CC BY
106
ml. kpt. mgr inz. Arkadiusz OMAZDA1
Centralna Szkola Panstwowej Strazy Pozarnej w Cz^stochowie
bryg. prof. dr hab. Janusz RYBINSKI
dr inz. Anna SZAJEWSKA
Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej w Warszawie
BADANIE ROZWOJU POZARU SAMOCHODU OSOBOWEGO W POMIESZCZENIU
The research of the development of a passenger car fire in a closed
space
Streszczenie
Przedstawiono cz^stosc wyst^powania i przyczyny pozarow samochodow osobowych w dekadzie 20012010. Obserwuje si§ powolny, ale systematyczny spadek liczby pozarow w odniesieniu do liczby zarejestrowanych aut. Przedstawiono wyniki testu, w ktorym badano rozwoj pozaru samochodu osobowego w pomieszczeniu (tunelu). W eksperymencie wykorzystano przyrz^dy pirometryczne do pomiaru temperatury powierzchni karoserii i wskazania ich porownano ze wskazaniami miernikow termoelektrycznych. Wyniki eksperymentu porownano z wynikami wczesniej przeprowadzonych testow, w ktorych badano rozwoj pozaru samochodow osobowych na otwartym parkingu.
Summary
The frequency of occurrence as well as the reasons of passenger cars fires from 2001 to 2010 were presented in the research. Both very slow and systematic decrease of the number of fires is observed in respect of the number of registered cars. The research shows the results of the test, in which the development of a passenger car fire in a closed space was studied. In this experiment pyrometric devices were used to temperature measurement of the body surface. Then their indications were compared with the thermoelectric measurer indications. The result of the experiment was compared with the results of some tests carried earlier, in which the development of a passenger car fire in the open space was studied.
1 Udzial kazdego wspolautora 33,33 %.
Slowa kluczowe: pozar samochodu, przyczyny pozaru, kamera termalna, pirometr podczerwieni
Keywords: car fire, causes of fires, thermal camera, infrared pyrometer Wst^p
Pozary samochodow osobowych nalezy do niekorzystnych zjawisk obnizaj^cych poziom bezpieczenstwa obywateli. Przynosz^ rowniez straty ekonomiczne. Cz?stotliwosc wyst?powania pozarow samochodow zwi^zana jest z poziomem kultury technicznej uzytkownikow, pracownikow serwisu i producentow. Gdy juz wydarzy si? pozar, to unikni?cie jego tragicznych nast?pstw oraz ograniczenie strat zalezy od poziomu wiedzy i umiej?tnosci kierowcy i pasazerow. Kierowca i pasazerowie powinni potrafic wyzwolic si? z zaklinowanych pasow bezpieczenstwa, umiec opuscic samochod przy zablokowanych zamkach, wiedziec jak nalezy gasic silnik i wn?trza samochodu. Na pomoc strazy pozarnej mozna liczyc tylko w ograniczonym zakresie. Zwykle nie jest mozliwe przybycie strazy pozarnej na miejsce zdarzenia zanim pozar przejdzie do fazy rozwini?tego pozaru. Zatem edukacja i kultura techniczna to klucze do obnizenia liczby pozarow samochodow osobowych i ograniczenia ich negatywnych skutkow.
Statystyka i przyczyny pozarow samochodow osobowych w dekadzie 2001-2010
Pozary samochodow stanowi^ okolo 5% ogolnej ilosci wszystkich pozarow. W koncu minionej dekady liczb ich przekroczyla 7 tysi?cy rocznie. Jest to duzo, ale widok pal^cego si? samochodu nalezy do rzadkosci, podczas gdy z kolizjami spotykamy si? na co dzien. W minionej dekadzie liczba pozarow samochodow osobowych wzrosla o okolo 21 % (ryc. 1). Wzrosla rowniez (o okolo 65 %) liczba zarejestrowanych samochodow osobowych (ryc. 2). W efekcie liczba pozarow przypadaj^cych na milion zarejestrowanych samochodow osobowych spadla o okolo 27 %, od 551 w roku 2001 do 408 w roku 2010 (ryc. 3).
Ryc. 1. Liczba zarejestrowanych samochodow osobowych (w milionach) w latach 2001-2010. Fig. 1 .The number of registered passenger cars (in million) from 1999 to 2010.
Ryc. 2. Liczba pozarow samochodow osobowych w latach 2001-2010. Fig. 3. The number of passenger car fires.
700
| 600 o 500
O
| 400 £ 300
(Z
| 200 “■ 100 □ 0
OOt— CNJCOTtU^CDf^-COOO CHOOOOOOOOOOr-0500000000000 T-fMfMfMfNJfMNNfMfMfMM
Ryc. 3. Liczba pozarow na milion zarejestrowanych samochodow osobowych w latach 2001-2010.
Fig. 3. The number of fires per 1 million registered passenger cars from 1999 to 2010.
Pozar samochodu osobowego jest groznym zjawiskiem dla kierowcy i pasazerow. Szczegolnie, gdy wyst^pi w niekorzystnych okolicznosciach, podczas kolizji, w czasie jazdy, w tunelu. Zapalaj^ si^ zarowno auta stare, szczegolnie przerabiane lub niewlasciwie serwisowane jak i nowe, posiadaj^ce wady fabryczne. Najcz^stszymi przyczynami pozarow samochodow osobowych s^: wycieki plynow latwopalnych, nieszczelnosci w przewodzie gazu (w samochodach zasilanych LPG), defekty instalacji elektrycznej, defekty silnika i osprz^tu a ponadto umyslne podpalenia, defekty ukladowego wydechowego, zapalenie materialow wygluszaj^cych, zaproszenie ognia przez nieuwag^. Wymienione przyczyny s^ konsekwenj wszelkiego rodzaju przerobek w ukladzie paliwowym, w ukladzie elektrycznym, montowania dodatkowych urz^dzen elektrycznych i elektronicznych przeci^zaj^cych fabryczn^ instalaj Wynikaj^ rowniez z wad fabrycznych, ze stosowania niewlasciwych materialow [6].
Do powstawania wi^kszosci pozarow samochodow przyczyniaj^ si^ ich uzytkownicy, ktorzy wykonuj^ przerobki poza profesjonalnym serwisem naprawy . Wzgl^dne zmniejszanie si^ liczby pozarow samochodow osobowych wynika prawdopodobnie ze zmniejszenia si^ liczby majsterkowiczow, gdyz na drogach jezdzi coraz wi^cej nowoczesnych samochodow, ktorych nie da si^ naprawiac poza profesjonalnym warsztatem. Rowniez fabryki samochodow prowadz^ szeroko zakrojone badania nad wyeliminowaniem czynnikow sprzyjaj^cym powstanie pozaru. Dotycz^. one zachowanie si^ materialow, mechanizmow i elementow wyposazenia samochodow. Tego rodzaju badania prowadzone s^ na Uniwersytecie Technicznym w Zylinie na Slowacji [2, 5]. S^siaduj^ca z
Uniwersytetem fabryka samochodow KIA dostarczyla nowe samochody do testow pozarowych. Udalo sie dzieki temu wykryc i wyeliminowac wady technologiczne stwarzaj^ce zagrozenie pozarowe.
Cel badan
Badania rozwoju pozaru samochodu osobowego prowadzone s^ w Szkole Glownej Sluzby Pozarniczej w Warszawie. Oprocz celu dydaktycznego maj^ one przyczynic sie do poznania wszystkich aspektow pozaru samochodu, aby wyeliminowac przyczyny pozarow i zoptymalizowac sposoby prowadzenia akcji gasniczej. Rownoleglym celem jest okreslenie warunkow, ktore musz^. byc spelnione, aby w testach pozarowych mozna bylo mierzyc temperature metodami pirometrycznymi (za pomoc^ pirometru podczerwieni i kamery termalnej). Prezentowana praca jest prowadzona w ramach szerszego tematu pt.: „Zastosowania techniki podczerwieni w inzynierii bezpieczenstwa”. W realizacji tego tematu uczestnicz^ studenci wykonuj^cy prace dyplomowe w SGSP. W ramach tematu wykonano kilkanascie testow pozarowych.
Dotychczasowe wyniki eksperymentow podwazaj^ sensownosc stosowania pirometrow podczerwieni i w pewnej mierze kamer termalnych do pomiaru temperatury karoserii samochodu [3, 4]. Glowne przyczyny bledow pomiaru temperatury to:
• nieznajomosc wartosci wspolczynnika emisyjnosci powierzchni karoserii (zmieniaj^cego wraz sie ze wzrostem temperatury i zmianami powierzchni blachy spowodowanymi pozarem,
• trudnosci z okresleniem pola pomiarowego na powierzchni karoserii i jego zmian spowodowanych roznymi czynnikami zwi^zanymi z rozwojem pozaru (wystrzeleniem opony, wypadnieciem szyby),
• niestabilnosc zadymienia.
Jako wiarygodne mozna przyj^c wyniki pomiarow temperatury wewn^trz pojazdu, otrzymane za pomoc^ termopar. Panuj^ tam warunki, w ktorych termopary znajduj^ sie w rownowadze termodynamicznej z lokalnym otoczeniem. W literaturze brak jest dokladnych danych na temat wartosci wspolczynnika emisyjnosci powierzchni polakierowanej blachy samochodowej znajduj^cej sie w wysokiej temperaturze, o wartosci kilkuset stopni Celsjusza. W tej sytuacji przyjeto dla wspolczynnika emisyjnosci powierzchni polakierowanej blachy karoserii wartosc 0,95, opieraj^c sie na doswiadczeniach wielu badaczy [1, 7].
Podczas pozaru wydzielala sie duza ilosc dymu. Dym pochlania i rozprasza promieniowanie podczerwone. Jego obecnosc powoduje zanizanie wskazan pirometru. To samo odnosi sie do kamery termalnej, ale w przypadku kamery znane jest miejsce pomiaru. Zmienne warunki pogodowe w testach prowadzonych na parkingu powodowaly duz^ niestabilnosc zadymienia. Postanowiono przeprowadzic testy w pomieszczeniu, gdzie fluktuacje gestosci zadymienia powinny byc mniejsze.
Test pozarowy
Test przeprowadzono w Centralnej Szkole Panstwowej Strazy Pozarnej w Czestochowie. Badania przeprowadzono w otwartym tunelu o wymiarach: 5,5 m x 20,0 m x 4,25 m, wymurowanym z cegly, o stropie lukowym samonosnym. Temperature mierzono termoparami typu K, pirometrem podczerwieni firmy Raytek typu Fluke 572 i kamer^ termowizyjn^ typu K1000 Elite o rozdzielczosci 320x240 pikseli.
Podczas eksperymentu panowala ladna, prawie bezwietrzna ustabilizowana pogoda z pr^dami wznosz^cymi. Niebo lekko zachmurzone, temperatura powietrza od 23 °C do 25 °C. W tunelu byl lagodny ci^g powietrza w kierunku obserwacji. Dzieki temu dym nie zaslanial samochodu.
Do testu wybrano samochod osobowy Daewoo Lanos. Samochod posiadal pelne wyposazenie wnetrza i wszystkie szyby. Z samochodu zdemontowano instalacje auto-gaz, a w miejsce zbiornika wlozono kolo zapasowe. Pozar zainicjowano w schowku deski rozdzielczej, przy uzyciu 20 ml nafty swietlnej (ryc. 4).
Ryc. 4. Miejsce zainicjowania pozaru. Fig.4. The place of the fire initiating.
Dokonano wyboru specjalnego obszaru pomiarowego na zewnetrznej powierzchni przednich drzwi od strony kierowcy, pod szyb^, w ktorym temperature mierzono rownoczesnie pirometrem podczerwieni, kamer^ termowizyjn^ i termopar^ T1 (ryc.5). Termopare T1 wprowadzono do srodka drzwi bocznych i umieszczono j^ w wykonanym wczesniej nacieciu. Termoelement przylegal do poszycia blaszanego od strony zewnetrznej. Przebiegi temperatury przedstawiono na ryc. 6.
Rys. 5. Termogramu i fotografia samochodu w 27. minucie eksperymentu. Na termogramie krzyzem zaznaczone jest miejsce pomiaru temperatury.
Fig. 5. Thermogram and the photo of a car in 27th minute of exsperiment. The cross marks
the place of temperature on thermogram.
Ryc. 6. Zaleznosc temperatury od czasu spalania, mierzonej kamer^ termaln^, pirometrem podczerwieni, termopar^. T1 (w wybranym polu pomiarowym) i termopar^ T2 (wewn^trz
samochodu, przy suficie kabiny).
Fig. 6. The temperature dependence on the fire duration, measured by thermal camera, infrared pyrometer, thermocouple T1 (in selected measurement area) and by thermocouple T2 (inside the car,
at its ceiling bottom).
Pozostale termopary rozmieszczono w roznych miejscach samochodu i tunelu. Termopare T2 umieszczono w czesci podsufitowej samochodu. Termoelement przylegal do welurowego wykonczenia sufitu samochodu. Termopare T3 wprowadzono do srodka drzwi bocznych i umieszczono j^ w ich dolnej czesci, w wykonanym wczesniej nacieciu. Termoelement przylegal do poszycia blaszanego od strony zewnetrznej. Termopare T4 umieszczono na podlodze samochodu. Termoelement spoczywal na tunelu skrzyni biegow miedzy fotelami przednimi a kanap^. tylni^.. Termopare T5 umieszczono w komorze bagaznika samochodu bezposrednio nad kolem zapasowym samochodu. Termopare T6 umieszczono w komorze silnika samochodu, nad silnikiem. Termopare T7 umieszczono w gornej czesci tunelu bezposrednio nad dachem samochodu. Odleglosc termopary od dachu samochodu okolo 2,20 m.
W 12. minucie szyba przednich drzwi od strony kierowcy rozszczelnila sie i wpadla do wnetrza samochodu. Swobodny doplyw powietrza spowodowal rozgorzenie.
W 27. minucie eksperymentu pozarem objety zostal caly samochod a tunel w calej swojej objetosci byl wypelniony dymem. Temperatura wewn^trz samochodu wynosila okolo 920 0C (ryc. 6).
W 33. minucie nast^pilo rozszczelnienie kola zapasowego w bagazniku samochodu oraz niewielkie przesuniecie pola pomiarowego pirometru kamery. W 39. minucie nast^pilo gwaltowne rozerwanie opony tylniej. Towarzyszyla temu kula ognia o promieniu okolo 0.5 m. od samochodu. Karoseria samochodu obnizyla sie i nast^pilo znaczne przesuniecie pola pomiarowego pirometru i kamery. W 42. minucie trwania eksperymentu rozpoczeto gaszenie samochodu.
Podsumowanie i wnioski
Z analizy wykresow temperatury mierzonej w tym samym miejscu roznymi przyrz^dami wynika, ze wskazania ich s^ zbiezne. Swiadczy to, ze przy zachowaniu stabilnych warunkow eksperymentu, co mialo miejsce w pomieszczeniu, pomiary pirometryczne temperatury pozaru mog^. byc wiarygodne. Ale jest wiele problemow, ktore s^ do rozwi^zania. Zasygnalizowano je w pracy.
Pozar samochodu osobowego uwarunkowany jest wentylaj W zamknietym samochodzie rozwija sie powoli. Dopiero po rozszczelnieniu szyb lub otwarciu drzwi nabiera gwaltownosci. Dlugi czas powolnego rozwijania sie pozaru daje ewentualnemu podpalaczowi mozliwosc oddalenia sie z miejsca przestepstwa. Ten fakt powinien byc uwzgledniany w ekspertyzach sporz^dzanych dla organow dochodzeniowych.
W przeprowadzonym tescie temperatura wewn^trz auta, pod sufitem, osi^gnela maksymaln^ okolo 1000 0C. W testowych pozarach samochodow osobowych na parkingach maksymalna temperatura w kabinie wynosila rowniez okolo 1000 0C. Temperatura przy podlodze byla wyraznie nizsza. Dopiero pod koniec fazy rozwinietego pozaru osi^gnela wartosc okolo 900 0C.
Powietrze nad samochodem, przy suficie tunelu, osi^gnelo temperature 650 0C. W koncowej fazie pozar przeniosl sie pod maske silnika osi^gaj^c temperature 700 0C i do komory bagaznika, w ktorej temperatura osi^gnela wartosc 650 0C.
Literatura
1. Minkina W., Praca zbiorowa Pomiary Termowizyjne w praktyce, Agencja Wydawnicza PAKu, Warszawa 2004;
2. Polednak P., Experimentalne overenie poziarov osobnych motorowych vozidiel, 4. medzinarodna vedecka konferencja Ochrana pred poziarmi zachtanne stuzby, 23.06.2010, Zylina;
3. Rybinski J., Jakubowski I., Szajewska A., Fires of passenger cars in Poland, Zeszyty Naukowe SGSP, nr 43, w druku, Warszawa 2012;
4. Rybinski J., Szajewska A., Wykorzystanie termowizji w Panstwowej Strazy Pozarnej, Pomiary Automatyka Kontrola, vol.57, nr 10/2011, str.1260-1263;
5. Slimonowa M., Polednak P., Findigs from experimental verification of passanger motor car fires in closed space, Int. Conf. Pozarni ochrana 2010, Ostrava 8-9. zari 2010;
6. Starzynski E., Przyczyny pozarow w pojazdach silnikowych napaliwo ciekte i gazowe, Zbior referatow z III Miedzynarodowej Konferencji Badanie przyczyn powstania pozarow, pod redakj Piotra Guzewskiego, s. 245-257, Poznan 2007;
7. Wiecek B., De Mey G.: Termowizja w podczerwieni podstawy, Wydawnictwo PAK, Warszawa 2011.
ml. kpt. mgr inz. Arkadiusz Omazda starszy specjalista w Centralnej Szkole PSP w Czestochowie, wykladowca przedmiotu „Wyposazenie Techniczne”. e-mail: omazdaa@cspsp.pl
bryg. prof. dr hab. Janusz RYBINSKI jest profesorem Szkoly Glownej Sluzby Pozarniczej w Warszawie. W latach 2005 - 2010 pelnil funkcje Dziekana Wydzialu Inzynierii
Bezpieczenstwa Pozarowego. Prowadzi prace naukowo badawcze w zakresie inzynierii bezpieczenstwa.
dr inz. Anna SZAJEWSKA jest adiunktem Szkoly Glownej Sluzby Pozarniczej w Warszawie. Prowadzi prace naukowo badawcze w zakresie wymiany ciepla i modelowania rozwoju pozarow.
Recenzenci
dr inz. Norbert Tusnio ing. Jozef Svetlik, PhD
