CC BY
250
Начальник кафедры "Пожарно-профилактических дисциплин" Тольяттинского военного технического института
А. В. Каришин
ш1ш
Профессор кафедры "Пожарно-профилактических дисциплин" Тольяттинского военного технического института
А. М. Царев
Преподаватель кафедры "Пожарно-профилактических дисциплин" Тольяттинского военного технического института
Д. А. Жуйков
Преподаватель кафедры "Пожарно-профилактических дисциплин" Тольяттинского военного технического института
Г. Г. Яковлев
УДК 614.842
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТВОЛОВЫХ УСТАНОВОК КОНТЕЙНЕРНОЙ ДОСТАВКИ ОГНЕТУШАЩИХ ВЕЩЕСТВ
Рассматривается важная проблема обеспечения эффективности тушения пожаров с применением технических средств доставки огнетушащих веществ, особенно на удаленном расстоянии. Проведены исследования по созданию опытно-экспериментальной установки пожаротушения контейнерной доставки огнетушащих веществ методом метания на удаленное расстояние (более 100 м).
Согласно статистическим данным [1] обстановка в связи с возникновением чрезвычайных ситуаций из-за пожаров за 2002-2006 гг. в Российской Федерации оставалась тяжелой (рис. 1).
За последние пять лет, несмотря на увеличение выделенных средств на обеспечение пожарной безопасности, снижение количества пожаров по сравнению с 2002 г. составило не более 15% и не привело к уменьшению объемов нанесенного материального ущерба. Более того, наблюдается рост материального ущерба и потерь (рис. 2). Это говорит, с одной стороны, об увеличении количества сложных и особо сложных пожаров за рассматриваемый период, с другой, о низкой эффективности современной пожарной техники для их ликвидации.
Последние 5 лет ежегодно материальный ущерб от пожаров увеличивался в среднем на 1,12 млн руб., а в 2006 г. по сравнению с 2002 г. он возрос в 2,3 раза.
Число погибших при пожарах людей снизилось за 2002-2006 гг. на 14,27% (рис. 3), что может характеризовать возникновение крупных пожаров на различных объектах, складах, в лесных зонах, местах с небольшим скоплением людей.
При этом по числу погибших на тысячу пожаров Российская Федерация занимает первое место в мире, опережая по аналогичному показателю Англию в 38 раз, США — в 33 раза [1].
Наиболее характерными причинами сложной обстановки в обеспечении пожаробезопасности является малая эффективность существующей по-
2002 2003 2004 2005 2006 Год
5,84
-6,77-
4,17
3,42 - а
7,9
2002 2003 2004 2005 2006 Год
0
Рис. 1. Количество крупных пожаров в Российской Фе- Рис. 2. Нанесенный материальный ущерб от пожаров в
дерации за 2002-2006 гг. 2002-2006 гг.
жарнои техники и технических средств доставки огнетушащих веществ (ОТВ), снижение показателей оперативного реагирования на возникающие пожары; большоИ износ пожарноИ техники; ухудшение обстановки на дорогах, затрудняющеИ проезд пожарноИ техники; возрастающая пожароопас-ность в промышленности, строительстве, на объектах энергетики, связи, транспорта, добычи и переработки полезных ископаемых, использование значительного количества пожароопасных веществ и соединении, прогрессирующий износ оборудования (в ряде отраслеИ износ основных фондов достигает 70-90%) [1].
Произошедшие за пять лет крупные пожары (на заводе резинотехнических изделиИ в Москве, в зданиях службы морского транспорта Министерства транспорта РФ, Театра Эстрады, арбитражного суда и др.) показали, что необходимо перевооружение пожарно-спасательных служб и подразделениИ пожарноИ охраны качественно новоИ техникоИ, позво-ляющеИ применять перспективные огнетушащие средства и подавать их на удаленное расстояние и большую высоту. Требуется создавать образцы технических средств доставки на удаленное расстояние, разрабатывая новые технологии пожаротушения.
20 18
я« 16 и
О .
С и
14
и
я у
49,91-
19,28
18,38
17,07
17,07
2002 2003 2004 2005 2006 Год Рис. 3. Число погибших от пожаров людеИ за 2002-2006 гг.
Рис. 4. Проведение испытаниИ опытно-эксперименталь-ноИ установки пожаротушения стволовоИ контеИнерноИ доставки огнетушащих веществ на расстояния более 100 м
Для решения данноИ задачи были проведены работы при содеИствии РоссиИского фонда фундаментальных исследованиИ по созданию опытно-экспериментальноИ стволовоИ установки доставки методом метания контеИнеров с огнетушащими веществами на удаленное расстояние (рис. 4).
Первоначально была создана опытно-экспериментальная установка с условным диаметром ствола 30 мм для метания контеИнеров в виде капсул с последующим выходом на создание установки с диаметром 80 мм. Получены следующие результаты: дальность полета контеИнеров — 104 м при угле наклона ствола 30°; давление, обеспечиваемое воздушным компрессором, — 10 бар.
Уже на стадии проведения экспериментальных исследованиИ полученные результаты дают полное основание отнести создание технических средств и методов контеИнерноИ доставки к числу наиболее эффективных и безопасных способов и средств тушения пожаров на удаленном расстоянии. В этоИ связи достоинства и вопросы применения новых технических средств борьбы с пожарами рассматриваются и анализируются в сопоставлении с эффективностью применения известных в практике отечественного и зарубежного пожаротушения технических средств доставки огнетушащих веществ.
Классификация технических средств доставки ОТВ по признакам исполнения
В соответствии с общеИ классификациеИ существует широкиИ спектр технических средств доставки огнетушащих веществ для тушения пожаров (рис. 5).
ОбщиИ перечень классов технических средств доставки (рис. 5) помимо широко известных дополнен получающими развитие установками пожаротушения стволовыми (УПС), которые подразделяются на телескопические (УПСТ) [2] и контеИнерноИ доставки огнетушащих веществ (УПСКД) [3].
К числу основных классификационных признаков исполнения технических средств доставки огнетушащих веществ относятся (рис. 6):
• мобильность и стационарность;
• степень автоматизации и тип управления;
• вид приводов, используемых для перемещения узлов и механизмов;
• способ подачи ОТВ;
• вид огнетушащих средств, доставляемых в очаг пожара;
• дальность подачи ОТВ.
Огнетушащие вещества, доставляемые техническими средствами в очаг пожара, охватывают широкиИ спектр: вода, пена, порошковые составы (ПС), огнетушащие инертные газы, аэрозолеобразующие
СРЕДСТВА И УСТАНОВКИ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ
-с I
aj й
я О
S а
н »
ts н
J1 aj
aj cS
ч ч
¡2 °
-с
I
&
II
о П
I
X
о П
ts
д aj
о
С aj 3
I §"
N
о П
s -
s ю
о
s
о
ь-
I
aj 3 I
s
о &
д
о &
-c
I &
s a о
л a s I
■■J
aj -
о
Рис. 5. Общая классификация технических средств доставки ОТВ для локализации и тушения пожаров
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДОСТАВКИ ОГНЕТУШАЩИХ ВЕЩЕСТВ ПО ПРИЗНАКАМ ИСПОЛНЕНИЯ
По мобильности По степени автоматизации
стационарные ) ручные
К г' носимые Г полуавтоматические
к Ч возимые 1 автоматические
7 роботизированные
=с
По виду огнетушащих веществ
Ш
По способу подачи огнетушащих веществ
водопенные
порошковые
бромэтиловые
аэрозольные
комбинированные
й
без использования пороховых зарядов
с использованием пороховых зарядов
с использованием твердых и жидких топлив
По виду привода
ручной
механическим
гидравлический
пневматический
пневмо-гидравлический
электрический
По дальности подачи огнетушащих веществ
дальней (более 250 м)
удаленной (более 100 м)
малой (менее 100 м)
Рис. 6. Классификация технических средств доставки ОТВ по признакам исполнения
составы (АОС), хладоны и др. По способу образования энергии выброса огнетушащих веществ и подачи их в очаг пожара различают: доставку без использования пороховых зарядов, с использованием пороховых зарядов, с применением твердых и жидких топлив. Эти способы определяют методы и дальность доставки ОТВ. Каждый из методов работает в соответствующем диапазоне дальности доставки и применяемых видов огнетушащих веществ.
Методы доставки огнетушащих веществ
Технические средства пожаротушения реализуют различные методы доставки огнетушащих веществ различных видов (рис. 7). Тушение пожаров с помощью лафетных стволов, коленчатых подъемников, автолестниц осуществляется с применением воды и пены.
На рис. 7 к поточным отнесены методы, обеспечивающие непрерывную подачу потоком в виде сплошной массы огнетушащего вещества (воды, пенных растворов, газа, ПС). Данные методы реа-
лизуются с применением таких технических средств доставки, как лафетные стволы, водопенные пушки, установки типа "Пурга" и телескопического типа, автолестницы, коленчатые подъемники и др. Но, как правило, рассмотренные средства служат для доставки или воды, или пены, исключая применение и доставку других видов огнетушащих веществ.
К контейнерным отнесены методы метания огнетушащих веществ в контейнерах, например с применением УПСКД. Бомбовые методы осуществляются с использованием вертолетной и авиационной техники. Импульсные методы доставки огне-тушащих веществ являются широко распространенными и применяют специальную технику, такую как: импульсная пожарная установка "Импульс Шторм"; струйная система высокого давления на базе реактивного двигателя (BASF, Германия); автоматическая система импульсного пожаротушения UIS-48S; ранцевая установка пожаротушения (РУПТ-1-0,4 "Игла"); устройство пожаротушения ранцевое "ВИТЯЗЬ УПТ 10/1(0,4) (УИП-2)"; про-
Рис. 7. Классификация методов доставки в зависимости от применяемых огнетушащих веществ (метод обеспечивает (+) или не обеспечивает (-) доставку ОТВ)
Технические средства, не использующие пороховые заряды
5
Технические средства, использующие пороховые заряды
Технические средства, использующие твердые и жидкие топлива
МЕТОД Поточный Контейнерный Бомбовый Бросания Импульсный Снарядный
ОТВ Возможность доставки ОТВ
Вода + — — — — —
Пена + — — — — —
ПС + + — — — —
Газ + + + + + +
Хладон - + — — — —
АОС — + — + — +
тивопожарный комплекс "ГЕЙЗЕР-05". Метод бросания обеспечивается в основном ручным забрасываемым огнетушителем, начиненным порошковыми (ручное импульсное средство пожаротушения ЛОТОС-2Д) или аэрозолеобразующими (МАГ-4Г ГОА, МАГ-5/1Г ГОА, МАГ-5/2Г ГОА, МАГ-3Г ГОА, АСТ-Соболь, АСТ-Соболь 60, АГС-5, АГС-5М и др.) огнетушащими составами.
Самое широкое применение нашли технические средства и методы доставки огнетушащих веществ, не использующие пороховые заряды. Технические средства с использованием пороховых зарядов, твердых и жидких топлив предъявляют высокие требования по их хранению, транспортировке, применению, являются дорогостоящими.
Наиболее эффективным по универсальности доставки огнетушащих веществ является контейнерный метод. Он охватывает наиболее полно методы доставки различных видов огнетушащих веществ, существующие в настоящее время.
Дальность доставки ОТВ — основа обеспечения безопасности и эффективности тушения пожаров
Большую роль в успешной ликвидации пожара играет безопасность личного состава противопожарных подразделений при организации боевых действий по тушению очага возгорания. Данный фактор обеспечивается показателями дальности доставки огнетушащего вещества. Понятие удаленное расстояние доставки определяется как расстояние, на котором необходимо тушить сложные и особо сложные пожары с помощью наземно расположенных технических средств (это расстояния составляет более 100 м) с рабочим диапазоном доставки ОТВ 100-250 м. Диапазон 250 м и более для средств пожаротушения наземного расположения можно рассматривать как диапазон доставки огне-
тушащих веществ на дальние расстояния. Расстояние доставки до 100 м считается ближним. Подача огнетушащих веществ с удаленного расстояния и на дальние расстояния позволяет предотвратить поражающее воздействие опасных факторов пожара и их вторичных проявлений на личный состав. Особенно это важно при тушении пожаров на крупных объектах повышенной взрыво- и пожароопас-ности: емкости, резервуары с нефтепродуктами и горючесмазочными материалами; объекты нефте-и газодобычи; скважины нефтяных и газовых месторождений; объекты нефтехимии и объекты химических производств; склады и хранилища; леса, лесные насаждения, природоохранные объекты; взрывопожароопасные объекты открытого и закрытого типов; радарные и астрофизические объекты, высотные объекты ПВО; сооружения наземные, подземные и шахтного типа; пусковые установки и стартовые системы вывода в космос летательных аппаратов; многоэтажные строения, здания и сооружения, гостиницы, жилые дома; склады и хранилища заводов и предприятий с горючими, отравляющими, химически и взрывоопасными веществами; оборудование атомных электростанций; объекты аэродромов и ангаров при авиационных катастрофах; энергетические установки; плавучие базы, военные корабли, нефтеналивные суда и нефтедобывающие платформы и т.д.
Максимальную дальность доставки огнетуша-щих веществ в настоящее время способны обеспечить технические средства наземного расположения, использующие реактивный снарядный метод с применением твердых и жидких топлив.
Так, например, во Франции эксплуатируется самоходная противопожарная батарея реактивных снарядов при тушении лесов, кустарника и зерновых культур, в местах, где необходимо быстро ограничить распространение пожара. Реактивные сна-
ряды работают на твердом топливе и имеют дальность полета 200-1500 м. При ударе снаряда о землю огнетушащий состав, содержащийся в его головной части, покрывает площадь тушения.
Российскими учеными прорабатывался способ [4] выстреливания гранат с порошковыми или аэрозолеобразующими составами при помощи ручных и переносных гранатометов, способных доставлять огнетушащие вещества на расстояние до 300 м. Существенным недостатком данного метода является повышенная опасность при использовании снарядов с пороховыми зарядами, поэтому в настоящее время это направление развития пожарной техники, осуществляющей доставку огнетуша-щих веществ на удаленные и дальние расстояния, несет угрозу поражающих факторов при разрыве или разрушении снаряда.
Рассмотрим дальность доставки огнетушащих веществ техническими средствами, обеспечивающими более высокую безопасность при ее использовании, чем снарядный метод. В табл. 1 представлены запатентованные, разрабатываемые и имею-
щиеся в настоящее время на рынке противопожарного оборудования устройства для тушения пожаров наземного расположения. Проведем сравнение максимальной дальности доставки для различных огнетушащих составов.
Сравнительные данные табл. 1 показывают, что максимальной дальностью доставки огнетушащих веществ (от 50 до 250 м) могут обладать технические средства контейнерного метода доставки из числа технических средств наземного расположения и не использующих пороховые заряды. Огнету-шащее вещество помещается в контейнер в виде капсулы, имеющей обтекаемую форму, что позволяет достичь максимальной дальности метания контейнера.
За контейнерным методом по дальности доставки с ограниченным набором огнетушащих веществ (вода, пена) следуют поточные методы. С их использованием возможно достичь дальности доставки воды и пены, как правило, в пределах до 100 м, порошковых огнетушащих составов — до 70 м.
Таблица 1. Максимальная дальность доставки огнетушащего вещества техническими средствами, использующими различные методы
Метод Техническое средство Максимальная дальность доставки огнетушащего вещества, м
Вода Пена Газ ПС Хладон АОС
Установка стволовая контейнерной доставки ОТВ* (воздушно-вихревой способ) - - 250 250 250 250
Контейнерный "ИСТА-100М" "ФИЛИН-1" (пневмо-импульсный способ) - - - 100 100
"ГЕИЗЕР-05" (пневмо-импульсный способ) - - - 25 55
Струйная система высокого давления на базе реактивного двигателя (BASF, Германия) - - - 120 -
Импульсная пожарная установка "Импульс Шторм" - - 50 50 -
Импульс- Автоматическая система импульсного пожаротушения UIS-48S - - - 30 -
ный Ранцевая установка пожаротушения (РУПТ-1-0,4 "Игла") 15 - - - -
Устройство пожаротушения ранцевое "ВИТЯЗЬ УПТ 10/1(0,4) (УИП-2)" 10 - - - -
"ГЕИЗЕР-05" 12
Установка комбинированного тушения "Пурга 120" 80 100 - - -
Поточный Установка реактивного газоводяного тушения JFR-250 70 - 70 - -
Лафетные стволы 100 70 - 70 -
Генераторы пены 80 100 - - -
Водопенная пушка вертолета Ка-32А 45 45 - - -
Примечание. В табл. 1 и далее по тексту: * — в стадии эксперимента.
Рис. 8. Характеристики забрасываемых вручную огнетушителей с огнетушащими веществами: 1 — РИСП ЛОТОС Д-2; 2 — МАГ-5/2Г ГОА; 3 — МАГ-3Г ГОА; 4 — МАГ-5/1Г ГОА; 5 — АСТ-Соболь 60; 6 — АГС-5; 7 — АГС-5М; 8 — МАГ-4Г ГОА; 9 — АСТ-Соболь
Наименьшую дальность доставки огнетуша-щих веществ способен обеспечить импульсный метод — до 30 м. Сравнительно небольшая дальность полета огнетушащего вещества объясняется резким распылением его после вылета из установки. Однако сильное распыление огнетушащего заряда в зоне горения играет положительную роль в успешном подавлении процесса горения с применением импульсного метода при тушении пожаров на небольших (до 30 м) расстояниях. К тому же установки, использующие импульсный метод доставки огнетушащих веществ, способны выбрасывать большое количество огнетушащего вещества в единицу времени на единицу площади, что является основополагающим фактором для быстрой локализации и успешного тушения пожара.
На рис. 8 представлена диаграмма, отображающая дальность и высоту доставки ручных забрасываемых огнетушителей с порошковым или аэрозо-леобразующим составом, которую можно достичь усилием человека.
Как видно из рис. 8, наибольшей дальности и высоты (20 и 10 м соответственно) возможно достичь, используя ручное импульсное средство пожаротушения РИСП ЛОТОС Д-2. Это объясняется формой устройства доставки в виде гранаты, вследствие чего и обеспечивается удобство метания. Однако забрасываемые вручную огнетушители из-за близкой дальности бросания не дают возможность тушения пожаров на удаленном расстоянии.
Эффективность применения технических средств пожаротушения и методов доставки ОТВ
Для порошковых составов коэффициент эффективности использования ОТВ пожарной техникой можно оценить из соотношения [5]:
Kef = Q/SIM, (1)
где Q — среднее значение расхода ОТВ на тушение пожара, обеспечиваемое техническим средством, кг/с;
S — максимальное значение огнетушащей способности, м2/кг;
I — оптимальное значение интенсивности подачи ОТВ на тушение, кг/(м2-с); M — запас ОТВ, кг.
Результаты сравнительной оценки технических средств, подающих порошковые составы, отображе-
Таблица 2. Характеристики технических средств, подающих порошковые составы
Техническое средство Запас ОТВ, кг Максимальный расход ПС, кг/с Kef
Поточный метод
АП-5 мод. 196 АЗ "Пожмашина" (г. Прилуки, Украина), 1982 г. 6000 50 0,05
АП-мод. 222 ПО "Пожмашина" (г. Прилуки, Украина), 1991 г. 4000 115 0,16
АП-4000-50 ОАО "Газоструйдеталь" (г. Тула), 1998 г.* 4000 50 0,07
АП-5000-50 ОАО "Пожтехника" (г. Торжок), 2000 г.* 5000 55 0,06
АП-1000-40 ПО "Берег" ФГУ ВНИИПО (Московская обл.), 2003 г. 1000 40 0,23
ГроЛФ 5000 (Германия) 5000 50 0,06
Биокарбо 6000 (Франция) 6000 66 0,06
Модуль пожарный порошкового пожаротушения УПТ-600М "Ураган" 600 30 0,28
Пожарный снегоболотоход ТТМ-3902ПЖ 700 30 0,24
Импульсный метод
Импульсная пожарная установка "Импульс Шторм" 3000 300 0,57
Контейнерный метод
УПСКД* 600 32 0,30
ны в табл. 2. Принято в соответствии с данными [5]: 5 =0,88 м2/кг, I = 0,2 кг/(м2-с).
Из табл. 2 видно, что максимально эффективного использования порошковых составов можно добиться применением импульсных и контейнерных методов. Так, у импульсной пожарной установки "Импульс Шторм" коэффициент составляет 0,57 за счет большого расхода огнетушащего вещества (300 кг/с). Однако последнее приводит к скоротечности работы и обязывает за пять залпов обеспечить эффективный процесс тушения (для расхода 300 кг/с — 5 с). Так как общая масса выстреливаемого за пять залпов порошкового состава равна 1500 кг, а масса возимого установкой состава составляет 3000 кг, то запаса ОТВ хватает на десять залпов. При этом требуется значительное время для перезарядки после пяти залпов и осуществления новых залпов — 15 мин.
Стволовая установка пожаротушения контейнерной доставки имеет коэффициент эффективности использования огнетушащего вещества 0,3, что на 7-23% выше, чем при использовании поточного метода. К тому же УПСКД обеспечивает непрерывную поштучную подачу контейнеров.
Обеспечение непрерывности подачи ОТВ средствами пожаротушения
Важнейшей задачей успешного тушения пожара является обеспечение непрерывной подачи ОТВ в очаг пожара на протяжении всего времени тушения либо сплошным потоком, либо дискретно. Если при тушении водой непрерывности возможно добиться посредством подключения к водопроводной сети противопожарного назначения, то при использовании в настоящее время более эффективных порошковых огнетушащих составов после кратковременного тушения возникает необходимость перезарядки технического устройства огнетушащим зарядом, что ухудшает его эксплуатационные характеристики.
Проанализируем возможность непрерывной подачи огнетушащего вещества различными методами и техническими средствами (табл. 3).
Параметр возможности непрерывной подачи ОТВ Рш, кг-шт/с, пожарной техникой можно оценить из соотношения:
т
Рю = - N, (2)
т
где т — максимальная масса одного заряда ОТВ, кг;
Таблица 3. Характеристики технических средств, подающих порошковые составы
Применяемое ОТВ Частота одиночной подачи, с Максималь- Количество
Техническое средство ная масса одного непрерывно выполняемых PNP, кг/с
заряда, кг выстрелов
Импульсный метод, носимые технические устройства
Устройство пожаротушения ранцевое СПИ "ВИТЯЗЬ УПТ 10/1(0,4) (УИП-2)" Вода 5 1,25 8 2
Устройство пожаротушения ранцевое СПК "ВИТЯЗЬ УПТ 10/1(0,4) (УИП-2)" Вода 25 0,4 8 0,128
Устройство импульсного пожаротушения "Тайфун 1-10" Вода 5 1 10 10
РУПТ-1-0,4 ("Игла") Вода 5 1 100 100
Импульсная установка ШЕХ Вода 5 1,25 8 2
Импульсный метод, возимые технические устройства
Импульсная пожарная установка "Импульс Шторм" ОПС 5 300 5 300
Автоматическая система импульсного пожаротушения Ш8-488 ОПС 5 2 5 10
Контейнерный метод, носимые технические устройства (пневмоимпульсный способ)
"ИСТА-100М" АОС 20 0,7 5 0,175
"ФИЛИН-1" АОС 20 0,5 10 0,25
Противопожарный комплекс "ГЕИЗЕР-05" ОПС АОС 5 0,3 20 1,2
Контейнерный метод, возимые технические устройства (воздушно-вихревой способ)
УПСКД* ОПС, АОС, хладон, газ 5 1,3 Не огра-ничено1 300 при N=1150
1 Ограничивается наличием контейнеров.
РНр, кг/с
350 300 25020015010050
0
0 160 320 480 640 800 960 1120 1280 1440 N
Рис. 9. Сравнение параметра возможности непрерывной подачи огнетушащего вещества пожарной техникой: 1 — "Импульс Шторм"; 2 — УПСКД
х — время, затрачиваемое на перезарядку, с; N — количество возможных выстрелов до заправки технического средства огнетушащим составом, шт.
Анализируя возможности непрерывной подачи ОТВ пожарной техникой по данным табл. 3, можно сделать вывод, что наибольшей эффективностью будет обладать импульсная пожарная установка "Импульс Шторм" и установка стволовая контейнерной доставки УПСКД. Сравним данные этих двух технических устройств по характеристикам непрерывной подачи огнетушащего вещества (рис. 9).
На рис. 9 видно резкое возрастание Рш (левая часть диаграммы) установки "Импульс Шторм", однако данный параметр ограничивается значением 300 кг/с, так как данная установка имеет ограниченное количество залпов (максимум 5 по 300 кг каждый) до заправки новыми зарядами с ОТВ. Параметр РдгР у УПСКД плавно возрастает (правая часть диаграммы), и при числе выстрелов N = 1150 имеет значение 300 кг/с. Далее Р№ у УПСКД также продолжает увеличиваться, так как количество метаемых контейнеров определяется лишь наличием их в магазине и количеством комплектов, загружаемых на установку, а не техническими возможностями устройства.
Сохраняемость массы и потери объемов доставки ОТВ в очаг пожара
Известно [6], что фактическая интенсивность подачи ОТВ на реальных пожарах всегда превосходит (в ряде случаев — в несколько раз) требуемую, определяемую по справочной литературе [7]. Данный фактор связан, в первую очередь, с потерей ог-нетушащего вещества в процессе доставки его к очагу пожара. Поэтому одним из важных показателей
эффективности применения установок и средств пожаротушения является сохраняемость массы и объема ОТВ при переносе его от точки, места вылета (выброса) с установки до точки, места падения и доставки в очаг пожара. Обеспечение сохраняемости доставки ОТВ средствами пожаротушения позволит максимально (без потерь) направить массу и объемы огнетушащего средства непосредственно в очаг пожара. Современные технические средства доставки таких ОТВ, как порошки, вода, пена, имеют значительные потери при доставке.
Анализ сохраняемости объемов доставки ОТВ техническими средствами проведен с применением установки "Пурга-30", лафетного ствола ЛС С60-У. Сущность эксперимента заключалась в определении количества огнетушащего вещества, доставленного в точку максимального удаления по отношению к техническому устройству.
По результатам эксперимента определялся коэффициент сохраняемости объема ОТВ в процессе доставки:
Крв = бшах Хо/V (3)
где Qшйx — максимальное значение расхода ОТВ, обеспечиваемое техническим средством, кг/с (м3/с);
хо — время заполнения огнетушащим веществом емкости объемом V, с; V — объем мерной емкости, м3. Проведенные испытания свидетельствуют, что при увеличении угла наклона оси установки "Пурга-30" при максимальном расходе и дальности доставки 30 м коэффициент сохраняемости огнетушащего вещества в промежутке 15-30° увеличивается до максимального значения КРО = 0,81 при подаче пены и КРО = 0,53 при подаче воды, затем плавно снижается (рис. 10). Данная тенденция прослеживается при подаче как пены, так и воды.
При испытании лафетного ствола ЛС С60-У выявились характерные зависимости, совпадающие с установкой "Пурга-30". В данном случае макси-
Пена Вода
К 15 30 45 60
Угол наклона оси установки, град.
Рис. 10. Зависимость коэффициента сохраняемости объема ОТВ установкой "Пурга-30" при максимальном расходе и дальности доставки 30 м
мального коэффициента сохраняемости ОТВ удалось достичь при угле подъема оси ствола 30°: при подаче пеныКРО = 0,53; при подаче водыКРО = 0,78 (рис. 11).
Для средств импульсной доставки сохраняемость ОТВ можно оценить по материалам, представляемым организацией-разработчиком (ООО "Новые импульсные технологии") [4]. При дальности подачи порошковых составов до 25 м установка "Импульс Шторм" обладает высокой эффективностью из-за мгновенного выброса всего запаса огне-тушащего вещества на данное расстояние. Однако при распространении порошкового облака на расстояние 100-110 м большая часть огнетушащего состава сильно распыляется. На удаленном расстоянии от технического средства остается около 10% выброшенного ОТВ.
На рис. 12 представлена сравнительная диаграмма изменения коэффициента сохраняемости огнетушащего вещества техническими средствами, обеспечивающими различные методы доставки.
е я
рТ
£ I
я V
я ^ цо
и ф
ф
э
эоК
0,8750,7500,625 0,500 0,375 0,250
15 30 45 60
Угол наклона оси ствола, град.
Из рис. 12 видно, что в отличие от технических средств, обеспечивающих поточный и импульсный способы доставки ОТВ, контейнерный метод позволяет достичь 100%-ную доставку огнетушащего средства в очаг пожара.
Анализируя рис. 7, 9 и 12 можно сделать вывод о том, что контейнерный метод доставки ОТВ наиболее эффективен при тушении сложных пожаров с удаленного расстояния.
При использовании контейнеров важной их характеристикой является отношение массы огнетушащего вещества к массе метаемого носителя. Поэтому определим коэффициент соотношения массы огнетушащего вещества к массе корпуса носителя по формуле:
КР = ш/Мк, (4)
где Мк — масса контейнера — носителя огнетушащего вещества, кг.
Проведем сравнительный анализ КР контейнера с огнетушащим составом для УПСКД и забрасываемых огнетушителей (рис. 13).
На диаграммах рис. 13 и 14 видно, что коэффициент соотношения массы огнетушащего вещества к массе корпуса носителя у контейнеров УПСКД выше в 1,1 раз при доставке порошковых составов и в 1,04-4,05 раза выше при доставке аэрозолеобра-зующих составов по отношению к забрасываемым огнетушителям.
Важнейшим вопросом в успешном тушении пожара является огнетушащая способность средства пожаротушения. Примем, что огнетушащая способность носителя с ОТВ определяется как
Рис. 11. Зависимость коэффициента сохраняемости объема ОТВ лафетным стволом при максимальном расходе и дальности доставки 30 м
Е = ш/Vz,
(5)
К,
РО 0,8 0,6 0,4 0,2 0
Рис. 12. Максимальная величина коэффициента сохраняемости ОТВ различными техническими устройствами на расстоянии 30 м: 1 — "Пурга-30"; 2 — лафетный ствол; 3 — "Импульс Шторм"; 4 - установка контейнерной доставкой ОТВ
где VZ — объем пространства, защищаемый одним контейнером, м3.
На рис. 15 и 16 представлены сравнительные показатели огнетушащей способности носителей, начиненных порошковыми и аэрозолеобразующи-ми составами.
Масса носителя, кг Масса ПС, кг
Рис. 13. Значение КР для забрасываемых огнетушителей (1) и контейнеров УПСКД (2) с порошковым составом
Рис. 14. Сопоставление значений КР для контейнера УПСКД (9) и забрасываемых огнетушителей с аэрозолеобразующи-ми составами: 1 — МАГ-5 /2Г ГОА; 2 — МАГ-3Г ГОА; 3 — МАГ-5/1Г ГОА; 4 — АСТ-Соболь 60; 5 — АГС-5; 6 — АГС-5М; 7 — МАГ-4Г ГОА; 8 — АСТ-Соболь
щ
а
уо
те н не б
нг о с
Оо п
0,20
0,15
0,10
0,05
0,16
0,13
и
1
2
Рис. 15. Сопоставление огнетушащей способности установок РИСП ЛОТОС Д2 (1) и носителя УПСКД (2) при доставке огнетушащего порошкового состава
0,16
к < 0,12
I 1
аь
а [з 0,08
ут о
ет н нб £ 8 0,04 Оо п с
0
0,14 , 0,14 1 0,13
0,14 0,14
0,05 0,05 0,05
0,04
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Рис. 16. Сопоставление огнетушащей способности носителей контейнерной доставки огнетушащего аэрозоля УПСКД (9) и забрасываемых огнетушителей: 1 — МАГ-5 /2Г ГОА; 2 — МАГ-3Г ГОА; 3 — МАГ-5/1Г ГОА; 4 — АСТ-Соболь 60; 5 — АГС-5; 6 — АГС-5М; 7 — МАГ-4Г ГОА; 8 — АСТ-Соболь
Очевидно, что УПСКД имеет более высокую ог-нетушащую способность огнетушения порошковыми составами. Повышенную способность огнетушения контейнеров УПСКД удается достичь за счет использования для выброса порошкового состава газообразующего аэрозоля, который сам в свою очередь является ингибитором горения. К тому же цилиндрическая форма контейнера и внутрен-
нее устройство обеспечивают выброс ОТВ, одновременно покрывая весь объем зоны горения. В соответствии с рис. 16 контейнеры УПСКД не уступают по огнетушащей способности, а в отдельных случаях — превышают показатели существующих забрасываемых огнетушителей с аэрозолеобразую-щими составами.
Конструкция контейнера УПСКД, технические характеристики установки позволяют метать ранее недоставляемые на удаленное расстояние эффективные ингибиторы процессов горения, такие как: твердая двуокись углерода, галоидоуглеводороды и некоторые металлоорганические соединения, известные своими антидетонационными свойствами. К числу таких веществ относятся, например, тет-раэтилсвинец (тяжелая жидкость, имеющая при нормальных условиях высокую плотность), карбо-нилы железа и никеля (летучие жидкости) [8]. Исследование данных огнетушащих веществ с доставкой их в контейнерах является важной задачей продолжения исследований УПСКД с возможностью расширения, разработки и применения новых, более эффективных огнетушащих составов.
Выводы
Проведенные аналитические и экспериментальные исследования показали, что установка пожаротушения стволовая контейнерной доставки огнетушащих веществ (УПСКД), реализующая контейнерную доставку в капсулах методом метания на удаленное расстояние, характеризуется высокой эффективностью применения и решения практических задач пожаротушения, особенно тушения сложных пожаров. По технико-эксплуатационным параметрам УПСКД существенно превосходит существующие технические средства доставки ОТВ и методы пожаротушения.
0
ЛИТЕРАТУРА
1. Лупанов С. Л. Статистика пожаров // Пожарная безопасность. — 2005. — №5. — С. 87-90.
2. Патент РФ №2179048. Установка пожаротушения стволового типа / А. М. Царев, Н. Г. Колпин // Бюллетень изобретений. — 2002. — №4.
3. Патент РФ №2233681. Способ контейнерной доставки огнетушащего вещества. Установка пожаротушения стволового типа и контейнер доставки для реализации способа / А. М. Царев // Бюллетень изобретений. — 2004.— №22.
4. Бухтояров Д. В., Копылов С. Н., Кущук В. А., Попов А. В. Установки импульсного пожаротушения // Пожарная безопасность. — 2005. — №3. — С. 47-53.
5. Пивоваров В. В., Навценя Н. В. Автомобили порошкового тушения. Развитие производства на предприятиях России, эффективность применения // Пожарная безопасность. — 2004. — №5. — С. 89-94.
6. Моделирование пожаров и взрывов/ Под ред. Брушлинского Н. Н. и Корольченко А. Я. — М.: "Пожнаука", 2000. — 492 с.
7. Теребнев В. В. Справочник руководителя тушения пожара. Технические возможности пожарных подразделений. — М.: ПожКнига, 2004. — 248 с.
8. Баратов А. Н. Горение - Пожар - Взрыв - Безопасность. — М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003. — 364 с.
Поступила в редакцию 15.05.07.
