Сегодня в рубрике «Взгляд на проблему» представлен авторский взгляд работников кафедры пожарной аварийно-спасательной техники Университета гражданской защиты МЧС Беларуси начальника кафедры Вячеслава Лахвича, кандидата технических наук, доцента и старших преподавателей Дмитрия Василевича и Дмитрия Микановича на перспективу развития средств пожаротушения с применение установок подачи огнетушащих веществ высокого давления.
В статье проведен анализ конструкций и определены возможные пути повышения эффективности использования установок подачи огнетушащих веществ высокого давления.
Введение. С давних пор и до настоящего времени пожары представляют огромную опасность для жизни и здоровья людей. Согласно статистике, только за 2018 год в Республике Беларусь произошло 6097 пожаров, на которых погибли 513 человек, из них 9 детей. В результате пожаров также было уничтожено 1169 и повреждено 4892 здания.
Одной из главных задач МЧС является спасение людей и материальных ценностей в случае возникновения пожара. Поэтому вопрос разработки и применения перспективных средств и методов тушения пожаров остается актуальным.
Ущерб от пожара напрямую зависит от времени его свободного развития и оперативности тушения, что в значительной мере определяется временем ввода первого ствола и эффективностью применения огнетушащих средств.
Из приведенных статистических данных за 12 месяцев 2018 года (рис. 1) следует, что основным огнетушащим средством по-прежнему остается вода, по причине ее доступности и дешевизны. При этом следует подчеркнуть существенные расходы: обычные системы непрерывного тушения используют подачу большого количество воды в течение продолжительного времени (при этом подавляющая часть, до 90 %, расходуется неэффективно, а вред от излишне пролитой воды может быть сопоставим с материальным ущербом от самого пожара).
Известно, что эффективность применения воды возрастает при ее подаче в очаг пожара в тонкораспыленном виде за счет более высокого охлаждающего эффекта мелких капель жидкости [1–4]. Установки высокого давления позволяют подавать мелкодисперсную воду и использовать огнетушащее вещество максимально эффективно (до 75 %), а возможность подачи воды с внешней стороны здания в очаг пожара существенно увеличивает оперативность подачи первого ствола.
Также стоит отметить, что, согласно статистическим данным, 78 % всех пожаров происходит в жилом фонде. Стремясь сохранить свое имущество, люди устанавливают металлические входные двери, которые представляют существенную преграду для пожарных. Основные способы вскрытия таких дверей связаны с использованием аварийно-спасательного инструмента, при этом для проведения данного вида работ необходимо затратить значительное количество времени.
При благоприятных условиях огонь быстро распространяется, и за короткий промежуток времени пламенем может быть охвачено все помещение. Традиционное тушение со стандартным снаряжением требует прямого доступа к очагу пожара. Пожарные должны вскрыть оконный или дверной проем, чтобы приступить к тушению. Вскрытие дверей может обеспечить приток воздуха, насыщенного кислородом, и, соответственно, усилить пламенное горение, что только усугубит ситуацию. Нередко для спасения людей или тушения необходимо заходить внутрь горящего здания, что обуславливает угрозу для спасателей не только в виде первичных факторов пожара, но и вторичных, таких как обрушение или взрыв, поскольку невозможно с полной уверенностью знать, что хранится в здании либо когда оно обрушится.
На основании вышеизложенного вопрос подачи огнетушащих веществ для снижения температуры в максимально короткие сроки и обеспечения высокого уровня безопасности пожарных является весьма актуальным.
Основная часть. В настоящее время в области пожаротушения широкое применение получили установки подачи воды высокого давления. Как правило, такими установками комплектуются пожарные автомобили быстрого реагирования. Установки можно использовать в различных чрезвычайных ситуациях, таких как тушение автомобильного транспорта; пожаров в многоэтажных зданиях; промышленных и жилых помещений.
Особый интерес представляет установка подачи воды высокого давления Cobra, разработанная шведской компанией Cold Cut Systems и предназначенная для тушения пожаров. Данная установка имеет преимущество из-за ее способности подавать огнетушащее вещество снаружи горящего помещения. Это достигается путем проделывания отверстия диаметром около 3 мм в любой строительной конструкции с помощью потока огнетушащего вещества под высоким давлением, смешанного с абразивом (рис. 2).
После того, как в строительной конструкции образовалось отверстие, через него в течение нескольких секунд подается мелкодисперсная вода, чего достаточно, чтобы температура в помещении начала существенно снижаться. Это позволяет пожарным зайти внутрь помещения и произвести дотушивание очагов горения, максимально обезопасив себя от воздействия высоких температур и возможных последствий от развившегося пожара. При этом следует отметить, что быстрое снижение температуры положительным образом будет влиять на людей, которые могут находиться в помещении. Немаловажно и то, что быстрое снижение температуры происходит без введения большого количества кислорода, это уменьшает вероятность возникновения вспышки, или обратной тяги, или взрыва пиролизованного материала.
Cobra состоит из насоса высокого давления, привода насоса, емкости для воды и пенообразователя, емкости для абразивного материала, шланга и ствола высокого давления. Технические характеристики представлены в таблице 1.
Система пожаротушения с гидроабразивной резкой Cobra по сравнению с другими средствами сочетает в себе высокую эффективность и безопасность для проводящих работы по тушению пожара, а также наносит меньший вред окружающей среде. В настоящее время эксплуатируется более 900 систем пожаротушения с гидроабразивной резкой Cobra, установленных как на пожарных автомобилях быстрого реагирования, так и на пожарных машинах различного класса (автоцистернах, лестницах, коленчатых подъемниках) более чем в 30 странах мира (Швеция, Великобритания, Норвегия, Дания, Нидерланды, Германия, КНР и др.).
Основными преимуществами системы пожаротушения Cobra, по словам производителей, являются:
– снижение влияния опасных факторов на участников тушения пожара, поскольку тушение ведется с безопасной позиции;
– экономия времени, которое достигается за счет быстрого развертывания системы пожаротушения Cobra (1–2 мин) и ее действия на ранней стадии распространения огня – охлаждения и снижения активности горючих газов;
– система пожаротушения Cobra обеспечивает скорость подачи воды 60 л/мин под высоким давлением, и при этом большая часть использованной воды испаряется при контакте с горючими газами или горячими поверхностями;
– улучшение досягаемости очагов горения в закрытых пространствах с ограниченным доступом, таких как двойные полы, стены и кровельные конструкции, чердаки, вентиляционные каналы и др.;
– с системой может работать один человек, но обычно расчет состоит из двух: оператора, работающего с копьем, и помощника, который следит за горящим помещением и ситуацией с помощью тепловизора (рис. 2);
– система проста в использовании и имеет небольшой вес, что позволяет установить ее на небольшую автомашину. Тонкая рукавная линия может достигать до 300 м в длину.
Существует значительная разница в тактическом использовании метода пожаротушения с применением системы Cobra и традиционных методов, особенно при возгорании в закрытом помещении. Чем меньше отверстие, через которое подается вода, и выше степень распыленности, тем более эффективно падает температура внутри помещения. Вода, преобразуясь в водяной пар, эффективно охлаждает и нейтрализует горючие газы, снижая общую температуру пожара, концентрацию дыма и, соответственно, увеличивая видимость. Опыт применения метода пожаротушения с помощью установки Cobra показывает, что это также эффективный инструмент борьбы с хорошо вентилируемыми пожарами.
В России аналогом Cobra стала установка «Гюрза» (рис. 3), обладающая схожими техническими характеристиками.
В США компания Pyrolance разработала установку, действующую по тому же принципу, что и Cobra (рис. 4). Технические характеристики установки представлены в таблице 2.
Проанализировав технические характеристики установок Cobra и Pyrolance, следует отметить, что основное отличие заключается в рабочем давлении системы (300 и 100 bar соответственно). Стоит подчеркнуть и то, что время, затрачиваемое на прорезание различных материалов как установкой Pyrolance, так и Cobra, существенно не отличается (табл. 3).
В органах и подразделениях по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь широкое применение получила размещаемая на пожарных аварийно-спасательных автомобилях установка высокого давления Limens. Данная установка состоит из двигателя внутреннего сгорания, насоса высокого давления, бака для воды, бака для пенообразователя, шланга высокого давления, ствола для подачи огнетушащих веществ. Основные технические характеристики Limens представлены в таблице 4.
По общему устройству и техническим характеристикам Limens схожа с установкой Pyrolance. Кардинальное отличие Limens заключается в отсутствии возможности добавки абразивного материала в поток воды и, как следствие, в отсутствии возможности производить резку строительных материалов для подачи огнетушащих веществ снаружи горящего помещения.
Достаточно большое количество компаний, в том числе Kärcher, Bosch, Stihl, производят установки для подачи воды под высоким давлением. В комплект к данным установкам входит и система для проведения абразивной обработки поверхности материалов. Основная часть этой системы представляет собой насадок, выполненный в виде струйного насоса. Данный насадок крепится на конце корпуса ствола высокого давления (рис. 5).
При прохождении воды через ствол и непосредственно насадок в последнем создается разряжение, из-за чего происходит забор абразивного материала. Однако струя, формируемая на выходе, является не точечной, поскольку она предназначена для обработки поверхности, а не для ее прорезания (пирсинга), что необходимо учесть при модификации Limens.
Заключение. Анализ технических характеристик систем Cobra и Pyrolance, а также установок Kärcher и Bosch позволяет утверждать, что расширение функционала стоящей на вооружении МЧС установки Limens возможностью подачи огнетушащих средств в закрытые помещения через строительные конструкции обеспечит эффективную ликвидацию пожаров и безопасность самих пожарных. Поэтому необходимо провести исследования о возможности применения абразивных насадков в установке высокого давления Limens, что позволит разработать систему, позволяющую производить добавление абразивного материала в поток воды, способный прорезать строительные конструкции за минимально короткое время.
ЛИТЕРАТУРА
1. Богданова, В.В. Эффективность применения установок импульсного пожаротушения в зависимости от природы огнетушащего средства / В.В. Богданова, В.В. Лахвич, А.В. Врублевский // Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. – 2008. – № 2. – С. 61–64.
2. Лахвич, В.В. Исследование факторов, оказывающих влияние на эффективность тушения синтетическими жидкостными составами в установках с ограниченным запасом огнетушащих средств / В.В. Лахвич // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация. – 2010. – № 1 (27). – С. 89–98.
3. Былинкин, В.А. Повышение огнетушащей эффективности модульных установок пожаротушения тонкораспыленной водой / В.А. Былинкин, Л.И. Белоусов, А.В. Первых // Снижение риска гибели людей при пожарах: материалы XVIII науч.-практ. конф., Москва, 28–29 октября 2003 г. / Всерос. науч.-исслед. ин-т противопожар. обороны; редкол.: Е. Ю. Сушкина (отв. ред.) [и др.]. – М.: Изд-во ВНИИПО, 2003. – Ч. 2. – С. 50–53.
4. Тарахно, А.В. Физико-химические основы использования воды в пожарном деле / А.В. Тарахно, А.Я. Шаршанов. – Харьков: Акад. гражд. защиты Украины, 2004. – 252 с.
