авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

«ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА УКРАИНЫ ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ УКРАИНЫ ISSN 2304-6112 ...»

-- [ Страница 2 ] --

Исходя из этих соображений, по методике [7] можно рассчитать приведенный коэффициент температуропроводности ared, критическую температуру tcr, критерий Фурье F0, распределение температуры при прогреве усиленной колонны и толщину слоя обоймы, поврежденную за расчетное время испытаний.

Несущая способность при этом вычисляется по преобразованной формуле (1):

Ne Rb2 (b2 2)(x2 )[h0,red 0,5(x2 )]+ Rb1b1x1 (h0,red x2 y 0,5x1 ) + * * (4) + Rs* As*,red (h0,red a' ) Rb2 (b2 2)(x2 )[h h0,red 0,5(x2 )].

Расчетный предел огнестойкости железобетонной колонны, взятой в качестве примера R120.

Расчетный предел огнестойкости колонны, усиленной после пожара железобетонной обоймой из того же материала, что и колонна R180.

Расчетный предел огнестойкости колонны, усиленной после пожара железобетонной обоймой на основе фибробетона с дисперсным армированием базальтовой фиброй R270.

Выводы. Таким образом, расчеты показали, что при усилении колонны, поврежденной пожаром, железобетонной обоймой на основе фибробетона с дисперсным армированием базальтовой фиброй можно Повышение огнестойкости железобетонной колонны при ее усилении обоймой из фібро- железобетона Сборник научных трудов. Выпуск 34, ожидать значительного повышения как прочности конструкции, так и ее огнестойкости.

Однако эти оценочные результаты не отменяют необходимости испытаний конструкций с использованием фиброжелезобетона на предел огнестойкости, т.к. взаимодействие фибры и материала бетона при нагреве еще недостаточно изучено.

ЛИТЕРАТУРА 1. Мосалков И.Л. Огнестойкость строительных конструкций / Мосалков И.Л., Плюснина Г.Ф., Фролов А.Ю. – М.: ЗАО «СПЕЦТЕХНИКА», 2001. – 496 с.

2. Поднебесов П.Г. Новые способы усиления сжатых элементов железобетонных конструкций / П.Г. Поднебесов, В.В. Теряник // Вестник РУДН. М., 2010. № 2. – С. 36-393.

3. Пухаренко Ю.В. Эффективные фиброармированные матери алы и изделия для строительства/ Ю.В. Пухаренко // Промышленное и гражданское строительство. – № 10. – 2007.

4. Реконструкция зданий и сооружений / А.Л. Шагин, Ю.В. Бондаренко, Д.Ф. Гончаренко, В.Б. Гончаров: Учеб. пособие для строит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1991. – 352 с.

5. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции.

Госстрой СССР, 1991.

6. Васильченко А.В. Оценка предела огнестойкости изгибаемых железобетонных элементов, усиленных фиброматериалами / Васильченко А.В., Золочевский Н.Б., Хмыров И.М. // Сб. науч. трудов НУГЗ Украины «Проблемы пожарной безопасности». – Вып.33.– Харьков: НУГЗУ, 2013. – С.27-32.

7. Яковлев, А.И. Расчет огнестойкости строительных конст рукций / А.И.Яковлев. – М.: Стройиздат, 1988. – 143 с.

О.В. Васильченко, І.М. Хмиров, С.С. Кучер Підвищення вогнестійкості залізобетонної колони при її посиленні обоймою з фіброзалізобетону На підставі оціночних розрахунків показано, що посилення колони, пошкодженої пожежею, залізобетонною обоймою на основі фібробетону значно підвищує як міцність конструкції, так і її вогнестійкість.

Ключові слова: обойма, фібробетон, базальтова фібра, межа вогнестійкості.

A.V. Vasilchenko, I.M. Khmyrov, S.S. Kucher Increase of fire resistance of a ferro-concrete column at its strengthening by a fiber-ferro-concrete holder On the basis of estimated calculations it is shown that strengthening of the column damaged by a fire, a ferro-concrete holder on a basis of fiber-concrete considerably raises both durability of a design, and its fire resistance.

Keywords: holder, fiber-concrete, basalt fiber, fire resistance limit.

А.В. Васильченко, И.М. Хмыров, С.С. Кучер Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua УДК 614. С.А. Виноградов, к.т.н., ст. преподаватель, НУГЗУ, И.Н. Грицына, к.т.н., доцент, зам. нач. каф., НУГЗУ, Н.О. Консуров, адъюнкт, А.Н. Семко, д.т.н., проф., ДонНУ РАЗРАБОТКА СХЕМЫ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (представлено д-ром техн. наук Лариным А.Н.) Проведен анализ конструкций устройств гидроразрушения, на ос новании чего определена схема аварийно-спасательного инстру мента для разрушения элементов строительных конструкций. Про ведена оценка зависимости соотношения его геометрических па раметров на эффективность разрушения.

Ключевые слова: аварийно-спасательный инструмент, строитель ная конструкция, гидроимпульсное разрушение.

Постановка проблемы. Перспективным направлением развития аварийно-спасательного инструмента (АСИ) для разрушения элементов строительных конструкций является применение гидроструйных техно логий [1-2], в том числе гидроимпульсных [3]. Для импульсных уст ройств гидроразрушения характерны огромная удельная мощность, большая производительность и хорошая мобильность инструмента.

Кроме того, применение гидроимпульсной технологии разрушения по зволяет избежать образования искр при взаимодействии струи с рабочей поверхностью, чего очень сложно избежать при использовании рабочих органов современных инструментов разрушения. Для создания эффек тивного ручного аварийно-спасательного инструмента гидроимпульсно го разрушения необходимо определить его необходимые параметры.

Анализ последних исследований и публикаций. В работах [1, 2] описаны преимущества мобильного комплекса пожаротушения и абра зивной резки «Гюрза». Применение такого комплекса позволяет разре зать листовой металл, металлоконструкции, арматуру, бетон, кирпич и другие строительные материалы с помощью высоконапорной струи с абразивом без возникновения искр. К недостаткам «Гюрзы» можно от нести быстрый износ насадка, формирующего струю, и ограниченную маневренность вследствие наличия гибкого трубопровода высокого давления, цистерны с водой и запаса абразива, что существенно огра ничивает его применение в условиях масштабных разрушений.

Устройства, использующие технологию гидроимпульсного раз рушения, получили распространение в горнодобывающей промыш ленности в 60-70-е годы ХХ века [4, 5]. Они имели большие габарит ные размеры, сложную конструкцию и низкую надежность из-за Разработка схемы аварийно-спасательного инструмента для разрушения элементов строи- тельных конструкций и определение его геометрических параметров Сборник научных трудов. Выпуск 34, большого количества подвижных частей [6]. Наиболее полно вопросы теории гидроимпульсного разрушения раскрыты в работе [7].

Постановка задачи и ее решение. Целью работы является вы бор принципиальной схемы аварийно-спасательного инструмента гидроразрушения и определение его основных характеристик.

Известно [5], что динамическое давление р струи на материал должно в 10 раз превышать предел прочности этого материала на сжатие. Например, плиты перекрытия изготавливаются из бетона, ко торый имеет предел прочности =600 кгс/см2. Это значит, что давле ние струи на бетонной конструкции должно составлять р=6000 кгс/см2.

Динамическое давление р, создаваемое струей, напрямую зави сит от ее скорости u. В простейшем случае эта связь выражается урав нением Бернулли u p=. (1) Таким образом, для бетона с пределом прочности =600 кгс/см скорость струи на поверхности бетонной конструкции должна быть u=1095 м/с. Это скорость струи и давление на конструкцию для случая несжимаемой жидкости, характерной для стационарных струй. Для импульсных струй взаимосвязь между скоростью и давлением будет зависеть от устройства.

Существует два типа наиболее распространенных устройств, реа лизующих технологию гидроимпульсного разрушения: импульсный водомет (ИВ) и гидропушка (ГП) [3, 7]. Для ИВ скорость и давление внутри установки (соответствует давлению на поверхности конструк ции) с высокой точностью связаны уравнением (1). То есть для полу чения скорости u=1095 м/с давление внутри установки должно со ставлять р6000 кгс/см2. Для ГП такая же скорость, как и для ИВ, мо жет быть получена при меньшем в четыре раза давлении внутри уста новки [7]. То есть при получении струи со скоростью u=1095 м/с дав ление внутри ГП не будет превышать р=1500 кгс/см2.

Проведенные оценки получены без учета сжимаемости жидко сти, которую при таких давлениях нужно учитывать, но качественно характеризуют происходящие процессы.

Очевидно, что для создания ручного АСИ целесообразно приме нить принцип создания импульсных водяных струй, реализованный в ГП. В этом случае уменьшаются требования к прочностным характери стикам АСИ, уменьшается его масса и увеличивается маневренность.

Учитывая современные требования, аварийно-спасательный ин струмент, необходимый для разрушения элементов строительных кон струкций и создания в них проломов, должен обеспечивать достаточ ную производительность, быть компактным, переносным, работать по С.А. Виноградов, И.Н. Грицына, Н.О. Консуров, А.Н. Семко Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua возможности без вибраций и обеспечивать минимальное пылеобразо вание. С учетом этого, масса АСИ гидроимпульсного разрушения не должна превышать 30 кг. Инструмент такой массы относиться к пере носным, а расчет для его обслуживания не превышает двух человек.

Наиболее просто реализовать механизм гидроимпульсного раз рушения, используя пороховой привод для АСИ. Пороховой инстру мент обладает большой мощностью и высокой надежностью в виду отсутствия движущихся частей. Для работы в взрывоопасной зоне по роховой заряд может быть изолирован. Геометрические размеры уст ройства должны учитывать возможность серийного выпуска и приме нения уже существующих оружейных патронов. Поэтому авторами предлагается использовать схему аварийно-спасательного инструмен та, который состоит из опоры с рукояткой, ствольной и сопловой час ти, а также набора удлинителей ствола с соединителями. Трехмерная модель предлагаемого АСИ представлена на рис. 1.

Рис. 1. Трехмерная модель аварийно-спасательного инструмента гид роимпульсного разрушения элементов строительных конструкций: 1 – со пло, 2 – удлинитель ствола, 3 – соединители, 4 – ствол, 5 – ударно-спусковой механизм, 6 – опора с рукояткой На рис. 2 представлено схематическое изображение ствольной и сопловой части в собранном виде.

Рис. 2. Схематическое изображение ствольной и сопловой части АСИ Отметим, что наибольшее влияние на скорость струи оказывает соотношение диаметра ствола dc и диаметра сопла ds [7]. Для того, чтобы определить соотношение этих параметров, при которых ско рость струи достаточна для разрушения различных конструкционных Разработка схемы аварийно-спасательного инструмента для разрушения элементов строи- тельных конструкций и определение его геометрических параметров Сборник научных трудов. Выпуск 34, материалов, проведем оценочный расчет.

Работа ствольных гидроимпульсных устройств, имеющих со пловую часть, описывается системой уравнений в нестационарной по становке [7]:

u u 2 a 2 n ++ = 0, 2 n 1 0 t x (1) (F ) + (Fu ) = 0, t x где u - скорость истечения струи из сопла;

а – скорость звука в воде;

плотность жидкости;

F – площадь поперечного сечения ствола;

n=7,15 – коэффициент, зависящий от энтропии;

x – координата;

t – время.

Краевые условия для системы (1) принимают вид u (0, x ) = 0, p(0, x ) = 0, (0, x ) = 0, 0 x L, (2) p(t, L ) = 0, u (t, x g ) = u g, p (t, xg ) = pg, (3) где р – давление воды;

L – длина водяного заряда;

xg, u g - координата и скорость контактной поверхности;

p g - давление пороховых газов на контактной поверхности.

Параметры порохового заряда рассчитываются в постановке, стандартной для задач внутренней баллистики в артиллерии [8].

Расчет проводился для АСИ конкретной конструкции: длина па трона (камеры сгорания) Lg=70 мм, длина ствола Lc=700 мм, длина со пла Ls=15 мм, длина коллиматора Lk=55 мм, длина водяного заряда L=350 мм, диаметр ствола dc=18,5 мм, масса порохового заряда mp=10 г. На рис. 3-6 представлены результаты расчетов параметров АСИ с разным диаметром сопла ds. Здесь кривая 1 – давление порохо вых газов в патроне (сечение І-І на рис. 2), кривая 2 – давление воды на входе в сопло (сечение ІІ-ІІ на рис. 2), кривая 3 – давление воды на выходе из сопла (сечение ІІІ-ІІІ на рис. 2) и кривая 4 – скорость исте чения воды из АСИ.

Анализируя график на рис. 3 можно увидеть, что отчетливо про являются волновые процессы, связанные с большой длиной водяного заряда. Скорость водяной струи достигает всего u=600 м/с. Давление пороховых газов pg=350 МПа. На рис. 4 максимальная скорость струи достигает всего u=980 м/с. Поскольку количество пороха не менялось, давление пороховых газов остается прежним - pg=350 МПа. Давление воды при этом составляет р=450 МПа. Для разрушения современных конструкционных материалов таких параметров не достаточно.

С.А. Виноградов, И.Н. Грицына, Н.О. Консуров, А.Н. Семко Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua Рис. 3. Характеристики Рис. 4. Характеристики выстрела АСИ при ds=18,5 мм выстрела АСИ при ds=12 мм Рис. 6. Характеристики Рис. 5. Характеристики выстрела АСИ при ds=8 мм выстрела АСИ при ds=10 мм На графике на рис. 5 скорость струи возросла до u=1170 м/с, а давление воды – до 670 МПа. В распределении скорости есть хорошая полочка, которая соответствует однородному участку струи с высокой скоростью. Таких параметров струи достаточно для разрушения большинства конструкционных материалов. При этом давление внут ри установки приемлемое для улучшенных сталей. Параметры ГП, приведенные на рис. 6, достаточны для разрушения крепких материа лов (бетон, гранит и т.д.). Самый напряженный участок вблизи сопла.

Выводы. На основе проведенного анализа конструкционных особенностей установок гидроимпульсного разрушения, а также тре бований к характеристикам струи, предлагается схема АСИ, реали зующего технологию гидроимпульсного разрушения. Для конкретной конструкции такого АСИ проведен расчет скорости струи и ее давле ния внутри АСИ при разных соотношениях диаметра ствола и сопла.

Установлено, что получить струи, достаточные для разрушения креп ких конструкционных материалов можно при соблюдении соотноше ния (d c d s ) 2.

Разработка схемы аварийно-спасательного инструмента для разрушения элементов строи- тельных конструкций и определение его геометрических параметров Сборник научных трудов. Выпуск 34, ЛИТЕРАТУРА 1. Применение мобильного комплекса «Гюрза» для проведения операций повышенной сложности на объектах энергетики / [Алеш ков М.В., Безбородько М.Д., Емельянов Р.А., Плосконосов А.В.] // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. – М.: Академия ГПС МЧС России. – 2012. – №2. – С. 4-9.

2. Формирование парка специальных машин для проведения опе раций повышенной сложности на критически важных объектах энерге тики/ [Алешков М.В., Копылов Н.П., Безбородько М.Д., Цариченко С.Г.] // Технологии техносферной безопасности. – 2012. - № 3 (43). – Режим доступа к журналу: http://ipb.mos.ru/ttb/2012-3/2012-3.html.

3. Vinogradov S. A. Liquid high-speed jets as a mechanism destruc tion of elements building construction during rescue operations / Vinogra dov S. A., Konsurov N. O., Hritsyna I. N. // Modern Science: tendencies of development: Materials of International Scientific and Professional Confe rence, held in Budapest on: 5th – 7th July 2013. - Access mode:

http://scaspee.com/conference-bdquomodern-science-tendencies-of developmentrdquo.html 4. Войцеховский Б.В. О возможности применения ИВ для измель чения горных пород / Войцеховский Б. В., Изосимов В. А., Олень ков Н.Ф. // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. - 1962.- № 9.- С. 72-75.

5. Атанов Г. А. Гидроимпульсные установки для разрушения горных пород / Атанов Г. А. - К.: Вища школа, 1987.- 155 с.

6. Петраков А.И. Импульсные водометы для разрушения горных пород // Уголь Украины. – 1975. – С. 39-41.

7. Семко А.Н. Импульсные струи жидкости высокого давления / Семко Александр Николаевич. – Донецк: Вебер, 2007. – 149 с.

8. Проектирование ракетных и ствольных систем / Под ред. Ор лова Б.В.- М.: Машиностроение, 1974.- 832 с.

С.А. Виноградов, І.М. Грицина, М.О. Консуров, О.М. Семко Розробка схеми аварійно-рятувального інструменту для руйнування елементів будівельних конструкцій і визначення його геометричних параметрів Проведено аналіз конструкцій пристроїв гідроруйнування, на підставі чого визначено схему аварійно-рятувального інструменту для руйнування елементів будівельних конструкцій. Проведена оцінка залежності співвідношення його гео метричних параметрів на ефективність руйнування.

Ключові слова: аварійно-рятувальний інструмент, будівельна конструк ція, гідроімпульсне руйнування.

S.A. Vinogradov, І.N. Gritsyna, N.O.Konsurov, А.N. Semko Development schemes emergency rescue tools for the destruction of build ing elements and determination of the geometrical parameters The analysis of the structural units of hydro fracture on the basis of what is defined scheme of rescue tool for the destruction of elements of building construction. Assessed according to the ratio of its geometrical parameters on the efficiency of destruction.

Keywords: rescue tools, building construction, hydro impulse destruction.

С.А. Виноградов, И.Н. Грицына, Н.О. Консуров, А.Н. Семко Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua УДК 614.844. С.А. Виноградов, к.т.н., ст. преподаватель, НУГЗУ, И.Н. Грицына, к.т.н., доцент, зам. нач. каф., НУГЗУ, Р.В. Пономаренко, к.т.н., ст. преподаватель, НУГЗУ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ПОЛЕТА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ СТРУИ ВОДЯНОГО ОГНЕТУШАЩЕГО ВЕЩЕСТВА (представлено д-ром техн. наук Лариным А.Н.) Описана схема проведения экспериментальных исследований изме нения скорости полета высокоскоростной струи водяного огнету шащего вещества. Проведено измерение скорости головы высоко скоростной струи на разных расстояниях от сопла водяной системы пожаротушения импульсного действия. Получена зависимость ско рости струи водяного огнетушащего вещества от массы порохового заряда и расстояния до сопла системы пожаротушения и построена поверхность ее отклика.

Ключевые слова: водяное огнетушащее вещество, водяная система пожаротушения импульсного действия, планирование эксперимен та, регрессионная зависимость.

Постановка проблемы. Процесс распространения высокоско ростной струи водяного огнетушащего вещества (ВОВ) скоротечен.

Для изучения траектории или профиля струи необходимо высокоско ростное оборудование. Исследования таких струй ранее проводились в непосредственной близости от устройства подачи. Зависимости ско рости истечения от расстояния на длинном участке позволят прово дить оценку необходимой дальности подачи высокоскоростной струи ВОВ в зависимости от требуемого энергетического воздействия.

Анализ последних исследований и публикаций показал, что в работах Атанова Г.А. [1, 2], Noumi M. [3] и Семко А.Н. [4] установле но, что скорость головы высокоскоростной струи сначала возрастает со временем, а затем падает за счет торможения о воздух. Однако конкретные численные данные об изменении скорости струи им пульсного водомета в процессе распространения отсутствуют.

Для измерения скорости потока используют кинематические, динамические и физические методы [5]. Для измерения высокоскоро стных процессов рекомендуется использовать кинематические мето ды, когда в среде потока каким-либо образом отмечается определен ный, обычно малый объем, и движение этого объема–метки просле живается при помощи соответствующих приборов.

Постановка задачи и ее решение. На скорость полета струи водяного огнетушащего вещества могут влиять следующие факторы:

начальная скорость истечения U0, которая при прочих равных услови Исследования изменения скорости полета высокоскоростной струи водяного огнетушащего вещества Сборник научных трудов. Выпуск 34, ях определяется массой порохового заряда mp0, расстояние l до сопла водяной системы пожаротушения импульсного действия (ВСПИД), r скорость и направление ветра W, масса mw и плотность водяного огнетушащего вещества ( ).

r U = f m p 0, l,W, m w, (1) r Однако скоростью и направлением движения ветра W при больших количествах огнетушащей жидкости можно пренебречь, а физические свойства ВОВ известны и принимаются неизменными.

Поэтому целью эксперимента являлось получение зависимости U = f (m p 0, l ). (2) Для определения зависимости (2) проведен эксперимент, схема которого представлена на рис. 1.

  Рис. 1. Схема проведения эксперимента: 1 – экспериментальный об разец водяной системы пожаротушения импульсного действия;

2 – высоко скоростная струя ВОВ;

3 – многоканальная система измерения скорости го ловной части струи ВОВ Производился выстрел из экспериментального образца ВСПИД 1 высокоскоростной струей ВОВ 2. С помощью многоканальной сис темы измерения скорости головной части струи ВОВ 3, датчики кото рой расставлены через каждые 2 м на дистанции 10 м, измерялась скорость полета головной части струи ВОВ. Параметры газового фа кела: диаметр горелки dм=15 мм, расход газа Q0=5,4 л/с, скорость ис течения газа из модели V=30,6 м/с, высота факела Нф2,5 м. Парамет ры ВСПИД: диаметр сопла dc=15 мм, масса пороха mp=515 г, масса воды в системе mw=450 г.

Изменение скорости головы струи измерялась с помощью мно гоканальной лазерной системы бесконтактного измерения скорос ти [6], которая позволяет измерять скорость в интервале 50 – 3000 м/с.

Измерители распложены через каждые 2 метра на участке 10 м. Также проводилась видеосъемка со скоростью 5 000 к/сек с помощью каме ры Photron Fastcam BC-2 HD.

С.А. Виноградов, И.Н. Грицына, Р.В. Пономаренко Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua Для обработки результатов экспериментов и построения мате матических моделей использовали математический метод планирова ния эксперимента. Поскольку в эксперименте исследовали влияние только двух факторов, то был поставлен эксперимент типа 22 [7]. Для построения полинома второго порядка использовали метод, предло женный Г.Э.П. Боксом и К.Б. Вильсоном [8]. В работе использовали ротатабельный план второго порядка, так как они, в отличие от орто гонального, позволяет предусмотреть значение функции отклика с ди сперсией, одинаковой на равных расстояниях от центра плана [7]. Для этого дополнительно проводили эксперименты в центре плана (на ну левом уровне) и на расстоянии d от центра. В этом случае звездное плечо d выбирали из условия инвариантности плана к обращению. В условиях проведения двухфакторного эксперимента для построения центрального композиционного ротатабельного плана брали 4 звезд ные точки и 5 точек на нулевом уровне. Величина плеча d для звезд ных точек равняется 1,414.

Значение массы порохового заряда варьировалось от 5 г – наи меньшее расчетное количества пороха для экспериментального образ ца ВСПИД, до массы, при которой обеспечивается, по теоретическим предположениям, максимальная дальность полета струи – 15 г. Ниж ний уровень для расстояния до сопла составлял 2 м, что обусловлено необходимостью проследить изменение скорости возле сопла, а верх ний уровень составлял 10 м – теоретически максимальное расстояние для изучения. С учётом звёздных точек уровни варьирования факто ров имеют вид табл. 1.

Табл. 1. Уровни варьирования двух факторов исследования изменения скорости полета высокоскоростной струи ВОВ Уровень и интервал изменения фак- Масса порохового за- Расстояние до торов ряда mp0, г сопла l, м Нулевой уровень, хі=0 10 Интервал изменения, і 5 Верхний уровень, хі=1 15 Нижний уровень, хі=-1 5 Кодовое обозначение X1 X Результаты эксперимента обрабатывались численно с помощью методов статистики [7, 9]. Составлен двухфакторный ротатабельный план второго порядка, матрица которого представлена в табл. 2.

Расчет коэффициентов регрессии по результатам экспериментов и оценка их значимости по критерию Стьюдента проводили по мето дике, приведенной в [7].

В результате получено уравнение регрессии U=18,4mp0-6,45l2+70,8l-0,96mp0l-4,1096 (3) Исследования изменения скорости полета высокоскоростной струи водяного огнетушащего вещества Сборник научных трудов. Выпуск 34, Табл. 2. Условия и результаты опытов по исследованию изменения скорости полета водяной струи Кодированное зна- Кодированное зна- Измеренная Опыт чение массы поро- чение расстояния до скорость U, хового заряда mp0 сопла l м/с Планирование -1 -1 типа 22 +1 -1 -1 +1 +1 +1 Звездные точки -1,414 0 +1,414 0 0 -1,414 0 +1,414 Нулевые точки 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Получив полиномиальную модель, проводили статистическую оценку. Проверяли воспроизводимость процесса по критерию Кохре на по формуле su max G= n G( 0.05;

f n ;

fu ), (4) su u = m ( yup yu ) p = где su = – дисперсия, характеризующая рассеяние ре m зультатов исследований на u-м уровне факторов;

р=1,2…, m – число параллельных опытов;

s u max – наибольшая из дисперсий в строчках G плана;

(0,05;

f n ;

f u ) – табличное значение критерия Кохрена при 5% – м уровне значимости;

fn=n – число независимых оценок дисперсии;

fu= m–1 – число степеней свободы каждой оценки.

G = 0,652 G(0, 05;

fn ;

fu ) = 0,807. (5) Адекватность модели проверяется по критерию Фишера:

s ад F = 2 F(0, 05;

f ад ;

f y ), (6) s m ( yu yu ) где sад = u = ;

yu – расчетное значение отклика в u-м опыте;

n k F(0, 05;

f ;

f y ) – критерий Фишера при 5% – м уровне значимости;

fад – ад С.А. Виноградов, И.Н. Грицына, Р.В. Пономаренко Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua число степеней свободы дисперсии адекватности;

fy – число степеней свободы дисперсии воспроизведения.

F = 2,7862 F(0, 05;

f ад ;

f y ) = 3,9381. (7) Таким образом, проверка адекватности модели и воспроизво димости процесса дала положительный результат. Графическое изо бражение зависимости скорости струи ВОВ от массы порохового за ряда и расстояния до сопла представлено на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость скорости струи ВОВ от массы порохового заряда и расстояния до сопла Анализ рис. 2 показывает, что истечение высокоскоростной струи ВОВ начинается со скоростью, соответствующей давлению за первой волной сжатия. Вторая зона струи, соответствующая следую щей волне сжатия, имеет большую скорость и проходит сквозь первую зону, разбивая ее и т.д. Этот процесс разгона происходит до тех пор, пока в голове струи не установится максимальная скорость. Для всех опытов этот участок лежит в пределах (45) м. После этого происходит постепенное уменьшение скорости за счет торможения о воздух.

Выводы. Полученная регрессионная зависимость (3) позволяет определить, какой должен быть заряд пороха, если известно расстоя ние от очага пожара до сопла экспериментального образца ВСПИД.

Предложенный подход можно использовать для определения измене ния скорости распространения высокоскоростной струи ВОВ для сис тем пожаротушения импульсного действия увеличенных размеров.

ЛИТЕРАТУРА 1. Атанов Г.А. Гидроимпульсные установки для разрушения гор ных пород / Г.А. Атанов. – К.: Вища школа, 1987. – 155 с.

Исследования изменения скорости полета высокоскоростной струи водяного огнетушащего вещества Сборник научных трудов. Выпуск 34, 2. Атанов Г.А. Об особенностях движения струи импульсного во домета / Г.А. Атанов, Б.И. Бишевли // Газовая динамика: сб. научн.

тр. – Томск: Изд-во ТГУ. - 1987. – С. 3-8..

3. Proc. 3rd International Symposium on Jet Cutting Technology. Chicago (Illinois), 1976. – Paper B4. – P. 47-58.

4. Семко А.Н. Импульсные струи жидкости высокого давления / Александр Николаевич Семко. – Донецк: Вебер (Донецкое отделение), 2007. – 149 с.

5. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянс кий. – М.: Наука, 1976. – 878 с.

6. Разработка системы измерения скорости высокоскоростной струи огнетушащей жидкости / [Виноградов С.А., Грицына И.Н., Семко А.Н., Украинский Ю.Д.] // ХХІV международная научно практическая конференция по проблемам пожарной безопасности, по священная 75-летию создания института: тезисы докладов. Ч. 2. – М.:

ВНИИПО, 2012. – С. 224-226.

7. Винарский М.С. Планирование эксперимента в технологиче ских исследованиях / М.С. Винарский, М.В. Лурье – К.: Техника, 1975, – 168 с.

8. Box G.E.B. On the Experimental Attainment of Optimum Condi tions / G.E.O. Box, K.B. Wilson // Journal of the Riyal Statistical Society.

– Series B. – 1951, 13, №1. – Р. 1-45.

9. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске опти мальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский – М.:

Наука, 1976, – 254 с.

С.А. Виноградов, І.М. Грицина, Р.В. Пономаренко Дослідження зміни швидкості польоту високошвидкісного струменя водної вогнегасної речовини Описано схему проведення експериментальних досліджень зміни швидко сті польоту високошвидкісного струменя водяної вогнегасної речовини. Проведе но вимірювання швидкості голови високошвидкісного струменя на різних відста нях від сопла водяної системи пожежогасіння імпульсної дії. Одержано залеж ність швидкості струменя водяної вогнегасної речовини від маси порохового за ряду і відстані до сопла системи пожежогасіння і побудована поверхня її відгуку.

Ключові слова: водяна вогнегасна речовина, водяна система пожежога сіння імпульсної дії, планування експерименту, регресійна залежність.

S.A. Vinogradov, І.N. Gritsyna, R.V. Ponomarenko Research changes of speed high-speed jets of water extinguishing agent The scheme of the experimental studies of changes in flight speed of high-speed jet of water extinguishing agent. The measurement of the velocity of the head high speed jet at different distances from the nozzle of a water sprinkler system the impulse action. The dependence of the velocity of the jet of water extinguishing agent by weight of the powder charge and the distance to the nozzle sprinkler system and constructed surface of its response.

Keywords: water extinguishing agent, impulse action water fire-fighting system, design of experiments, regression dependence.

С.А. Виноградов, И.Н. Грицына, Р.В. Пономаренко Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua УДК 614. Д.П. Войтович, к.т.н., доцент кафедри, ЛДУ БЖД ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОЇ КІЛЬКОСТІ СИЛ І ЗАСОБІВ ДЛЯ ЛІКВІДАЦІЇ ПОЖЕЖ У МІСТАХ (представлено д-ром техн. наук Соболем О.М.) В роботі розглянуто роль керівника гасіння пожежі та значення прийнятих ним рішень щодо залучення відповідної кількості сил і засобів на хід ліквідації пожежі. Запропоновано визначення оптима льної кількості сил і засобів для ліквідації пожеж у містах виконува ти на ПЕОМ з використанням методу Монте-Карло.

Ключові слова: час вільного розвитку пожежі, розрахунок сил і за собів, оптимізаційна імітаційна модель, метод Монте-Карло.

Постановка проблеми. В Україні згідно із даними статистики Українського науково-дослідного інституту цивільного захисту впро довж 2012 року щоденно виникало понад 210 пожеж [6], більшість з яких ліквідовані силами пожежно-рятувальних підрозділів, роботу яких очолював керівник гасіння пожежі. Керівник гасіння пожежі (да лі КГП) – єдиноначальник, якому підпорядковуються усі підрозділи, служби та інші сили, що залучаються до гасіння пожежі [11], окрім випадків визначених в установленому порядку [5]. Він відповідає за організацію робіт з рятування людей, гасіння пожежі, безпеку особо вого складу тощо. Ніхто, крім уповноважених на те посадових осіб, не має права втручатися в його дії. КГП може бути особа начальницького складу, яка отримала відповідний допуск до самостійного виконання обов’язків керівника гасіння пожежі, в тому числі штатні начальники караулів, командири відділень [11]. Останні особи, в переважній бі льшості випадків, виконують функції КГП (близько 65 % випад ків) [12]. Це покладає на них відповідальність за своєчасне і правиль не прийняття рішення на вирішальному напрямку оперативних дій на пожежі щодо залучення відповідної кількості сил і засобів у обмежен ні часові періоди та під впливом психологічного фактору.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Сили та засоби на пожежу залучаються оперативно-координаційним центром у відпові дності до розкладу виїзду або плану залучення сил і засобів [14], уто чнюються КГП в процесі проведення розвідки на пожежі. Номер або ранг виклику, що закладається у розкладі виїзду (плані залучення сил і засобів) присвоюється за результатами розрахунку необхідної кілько сті сил і засобі в оперативному плані пожежогасіння (далі ОППГ), ві дповідальність за складання яких покладена на підрозділи, у районі Визначення оптимальної кількості сил і засобів для ліквідації пожеж у містах Сборник научных трудов. Выпуск 34, обслуговування яких знаходяться ці об’єкти [8]. Як показує аналіз ро боти, що ведеться у даному напрямку пожежно-рятувальними підроз ділами м. Львова, значна частина ОППГ розроблена з помилками, без дотримання вимог керівних документів, вимоги до складання яких більш детально висвітлені в [2]. За таких умов виникає необхідність розрахунок сил і засобів для ліквідації пожеж проводити із викорис танням персональної електронно-обчислювальної машини, де наяв ність суб’єктивного фактору зменшується до мінімуму. Дані питання частково розглянуті в роботі [9] щодо гасіння пожеж на машинобудів них підприємствах. В роботах [1, 4, 7, 10, 13] наведені лише приклади математичних розрахунків.

Мета роботи. Розробити оптимізаційну імітаційну модель роз рахунку сил і засобів для ліквідації пожеж у містах.

Постановка задачі та її вирішення. Розрахунок оптимальної кількості сил і засобів для ліквідації пожежі зведемо до нелінійної за дачі математичного програмування. За умовою необхідно мінімізува ти час вільного розвитку пожежі. після отримання і опрацювання * сповіщення про пожежу. Функція мети набуде вигляду в. р = зб + сл + роз min;

* (1) за критерієм Вп Вo min;

(2) з урахуванням таких обмежень а1 Nавто b1 ;

(3) a2 Nст. А b2 ;

(4) a3 N ст. Б b3 ;

(5) a4 N ст. ГПС b4 ;

(6) 0,604 + 0,03 N в + 0,002 i [ зб ] ;

(7) 4,18 + 1,97 Li 0,2 i [ сл ];

(8) [] 3,2 + 0,6 N в + 0,1N ст + 1,04 N г + 0,32 z П роз, (9) де в. р – час вільного розвитку пожежі без урахування часу з моменту * виникнення до виявлення пожежі в.в, а також часу сп з моменту вияв лення пожежі до сповіщення про неї в пожежно-рятувальний підроз діл та часу о.о на отримання і опрацювання сповіщення про пожежу і часу з.с на залучення сил та засобів гарнізону для гасіння пожежі;

а1, а2,..., а4 – мінімальні значення обмежень;

b1, b2,..., b4 – максима льні значення обмежень;

Д.П. Войтович Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua а1 = 1;

b1 = 2N депо;

а2 = 1;

b2 = 2N депо;

(10) а3 = 1;

b3 = 2N депо;

а4 = 1;

b4 = 2N депо;

N депо – кількість пожежних депо міста;

N авто – кількість пожежних ав томобілів для ліквідації пожежі;

Nст. А – кількість стволів “А” для лік відації пожежі;

Nст. Б – кількість стволів “Б” для ліквідації пожежі та захисту;

Nст. ГПС – кількість стволів ГПС для ліквідації пожежі;

Nв – кі лькість відділень;

Nг – кількість пожежних гідрантів;

z – загальна кіль кість поверхів будівлі;

zП – поверх будівлі, на якому виникла пожежа;

і – час доби;

[зб], [сл], [роз] – допустимі значення часу на збір особо вого складу при виїзді на виклик, слідування до місця виклику та опе ративне розгортання відповідно.

Час гасіння пожежі Г знаходимо за залежностями, а саме: для пожеж класу А [3] C ГA S Г, K П K I K d, хв.;

Г = (11) 2N A + N Б для пожеж класу В C ГB S Г, Г = K П K Ip K ГПС, хв. (12) N ГПС Для розв’язання поставленої задачі на ПЕОМ використовуємо ме тод Монте-Карло. Межі допустимих розв’язків у поставленій задачі є перетином n-вимірного паралелепіпеда, що визначається лінійними об меженнями (3-6), та деякої площі, яка визначається обмеженнями (7-9).

Якщо позначити кількість всіх дослідів через N, а кількість то чок, які потрапили в межі допустимих розв’язків, через К, то імовір ність р потрапляння точки в межі допустимих розв’язків окремого ви пробування можна охарактеризувати відношенням p = K / N. Водночас можливі такі випадки:

1. р = 0 – область допустимих розв’язків відсутня (на практиці цей випадок може зустрітися тільки за некоректної постановки задачі);

2. 0 p 1 – перетин обмежень (3-6) і обмежень (7-9);

3. р = 1 – область допустимих розв’язків збігається з областю обмежень (7-9).

З метою реалізації поставленої задачі була розроблена програма для ПЕОМ, яка передбачає дослідження в області, що включає межі до пустимих розв’язків. Водночас в області (3-6) утворюється послідовність псевдовипадкових чисел і в інтервалі [0-1], які перетворюються до зна чень Nавто, Nст. А, Nст. Б та Nст. ГПС. Вказані величини попарно незалежні та рівномірно розподілені на відрізках |a1, b1|, |a2, b2|, |a3, b3|, |a4, b4|.

Визначення оптимальної кількості сил і засобів для ліквідації пожеж у містах Сборник научных трудов. Выпуск 34, Програма поділена на дві частини: навчальну та виконавчу. Піс ля введення початкових даних навчальна програма проводить серію досліджень у межах області обмежень (3-6), оцінює отриману імовір ність р потрапляння окремої точки в межі області допустимих розв’язків і будує нову область, в якій цикл повторюється. Точки, для яких не виконуються умови (7-9), відкидаються, а для точок, що пот рапили в область допустимих розв’язків, обчислюється в. р та значен * ня Вп Вo. Далі навчальна програма будує нову область таким чином, щоб збільшити відношення числа К точок, що потрапили в межі обла сті допустимих розв’язків, до числа досліджень N в наступній серії і т.д. За імовірності Р 0,95 навчальна програма припиняє роботу та передає керування виконавчій програмі, яка і визначає оптимальні значення чинників.

Блок-схема алгоритму оптимізаційної імітаційної моделі визна чення оптимальної кількості сил і засобів для ліквідації пожеж класу А у містах зображена на рис. 1.

Значення в. р, яке отримано на кожному етапі, порівнюється з * попередніми. Менші з них та відповідні їм значення N авто, Nст. А, Nст. Б та Nст. ГПС запам’ятовуються і весь процес повторюється. В ході обчи слень з точок, які потрапили в область допустимих розв’язків, береть ся точка з найменшим значенням в. р та Вп Вo.

* Для отримання послідовності псевдовипадкових чисел і вико ристовувався відповідний генератор на ПЕОМ.

Отримані числа за залежностями N авто i = a1 + 1i (b1 a1 ) ;

(13) N ст. А i = a 2 + 2і (b2 a 2 ) ;

(14) N ст. Б i = a 3 + 3і (b3 a 3 ) ;

(15) N ст. ГПС i = a 4 + 4і (b4 a 4 ), (16) перетворювалися до інтервалів змінних Nавто і, Nст. Аі, Nст. Бі та Nст. ГПСі.

Програма передбачає введення вихідних даних, а саме: кількість пожежних депо міста N депо, кількість пожежних гідрантів на об’єкті Nг, площу пожежі SП та коефіцієнт її форми Кф.п, поверх zП, на якому виникла пожежа, загальну кількість поверхів об’єкта z, відстань від депо до об’єкта Li в км, час доби i (фіксується автоматично), параметр, який враховує клас пожежі (А, В) та номер об’єкта Оі.

Після проведених розрахунків отримуємо результат з точність в межах від 0,5-0,95, що задається користувачем.

Необхідно також зауважити, що отриманий результат не є остато Д.П. Войтович Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua чним і може корегуватися начальником караулу під час ліквідації поже жі відповідно до даних, які надходять у процесі проведення розвідки.

Рис. 1. Блок схема алгоритму оптимізації розрахунку сил і засобів Розглянемо приклад застосування даного методу в двох циклах роботи ПЕОМ з метою визначення оптимальної кількості сил і засобів для ліквідації пожеж у містах.

Приклад. 30 вересня 2013 року о 16 год. 00 хв. на оперативно диспетчерську службу Головного управління ДСНС України у Львівсь кій області поступила інформація про пожежу, що виникла на сьомому поверсі в 10-ти поверховій житловій будівлі по вул. Дж. Вашингтона, 7а.

Визначення оптимальної кількості сил і засобів для ліквідації пожеж у містах Сборник научных трудов. Выпуск 34, Відстань від місця виклику до найближчої пожежно-рятувальної части ни (ДПРЧ-29) складає 1,5 кілометра. За попередніми даними мешканці евакуйовані, загрози їхньому життю немає.

Розв’язок. Блок 1. Введення вхідних даних [зб] – 1 хв;

[сл] – 10 хв;

[роз] – 10 хв;

N депо – 2;

Nг – 0;

SП – 35 м2;

Кф.п. – 0,5;

z – 10;

zП – 7;

Li – 1,5 км;

і – 16 год;

– 0 (пожежа класу А);

[р] – 0,5;

Oi – житло ва будівля.

Блок 2. Визначення класу пожежі. Пожежа класу А, = 0.

Перший цикл. Блок 3. Присвоєння Ni = 0;

Ki = 0.

Блок 4. Генерація псевдовипадкових чисел 1і = 0,5;

2і = 0,5;

3і = 0,4.

Блок 5. Визначення мінімальних та максимальних значень об межень за залежністю (10). а1 = 1;

b1 = 22 = 4;

а2 = 1;

b2 = 22 = 4;

а3 = 1;

b3 = 22 = 4.

Блок 6. Визначення кількості стволів Nст. Аі, Nст. Бі за залежностя ми (14), (15). Nст. Аі = a2 + 2i(b2 – a2) = 1 + 0,5 (4 – 1) = 2,5, приймаємо 3. Nст. Бі = a3 + 3i(b3 – a3) = 1 + 0,4 (4 – 1) = 2,2, приймаємо 3.

Блок 7. Визначення кількості пожежних автомобілів Nавто i за зале жністю (13). Nавто i = a1 + 1i(b1 – a1) = 1 + 0,5 (4 – 1) = 2,5, приймаємо 3.

Блок 8. Перевірка умови Nавто i = Nст. Аі = 3.

Блок 9. Приймаємо кількість Nавто i = Nст. Аі = 3, Nст. Бі = 2 Nавто i = 23 = 6.

Блок 10. Визначення площі гасіння пожежі. SГi = 74 Nст. Аі + Nст. Бі = 743 + 376 = 444 м2.

Блок 11. Перевірка умови SГi SП, SГi = 444 SП = 35 м2.

Блок 12. Визначення кількості відділень, часу збору, часу сліду вання та часу оперативного розгортання:

Nв.i = Nавто i + 0,6Nавто i = 3 + 0,63 = 4,8, приймаємо 5;

зб i = 0,604 + 0,035 + 0,00216 = 0,786 хв;

сл i= 4,18 + 1,971,5 – 0,216 = 3,935 хв;

роз i = 3,2 + 0,65 + 0,1(3+6) + 0,327 = 9,34 хв.

Блок 13. Присвоєння N1 = Ni + 1 = 0 + 1 = 1.

Блок 14. Перевірка умови зб i [зб] – 0,786 1;

сл i [сл] – 3,935 10;

роз i = [роз] – 9,34 10.

Блок 15. Уточнення часу вільного розвитку пожежі. в. р i = 0, * + 3,935 + 9,34 = 14,061 хв.

Блок 16. Визначення часу гасіння пожежі Гi за залежністю (11).

Гi = ((6,394440,893) / (23 + 6))(35/444) = 9,7 хв.

Блок 17. Визначення витрат пожежно-рятувальних частин на лі квідацію пожежі залежно від тривалості її гасіння Впi та матеріальних збитків на об’єкті Воi. Впi = 1,68105Гi-0,8725 = 1,681059,7-0,8725 = 23139,3 грн;

Воi = 31535 = 11025 грн;

Ai = |Впi - Воi| = |23139,3 - 11025| = 12114,3 грн, (запам’ятати).

Блок 18. Перевірка умови N1 = 1, що потребує повернення до Д.П. Войтович Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua блоку 4 і початку роботи другого циклу.

Другий цикл. Блок 4. Генерація псевдовипадкових чисел 1і = 0,1;

2і = 0,2;

3і = 0,3.

Блок 5. Визначення мінімальних та максимальних значень об межень за залежністю (10). а1 = 1;

b1 = 22 = 4;

а2 = 1;

b2 = 22 = 4;

а3 = 1;

b3 = 22 = 4.

Блок 6. Визначення кількості стволів Nст. Аі, Nст. Бі за залежностя ми (14), (15). Nст. Аі = a2 + 2i(b2 – a2) = 1 + 0,2 (4 – 1) = 1,6, приймаємо 2. Nст. Бі = a3 + 3i(b3 – a3) = 1 + 0,3 (4 – 1) = 1,9, приймаємо 2.

Блок 7. Визначення кількості пожежних автомобілів Nавто i за зале жністю (13). Nавто i = a1 + 1i(b1 – a1) = 1 + 0,1 (4 – 1) = 1,3, приймаємо 2.

Блок 8. Перевірка умови Nавто i = Nст. Аі = 2.

Блок 9. Приймаємо кількість Nавто i = Nст. Аі = 2, Nст. Бі = 2 Nавто i = 22 = 4.

Блок 10. Визначення площі гасіння пожежі. SГi = 74 Nст. Аі + Nст. Бі = 742 + 374 = 296 м2.

Блок 11. Перевірка умови SГi SП, SГi = 296 SП = 35 м2.

Блок 12. Визначення кількості відділень, часу збору, часу сліду вання та часу оперативного розгортання:

Nв.i = Nавто i + 0,6Nавто i = 2 + 0,62 = 3,2, приймаємо 3;

зб i = 0,604 + 0,033 + 0,00216 = 0,726 хв;

сл i= 4,18 + 1,971,5 – 0,216 = 3,935 хв;

роз i = 3,2 + 0,63 + 0,1(2+4) + 0,327 = 7,84 хв.

Блок 13. Присвоєння N2 = N1 + 1 = 1 + 1 = 2.

Блок 14. Перевірка умови зб i [зб] – 0,726 1;

сл i [сл] – 3,935 10;

роз i = [роз] – 7,84 10.

Блок 15. Уточнення часу вільного розвитку пожежі. в. р 1 = 0, * + 3,935 + 7,84 = 12,501 хв.

Блок 16. Визначення часу гасіння пожежі Гi за залежністю (11).

Гi1 = ((6,392960,893) / (22 + 4))(35/296) = 15,2 хв.

Блок 17. Визначення витрат пожежно-рятувальних частин на лі квідацію пожежі залежно від тривалості її гасіння Впi та матеріальних збитків на об’єкті Воi. Впi = 1,68105Гi-0,8725 = 1,6810515,2-0,8725 = 15636,9 грн;

Воi = 31535 = 11025 грн;

Ai1 = |Впi - Воi| = |15636,9 - 11025| = 4611,9 грн, (запам’ятати).

Блок 18. Перевірка умови в. р 1 в. р i - 12,501 14,061;

Ai1 Ai * * 4611,9 12114,3, що дозволяє перейти до блоку 19.

Блок 19. Присвоєння k1 = ki + 1 = 0 + 1 = 1. Визначення p1 = k1 / N2 = 1 / 2 = 0,5.

Блок 20. Перевірка умови p1 = 0,5 = [p] = 0,5, що дозволяє пе рейти до блоку 21.

Блок 21. Перевірка умови zП = 7 4 та роздрук результатів у блоці 22.

Визначення оптимальної кількості сил і засобів для ліквідації пожеж у містах Сборник научных трудов. Выпуск 34, Кількість АЦ-40 – 2;

стволів РС-70 на гасіння – 2;

стволів РСК 50 на гасіння – 2;

стволів РСК-50 на захист – 2;

кількість відділень – 3;

автодрабин пожежних – 1;

спеціальних автомобілів – 2;

час слідуван ня – 3,9 хв;

швидкість слідування – 23 км/год;

час розгортання – 7, хв;

прогнозований час ліквідації пожежі – 27,7 хв.

Висновки. 1. Запропонована оптимізаційна імітаційна модель розрахунку сил і засобів для ліквідації пожеж у містах дозволяє об ґрунтовано для кожної пожежі визначати необхідну кількість техніч них засобів і сил ліквідації пожежі.

2. За допомогою розробленого пакету прикладних програм на основі запропонованої імітаційної моделі керівник гасіння пожежі має можливість отримати результати розрахунку сил і засобів навіть у разі відсутності даних оперативних планів пожежогасіння або у випадку їх некоректного виконання.

ЛІТЕРАТУРА 1. Брушлинский Н.Н. Моделирование оперативной деятельности пожарной службы /Н. Н. Брушлинский. – М. : Стройиздат, 1981. – 96 с.

2. Войтович Д.П. Оперативні документи як невід’ємна складова проведення розвідки для прийняття рішень щодо застосування сил і засобів на вирішальному напрямку оперативних дій / Д.П. Войтович // Пожежна безпека. – 2013. – № 22. – С. 32-37.

3. Гуліда Е.М. Визначення прогнозованого часу гасіння пожежі на промислових підприємствах / Е.М. Гуліда, І.О. Мовчан, Д.П. Войтович // Проблемы пожарной безопасности. – 2008. – Вып.

23. – С. 241-247.

4. Иванников В.П. Справочник руководителя тушенияпожара / В.П. Иванников, П.П. Клюс. – М.: Стройиздат, 1987. – 288 с.

5. Інструкція про порядок взаємодії підрозділів відомчої пожеж ної охорони Держкомлісгоспу України і пожежно-рятувальних під розділів оперативно-рятувальної служби цивільного захисту МНС України під час гасіння лісових пожеж / затверджений спільним нака зом Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій та у спра вах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи та Державного комітету лісового господарства України від 12.03. № 89/132. – К., 2007. – 3 с.

6. Климась Р. В. Стан із пожежами та їх наслідками в Україні за 2012 рік [Електронний ресурс] : за даними аналізу масиву карток об ліку пожеж (POG_STAT) за 12 місяців 2012 року / УкрНДІЦЗ ДСНС України;

ред. Р.В. Климась, Д.Я. Матвійчук. – К. : УкрНДІЦЗ ДСНС України, 2013. – 26 с. Режим доступу до ресурсу :

http://www.undicz.mns.gov.ua/files/2012/12/31/AD_12_12_1.pdf.

7. Методика розрахунку сил і засобів, необхідних для гасіння Д.П. Войтович Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua пожеж у будівлях і на територіях різного призначення / затверджена наказом МНС України від 16.12.2011 № 1341. – К., 2011. – 26 с.

8. Методичні рекомендації зі складання та використання опера тивних планів і карток пожежогасіння / затверджені наказом МНС України від 23.09.2011 № 1021. – К., 2011. – 59 с.

9. Мовчан І.О. Забезпечення ліквідації пожежі на промислових підприємствах з урахуванням надійності пожежної техніки та устат кування : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук :

спец. 21.06.02 – „Пожежна безпека” / І.О. Мовчан ;

ун-т цив. захисту України. – Харків, 2007. – 19 с.

10. Пархоменко Р.В. Пожежна тактика : практикум [вид. 2-ге] / Р.В. Пархоменко, Б.В. Болібрух, Д.О. Чалий. – Кам’янець-Подільський :

ПП „Медобори-2006”, 2013. – 416 с.

11. Статут дій у надзвичайних ситуаціях органів управління та підрозділів Оперативно-рятувальної служби цивільного захисту / затверд жений наказом МНС України від 13.03.2012 № 575. – К., 2012. – 152с.

12. Табель термінових та строкових донесень з питань цивільного захисту / затверджений наказом МНС України від 12.05.2011 № 485. – К., 2011. – 82 с.

13. Теребнев В.В. Справочник руководителя тушения пожара.

Тактические возможности пожарных подразделений / В.В. Теребнев. – М.: Пожкнига, 2004. – 248 с.


14. Тимчасовий порядок організації внутрішньої, гарнізонної та караульної служб МНС України / затверджені наказом МНС України від 31.10.2008 № 794. – К., 2008. – 129 с.

Д.П. Войтович Определение оптимального количества сил и средств для ликвидации пожаров в городах В работе рассмотрена роль руководителя тушения пожара и значение при нимаемых им решений по привлечению соответствующего количества сил и средств на ход ликвидации пожара. Предложено определение оптимального коли чества сил и средств для ликвидации пожаров в городах выполнять на ПЭВМ с использованием метода Монте-Карло.

Ключевые слова: время свободного развития пожара, расчет сил и средств, оптимизационная имитационная модель, метод Монте-Карло.

D. Voytovych Determination of optimum amount of capabilities to liquidate fires in the cities The role of head of fire extinguishing and the value of decisions to raise an ap propriate amount of capabilities in the course of fire suppression have been considered in article. A definition of the optimal number of capabilities to liquidate fires in cities perform on a PC, using the method of Monte Carlo has been proposed.

Keywords: free time of a fire, the calculation of capabilities, optimization simu lation model, the method of Monte Carlo.

Визначення оптимальної кількості сил і засобів для ліквідації пожеж у містах Сборник научных трудов. Выпуск 34, УДК 614. А.Н. Григоренко, к.т.н., доцент, НУГЗУ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АНТИПИРЕНОВ, МИНЕРАЛЬНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ И ДЫМОПОДАВЛЯЮЩИХ ДОБАВОК НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭПОКСИПОЛИМЕРОВ (представлено д-ром хим. наук Калугиным В.Д.) В работе исследовано влияние антипиренов, дисперсных мине ральных наполнителей и дымоподавляющих добавок на технологи ческие и эксплуатационные свойства эпоксиполимеров.

Ключевые слова: наполненный эпоксиполимер, термомеханиче ские свойства, эксплуатационные свойства.

Постановка проблемы. На сегодня огромное значение для раз личных отраслей промышленности и строительства имеют полимер ные материалы на основе эпоксидных олигомеров. Это связано с тем, что они обладают рядом ценных свойств: высокой прочностью, низ кой теплопроводностью, химической стойкостью и устойчивостью к действию атмосферных осадков, высокой адгезией, а также способно стью к отверждению при комнатной и повышенной температурах без выделения побочных продуктов. Трудногорючие эпоксидные компо зиционные материалы возможно также использовать для огнезащиты строительных конструкций и инженерных коммуникаций. Для этого в их состав вводятся антипирены и другие добавки.

Однако для решения вопросов, связанных с созданием трудно горючих композиционных материалов практически отсутствуют дан ные о влиянии дисперсных минеральных наполнителей на эксплуата ционные свойства эпоксиполимеров.

Анализ последних достижений и публикаций. Эксплуатаци онные характеристики эпоксиполимеров в значительной степени оп ределяются технологическими свойствами полимерного связующего, процессами структурирования, адгезионным взаимодействием на гра нице раздела фаз полимер-твердое тело, межмолекулярным взаимо действием и другими факторами [1].

Для снижения горючести и дымообразования при горении эпок сиполимеров в их состав вводят антипирены и дымоподавляющие до бавки. В работе [2] было показано, что использование в качестве на полнителей железоалюминиевых оксидов (ОЖАН), активированной при температуре обработки 1003-1053 К базальтовой чешуи (АБЧ), мо ноаммонийфосфата (МАФ) и дымоподавляющих добавок (оксид вана дия (V), оксид меди (II), оксид цинка (II) и бентонит) обеспечивает по лучение трудногорючих материалов с умеренным дымообразованием.

А.Н. Григоренко Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua Природа добавок, вводимых в полимерную матрицу, влияют на процесс формирования сетчатого эпоксиполимера и, следовательно, на его структуру и весь комплекс эксплуатационных характери стик [3]. Для эпоксиполимеров изменение температуры стеклования может происходить в любую сторону в зависимости от комплекса фи зических, физико-химических, химических взаимодействий, дейст вующих на границе раздела фаз полимер-наполнитель. Более полную информацию о структуре наполненной полимерной сетки дает вели чина модуля упругости в высокоэластическом состоянии, а также концентрация узлов химической сетки или обратной ее величины мо лекулярной массы межузлового фрагмента МС, которую определяют по результатам термомеханических исследований.

Постановка задачи и ее решение. В связи с этим представляют интерес исследования влияния антипиренов, минеральных дисперс ных наполнителей и дымоподавляющих добавок на термомеханиче ские и экслуатационные свойства эпоксиполимеров.

В качестве объектов исследования использовались композиции на основе эпоксидного олигомера ЭД-20, отвержденные отвердителем аминного типа. Для снижения горючести и дымообразования исполь зовались минеральные дисперсные наполнители железоалюминиевые оксиды, активированая базальтовая чешуя, моноаммонийфосфат, ок сид ванадия (V), оксид меди (II), оксид цинка (II) и бентонит.

Изменение структуры модифицированных эпоксиполимеров изучали методом термомеханического анализа. Исследования прово дили на консистометре Хепплера при одноосном сжатии под нагруз кой 50 H. Скорость нагрева – 1,5-2°С/мин. Испытания осуществляли на цилиндрических образцах диаметром и высотой 10 мм. Измеряли деформацию, развивающуюся при нагревании образца.

По данным термомеханических исследований определяли тем пературу стеклования (ТС), равновесный модуль высокоэластично сти (E) и молекулярную массу фрагмента цепи между узлами сет ки (Mc) по методикам [4, 5].

В результате исследований изучено влияние наполнителей раз личной природы (АБЧ, ОЖАН, МАФ) на структурные параметры по лимерной сетки рис. 1 и в табл. 1.

Как видно из представленных данных, введение антипирирую щей добавки МАФ и термообработанной чешуи АБЧ практически не влияет на ТС наполненного эпоксиполимера. Наполнители АБЧ и МАФ в свою очередь характеризуется наибольшим интервалом пере хода наполненного полимера в высокоэластическое состояние (Т), это свидетельствует о более сильном адсорбционном взаимодействии на границе раздела фаз полимер-наполнитель. Как видно из табл. 1.

при использовании МАФ длина межузлового фрагмента мало изменя Исследование влияния антипиренов, минеральных наполнителей и дымоподавляющих до- бавок на эксплуатационные свойства эпоксиполимеров Сборник научных трудов. Выпуск 34, ется, а при введении поверхностно активного АБЧ его величина уве личивается почти в 1,2 раза, при введении ОЖАН эта величина уменьшается в 2,3 раза.

отн, % Рис. 1. Термомеханические кривые эпоксиполимеров: ненаполненная композиция (1), композиции при введении 15 масс.ч. наполнителя: МАФ (2), ОЖАН (3), АБЧ (4) и совместное введение МАФ и АБЧ (23:15) (5) Табл. 1. Физические свойства и структурные параметры эпоксиполи меров в зависимости от природы наполнителей Состав композиции, Т отн, Е, МС, № ТС, К масс.ч. (ТВЭ-ТС), К % Мпа кг/моль 1. Ненаполненная (ЭП) 338 28 4,6 8,48 280, 2. (ЭП):МАФ=15 343 53 4,0 9,04 277, 3. (ЭП):ОЖАН=15 357 25 2,6 14,07 117, 4. (ЭП):АБЧ=15 338 55 4,5 8,67 333, 5. МАФ:АБЧ=23:15(ЭКПГ) 338 29 8,4 4,50 1210, Известно, что если есть сильные связи полимера и наполнителя, межфазный слой имеет более высокую температуру стеклования Тс и температура стеклования композиции будет выше. Эта закономер ность наблюдается при введении наполнителя ОЖАН в количестве масс.ч. в полимерную матрицу.

Введение совместного сочетания МАФ и АБЧ приводит к зна чительному повышению величины относительной деформации в вы сокоэластическом состоянии. Молекулярная масса сегмента повыша ется в 4 раза по сравнению с ненаполненной композицией и в 3,6 раза по сравнению с другими наполнителями.

Термомеханические свойства наполненных эпоксиполимеров также изучались в зависимости от природы вводимой дымоподав А.Н. Григоренко Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua ляющей добавки. Данные исследований, физические свойства и структурные параметры наполненных эпоксиполимеров представлены на рис. 2 и в табл. 2.

отн, % 6 5 3 40 3 50 3 60 3 70 38 0 3 90 40 0 41 0 42 0 43 Т е м п е р а ту р а, К Рис. 2. Термомеханические кривые эпоксиполимеров в зависимости от природы вводимой добавки (10 масс.ч.): бентонит (1), CuO (2), V2O5 (3), ZnO(4) Табл. 2. Физические свойства и структурные параметры эпоксиполи меров в зависимости от содержания дымоподавляющих добавок Т отн, Е, МС, Состав композиции, масс.ч. ТС, К (ТВЭ-ТС), % Мпа кг/моль К ЭКПГ+10 масс.ч. бентонита 374 43 6,5 9,0 742, ЭКПГ+10 масс.ч. CuO (ЭКПДГ) 377 46 6,2 9,0 775, ЭКПГ+10 масс.ч. V2O5 362 60 4,3 14,0 509, ЭКПГ+10 масс.ч. ZnO 381 51 4,2 16,0 440, Как видно из рис. 2 и данных табл. 2, в рассматриваемых систе мах, при совместном использовании антипирена, наполнителя АБЧ и дымоподлавляющей добавки, ТС почти всех композиций выше ТС не наполненной композиции, при этом образуется полимер с более сши той структурой (особенно при введении бентонита и оксида меди (ІІ)).

Введение в полимерную матрицу дымоподавляющих добавок значи тельно повышают молекулярную массу межузлового фрагмента МС и температуру области перехода полимера из стеклообразного состоя ния в высокоэластическое.

Выводы. В процессе исследований было установлено, что со вместное введение в полимерную матрицу антипирирующей добавки МАФ, термообработанной чешуи АБЧ и дымоподавляющей добавки в разной степени влияет на ТС эпоксиполимеров. Различное сочетание Исследование влияния антипиренов, минеральных наполнителей и дымоподавляющих до- бавок на эксплуатационные свойства эпоксиполимеров Сборник научных трудов. Выпуск 34, действующих элементов МАФ:АБЧ и МАФ:ОЖАН позволяет регули ровать физические свойства и структурные параметры эпоксиполиме ров. Это позволяет решить актуальную научно-практическую задачу создания огнезащитных покрытий на основе эпоксиполимеров с по ниженным дымообразованием и улучшенными експлуатационными характеристиками.

ЛИТЕРАТУРА 1. Малкин А.Я. Изменение реологических свойств в процессах образования и превращения полимеров / А.Я. Малкин // Успехи хи мии. – 1981. – Т. L, вып. 1. – С. 137 – 160.


2. Григоренко А.Н. Повышение эффективности противопожар ной защиты древесины с использованием эпоксидных композиций с пониженным дымообразованием: дис. канд. тех. наук: 21.06.02 / Гри горенко Александр Николаевич. – Харьков, 2007. – 161 с.

3. Заиков Г.Е. Замедлители процесса горения полимеров: Пятая Европейская конференция, Сопфорд, 1995 / Г.Е. Заиков, М.И. Арцис // Пластические массы. – 1996. – №6. – С. 43 – 44.

4. Парамонов Ю.М. Термомеханический анализ трехмерных эпоксиполимеров / Ю.М. Парамонов, Д.С. Вашевко, В.Н. Артемов, М.К. Пактер // Реакционноспособные олигомеры, полимеры и мате риалы на их основе. – М.: НИИТЭХим, 1981. – С. 37 – 45.

О.М. Григоренко Дослідження впливу антипіренів, мінеральних наповнювачів і димоз нижуючих добавок на експлуатаційні властивості епоксиполімерів У роботі досліджено вплив антипіренів, дисперсних мінеральних наповнювачів і димознижуючих добавок на технологічні та експлуатаційні властивості епоксиполімерів.

Ключові слова: Наповнений епоксиполімер, термомеханічні властивості, експлуатаційні властивості.

А.N. Grigorenko Investigation of fire retardant, mineral fillers and low smoke additions to epoxy working characteristics The influence of flame retardants, dispersed mineral fillers and low smoke additives on technological and working properties of epoxy.

Keywords: filled epoxy-polymer, thermomechanical properties, working characteristics.

А.Н. Григоренко Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua УДК 614. А.А. Киреев, к.х.н., доцент, НУГЗУ, А.Б. Каракулин, адъюнкт, НУГЗУ, К.В. Жернкоклёв, к.т.н., доцент, НУГЗУ, М.А. Чиркина, к.т.н., преподаватель, НУГЗУ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТУШЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (представлено д-ром хим. наук Калугиным В.Д.) Рассмотрены особенности горения и тушения полимерных материа лов. Для повышения эффективности их тушения впервые предложе но использовать гелеобразующие огнетушащие составы, пенообра зующие системы с внешним пенообразованием и водные растворы ингибиторов горения. Рассмотрены результаты по тушению мо дельных очагов пожара, где в качестве горючего материала исполь зована резина.

Ключевые слова: тушение полимерных материалов, гелеобразую щие огнетушащие средства, пенообразующие огнетушащие средст ва, вода со смачивателем, ингибиторы горения.

Постановка проблемы. Полимерные материалы нашли широ кое распространение во всех областях жизни человека. В настоящее время сфера применения их продолжает расширяться. К полимерам относятся как многие природные материалы, так и искусственные и синтетические материалы. Различают полимеры неорганические и ор ганические. Неорганические полимерные материалы в своём боль шинстве являются негорючими веществами. Большинство же синте тических полимеров способны гореть.

Горение синтетических полимерных материалов имеет свои особенности. Для большинства из них характерны высокие теплоты сгорания. Так, например, резины имеют теплоты сгора ния ~ 33 МДж/кг, каучуки ~ 44 МДж/кг, полиэтилен ~47 МДж/кг, по листирол 39 МДж/кг [1]. Такой природный полимерный материал как древесина имеет теплоту сгорания всего 14 МДж/кг, что в 2-3 раза меньше, чем у перечисленных выше синтетических полимеров.

При горении многих синтетических полимеров температура пла мени достигает 1500-1700 С, что также значительно превышает соот ветствующую величину для древесины. Пламя при горении большинст ва синтетических полимеров яркое коптящее, с интенсивным тепловым излучением. Ещё одной особенностью горения синтетических полимер ных материалов является образование большого количества токсичных и коррозионно активных продуктов сгорания и густого черного дыма.

Полимерные материалы делятся на два вида термореактивные и термопластичные. Термопластичные полимеры при нагревании могут Пути повышения эффективности тушения полимерных материалов Сборник научных трудов. Выпуск 34, размягчаться и переходить последовательно в высокоэластичное и вязкотекучее состояние. Это приводит к увеличению скорости рас пространения пожара за счет растекания горящего полимера в сторо ны и вниз. Так падение горящих капель полимера может привести к быстрому распространению пожара по всей поверхности полимерного утеплителя в системах наружного утепления фасадов зданий [2-3].

Большинство полимерных материалов гидрофобны, благодаря чему они плохо смачиваются и пропитываются водой. Последний факт объясняет низкую эффективность воды как огнетушащего веще ства для полимерных материалов. Для тушения полимерных материа лов согласно существующим нормативным положениям [4-5] исполь зуют тонкораспыленную воду, воду со смачивателем, низко и средне кратную пену, порошки (АВС). Однако удельные расходы, отмечен ных выше огнетушащих веществ, на тушение синтетических поли мерных материалов значительно превосходят показатели для боль шинства других горючих веществ.

Крупные пожары, в которых основным горючим веществом яв ляются гидрофобные полимеры, часто вообще не удаётся потушить.

Так в Канаде пожар на складе автомобильных шин продолжался 17 су ток, а в США на свалке шин 30 суток. В обоих случаях горение прекра тилось после полного выгорания горючих материалов [6]. На тушение менее крупного пожара на складе автомобильных шин в Швейцарии было израсходовано 25 тонн концентрата пенообразователя, что приве ло к массовой гибели речной рыбе в этой местности [7].

Анализ последних исследований и публикаций. Повышение эф фективности пожаротушения является одной из основных задач пожар ной науки. Для решения этой задачи одним из наиболее перспективных направлений является подбор новых веществ с повышенными огнету шащими свойствами. Для разных горючих материалов необходим инди видуальный подбор огнетушащих веществ, применение которых именно для этих материалов является оптимальным. Ниже в качестве горючего материала рассмотрим резину. Резину можно рассматривать как сшитую дисперсную систему, в которой полимерный материал каучук является дисперсионной средой, а наполнители дисперсной фазой.

Резина является типичным гидрофобным материалом, что затруд няет её тушение водой и другими водосодержащими средствами. Для её тушения предписывается использование тех же огнетушащих веществ (ОВ), как и для других полимерных материалов тонкораспыленную во ду, воду со смачивателем, низко и среднекратную пену, порошки (АВС).

При тушении водосодержащими средствами гидрофобных ма териалов велики потери жидкости за счёт стекания водных растворов с наклонных и вертикальных поверхностей. Это приводят не только к потерям жидкостных средств пожаротушения, но и к заливу низле жащих этажей, что существенно увеличивает ущерб от пожара.

Ранее для тушения пожаров твёрдых горючих материалов были А.А. Киреев, А.Б. Каракулин, К.В. Жернкоклёв, М.А. Чиркина Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua предложены гелеобразующие составы (ГОС) [8-9]. Они состоят из двух раздельно хранимых и одновременно подаваемых составов.

Один из составов представляет собой раствор гелеобразующего ком понента – силиката щелочного металла. Второй состав – раствор ве ществ, взаимодействующих с силикатом с образованием устойчивого нетекучего геля. Гель образует слой, который прочно закрепляется на вертикальных и наклонных поверхностях. ГОС обеспечивают много кратное уменьшение потерь ОВ за счёт стекания жидкости.

Ранее были установлены высокие оперативные огнезащитные свойства гелеобразных слоёв, в том числе и по отношению к поли мерным материалам [10-11]. Наряду с таким положительным свойст вом как высокий коэффициент использования огнетушащего вещества ГОС проявили и ряд недостатков. Одним из них является низкая про никающая способность ГОС. В случае быстрого образования геля ОВ не проникает к закрытым труднодоступным поверхностям. А именно тушение таких поверхностей горения является наиболее сложной за дачей при тушении пожаров класса А.

Пены хотя и имеют и большую чем ГОС проникающую способ ность, также в полной мере не обеспечивают надежного проникнове ния ОВ к скрытым поверхностям. Кроме того, для пен характерны по тери ОВ за счёт стекания с наклонных и вертикальных поверхностей.

После стекания с защищаемых поверхностей практически полностью теряется огнезащитное действие пен.

Улучшить проникающие свойства пен позволяет использование пенообразующих систем с внешним пенообразованием (ПОС) [12]. Они представляют собой бинарные огнетушащие средства, которые включа ют две раздельно хранящихся и раздельно-одновременно подающихся жидкости, содержащие пенообразователь (ПО). При смешении на твер дых и жидких поверхностях ПОС образуют химическую пену. Процесс пенообразования занимает некоторый промежуток времени. За это вре мя часть жидких компонентов ПОС успевает затечь в щели и отверстия и частично пена образуется в глубинных полостях.

Одновременно с этим преимуществом перед ГОС пенообра зующие составы имеют и недостаток. Они, как и обычная воздушно механическая пена стекают с внешних открытых поверхностей твер дых материалов.

Из использующихся ОВ наилучшие проникающие свойства име ют вода и водные растворы, однако для них характерны и наибольшие потери за счёт стекания и отсутствие огнезащитного действия.

Постановка задачи и её решение. Целью работы является экс периментальное определение огнетушащих характеристик огнетуша щих средств, в которых задействуются различные механизмы пре кращения горения.

Основными механизмами прекращения горения являются:

охлаждение зоны горения или поверхности горящего вещества;

Пути повышения эффективности тушения полимерных материалов Сборник научных трудов. Выпуск 34, разбавление веществ, участвующих в процессе горения;

изоляция горючих веществ от зоны горения;

ингибирование химической реакции окисления.

Кроме этих факторов существенное влияние на огнетушащие свойства веществ оказывают их проникающая способность и коэффи циент использования.

Наилучших результатов в повышении эффективности огнету шащих средств можно достигнуть путём разработки ОВ, в которых максимально задействуются все основные механизмы прекращения горения. Однако добиться максимального вклада всех механизмов прекращения горения на практике невозможно. Вклад каждой состав ляющей можно менять, меняя качественный и количественный состав огнетушащего средства. Однако, обычно вещества, имеющие макси мальное значение одной составляющей огнетушащего действия, про являют невысокие значения остальных составляющих.

При подборе ОВ с максимальными огнетушащими свойствами возникают трудности в выражении количественных характеристик для различных составляющих огнетушащего действия. Только охлаж дающее действие ОВ относительно легко поддается количественному выражению. Кроме того, для многокомпонентных систем возникают проблемы химической совместимости компонентов и взаимного влияния, составляющих огнетушащей композиции на свойства систе мы как целого и на отдельные составляющие огнетушащего действия.

Перечисленные выше факты приводят к невозможности для много компонетных систем расчётно-теоретического определения, как отдель ных составляющих огнетушащего действия, так и общего интегрального свойства системы – огнетушащей способности. Это приводит к необхо димости экспериментального определения таких характеристик.

На первом этапе исследования была проведена оценка потерь ОВ за счёт стекания с вертикальных поверхностей. В качестве полимерного материала выбрана резина автомобильных шин. В качестве ОВ были выбраны две ГОС: (NH4Н2РО4 + Na2O·2,7 SiO2 и СаСl2 + Na2O·2,7 SiO2), одну ПОС (NH4Н2РО4 + NaНСO3 + ПО «Морской»-6%) и стандартное ОВ вода со смачивателем (ПО «Морской»-1,5%). С помощью двух бы товых распылителей ОП–301 была осуществлена обработка поверхно сти автомобильных шин всеми выбранными ОВ (рис. 1).

При использовании ГОС стекание полностью отсутствовало. В случае применения ПОС стекло ~1/2 общего количества пены. Водный раствор пенообразователя стекает полностью в течение (23) секунд.

Для оценки огнетушащей способности выбранных ОВ были проведены опыты по тушению лабораторного модельного очага. В ка честве такого модельного очага были выбраны автомобильные шины малого размера (диаметр 24 см, высота 13 см, масса (0,8-0,9) кг.) Процедура разжигания модельного очага состояла в следую щем. На подставке размещалась шина, под которую вводился поддон А.А. Киреев, А.Б. Каракулин, К.В. Жернкоклёв, М.А. Чиркина Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua диаметром 12 см, в котором поверх слоя воды наливалось 60 мл бен зина А–76. Бензин поджигался. После его полного выгорания (~3 мин) поддон убирался из под подставки. Время свободного горения шины выбиралось равным 1 мин. Общее время разжигания модельного оча га составляло ~4 мин.

а) б) Рис. 1. Внешний вид автомобильных шин через 20 секунд после обра ботки ГОС СаСl2 + Na2O·2,7 SiO2 и ПОС (NH4Н2РО4 + NaНСO3 + пенообразо ватель «Морской»-6%) Тушение осуществлялось с помощью распылителей ОП– (Рис. 2). Подача ОВ осуществлялась со всех сторон модельного очага.

Масса огнетушащего вещества, ушедшего на тушение, определялась путем взвешивания распылителей до начала тушения и после него.

Рис.2. Тушение лабораторного модельного очага ПОС (NH4Н2РО4 + NaНСO3 + пенообразователь «Морской»-6%) Пути повышения эффективности тушения полимерных материалов Сборник научных трудов. Выпуск 34, Результаты по тушению лабораторного модельного очага пред ставлены в таблице 1.

Таблица 1. Общие затраты различных огнетушащих веществ на туше ние (m) лабораторного модельного очага ГОС ГОС ПОС (NH4Н2РО4+ СаСl2+ NH4Н2РО4+ ОВ вода +ПО Na2O·2,7SiO2 Na2O·2,7SiO2 NaНСO m, г 415 420 350 Как видно из приведенных данных ПОС NH4Н2РО4 + NaНСO3 + ПО «Морской»-6%) превосходят по огнетушащей способности воду со смачивателем, а обе ГОС уступают. По-видимому, этот факт можно объяснить лучшим сочетанием у ПОС свойств, обеспечивающих пре кращение горения. Так у рассматриваемой ПОС наряду с высокими проникающими свойствами, которые малы у ГОС, невелики потери ОВ за счёт стекания, которые велики у воды со смачивателем. Кроме того, ПОС NH4Н2РО4 + NaНСO3 + ПО «Морской»-6%) единственная из рассматриваемых систем обладает высоким разбавляющими и ин гибирующими свойствами. При разрушении пены, образующейся в этой системе, выделяется углекислый газ и отсек содержащий эффек тивный ингибитор горения дигидрофосфат аммония.

Выводы. Экспериментально изучены огнетушащие свойства че тырёх систем: ГОС (NH4Н2РО4+Na2O·2,7SiO2), ГОС (СаСl2+Na2O·2,7SiO2), ПОС (NH4Н2РО4+NaНСO3+ПО «Морской»-6%) и воды со смачивателем (ПО «Морской»-1,5%). Установлено, что наилучшими огнетушащими свойствами по отношению к резине, об ладает ПОС (NH4Н2РО4+NaНСO3+ПО«Морской»-6%). Эта система наряду с высоким коэффициентом использования и хорошими прони кающими свойствами проявляет высокие ингибирующие и разбав ляющие свойства.

ЛИТЕРАТУРА 1. Асеева Р.М. Горение полимерных материалов / Р.М. Асеева, Г.Е. Заиков. – М.: Наука, 1981. – 280 с.

2. Мешалкин Е.А. Фасадные системы: тенденции применения и пожарная опасность / Е.А. Мешалкин // Пожаровзрывобезопасность. – 2007. – Т.16. –№ 2. – С.12 -18.

3. Бондаренко В. 25-поверхівку запалили сприятливі чинники / В. Бондаренко // Пожежна безпека. – 2012. –№ 10 (157). – С.10–11.

4. Баратов А.Н. Пожаровзрывобезопасность веществ и материа лов и средства их тушения: Справочное издание. Кн 1. / А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко. – М.: Химия, 1990. – 496 с.

А.А. Киреев, А.Б. Каракулин, К.В. Жернкоклёв, М.А. Чиркина Проблемы пожарной безопасности http://nuczu.edu.ua 5. Щеглов П. П. Пожароопасность полимерных материалов./ П.П. Щеглов, В.П. Иванников. – М.: Стройиздат, 1992. – 110 с.

6. Лебедев А.Ю. Склонность горючих материалов к самовос пламенению / А.Ю. Лебедев, А.В. Соболев, Г.К. Ивахнюк // Пожаров зрывобезопасность. – 2011. – Т.20. – № 10. – С.11-18.

7. Brittan S. Minimizing the impact of foam on the environmental in now a challenge / S. Brittan // Fire. – 1992. – v. 85. – №1047. – p. 25-28.

8. Патент 2264242 Российская федерация. МПК7 А62С, 5/033.

Способ тушения пожара и состав для его осуществления Борисов П.Ф., Росоха В.Е., Абрамом Ю.А., Киреев А.А., Бабенко А.В. Заявка №2003237256/12. Заявл. 23.12.2003, Опубл. 20.11.10.2005, Бюл. №32.

9. Абрамов Ю.А. Исследование областей быстрого гелеобразо вания огнетушащих и огнезащитных систем на основе гидроксидов и карбонатов / Ю.А. Абрамов, А.А. Киреев, К.В. Жерноклёв. // Науко вий вісник будівництва. – 2006.– вып. 36. – С.190–194.

10. Киреев А.А. Термогравиметрические исследования огнету шащих и огнезащитных гелей / Киреев А.А. // Проблемы пожарной безопасности. – 2006. – вып. 20. – С.81-85.

11. Савченко О.В., Кірєєв О.О. Тригуб В.В., Жернокльов К.В.

Попередження надзвичайних ситуацій при горінні полівінілхлориду / О.В. Савченко, О.О. Кірєєв, В.В. Тригуб, К.В. Жернокльов // Пробле ми надзвичайних ситуацій. – 2007. – вип. 5. – С.177 – 181.

12. Киреев А.А., Коленов А.Н. Пути повышения эффективности пенного пожаротушения / А.А. Киреев, А.Н. Коленов // Проблемы пожарной безопасности.– 2008.– вып. 24. – С.50-53.

О.О. Кірєєв, О.Б. Каракулін, К.В. Жернокльов, М.А. Чіркина Шляхи підвищення ефективності гасіння полімерних матеріалів Розглянуто особливості горіння і гасіння полімерних матеріалів. Для під вищення ефективності їх гасіння запропоновано використовувати гелеутворюючи вогнегасні склади, піноутворюючі системи із зовнішнім піноутворенням і водні розчини інгібіторів горіння. Розглянуто результати щодо гасіння модельних вог нищ пожежі, де в якості горючого матеріалу використана гума.

Ключові слова: гасіння полімерних матеріалів, гелеутворюючи вогнегасні засоби, піноутворюючі вогнегасні засоби, вода зі змочувачем, інгібітори горіння.

A. A. Kireev, О.В. Karakulin, K.V. Zhernoklov, M.A. Chirkina Ways to improve the efficiency of fire fighting of polymeric materials Considered are the peculiarities combustion and fire fighting of polymeric mate rials. To increase the efficiency of extinguishing proposed to use geleforming extin guishing compositions, foamforming systems with external foaming and water solutions inhibitors of combustion. The results of the extinguishing model fires, where combusti ble material used rubber.

Keywords: extinguishing of polymeric materials, geleforming extinguishing means, foamforming systems, water with wetting agent, flame retardants.

Пути повышения эффективности тушения полимерных материалов Сборник научных трудов. Выпуск 34, УДК 614. А.С. Кирилюк, к.т.н., доцент, ст. преподаватель, НУГЗУ, О.В. Кулаков, к.т.н., доцент, зам. нач. каф., НУГЗУ, А.Н. Катунин, к.т.н., с.н.с., преподаватель, НУГЗУ РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРОБЕЗОПАСНОГО ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ПРИ РАЗНЫХ ЗАКОНАХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАРАБОТКИ (представлено д-ром техн. наук Андроновим В.А.) Предложены математические модели, которые позволяют прово дить расчеты показателей пожаробезопасного остаточного ресурса (ПОР) для кабельных линий (КЛ) со случайной величиной расхо дуемого ресурса за заданную календарную продолжительность экс плуатации изделия. Для проведения таких расчетов должны быть известны законы распределения наработки до ресурсного отказа и суммарной наработки КЛ к назначенному сроку службы.

Ключевые слова: пожар, ресурс, кабельное изделие.

Постановка проблемы. Кабельные изделия (КИ) имеют назна ченный (пожаробезопасный) ресурс эксплуатации [1, 2], который за висит от многих факторов и при определенных условиях может за кончиться как раньше, так и позже установленного срока.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.