue October, pp. 4040-4044.
9. Информационные ресурсы системы мониторинга крупных пожаров на объектах энергетики А. В. Кузнецов, Д. В. Тараканов, М. О. Баканов [и др.] // Современные проблемы гражданской защиты. 2020. № 4 (37). С. 24-32.
10. Кузнецов А. В. Модель циклического мониторинга крупных пожаров и поисково-спасательных работ // Современные проблемы гражданской защиты. 2021. № 4 (41). С. 18-23.
References
1. Terebnev V. V., Grachev V. A. Pozhar-naya taktika: uchebnik [Fire tactics: textbook]. M.: Akademiya GPS MCHS Rossii, 2015. 547 p.
2. Ermilov A. V., Nikishov S. N. Optimi-zaciya prinyatiya upravlencheskogo resheniya po opredeleniyu boevoj pozicii lafetnogo stvola pri tushenii vertikal'nogo stal'nogo rezervuara. Chast' 1. Ugol podachi ognetushashchih veshchestv [Optimization of management decision-making to determine the combat position of the carriage barrel when extinguishing a vertical steel tank. Part 1. Angle of supply of extinguishing agents] // Sov-remennye problemy grazhdanskoj zashchity,
2023, vol. 1 (46), pp. 13-19.
3. Sushchnost' upravleniya pri organizacii vzaimodejstviya podrazdelenij i sluzhb pri tushenii
krupnyh pozharov [The essence of management in the organization of interaction of departments and services in extinguishing large fires] / V. A. Smirnov, A. V. Ermilov, D. A. Cherepanov, [et al.]. Pozharnaya i avarijnaya bezopasnost': sbornik materialov IX Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Ivanovo: Ivanovskaya pozharno-spasatel'naya akademiya GPS MCHS Rossii, 2014, pp. 166-168.
4. Kuznecov A. V., Bakanov M. O., Tarakanov D. V. Analiz strukturno-logicheskoj modeli rezervirovaniya sredstv operativnogo monitoringa pozharov [Analysis of the structural and logical model of reserving means of operational monitoring of fires]. Tekhnologii tekhnosfernoj bezopas-nosti, 2019, vol. 2 (84), pp. 99-107.
5. Kuznecov A. V., Butuzov S. Yu., Tarakanov D. V. Algoritm ocenki vazhnosti zadach organizacii monitoringa krupnogo pozhara [Algorithm for assessing the importance of the tasks of organizing monitoring of a large fire]. Sovremen-nye problemy grazhdanskoj zashchity, 2022, vol. 2 (43), pp. 27-33.
6. Optimizaciya upravlencheskih reshenij pri raspredelenii obyazannostej boevogo rascheta [Optimization of management decisions in the distribution of combat crew responsibilities] / I. V. Bagazhkov, P. N. Konovalenko, S. N. Nikishov [et al.]. Sovremennye problemy grazhdanskoj zashchity, 2022, vol. 4 (45), pp. 5-12.
7. Model' ciklicheskogo monitoringa pri-rodnyh pozharov zatyazhnogo haraktera [A model of cyclic monitoring of protracted wildfires] / M. O. Bakanov, D. V. Tarakanov, A. V. Kuznecov [et al.]. Monitoring. Nauka i tekhnologii, 2019, vol. 2 (40), pp. 14-19.
8. Model of cyclical monitoring and managing of large-scale fires and emergencies for evaluation of the required number of unmanned aircraft systems / D. V. Tarakanov, V. Prajova, M. O. Bakanov [et al.]. MM Science Journal, 2020, vol. 2020, issue October, pp. 4040-4044.
9. Informacionnye resursy sistemy monitoringa krupnyh pozharov na ob»ektah energetiki [Information resources of the monitoring system of large fires at energy facilities] / A. V. Kuznecov, D. V. Tarakanov, M. O. Bakanov [et al.]. Sov-remennye problemy grazhdanskoj zashchity,
2020, vol. 4 (37), pp. 24-32.
10. Kuznecov A. V. Model' ciklicheskogo monitoringa krupnyh pozharov i poiskovo-spasatel'nyh rabot [Model of cyclic monitoring of large fires and search and rescue operations]. Sovremennye problemy grazhdanskoj zashchity,
2021, vol. 4 (41), pp. 18-23.
Ермилов Алексей Васильевич
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
кандидат педагогических наук
E-mail: skash_666@mail.ru
Ermilov Aleksey Vasilevich
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy
of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies
and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
œndidate of pedagogical sciences
E-mail: skash_666@mail.ru
Никишов Сергей Николаевич
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
кандидат технических наук
E-mail: mordov5988@mail.ru
Nikishov Sergey Nikolaevich
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy
of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies
and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
œndidate of technical sciences
E-mail: mordov5988@mail.ru
Меркулова Юлия Алексеевна
ФГКОУ ВО «Нижегородская академия Министерства внутренних дел Российской Федерации», Российская Федерация, г. Нижний Новгород E-mail: volchonok88@mail.ru Merkulova Yulia Alekseevna
Federal State Public Educational Establishment of Higher Training «Nizhny Novgorod Academy of the Ministry of the Interior of the Russian Federation», Russian Federation, Nizhny Novgorod E-mail: volchonok88@mail.ru
Семенов Андрей Дмитриевич
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
кандидат технических наук
E-mail: sad8_3@mail.ru,
Semenov Andrey Dmitrievich
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy
of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies
and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
candidate of technical sciences
E-mail: sad8_3@mail.ru.
