Введение. Гибкое нормирование определяет цели проектирования системы противопожарной защиты объекта, а пути их достижения выбирает проектировщик. Выполнение поставленной задачи подтверждается проверкой критериев. Цель статьи — показать возможности использования имитационного моделирования для реализации целей гибкого нормирования систем противопожарной защиты общественных зданий.

Теоретические основы имитационного моделирования. Предлагается при имитационном моделировании учитывать индивидуальный пожарный риск и риск материальных потерь при пожаре. Для розыгрыша одного случайного сценария пожара используют утвержденную процедуру расчета индивидуального пожарного риска, входящую в основной блок. Перечень случайных входных величин, области их изменения, розыгрыш значений, обработка результатов моделирования, выбор решений по полученным результатам, управление моделированием проводится во втором блоке имитационной системы.

Результаты и их обсуждение. Применение имитационного моделирования обосновано для выбора рацио­нальных решений по пожарной безопасности. Проектировщик, исходя из условий объекта и требований пожарной безопасности, может выбрать критерий и систему защиты объекта, решив многокритериальную задачу. Предложены модели для оценки надежности использования первичных средств пожаротушения, тушения пожарной охраной пожара в очаге, надежности противопожарных строительных конструкций, противо­пожарных дверей, отдельных или в составе противопожарных преград. Сформулирована система критериев, включающих критерии: индивидуального пожарного риска, приведенных затрат, «запаса времени эвакуации», необходимого времени эвакуации. На основе статистики, полученной в результате имитационного моделирования, проектировщик определяет искомые показатели. Приведена формула для расчета числа испытаний в зависимости от точности определения математического ожидания, дисперсии случайных величин статистических параметров.

Выводы. Предложено в рамках гибкого нормирования при проектировании систем противопожарной защиты использовать имитационное моделирование по методу Монте-Карло. Систематизированы критерии принятия решений, учитывающие характеристики пожарных рисков. Приведены расчетные оценки эффективности ряда противопожарных мероприятий.

Введение. Значительная часть предохранительных клапанов прямого действия открывается при заданном давлении, а закрывается при меньшем, образуя петлю гистерезиса. Этот эффект известен по результатам испытаний давно. Причина возникновения гистерезиса объяснена путем сравнения газодинамических сил, действующих на подвижные части клапана, и усилия пружины или груза. К сожалению, сравнение выполнено графоаналитическим методом, не обладающим общностью суждений. Это можно было бы преодолеть, описав петлю гистерезиса аналитически, но известные математические модели, в том числе и численные, описывают только отдельные ее ветви, то ли это участок петли в момент открытия клапана, то ли закрытия.

Цель исследования. Аналитическим путем решить задачу построения петли гистерезиса в работе предохрани­тельного клапана прямого действия.

Рабочая гипотеза. Резкое движение грибка клапана вверх с седла до упора в ограничители при достижении в защищаемом объеме расчетного давления и резкое движение грибка вниз на седло при снижении давления есть результат перескока грибка с одного устойчивого положения на другое, минуя неустойчивый участок характеристики клапана.

Метод исследования. Теоретический, с использованием законов газовой динамики, механики, теории устойчивости и теории подобия.

Выводы. Петля гистерезиса в работе предохранительного клапана, представляющая собой разрывную функцию, может быть описана аналитически. Она является набором устойчивых участков линии равновесия сил, действующих на подвижные части предохранительного клапана. Полученная из условия равновесия сил зависимость высоты подъема клапана от давления в защищаемом объеме вполне адекватно отражает известные экспериментальные данные.

Получено также, что грузовые клапаны органически имеют большую петлю гистерезиса, которую никакими способами нельзя исключить. У пружинных клапанов тоже бывает петля гистерезиса, размер которой можно регулировать за счет изменения жесткости пружины, в том числе полностью исключить.

Введение. Проведено обоснование важности исследований поведения резервуаров с СПГ в очаге пожара. Отмечен наиболее опасный режим разрушения таких резервуаров — BLEVE (boiling liquid expanding vapor explosion — взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости). Актуальность статьи обусловлена необходимостью анали­­за явления BLEVE с целью его предотвращения и снижения последствий. Целью работы является изложение основ феноменологии этого явления и анализ современных исследований в указанном направлении, включая анализ имевших место инцидентов. При этом основное внимание уделяется сжиженному природному газу.

Общие закономерности возникновения и протекания BLEVE. На основе анализа p–V и p–T диаграмм (p — давление; V — объем; T — температура) рассмотрена феноменология явления BLEVE. Отмечено наличие предельной температуры перегрева жидкой фазы, выше которой ее кипение происходит в режиме гомогенной нуклеации с дальнейшим возникновением BLEVE.

Краткий анализ аварий с возникновением BLEVE на резервуарах СПГ. Рассмотрены имевшие место наиболее крупные аварии с взрывом резервуаров СПГ в очаге пожара. В их числе проанализированы инциденты в г. Тивисса (Испания, 2002 г.), г. Зарзалико (Испания, 2011 г.) и провинции Шанси (Китайская народная республика, 2019 г.) на автоцистернах для перевозки СПГ. Отмечено, что размеры зон поражения опасными факторами таких аварий (тепловое излучение огненных шаров, давление в ударной волне, разлетающиеся фрагменты резервуаров) могут достигать величин 100–200 м.

Экспериментальные и теоретические исследования явления BLEVE и образующихся при этом огненных шаров. Проанализированы исследования, в которых изучены параметры огненного шара (диаметр, длительность существования, высота подъема, интенсивность теплового излучения) на резервуарах СПГ объ­емом до 5 м3. Отмечено также крупномасштабное исследование параметров огненного шара, образующегося в результате истечения СПГ из трубопровода и сгорания образующегося переобогащенного облака.

Выводы. Основные закономерности аварий на резервуарах СПГ, протекающих в режиме BLEVE с образованием огненных шаров, во многом аналогичны имеющим место в случае резервуаров со сжиженными углеводородными газами (СУГ), но при этом поверхностная плотность теплового потока огненного шара СПГ (около 500 кВт/м2) существенно выше, чем для СУГ.

Введение. Обеспечение широкого и эффективного внедрения в практику строительства модульных зданий обуславливает необходимость разработки современных требований к пределам огнестойкости и классу пожарной опасности строительных конструкций этих зданий, а также разработку и обоснование эффективных технических решений, позволяющих реализовать данные требования.

Цели и задачи. Целью статьи является разработка требований к пределам огнестойкости и классу пожарной опасности строительных конструкций модульных зданий, а также к пределам огнестойкости примыка­ний и узлов крепления, для которых положениями Федерального закона № 123-ФЗ и нормативными документами по пожарной безопасности указанные требования не установлены в необходимом объеме, а также разработка и обоснование эффективных технических решений, позволяющих реализовать указанные требования. Апробация результатов вышеуказанных разработок на объектах различной этажности и функционального назначения.

Методы. Используется аналитический метод обоснования требований к пределам огнестойкости и классу пожарной опасности строительных конструкций модульных зданий, дополняющий и детализирующий в необходимом объеме положения Федерального закона № 123-ФЗ и нормативных документов по пожарной безопасности, с учетом результатов расчетов и огневых испытаний огнестойкости и классов пожарной опасности основных строительных конструкций модульных зданий.

Результаты. Внедрение результатов работы в проекты противопожарной защиты модульных зданий различного назначения и этажности, разработка предложений в СП 2.13130.2020 по требованиям к пре­делам огнестойкости и классам пожарной опасности для объектов из данных конструкций.

Выводы. На основе исследований разработаны требования к пределам огнестойкости и классу пожарной опасности конструкций объемно-блочной модульной системы (ОБМС), отличительной особенностью которой является расположение несущих элементов внутри ограждающих конструкций здания, вследствие чего положениями № 123-ФЗ и нормативных документов по пожарной безопасности не установлены требования к пределам огнестойкости элементов подобных систем, требования к огнестойкости узлов крепления и примыкания, а также требования к классам их пожарной опасности. Разработанные требования носят комбинированный характер, т.е. содержат минимально необходимые и отличные друг от друга по численному значению требования по признакам R, а также по Е и I для каждой конструкции, и позволяют в сочетании с разработанными требованиями к узлам крепления обеспечить общую прочность и пространственную устойчивость конструктивной системы, а также предотвратить прогрессиру­ющее (лавинообразное) разрушение конструкций, находящихся за пределами очага пожара. Проведено обоснование эффективных технических решений, позволяющих реализовать разработанные требования.

Введение. Появление пожарных роботизированных стволов (ПРС), составляющих основу роботизированных установок пожаротушения (РУП), значительно расширило функциональные возможности ствольной пожарной техники, применяемой при тушении пожаров, и, соответственно, повлияло на параметры тушения. Целью статьи является обоснование параметров эффективного тушения РУП.

Параметры эффективного тушения. Основное преимущество РУП заключается в обнаружении очага возгорания в ранней стадии и тушении его всем расходом огнетушащего вещества (ОТВ) путем адресной подачи на очаг возгорания струи ОТВ по баллистической траектории. При этом создается высокая интенсивность орошения, позволяющая быстро ликвидировать очаг возгорания, что значительно повышает эффективность пожаротушения и снижает ущерб от пожара. Нормы для традиционных автоматических установок пожаротушения (АУП) включают в себя нормативные параметры тушения по интенсивности орошения iн, общему расходу Qн и времени тушения tн. Тушение на площади Sт производится при постоянной нормативной интенсивности орошения iн, при этом расход на тушение Qт будет величиной переменной, зависящей от площади тушения. Особенностью РУП, в отличие от традиционных АУП, является то, что расход является величиной постоянной, а интенсивность орошения и время тушения — величинами переменными. В статье рассмотрено влияние отличительных особенностей РУП на параметры тушения, актуальные проблемы эффективного применения РУП и дано обоснование оптимальных параметров РУП с учетом дифференцированного подхода применительно к РУП. Приводятся расчетные данные по фактическим параметрам пожаротушения РУП с учетом оценки по фактическим результатам испытаний. Показана возможность алгоритмизации работы РУП (останов тушения и проверки качества тушения) исходя из условия локализации и ликвидации возгорания на ранней стадии развития пожара.

Выводы. Совершенствование технических средств и алгоритмов работы РУП позволяет провести пересмотр имеющихся параметров тушения с введением новых параметров. Применение новых параметров РУП значи­тельно повысит эффективность по таким показателям как уменьшение расхода, сокращение времени тушения, уменьшение ущерба от пожара.

Введение. Эффективное применение сил и средств МЧС России для решения широкого спектра задач по предназначению в значительной степени зависит от деятельности системы управления ведомства, связанной с разработкой оптимальных решений и планов. Руководитель соответствующего уровня управления МЧС России при выработке решения сталкивается с необходимостью разработки оптимальных в ожида­емых условиях обстановки способов действий подчиненных сил и средств. Использование методов теории принятия решений и исследования операций в таких условиях является наиболее прагматичным подходом.

Цели и задачи. Нахождение оптимального плана обнаружения потерпевшего катастрофу объекта в зоне ЧС в кратчайшие сроки и с минимальным количеством жертв — задача оптимизационная, которую следует решать с помощью известных математических методов (методов исследования операций). Эта задача может быть сформулирована так: определить оптимальную последовательность обхода участков района поиска объекта в зоне катастрофы в кратчайшие сроки.

Методы. Для решения поставленной задачи использованы два метода: метод динамического программирования (ДП) и приближенный метод, полученный экспериментально. С помощью составленного функционального уравнения Р. Беллмана построена математическая модель для прогнозирования различных вариантов развития событий и нахождения оптимального варианта решения задачи.

Результаты и их обсуждение. В статье рассмотрены методы оптимизации решений при проведении поисково-­спасательных операций в зоне чрезвычайной ситуации с целью поддержки принятия управленческих решений в оперативной деятельности МЧС России. С использованием метода ДП предложен способ нахождения оптимального плана обследования участков района поиска объекта. Приведены расчеты с конкретными исходными данными для составления оптимального маршрута поиска объекта в кратчайшие сроки. Предложен приближенный способ отыскания оптимальной последовательности обхода участков поиска объекта при незначительном упрощении исходных данных, что доказано экспериментально на различных примерах и с различными исходными данными.

Выводы. Математическое моделирование успешно применяется в задачах оптимизации процессов управления силами и средствами МЧС России. Методы исследования операций используются также при решении задач оперативной деятельности министерства, которые используют ДП для пошагового нахождения оптимального варианта управленческого решения.

Введение. В настоящее время в РФ активно осуществляется проектирование и строительство объектов обращения сжиженного природного газа (СПГ). Аварии на данных объектах, как правило, начинаются с разгерметизации оборудования, истечения и последующего возгорания горючих веществ. В результате воздействия опасных факторов пожара от первичной аварии возможно разрушение соседнего оборудования и каскадное развитие аварии. В основном, опубликованные работы, посвященные тушению СПГ, рассмат­ривают вопросы тушения или локализации пролива СПГ. Вопросы, связанные с тушением пожара горючих газов, истекающих под давлением, мало изучены.

Цель. Разработка методики проведения огневых испытаний при тушении струйного горения газа.

Задачи. Обзор результатов проведенных экспериментов со струйным истечением СПГ; анализ частоты возникновения утечек и их наиболее вероятный диаметр; определение параметров модельного очага струйного пожара; определение параметров испытательного стенда и порядка проведения огневых испытаний.

Аналитическая часть. Методика разработана на основе анализа статистических данных по авариям на нефтехимическом оборудовании. На основе данных по частоте разгерметизации технологического оборудования и наиболее вероятного эквивалентного диаметра аварийного отверстия определены параметры испытательного стенда для проведения испытаний по тушению струйного горения СПГ.

Выводы. Сделан обзор результатов проведенных экспериментов со струйным истечением СПГ, а также анализ частоты возникновения утечек и их наиболее вероятный диаметр. На основе данного анализа определены параметры испытательного стенда и предложен порядок проведения огневых испытаний. Раз­работана методика проведения испытаний при тушении струйного горения для определения огнетушащей эффективности модулей пожаротушения.

Представлены статистические данные, отражающие состояние парка электромобилей в России. Дано описание основных сложностей, возникающих у подразделений пожарной охраны при тушении тяговых литий-ионных батарей электромобилей. Выполнен анализ существующих систем пожаротушения электро­мобилей, успешно применяемых в ряде зарубежных стран. Показана техническая возможность проведения эффективного тушения аккумуляторного блока с помощью воды при ее подаче непосредственно во внутреннее пространство батареи. Рассмотрены способы обеспечения пожарной безопасности в случае повторного возгорания аккумулятора электромобиля с выполнением полного погружения последнего в емкость с водой, а также покрытия кузова противопожарным полотном.