Введение. В последние годы в области пожарной безопасности большое внимание уделяется риск-ориентированному подходу и, в частности, широкое применение получил расчет пожарного риска. Значительно усложнились подходы и методы таких расчетов. Однако наличие ряда проблем говорит о необходимости ограничения применения расчета пожарного риска и его оптимизации с учетом сложившихся реалий практического применения.

Цели и задачи. Целью статьи является выявление существующих проблем при расчете пожарного риска и их влияния на результаты подобных расчетов, в том числе на корректность и возможность применения проектных решений, которые они обосновывают. Кроме того, одной из задач является поиск путей оптимизации и упрощения расчета для возможности уменьшения временных и материальных затрат на его выполнение, качественной проверки контролирующими органами при сохранении необходимой точности инженерной оценки.

Основная часть. Рассмотрены нормативные основания и предпосылки возникновения расчетных методов по оценке пожарного риска. Описаны существующие проблемы современного применения таких расчетов, включая несоответствия и перекосы в нормативном поле, отсутствие необходимых элементов соответствия понятию корректной оценки (погрешность результата, отсутствие правил в области программных продуктов и квалификации специалистов и т.п.), отсутствие возможности проверки и, как следствие, невозможность оценки правильности принятых в соответствии с расчетом проектных решений. Предложены подходы по оптимизации проведения расчетов. Описана модель эвакуации людей и протестирована компьютерная программа по ее реализации. Выполнен расчет модельного объекта.

Выводы. Описанные в настоящей работе проблемы свидетельствуют о значительном несовершенстве инст­ру­мен­та расчета пожарного риска, что, в свою очередь, не позволяет применять его для обоснования многих проектных решений, которые в настоящее время обосновываются таким расчетом. При этом соответствующие расчетные методики должны развиваться не только по пути усложнения, но и иметь возможность оптимизации с точки зрения практического применения и проверки результатов расчета. Кроме того, с учетом сложившейся ситуации естественной является необходимость ограничения ее применения для ряда случаев, по крайней мере, пока не будет достигнута необходимая точность, либо не будут разработаны соответствующие правовые механизмы, позволяющие пренебречь наличием большой погрешности и регулирующие сферу применения методик, программного обеспечения и работу соответствующих специалистов.

Введение. Применение легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) для уменьшения давления при внутреннем взрыве в помещении широко распространено. Кроме того, это мероприятие узаконено нормативно. Однако нормативные документы игнорируют тот распространенный факт, что ЛСК заглублены в проеме как минимум на свою толщину. С момента начала движения ЛСК после разрушения ее крепления к корпусу до момента выхода ЛСК из проема давление взрыва может возрасти кратно.

Цель. Определить влияние заглубления ЛСК в проеме на рост давления при внутреннем взрыве на начальной стадии развития взрыва при движении ЛСК внутри проема.

Методы исследования. Экспериментальное исследование проводилось во «взрывной» камере с открыва­ющимся проемом, в котором была установлена модель ЛСК.

Результаты и их обсуждение. Выявлено, что при соблюдении герметичности объема давление взрыва растет пропорционально t3, по крайней мере до ΔP < 10 кПа. В случае свободного движения ЛСК внутри проема герме­тичность системы нарушается по мере развития взрыва. В результате происходит уменьшение давления, при котором ЛСК выходит из проема, по сравнению с расчетным, в условиях герметичности. Тем не менее рост давления даже в условиях негерметичности следует изменению безразмерного параметра В, определяющего процесс на этой стадии взрыва.

Выводы. Процесс контролируется безразмерным параметром В. Количественное отличие обуславливается потерей герметичности системы при росте давления и возникновении силы трения при попытке уплотнить систему. Эти оба обстоятельства уменьшают относительный рост давления взрыва за время движения ЛСК в проеме, если силу трения включать в определение давления, при котором происходит разрушение связей ЛСК с конструкцией.

Введение. Хорошо известен эффект «overdrive», когда аэровзвесь, проявившая взрывоопасность при тестировании в 20-л камере, оказывается безопасной по результатам более надежного тестирования в 1 м3 камере. Завышение взрывоопасности пыли в 20-л камере объясняют предварительным нагревом свежей аэровзвеси пламенем энергоемкого (Eig) источника зажигания. О возможности «overdrive» судят по такому признаку: при Eig = 10 кДж индекс взрыва Kst < 4,5 МПа∙м/с (Proust et al., 2007). Данная статья посвящена выявлению дополнительных признаков «overdrive» в 20-л камере на примере взрывобезопасного антрацита для снижения вероятности упомянутой выше качественной ошибки.

Анализ публикаций. Замечен случайный характер проявления взрывоопасности антрацита в широком диапазоне концентраций пыли при Eig = 5 кДж (Cashdollar, Chatrathi, 1993). Наблюдаются две точки перегиба на восходящей ветви зависимости давления взрыва антрацита P от времени t, отвечающие сначала минимуму, а затем максимуму dP/dt соответственно. Все эти особенности могут являться признаками «overdrive» после экспериментальной проверки.

Антрацит и метод его исследования. Антрацит с содержанием летучих 2,7 % масс. исследован в 20-л камере Сивека, Eig = 10 кДж, с видеосъемкой излучения через смотровое окно.

Результаты. Получены зависимости интенсивности излучения среды и давления в камере от времени в диапазоне концентраций пыли от 125 до 750 г/м3.

Обсуждение и выводы. Подтверждены экспериментально и предложены три дополнительных признака эффекта «overdrive» для антрацита: вероятностный характер проявления взрывоопасности; две точки перегиба на восходящей ветви графика P(t); заметное ослабление излучения среды после выгорания источника зажигания и до момента достижения нижней точки перегиба. Давление взрыва превышало 400 кПа и обусловлено, в основном, выгоранием связанного углерода.

Введение. Огнезащита металлических конструкций является одной из актуальных проблем повышения огнестойкости сооружений, для чего в настоящее время применяются материалы интумесцентного типа, которые имеют ограниченный срок службы. При этом техническая документация на средства огнезащиты не имеет данных о сохранении свойств созданной огнезащитной системы в зависимости от сроков и условий эксплуатации. Целью исследования является апробирование метода термомеханического анализа для оценки сохранности огнезащитных свойств огнезащитной системы в ходе ее эксплуатации.

Теоретические основы. В современных условиях экспериментальная оценка сохранения свойств средств огнезащиты, как правило, не проводится, производитель ограничивается проведением испытаний по определению значений огнезащитной эффективности средства огнезащиты, что противоречит требованиям национальных стандартов. В настоящий момент стандартизированные методы испытаний по сохранению огнезащитных свойств средств огнезащиты в зависимости от сроков и условий эксплуатации в нашей стране отсутствуют.

Методы. В ходе проведения экспериментов были определены оптимальные параметры проведения испытаний средств огнезащиты методом термомеханического анализа (ТМА) и исследованы изменения термо­механических характеристик средств огнезащиты, подверженных климатическому старению.

Результаты и их обсуждение. Анализируя полученные результаты, можно отметить, что в процессе старения образцов в покрытии происходят существенные изменения, влияющие на формирование теплозащитного пенококсового слоя, что ведет к невозможности созданной огнезащитной системы выполнить свои функции по обеспечению требуемого предела огнестойкости в условиях эксплуатации. Коэффициент объемного расширения средств огнезащиты, подверженных климатическому старению, снижается более чем на 40 % при эксплуатации 6 и более лет.

Выводы. Проведенное исследование показало, что функции по формированию теплоизолирующего слоя огнезащитного покрытия при эксплуатации более 3 лет существенно снижаются. Применение метода термо­механического анализа может служить дополнительной идентификационной характеристикой средства огнезащиты для оценки сохранения ее свойств при эксплуатации.

Введение. Согласно действующим методическим рекомендациям в области проектирования и расчета параметров систем противодымной защиты зданий и сооружений как в России, так и других странах для определения расхода выделяющегося при пожаре дыма в помещениях, который необходимо удалять системами вытяжной противодымной вентиляции, применяются зависимости, основанные на тепловой мощности очага пожара. На процесс задымления помещения и его скорость при пожаре, кроме низшей теплоты сгорания и удельной скорости выгорания, могут повлиять такие характеристики пожарной нагрузки, как дымообразу­ющая способность, выход токсичных продуктов горения и т.п.

Цели и задачи. Целью работы является проверка предположения о влиянии характеристик пожарной нагрузки, не входящих в величину тепловой мощности очага пожара, на процесс задымления помещения.

Методы исследования. Для оценки задымленности помещений при пожаре с учетом различных типов пожарной нагрузки применялись методы компьютерного моделирования при помощи программного комплекса ­­Fire Dynamics Simulator.

Результаты и их обсуждение. Представлены результаты моделирования динамики дальности видимости, температуры и плотности дыма в помещениях площадью 100 и 200 м2 при пожаре с учетом различных типов пожарной нагрузки, участвующей в горении.

Выводы. Качественные отличия времени от начала пожара до потери видимости, динамики оптической плотности дымогазовоздушной среды, а также отличия площади задымления помещений свидетельствуют о существенной дифференцированности процесса задымления помещений в зависимости от свойств горючей нагрузки, участвующей в пожаре.

Выявленное влияние характеристик пожарной нагрузки, не входящих в величину тепловой мощности очага пожара, на процесс задымления помещения требует проведения дополнительных исследований по оценке эффективности работы систем дымоудаления из помещений с учетом результатов, полученных в настоящей статье.

Введение. Проведено обоснование важности исследований поведения резервуаров с компримированным и сжиженным водородом в очаге пожара в связи с тем, что такие аварии на объектах водородного транспорта являются наиболее опасными. Актуальность статьи обусловлена необходимостью оценки опасности указанного выше сценария аварии с целью его предотвращения и снижения последствий. Целью работы является анализ закономерностей протекания таких аварий на основе рассмотрения современных исследований в указанном направлении.

Поведение резервуаров с компримированным водородом в очаге пожара. Компримированный водород, как правило, хранится в баллонах из композитных материалов, а сжиженный — в двухоболочечных изотермических резервуарах. При попадании баллона из композитных материалов в очаг пожара через 5–15 мин происходит его взрыв. При этом давление газа в баллоне в момент его разрыва отличается от первоначального не более чем на 10 %.

Поведение резервуаров с жидким водородом в очаге пожара. Жидкий водород хранится и транспортируется в изотермических двухоболочечных резервуарах. Время сохранения целостности подобного резервуара (промежуток времени от начала огневого воздействия до разрыва) может достигать нескольких десятков минут в зависимости от его конструкции и интенсивности теплового воздействия.

Выводы. При разрушении баллонов с компримированным водородом и резервуаров с жидким водородом образуются ударные волны, огненные шары и разлетающиеся фрагменты баллонов и резервуаров. Размеры зон поражения могут достигать нескольких десятков метров в зависимости от параметров баллонов и резервуаров. При этом наибольший размер зоны поражения наблюдается в случае образования огненного шара.

Введение. В данной статье рассмотрены теоретические и практические аспекты применения цепей Маркова к моделированию функционирования систем противопожарной защиты объектов на примере автоматических установок пожаротушения.

Материалы и методы. В процессе работы использован математический аппарат цепей Маркова и приведены соответствующие теоретические сведения. В качестве примера принята автоматическая установка пожаротушения и приведен граф ее состояний, с помощью которого становится возможным теоретически описать и количественно оценить вероятности состояний установки. Показана возможность оптимизации такого графа.

Теоретические основы. Определение вероятностей состояний исследуемой системы (в данном случае — автоматической установки пожаротушения) в процессе эксплуатации — режим готовности, временного отключения, срабатывания, восстановления готовности и тестирования, что позволяет как оценить эффективность ее применения, так и выработать необходимые рекомендации по повышению эффективности.

Результаты и их обсуждение. В результате исследования были получены математические выражения и количественные оценки вероятностей состояний автоматической установки пожаротушения, на основе которых могут быть сформулированы предложения по повышению эффективности ее функционирования. С использованием оптимизированного графа марковский цепи получено аналитическое выражение для оценки динамики вероятности состояния готовности к применению автоматической установки пожаротушения.

Выводы. На примере процесса эксплуатации автоматической установки пожаротушения показана возможность его описания с помощью полумарковской цепи с целью оценки вероятностей состояний установки. Также показана возможность оптимизации цепи с целью ее упрощения и получения аналитических выражений динамики вероятностей состояний. Представленный подход может быть использован другими исследователями для решения аналогичных задач.

Введение. Современные технологии в системах пожарной автоматики играют важную роль в предупреждении и быстром обнаружении пожаров. Неработающая или некорректно функционирующая техника и технология часто становятся основной причиной возникновения пожара. Однако внимание отечественных авторов к обозначению трендов интеллектуальных пожарных извещателей оказывается недостаточным и статья имеет целью освещение данного вопроса. Решены соответствующие задачи по определению системы пожарной автоматики и роли извещателей в ее функционировании по выявлению основных направлений исследований актуальных отечественных и зарубежных публикаций, касающиеся применения искусственного интеллекта и интернета вещей в системе пожарной автоматики. Наличие точных показателей и возможность корректировки параметров позволяют обеспечить высокий уровень безопасности процесса и при необходимости вовремя реагировать.

Аналитическая часть. Рассмотрены интеллектуальные пожарные извещатели, основанные на таких средствах и технологиях, как машинное обучение и искусственный нос, а также их применение в обнаружении опасных факторов пожара. Представлены схемы и данные использования пожарных извещателей. Про­анализированы условия безопасности на разных уровнях, предложены методы преобразования сигналов, поступающих от пожарных извещателей, и варианты интеграции электронного носа и тепловизионных камер в систему пожарной автоматики. Кроме того, отмечены преимущества использования искусственного носа, машинного зрения и микросенсорных кластеров в обеспечении пожарной безопасности.

Выводы. Использование интеллектуальных пожарных извещателей значительно повышает эффективность и надежность системы пожарной автоматики. Результаты работы будут полезны исследователям, разработчикам и инженерам системы пожарной автоматики, студентам направлений подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность» и 27.03.01 «Стандартизация и метрология», а также при изучении дисциплины «Интеллектуальные системы измерения, контроля качества и сертификации продукции» по направлению подготовки 27.04.02 «Управление качеством».

Введение. Рассмотрены тактические аспекты управления боевыми действиями по тушению пожаров воздушных судов при возникновении возгорания внутри фюзеляжа. Предложена авторская тактика тушения внутрифюзеляжных пожаров воздушного судна с использованием современного оборудования, стоящего на вооружении в подразделениях Государственной противопожарной службы.

Цель и задачи. Оптимизация и усовершенствование управленческих решений по ликвидации чрезвычайных ситуаций аварий воздушных судов, а также усовершенствование комплектования и оснащения пожарно-­спасательных подразделений.

Материалы и методы. В процессе работы рассмотрена применяемая в наши дни тактика тушения подобных пожаров аварийно-спасательными подразделениями, а также проведены пожарно-тактические учения по тушению воздушного судна на территории международного аэропорта. Произведено два расчета ведения боевых действий по тушению пожаров с применением имеющихся сил и средств аварийно-спасательных подразделений: расчет по реально применяемой тактике тушения и расчет тактики тушения, предложенной авторами статьи после апробации ее в ходе учений. В заключении произведен сравнительный анализ полученных из расчетов данных.

Результаты и их обсуждение. В результате исследования была предложена авторская тактика, базирующаяся на применении современной технологии, предназначенной для быстрого тушения пожаров, а именно — установки пожаротушения с гидроабразивной резкой «Кобра». На основании произведенных расчетов, сравнительного анализа и полученных выводов авторы статьи рекомендуют к доукомплектованию подразделений служб поискового и аварийно-спасательного обеспечения полетов нашей страны установками пожаротушения с гидроабразивной резкой «Кобра», которые в данный момент отсутствуют в распоряжении этих служб.

Выводы. В результате исследования был получен обоснованный вывод об эффективности и необходимости внедрения новой тактики тушения пожаров и доукомплектования служб поискового и аварийно-спасательного обеспечения полетов нашей страны установками пожаротушения с гидроабразивной резкой «Кобра». Также в условиях отсутствия графического отображения установки пожаротушения с гидроабразивной резкой «Кобра» в нормативных документах системы МЧС России авторами статьи было разработано и предложено применять в документах предварительного планирования графическое отображение установки пожаротушения с гидро­абразивной резкой «Кобра» и внести изменения в нормативную базу МЧС России в виде графического отображения этой установки, так как в настоящее время оно отсутствует.