firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/PVB.2020.29.03.33-43firesmi-875Research ArticleМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ ПРОГРАММMATHEMATICAL MODELING, NUMERICAL METHODS AND PROGRAM COMPLEXESОб уточненной оценке координат очага пожара в помещенииOn a more precise assessment of coordinates of the seat of fire in the premiseshttps://orcid.org/0000-0002-2769-0086ТанклевскийЛ. Т.TanklevskiyL. T.

ТАНКЛЕВСКИЙ Леонид Тимофеевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой Высшей школы техносферной безопасности. Author ID: 181476, ResearcherID: S-1901-2017; Scopus Author ID: 57192367552

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Leonid T. TANKLEVSKIY, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of Department of Higher School of Technosphere Safety. Author ID: 181476, ResearcherID: S-1901-2017; Scopus Author ID: 57192367552

Polytechnicheskaya St., 29, Saint Petersburg, 195251

tanklevskiy@gefest-spb.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4100-1686БабиковИ. А.BabikovI. A.

БАБИКОВ Игорь Александрович, аспирант Высшей школы техносферной безопасности. Author ID: 949758, ResearcherID: S-5502-2017; Scopus Author ID: 57205082476

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Igor A. BABIKOV, Graduate Student of Department of Higher School of Technosphere Safety. Author ID: 949758, ResearcherID: S-5502-2017; Scopus Author ID: 57205082476

Polytechnicheskaya St., 29, Saint Petersburg, 195251

babikovia@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1561-2483ТаранцевА. А.TarantsevA. A.

ТАРАНЦЕВ Александр Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий лабораторией Института проблем транспорта им. Н.С. Соломенко Российской академии наук; профессор, Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России. Author ID: 664653, ResearcherID: K-2087-2018; Scopus Author ID: 57195636448

199178, г. Санкт-Петербург, 12-я Линия ВО, 13196105, г. Санкт-Петербург, Московский просп., 149 

Alexander A. TARANTSEV, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of Laboratory of Solomenko Institute of Transport Problems of the Russian Academy of Sciences; Professor; Saint Petersburg University of State Fire Service of EMERCOM of Russia. Author ID: 664653, Researcher ID: K-2087-2018; Scopus Author ID: 57195636448

12-ya Liniya VO, 13, Saint Petersburg, 199178Moskovskiy Avenue, 149, Saint Petersburg, 196105 

info@iptran.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9401-7206ЗыбинаО. А.ZybinaO. A.

ЗЫБИНА Ольга Александровна, д-р техн. наук, доцент Высшей школы техносферной безопасности. Author ID: 505657; ResearcherID: Q-4451-2017; Scopus Author ID: 6504571187

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Olga A. ZYBINA, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of the Higher school of technosphere safety. Author ID: 505657, ResearcherID: Q-4451-2017; Scopus Author ID: 6504571187

Polytechnicheskaya St., 29, Saint Petersburg, 195251

zybina_oa@spbstu.ruСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great Saint Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationИнститут проблем транспорта им. Н.С. Соломенко Российской академии наук; Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС РоссииРоссияSolomenko’s Institute of Transport Problems of the Russian Academy of Sciences; Saint Petersburg University of State Fire Service of Emercom of RussiaRussian Federation2020190720202933343Copyright © Танклевский Л.Т., Бабиков И.А., Таранцев А.А., Зыбина О.А., 20202020Танклевский Л.Т., Бабиков И.А., Таранцев А.А., Зыбина О.А.Tanklevskiy L.T., Babikov I.A., Tarantsev A.A., Zybina O.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/875Введение

Введение. Проблема быстрого определения координат пожара в помещении является весьма актуальной для своевременного осуществления принудительной активации оросителей. Решению данной проблемы посвящен ряд работ, в частности приведен способ графоаналитического определения координат (хо, уо) очага пожара в помещении.

Теоретическая часть

Теоретическая часть. Разработанный авторами метод дает возможность определить координаты пожара благодаря показаниям N термодатчиков. Метод обладает следующими особенностями:

а) основывается на модели пожара, полученной Р. Альпертом для помещений, и свидетельствует о том, что нужно учитывать не просто температуру, фиксируемую термодатчиками, а значение этой температуры в третьей степени;

б) позволяет определить координаты очага пожара не только по приращению температуры, но и по скорости ее роста, причем результат в обоих случаях будет практически одинаковым и не зависящим ни от высоты помещения, ни от времени, ни от формы пожара.

Компьютерный эксперимент

Компьютерный эксперимент. Для верификации полученного выражения был проведен компьютерный эксперимент на примере помещения склада. Для двух вариантов пожара А и Б с применением модели Р. Альперта и заданными координатами очагов, используя специально разработанную компьютерную программу, были смоделированы динамика прироста температуры ΔTi (t) и скорости ее изменения.

Натурный эксперимент

Натурный эксперимент. В работе приведены результаты натурного эксперимента, при котором были зарегистрированы данные с 16 термопар, показывающие распространение теплового поля пожара. С использованием этих данных в компьютерной программе стало возможным определить координаты пожара, соответствующие реальному местоположению очага.

Выводы

Выводы. На основе полученного выражения можно оперативно, с приемлемой достоверностью определять координаты очага пожара, что позволяет принудительно активировать один, два или три оросителя, которые способны подавить пожар на самой ранней стадии с минимальным количеством расходуемого огнетушащего вещества.

Introduction

Introduction. The problem of quick identification of fire coordinates in the premises is particularly relevant electrical activation. A number of authors focus on this problem, in particular, they analyze the method of graphic and analytic positioning (хо, уо) of the fire seat in the premises.

Theoretical part

Theoretical part. The method developed by the authors makes it possible to identify the coordinates of a fire by reading N values of temperature sensors. The method has the following features: 

a) it is based on the fire model obtained by R. Alpert for premises, and shows that it is necessary to take into account not just the temperature read by temperature sensors, but the value of this temperature in third power;

b) it allows you to determine the coordinates of the seat of fire, not only by the increase in temperature, but also by the speed of its growth, and the result in both cases will be almost the same and independent of either the height of the premises, or time, or the form of fire.

Computer experiment

Computer experiment. To verify the obtained expression, a computer experiment was carried out using the example of a warehouse. For two A and B fire variants using R. Alpert model and the specified coordinates of the fronts, using a specially developed computer program, the dynamics of temperature increase ΔTi (t) and the rate of its change were simulated.

Full-Scale experiment

Full-Scale experiment. The paper presents the results of a full-scale experiment in which data from 16 thermocouples showing the spread of the thermal field of fire were registered. Using this data in the computer program it was possible to set the coordinates of the fire that corresponded to the real location of the seat of fire.

Conclusions

Conclusions. On the basis of the obtained expression it is possible to set quickly, with acceptable reliability, the coordinates of the seat of fire, which allows to forcefully activate one, two or three sprinklers that are able to fight the fire at the earliest stage with the minimum flow of fire extinguishing agent.

оросительтермодатчикспринклерная автоматическая установка пожаротушенияпожарная безопасностьпринудительная активацияsprinklertemperature sensorsprinkler automatic fire-fighting systemfire safetyelectrical activationReferencesMarkus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Application of a simplified pyrolysis model to predict fire development in rack storage facilities // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 1107. Issue 4. P. 042012. DOI: 10.1088/1742-6596/1107/4/042012Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Application of a simplified pyrolysis model to predict fire development in rack storage facilities. Journal of Physics: Conference Series. 2018; 1107(4):042012. DOI: 10.1088/1742-6596/1107/4/042012Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Fire growth in a high-rack storage // Proceedings of the Ninth International Seminar on Fire and Explosion Hazards. 2019. Vol. 2. Pp. 796–807. DOI: 10.18720/spbpu/2/k19-70Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Fire growth in a high-rack storage. Proceedings of the Ninth International Seminar on Fire and Explosion Hazards. 2019; 2:796–807. DOI: 10.18720/spbpu/2/k19-70Дорожкин А.С., Таранцев А.А., Минкин Д.Ю. Проблема пожарной безопасности подземных автостоянок // Проблемы управления рисками в техносфере. 2015. № 1 (33). С. 13–18.Dorozhkin A.S., Tarantsev A.A., Minkin D.Yu. Problems of fire safety underground parking. Problems of Technosphere Risk Management. 2015; 1(33):13-18. (rus.).Таранцев А.А., Шидловский Г.Л., Поташев Д.А. Особенности распространения опасных факторов пожара в подземных стоянках автомобилей // Проблемы управления рисками в техносфере. 2020. № 1 (53). С. 43–52.Tarantsev A.A., Shidlovsky G.L., Potashev D.A. Features of the spread of fire hazards in underground parking lots. Problems of Technosphere Risk Management. 2020; 1(53):43-52. (rus.).Kopylov S., Tanklevskiy L., Vasilev M., Zima V., Snegirev A. Advantages of Electronically Controlled Sprinklers (ECS) for fire protection of tunnels // Proceedings from the Fifth International Symposium on Tunnel Safety and Security, New York, USA, March 14-16, 2012. 2012. Vol. 1. Pp. 87–92.Kopylov S., Tanklevskiy L., Vasilev M., Zima V., Snegirev A. Advantages of Electronically Controlled Sprinklers (ECS) for fire protection of tunnels. Proceedings from the Fifth International Symposium on Tunnel Safety and Security, New York, USA, March 14-16, 2012. 2012; 1:87-92.Родэ А.А., Иванов Е.Н., Климов Г.В. Автоматические установки для тушения пожаров. М. : Стройиздат, 1965. 187 с.Rode A.A., Ivanov E.N., Klimov G.V. Automatic systems for fire extinguishing. Moscow, Stroyizdat Publ., 1965; 187. (rus.).Ходаков В.Ф. Автоматические установки водяного пожаротушения. Киев : Будiвельник, 1970. 92 c.Khodakov V.F. Automatic systems for water fire extinguishing. Kiev, Budivelnik, 1970; 92. (rus.).Бубырь Н.Ф., Иванов А.Ф., Бабуров В.П., Мангасаров В.И. Установки автоматической противопожарной защиты : учеб. пособие для пожарно-техн. училищ. М. : Стройиздат, 1979. 176 с.Bubyr N.F., Ivanov A.F., Baburov V.P., Mangasarov V.I. Installations of automatic fire protection: study guide for fire-technical schools. Moscow, Stroyizdat, 1979; 176. (rus.).Болотин Е.Т., Мажара И.И., Пестмаль Н.Ф. Проектирование установок автоматического пожаротушения. Киев : Будiвельник, 1980. 116 с.Bolotin E.T., Mazhara I.I., Pestmal N.F. Design of automatic fire extinguishing systems. Kiev, Budivelnik, 1980; 116. (rus.).Бубырь Н.Ф., Воробьев Р.П., Быстров Ю.В., Зуйков Г.М. Эксплуатация установок пожарной автоматики. М. : Стройиздат, 1986. 367 с.Bubyr N.F., Vorobyev R.P., Bystrov Yu.V., Zuykov G.M. Operation of fire automatics. Moscow, Stroyizdat, 1986; 367. (rus.).Агафонов В.В., Копылов Н.П. Установки аэрозольного пожаротушения: элементы и характеристики, проектирование, монтаж и эксплуатация. М. : ВНИИПО, 1999. 232 с.Agafonov V.V., Kopylov N.P. Aerosol fire extinguishing installations: elements and characteristics, design, installation and operation. Moscow, VNIIPO Publ., 1999; 232. (rus.).Мешман Л.М., Цариченко С.Г., Былинкин В.А., Алешин В.В., Губин Р.Ю. Проектирование водяных и пенных автоматических установок пожаротушения. М. : ВНИИПО МЧС РФ, 2002. 413 с.Meshman L.M., Tsarichenko S.G., Bylinkin V.A., Aleshin V.V., Gubin R.Yu. Design of water and foam automatic fire extinguishing systems. Moscow, VNIIPO of EMERCOM of Russia, 2002; 413. (rus.).Собурь С.В. Установки пожаротушения автоматические : справочник. М. : Спецтехника, 2003. 400 с.Sobur S.V. Automatic fire extinguishing installations: handbook. Moscow, Spetstekhnika Publ., 2003; 400. (rus.).Сафронов В.В., Аксенова Е.В. Выбор и расчет параметров установок пожаротушения и сигнализации : учеб. пособие. Орел : ОрелГТУ, 2004. 57 с.Safronov V.V., Aksenova E.V. The selection and calculation of parameters of fire extinguishing and alarm systems: study guide. Orеl, Orel State Technical University Publ., 2004; 57. (rus.).Храпский С.Ф., Стариков В.И., Рысев Д.В. Производственная и пожарная автоматика : учеб. пособие. Омск : Издательство ОмГТУ, 2013. 152 с.Khrapskiy S.F., Starikov V.I., Rysev D.V. Industrial and fire automatics: study guide. Omsk, OmSTU Publ., 2013; 152. (rus.).Собурь С.В. Установки пожарной сигнализации : учебно-справочное пособие. М. : Пожкнига, 2015. 256 с.Sobur S.V. Fire alarm systems: study guide. Moscow, Pozhkniga Publ., 2015; 256. (rus.).Воронков О.Ю. Расчет, монтаж и эксплуатация автоматических установок пожаротушения : учеб. пособие. Омск : Издательство ОмГТУ, 2016.Voronkov O.Yu. Calculation, installation and operation of automatic fire extinguishing systems. Omsk, OmSTU Publ., 2016. (rus.).Илюшов Н.Я. Автоматические установки пожаротушения : учеб. пособие. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2016. 134 с.Ilyushov N.Ya. Automatic fire extinguishing systems: study guide. Novosibirsk, NSTU Publ., 2016; 134. (rus.).Mitchell N.D. New Light on Self-Ignition // Quarterly of the National Fire Protection Association. 1951. Vol. 45. Issue 2. Pp. 165–172.Mitchell N.D. New Light on Self-Ignition. Quarterly of the National Fire Protection Association. 1951; 45(2):165-172.Rasbash D.J. The extinction of fires by water sprays // Fire Research Abstracts and Reviews. 1962. Vol. 4. Pр. 28–52.Rasbash D.J. The extinction of fires by water sprays. Fire Research Abstracts and Reviews. 1962; 4:28-52.Williams F.A. A unified view of fire suppression // Journal of Fire and Flammability. 1974. Vol. 5. Pр. 54–63.Williams F.A. A unified view of fire suppression. Journal of Fire and Flammability. 1974; 5:54-63.Bryan J.L. Fire suppression and detection systems. Beverley Hills, California : Glencoe Press, 1974. 409 p.Bryan J.L. Fire Suppression and Detection Systems. Beverley Hills, California, Glencoe Press, 1974; 409.Yao C. Development of large-drop sprinklers // FMRC Technical Report Serial No. 22476. Norwood, MA : Factory Mutual Research Corporation, 1976.Yao C. Development of large-drop sprinklers. FMRC Technical Report Serial No. 22476. Norwood, MA, Factory Mutual Research Corporation, 1976.Bullen M.L. The effect of a sprinkler on the stability of a smoke layer beneath a ceiling // Fire Technology. 1977. No. 13. Pр. 21–34. DOI: 10.1007/BF02338883Bullen M.L. The effect of a sprinkler on the stability of a smoke layer beneath a ceiling. Fire Technology. 1977; 13:21-34. DOI: 10.1007/BF02338883Yao C. Application of sprinkler technology // Workshop on Engineering Applications of Fire Technology held at the National Bureau of Standards. 1980.Yao C. Application of sprinkler technology. Workshop on Engineering Applications of Fire Technology held at the National Bureau of Standards. 1980.Fire protection handbook: Fifteenth Edition. National Fire Protection Association, 1981. 50 p.Fire Protection Handbook: Fifteenth Edition. National Fire Protection Association, 1981; 50.Tanklevskiy L., Tsoy A., Snegirev A. Electrically controlled dynamic sprinkler activation: Computational assessment of potential efficiency // Fire Safety Journal. 2017. Vol. 91. Pp. 614–623. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.04.019Tanklevskiy L., Tsoy A., Snegirev A. Electrically controlled dynamic sprinkler activation: Computational assessment of potential efficiency. Fire Safety Journal. 2017; 91:614-623. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.04.019Tanklevskiy L., Vasiliev M., Meshman L., Snegirev A., Tsoi A. A novel methodology of electrically controlled sprinkler activation // Proceedings of the 13th International conference Interflam 2013 (Royal Holloway College University of London, UK, 24–26 June). 2013. Pp. 503–508.Tanklevskiy L., Vasiliev M., Meshman L., Snegirev A., Tsoi A. A novel methodology of electrically controlled sprinkler activation. Proceedings of the 13th International conference Interflam 2013 (Royal Holloway College University of London, UK, 24-26 June). 2013; 503-508.Таранцев А.А., Танклевский Л.Т., Снегирев А.Ю., Цой А.С., Копылов С.Н., Мешман Л.М. Оценка эффективности спринклерной установки пожаротушения // Пожарная безопасность. 2015. № 1. С. 72–79.Tarantsev A.A., Tanklevskiy L.T., Snegirev A.Yu., Tsoy А.S., Kopylov S.N., Meshman L.M. Assessment of the sprinkler installation efficiency. Fire Safety. 2015; 1:72-79. (rus.).Королева Л.А., Таранцев А.А., Груданова О.В. Об экономической оценке двух путей модернизации установок пожаротушения // Проблемы управления рисками в техносфере. 2007. № 1. С. 38–42.Koroleva L.A., Tarantsev A.A., Grudanova O.V. On the economic assessment of two ways to modernize fire extinguishing installations. Problems of Technosphere Risk Management. 2007; 1:38-42. (rus.).Мешман Л.М., Снегирев А.Ю., Танклевский Л.Т., Таранцев А.А. О возможности использования пластиковых труб в спринклерных установках автоматического пожаротушения // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2014. Т. 23. № 10. С. 73–78.Meshman L.M., Snegirev A.Yu., Tanklevskiy L.T., Tarantsev A.A. On the possibility of the use of plastic pipes sprinkler automatic fire extinguishing installations. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2014; 23(10):73-78. (rus.).Артамонов В.С., Груданова О.В., Таранцев А.А. Уточненный порядок расчета одноуровневых разветвленных гидравлических сетей // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2008. Т. 17. № 3. С. 77–83.Artamonov V.S., Grudanova O.V., Tarantsev A.A. Refined calculation procedure for single level branched hydraulic networks. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2008; 17(3):77-83. (rus.).Tsoi A., Snegirev A., Tanklevskiy L., Sheinman I. Flame suppression by water sprays: exploring capabilities and failures of FDS // Proceedings of the Seventh International Seminar Fire and Explosion Hazards. 2013. Pp. 482–491. DOI: 10.3850/978-981-07-5936-0_07-05Tsoi A., Snegirev A., Tanklevskiy L., Sheinman I. Flame suppression by water sprays: exploring capabilities and failures of FDS. Proceedings of the Seventh International Seminar Fire and Explosion Hazards. 2013; 482-491. DOI: 10.3850/978-981-07-5936-0_07-05Бабиков И.А., Танклевский А.Л., Таранцев А.А. О способе определения группы принудительно активируемых оросителей при возникновении пожара в помещении // Проблемы управления рисками в техносфере. 2019. № 3 (51). С. 34–41.Babikov I.A., Tanklevsky A.L., Tarantsev A.A. Determination method of sprinklers with electrical activation in case of internal fire. Problems of Technosphere Risk Management. 2019; 3(51):34-41. (rus.).Xin Y., Burchesky K., De Vries J., Magistrale H., Zhou X., D’Aniello S. SMART sprinkler protection for highly challenging fires — part 1: system design and function evaluation // Fire Technology. 2017. Vol. 53. Pp. 1847–1884. DOI: 10.1007/s10694-017-0662-2Xin Y., Burchesky K., De Vries J., Magistrale H., Zhou X., D’Aniello S. SMART sprinkler protection for highly challenging fires — part 1: system design and function evaluation. Fire Technology. 2017; 53:1847-1884. DOI: 10.1007/s10694-017-0662-2Drysdale D. An introduction to fire dynamics. Chichester : John Wiley & Sons, 1985. 440 p.Drysdale D. An Introduction to Fire Dynamics. Chichester, John Wiley & Sons, 1985; 440.Snegirev A.Yu., Tanklevskii L.T. The macrokinetics of indoor fire // High Temperature. 1998. Vol. 36. Issue 5. Pp. 737–743.Snegirev A.Yu., Tanklevskii L.T. The macrokinetics of indoor fire. High Temperature. 1998; 36(5):737-743.Snegirev A.Yu., Tanklevskii L.T. Numerical simulation of turbulent convection of gas indoors in the presence of a source of ignition // High Temperature. 1998. Vol. 36. Issue 6. Pp. 949–959.Snegirev A.Yu., Tanklevskii L.T. Numerical simulation of turbulent convection of gas indoors in the presence of a source of ignition. High Temperature. 1998; 36(6):949-959.Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Application of the thermal pyrolysis model to predict flame spread over continuous and discrete fire load // Fire Safety Journal. 2019. Vol. 108. Р. 102825. DOI: 10.1016/j.firesaf.2019.102825Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Application of the thermal pyrolysis model to predict flame spread over continuous and discrete fire load. Fire Safety Journal. 2019; 108:102825. DOI: 10.1016/j.firesaf.2019.102825Alpert R.L. Ceiling Jet Flows // SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Quincy : National Fire Protection Association, 2002. Pp. 2-18–2-31.Alpert R.L. Ceiling Jet Flows. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Quincy, National Fire Protection Association, 2002; 2-18-2-31.Пособие по применению «Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности». М. : ВНИИПО МЧС России, 2012.The application manual of “Methods for determining the calculated values of fire risk in buildings, constructions and structures of various classes of functional fire hazard”. Moscow, VNIIPO of EMERCOM of Russia, 2012. (rus.).Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. М. : Физматгис, 1962. 349 с.Linnik Yu.V. The least squares method and the basics of the mathematical-statistical theory of observation processing. Moscow, Fizmatgis Publ., 1962; 349. (rus.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.