Научная статья на тему 'СПОСОБ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СНИЖЕНИЕ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ОПАСНОСТИ'

СПОСОБ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СНИЖЕНИЕ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ОПАСНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
42
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ / ВЕРИФИКАЦИЯ / ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ РАССТОЯНИЯ / ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ / МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ / КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Королёв Денис Сергеевич, Вытовтов Алексей Владимирович

Тема. В научной статье поднимается актуальный вопрос по реализации первичных мероприятий, направленных на обеспечение пожарной и промышленной безопасности. В качестве объекта исследования выбраны противопожарные расстояния между объектом защиты и лесным насаждением (угодьями), выполнение которых не всегда предоставляется возможным по ряду причин (экологический аспект, климатические изменения, плотность застройки и т. д.). Методы. В качестве решения проблемы предлагается использовать унифицированный подход, основанный на знании интенсивности теплового излучения, компьютерного моделирования и математических зависимостей. При этом построение численного эксперимента проводилось на основе отклика регрессии, что и являлось искомым откликом математической модели. Результаты. Основываясь на информационных показателях (вид лесного насаждения, интенсивность теплового потока и т. д.) получена рабочая математическая модель по расчёту противопожарных расстояний, представленная в виде формул. Проведена верификация и определены минимальные противопожарные расстояния между лесными насаждениями и объектом защиты. Область применения результатов. Представленный подход является унифицированным способом решения частных проблем при реализации первичных мер пожарной безопасности. Может применяться органами местного самоуправления в сельских поселениях при определении безопасных противопожарных расстояний между лесным насаждением и жилым домом, а также промышленными объектами. Выводы. Результатом исследования является математическая модель и математические зависимости, позволяющие рассчитывать минимальные противопожарные расстояния, обеспечивающие стабильное функционирование объекта защиты. Кроме того, предложены компенсирующие мероприятия на случай экстренной ситуации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Королёв Денис Сергеевич, Вытовтов Алексей Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

METHOD OF IMPROVING SYSTEMS ENSURING REDUCTION OF FIRE AND INDUSTRIAL HAZARD

PURPOSE. The scientific article raises an urgent issue of implementing primary measures aimed at ensuring fire and industrial safety. Fire distances between the protected object and the forest stand (lands), the implementation of which is not always possible for a number of reasons (environmental aspect, climatic changes, building density, etc.), were chosen as the object of the study. METHODS. The unified approach based on the knowledge of thermal radiation intensity, computer modeling and mathematical dependencies is proposed as a solution to the problem. At the same time, the construction of the numerical experiment was carried out on the basis of the regression response, which was the desired response of the mathematical model. FINDINGS. Based on information indicators (type of forest plantation, intensity of heat flow, etc.), the working mathematical model for calculating fire distances presented in the form of formulas was obtained. The verification was carried out and minimum fire distances between forest stands and the protected object were determined. RESEARCH APPLICATION FIELD. The presented approach is a unified way to solve specific problems at implementing primary fire safety measures. It can be used by local authorities in rural settlements at determining safe fire distances between forest stands and residential buildings, as well as industrial facilities. CONCLUSIONS. The result of the study is the mathematical model and mathematical dependencies that allow calculating minimum fire separation distances that ensure the stable functioning of the protected object. In addition, the compensatory measures are proposed in case of emergency.

Текст научной работы на тему «СПОСОБ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СНИЖЕНИЕ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ОПАСНОСТИ»

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE УДК 614.849

DOI 10.25257/FE.2022.2.35-44

® Д С. КОРОЛЕВ \ А. В. ВЫТОВТОВ1

1 Воронежский государственный технический университет Воронеж, Россия

Способ совершенствования систем, обеспечивающих снижение пожарной и промышленной опасности

АННОТАЦИЯ

Тема. В научной статье поднимается актуальный вопрос по реализации первичных мероприятий, направленных на обеспечение пожарной и промышленной безопасности. В качестве объекта исследования выбраны противопожарные расстояния между объектом защиты и лесным насаждением (угодьями), выполнение которых не всегда предоставляется возможным по ряду причин (экологический аспект, климатические изменения, плотность застройки и т. д.).

Методы. В качестве решения проблемы предлагается использовать унифицированный подход, основанный на знании интенсивности теплового излучения, компьютерного моделирования и математических зависимостей. При этом построение численного эксперимента проводилось на основе отклика регрессии, что и являлось искомым откликом математической модели.

Результаты. Основываясь на информационных показателях (вид лесного насаждения, интенсивность теплового потока и т. д.) получена рабочая математическая модель по расчёту противопожарных расстояний, представленная в виде формул. Проведена верификация и определены минимальные противо-

пожарные расстояния между лесными насаждениями и объектом защиты.

Область применения результатов. Представленный подход является унифицированным способом решения частных проблем при реализации первичных мер пожарной безопасности. Может применяться органами местного самоуправления в сельских поселениях при определении безопасных противопожарных расстояний между лесным насаждением и жилым домом, а также промышленными объектами.

Выводы. Результатом исследования является математическая модель и математические зависимости, позволяющие рассчитывать минимальные противопожарные расстояния, обеспечивающие стабильное функционирование объекта защиты. Кроме того, предложены компенсирующие мероприятия на случай экстренной ситуации.

Ключевые слова: пожарная безопасность, верификация, противопожарные расстояния, тепловое излучение, математические зависимости, компьютерное моделирование

© D.S. KOROLEV1, A.V. VYTOVTOV1

1 Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia

Method of improving systems ensuring reduction of fire and industrial hazard

ABSTRACT

Purpose. The scientific article raises an urgent issue of implementing primary measures aimed at ensuring fire and industrial safety. Fire distances between the protected object and the forest stand (lands), the implementation of which is not always possible for a number of reasons (environmental aspect, climatic changes, building density, etc.), were chosen as the object of the study.

Methods. The unified approach based on the knowledge of thermal radiation intensity, computer modeling and mathematical dependencies is proposed as a solution to the problem. At the same time, the construction of the numerical experiment was carried out on the basis of the regression response, which was the desired response of the mathematical model.

Findings. Based on information indicators (type of forest plantation, intensity of heat flow, etc.), the working mathematical model for calculating fire distances presented in the form of formulas was obtained. The verification was carried out and

minimum fire distances between forest stands and the protected object were determined.

Research application field. The presented approach is a unified way to solve specific problems at implementing primary fire safety measures. It can be used by local authorities in rural settlements at determining safe fire distances between forest stands and residential buildings, as well as industrial facilities.

Conclusions. The result of the study is the mathematical model and mathematical dependencies that allow calculating minimum fire separation distances that ensure the stable functioning of the protected object. In addition, the compensatory measures are proposed in case of emergency.

Key words: fire safety, verification, fire distances, thermal radiation, mathematical dependencies, computer modeling

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 2

Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью совершенствования подходов к обеспечению пожарной и промышленной безопасности объектов защиты, что позволит повысить уровень социального и экономического развития государства. В соответствии со статистическими данными о пожарах и их последствиях, на территории Российской Федерации за 2021 г. было зарегистрировано свыше 150 тыс. возгораний в сельской местности [1]. В среднем за месяц такой показатель составляет около 7,5 тыс. случаев неконтролируемого горения, на которых погибает порядка 571 чел., 14 из которых - несовершеннолетние дети, а ущерб превышает несколько сотен миллионов рублей. Основными причинами возникновения пожаров являются неосторожное обращение с огнем (141 736 пожаров); шалость детей с огнём (1 257 пожаров); нарушение правил устройства и эксплуатации транспортных средств (4 078 пожаров); грозовые разряды (575 пожаров); неустановленные причины (6 200 пожаров).

Основную деятельность по осуществлению государственного пожарного надзора и муниципального контроля реализуют органы федерального государственного пожарного надзора МЧС в рамках надзорной деятельности и профилактической работы. В ходе практической работы отмечается значительное разнообразие организационно-правовых форм и методов обеспечения пожарной безопасности (гибкое нормирование, чек-листы, противопожарная пропаганда, привлечение добровольцев, плановые, внеплановые и другие проверки) (в соответствии с Федеральным законом от 31.07.2020 № 248-ФЗ «О государственном контроле (надзоре) и муниципальном контроле в Российской Федерации»). Несмотря на столь широкий спектр действий, количество пожаров не уменьшается. Актуальной проблемой является наличие расхождений между социальным заказом на комплексную реализацию мер пожарной безопасности на объекте защиты и отсутствием унифицированного подхода по их применению.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Важным элементом обеспечения пожарной безопасности объектов защиты является реализация первичных мер, к которым, в частности, относятся противопожарные расстояния. В соответствии с постановлением Правительства РФ от 16.09.2020 № 1479 «Об утверждении Правил противопожарного режима в Российской

Федерации» и Федеральным законом от 22.07.2008 № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» они должны обеспечивать нераспространение пожара на соседние здания, сооружения, а их значения допускается уменьшать. Поэтому для снижения пожарной опасности противопожарных разрывов от границ объекта, например, до лесного массива, предлагается структурировать и систематизировать постановку численного эксперимента, а при формировании математической модели ориентироваться на отклик регрессии [2].

Идейной основой для создания математической модели определения противопожарных расстояний послужили последние изменения в Свод правил «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объёмно-планировочным и конструктивным решениям». Вступившие в силу изменения позволяют расчётом определять противопожарные расстояния на основе критической плотности теплового потока.

В разработанной математической регрессии минимальное расчётное противопожарное расстояние будет являться искомым откликом модели. Для построения матрицы планирования эксперимента изучено два вида пожаров: горение подстилающей лесной поверхности (огонь распространяется по растительной поверхности, упавшим веткам, листьям, хвое, формируя фронт интенсивного теплового излучения, направленного с земли); верховой лесной пожар (горение распространяется по кронам деревьев, а характерными условиями для его развития являются близкое расположение растущих деревьев, влажность, скорость ветра, вид насаждений) (табл. 1).

Пожароопасные свойства горючей нагрузки, представленные в унифицированных справочных материалах, разделены на три группы: хвойный, лиственный и смешанный лес. Это обусловлено их разницей горения при низовом и верховом пожаре, а также особенностью тепломассопереноса. На противопожарное расстояние влияет множество факторов: значение интенсивности теплового излучения (зависит от климатических условий, влажности, времени суток); лучистого теплообмена (зависит от способности нагреваемой конструкции отражать лучи); скорости и направления ветра.

Ключевыми факторами для технического решения задачи являются допустимая плотность теплового потока, не достаточная для воспламенения материалов постройки, примыкающих к лесу, при этом граничными условиями будут значения от 5,6 до 21,6 кВт/м2, а также скорость ветра,

Таблица 1 (Table 1)

Матрица эксперимента Experiment matrix

План

Вид леса № Отклик1тж Допустимая плотность теплового потока q ^ ' 1 крит Скорость ветра Sist

Низовой лесной пожар

1. + 1 -1 -1

2. + 1 +1 -1

3. + 1 -1 + 1

Хвойный лес 4. + 1 +1 + 1

Верховой лесной пожар

1. + 1 -1 -1

2. + 1 +1 -1

3. + 1 -1 + 1

4. + 1 +1 + 1

Низовой лесной пожар

1. + 1 -1 -1

2. + 1 +1 -1

3. + 1 -1 + 1

Лиственный лес 4. + 1 +1 + 1

Верховой лесной пожар

1. + 1 -1 -1

2. + 1 +1 -1

3. + 1 -1 + 1

4. + 1 +1 + 1

Низовой лесной пожар

1. + 1 -1 -1

2. + 1 +1 -1

3. + 1 -1 + 1

Смешанный лес 4. + 1 +1 + 1

Верховой лесной пожар

1. + 1 -1 -1

2. + 1 +1 -1

3. + 1 -1 + 1

4. + 1 +1 + 1

Рисунок 1. Охема горения лесной подстилающей поверхности с контрольной плоскостью температуры Figure 1. Scheme of forest underlying surface burning with reference to temperature control plane

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 2

направленная в сторону расчётных точек (РТ), с граничными условиями от 0 до 15 м/с. Для получения устойчивых математических зависимостей необходимо провести компьютерное моделирование. Параметры тепломассопереноса при пожаре будут определены полевой моделью. Наиболее сильно поддерживать горение будет верхний пятисантиметровый слой, далее можно спрогнозировать переход пожара в гетерогенное горение с большим количеством выделяемого дыма (рис. /).

Использование расчётных точек позволяет определить оптимальное противопожарное расстояние от фронта пожара, равное 6, 8 и 9,5 м (рис. 2). При реализации первого сценария определено максимальное значение плотности теплового потока, равное 2 кВт/м2 на расстоянии 6 м от очага пожара. Полученное значение не является критическим, поскольку в таблице А.1 СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объёмно-планировочным и конструктивным решениям» (далее СП 4.13130.2013) величина критических

потоков для воспламенения древесно-стружечной плиты составляет дкрит = 12 кВт/м2. Таким образом, противопожарное расстояние в 6 м обеспечивает предотвращение распространения пожара.

Рассчитаем второй сценарий, где расстояние от стволов деревьев до объекта защиты минимально, при этом:

- РТ 1 располагается на уровне 1,7 м от уровня земли и в зазоре между стволом дерева и стеной на расстоянии 0,01 м от конструкции;

- РТ 2 располагается на расстоянии 0,25 м от кровли здания в районе свеса кровли. Данный участок максимально приближен к зоне наиболее интенсивного горения кроны деревьев;

- РТ 3 располагается на расстоянии 0,25 м от кровли здания в удалении на 1 м от края конструкции. Участок проверяет интенсивность лучистого и конвективного теплообмена с учётом направления ветра (рис. 3).

В качестве источника зажигания выбрана горелка, располагаемая в кроне деревьев, скорость ветра 10 м/с в направлении от леса к объекту защиты, что создаёт дополнительный поток воздуха

1-И

2-Н

2,5 2 1,5 1

0,5

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Время, s

1,4 1,2 1

Е 0,8 i 0,6

0,4 0,2

0

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Время, s

3-H

1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Время, s

Рисунок 2. Значение предельной плотности теплового потока в расчётных точках

Figure 2. Value of limit heat flux density at calculated points

0

Время, s Время, s

Время, s

Рисунок 3. Общий вид модели второго сценария с горением кроны хвойных деревьев и плотность теплового потока в разных расчётных точках Figure 3. General view of the second scenario model with coniferous tree crown burning and heat flux density at different calculated points

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 2

и способствует скорому тепловому переносу. Стоит отметить, что характеристики второго сценария формируют лишь некоторое факторное пространство, необходимое для регрессии (показатели ветра от 0 до 15 м/с, плотность интенсивности теплового потока различных материалов, при этом используем нормативный подход к уменьшению критической интенсивности на коэффициент безопасности 0,8).

Для описания полученных значений применим линейное многофакторное уравнение, которое описывает экспериментальные данные и позволяет получить рабочую математическую модель по расчёту противопожарных расстояний, формулы (1)—(3) [3-6]. Для применимости матема-

тических зависимостей проведём регрессионный анализ (табл. 2), а основные результаты представлены на рисунке 4.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

= 14,81-0,49(^+0,143^ Lncai. = пшн (1)

КГ = 26,125-0,934^ + 0,538SBCT,

„,.[¿"« = 13,027-0,426^ + 0,148SK

Ln.„ = ГТ11ГН

Ux= 19,43-0,671^+0,39^,

¿смешан

ппж = rnin

I = 13,93 - 0,468(7ДОП +0,15SBfrr

¿3 = 20,46-0,72^+0,44SK

(2)

(3)

Таблица 2 (Table 2)

Исходные данные для анализа Value of limit heat flux density at calculated points

Вид леса № План Данные Противопожарное расстояние L„

¿пож ^доп Sict ^доп sict L1 L3 L4 L5

Хвойный лес Низовой лесной пожар

1. + 1 -1 -1 5,6 0 11,7 12,1 12,5 11,8 12,1

2. + 1 +1 -1 21,6 0 4,1 4,0 4,2 4,05 4,5

3. + 1 -1 +1 5,6 15,0 14,2 13,5 14,1 15,0 14,3

4. + 1 +1 +1 21,6 15,0 6,3 6,1 6,0 6,8 6,3

Верховой лесной пожар

1. + 1 -1 -1 5,6 0 18,7 21,8 18,8 18,9 21,8

2. + 1 +1 -1 21,6 0 7,0 7,2 6,7 6,5 6,8

3. + 1 -1 +1 5,6 15,0 28,4 28,4 31,0 30,0 31,5

4. + 1 +1 +1 21,6 15,0 13,2 12,2 12,6 15,0 12,6

Лиственный лес Низовой лесной пожар

1. + 1 -1 -1 5,6 0 10,5 11,1 10,8 10,3 10,6

2. + 1 +1 -1 21,6 0 3,6 3,6 3,9 4,0 3,9

3. + 1 -1 +1 5,6 15,0 12,2 13,0 12,0 14,4 12,6

4. + 1 +1 +1 21,6 15,0 6,0 5,7 5,9 6,6 6,1

Верховой лесной пожар

1. + 1 -1 -1 5,6 0 9,4 16,5 18,7 15,2 16,4

2. + 1 +1 -1 21,6 0 3,5 6,2 6,0 5,8 5,3

3. + 1 -1 +1 5,6 15,0 11,5 24,7 22,7 25,4 25,5

4. + 1 +1 +1 21,6 15,0 5,2 11,6 10,7 11,1 13,1

Смешанный лес Низовой лесной пожар

1. + 1 -1 -1 5,6 0 10,5 11,5 12,1 10,6 11,5

2. + 1 +1 -1 21,6 0 3,9 3,6 4,1 3,8 4,1

3. + 1 -1 +1 5,6 15,0 14,2 12,7 14,1 14,3 12,9

4. + 1 +1 +1 21,6 15,0 6,2 5,9 5,5 6,1 6,3

Верховой лесной пожар

1. + 1 -1 -1 5,6 0 10,3 15,9 18,5 17,1 16,4

2. + 1 +1 -1 21,6 0 3,6 6,4 6,3 5,8 6,1

3. + 1 -1 +1 5,6 15,0 12,8 25,8 24,1 28,5 27,9

4. + 1 +1 +1 21,6 15,0 5,4 11,4 11,1 11,8 13,8

Рисунок 4. Общий вид проверочного эксперимента Figure 4. General view of the test experiment

Коэффициент детерминации полученного уравнения составляет 99 %, что характеризует высокий уровень предсказательной возможности математической модели. Поэтому можно утверждать, что все значения экспериментов факторного пространства обладают высокой степенью достоверности, о чём свидетельствует график нормального распределения модели.

Предложенный способ использует упрощённый подход, закреплённый в приложении А СП 4.13130.2013. Документ регламентирует, что для определения противопожарных расстояний достаточно оценить критическую плотность теплового потока, необходимого для воспламенения пожарной нагрузки. Утверждённая методика упрощена и не рассчитывает достижение температурой поверхности древесины температуры её воспламенения. Для проверки достаточности такого подхода проведём отдельный проверочный эксперимент.

Условия моделирования: верховой пожар в хвойном лесу, скорость ветра 5 м/с со стороны

леса в направлении одноэтажной хозяйственной постройки. В наружной отделке используется сосна влажностью 12 %. Температура самовоспламенения материала 390 °C. Начальная температура воздуха и всех материалов модели 20 °С. Общий вид модели представлен на рисунке 4.

Задача данного эксперимента - сравнить результаты математической модели и расчётного эксперимента, определить расстояние между лесом и строением, которого будет не достаточно для предотвращения распространения пожара. Используем формулу (1). Расчётное противопожарное расстояние составит 14,65 м. В соответствии с факторами модели критическая интенсивность составляет 11,12 кВт/м2. Результаты моделирования для представленных условий представлены на рисунке 5.

Экспериментально на расстоянии 14,65 м от пожара плотность теплового потока составила 10,8 кВт/м2. Погрешность составила 9,2 %.

Проверим возможность воспламенения деревянных материалов строения на расстоянии 14 м от пожара. Отличительной особенностью эксперимента является моделирование отделки в виде горючей нагрузки с физическими характеристиками, соответствующими сосне с влажностью 12 %. Такие возможности предусмотрены в программе Fire Dynamics Simulator (FDS), реализующей полевую модель тепломассопереноса при пожаре.

Для контроля результатов опыта предусмотрено два ряда датчиков регистрирующих предельную плотность теплового потока и температуру. Для проверки данных работы особое значение представляют расчетные точки температуры «1-Т obrazec» и плотности теплового потока «1-H obrazec». Они расположены непосредственно

1-H rasriv04

1-T rasriv04

500 1000

1500 2000 2500 Время, s

3000 3500 4000

1500 2000 2500 Время, s

3500 4000

Рисунок 5. Результаты моделирования без строения Figure 5. Results of modeling without structure

0

ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2022. № 2

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 2

! jj 1 a

428 с 676 с 705 с 910 с

Рисунок 6. Распространение пожара на различные моменты времени Figure 6. Fire spread at different time points

на поверхности сгораемых материалов здания. Представим результаты расчёта на рисунке 6.

Детали рисунка показывают, что на 11,2 мин пожара предельная плотность теплового потока, воздействующая на сгораемый материал хозяйственной постройки, приводит к самовоспламенению материала. Графики результатов моделирования представлены на рисунке 7.

В отличие от графиков на рисунке 7 в результате возгорания материалов объекта после 600 с наблюдается резкое увеличение показателей. Возникновение в пространстве объекта приводит к поглощению лучистого теплового потока [7-10], нагреву конструкции [11-14] и возникновению пожара в условиях рассматриваемого эксперимента. Безусловно, между достижением критической плотности теплового потока и возрастанием температуры до значений самовоспламенения

присутствует временной интервал. В опыте он составил 2,3 мин. Минимальные значения интервала отчасти обусловлены ветром, направленным от пожара к исследуемому зданию.

Результатом проверочного эксперимента является совпадение критической плотности теплового потока с нарастанием поверхностной температуры исследуемого образца. В опыте проведена проверка для сосны с влажностью 12 % по Таблице А.1 СП 4.13130.2013. Допустимость применения упрощённого подхода оценки только плотности теплового потока, утверждённого методикой, доказывает эксперимент. Это позволяет утверждать о применимости разработанного способа снижения пожарной опасности противопожарных разрывов до лесных насаждений.

В случае, если существующая ситуация не позволяет выполнить нормативные и расчётные

1-T rasriv04

1-H rasriv04

800 700 600 500 О 400 300 200 100

0

1500 2000 2500 Время, s

а (а)

3000 3500 4000

140 120 100 2 80 i 60 40 20

1500 2000 2500 Время, s

б (b)

3000 3500 4000

Рисунок 7. Графики развития ОФП пожара: а - температура поверхности постройки; б - плотность теплового потока поверхности постройки

Figure 7. Graphs of fire hazards development: a - temperature of the building surface; b - heat flux density of the building surface

500

0

500

противопожарные мероприятия, в качестве компенсирующих устройств авторами статьи предлагается использовать два варианта: противопожарная перегородка, возвышающаяся на 1 метр над кровлей строений с пределом огнестойкости не менее 1Е30 (требуемое время определено расчётным путём) (в соответствии с СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты»); установка водяного занавеса, уменьшающего предельную плотность теплового потока (в соответствии с СП 485.1311500.2020 «Системы противопожарной защиты. Установки пожаротушения автоматические»).

Предложенные мероприятия являются типовыми, но обоснование конкретных технических характеристик систем противопожарной защиты должно быть выполнено в рамках расчёта пожарного риска. В соответствии с ч. 2 ст. 69 Федераль-

ного закона от 22.07.2008 № 123-ФЗ, при уменьшении противопожарных расстояний данный расчёт является обязательным.

ВЫВОДЫ

На основе риск-ориентированного подхода предложена унифицированная модель по расчёту противопожарных расстояний. Проведён двухфакторный эксперимент, определён отклик регрессии, разработана математическая модель, а затем получены математические зависимости, позволившие вычислить величину противопожарных расстояний, обеспечивающих нормальное функционирование объекта. Произведён проверочный эксперимент, доказывающий возникновение пожара в случае превышения критической плотности теплового потока.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Пожары и пожарная безопасность в 2021 году: Статистический сборник / Под общ. ред. Д. М. Гордиенко. М.: ВНИИПО МЧС России, 2022. 112 с.

2. Ковель А. А. Инженерные аспекты математического планирования эксперимента: монография. Железногорск: Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2017. 117 с.

3. Королев Д. С., Калач А. В. Прогнозирование, основанное на молекулярных дескрипторах и искусственных нейронных сетях, как способ исключения образования горючей среды // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2016. № 2. С. 68-72.

4. Королев Д. С. Выбор температурного класса взрыво-защищенного электрооборудования при проектировании производственных помещений с использованием дескрипторов и нейронных сетей // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. 2015. № 1 (14). С. 27-31.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Korolev D. S, VytovtovA. V, Odnolko A. A., Kargashilov D. V, SitnikovI. V. Mathematical model describing the rate of evaporation of high-temperature petroleum products used in the oil and gas industry // JOP: Conference Series. 2021. Vol. 1889. P. 52018. D0I:10.1088/1742-6596/1889/5/052018

6. Vytovtov A. V, Korolev D. S, Barankevich R. V, Sitnikov I.V., Russkikh D.V. Mathematical model for an identifying flaming combustions and accidents by an unmanned aerial vehicle at oil and gas industry facilities // JOP: Conference Series. 2020. Vol. 919. Р. 52032. D0I:10.1088/1757-899X/919/5/052032

7. Collin A., Lechene S, Boulet P., Parent G. Water mist and radiation interactions: application to a water curtain used as

a radiative shield // Numerical Heat Transfer, Part A: Applications. 2010. Vol. 57, iss. 8. Pp. 537-553. D0I:10.1080/1040 7781003744722

8. Benbrik A., Cherifi M, Meftah S, Khelifi M. S, Sahnoune K. Contribution to fire protection of the LNG storage tank using water curtain // International Journal of Thermal and Environmental Engineering. 2010. Vol. 2, no. 2. Pp. 91-98. D0I:10.5383/ijtee.02.02.005

9. Boulet P., Collin A., Parent G. Heat transfer through a water spray curtain under the effect of a strong radiative source // Fire Safety Journal. 2006. Vol. 41, no. 1. P. 15-30. D0I:10.1016/j.fire-saf.2005.07.007

10. Choi C. L. Radiation blockade effects by water curtain // International Journal on Engineering Performance-Based Fire Codes. 2004. Vol. 6, no. 4. Pp. 248-254.

11. Виноградов А. Г. Поглощение теплового излучения водяными завесами // Пожаровзрывобезопасность. 2012. Т. 21, № 7. С. 73-82.

12. Виноградов А. Г. Учёт вторичных воздушных потоков при математическом моделировании распыленных водяных струй // Пожаровзрывобезопасность. 2011. Т. 20, № 2. С. 29-33.

13. Брушлинский Н. Н., Карпов В. Л., Курбанов A. X, Ус-манов М. X., Шимко B. Ю. Инновационная технология ослабления тепловых и газовых потоков // Пожаровзрывобезопасность. 2013. Т. 22. № 5. С. 71-80.

14. Шимко В. Ю. Новый тип противопожарных преград для объектов нефтегазового комплекса // Материалы XXIX Международной науч.-практ. конф., посвященной 80-летию ВНИИПО МЧС России: Горение и проблемы тушения пожаров. М.: ВНИИПО МЧС России, 2017. Ч. 2. С. 175-177.

REFERENCES

1. Pozhary i pozharnaya bezopasnost v 2021 godu: Ctatisticheskiy sbornik [Fires and fire safety in 2021: A statistical collection. Ed.by D.M. Gordiyenko]. Moscow, All-Russian Research Institute of Fire Defense of EMERCOM of Russia Publ., 2022. 112 p. (in Russ.).

2. Kovel A.A. Inzhenernye aspekty matematicheskogo planirovaniia eksperimenta: monografiia [Engineering aspects of mathematical experiment planning: monograph]. Zheleznogorsk, Siberian Fire and Rescue Academy of the Ministry of EMERCOM of Russia Publ., 2017, 117 p. (in Russ.).

3. Korolev D.S., Kalach A.V. Forecasting based on molecular descriptors and artificial neural networks as a way of preventing formation of combustible environment. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya (Fire and emergencies: prevention, elimination). 2016, no. 2, pp. 68-72 (in Russ.).

4. Korolev D.S. Temperature class explosion choice in design electrical industrial building with the use of descriptors and neural networks. Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MCHS Rossii (Bulletin of the Voronezh Institute of GPS of EMERCOM of Russia). 2015, no. 1 (14), pp. 27-31 (in Russ.).

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 2

5. Korolev D. S., Vytovtov A. V, Odnolko A. A., Kargashilov D. V., Sitnikov I. V. Mathematical model describing the rate of evaporation of high-temperature petroleum products used in the oil and gas industry // JOP: Conference Series. 2021. Vol. 1889. P. 52018. DOI:10.1088/1742-6596/1889/5/052018

6. Vytovtov A. V., Korolev D. S, Barankevich R. V, Sitnikov I.V., Russkikh D.V. Mathematical model for an identifying flaming combustions and accidents by an unmanned aerial vehicle at oil and gas industry facilities // JOP: Conference Series. 2020. Vol. 919. P. 52032. DOI:10.1088/1757-899X/919/5/052032

7. Collin A., Lechene S., Boulet P., Parent G. Water mist and radiation interactions: application to a water curtain used as a radiative shield. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications. 2010, vol. 57, iss. 8, pp. 537-553 (in Eng.). DOI:10.1080/1040 7781003744722

8. Benbrik A., Cherifi M., Meftah S., Khelifi M.S., Sahnoune K. Contribution to fire protection of the LNG storage tank using water curtain. International Journal of Thermal and Environmental Engineering. 2010, vol. 2, no. 2, pp. 91-98 (in Eng.). DOI:10.5383/ijtee.02.02.005

9. Boulet P., Collin A., Parent G. Heat transfer through a water spray curtain under the effect of a strong radiative source. Fire Safety Journal. 2006, vol. 41, no. 1, pp. 15-30 (in Eng.). DOI:10.1016/j.fire-saf.2005.07.007

10. Choi C.L. Radiation blockade effects by water curtain // International Journal on Engineering Performance-Based Fire Codes. 2004, vol. 6, no. 4, pp. 248-254 (in Eng.).

11. Vinogradov A.G. Thermal radiation absorption by water curtains. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and Explosion Safety). 2012, vol. 21, no. 7, pp. 73-82 (in Russ.).

12. Vinogradov A.G. Consideration of secondary air streams at mathematical modelling of the atomized water jets. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and Explosion Safety). 2011, vol. 20, no. 2, pp. 29-33 (in Russ.).

13. Brushlinskiy N.N., Karpov V.L., Kurbanov A.X., Usmanov M.X., Shimko B.Yu. Innovative technology of weakening of heat and gas flows. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and Explosion Safety). 2013, vol. 22, no. 5, pp. 71-80 (in Russ.).

14. Shimko V.Yu. Shimko V.Yu. A new type of fire barriers for oil and gas facilities. In: Materialy XXIX Mezhdunarodnoy nauchn.-prakt. konf., posvyashchennoy 80-letiyu FGBU VNIIPO MCHS Rossii: Goreniye i problemy tusheniya pozharov [Materials of the XXIX International Scientific Conference.-practical conference dedicated to the 80th anniversary of All-Russian Research Institute of Fire Defense of EMERCOM of Russia: Combustion and Fire Extinguishing Problems]. Moscow, anniversary of All-Russian Research Institute of Fire Defense of EMERCOM of Russia Publ., 2017, part 2, pp. 175-177 (in Russ.).

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ Денис Сергеевич КОРОЛЁВ Н

Кандидат технических наук

доцент кафедры техносферной и пожарной безопасности, Воронежский государственный технический университет, Воронеж,Российская Федерация SPIN-код: 6481-0065 Ди^огЮ: 829407 Н otrid@rambler.ru

Алексей Владимирович ВЫТОВТОВ

Кандидат технических наук

доцент кафедры техносферной и пожарной безопасности,

Воронежский государственный технический университет,

Воронеж,Российская Федерация

SPIN-код: 9186-5088

Ди^Ю: 754850

taft.rvk@yandex.ru

Поступила в редакцию 6.02.2022 Принята к публикации 16.03.2022

Для цитирования:

Королев Д. С., Вытовтов А. В. Способ совершенствования систем, обеспечивающих снижение пожарной и промышленной опасности // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2022. № 2. С. 35-44. 001:10.25257ДЕ.2022.2.35-44

INFORMATION ABOUT THE AUTHOR Denis S. KOROLEVH

PhD in Engineering,

Associate Professor of the Department of Technosphere and Fire Safety, Voronezh state technical university, Voronezh, Russian Federation SPIN-KOA: 6481-0065 AuthorlD: 829407 H otrid@rambler.ru

Aleksey V. VYTOVTOV

PhD in Engineering,

Associate Professor of the Department of Technosphere and Fire Safety, Voronezh state technical university, Voronezh, Russian Federation SPIN-KOA: 9186-5088 AuthorlD: 754850 taft.rvk@yandex.ru

Received 6.02.2022 Accepted 16.03.2022

For citation:

Korolev D.S., Vytovtov A.V. Method of improving systems ensuring reduction of fire and industrial hazard. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya (Fire and emergencies: prevention, elimination). 2022, no. 2, pp. 35-44. DOI:1Q.25257/FE.2Q22.2.35-44

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.