Безопасность пожарных подразделений с использованием специальных средств защиты при тушении пожаров на открытых пространствах Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Тушение пожаров

УДК 614.842.866

БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЖАРНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПЕЦИАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ПРИ ТУШЕНИИ ПОЖАРОВ НА ОТКРЫТЫХ ПРОСТРАНСТВАХ

Логачев Евгений Николаевич

Е. Н. Логачев

капитан внутренней службы, старший научный сотрудник Академии Государственной противопожарной службы МЧС России

Обоснован критерий предельно допустимого значения тепловой экспозиции специальной защитной одежды пожарного, разработана методика его полигонной оценки и приведены результаты испытаний.

От боеготовности личного состава Государственной противопожарной службы (ГПС) во многом зависит успех выполнения поставленных перед службой задач. В то же время в соответствии с действующей классификацией труд пожарных оценивается как опасный. Так, срок проявления хронических заболеваний органов дыхания и нервно-психической системы для личного состава караула (оперативно-тактическая деятельность) — 6 лет [1, 2].

Эффективность и безопасность действий пожарных подразделений требуют решения ряда проблем, в данной работе рассматриваются две из них. Первая связана с устойчивостью системы "пожарный - пожарная техника - пожар - среда -объект защиты" [3], вторая — с классификацией рабочих мест пожарного, полученной из анализа ряда работ и нормативно-технических документов, где пожарный и пожарная техника рассматриваются как объект защиты [4-6]. В настоящее время для большинства профессий определены рабочие места и их параметры, средства метрологического обеспечение безопасности труда. Наиболее близкими к деятельности пожарных по характеру работы могут рассматриваться рабочие места в горячих цехах в металлургии [4-6].

Важным элементом пожарной техники, повышающим устойчивость вышеуказанной системы, является специальная защитная одежда (СЗО) — основной вид защиты личного состава пожарных подразделений от целого ряда факторов пожара (открытое пламя, тепловое излучение, окружающая

газовоздушная среда с высокой температурой, нагретые поверхности, искры). Основными параметрами СЗО пожарного выступают масса, предельно допустимый интервал температур окружающей среды и тепловых потоков, время их экспозиции на пожаре [7, 8].

Общим параметром СЗО и рабочего места пожарного в СЗО является тепловая экспозиция [9]:

Нэ =| (т )т э, (1)

где Нэ — тепловая экспозиция, Дж/м2;

q — плотность теплового потока, Вт/м ; тэ — время экспозиции, с. Условие безопасной эксплуатации СЗО, определяемое временем достижения предельно допустимой температуры на обратной стороне СЗО, имеет вид

Н < Нпд, (2)

где Нпд — предельно допустимое значение экспозиции, определяемое предельно допустимой температурой на обратной стороне СЗО или по нормативно-технической документации на СЗО. Значение тепловой экспозиции по своему смыслу аналогично тепловому импульсу, а также световому импульсу ядерного взрыва. Ввиду того, что среднее значение qr на порядок превышает значение qrcm — самовоспламенения горючего материала — используется линейная зависимость Н = qr тпд 3 (тпд 3 — время задержки воспламенения). Анализ экспериментов показал возможность ис-

т, °с

50

II

Тпд(СЗО)

1пд 1 1пд 2

т = т0 + кт

туст 2

Туст 3

т, С

21, 31 Кт = ^реэ 1 С^т Материал

верха

Подкладка

Тпд = 50°С

211, 311 Кт = Туст 1Тпд пд(СЗ

Материал

Тпд(СЗО) = 50°С

верха

Подкладка

пд(БОП)

ТОК-200-25

БОП

РИС.1. Схема оценки теплоустойчивости системы: тпд — время достижения предельно допустимой температуры системы Тпд; туст — время установления температурного режима системы; Ут — массовая скорость выгорания; С—теплоемкость системы; Ерез — результирующая сумма внутренних источников энергии; Т0 — начальная температура системы; к—числовой коэффициент; I, II—зоны неустановившегося и установившегося тепловых режимов системы; 1 — режим системы без теплоотвода (Т = Т0 + кт); 2,3 — режимы системы с результирующей тепловой нагрузкой (Кт = Ерез 1С¥т); 4 — установившийся тепловой режим системы (Кт = Туст 1Тпд )

пользования этой зависимости, начиная с интенсивности теплового излучения 14...25 кВт|м2, когда время загорания горючих материалов ограждения автотранспортных средств составляет 40.20 с [9].

Критерий безопасности по времени г-го элемента пожарной техники (СЗО, средств защиты органов дыхания, систем автомобиля и др.) определяется соотношением [4 -6, 9, 10]:

К5Ы = Тэ Л

пд •■

(3)

где тпд — время наступления предельно допустимой температуры Тпд элемента системы (рис. 1). Время экспозиции теплового излучения или высокой температуры для СЗО определяется временем подачи огнетушащего вещества, зависящим от его количества и подачи ручных стволов, временем смены боевой позиции пожарного, длительностью пожара автотранспортных средств и т.п. Для равно-теплоустойчивой СЗО (ТОК-200-25, ТЗК-800-40) контроль Тпд может осуществляться по температуре одного из элементов СЗО.

еГ

5 =11,2 м2

РИС.2. Схема полигона с расположением объектов эксперимента: 1 — автотранспортное средство для перевозки нефтепродуктов; 2 — набор противней с горючей жидкостью; 3 — площадка для проведения эксперимента; 4 — легковой автомобиль; 5 — информационно-измерительный комплекс

РИС.3. Стенд для исследования теплоустойчивости автотранспортных средств для перевозки нефтепродуктов к воздействию модельного очага пожара: 1 — автотранспортное средство для перевозки нефтепродуктов; 2 — датчик лучистого теплового потока; 3 — противень с горючей жидкостью; 4 — термометр многоканальный ТМ 5103; 5 — ЭВМ для сбора и обработки измерительной информации

Эксперименты проводились на полигоне Академии ГПС МЧС России "Нагорное", представляющем фрагмент улицы с четырехсторонним движением и открытую автостоянку для огневых экспериментов (рис. 2).

Сбор, обработка, архивация экспериментальных данных осуществлялись в режиме реального времени с помощью информационно-измерительной системы оценки теплоустойчивости СЗО и систем автомобиля (рис. 3), а также с учетом параметров окружающей среды: температуры, относительной влажности воздуха, давления, скорости ветра.

Рабочие места пожарного определены по табелю боевого расчета пожарной автоцистерны, где расписаны действия личного состава на пожаре.

3

2

2

1

4

3

0

1,7 м

2,5 м

3,5 м

3,5 м

3,5 м

3,5 м

20,0 м

ч

ч

1

ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ

Последовательность экспериментов.

1. Измерение параметров окружающей среды, установка объекта испытания на площадку и размещение измерительной аппаратуры и оборудования в зависимости от направления ветра, включение и проверка работы измерительной аппаратуры, измерение начальных температурных параметров, проверка готовности средств обеспечения безопасности, заполнение противней горючей жидкостью, начало огневого опыта (начало экспозиции), фото-и видеосъемка эксперимента, измерение температурных параметров в процессе и после прекращения теплового воздействия.

Рабочие места на полигоне обозначаются до и после опытов.

2. Расстановка сил и средств при тушении модельного пожара разлитого нефтепродукта, легкового автомобиля, автотопливозаправщика с нефтепродуктом, а также топливного бака.

3. Измерение плотности потока теплового излучения и времени локализации загорания и пожара на рабочих местах, а также предельно допустимой зоны с граничной величиной теплового потока, равной 5 кВт/м2 для БОП и 25 кВт/м2 для ТОК-25-200.

Указанные измерения осуществляются двумя независимыми способами. Геометрические параметры пламени определяются с помощью специальных реек и видео(фото)съемкой.

Визуальные наблюдения, фото- и видеосъемка объекта исследования и модельного пожара дублируются записью на диктофон. Характерные события и время их совершения, записываемые на диктофон: поджигание горючей жидкости, стабилизация размеров пламени (высота, наклон, цвет); начало экспонирования исследуемого объекта; пиролиз лакокрасочных покрытий; распространение пламени по конструкции; потеря прочности и формы конструкции.

Значения теплоустойчивости СЗО при воздействии теплового излучения сравнивались с данными В. И. Логинова [5, 6]. Условия полигонного эксперимента с БОП и ТОК-200-25: расчетным и опытным путями определялись расстояния от фронта пламени модельного пожара разлитого топлива до предельно допустимых и заданных по условию опыта тепловых потоков для СЗО; средняя нагрузка на пожарного создавалась подачей воды из ствола; опыты проводились до достижения предельно допустимой температуры поверхности 50°С на необлучаемой поверхности СЗО со стороны спины (см. рис. 3, вместо автомобиля — СЗО).

Методика эксперимента разработана с учетом метода комплексной оценки СЗО в эксплуатационных испытаниях В. И. Логинова [6]. Проведены эксперименты по тушению элементов автомобилей, определены предельно допустимые расстоя-

ния пожарных подразделений в СЗО, значения ин-тенсивностей тепловых потоков на рабочих местах пожарных, время экспозиции (таблица). Тепловая экспозиция определена при установившемся значении плотности потока теплового излучения, а теплоустойчивость элементов ограждающих конструкций и отсеков автомобиля — при наступлении установившегося температурного режима.

Граничное значение теплового потока зоны предельно допустимого воздействия обусловлено требованиями к СЗО пожарного. Допускается уменьшение расстояния между боевыми позициями ствольщиков и фронтом пламени при безусловном выполнении требований нахождения ствольщиков в предельно допустимой зоне.

Методика полигонных испытаний позволяет достаточно точно оценить тепловые воздействия на личный состав при его нахождении вне кабин пожарных автомобилей, при подаче огнетушащих веществ, проведении аварийных работ и т.д.

Исходя из анализа пожарной опасности автоцистерн, а также пожаров на подобных объектах, определены наиболее вероятные виды пожаров: • связанный с горением бензина, дизельного топлива или керосина;

Параметры рабочих мест пожарного при аварийно-спасательных работах

_ „ Тепловой Время _

Действие пожарного Приме-

№ _ поток, экспо- г

на рабочем месте 2 чание

кВт/м зиции, с

Элементы автомобиля

1 Удаление багром го- 3 -5 50 Нэ < Нпд рящей шины из очага

пожара

2 Тушение шины ство- Для стволь- 40 Нэ < Нпд лом СРВД щика 3-4;

для под-ствольщика 1-2

Автотопливозаправщик

3 Тушение автотопли- 7-10 180 Нэ > Нпд возаправщика с двух

направлений стволами В и СРВД

4 Охлаждение цистерны водой 2 -3 120 Нэ < Нпд > охлаждение одним стволом

5 Охлаждение цистерны пеной стволом СРВД 2 -3 140 Нэ < Нпд

Легковой автомобиль

6 Тушение салона 5 15 40 Н II Н Си

7 Охлаждение салона 2 -3 120 Нэ < Н д

• связанный с горением одного вида горючего с переходом на другой вид горючего или объект с последующим их совместным горением. Определены параметры тепловой экспозиции на рабочих местах пожарных в СЗО (БОП и ТОК-200-25): при тушении пожаров автомобилей и разлитых нефтепродуктов и элементов автомобиля (время экспозиции, включающее время подхода к объекту, тушения и выхода на безопасное расстояние, плотность потока теплового излучения за время экспозиции); при удалении горящей шины из очага пожара и тушении шины на безопасном расстоянии от модельного пожара; при поджоге противней с нефтепродуктом, кабины автотопливозаправщика и салона легкового автомобиля; при охлаждении цистерны автотопливозаправщика.

Заключение

Обеспечение безопасных условий работы пожарных при ликвидации ЧС на автотранспортных средствах путем использования СЗО требует оценки тепловой экспозиции в реальных условиях и сравнения полученных значений с предельно допустимыми по тепловой защите СЗО, определенными в нормативно-технической документации.

Обоснована методика оценки тепловой экспозиции пожарного в СЗО на рабочих местах в системе "пожарный - пожарная техника - дорога - среда - пожар - объект защиты". При определении рабочих мест пожарных, чья оперативно-тактическая

деятельность связана с ЧС, учтен боевой устав пожарной охраны, в котором определены рабочее место как боевая позиция при тушении пожаров и действия личного состава караула. Объектами исследования были СЗО, модельные пожары автомобилей (и их фрагменты) и разлитого нефтепродукта.

Основные результаты выполненной работы.

1. Определены рабочие места и действия личного состава при ликвидации ЧС с автоцистернами для транспортирования нефтепродуктов и тушении пожаров автомобилей и разлитых нефтепродуктов.

2. Разработана методика полигонных испытаний по исследованию тепловой экспозиции на пожарные подразделения и пожарно-техническое вооружение при тушении пожаров автомобилей и разлитых нефтепродуктов.

3. Определены параметры тепловой экспозиции на рабочих местах при тушении пожаров автомобилей и разлитых нефтепродуктов, а также шин и бамперов при работе пожарных в СЗО. В статье дана оценка СЗО пожарных в зависимости от характера ЧС и пожара, выполняемых тактических задач, рабочих мест и расположения пожарной техники.

4. Результаты экспериментов вошли в "Рекомендации по работе личного состава подразделений Государственной противопожарной службы МЧС России при тушении пожара разлитого нефтепродукта из автоцистерн" [10].

ЛИТЕРАТУРА

1. Мешалкин Е. А., Сушкина Е. Ю., Студеникин Е. Н. Обработка информационных баз данных для определения влияния условий труда на боеготовность личного состава ГПС // Пожарная безопасность. 1999. № 1.

2. Марьин М. И., Бобринев Е. В., Студеникин Е. И., Радионов И. Ю. Исследование причин смертности личного состава ГПС // Пожарная безопасность. 1999. № 2.

3. Алешков М. В., Исхаков X. И., Логинов В. И. и др. Устойчивость функционирования системы "человек - машина - пожар - среда - объект защиты". — М.: АГПС, 1998.

4. Логачев Е. Н. Рабочее место пожарного//Материалы X I Науч.-техн. конф. "Системы безопасности". — СПб., 2002.

5. Логинов В. И. Требования к средствам индивидуальной защиты пожарных и методам их испытаний. — М.: ВНИИПО, 1997.

6. Логинов В. И. Тенденции развития средств спасения и экипировки для пожарных//Пожарная безопасность, 2002.

7. НПБ 157-99. Боевая одежда пожарных. Общие требования. Методы испытаний.

8. НПБ 161-97. Специальная защитная одежда пожарных от повышенных тепловых воздействий. Общие техническиетребования. Методы испытаний.

9. Исхаков X. И., Логачев Е. Н. Пожаровзрывобезопасность автотранспортных средств для перевозки нефтепродуктов / Под ред. Х.И. Исхакова. — М.: ООО "Калан-ФОРТ", Академия ГПС МЧС России, 2003. —148 с.

10. Рекомендации по работе личного состава ГПС МЧС России при тушении пожара разлитого нефтепродукта из автоцистерн. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. — 25 с.

Поступила в редакцию 29.12.04.