CC BY
143Список литературы:
1. Правила пожарной безопасности при утилизации атомных подводных лодок (ППБ УАПЛ) Учебное пособие под редакцией академика РАН А. А. Саркисова. М.:Издательство «Наука» 2008.
2. Правила пожарной безопасности на строящихся и ремонтируемых судах (ППБ СРС 012009). Гилетич А.Н./ Департамент надзорной деятельности МЧС России (исх. N 19.2.16.2154 от 13.05.2009 г.).
3. Проведение утилизации судов АТО в условиях судоремонтного производства / Анитропов В.А., Александров Н.И., Розинов А.Я., Тарасов И.Н.// Технология судоремонта. 2004. С. 2-3.
4. Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов: Учебник - 4 изд. Том 1. Общие вопросы конструирования корпуса судна.- СПб.: Судостроение, 1993. С. 305-311.
5. Шемендюк Г.П., Петрович Ч.Ч. Проектирование корпусов подводных лодок. Учебное пособие: - Владивосток: Издательство ДВГТУ, 2007. С.132-135.
6.URL:http://www.korabel.ru/news/comments/6_oktyabrya_na_oao_tss_zvezdochka_proizoshlo_vo zgoranie_izolyatsionnih_materialov_utiliziruemoy_apl_kazan.html (дата обращения 07.01.2017).
УДК 359: 656.6:654.9
Круглеевский В.Н., Соколенко О.А., Цапков А.П. Krugleevskii V.N., Sokolenko O.A., Tsapkov A.P.
Перспективы применения мультикритериального способа обработки сигналов пожарных извещателей в корабельных системах пожарной сигнализации
Prospects for the use of the multicriterial method of processing signals of fire annunciators in
the ship fire alarm systems
Аннотация:
В настоящей статье рассматриваются вопросы применения в корабельных системах пожарной сигнализации мультисенсорных мультикритериальных пожарных извещателей, контролирующих появление дыма, превышение заданного значения температуры и скорости ее роста, наличие угарного газа, использующих мультикритериальные алгоритмы для оценки обоснованности сигнала тревоги.
Abstract:
This article discusses the use in the ship fire alarm system multisensory multicriterial fire annunciators controlling the appearance of smoke, the excess of the temperature set point and its rate of growth, the presence of carbon monoxide using multicriterial algorithms of assess the validity of the alarm
Ключевые слова: корабельная система пожарной сигнализации, фактор пожара, мультикритериальный пожарный извещатель, мультикритериальный алгоритм, дельта-фактор.
Key words: ship fire alarm system, fire factor, milticrigterial fire annunciator, multicriteriality algorithm, delta factor.
Системы пожарной сигнализации (СПС) и системы автоматического включения средств пожаротушения (САВСП) являются составной частью активной противопожарной защиты корабля. СПС предназначены для автоматического предупреждения о пожаре личного состава корабля и формирования первичной информации о контролируемых факторах пожара для использования при борьбе за живучесть корабля. СПС должны обнаруживать возгорания и пожары уже на начальных этапах их развития. Понятно и то, что пожар на корабле, стоящем у пирса или в доке, неизбежно приведёт к значительным повреждениям указанных объектов военной инфраструктуры.
На кораблях военно-морского флота Российской Федерации (ВМФ РФ) в настоящее время устанавливаются современные СПС (рис. 1). Их технические характеристики и возможности подробно рассмотрены в [1].
Рисунок 1 Аппаратура систем пожарной сигнализации и автоматического включения средств пожаротушения Следует отметить, что система пожарной сигнализации «Касатка» в 2015 году была модернизирована.
При обнаружении в корабельном помещении пожара СПС должна передавать информацию о нем на средства отображения информации и сигнализации, установленные в командных пунктах управления, постах управления и помещениях (на надводных кораблях), указанных на рис. 2.
Главный командный пункт
н Ходовой
командный
Ш пункт
Командный пункт энергетики и живучести
С 3
СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Помещение дежурного по кораблю
Пост Помещение
контроля дежурного
погребов по ангару
Рис. 2 Помещения корабля, в которых установлены средства отображения
систем пожарной сигнализации В настоящее время СПС может осуществлять информационный обмен по стандартным интерфейсам со многими корабельными системами из которых, в первую очередь, следует выделить системы автоматического включения средств пожаротушения (САВСППЗ), комплексную систему управления техническими средствами (КСУ ТС), систему корабельного мониторинга (СКМ), системы и средства пожаротушения. Схема информационных связей системы пожарной сигнализации представлена на рис. 3.
Интегрированная мостиковая система
Система корабельного мониторинга (или система мониторинга корабельных помещений)
Система информационной поддержки при борьбе за живучесть
Комплексная система управления техническими средствами
СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Системы автоматического включения средств пожаротушения
Средства пожаротушения
Рисунок 3 Схема информационных связей системы пожарной сигнализации Формирование решения о пожаре в СПС должно осуществляться на основе информации, получаемой от пожарных извещателей, контролирующих факторы пожара (повышение температуры, появление дыма, пламени), и ручных пожарных извещателей для подачи сигнала «пожар» непосредственно личным составом корабля (судна), входящих в состав системы.
Для обнаружения дыма целесообразно применять комбинированные пожарные извещатели, контролирующие появление дыма, превышение заданного значения температуры и скорости ее роста.
В соответствии с действующими требованиями срабатывание пожарных извещателей СПС производится с использованием так называемого «порогового» принципа при достижении контролируемых параметров опасных факторов пожара заданным нормативным значениям. Опыт эксплуатации пороговых СПС показал, что велика вероятность того, что при работе энергетических установок, экстремальных климатических воздействиях и т.п., контролируемые параметры (температура или ослабление светового потока в приемной камере дымового пожарного извещателя) достигнут критических значений. Количество ложных пожарных тревог по подобным причинам настолько велико, что снижает доверие к сигналам СПС и требует перепроверки получаемой информации.
Недостаточная эффективность пороговых СПС является общей проблемой для всех производителей систем противопожарной автоматики. Ведущие зарубежные производители СПС ведут поиск и разработку новых подходов к созданию СПС нового поколения.
Одним из таких подходов является применение мультисенсорных (мультикритериальных) пожарных извещателей, контролирующих появление дыма, превышение заданного значения температуры и скорости ее роста, наличие угарного газа, использующих мультикритериальные алгоритмы для оценки обоснованности сигнала тревоги. Конструкция мультисенсорного (мультикритериального) пожарного извещателя представлена на рисунке 4.
Камера дымового
:о-электронного а извещателя
Сенсор угарного газа
Тепловой ~ сенсор
Рис. 4. Конструкция мультисенсорного (мультикритериального)
пожарного извещателя
Учитывая общемировые тенденции, предприятием «НПО «Пожарная автоматика сервис» в составе аппаратуры комплекса «Гамма-01Ф» разработан и предложен к внедрению в корабельные СПС мультикритериальный пожарный извещатель с сенсорами пламени, тепла, дыма и угарного газа, который имеет мультикритериальный подход к обнаружению пожара.
Сравнительно простые алгоритмы обработки сигналов сенсоров реализуются непосредственно в МПИ. В приборах обработки информации СПС информация, поступающая от МПИ, может использоваться в значительно более сложных алгоритмах обработки текущих значений контролируемых факторов.
Структурная схема МПИ с тремя каналами измерений: оптической плотности контролируемой зоны (с узлом измерения рассеянного дымом ИК излучения), концентрации угарного газа (с использованием электрохимического датчика) и температуры (с использованием терморезистора в качестве датчика температуры), показана на рис. 5 [2].
Рис. 5 Структурная схема блока обработки информации мультикритериального пожарного
извещателя
Обозначения^ - электрохимический газовый сенсор, 2 - операционный усилитель, 3 - АЦП микроконтроллера, 4 - фотодиод, 5 - преобразователь ток-напряжение, 6 - ИК-диод, 7 -
стабилизатор тока ИК диода, 8 - терморезистор, 9 - резистивный делитель В настоящее время наиболее эффективным точечным пожарным извещателем, обеспечивающим раннее обнаружение широкого спектра очагов в различных условиях эксплуатации, считается именно мультикритериальный дымовой-тепловой-газовый СО-извещатель [3]. Причем современные технологии позволяют его реализовать в корпусе стандартных размеров.
Можно считать, что МПИ во многом обязаны своим появлением решению задачи повышения помехоустойчивости и защиты от ложных срабатываний дымовых пожарных извещателей. Дымовые оптико-электронные пожарные извещатели совершенствовались по пути сокращения времени обнаружения, расширения спектра очагов загораний и повышения достоверности сигнала «Пожар».
Существенный недостаток дымового оптико-электронного извещателя - это пониженная чувствительность по дымам с мелкими частицами. Открытые очаги быстро развиваются и представляют особую опасность, причем загорание многих материалов, например пластиков и легковоспламеняющихся жидкостей, происходит без стадии тления. Данная проблема может быть в значительной степени устранена путем дополнения информации дымового канала анализом изменения температуры во времени.
В качестве примера можно привести дымовой пожарный извещатель с тепловым датчиком и обработкой информации в режиме High Performance Optical (HPO) [4]. Канал измерения температуры
в нем используется только для расширения возможностей дымового канала, чувствительность которого изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Данный алгоритм обработки информации позволяет обнаруживать пламенные пожары с эффективностью радиоизотопного извещателя. Другой пример МПИ - газовый извещатель угарного газа (СО) с тепловым сенсором, в котором чувствительность по газовому каналу СО зависит от изменения температуры окружающей среды. Подобные алгоритмы позволяют значительно снизить вероятность ложных тревог при воздействии пара, пыли и аэрозолей.
На рис. 6 показана реакция дымового и теплового канала, а так же результат мультикритериальной обработки с анализом информации теплового канала на развитие тестовых очагов [5]. Представленные зависимости показывают значительный выигрыш по времени обнаружения очага мультикритериальным извещателем.
Рис. 6. Обнаружение тестовых очагов дымовым-тепловым мультикритериальным детектором
(по данным из зарубежных источников) Сочетание дымового и теплового сенсоров позволяет реально сократить время обнаружения открытых очагов, что очень важно ввиду их быстрого развития. Сочетание сравнительно небольших концентраций дыма при повышении температуры окружающей среды - достоверный признак ранней стадии горения пластических, ЛВЖ и других материалов, не имеющих стадии тления.
Более значительные результаты по защите от ложных срабатываний с одновременным сокращением времени обнаружения пожароопасной ситуации показывают мультисенсорные пожарные извещатели, в которых наряду с дымовым и тепловым устанавливают сенсор угарного газа (СО сенсор). СО сенсор обеспечивает раннее обнаружение скрытых, медленно развивающихся, тлеющих очагов. При скрытом тлении углеродосодержащих материалов при ограничении доступа кислорода образуется угарный газ СО при сравнительно небольшом уровне задымления. С другой стороны, газовый сенсор СО обеспечивает хорошую защиту от ложных тревог при воздействии пара, аэрозолей, пыли и т.д. Повышение оптической плотности среды при отсутствии угарного газа СО позволяет идентифицировать помеховые воздействия, не связанные с пожароопасной обстановкой,
поскольку тлеющие очаги всегда сопровождаются образованием значительной концентрацией угарного газа СО.
Сравнительно простые алгоритмы обработки сигналов сенсоров реализуются непосредственно в МПИ. В приборах обработки информации СПС информация, поступающая от МПИ, может использоваться в значительно более сложных алгоритмах обработки текущих значений контролируемых факторов. И в настоящее время наиболее эффективным точечным пожарным извещателем, обеспечивающим раннее обнаружение широкого спектра очагов в различных условиях эксплуатации, считается именно мультикритериальный дымовой-тепловой-газовый СО-извещатель. Причем современные технологии позволяют его реализовать в корпусе стандартных размеров.
Необходимо отметить, что реакция на тлеющие очаги у мультикритериального дымового-теплового-газового СО-извещателя значительно быстрее по сравнению с дымовым каналом и с газовым СО-каналом. Мультикритериальному дымовому-тепловому-газовому СО-извещателю требуется для формирования сигнала «Пожар» по тлеющему очагу в 2 раза меньше времени, чем дымовому извещателю, и в 1,5 раза меньше, чем газовому СО-извещателю. За рубежом пожарные одноканальные газовые СО-извещатели не выпускаются из-за отсутствия реакции на открытые очаги, из-за ложных тревог при воздействии различных газов, в том числе монооксида углерода СО не пожарного происхождения и по другим причинам.
В проекте ГОСТ [6], опубликованном в 2014 году была предложена классификация мультикритериальных пожарных извещателей (МПИ) и их каналов обнаружения, которая показана на рис. 7,8.
Рис. 7. Классификация мультикритериальных пожарных извещателей
Рис. 8. Классификация каналов обнаружения мультикритериальных
пожарных извещателей
Под МПИ с основным каналом обнаружения подразумевается пожарный извещатель, формирующий сигнал «Пожар» при достижении одним из контролируемых параметров окружающей среды (основным для данного пожарного извещателя) порогового значения, зависящего от значений остальных контролируемых параметров, и вычисляемого по заложенному алгоритму. МПИ без основного канала обнаружения формирует сигнал «Пожар» при достижении любым или несколькими контролируемыми параметрами окружающей среды пороговых значений, зависящих от значений остальных контролируемых параметров и вычисляемых по заложенному алгоритму.
Что касается возможности программирования алгоритма обработки контролируемых параметров окружающей среды и количества входящих в состав пожарного извещателя конструктивно законченных компонентов, то, в первую очередь, рассматриваются одноблочные МПИ с жестким алгоритмов обработки.
В настоящее время рассматривается возможность применения следующего, предложенного разработчиком, мультикритериального алгоритма [7]. Нормируемой, программно задаваемой величиной, по достижении которой объявляется пожарная тревога, является величина изменения фактора относительно текущего значения так называемый «дельта-фактор». Дельта-фактор - это нормируемое изменение фактора пожара по величине за установленный промежуток времени. Сигнал пожарной тревоги должен формироваться при обнаружении двух дельта-факторов разной физической природы. Применение мультикритериальных алгоритмов обнаружения пожаров в корабельных СПС направлено на:
— снижение ложных тревог вплоть до их исключения;
— обеспечение максимальной достоверности обнаружения пожаров;
— выявление пожаров на ранней стадии их возникновения.
В 2015-2016 гг. были проведенные три крупные серии испытаний, которые прошли в ФГУП «Крыловский государственный научный центр» и в НПО «Пожарная автоматика сервис» [8], которые подтвердили большую, в среднем в два раза, эффективность мультисенсорных пожарных
извещателей по сравнению с комбинированными.. Результаты испытаний приведены на рис. 9.
31
Заводские испытания в Испытания в Крыловском Типовые испытания в 2014 г. государственном 2016 г.
научном центре в 2015 г.
Рис. 9. Сравнение эффективности мультикритериального и порогового алгоритмов обнаружения пожара комплексом «Гамма-01 Ф»
Критерием эффективности являлись факт и время обнаружения горения модельных очагов пожара по двум факторам горения.
В мировой современной практике модельные очаги пожаров применяются для тестирования систем пожарной сигнализации на эффективность главным образом потому, что они прекрасно имитируют пожары в начальной стадии развития. Условие следующее: если система обнаруживает горение модельного очага до момента прекращения его горения, то она признается эффективной.
Если же система не срабатывает на модельный очаг пока идет горение, она соответственно считается не эффективной. Из двух эффективных систем та является лучшей, которая очаги горения обнаруживает раньше. При этом не важно, какие модельные очаги выбираются в качестве тестовых, так как специфика их горения и опасные факторы пожара, которые при этом себя проявляют, в одинаковой мере воздействуют на тестируемые пожарные извещатели.
Испытания, проведенные в ФГУП «Крыловский государственный научный центр» показали, что мультикритериальный алгоритм обработки сигналов обеспечивал положительный эффект по сравнению с пороговым во всех случаях независимо от условий горения, назначения защищаемых помещений, наличия или отсутствия вентиляции, расположения пожарных извещателей.
Зафиксированные значения контролируемых параметров в момент обнаружения пожара мультикритериальным пожарным извещателем позволили выявить интересную закономерность. При повторении одних и тех же модельных очагов пожаров относительные значения зафиксированных в момент обнаружения пожара параметров отличались незначительно. Но для разных модельных очагов относительные значения зафиксированных параметров явно отличались. При этом для каждого модельного очага он имел свои характерные черты. Это позволило выдвинуть гипотезу, что использование мультикритериальных алгоритмов обработки сигналов в корабельных системах пожарной сигнализации позволит автоматически распознавать «что горит».
При внедрении МПИ на корабли и суда ВМФ в составе СПС имеет смысл первоначально
придерживаться подхода, в соответствии с которым МПИ должны заменить дымовые и
32
комбинированные (дым+тепло, дым+тепло+СО) пожарные извещатели. Соответственно и требования к установке МПИ должны предъявляться как к дымовым пожарным извещателям. Предполагается, что МПИ будут эффективны в большинстве корабельных помещений. МПИ должны обеспечить существенный рост эффективности обнаружения пожаров на начальных этапах их развития в таких помещениях, как жилые помещения, коридоры в жилых отсеках, общественные помещения, служебные помещения, посты управления, агрегатные, помещения ГРЩ и других распределительных щитов, кладовые, хранилища, насосные отделения.
Необходимо отметить, что в помещениях, насыщенных техническими средствами (ТС) и оборудованием (машинные отделения, ангары летательных аппаратов и десантируемой техники), при работе ТС могут образовываться такие концентрации задымленности и СО, которые воспринимаются пожарными извещателями как факторы пожара. При защите этих помещений средствами пожарного контроля требуется особый подход при выборе пожарных извещателей и других устройств контроля и разработке алгоритмов обработки получаемой от них информации. Сложность заключатся не только в том, чтобы обнаружить признаки пожара, но и в необходимости определения конкретного места источника пожара. Это необходимо знать для принятия решения о включении средств локального пожаротушения.
Эффективность применения мультикритериальных алгоритмов обнаружения пожаров будет проверена во время опытной эксплуатации СПС «Гамма-01Ф», которая планируется в следующем году на транспорте вооружения пр. 20181 (ЦМКБ «Алмаз»).
Основными задачами опытной эксплуатации системы пожарной сигнализации с мультикритериальными пожарными извещателями являются:
- накопление статистических данных об отсутствии или наличии ложных срабатываний мультикритериальных пожарных извещателей для помещений различного типа;
- подробный анализ случаев срабатывания мультикритериальных пожарных извещателей;
- проверка возможности применения к мультикритериальным пожарным извещателям требований, аналогичных требованиям РМРС к установке дымовых пожарных извещателей;
- разработка НПО «Пожарная автоматика сервис» совместно с ЦМКБ «Алмаз» отчета об опытной эксплуатации.
Результаты опытной эксплуатации позволят принять обоснованное решение о разработке требований и норм проектирования, а также о порядке внедрения мультикритериальных пожарных извещателей в корабельные системы пожарной сигнализации.
Несмотря на ожидаемый положительный эффект, внедрение мультикритериального подхода в
корабельные СПС сдерживается отсутствием обоснованных требований к величинам дельта-
факторов и норм по установке мультикритериальных пожарных извещателей в помещениях
различного назначения. Необходимо также исследовать, какую дополнительную информацию могут
предоставить мультикритериальные пожарные извещатели (МПИ) при борьбе с корабельным
33
пожаром, оценить степень доверия к этой информации и разработать правила ее использования при борьбе за живучесть корабля.
Поэтому наряду с предстоящей опытной эксплуатацией СПС планируется проведение исследования мультикритериальных пожарных извещателей в условиях учебно-тренировочного, научно-исследовательского испытательного комплекса «Огонёк» ВМПИ ВУНЦ ВМФ ВМА. Целью данных исследований будет определение основных характеристик возгораний системой пожарной сигнализации с использованием мультикритериальных пожарных извещателей. Задачами, решаемыми при проведении эксперимента, будут:
- распознавание горящего материала;
- определение места очага горения;
- определение интенсивности развития пожара;
- оценка эффективности обнаружения пожара СПС (по времени, вариантов размещения пожарных извещателей);
- определение условий, при которых возможны «ложные срабатывания» мультисенсорных пожарных извещателей.
Будут исследованы такие типовые ситуации, как возгорание технических средств, пролитого топлива и масла, щитового оборудования, ветоши, теплоизоляции и др.
В процессе исследования также будут созданы компьютерные модели типовых очагов пожаров в испытательном помещении комплекса «Огонёк» и проверена их адекватность реальным процессам. Для этого используется общедоступная программа моделирования динамики пожара FDS (Fire Dynamics Simulator). Использование динамических моделей дополнит результаты огневых испытаний. Авторы выражают благодарность Образцову И.В. за помощь в подготовке рукописи статьи.
Список литературы:
1. Артамонов В.С., Круглеевский В.Н., Скороходов Д.А., Поляков А.С. Судовые системы пожарной сигнализации: От прошлого - в будущее. //Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2013 г.
2. Антошин А.А., Протасевич О.А. Управление каналами измерения в мультикритериальном пожарном извещателе. //Труды 8-й Международной научно-технической конференции «Приборостроение-2015». Секция 1. Измерительные системы и приборы, технические средства безопасности, с. 39-41. Минск, Республика Беларусь, репозиторий БНТУ.
3. Неплохов И.Г. Пожарные извещатели. Термины, определения, принцип действия. Каталог ОПС. Охранная и охранно-пожарная сигнализация.Периметральные системы. 2013 г.
4. Скорфилд С. Мультисенсор - эффективное решение проблемы ложных срабатываний систем пожарной сигнализации. // Системы безопасности № 5, 2006 г.
5. Неплохов И.Г. Пожарные СО-тепловые извещатели: европейские испытания. //Системы безопасности № 4, 2009 г.
6. Проект ГОСТ Р. «Техника пожарная. Извещатели мультикритериальные. Общие технические требования и методы испытаний». Москва, Федеральное агенство по техническому регулированию и метрологии. 2014 г.
7. Круглеевский В.Н., Образцов И.В., Пустынников С.С. Мультикритериальный подход к повышению быстродействия и достоверности обнаружения пожара на кораблях ВМФ. // Сборник статей и докладов межведомственной научно-технической конференции «Актуальные проблемы военной науки и политехнического образования ВМФ». ВМПИ ВУНЦ ВМФ ВМА. СПб 2016г., с. 4448.
8. Экзамен на эффективность. //Морской бизнес северо-запада № 3 (44), 2016 г., с. 34-35. УДК 358.1:614.87:623.094
Лосев М.А., Таранцев А.А.
Losev M.A., Tarantsev A.A.
Перспективные средства экстренной доставки грузов и эвакуации персонала в случае
чрезвычайной ситуации
Perspective means of emergency delivery of goods and evacuation of personnel in the event of
emergency
Аннотация:
Показана возможность применения ракетной системы, предназначенной для экстренной доставки грузов и эвакуации людей в аварийной ситуации. Она состоит из разгонного блока в виде ступени ракеты, контейнера с грузом или модуля для посадки людей, и посадочного средства. Существуют предпосылки для разработки и практического внедрения данных устройств.
Abstract:
The possibility of using a missile system designed for emergency delivery of goods and evacuation of people in an emergency situation is shown. It consists of a booster block in the form of a rocket stage, a container with a cargo or a module for landing people, and a landing gear. There are prerequisites for the development and practical implementation of these devices.
Ключевые слова: Арктическая зона, экстренная эвакуация, экстренная доставка, аварийные ситуации.
