Введение. Рассматриваются известные результаты экспериментального исследования нижнего концент­рационного предела распространения пламени (НКПР) по аэровзвесям полидисперсных образцов пыли железа в 1-м3 камере (Clouthier, Taveau, Dastidar et al., 2019) и 20-л камере (Cashdollar, 1994). Анализ этих результатов на качественном уровне, выполненный авторами данных исследований, показал, что максимальный размер dcr частиц железа, определяющих взрывоопасность аэровзвеси железной пыли, принадлежит интервалу от 30 до 75 мкм. Поставлена задача уточнить оценку dcr на основе количественного анализа результатов исследования в 1-м3 камере известным методом (Полетаев, 2014).

Выбор и обработка исходных данных. Для двух полидисперсных образцов железа с различными пределами горения в 1-м3 камере (НКПР1 = 250 г/м3 для тонкодисперсного образца и НКПР2 = 1250 … 1500 г/м3 для грубодисперсного образца) построены непрерывные функции распределения частиц по размерам: F1(d) и F2(d) соответственно. Здесь F(d) — массовая доля фракции частиц полидисперсного образца, имеющих размер менее d.

Оценка dcr и обсуждение результата. Следуя процедуре количественного метода оценки dcr, решали уравнение F1(dcr)/F2(dcr) = НКПР2/НКПР1 в наглядной графической форме. Результат решения: dcr = 36 ± 3 мкм. Полученный коли­чественный результат существенно уточнил известную качественную оценку dcr.

Выводы. Способность полидисперсной аэровзвеси железной пыли распространять пламя (т.е. ее взрывоопасность) определяется содержанием мелкодисперсной фракции «менее dcr», минимальное количество которой должно превышать величину порядка 150 г/м3.

Введение. В качестве средств пассивной огнезащиты широко применяются интумесцентные огнезащитные материалы (ИОМ). Принцип их действия, обеспечивающий повышение огнестойкости конструкции, основан на вспенивании и образовании в условиях огневого воздействия теплоизоляционного пенококсового слоя. Активные исследования, проводимые в данной области, сформулировали общие принципы для формирования ИОМ на основе функциональных компонентов (ФК), отвечающих за огнезащитную функцию покрытий.

Цель. Предложить новый системный подход к разработке ИОМ, который позволит учесть количественное влияние всех ФК, входящих в состав ИОМ, и продемонстрировать его эффективность на примере разработки рецептуры водоосновного ИОМ.

Методология. Разработан и описан метод многофакторной количественной оптимизации для повышения огнезащитной эффективности (ОЭ) ИОМ. Оптимизация состава ведется по изменению количественного соотношения входящих в рецептуру ИОМ ФК на выбранный коэффициент варьирования. Оптимизация осуществляется по итера­ционному механизму, позволяющему обнаруживать новые максимумы ОЭ. Каждому этапу соответствует матрица плана, описывающая все возможные комбинации факторов, число которых определяется числом ФК. Для оценки ОЭ и степени завершенности оптимизации проводили огневые испытания в условиях стандартного температурного режима пожара. Метод апробирован на базовой рецептуре ИОМ на основе поливинилацетатной дисперсии и четырех ФК: полифосфата аммония, меламина, пентаэритрита и диоксида титана.

Результаты и их обсуждение. За два этапа многофакторной количественной оптимизации исследуемая рецептура исследуемого ИОМ достигла своего оптимума по показателю ОЭ. Удалось повысить ОЭ ИОМ с 31 до 45 мин, отмечены качественные улучшения внешнего вида пенококса.

Выводы. Многофакторный метод оптимизации позволил найти оптимальное соотношение ФК и увеличить ОЭ на 45 % в результате хорошо алгоритмизированных экспериментальных действий. Данный метод оптимизации можно рекомендовать для внедрения в процесс разработки новых ИОМ.

Введение. Лесные пожары ведут к экономическому ущербу государству, например, к повреждению и уничтожению гражданских и промышленных зданий в сельской местности. Цель исследования — разработка физико-математической модели воздействия фронта лесного пожара на ограждающие конструкции здания. Задачи исследования: 1) формулировка физической и математической моделей; 2) программная реализация математической модели на языке программирования высокого уровня; 3) численное исследование процессов теплопереноса в ограждающих конструкциях здания.

Методы. Рассматриваются низовой лесной пожар низкой интенсивности, низовой лесной пожар высокой интенсивности, верховой лесной пожар, огненный шторм. Рассматривается элемент двухслойной ограждающей конструкции деревянного здания с оконным проемом. Рассматривается воздействие конвективного теплового потока. Процессы теплопереноса в ограждающих конструкциях здания описываются системой нестационарных уравнений теплопроводности с соответствующими начальными и граничными условиями. Двумерные уравнения теплопроводности решены локально-одномерным методом. Для численной реализации представленной математической модели использован метод конечных разностей. Разностные аналоги дифференциальных уравнений в частных производных решены методом прогонки.

Результаты и их обсуждение. Получены распределения температуры в структурно неоднородном элементе ограждающей конструкции здания. Анализ показывает, что температурные поля практически одинаковые для различных сезонов возникновения лесных пожаров. Заметная разница отмечается только вблизи контак­­та ограждающей конструкции с почвой. В целом более высокая температура наблюдается в верхней части ограж­дающей конструкции на границе с кровлей здания. Стекло в оконном проеме нагревается до достаточно высоких температур, что в реальной ситуации приведет к его разрушению в период воздействия фронта лесного пожара. Оконный проем является самой уязвимой для пламени зоной в ограждающей конструкции. Кроме того, в результате численного моделирования установлено, что максимальные градиенты температур возникают в облицовочном материале.

Выводы. Предложены рекомендации по повышению пожарной безопасности зданий в сельской местности и применению предложенной физико-математической модели.

Введение. Ежегодно появляются новые виды полимерных композитных материалов, которые применяются для изготовления быстровозводимых мягких резервуаров. Данные материалы испытывают на механическую и химическую стойкость, при этом изучению их пожароопасных свойств уделяется значительно меньше внимания. Ввиду того что композитные материалы для эластичных резервуаров являются горючими, экспериментальное исследование процесса их термодеструкции, в частности методом термического анализа, является актуальной задачей.

Цель и задачи. Целью исследования являлась оценка пожарной опасности эластичных резервуаров на основе термогравиметрического анализа трех образцов композитных материалов, которые нашли широкое применение при изготовлении эластичных резервуаров для хранения пожароопасных жидкостей. В работе проведен анализ результатов синхронного термического анализа схожих по своей структуре композитных материалов, а также температур поверхностного слоя при горении нефти и нефтепродуктов; определены интервалы термической деструкции, скорости потери массы, тепловые эффекты термоокислительной деструкции в азотно-кислородной среде исследуемых материалов.

Материалы и методы. Для оценки термостойкости полимерных композитных материалов, применяемых при изготовлении мягких резервуаров хранения пожароопасных жидкостей, были изучены физико-механические свойства следующих марок материалов: Yan Yang YY1600; Jinlong JL1600; L3690 NESU. Методом синхронного термического анализа (ТГА+ДСК) с использованием прибора Setsys Evolution 16 исследована термическая деструкция данных материалов в азотно-кислородной атмосфере.

Результаты исследования. Проведенные эксперименты позволили установить, что термодеструкция исследу­емых материалов наступает при температурах 280–290 °С, что близко к температуре поверхностного слоя при горении темных нефтепродуктов. Максимальная скорость деструкции у всех образцов наблюдалась при 410–420 °С, а максимальный коксовый остаток не превышал 4,5 %. Время полного разрушения исследуемых материалов при максимальной скорости убыли массы составило от 9 до 14 мин в зависимости от вида образца.

Выводы. Температура начала термодеструкции трех исследуемых марок полимерных композитных материалов близка к температуре поверхностного слоя при горении высококипящих жидкостей, что создает опасность разгерметизации при воспламенении пролива темных нефтепродуктов на поверхности исследуемых материалов.

Введение. Статья посвящена экспериментальному и аналитическому исследованию несущей способности изгибаемых конструкций из обычного и огнестойкого стального проката при стандартном температурном режиме. Огневые испытания проводились с прокатными двутавровыми балками № 20Б1, изготовленными по ГОСТ Р 57837–2017 из сталей классов прочности С255, С390, и сварными двутавровыми балками 180 × 90 × 10 из сталей С355, С390, С355П, С390П длиной 3500 мм. Проведены эксперименты по определению высокотемпературных механических свойств новых марок стали.

Материалы и методы. Значения фактических пределов огнестойкости балок, полученные экспериментально, определены по ГОСТ 30247.1–94 и ГОСТ 30247.0–94. Теплотехническая часть расчета температуры в поперечном сечении стальных балок выполнена в программном комплексе ANSYS Mechanical. Расчет несущей способности проводился по разработанному методу и зарегистрированной программе для ЭВМ. Эксперименты по определению механических свойств металлопроката при высокотемпературном нагреве проводились на малогабаритных образцах в соответствии с ГОСТ 9651–84.

Результаты и их обсуждение. Экспериментально получены значения фактических пределов огнестойкости для балок двутаврового сечения из обычного и огнестойкого стального проката. Определены усредненные значения коэффициентов изменения предела текучести при повышенных температурах строительного проката, в том числе огнестойкого, которые можно использовать в расчетных моделях оценки огне­стойкости стальных конструкций. Разработан программный комплекс расчета предела огнестойкости с учетом неравно­мерного распределения температуры в поперечном сечении конструкции. Расчетные значения пределов огнестойкости, полученные с использованием разработанной модели, коррелируют с экспериментальными данными для двутавровых балок из строительных и огнестойких сталей.

Выводы. Предел огнестойкости балок из огнестойкого стального проката С355П, С390П при стандартном температурном режиме наступает на 10–15 мин позднее, чем балок из рядового строительного проката. Результаты экспериментальных и расчетно-аналитических исследований подтвердили предположение о том, что для конструкций из огнестойких сталей время нагрева металла от начала огневого воздействия до достижения критической температуры в расчетном сечении увеличится. Это позволит обосновать их использование при проектировании зданий и сооружений в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности, а также способствует сокращению объемов применения огнезащитных материалов и уменьшению металлоемкости конструкций.

Введение. При проектировании зданий требуется оценить фактические пределы огнестойкости незащищенных стальных конструкций. Удобным инструментом для получения такой оценки являются номограммы. Практическая необходимость интеграции «ручной» технологии и современных средств автоматизации проектирования делает актуальной задачу «оцифровки» номограмм путем создания вычислительных моделей данных.

Цели и задачи. Целью работы было получение достаточно простой формулы для расчета передела огнестойкости незащищенных стальных конструкций. Были решены следующие задачи: сопоставление литературных данных по пределам огнестойкости с результатами расчетов по нормативному документу по пожарной безопасности ВНПБ 73–18; расчет четырехзначной таблицы пределов огнестойкости для последующей аппроксимации функциональной зависимости.

Методы. Таблица значений огнестойкости вычислена с четырьмя верными знаками с помощью многошагового метода Адамса переменного порядка. Формула для расчета передела огнестойкости незащищенных стальных конструкций получена методом последовательной аппроксимации табличных данных сначала по одной переменной (приведенная толщина), а затем по другой (критическая температура).

Результаты и обсуждение. Расчет по методике ВНПБ 73–18 дает пределы огнестойкости, близкие к реперным значениям, которые были опубликованы А.И. Яковлевым в 1985 г. Принятые в методике ВНПБ 73–18 значения конвективного и радиационного коэффициентов теплоотдачи соответствуют испытаниям на огнестойкость согласно ГОСТ 30247.0–94 (ИСО 834–75).

Выводы. Получена аппроксимационная формула, вычисления по которой дают те же самые пределы огнестойкости, что и расчеты по методике ВНПБ 73–18. Относительная погрешность аппроксимации не превышает 0,5 % в диапазоне изменения параметров: критическая температура — от 500 до 700 °C; приведенная толщина — от 3 до 12 мм.

Введение. Согласно данным Министерства труда и социальной защиты РФ, ежегодно за период с 2018 по 2022 г. в организациях из общего количества несчастных случаев с тяжелыми последствиями доля несчастных случаев в результате падения при разности уровня высот и на глубину составила 23 %. Основными причинами этого являются несоблюдение правил по охране труда при работах на высоте, падение предметов с высоты, осознанное неприменение средств индивидуальной защиты (СИЗ) от падения с высоты, нарушение приемов работ на высоте, использование не по назначению СИЗ или неправильное использование компонентов страховочных систем, отсутствие средств коллективной защиты (ограждения, защитно-улавливающие сети).

Цель работы. Повышение безопасности при проведении спасательно-эвакуационных мероприятий пострадавшего, находящегося в подвешенном состоянии после падения, в средствах индивидуальной защиты от падения с высоты.

Задачи. 1. Рассмотреть процесс проведения сертификации полиспаста на соответствие требованиям ТР ТС 019/2011, используемые требования и методики, применяемые в проверке полиспастов. 2. Провести анализ корректности сертификации полиспаста при использовании стандартов для проверки качества изделия. 3. Экспериментальным путем определить запас прочности, динамической характеристики полиспаста. 4. Определить необходимые требования к полиспасту и разработать методики испытаний изделия для внедрения еще одного класса изделия в ГОСТ EN 1496–2020.

Аналитическая часть. В ходе работы проведен анализ группы стандартов, в соответствии с которыми в странах Таможенного Союза сертифицируются устройства для спасения и эвакуации. В статье также рассмотрен Европейский опыт сертификации и проверки технических требований к полиспастам.
Проведены разборы стандартов, применяемых для проверки технических требований ТР ТС 019/2011 на выявление недоработок и корректности применения методик.
Авторами были проведены исследовательские испытания полиспаста на различные характеристики с последующей разработкой требований и методик испытаний данных устройств.

Выводы. В процессе работы выработаны критерии требований с учетом особенностей полиспаста и разработаны методики проверки динамической и статической прочности. Реализована проверка функциональности свободного конца каната, используемого в полиспасте. Предложен термин, определяющий полиспаст, применяемый в системах спасения и эвакуации, а также позиционирования.

Введение. В статье представлена система комплексной безопасности (СКБ), для которой получена количественная мера влияния подсистем промышленной и пожарной безопасности (ПрБ и ПБ), охраны труда (ОТ), производственных структурных подразделений (ПСП).

Цели и задачи. Цель настоящей статьи состоит в повышении состояния СКБ на предприятии за счет оценки влияния на нее персонала (ПрБ; ПБ; ОТ; ПСП), который выполняет должностные обязанности по обеспечению качественного функционирования рассматриваемой системы; для этого потребовалось решить две задачи.

Результаты решения задач. В ходе решения задачи № 1 представлено обоснование о предпочтительности использования метода расстановки приоритетов, который совместно с функционалом нормального распределения Гаусса позволяет решать задачи по выбору экспертами конкретной подсистемы (ПрБ; ПБ; ОТ; ПСП), в которой имеются недоработки. В ходе решения задачи № 2 представлен пример, обосновывающий адекватность совместного применения рассматриваемого метода на практике.

Выводы. На основе системного анализа методов, используемых на практике, представлено обоснование по применению такого экспертного метода, с помощью которого получены количественные значения, отображаемые в виде коэффициента влияния, что указывает на определенные отклонения и позволяет откорректировать модель управления персоналом (ПрБ; ПБ; ОТ; ПСП).
Продемонстрирован пример, позволяющий доказать адекватность использования метода оценки состояния СКБ, созданной на производственном предприятии.
Применение разработанной модели развития СКБ на производственных предприятиях России позволяет на практике решать проблему по снижению ущерба от аварий и пожаров в рассматриваемой системе, т.е. решать проблему, имеющую важное социально-экономическое значение для России.