Введение
Степень развития транспортной инфраструктуры передовых стран на современном этапе характеризуется значительным усложнением используемой техники, оборудования и технологических операций. Указанные факторы приводят к резкому повышению вероятности возникновения различных чрезвычайных ситуаций техногенного характера. Поэтому задача качественной подготовки персонала в ликвидации такого рода чрезвычайных ситуаций в сочетании с минимизацией возможных расходов на обучение представляется актуальной и своевременной. Одним из возможных направлений деятельности в указанной области является использование методов обучения с высокой степенью компьютеризации и информатизации исходных учебных и методических материалов.
В работе предлагается модель аппаратно-программного комплекса для разработки системы подготовки действий персонала, отвечающего за обеспечение пожарной безопасности на объектах железнодорожной инфраструктуры при возникновении чрезвычайных ситуаций.
Для успешного выполнения своих функций аппаратно-программный комплекс должен обеспечить проверку текущих знаний персонала в области обеспечения пожарной безопасности, путем проведения тестовых испытаний по основным направлениям. В случаи не удовлетворительного результата тестирования данный аппаратно-программный комплекс предложит ознакомиться с теоретической частью по тестируемому материалу.
Актуальность данной работы является разработка аппаратно-программного комплекса для оперативной проверки остаточных знаний персонала, отвечающего за пожарную безопасность на объектах инфраструктуры железнодорожного транспорта, который будет способствовать выявлению пробелов в области знаний нормативной базы пожарной безопасности, а также предоставлять информацию о нормах и правилах в области действующего законодательства в режиме тестирования.
Цель работы – исследование организационно-технических основ обеспечения пожарной безопасности в организации на примере ОАО «РЖД».
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
— выполнить анализ условий возникновения пожаров, классификацию пожаров, путей эвакуации, расчётное время эвакуации;
— провести анализ требований к системам противопожарной защиты на стационарных объектах ОАО «РЖД»;
— дать оценку статистическим данным возникновения пожаров на объектах инфраструктуры ОАО «РЖД» за последние три года;
— разработать систему совершенствования подготовки и развития персонала, связанного с обеспечением пожарной безопасности в связи с изменением законодательной базы;
— разработать методику контроля остаточных знаний по основным компетенциям работников, связанных с обеспечением пожарной безопасности.
Объектом исследования является ОАО «РЖД», адрес: с. Нелькан Аяно-Майский район Хабаровский край улица Советская 3.
Предмет исследования – система обеспечения пожарной безопасности.
Научная новизна — разработка методики контроля остаточных знаний по основным компетенциям работников, связанных с обеспечением пожарной безопасности.
1. Теоретические основы обеспечения пожарной безопасности в организации
1.1 Пожары. Классификация пожаров. Опасные факторы пожаров
Пожар – комплекс физико-химических явлений, в основе которых лежат изменяющиеся во времени и пространстве процессы горения, тепло — и массообмена, приводящие к ущербу. Главными явлениями, которые сопровождают пожар, являются процессы горения, тепло- и газообмена. Им свойственно проходить изменения в пространстве, времени. Пожар – это открытая термодинамическая система, которая в процессе своего развития обменивается с окружающей средой веществами и энергией. Горение веществ и материалов представляет собой быстропротекающие химические реакции окисления и физические явления, без данных явлений невозможно горение.
Процесс горения, который обусловливает развитие пожара, характеризуется тремя основными зонами: подготовительной, зоной горения (пламенем) и зоной продуктов горения. Этот достаточно сложный процесс зависит от условий образования горючей среды, теплообмена с окружающей средой, отвода продуктов горения и многих других факторов, что позволяет выделить и охарактеризовать несколько видов горения.
Классификация видов горения может быть проведена по различным параметрам. В зависимости от свойств горючей среды горение может быть гомогенным или гетерогенным.
Примером гомогенного горения является горение смеси газов, находящихся в одинаковом агрегатном состоянии. Если компоненты газовой смеси были перемешаны, то происходит гомогенное горение предварительно перемешанной системы. В том случае, если горючее вещество и окислитель не были предварительно перемешаны, происходит диффузионное горение [6, c. 100].
Такой тип горения наблюдается, например, при поступлении горючих паров в воздух. При этом лимитирующей стадией процесса горения является диффузия окислителя в зону пламени. Гетерогенное горение протекает в многофазных системах, характеризующихся наличием раздела фаз, например, горение твердых и жидких горючих веществ.
В гетерогенном горении процессы, которые протекают на границе раздела фаз, поэтому такие процессы как диффузия, испарение приобретают большое значение как для развития направления процесса горения, так и для кинетических характеристик процесса. Если в гетерогенном горении образуется поток горючих газообразных веществ, такое горение одновременно является и диффузионным.
Также следует обязательно учитывать процесс диффузии окислителя (воздуха) в очаг пожара. По скорости распространения пламени горение может быть:
− дефлаграционным;
− взрывным;
− детонационным.
Значения скоростей распространения пламени колеблются от нескольких м/с (дефлаграционное горение) до тысяч м/с (детонационное горение).
Если фронт пламени распространяется послойно по свежей горючей смеси, процесс горения относят к ламинарному. Перемешивание слоев потока и повышенная скорость потока позволяют отнести процесс горения к турбулентному. Реальные пожары, как правило, характеризуются именно турбулентным горением. В классификации горючих смесей по количественному соотношению горючего и окислителя смеси делят на богатые и бедные [18, c. 205].
В бедных смесях окислитель содержится в избытке по сравнению со стехиометрическим соотношением для данной системы. Лимитирующим компонентом в данных смесях является горючий компонент, именно его количество определяет скорость горения. Если горючий компонент содержится в смеси в избытке, смесь называется богатой. В таких смесях лимитирующим компонентом является окислитель.
Процесс горения горючих веществ, отличающихся агрегатным состоянием (твердые, жидкие, газообразные), может быть представлен следующей схемой (см. рисунок 1.1):
Рис. 1.1. Схема горения горючих веществ [26, c. 88]
Для возникновения условий, в которых при повышении температуры становится возможным возгорание веществ, в горючем материале должны произойти определенные изменения. Для понимания механизма перехода горючего вещества в состояние, предшествующее началу горения, сравним процесс нагревания твердых горючего и негорючего веществ.
При нагреве на воздухе негорючего вещества (рис. 1.2) в изотермических условиях (кривая а) через некоторый промежуток времени его температура достигает температуры нагревающей среды (tо).
Запаздывание в достижении этой температуры определяется первоначальной разницей температур материала и воздуха, а также его массой, теплоемкостью и конфигурацией материала. Если температура воздуха оказывается относительно низкой, при нагревании горючих веществ начальная стадия процесса протекает таким же образом. Но при достижении определенной температуры t1 горючие вещества подвергаются разложению и окислению (см. рис. 1.1). Эти процессы сопровождаются выделением определенного количества тепла, которое при благоприятных условиях может вызвать самонагревание данного горючего вещества. Если в горючем веществе отсутствуют примеси, способные ускорить процесс окисления, данную температуру t1 можно принять за температуру начала окисления самого горючего материала. Такая температура называется температурой самонагревания.
Процесс самопроизвольного повышения температуры горючего вещества означает, что скорость процесса выделения тепла превышает скорость его рассеивания в окружающей среде и может продолжаться: а) до наступления равновесного состояния (скорость процесса выделения тепла равна скорости процесса его рассеивания). Это будет означать, что температура горючего вещества достигла максимума и дальнейший процесс будет сопровождаться падением температуры (рис. 1.2, кривая b);
Рис. 1.2. Изменение температуры горючего вещества в зависимости от условий процесса нагревания [31, c. 106]
Процесс горения, протекающий либо по пути а), либо по пути б), будет называться возгоранием, либо самовозгоранием. Различие между этими видами горения видно из приведенной ниже схемы (рис. 3), на которой t1 − температура самонагревания; t2 − температура самовозгорания; tи − температура источника нагрева.
Рис. 1.3. Протекание процесса горения в зависимости от характера его возникновения [18, c. 74]
Анализ приведенной схемы показывает, что возгорание горючего вещества возникает при воздействии на него внешнего источника нагрева с температурой выше температуры самовоспламенения данного вида горючего вещества.
Температура самовоспламенения горючего вещества зависит от условий ее определения. Методика определения температуры самовоспламенения газов и паров стандартизована, этим же ГОСТом устанавливается тип оборудования для проведения испытаний [5].
Существует термин «стандартная температура самовоспламенения», под которым подразумевается наименьшая температура, до которой должна быть равномерно нагрета смесь газов и паров с воздухом для того, чтобы она воспламенилась без внесения в нее внешнего источника зажигания. Одной из разновидности самовоспламенения является самовозгорание. При самовозгорании горение начинается в результате самонагревания горючего вещества без воздействия источника зажигания. Различие между самовоспламенением и самовозгоранием заключается в величине температуры.
Самовозгорание − это процесс, который протекает при температуре окружающего воздуха, процесс самовоспламенения требует нагрева вещества от внешнего источника тепла. Воспламенение как твердых, так и жидких горючих веществ возникает при условии, что от внешнего источника нагрева поступает достаточное количество тепла, при котором достигается критическая температура, называемая температурой воспламенения. При данной температуре выделяются газообразные продукты горения в количестве, достаточном для поддержания горения [40, c. 65].
Сам процесс горения можно представить себе следующим образом. Горючая среда при подаче теплового импульса разогревается, происходит интенсивное окисление горючей среды кислородом и дополнительное выделение теплоты. Это приводит к разогреву соседнего слоя горючего вещества, в котором также протекает интенсивная химическая реакция.
При таком послойном сгорании горючего вещества происходит перемещение зоны горения, причем, именно скорость этого перемещения и определяет интенсивность процесса горения. Процесс послойного разогрева, окисления и сгорания продолжается до тех пор, пока не исчерпается весь объем горючего вещества.
Деление всех видов пожара на отдельные классы определено в действующем законодательстве. Норма содержится в «Техническом регламенте о требованиях пожарной безопасности», введенным в действие Федеральным законом №123 в 2008 году. В нем подробно изложено обоснование и признаки каждого класса возгорания в зависимости от веществ и материалов, подверженных процессу горения [36, c. 77].
Классификация пожаров по виду горючего материала содержится в статьях 7 и 8 Технического регламента и выделяет следующие классы пожаров:
1. Класс «А». В эту группу входят возгорания твердых материалов, обладающих свойствами горючести. К этому виду можно отнести большинство веществ, окружающих нас в повседневной жизни. Дерево, материя, текстиль, картон являются материалами, входящими в этот класс. Группа разделяется на «А1» и «А2».
2. Класс «В» включает в себя чрезвычайные ситуации, возникшие в результате воспламенения жидких веществ. Этот тип состоит из двух подклассов, обозначаемых В1 и В2.
3. В класс «С» входят все виды пожаров, причиной которых является возгорание газа. К этой группе чаще всего относятся и бытовые пожары, спровоцированные неисправностью газотранспортного оборудования.
4. Класс «D» объединяет горение различных металлов и соединений. Различают три вида пожаров этого типа. «D1» присваивается возгораниям легких металлов, «D2» — щелочных, «D3» — различные соединения, которые включают элементы, относящиеся к металлам.
5. Класс «Е». В этот вид включают все случаи возгорания электрического оборудования, находящегося под напряжением.
6. Класс «F» присваивается пожарам, возникающим при возгорании радиоактивных материалов всех типов, включая отходы.
Важно точно установить класс пожара, возникшего на объекте. Это позволит осуществить правильный подбор средств тушения огня. Для этого существуют специальные методики, применяемые сотрудниками пожарных подразделений.
Классификация пожаров по месту возникновения включает в себя три вида возгораний:
— бытовые;
— природные;
— индустриальные [11, c. 63].
Следующим видом классификации пожаров является деление на наружные и внутренние. К первой категории относятся все виды возгораний, происходящие на свободном пространстве, например, охваченный огнем лесной массив, горящее здание или сооружение, открыто размещенное технологическое оборудование [43].
В свою очередь внутренние возгорания условно разделяются на открытые и скрытые. В первом случае речь идет об охваченных огнем свободно расположенных внутренних конструкциях, включая стены, перегородки, мебель и оборудование. Во втором случае горят шахтные пространства, перекрытия, технологические колодцы, поверхности внутри стен и перегородок [9, c. 55].
В соответствии со статьей 2 Федерального закона № 123-ФЗ опасными факторами пожара являются такие факторы, воздействие которых может привести к травме, отравлению или гибели человека и (или) к материальному ущербу.
К опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся (статья 9 Федерального закона № 123-ФЗ):
— пламя и искры;
— тепловой поток;
— повышенная температура окружающей среды;
— повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения (CO, CO2, HCl, HCN, COCl2, NO2, H2S);
— пониженная концентрация кислорода;
— снижение видимости в дыму.
К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся (статья 9 Федерального закона No 123-ФЗ):
1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
4) опасные факторы взрыва, произошедшего вследствие пожара;
5) воздействие огнетушащих веществ.
Опасные факторы пожара являются физическими понятиями и, следовательно, каждый из них представлен в количественном отношении одной или несколькими физическими величинами.
1.2 Организационные основы обеспечения пожарной безопасности
В настоящее время в «Стратегии национальной безопасности Российской Федерации», утвержденной руководством страны 2 июля 2021 года, подчеркивается неразрывная взаимосвязь и взаимозависимость национальной безопасности и социально-экономического развития страны.
Основными факторами, определяющими положение и роль Российской Федерации в мире в долгосрочной перспективе, как и в ведущих мировых странах, становятся способность обеспечить технологическое лидерство и эффективность государственного управления [2].
Инновационное, научно-техническое развитие страны является важной составляющей благополучия государства и, как следствие, основным элементом ее национальной безопасности. Согласно утверждённой руководством страны стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017 — 2030 годы, цель России к 2030 году войти в группу лидирующих экономик мира именно за счет цифровых преобразований и повышения эффективности традиционных отраслей и, самое важное, за счет развития самостоятельной эффективной цифровой индустрии.
Государство в лице органов власти различного уровня аналогично с подходом, применяемым в Германии, должно являться проводником распространения цифровых технологий для массового использования и служить образцом их внедрения.
В настоящий момент для выполнения задач, поставленных руководством на государственном уровне в рамках повышения эффективности функционирования системы обеспечения пожарной безопасности страны в целом и, в частности, выполнения задач научно-техническое обеспечения пожарной безопасности, необходимо учитывать объективные мировые тенденции развития цифровых технологий перехода на новые технологии класса «Индустрия 4.0», смену парадигмы социальных коммуникаций личности и общества в глобальном масштабе [6, c. 87].
Исходя из дефиниции, приведённой в Федеральном законе, пожарная безопасность — это состояние защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров.
В Российской Федерации защищённость от пожаров обеспечивается на государственном уровне путем создания системы обеспечения пожарной безопасности (далее-СОПБ), определяемой нормативно, как совокупность сил и средств, а также мер правового, организационного, экономического, социального и научно-технического характера, направленных на профилактику пожаров, их тушение и проведение аварийно-спасательных работ (см. рисунок 1.4).
Рис. 1.4 — Система обеспечения пожарной безопасности [14, c. 24]
Таким образом, исходя из трактовки приведенных терминов и концепции регулирования вопросов пожарной безопасности в России, возможно сделать вывод о том, что объектом инновационной модернизации являются силы и средства, представленные личным составом, техникой и оборудованием, а также ряд мер как организационно-технического, так и сугубо гуманитарного характера.
Вывод о необходимости учета человеческого фактора, исследования социологов, психологов, педагогов и др. представителей общественных наук в дальнейшем развитии науки о пожарах сделан еще в 2006 году Н.Н. Брушлинским, С.В. Соколовым в своем очерке Традиционно, принято считать, что разработка новых идей и решений в области обеспечения пожарной безопасности —это сфера естественных и технических наук. Это может быть объяснено особенностями предыдущего технологического уклада, ядром которого являлось сугубо технические направления: микроэлектроника, роботостроение, оптиковолоконная техника и телекоммуникационные технологии.
Особенностью ядра нового уклада (Шестого технологического уклада, Индустрии 4.0) помимо дальнейшей разработки информационных технологий и развития электронно-вычислительной техники является внедрения когнитивных наук, социально- гуманитарных наук и конвергенция нано-, био-, инфои когнитивных технологий (НБИКС-конвергенция, NBIC).
Таким образом, проведённый анализ позволяет сформулировать задачу по повышению эффективности мер в области обеспечения пожарной безопасности в условиях нового технологического уклада, заключающейся в реализации инновационных решений нового класса, направленных на профилактику пожаров, их тушение и проведение аварийно-спасательных работ, основанных на достижениях как естественных, технических, так и общественных, гуманитарных наук.
Необходимо отметить, что области применения результатов научных достижений в сфере обеспечения пожарной безопасности сохраняет свой сугубо практический характер, направленный, прежде всего, на изменения подходов и средств при решении задач СОПБ.
Ярким примером применения гуманитарных знаний для решений практических задач является появление термина Hi-Hume технологии (high-humanitarian technologies – высокие гуманитарные технологии), все чаще употребляемого не только в научно-популярной, но и в специальной научной литературе.
В большинстве работ по данной теме под Hi-Hume технологиями понимается технология изменения человеческого сознания, где человек рассматривается как как социотехническая система, а его сознание как технологический объект. Технологии Hi-Hume являются результатом конвергенции социальных технологий, нацеленных на управление людьми, информационных технологий, направленных на обработку информации, а также новейших достижений в области психологии, нейрофизиологии, этологии и других наук.
Применение высоких технологий для трансформации когнитивных, логических и социально-культурных аспектов жизнедеятельности человека, даже ради очевидно гуманистических целей, является предметом этической оценки и анализа возможных рисков применения таких воздействий. Тем не менее, несмотря на возможные риски и возникающие этические вопросы применения новых технологий и их увеличивающееся связи с человеком как личностью, это объективная реальность в которой предстоит решать задачи обеспечения пожарной безопасности уже в самом ближайшем будущем.
В условиях нарастающей инновационной гонки пропорционально возрастает потребность не только в фундаментальных научных знаниях в различных областях, но и в высокопрофессиональных руководителях инновационными проектами, обеспечивающих анализ и эффективность внедряемой технологии, связь всех элементов сложного процесса на различных этапах. Необходимость участия высших учебных заведениях в инновационном процессе получило свое отражения в предлагаемой концепции «Тройной спирали», подробно изложенной в книге Г. Ицковица. Предлагаемая концепция предусматривает и определяет тесное взаимоотношения трех основных участников процесса: университеты – предприятия – государство (см. рисунок 1.5).
Рис. 1.5 — Концепции «Тройной спирали» на основе данных
Опорой инновационного развития Г. Ицковиц определяет университеты, являющейся именно той интеллектуальной силой, которая позволяет достигать максимально возможной скорости распространения инноваций. При этом, в концепции указывается, на тот факт, что высшие учебные заведения не должны противопоставлять себя другим участникам процесса, а являться полноправным игроком. Недопустима закрытость и слабость междисциплинарных, межотраслевых и иных взаимодействий. Динамика их взаимодействия, качество взаимопонимания и являются ключевыми параметрами тройной спирали.
Теория инноваций и управление инновационной деятельности становится все более актуальной и интенсивно развеивается последние несколько десятков лет. Различными.
Анализ фундаментальных отечественных и зарубежных работ позволяет сделать вывод о том, что вопросами в области инновации занимались многие ученые, внося свой вклад в исследуемую область. Тем не менее несмотря на значительную фундаментальную основу в данной области существуют различные подходы интерпретации этапов инновационного процесса.
Анализируя работы, посвященные управлению инновационной деятельности, возможно выделить дав основных направления: динамический и статический.
При статическом подходе процесс инновации рассматривается, как система, состоящая из статических элементов, которые в результате взаимного воздействия друг на друга позволяют достичь основной цели инновации — коммерциализации.
В динамическом подходе акцент в процессе делается на последовательности этапов инновации, когда завершение одного этапа является инициатором, активирующим следующий элемент системы. Необходимо отметить, что в общем виде оба подхода ориентированы на получения итогового результата, заключающегося в значительном улучшении продукта (товара или услуги) или процесса.
По мере исследования данной области рассматривались различные модели инновационного процесса обусловленных уровнем развития как отдельных стран, так и глобального общества в целом. В данном контексте необходимо отметить работы Р. Росвела систематизировавший существующие модели.
В интерпретации Р. Росвела существует пять поколений моделей реализуемые с 1950 г по настоящее время. Современная модель 5G предложенная Р. Росвелом, реализуемая с 1990-х годов отличается от предыдущих активным применением вычислительных возможностей современных компьютеров, цифровизации различных аспектов деятельности и установлением активных связей между всеми участниками процесса. Данный подход, по нашему мнению, наиболее полно отражает тенденции, связанные с переходом на новый технологический уклад.
Рассмотрены альтернативные модели инновационной деятельности. Цепная модель Клайна-Розенберга выделяет пять взаимосвязанных цепей описывающие различные аспекты процесса и связанные с ними входы знаний, без учета обратной связи между внешними элементами системы, что в большей степени отвечает 3-ему поколению моделей по Р. Росвелу.
Модель «Ворота» (Stage-Gate Model), предложенная Р. Купером, реализует в большой мере динамический подход к процессу инновации, акцентируя свое внимание на процессе принятия решения на каждом последовательном этапе. Модель типа «Воронка», разработанная С Уйлрайтом и К. Кларком изучая процесс инновации фокусирует свое внимание в большей мере на процессе поиска и скрининга инновационных идей, не рассматривая в полной мере связи между всеми элементами системы инновационной деятельности.
По мнению авторов, совершено необходимым условием успешного и эффективного инновационного развития является соответствие всех участников процесса принципам «тройной спирали», подтверждённого и реализованного в ведущих университетах мира. Декларируемые Г. Ицковицом, принципы обуславливают качественные изменения существующих подходов, реализуемых в большинстве университетах сегодня, перехода от Гумбольтской системы к системе нового поколения, основанного и ориентированного не только на объективное накопление знаний, но и на реализацию этих знаний в обществе.
В настоящий момент существующая система организации инновационной деятельности в области обеспечения пожарной безопасности в России, ориентирована в большей степени на реализацию накопленного знания в естественнонаучной, технической области знаний. Ключевые элементы инновационного процесса (университеты – предприятия –государство) по большей части реализуют свои возможности, индивидуально не вступая в тесное взаимодействие друг с другом [3].
Высшие учебные заведения в области обеспечения пожарной безопасности представлены по больше части закрытыми ведомственными ВУЗами МЧС России с относительно слабой организацией междисциплинарных, межотраслевых и иных взаимодействий и не являются полноценными игроками глобального процесса инноваций в своей области. Решения задач повышения эффективности функционирования системы обеспечения пожарной безопасности страны, поставленной руководством страны, в рамках существующих глобальных мировых тенденций, возможно за счет реализации зарекомендованной аналогичной концепции, предлагаемый Г. Ицковицом.
Таким образом, анализ системы обеспечения пожарной безопасности в России в условиях глобальных изменений общества, цифровизации экономики, позволяет определить основные элементы системы, в которых внедрение инноваций позволить модернизировать систему согласно современным вызовам и условиям функционирования.
1.3 Система обеспечения пожарной безопасности объектов защиты
С развитием техники, электроники системы пожаротушения стали очень разнообразными по принципу действия, по техническим особенностям, по типу активного вещества и т.д. Системы аэрозольного пожаротушения по праву занимают одно из ведущих мест среди всех систем пожаротушения благодаря высокой надежности и огнетушащей способности, невысокой стоимости в расчете на защиту одного кубического метра помещения.
Аэрозолеобразующий огнетушащий состав в результате самостоятельного горения выделяет огнетушащий аэрозоль, который состоит из смеси высокодисперсных твердых частиц, частиц соединений щелочных, редкоземельных металлов, N2, CO2, H2O. В настоящее время для производства аэрозольных средств при тушении пожаров используют аэрозольные генераторы, которые бывают двух типов — механические и термомеханические.
Наиболее эффективны системы пожаротушения, работающие в автоматическом режиме. Автоматика следит за температурой, задымлением и позволяет оперативно передать сигнал тревоги в пожарную часть, оповестить людей о необходимости эвакуации и включить средства пожаротушения. Установки автоматического пожаротушения представляют собой систему взаимосвязанных элементов: резервуаров, наполненных огнетушащим веществом, элементов управления, сети трубопроводов и распыляющих элементов (рисунок 1.6).
Подобные системы автоматически начинает тушить пожар по сигналу от датчика, например засыпая место пожара негорючим порошком для перекрытия доступа кислорода.
Рис. 1.6 — Пример структурной схемы системы порошкового пожаротушения автоматического типа [19, c, 110]
Автоматическое пожаротушение дороже простого извещения о пожаре и это значительно ограничивает их область применения. В основном их применяют там, где ущерб от пожара многократно превосходит стоимость подобной системы тушения. Главные преимущества автоматического пожаротушения — раннее начало пожаротушения, что позволяет выиграть время до приезда пожарной команды и возможность «работы» системы без отключения электроснабжения.
Пожарные извещатели реагируют на один из трех характерных признаков начала возгорания: повышение температуры воздуха, наличие излучения от пламени, появление в воздушной массе примеси дыма. Благодаря своему техническому устройству определенный автоматический извещатель пожарный и определяет появление очага огня.
Применение современной техники является приоритетным в современном мире в области пожаротушения. По опыту прошлых лет, первоочередным является эвакуация людей из здания, локализация возгорания в пределах и размерах, которые не могли бы привести к катастрофическим последствиям. Имеющиеся технические средства на вооружении пожарной охраны, необходимо использовать в тех гарнизонах, где имеются высотные сооружения.
Не стоит так же забывать и про пилотируемые летательные аппараты (самолеты, вертолеты) (рисунок 1.7), которые используются для нужд пожаротушения и эффективно применяются при тушении высотных зданий. Базирование данного вида техники, помимо таких агломератов, как Москва и Санкт-Петербург, происходит в каждом регионе, в котором предусмотрено строительство высотных строений. Так же применение пилотируемой техники применимо при ликвидации ландшафтных пожаров и чрезвычайных ситуаций. Лесные и торфяные пожары, пожары и чрезвычайные ситуации в Арктической зоне, а так же чрезвычайные ситуации в высокогорных и труднодоступных районах.
Рис. 1.7 – Тушение высотки с применением пилотируемого вертолёта
В ближайшем будущем беспилотники (БПЛА) придут на помощь еще и пожарным. Например, в Китае активно занимаются «дроностроением». И так как эта страна одна из тех стран, которая вполне успешно справляется с этой задачей. Пожары в небоскрёбах и борьба и ними очень актуальна на нынешний день в Китае. Поэтому в этой стране создаётся оригинальная техника для этих нужд [24, c. 95].
Один из таких примеров это введение в эксплуатацию властями Китая пожарной машины, в которой в качестве насоса использован двигатель от авиационного истребителя. Что позволяет качать в минуту до трёх тонн воды. Данная машина применяется именно для тушения пожаров в небоскрёбах «поднебесной». БПЛА при пожарах в высотных зданиях можно использовать в целях разведки, тушения и помощи в транспортировке ПТВ и ПТО.
В процессе разведки данный БПЛА может оперативно облететь горящее здание и передать изображения обстановки по камере, которая встроена в БПЛА, спасателям. Такой метод позволяет не только определить основные очаги горения и их места и примерные объёмы, но и найти потенциальных пострадавших даже в условиях плотного задымления благодаря тепловизору. При тушении — БПЛА оснащается запасом огнетушащего вещества, ликвидируя пламя на месте.
Экспериментальный БПЛА (Рисунок 1.8) может действовать по определенному алгоритму: долетев до необходимого строения, БПЛА можетопределить источник пожара. В последствие, при помощи лазерного указателя разбивает окно и начинает тушение. Для этого у него имеется пять противопожарных бомб и сто пятьдесят литров специальной пены. По заявлению разработчиков данных БПЛА, этого вполне достаточно для тушения одной стандартной квартиры. Если пожар более крупный или произошёл в удалённости от населённого пункта, то на помощь придет другой дрон-пожарник. Или даже целый рой. Радиус действия дрона — до пяти километров.
Российские БПЛА так же стоят на вооружении пожарных подразделений. Но в основном используются для видеофиксации, мониторинга, разведки пожара, а в некоторых случаях для доставки ПТВ и рукавного оборудования на этажи зданий [28, c. 97].
Рис. 1.8 – БПЛА предназначенный для тушения пожаров в высотных зданиях
Альтернативную технологию предлагается использовать в удаленных, труднодоступных местах, таких как Крайний Север и Арктика. Как показали последние 20 лет, проблема с пожарами в северных регионах, в тундре и лесотундре, Арктической части Российской Федерации является актуальной. И экстренная доставка необходимого технического оборудования, а так же необходимых технических средств в случае пожара или ЧС так же является острым вопросом. Предлагается применение баллистических транспортных систем (БТС) (рисунок 1.9), способных оперативно доставить грузы массой несколько тонн на достаточно большие расстояния – порядка сотен километров.
Рис. 1.9 – Баллистическая транспортная система
Применение БТС включает в себя 5 этапов: I дежурство, II – загрузка контейнера, III – пуск, IV – полёт к объекту, V – приземление у объекта и разгрузка контейнера с необходимым оборудованием для ликвидации чрезвычайной ситуации.
Диапазон применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) постоянно расширяется. В частности, в некоторых странах БПЛА уже применяются для тушения пожаров на труднодоступных объектах.
При тушении пожаров БПЛА могут использоваться в различных целях:
1) Разведка и видеомониторинг. БПЛА способен оперативно облетать горящий объект, передавая видеопоток оператору. Так можно обнаруживать очаги возгорания, с помощью съемки в инфракрасном диапазоне находить людей (даже в ночных условиях и при задымленности объекта).
2) Доставка пожарного оборудования. В частности, БПЛА может применяться для подъема рукава на нужную высоту. Такое решение имеет очевидные ограничения по грузоподъемности аппарата и довольно большой массы самого рукава.
3) Собственно пожаротушение. Оно может быть реализовано по-разному. В некоторых случаях достаточно бортового бака с водой, которая с помощью брандспойта доставляется к объекту в виде струи (рисунок 1.10); возможно также аналогичное тушение пеной или порошком, однако такой способ применим только для небольших очагов возгорания, либо требуется работа группы пожарных БПЛА, сменяющих друг друга. Кроме того, в этом случае требуется подлет аппарата достаточно близко к объекту, что не всегда возможно. В других случаях БПЛА может оснащаться запасом огнегасящих реактивов, которые доставляются в очаг с помощью специальных снарядов или бомб.
Рис. 1.10 – Тушение очага возгорания с помощью бортового бака с жидкостью и брандспойта
Последний из перечисленных способов – с помощью противопожарных снарядов (ППС) является перспективным. В силу того, что типоряд БПЛА очень многообразен, существует возможность использовать в качестве ППС разнообразные противопожарные устройства, как уже существующие серийные, так и перспективные. Рассмотрим некоторые существующие ППС и оценим их с точки зрения возможности размещения на борту БПЛА с целью тушения пожаров с воздуха [37, c. 54].
Примером компактных огнетушащих средств является пожарная граната «Спасатель-01» (SAT119). Это небольшой сосуд, заполненный водным раствором специальных веществ, которые препятствуют горению. Принцип действия заключается в том, что при разрушении ее корпуса начинают выделяться газы и вода, которая испаряясь охлаждает объект возгорания. Выделяющийся при этом углекислый газ блокирует доступ кислорода к очагу, фосфат и гидрокарбонат аммония тормозят реакцию горения. Граната SAT119 безопасна для человека. Входящая в состав жидкость имеет слабо щелочной состав, используются разрешенные для бытового применения поверхностно-активные вещества (таблица 1.1, рисунок 1.11).
Таблица 1.1
Характеристики гранаты-огнетушителя SAT119 [25, c. 66]
| Показатель | Граната для пожаротушения «Спасатель-01» (SAT119) |
| Скорость разрядки | 1-5 сек |
| Применение на расстоянии | 1-15 метров, эффективен на любой дистанции |
| Срок службы | 5 лет |
| Техосмотр | Нет |
| Вес | 630 гр. |
| После применения | Не образует тумана, освобождает пути эвакуации |
| Безопасность | Безопасен для здоровья и окружающей среды |
Рис. 1.11 – Преимущества гранаты-огнетушителя
«Спасатель-01» (SAT119)
Так же в качестве ППС можно использовать модуль порошкового пожаротушения Буран-2,5 (таблица 1.2, рисунок 1.12). Это устройство имеет металлический корпус, составленный из двух полусферических половин. Внутри расположены электрический запальник, огнегасящий порошок и газообразователь. Устройство автоматически срабатывает при достижении температуры 85°С. Происходит выделение газа и возрастание давления. Корпус разрушается и огнегасящий порошок вбрасывается в очаг возгорания.
Таблица 1.2
Характеристики модуля Буран-2,5 [10, c. 65]
| Масса модуля | 3,6 кг |
| Габаритные размеры | 155 х 250 мм |
| Продолжительность подачи ОТВ | не более 0,5 сек |
| Быстродействие | не более 2 сек |
| Вместимость корпуса | 2,5 л |
| Диапазон рабочих температур | от -50° до +50°С |
| Срок службы | 10 лет |
Рис. 1.12 – Модуль порошкового пожаротушения Буран-2,5
Из серийных противопожарных устройств в качестве ППС можно рассмотреть противопожарную ампулу «BONTEL» (таблица 1.3, рисунок 1.13). Устройство «BONTEL» представляет собой герметичную стеклянную ампулу объемом 600 мл., выполненную из травмобезопасного стекла и заполненную жидким огнетушащим составом «BONTEL».
Таблица 1.3
Характеристики противопожарной ампулы «BONTEL» [35, c, 74]
| Температура срабатывания | 90°С |
| Масса огнетушащего средства полная | 1,030 кг |
| Диапазон температур эксплуатации | от -23°С до +85°С |
| Объем защищаемый одним устройством | 8 м³ |
| Тип стекла | травмобезопасное |
| Габаритные размеры | 280х80 мм |
| Объем вещества | 600 см³ |
Рис. 1.13 – Противопожарная ампула «BONTEL»
Таким образом, рассмотренные ППС вполне могут быть применимы беспилотной авиацией для тушения различных очагов возгорания. Для массового внедрения данной технологии в беспилотной авиации необходимо решение следующих вопросов:
— создание средств доставки ППС в зону горения в виде самонаводящихся снарядов или корректируемых бомб;
— разработка методов обнаружения очагов огня и прицеливания;
— адаптация конструкций БПЛА как носителей ППС;
— разработка аппаратуры и алгоритмов работы для функционирования пожарных БПЛА в условиях задымления;
— разработка алгоритмов работы групп пожарных БПЛА – носителей ППС.
В современное время силы и средства МЧС России получили огромную модернизацию. Техническое оснащение подразделений МЧС за последние 10 – 12 лет обновилось на восемьдесят процентов с учётом модернизации по всей территории Российской Федерации. Как показывает анализ пожаров, оперативность пожарных и спасательных подразделений МЧС России остаётся на высшем уровне. Штатные средства которые применяют во время ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций выполняют свою роль в полном объёме, но не всегда готовы эффективно обеспечить своевременную эвакуацию людей с верхних этажей и кровли, в высоких зданиях современных мегаполисом. Так же присутствуют «минусы» в эффективном тушении пожара на данных объектах. Это часто обусловлено отсутствием необходимой для проведения спасательных мероприятий спецтехники. Специальные средства, которые используются в настоящее время при любой чрезвычайной ситуации, могут обеспечить высоту подъема до 90 м. Увеличение же длины пожарных автолестниц до 100-120 метров, что технически возможно, ведёт к усложнению технологии их изготовления, к большим проблемам в доставке к месту пожара и нахождению места для их установки. Вопрос применения специализированной техники при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций до сих пор остаётся под вопросом. А именно, рад произошедших чрезвычайных ситуаций происходили вдалеке от инфраструктуры современных мегаполисов. Поэтому доставка сил и средств в такие места требуют дополнительных затрат и длительного времени. Так же в некоторых случаях для эффективной ликвидации чрезвычайной ситуации может потребоваться дополнительное использование специальных средств [11, c. 97].
В заключении скажем, что ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций является трудоемким процессом. Пилотируемые комплексы применяются при необходимости при тушении крупных пожаров когда есть недостаточность водоснабжения и применение других технических средств не обеспечивает это, а так же во время ликвидации последствий крупных чрезвычайных ситуаций, когда необходима эвакуация людей или наоборот, доставка необходимого оборудования,средств спасения и недостающих сил и средств. В ближайшем будущем БПЛА придут на помощь еще и пожарным и вполне успешно. Борьба с пожарами и чрезвычайными ситуациями наиболее актуальна сегодня. БПЛА при пожарах на больших территориях можно использовать в целях разведки, мониторинга, тушения и помощи в транспортировке ПТВ и ПТО. И способствует инновационным разработкам для нужд пожаротушения. Которые включают в себя комплекс технических средств по доставке к местам работы необходимого оборудования, средств тушения и др. и организации первоочередных неотложных работ по тушению пожаров.
Таким образом, пожар представляет собой комплекс физико-химических явлений, в основе которых лежат изменяющиеся во времени и пространстве процессы горения, тепло — и массообмена, приводящие к ущербу.
Процесс горения, который обусловливает развитие пожара, характеризуется тремя основными зонами: подготовительной, зоной горения (пламенем) и зоной продуктов горения.
С развитием техники, электроники системы пожаротушения стали очень разнообразными по принципу действия, по техническим особенностям, по типу активного вещества и т.д. Наиболее эффективны системы пожаротушения, работающие в автоматическом режиме. Автоматика следит за температурой, задымлением и позволяет оперативно передать сигнал тревоги в пожарную часть, оповестить людей о необходимости эвакуации и включить средства пожаротушения.