CC BY
11
8. Local modernization as a way to improve the operational manufacturability of wheeled movers of agricultural tractors / V.S. Stenovsky, E.M. Asmankin, Yu.A. Ushakov et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 91(5): 150-154.
9. Stenovsky VS., Petrov A.A., Belousova N.V. Increasing the directional stability of a wheeled tractor when driving on a non-horizontal support surface. Forestry journal. 2016; 6-21 (1): 194-202.
10. Vasiliev, A.V. Reduction of low-frequency noise and vibrations of power plants: dis. ... Doctor of Technical Sciences. Tolyatti, 2006. 659 p.
11. Tarasova S.V., Egorova N.G., Ryabova Yu.S. On the issue of increasing the manufacturability of mobile energy means in conditions of inclined agriculture // Actual problems of agrarian science and ways of their solutions: collection of scientific papers of the scientific and practical forum. Kinel, 2015. P. 99-102.
12. Shaprov M.N., Martynov I.S. Ways to improve the comfort of machine operators by reducing noise in the tractor cab. Izvestia of the Lower Volga Agro-University Complex. Section Agro-industrial engineering. 2011; 3(16): 207-213.
13. Tarasova S.V. Justification of the method of course stabilization of a wheeled tractor when performing agricultural operations on an inclined support surface: dissertation of the Candidate of Technical Sciences. Orenburg, 2015. 149 p.
14. Kuznetsov A.N., Polivaev O.I. Active noise suppression of the exhaust gas process of mobile power facilities // Innovative technologies and technical means for agriculture: materials of the international scientific and practical conference of young scientists and specialists. Voronezh. 2014. Part 3. P. 77-84.
15. Macmillan R.H. The Mechanics of Tractor - Implement Performance: Theory and Worked Examples. University of Melbourne, 2002.
Алексей Александрович Гладышев, аспирант, mics81@ mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0562-7315
Евгений Михайлович Асманкин, доктор технических наук, профессор, aem500@mail.ru, https://orcid. org/0000-0001-7168-0099
Юрий Андреевич Ушаков, доктор технических наук, профессор, 1u6j1a159@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7383-5442
Сария Валейевна Тарасова, кандидат технических наук, доцент, saria2012mail.ru
Наталья Васильевна Белоусова, аспирантка, Belousova_natalia79@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-2671-2164
AlexeyA. Gladyshev, postgraduatе, mics81@ mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0562-7315
Evgeny M. Asmankin, Doctor of Technical Sciences, Professor, aem500@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-7168-0099
YuriyA. Ushakov, Doctor of Technical Sciences, Professor, 1u6j1a159@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7383-5442
Sariya V. Tarasova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, saria2012mail.ru
Nataliya V. Belousova, postgraduatе, Belousova_natalia79@ mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-2671-2164
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: all authors have made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The authors declare no conflict of interests.
Статья поступила в редакцию 14.03.2022; одобрена после рецензирования 25.03.2022; принята к публикации 31.03.2022.
The article was submitted 14.03.2022; approved after reviewing 25.03.2022; accepted for publication 31.03.2022. -♦-
Научная статья УДК 614.84:631.3
Пожаротушение транспортных средств как способ снижения риска возникновения ЧС в сельскохозяйственном кластере России
Иван Петрович Адылин, Андрей Сергеевич Шилин
Брянский государственный аграрный университет, Кокино, Брянская область, Россия
Аннотация. В статье обоснована задача более широкого внедрения автоматических систем пожаротушения в транспортные средства, используемые в агропромышленном комплексе. В соответствии с методикой были проанализированы статистические данные по возгораниям транспортных средств, определены целевые узлы транспортных средств, где чаще всего происходит возгорание, изучены применяемые в данное время автоматические системы пожаротушения транспортных средств. Проведён анализ рабочего тела пожаротушащих установок и предложена концепция автоматического устройства пожаротушения, которая позволит значительно (до 50 %) сократить количество возгораний в подкапотном пространстве транспортных средств и сократить различного рода потери, в том числе и экологические.
Ключевые слова: пожар транспортных средств, автоматическая система пожаротушения, датчик огня, датчик дыма.
Для цитирования: Адылин И.П., Шилин А.С. Пожаротушение транспортных средств как способ снижения риска возникновения ЧС в сельскохозяйственном кластере России // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 2 (94). С. 181 - 186.
Original article
Vehicle fire fighting as a way to reduce the risk of emergencies in the Russian agricultural cluster
Ivan P. Adylin, Andrey S. Shilin
Bryansk State Agrarian University, Kokino, Bryansk region, Russia
Abstract. The article substantiates the task of a wider introduction of automatic fire extinguishing systems in vehicles used in the agro-industrial complex. In accordance with the methodology, statistical data on vehicle fires were analyzed, target vehicle nodes were identified, where fire most often occurs, and the automatic fire extinguishing systems of vehicles currently used were studied. The analysis of the working fluid of fire extinguishing installations was carried out and the concept of an automatic fire extinguishing device was proposed, which will significantly (up to 50 %) reduce the number of fires in the engine compartment of vehicles and reduce various kinds of losses, including environmental ones.
Keywords: vehicle fire, automatic fire extinguishing system, fire detector, smoke detector.
For citation: Adylin I.P., Shilin A.S. Vehicle fire fighting as a way to reduce the risk of emergencies in the Russian agricultural cluster. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 94(2): 181-186. (In Russ.).
Ежегодно на территории Российской Федерации происходит колоссальное количество пожаров, в том числе и на объектах сельскохозяйственного производства. Исходя из статистики за 2016 - 2020 гг., в последние годы заметен значительный рост пожаров. Анализ графика на рисунке 1 с достаточной долей вероятности показывает развитие тенденции дальнейшего роста числа пожаров.
Необходимо отметить, что пожары могут выступать причиной возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера. Ввиду специфики сельскохозяйственного производства пожар сельскохозяйственного транспортного средства может спровоцировать возгорание, в частности, близкорасположенных лесных насаждений, возделываемых сельскохозяйственных культур на полях и пр. Так, в 2018 г. на сельскохозяйственных угодьях и прочих открытых территориях материальный ущерб составил около 277 млн руб., в 2019 г. ущерб снизился до 40 млн руб., но так же затронул значительный объём материальных ресурсов [1]. Такое происшествие по объёму материальных потерь можно отнести к чрезвычайной ситуации регионального масштаба [2].
Возгорание транспортных средств (ТС) ведёт не только к большим материальным последствиям (около 550 млн руб. за 2020 г., или +85 % к показателю 2016 г.), но и к человеческим жертвам [1].
Данная статистика определяет актуальность необходимости активизации сил по противопожарной деятельности.
Цель и задачи данной работы - установление зависимости пожаров на транспортных средствах от мест их возникновения; предложение концепции автоматического устройства пожаротушения на транспортных средствах.
Материал и методы. Применительно к сельскохозяйственному производству пожары наносят значительный ущерб, что обусловлено условиями производства, быстрым распространением огня на сельскохозяйственных угодьях, слабой их противопожарной защищённостью, высокой стоимостью сельскохозяйственных транспортных средств и другими факторами.
Анализируя статистические данные по пожарам на транспортных средствах, можно сделать вывод, что максимальное их количество возникает в моторном отсеке, что в 12 раз выше, чем, например, в кабине водителя (рис. 2) [1].
Рис. 1 - Количество пожаров в Российской Федерации за 2016 - 2020 гг.
Это объясняется условиями работы двигателей внутреннего сгорания, а именно - работой с высоким выделением тепловой энергии, которая концентрируется в районе выхода отработавших газов (выпускной коллектор).
Кроме того, в подкапотном пространстве имеется ряд соединений топливопровода, что является слабым местом. При работе транспортного средства, особенно в условиях сельскохозяйственного производства, важным фактором является состояние узлов и агрегатов, выступающих в качестве источника зажигания. Так, двигатель внутреннего сгорания с отложившимися на нём масляными отложениями формирует в условиях запылённости (при уборке с.-х. культур) горючее вещество, способное к возгоранию. Источником зажигания в данном случае может выступать выпускной коллектор, температура которого может достигать 1300°С [3]. Как известно, с третьей составляющей, а именно окислителем, проблем не возникает ввиду большого содержания кислорода в воздухе. Кроме того, необходимо учесть, что транспортное средство может выступать причиной пожара других объектов, например зданий. Пожар может произойти от искры из выхлопной системы транспортного средства при отсутствии искрогасителя и неисправной выхлопной системы.
В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16.09.2020 № 1479 определены требования пожарной безопасности на объектах сельскохозяйственного производства, приведём некоторые из них [4]:
- запрещено устраивать мастерские, склады и стоянки автотранспорта, тракторов, сельхозтехники в помещениях для скота и птицы; запрещается въезд в помещения для скота и
ед. units 9000
8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
Л 8206
125 /
/ / / / А \ 103 N \
/ 5860 ч\ >\
/ / \\
/ / / / ^ 61 \ \ \ А 52
33 ä / ' / / S 1831
/ / 694 / 29
■ 10 10
птицы тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин, выхлопные трубы которых не оборудованы искрогасителями, за исключением случаев применения системы нейтрализации отработавших газов;
- для хранения запасов горюче-смазочных материалов должна использоваться закрытая металлическая тара, расположенная на расстоянии не менее 20 м от различных сооружений;
- хранение и заправка нефтепродуктами автомобилей, другой техники и технологического оборудования в полевых условиях могут осуществляться только на специально оборудованных площадках.
Особые требования определены для обеспечения пожарной безопасности полевых угодий: перед созреванием колосовых культур они должны быть обкошены и опаханы; разбиты перед уборкой на участки, разделённые прокосами, пропаханными посередине; временные полевые станы должны располагаться не ближе 100 м от зерновых массивов, токов и др.; наличие трактора с плугом в постоянной готовности для опашки зоны горения, если площадь хлебного массива более 25 га, и др.
В период уборки зерновых культур и заготовки кормов запрещается: курить вне специально оборудованных мест; использовать в работе уборочные агрегаты и автомобили (моторную технику), имеющие неисправности, без капотов или с открытыми капотами, а также без защитных кожухов, без искрогасителей и первичных средств пожаротушения; выжигать пыль в радиаторах двигателей уборочных агрегатов и автомобилей; заправлять уборочные агрегаты и моторную технику в полевых условиях вне специальных площадок.
чел. pers. 140
120 100 80 60 40 20
• Количество пожаров, ед. (Number of fires, units)
■ Количество погибших людей, чел. (The number of dead people, pers.)
- A - Количество
травмированных людей, чел. (Number of injured people, pers.)
0
Кабина водителя Салон, кузов Отсек двигателя Прочее (Other) (Driver's cab) (Salon, body) (Engine
compartment)
Рис. 2 - Распределение пожаров на транспортных средствах по месту возникновения, 2020 г.
Противопожарную безопасность в период уборки обеспечивают регулярное очищение радиаторов двигателей и других узлов от пыли - не реже 2 раз за смену; оборудование автомобилей, тракторов и других самоходных машин исправными искрогасителями и т.д. При подъезде к скирдам (шохам), штабелям и навесам, где хранятся грубые корма и волокнистые материалы, транспортные средства должны быть обращены стороной, противоположной направлению выхода отработавших газов из выпускных систем двигателей [4].
Правила противопожарного режима и меры безопасности, принятые в Российской Федерации, в основном носят технологический характер, чего недостаточно для исключения техногенных составляющих возникновения пожара.
Результаты и обсуждение. Технически невозможно снизить тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания, как основного источника зажигания, до уровня ниже критического либо это экономически нецелесообразно. В связи с этим нами предлагается использование автоматических средств пожаротушения наряду с первичными. Такой выбор обусловлен быстродействием автоматической системы, что, по субъективному мнению, является одним из решающих факторов для сохранения жизни и здоровья водителя и пассажиров.
Применение автоматических систем пожаротушения транспортных средств, направленных на тушение подкапотного пространства, при условии их безотказной работы, позволит снизить количество пожаров ТС на 50 % (расчёт по показателям 2020 г.). При этом количество погибших людей сократится на 26 %, а травмированных - на 33 % [1].
Одной из положительных сторон автоматических систем является их достаточно простое портирование из одной системы в другую, так, с некоторыми доработками в логике работы системы, может быть достигнуто значительное сокращение количества пожаров и, соответственно, вытекающих последствий. При работе автоматической системы пожаротушения в моторном отсеке и салоне транспортного средства снижение количества пожаров может достигать 85 % [1].
Проведём анализ автоматических средств пожаротушения транспортных средств.
Автоматическая установка пожаротушения -установка пожаротушения, автоматически срабатывающая при превышении контролируемым фактором (факторами) пожара установленных пороговых значений в защищаемой зоне.
Применительно к транспортным средствам на сегодняшний день имеются следующие системы пожаротушения: ПироКорд, или пиростикеры [5], газовая [6], порошковая, аэрозольная. Эти системы в рамках автоматических систем срабатывают
либо по показаниям датчика (ов), либо при разрушении оболочки, окружающей рабочее тело, первичными поражающими факторами пожара.
ПироКорд (либо пиростикеры) представляет собой гибкий шнур (либо пластинки), который содержит антипирены и при критической температуре препятствуют горению. Такой шнур монтируется по объёму защищаемого объекта (например, моторный отсек) и при температуре 170 ± 5 °С антипирены подавляют реакцию на этапе возгорания. Заявленный производителем максимальный защищаемый объём составляет 2 м3.
Газовая система пожаротушения содержит сжиженный/сжатый огнетушащий газ, который находится под избыточным давлением в ёмкостях. При сработке системы газ наполняет трубопроводы и поступает к выходным соплам, которые расположены в необходимых точках подкапотного пространства. В качестве рабочего тела может выступать углекислый газ.
Ещё одним вариантом газового пожаротушения подкапотного пространства может выступать специализированный шланг, заполненный огнетушащим веществом. Данный шланг устанавливается по периметру подкапотного пространства либо на капоте и при сработке по показателю температуры или наличия огня выпускает огнетушащее вещество, что и препятствует горению.
Порошковая система пожаротушения представляет собой видоизменённый порошковый огнетушитель, рабочим телом которого является порошок, распыляемый в подкапотное пространство.
Аэрозольная система пожаротушения может рассматриваться как дочерняя от порошковой системы и заключается не в прямой подаче огнетушащего состава на очаг, а в образовании «горящего» аэрозоля, который со всех сторон окутывает пламя, препятствуя доступу кислорода. Благодаря моментальному заполнению помещения парами аэрозоля, аэрозольные средства тушения считаются эффективными, несмотря на опасность раскаленного ОТВ [7].
В соответствии с классом потенциального пожара необходимо провести анализ рабочего тела для автоматической системы пожаротушения
По Федеральному закону N° 123 от 22.07.2008 и ГОСТу 27331-87 выделяют шесть классов пожаров [8, 9]: Л - пожары твёрдых горючих веществ и материалов; В - пожары горючих жидкостей или плавящихся твёрдых веществ и материалов; С - пожары газов; D - пожары металлов; Е - пожары горючих веществ и материалов электроустановок, находящихся под напряжением; ^ - пожары ядерных материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ [8].
Таким образом, пожар транспортного средства можно отнести к следующим классам - Л, В, С, Е. Класс D неприменим из тех соображений, что при горении металла отсутствует необходимость тушения с экономической точки зрения. Эта стадия может наступить при полном выгорании других типов веществ, что определяет и состояние пострадавших (летальный исход) при их наличии.
Ориентируясь на установочные параметры (класс пожара) и в соответствии с СП 9.13130.2009 [10] по данной тематике актуально применение порошковых и газовых, а именно углекислотных, и хладоновых огнетушащих систем.
Компилируя вышеизложенные факторы, можно сделать заключение, что необходима система автоматического контроля пожара в подкапотном пространстве транспортного средства с возможностью управления активаторами пожаротушащих узлов. Нами предлагается конструкция системы автоматического пожаротушения.
Блок-схема работы устройства представлена на рисунке 3.
Такой широкий набор датчиков обоснован возможными ложными сработками устройства. Отрицательной стороной такого выбора может выступить снижение надёжности системы, что необходимо исследовать дополнительно и более широко. Отдельно следует обратить внимание на необходимость возможности ручного управления, это может потребоваться в случае совокупного отказа датчиков. Логика отработки сигналов датчиков управляющим устройством должна учитывать их одновременное срабатывание, что также исключит ложную сработку системы.
Требования, предъявляемые к электронным компонентам и электрическим соединениям, следующие:
- защищённость от агрессивной среды подкапотного пространства (температурный диапазон, запылённость, загазованность, повышенная вибрация и пр.);
- надёжность соединительных узлов;
- защищённость сигнальных линий от наводок;
- наличие сигнальных индикаторов сработки датчиков;
- обоснованное количество и расположение датчиков.
Для обеспечения автономной работы устройства необходимо использовать индивидуальный источник питания.
Основными датчиками примем датчики огня и дыма.
В качестве датчика огня предлагается использовать инфракрасный датчик YG1006, который чувствителен к инфракрасному излучению с длиной волны в диапазоне от 760 до 1100 нм. Датчиком дыма будет являться датчик широкого спектра газов MQ-2. Под ручным управлением примем тумблер включения и отключения исполнительных устройств.
Управляющим устройством будет являться плата разработки устройств АМшио, что позволит легко согласовать ряд датчиков и при необходимости расширить функционал устройства.
В качестве рабочего тела пожаротушащего устройства предлагается использовать углекислый газ. В качестве его положительной стороны выделяют простую дозаправку/перезаправку,
Рис. 3 - Блок-схема работы устройства
отсутствие следов использования, возможность установки ёмкости вне подкапотного пространства, лёгкость подводки к соплам, доступность, лёгкость управления через исполнительные устройства - электромагнитные клапаны и пр.
Вывод. В результате проведённого исследования проанализированы пожарная обстановка на транспорте, применяемом в АПК, применяемые в настоящее время системы пожаротушения транспортных средств, предложена концепция автоматического устройства пожаротушения транспортных средств.
Список источников
1. Статистика пожаров за 2020 год. Статистический сборник: пожары и пожарная безопасность в 2020 году / под общ. ред. Д.М. Гордиенко. М.: ВНИИПО, 2021.
2. Постановление Правительства РФ № 304 от 21.05.2007. О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (с изменениями на 20 декабря 2019 года):
3. Христофоров Е.Н., Сакович Н.Е. Транспорт и окружающая среда: монография. Брянск: Изд-во Брянская ГСХА, 2012. 181 с.
4. Постановление Правительства РФ № 1479 от 16.09.2020. Об утверждении Правил противопожарного режима в Российской Федерации (с изменениями на 21 мая 2021 года):
5. ПироКорд: виды, применение, принцип работы и преимущества. Что такое ПироКорд [Электронный ресурс]. URL: https://pirohimika.ru/pirokord / [Дата обращения: 20.01.2022].
6. Системы пожаротушения в автомобиле [Электронный ресурс]. URL: https://pikabu.ru/story/sistemyi_ pozharotusheniya_v_avtomobile_4971379 [Дата обращения: 23.11.2021].
7. Генераторные огнетушители аэрозольные переносные [Электронный ресурс]: URL: https://vistagrup. ru/ognetushiteli/generatornye-ognetushiteli-aerozolnye-perenosnye.html [Дата обращения: 23.11.2021].
8. ФЗ от 22.07.2008 N 123-Ф3. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности (с изменениями на 30 апреля 2021 года).
9. ГОСТ 27331-87 (СТ СЭВ 5637-86) Пожарная техника. Классификация пожаров. Применяется с 01.01.1988.
10. СП 9.13130.2009 Техника пожарная. Огнетушители. Требования к эксплуатации. Свод правил от 25.03.2009 № 9.13130.2009. Применяется с 01.05.2009.
References
1. Fire statistics for 2020. Statistical compendium: fires and fire safety in 2020 / ed. D.M. Gordienko. M.: VNIIPO, 2021.
2. Decree of the Government of the Russian Federation N 304 of 05/21/2007. On the classification of natural and man-made emergencies (with changes as of December 20, 2019).
3. Khristoforov E.N., Sakovich N.E. Transport and environment: monograph. Bryansk: Publishing House of the Bryansk State Agricultural Academy, 2012. 181 p.
4. Decree of the Government of the Russian Federation N 1479 of September 16, 2020. On approval of the Rules for the fire regime in the Russian Federation (as amended as of May 21, 2021).
5. PiroCord: types, application, principle of operation and advantages. What is PiroCord [Electronic resource]. URL: https://pirohimika.ru/pirokord/ [Date of access: 20.01.2022].
6. Fire extinguishing systems in the car [Electronic resource]. URL: https://pikabu.ru/story/sistemyi_ pozharotusheniya_v_avtomobile_4971379 [Date of access: 11/23/2021].
7. Portable aerosol fire extinguishers [Electronic resource]. URL: https://vistagrup.ru/ognetushiteli/generatornye-ognetushiteli-aerozolnye-perenosnye.html [Date of access: 11/23/2021].
8. Federal Law of July 22, 2008 N 123-FZ. Technical regulation on fire safety requirements (as amended on April 30, 2021).
9. GOST 27331-87 (ST SEV 5637-86) Fire fighting equipment. Classification of fires. Applied from 01/01/1988.
10. SP 9.13130.2009 Fire fighting equipment. Fire extinguishers. Operating requirements. Code of Rules dated March 25, 2009 N 9.13130.2009. Applicable from 05/01/2009.
Иван Петрович Адылин, кандидат технических наук, vanro1989@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4735-1935
Андрей Сергеевич Шилин, аспирант, shilin@bryansksekmash.ru
Ivan P. Adylin, Candidate of Technical Sciences, vanro1989@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4735-1935 Andrey S. Shilin, postgraduate, shilin@bryansksekmash.ru
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: all authors have made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The authors declare no conflict of interests.
Статья поступила в редакцию 10.02.2022; одобрена после рецензирования 01.03.2022; принята к публикации 01.03.2022.
The article was submitted 10.02.2022; approved after reviewing 01.03.2022; accepted for publication 01.03.2022.
-Ф-
