Модель применения беспилотных летательных аппаратов в целях тушения крупных лесных пожаров в зоне применения наземных сил и средств – тема научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

К вопросу о применении беспилотной авиации в мчс

25.10.2023

2603

К вопросу о применении беспилотной авиации в МЧС

Кишалов А. Е.,

доц. каф.авиац. теплотехники и теплоэнергетики УГАТУ

Хаматнурова А. Ф.

студент каф. Пожарной безопасности УГАТУ. Исследования в области применения БПЛА в подразделениях МЧС.

Введение

В последние годы подразделениями Министерства чрезвычайных ситуаций (МЧС)России активно применяются беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Сложность задач, стоящих перед МЧС Российской Федерации определяется территориальными особенностями страны, наличием регионов с высоким риском чрезвычайных ситуаций (ЧС) разного характера [1].

Зачастую бывает крайне сложно осуществить исследование территории ЧС пилотируемой авиацией и крайне опасно проводить изучение места происшествия человеческими ресурсами. Необходимость сохранения жизни спасателей в сложных техногенных катастрофах с химическими, биологическими и радиоактивными объектами требует поиска альтернативных способов и средств выявления, поиска и локализации ЧС.

Для регулярного мониторинга опасных территорий и территорий возможных ЧС целесообразно использовать беспилотные летательные аппараты, которые способны в режиме реального времени передавать информацию о состоянии того или иного опасного объекта. Фото и видеоданные, получаемые с борта БПЛА, позволяют сотрудникам МЧС принять оперативные меры.

В различных подразделениях МЧС РФ успешно эксплуатируются беспилотные летательные аппараты различного принципа действия, форм, размеров, грузоподъемности, полезной нагрузки и предназначения. По словам главы МЧС Пучкова В.А., в ближайшие два года планируется удвоить парк беспилотных летательных аппаратов, стоящих на службе у спасателей.

В данной статье рассматриваются наиболее распространённые российские БПЛА: летательный аппарат «Орлан-10» , «Груша» , микро-БПЛА «INSPECTOR» и беспилотные комплексы .

БПЛА «Орлан-10»

БПЛА «Орлан-10» (рис. 1) – многофункциональный беспилотный комплекс, предназначенный для ведения наблюдения за протяженными (например, нефтегазопровод, лесной массив) и локальными объектами в труднодоступной местности [2]. Разработан российским предприятием ООО «Специальный технологический центр» (СТЦ) в 2023 году.

Аппарат неоднократно использовался при проведении поисково-спасательных работ и продолжает эксплуатироваться в настоящее время. На сегодняшний день произведено порядка 200 единиц данной техники. БПЛА оборудован фотоаппаратом и гиростабилизированной телевизионной камерой.

Для его применения необходим наземный пункт управления (см. рис. 1), который позволяет одновременно управлять четырьмя комплексами. Одновременно на одном БПЛА могут быть смонтированы фото- и видеокамера (29 Мп), тепловизор, радиопередатчик для передачи информации на наземный пункт управления.

Рис. 1.

БПЛА Орлан-10

Максимальный взлетный вес – 18 кг, пять из которых приходятся на полезную нагрузку. БПЛА выполнен по схеме высокоплана с передним расположением двигателя и тянущим винтом. Способ старата – со специальной разборной катапульты (см. рис. 1). После первоначального разгона полет происходит за счет маломощного бензинового двигателя, работающего на жидком топливе – безнине АИ-95.

Скорость полета может достигунть 90–150 км/ч. Максимальная продолжительность полета – до 16 часов, при этом дальность применения комплекса – 120 км от наземной станции управления. Высота полета над уровнем моря может достигнуть 5000 метров, при скорости ветра 10 м/с. Диапазон рабочих температу у поверхности земли в пределах от -30 до 40 °C.

Посадка БПЛА осуществялется с помощью парашюта, после получения с пункта управления команды на сброс скорости и на открытыие купола.

Маршрут БПЛА задается при помощик спутников (GPS/ГЛОНАСС). Возможно указание точки посадки или задание алгоритма поведения во внештатных ситуациях.

В «Орлан-10» предусмотрена возможность оперативной замены полезной нагрузки и состава бортового оборудования, фото- и видеосъемки (с регистрацией координаты местности, высоты и номера кадра), размещение контрольно-измерительной аппаратуры внутри консолей крыла.

Эксплуатация данного БПЛА затруднена большим размахом крыла (310 см). Также недостатком комплекса является то, что для запуска «Орлан-10» необходимо использовать специальную катапульту, а для приземления – парашют и амотризирующую подушку.

БПЛА «Груша»

В подразделения МЧС также применяется небольшой портативный комплекс «Груша» (рис. 2) производства ООО «Ижмаш – Беспилотные системы» (2009 г.). Аппарат способен набрать высоту до 500 метров, дальность полета составляет 10 км, передает информацию на расстоянии до 15 км.

Вес аппарата составляет 2,4 кг. Курс БПЛА задается при помощи навигационных спутников (GPS/ГЛОНАСС), аппарат за время полета не требует постоянного управления, он может лететь в режиме автопилота. Чтобы изменить траекторию полета, достаточно изменить ранее заданные точки на цифровой карте.

Беспилотник снабжен электрическим двухлопастным двигателем и способен находиться в воздухе до 75 минут. Крейсерская скорость – 80 км/ч, максимальная – 120 км/ч. Запускается «Груша» с рук.

Рис. 2.

БПЛА Груша

На борту БПЛА установлены две камеры с максимальным разрешением 750х576 пикселей и фотоаппарат с разрешением 10 Мп и четырехкратным оптическим увеличением.

Данный комплекс применяется для получения разведывательных данных при пожарах или при иных чрезвычайных ситуациях и активно используется военными.

БПЛА «INSPECTOR»

БПЛА «INSPECTOR» разрабатываются российской с 2009 года. Аппараты предназначены для ведения наблюдения за окружающим пространством и отдельными объектами в стесненных условиях, например, в промышленных и жилых кварталах, на сложном рельефе местности [3].

Конструктивно «Инспектор-101

» (рис. 3) представляет собой микро-БПЛА с тянущим воздушным винтом, вращаемым электродвигателем. Полезная нагрузка включает в себя микросхемы передачи информации, а также малогабаритную видеокамеру переднего или панорамного обзора [4]. Вес – 250 гр., размах крыла – 30 см.

Запуск аппарата осуществляется с рук при помощи специальной катапульты. Особенностью конструкции «Инспектора-101» является полностью отклоняемый киль.

Получение информации с беспилотного аппарата и выдача ему команд осуществляется через блок управления, сделанного на базе портативного компьютера.

Развернуть комплекс можно в течение 10 минут, радиус действия – 1,5 км, при скорости до 20 м/с время полета составляет 30–40 минут. Полеты можно проводить на высотах 25–500 м, при температуре воздуха от -30 до 50°С, скорости ветра до 10 м/с в умеренный снегопад и дождь.

Стартовая масса БПЛА «Инспектор-201

» (рис. 4) составляет 1,2 кг при массе полезной нагрузки 150 граммов. Размах крыла – 80 см. Аппарат оснащен телевизионной камерой переднего либо планового обзора со стабилизацией по крену или цифровым фотоаппаратом. «Инспектор-201» относится к классу микро-БПЛА и способен в радиусе 5 км выполнить поставленную задачу, находясь в воздухе 45 минут.

Время развертывания представленного комплекса примерно 10 минут, масса рюкзака-контейнера с беспилотным аппаратом – 6 кг. Взлет производится с катапульты.

Для посадки может использоваться парашют. Для взлета и посадки требуется площадь размером 75х75 м.

БПЛА «Инспектор-301

» (рис. 5) – самый тяжелый из аппаратов, входящих в серию трёх микро-БПЛА, который были разработаны . Весит 6 кг, запуск производится резино-механической катапультой. Комплекс может проводить полет длительностью до 2 часов, полезная нагрузка составляет 1 кг.

БПЛА состоит из блока наземной станции управления, средств транспортировки и управления. На развертывание комплекса уходит порядка 10 минут. Время полета, в зависимости от выбранного режима, может составить от 45 до 120 минут. Максимальная высота, которую может достичь данный аппарат – 4000 м. Скорость полета – 50-150 км/ч.

Рис. 3.

БПЛА Испектор-101Рис. 4. БПЛА Испектор-201Рис. 5.БПЛА Испектор-301

БПЛА «ZALA»

Ижевская является самым активным поставщиком БПЛА в подразделения МЧС по всей территории России. Данная организация выпускает беспилотные комплексы как самолетного, так и вертолетного типа. Их аппараты в основном имеют малые габариты, но встречаются модели с размахом крыла 6 м и дальностью полета 120 км [5]. Всего у компании порядка 50 различных аппаратов.

Беспилотный самолет ZALA 421-04M

(рис. 6) предназначен для разведывательных полётов в широком диапазоне метеоусловий, определения степени ущерба, выявления взрывных устройств, сбрасывания небольших грузов, пограничного контроля, обнаружения нефтяных разливов, обследования состояния трубопроводов, поиска и обнаружения людей. Аппарат впервые демонстрировался в 2008 году на выставке «Интерполитех-2006» [6].

В декабре 2023 года ZALA-421-04M был поставлен на вооружение в части МЧС РФ по Брянской области. Беспилотный самолет оборудован системой автоматического управления, навигационной системой (GPS/ГЛОНАСС), встроенной цифровой системой телеметрии, навигационными огнями, трехосевым магнитометром, цифровым фотоаппаратом (12 Мп), цифровым широкополосным видеопередатчиком C-OFDM-модуляции, системой самодиагностики и поисковым передатчиком [5].

Продолжительность полета составляет 90 минут. БПЛА в режиме реального времени передает высококачественную фото-, видео- и тепловизионную информацию на расстояние до 25 км. Размах крыла составляет 1615 мм, длина самолета – 635 мм. Максимальная высота полета 3600 м, скорость может достичь значения 65–100 км/ч.

ZALA-421-04M построен по схеме «летающее крыло» с тянущим воздушным винтом, вращаемым электродвигателем, работающим на аккумуляторах. Запуск аппарата осуществляется с рук при помощи эластичной или пневматической катапульты. Самолет не требует специально подготовленной взлетно-посадочной площадки. Посадка осуществляется на парашюте с автоматически наполняемой амортизационной подушкой.

БПЛА ZALA-421-21

(рис. 7) – малогабаритный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки тактического радиуса действия. Относится к БПЛА вертолетного типа. Эффективен при работе в различных погодных и климатических условиях, а также оснащен защитой от мощных электромагнитных полей.

Предназначен для воздушного мониторинга, аэрофото- и видеосъемки отдельных участков дорог, а также протяженных объектов топливно-энергетического комплекса, нефтегазопроводов с обнаружением нелегальных врезок, провисаний проводов и повреждений изоляторов и т.п.

ZALA-421-21 запускается с рук, что позволяет его успешно применять в местах, где отсутствуют условия для взлета и посадки БПЛА самолётного типа. Радиус действия составляет 2 км, продолжительность полета 40 минут. Максимальная высота полета – 1000 м. Двигатель электрический тянущий.

Конструкция выполнена по шестироторной схеме с шестью подъемными винтами, размещенными по сторонам летающей платформы. Система подвеса позволяет дистанционно управлять линией визирования целевой нагрузки.

ZALA-421-06

– БПЛА вертолетного типа (рис. 8). Он используется для аэрофотосъемки, трансляции и ретрансляции теле- и радиосигналов, проведения экологических экспериментов, доставки медикаментов, продуктов, при оказании экстренной помощи в процессе ликвидации аварий и катастроф в труднодоступных и опасных для человека местах, для инженерной, радиационной, химической и биологической разведки, а также для мониторинга пожаров промышленных объектов и леса.

Аппарат способен находиться в воздухе до 2 часов и удаляться от пункта управления на расстояние до 40 км. БПЛА оснащен электрооптической и инфракрасной камерой. В качестве дополнительной нагрузки могут быть использованы детекторы радиации и химических газов. На ZALA-421-06 может быть установлен громкоговоритель.

Диаметр несущего винта – 1,77 м. Длина аппарата составляет 1,57 м. Максимальная взлетная масса – 12 кг, полезная нагрузка – 2 кг. Беспилотный вертолет может набрать скорость 50 км/ч. Максимальная высота полета 2000 м. Радиус действия – 15 км. Силовая нагрузка – электрический двигатель или двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Рис. 6.

БПЛА ZALA-421-04MРис. 7.БПЛА ZALA-421-21Рис. 8.БПЛА ZALA-421-06

Анализ рассмотренных БПЛА

Как видно из приведенного обзора, в настоящее время БПЛА самолетного типа эксплуатируются активнее всего. Как правило, они запускается с рук или требуют специальную ручную или наземную катапульту, некоторым требуется взлетно-посадочная полоса. Для приземления часто используется парашют и амортизирующая подушка, что требует наличия дополнительного оборудования в составе комплекса. Дополнительное оборудование в свою очередь уменьшает полезную нагрузку и сокращает время пребывания в воздухе.

БПЛА вертолетного типа также успешно эксплуатируются в подразделениях МЧС и по сравнению с БПЛА самолетного типа имеют ряд преимуществ: вертикальный взлёт и посадку, обладают хорошей маневренностью и способны зависать в воздухе. Для БПЛА вертолётного типа не требуется катапульта для запуска и дополнительное оборудование для приземления.

Таблица 1

Характеристики БПЛА самолетного и вертолетного типа

Практически все аппараты, применяемые в МЧС, имеют спутниковую навигацию GPS/ГЛОНАСС. В полезную нагрузку в основном входят фото- и видеокамеры, тепловизоры, различные датчики и анализаторы.

Наибольшей скоростью, высотой, временем и дальностью полета обладает БПЛА «Орлан» (см. таблицу 1). Он является самым тяжелым и громоздким из рассмотренных БПЛА, что вызывает сложности в его эксплуатации. Наименьшей грузоподъемностью обладает Инспектор-201.

Для БПЛА небольших размеров применяются электродвигатели, они проще в эксплуатации. У «больших» БПЛА – двигатели внутреннего сгорания, они, в свою очередь, сложны в эксплуатации, но имеют ряд преимуществ в сравнении с электрическими двигателями: позволяют развивать гораздо большую мощность, тем самым улучшают характеристики аппарата, и дают возможность беспилотному комплексу иметь при себе более тяжелую полезную нагрузку.

Вывод

В данной статье рассмотрены БПЛА различных типов, активно и успешно применяемых в подразделениях МЧС для обеспечения пожарной безопасности, безопасности людей на водных объектах, для сбора информации о возможности возникновения ЧС и для защиты населения и территории от ЧС. Выбор того или иного БПЛА зависит от поставленных перед летательным аппаратом целей и задач.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воропаев, Н. П. Применение беспилотных летательных аппаратов в интересах МЧС России // Вестник Санкт-Петербургского университета государственной противопожарной службы МЧС России №4. – Санкт-Петербург: СПБ УГПС, 2023. – С. 13-17.

2. Российский беспилотник «Орлан-10» [Электронный ресурс]. – Режим доступа. –

3. АЭРОКОН [Электронный ресурс]. – Режим доступа. – URL:

4. Аэрокон ИНСПЕКТОР-101. Многоцелевой сверхлегкий БПЛА [Электронный ресурс]. – Режим доступа. — URL: /blog/aerokon-inspektor-101-mnogocelevoysverhlegkiy-bpla

5. ZALA AERO GROUP [Электронный ресурс]. Режим доступа. – URL:

6. Беспилотники на «INTERPOLITEX-2006» («Интерполитех-2006») [Электронный ресурс]. – Режим доступа. – URL: 2006.htm

7. Кишалов А.Е., Галимзянова Р.Р. Применение БПЛА в задачах подразделений МЧС // Молодежный вестник УГАТУ. Ежемесячный журнал Ежемесячный журнал № 1 (13). – Уфа: УГАТУ, 2020. – С. 74-79.

25.10.2023

Пропускная способность рукавов

Приложение № 1

Пропускная способность одного прорезиненного рукава длиной 20 метров в зависимости от диаметра

Приложение № 2

Величины сопротивления одного напорного рукава длиной 20 м

Приложение № 3

Объем одного рукава длиной 20 м

Приложение № 4

Геометрические характеристики основных типов стальных вертикальных резервуаров (РВС).

Приложение № 5

Линейные скорости распространения горения при пожарах на объектах.

Приложение № 6

Интенсивность подачи воды при тушении пожаров, л/(м2.с)

* Подача тонкораспыленной воды.

Расчет сил и средств для тушения пожаров воздушно-механической пеной на площади

(не распространяющиеся пожары или условно приводящиеся к ним)

Исходные данные для расчета сил и средств:

• площадь пожара;
• интенсивность подачи раствора пенообразователя;
• интенсивность подачи воды на охлаждение;
• расчетное время тушения.

При пожарах в резервуарных парках за расчетный параметр принимают площадь зеркала жидкости резервуара или наибольшую возможную площадь разлива ЛВЖ при пожарах на самолетах.

На первом этапе боевых действий производят охлаждение горящих и соседних резервуаров.

1) Требуемое количество стволов на охлаждение горящего резервуара.

Nзгств = Qзгтр / qств = n∙π∙Dгор∙Iзгтр / qств, но не менее 3х стволов,

Iзгтр = 0,8 л/с∙м – требуемая интенсивность для охлаждения горящего резервуара,

Iзгтр = 1,2 л/с∙м – требуемая интенсивность для охлаждения горящего резервуара при пожаре в обваловании,

Охлаждение резервуаров Wрез ≥ 5000 м3 и более целесообразно осуществлять лафетными стволами.

2) Требуемое количество стволов на охлаждение соседнего не горящего резервуара.

Nзсств = Qзстр / qств = n∙ 0,5 ∙π∙Dсос∙Iзстр / qств, но не менее 2х стволов,

Iзстр = 0,3 л/с∙м – требуемая интенсивность для охлаждения соседнего не горящего резервуара,

n – количество горящих или соседних резервуаров соответственно,

Dгор, Dсос – диаметр горящего или соседнего резервуара соответственно (м),

qств – производительность одного пожарного ствола (л/с),

Qзгтр,Qзстр – требуемый расход воды на охлаждение (л/с).

3) Требуемое количество ГПС Nгпс на тушение горящего резервуара.

Nгпс = Sп∙Iр-ортр / qр-оргпс(шт.),

Sп – площадь пожара (м2),

Iр-ортр – требуемая интенсивность подачи раствора пенообразователя на тушение (л/с∙м2).При tвсп ≤ 28 оCIр-ортр = 0,08 л/с∙м2, при tвсп >

qр-оргпс – производительность ГПС по раствору пенообразователя (л/с).

4) Требуемое количество пенообразователяWпо на тушение резервуара.

Wпо = Nгпс ∙ qпогпс ∙ 60 ∙ τр ∙ Кз(л),

τр = 15 минут – расчетное время тушения при подаче ВМП сверху,

τр = 10 минут – расчетное время тушения при подаче ВМП под слой горючего,

Кз= 3 – коэффициент запаса (на три пенные атаки),

qпогпс – производительность ГПС по пенообразователю (л/с).

5) Требуемое количество воды Wвт на тушение резервуара.

Wвт = Nгпс ∙ qвгпс ∙ 60 ∙ τр ∙ Кз(л),

qвгпс – производительность ГПС по воде (л/с).

6) Требуемое количество воды Wвз на охлаждение резервуаров.

Wвз = Nзств ∙ qств ∙ τр ∙ 3600 (л),

Nзств – общее количество стволов на охлаждение резервуаров,

qств – производительность одного пожарного ствола (л/с),

τр = 6 часов – расчетное время охлаждения наземных резервуаров от передвижной пожарной техники (СНиП 2.11.03-93),

τр = 3 часа – расчетное время охлаждения подземных резервуаров от передвижной пожарной техники (СНиП 2.11.03-93).

7) Общее требуемое количество воды на охлаждение и тушение резервуаров.

Wвобщ = Wвт Wвз (л)

8) Ориентировочное время наступления возможного выбросаТ нефтепродуктов из горящего резервуара.

T= (H – h) / (W u V) (ч), где

H – начальная высота слоя горючей жидкости в резервуаре, м;

h – высота слоя донной (подтоварной) воды, м;

W – линейная скорость прогрева горючей жидкости, м/ч (табличное значение);

u – линейная скорость выгорания горючей жидкости, м/ч (табличное значение);

V – линейная скорость понижения уровня вследствие откачки, м/ч (если откачка не производится, то V= 0).

Расчет сил и средств для тушения пожаров твердых горючих веществ и материалов водой (распространяющийся пожар)

Исходные данные для расчета сил и средств:

• • характеристика объекта (геометрические размеры, характер пожарной нагрузки и ее размещение на объекте, размещение водоисточников относительно объекта);
  • время с момента возникновения пожара до сообщения о нем (зависит от наличия на объекте вида средств охраны, средств связи и сигнализации, правильности действий лиц, обнаруживших пожар и т.д.);
  • линейная скорость распространения пожара V_л;
  • силы и средства, предусмотренные расписанием выездов и время их сосредоточения;
  • интенсивность подачи огнетушащих средств I_тр.

1) Определение времени развития пожара на различные моменты времени.

Выделяются следующие стадии развития пожара:

• 1, 2 стадии свободного развития пожара, причем на 1 стадии (t до 10 мин) линейная скорость распространения принимается равной 50% ее максимального значения (табличного), характерного для данной категории объектов, а с момента времени более 10 мин она принимается равной максимальному значению;
• 3 стадия характеризуется началом введения первых стволов на туше­ние пожара, в результате чего линейная скорость распространения пожара уменьшается, поэтому в промежутке времени с момента введения первых стволов до момента ограничения распространения пожара (момент локали­зации), ее значение принимается равным 0,5V_л. В момент выполнения условий локализации V_л = 0.
• 4 стадия – ликвидация пожара.

tсв = tобн tсооб tсб tсл tбр (мин.), где

• t_св – время свободного развития пожара на момент прибытия подразделения;
• t_обн – время развития пожара с момента его возникновения до момента его обнаружения (2 мин. – при наличии АПС или АУПТ, 2-5 мин. – при наличии круглосуточного дежурства, 5 мин. – во всех остальных случаях);
• t_сооб – время сообщения о пожаре в пожарную охрану (1 мин. – если телефон находится в помещении дежурного, 2 мин. – если телефон в другом помещении);
• t_сб = 1 мин. – время сбора личного состава по тревоге;
• t_сл – время следования пожарного подразделения (2 мин. на 1 км пути);
• t_бр – время боевого развертывания (3 мин. при подаче 1-го ствола, 5 мин. в остальных случаях).

2) Определение расстояния R, пройденного фронтом горения, за время t.

при tсв ≤ 10 мин.: R = 0,5·Vл·tсв (м);

при tвв > 10 мин.: R = 0,5·Vл·10 Vл·(tвв – 10)

при tвв < t* ≤tлок : R = 5·Vл Vл·(tвв – 10)

• где t_св – время свободного развития,
• t_вв – время на момент введения первых стволов на тушение,
• t_лок – время на момент локализации пожара,
• t* – время между моментами локализации пожара и введения первых стволов на тушение.

3) Определение площади пожара.

Площадь пожара Sп – это площадь проекции зоны горения на горизонтальную или (реже) на вертикальную плоскость. При горении на нескольких этажах за площадь пожара принимают суммарную площадь пожара на каждом этаже.

Периметр пожара Рп – это периметр площади пожара.

Фронт пожара Фп – это часть периметра пожара в направлении (направлениях) распространения горения.

Для определения формы площади пожара следует вычертить схему объекта в масштабе и от места возникновения пожара отложить в масштабе величину пути R, пройденного огнем во все возможные стороны.

При этом принято выделять три варианта формы площади пожара:

• круговую (Рис.2);
• угловую (Рис. 3, 4);
• прямоугольную (Рис. 5).

При прогнозировании развития пожара следует учитывать, что форма площади пожара может меняться. Так, при достижении фронтом пламени ограждающей конструкции или края площадки, принято считать, что фронт пожара спрямляется и форма площади пожара изменяется (Рис. 6).

а) Площадь пожара при круговой форме развития пожара.

Sп = k·p·R2 (м2),

• где k = 1 – при круговой форме развития пожара (рис. 2),
• k = 0,5 – при полукруговой форме развития пожара (рис. 4),
• k = 0,25 – при угловой форме развития пожара (рис. 3).

б) Площадь пожара при прямоугольной форме развития пожара.

Sп = n·b·R(м2),

• где n – количество направлений развития пожара,
• b – ширина помещения.

в) Площадь пожара при комбинированной форме развития пожара (рис 7)

Sп = S1 S2(м2)

4) Определение площади тушения пожара.

Площадь тушения Sт – это часть площади пожара, на которую осуществляется эффективное воздействие огнетушащими веществами.

Для практических расчетов используется параметр, называемый глубиной тушения hт, который равен для ручных стволов hт = 5 м, для лафетных hт = 10 м.

Тушение пожара производят, вводя стволы либо со всех сторон пожара – по периметру пожара (Рис. 8), либо на одном или нескольких направлениях, как правило, по фронту пожара (Рис. 9).

В некоторых случаях пожарные подразделения не могут подать огнетушащее средство одновременно на всю площадь пожара, например, при недостатке сил и средств, тогда тушение осуществляется по фронту распространяющегося пожара. При этом пожар локализуется на решающем направлении, а затем осуществляется процесс его тушения на других направлениях.

а) Площадь тушения пожара по периметру при круговой форме развития пожара.

Sт = k ·p · (R2 – r2)= k ·p··hт· (2·R – hт) (м2),

• где r = R – h_т ,
• h_т – глубина тушения стволов (для ручных стволов – 5м, для лафетных – 10 м).

б) Площадь тушения пожара по периметру при прямоугольной форме развития пожара.

Sт = 2·hт· (a b – 2·hт) (м2)– по всему периметру пожара,

где а и b – соответственно длина и ширина фронта пожара.

Sт = n·b·hт(м2)– по фронту распространяющегося пожара,

где b и n – соответственно ширина помещения и количество направлений подачи стволов.

5) Определение требуемого расхода воды на тушение пожара.

Qттр = Sп · Iтр – при Sп ≤Sт (л/с) или Qттр = Sт · Iтр – при Sп >Sт (л/с)

Интенсивность подачи огнетушащих веществ Iтр – это количество огнетушащего вещества, подаваемое за единицу времени на единицу расчетного параметра.

Различают следующие виды интенсивности:

Линейная – когда в качестве расчетного принят линейный параметр: например, фронт или периметр. Единицы измерения – л/с∙м. Линейная интенсивность используется, например, при определении количества стволов на охлаждение горящих и соседних с горящим резервуаров с нефтепродуктами.

Поверхностная – когда в качестве расчетного параметра принята площадь тушения пожара. Единицы измерения – л/с∙м2. Поверхностная интенсивность используется в практике пожаротушения наиболее часто, так как для тушения пожаров в большинстве случаев используется вода, которая тушит пожар по поверхности горящих материалов.

Объемная – когда в качестве расчетного параметра принят объем тушения. Единицы измерения – л/с∙м3. Объемная интенсивность используется, преимущественно, при объемном тушении пожаров, например, инертными газами.

Требуемая Iтр – количество огнетушащего вещества, которое необходимо подавать за единицу времени на единицу расчетного параметра тушения. Определяется требуемая интенсивность на основе расчетов, экспериментов, статистических данных по результатам тушения реальных пожаров и т.д.

Фактическая Iф – количество огнетушащего вещества, которое фактически подано за единицу времени на единицу расчетного параметра тушения.

6) Определение требуемого количества стволов на тушение.

а) Nтст = Qттр / qтст – по требуемому расходу воды,

б) Nтст = Рп / Рст – по периметру пожара,

Рп– часть периметра, на тушение которого вводятся стволы

Рст = qст / Iтр ∙ hт – часть периметра пожара, которая тушится одним стволом. Р = 2·p·L (длина окружности)

в) Nтст = n· (m A)– в складах со стеллажным хранением (рис. 11),

• где n – количество направлений развития пожара (ввода стволов),
• m – количество проходов между горящими стеллажами,
• A – количество проходов между горящим и соседним негорящим стеллажами.

7) Определение требуемого количества отделений для подачи стволов на тушение.

Nтотд = Nтст / nст отд ,

где nст отд – количество стволов, которое может подать одно отделение.

8) Определение требуемого расхода воды на защиту конструкций.

Qзтр = Sз·Iзтр (л/с),

• где S_з – защищаемая площадь (перекрытия, покрытия, стены, перегородки, оборудование и т.п.),
• I^з_тр = (0,3-0,5)·I_тр – интенсивность подачи воды на защиту.

9) Водоотдача кольцевой водопроводной сети рассчитывается по формуле:

Qксети = ((D/25) x Vв ) 2 [л/с], (40) где,

• D – диаметр водопроводной сети, [мм];
• 25 – переводное число из миллиметров в дюймы;
• V_в – скорость движения воды в водопроводе, которая равна:
• – при напоре водопроводной сети Hв =1,5 [м/с];
• – при напоре водопроводной сети H>30 м вод.ст. –V_в =2 [м/с].

Водоотдача тупиковой водопроводной сети рассчитывается по формуле:

Qтсети = 0,5 x Qксети , [л/с].

10) Определение требуемого количества стволов на защиту конструкций.

Nзст = Qзтр / qзст ,

Также количество стволов часто определяется без аналитического расчета из тактических соображений, исходя из мест размещения стволов и количества защищаемых объектов, например, на каждую ферму по одному лафетному стволу, в каждое смежное помещение по стволу РС-50.

11) Определение требуемого количества отделений для подачи стволов на защиту конструкций.

Nзотд = Nзст / nст отд

12) Определение требуемого количества отделений для выполнения других работ (эвакуация людей, мат. ценностей, вскрытия и разборки конструкций).

Nлотд = Nл / nл отд , Nмцотд = Nмц / nмц отд , Nвскотд = Sвск / Sвск отд

13) Определение общего требуемого количества отделений.

Nобщотд = Nтст Nзст Nлотд Nмцотд Nвскотд

На основании полученного результата РТП делает вывод о достаточности привлеченных к тушению пожара сил и средств. Если сил и средств недостаточно, то РТП делает новый расчет на момент прибытия последнего подразделения по следующему повышенному номеру (рангу) пожара.

14) Сравнение фактического расхода воды Qф на тушение, защиту и водоотдачи сети Qвод противопожарного водоснабжения

Qф = Nтст·qтст Nзст·qзст ≤ Qвод

15) Определение количества АЦ, устанавливаемых на водоисточники для подачи расчетного расхода воды.

На водоисточники устанавливают не всю технику, которая прибывает на пожар, а такое количество, которое обеспечило бы подачу расчетного расхода, т.е.

NАЦ = Qтр / 0,8 Qн,

где Qн – подача насоса, л/с

Такой оптимальный расход проверяют по принятым схемам боевого развертывания, с учетом длинны рукавных линий и расчетного количества стволов. В любом из указанных случаев, если позволяют условия (в частности, насосно-рукавная система), боевые расчеты прибывающих подразделений должны использоваться для работы от уже установленных на водоисточники автомобилей.

Это не только обеспечит использование техники на полную мощность, но и ускорит введение сил и средств на тушение пожара.

В зависимости от обстановки на пожаре требуемый расход огнетушащего вещества определяют на всю площадь пожара или на площадь тушения пожара. На основании полученного результата РТП может сделать вывод о достаточности привлеченных к тушению пожара сил и средств.