Способ оценки эффективности тушения пожаров роботизированными установками пожаротушения Российский патент 2024 года по МПК A62C99/00 A62C3/00 G09B19/00 

Изобретение относится к области пожаротушения и касается ликвидации пожаров на различных объектах с применением лафетных стволов с программным управлением, пожарных роботов и роботизированных установок пожаротушения.

Известны способы тушения пожаров, в которых используются лафетные стволы с программным управлением и пожарные роботы, см., например, патент RU 2684743 «Способ тушения пожаров на крупных резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями» и патент RU 2758173 «Способ орошения несущих конструкций с контролем температуры нагрева на базе пожарных роботов».

В известных способах оценка эффективности тушения ограничивается соблюдением нормативных параметров тушения, установленных для автоматических установок пожаротушения (АУП), без учета технических возможностей роботизированных установок пожаротушения (РУП).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ оценки эффективности тушения по статье «Роботизированные установки пожаротушения. Параметры эффективного тушения», (см. журнал «Пожаровзрывобезопасность», 2023, №4, стр. 58-67), включающий базовый показатель оценки эффективности тушения - модельный очаг с пожарной нагрузкой G_мо по категории защищаемых помещений, с удельной пожарной нагрузкой g и определенными для них параметрами тушения по расходу Q_у, который должен быть не более нормативного расхода Q_н: Q_у ≤ Q_н, и средней интенсивностью орошения i_cp, которая должна быть не менее нормативной интенсивности i_н: i_cp ≥ i_н, показатель быстродействия тушения, определяемый временем тушения t_т, показатель быстродействия технических средств, определяемый временем активации технических средств t_акт до начала тушения, показатель эффективной дальности пожарного робота, определяющий границы защищаемой зоны, показатель ущерба от пожара, определяемый по площади горящей поверхности S_па за время активации технических средств и начала тушения t_акт в зависимости от линейной скорости распространения горения v_л в ранней стадии развития очага пожара: S_па=π(0,5·v_л·t_акт)², при этом по условиям эффективности технических средств площадь свободного развития очага пожара S_св за время t_св не должна превышать площадь S_па: S_св< S_па, а t_св≤t_акт, показатель воздействия огнетушащих веществ на защищаемый объект, определяемый площадью орошения S_ор, включающей в себя площадь очага пожара S_п и площадь погрешности наведения dS: S_ор=S_п+dS.

Признаки, указанные в способе по прототипу, являются общими с предлагаемым способом.

Недостатки способа по прототипу заключаются в том, что базовый показатель оценки эффективности тушения - модельный очаг с пожарной нагрузкой G_мо не имеет известных обоснований относительно применения к той или иной категории помещений по пожарной опасности с удельной пожарной нагрузкой g, не обосновано имеющее значение для РУП местоположение модельного очага в защищаемом помещении, также не обоснована для РУП предельно допустимая площадь свободного развития пожара S_пр до начала тушения.

В связи с указанными недостатками, техническая задача, решаемая с помощью изобретения, заключается в создании способа оценки эффективности тушения РУП очага пожара в ранней стадии для предельно допустимой площади развития пожара на базе обоснованного модельного очага с определением его соответствия категории пожарной опасности защищаемого помещения по пожарной нагрузке и параметрам тушения.

Технический результат, который может быть получен, заключается в обоснованной оценке принятых параметров тушения РУП для защиты помещений по категории пожарной опасности.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе оценки эффективного тушения пожаров c использованием РУП, включающем базовый показатель оценки эффективности тушения - модельный очаг, подтверждающий соответствие параметров тушения огневыми испытаниями, с пожарной нагрузкой G_мо по категории защищаемых помещений, с удельной пожарной нагрузкой g и определенными для них параметрами тушения по расходу Q_у, который должен быть не более нормативного расхода Q_н: Q_у ≤ Q_н, и средней интенсивности орошения i_cp, которая должна быть не менее нормативной интенсивности i_н: i_cp ≥ i_н, показатель быстродействия тушения, определяемый временем тушения t_т, показатель быстродействия технических средств, определяемый временем активации технических средств t_акт до начала тушения, показатель пределов защищаемой зоны, определяемый эффективной дальностью пожарного робота, показатель ущерба от пожара, определяемый по площади горящей поверхности S_па за время до начала тушения t_акт в зависимости от линейной скорости распространения горения v_л в ранней стадии развития очага пожара: S_па=π(0,5·v_л·t_акт)², при этом, по условиям эффективности технических средств, площадь свободного развития очага пожара S_св за время t_св не должна превышать площадь S_па: S_св≤ S_па, а t_св≤ t_акт, показатель воздействия огнетушащих веществ на защищаемый объект, определяемый площадью орошения S_ор, включающей в себя площадь очага пожара S_п и площадь погрешности наведения dS: S_ор=S_п+dS, модельный очаг с пожарной нагрузкой G_мо, которую определяют по формуле: G_мо = g·S, где g принимают по предельной удельной пожарной нагрузке для данной категории помещений по пожарной опасности, размещают на площади S=1 м², по центру участка предельно допустимой площади очага пожара S_пр до начала тушения РУП, которая приравнена к площади ликвидации пожара S_лик для автоматических установок пожаротушения: S_пр = S_лик = 12м², при этом, по условиям эффективности, площадь горящей поверхности S_па за время активации РУП t_акт до начала тушения не должна превышать S_пр: S_па ≤ S_пр, с местоположением модельного очага и площади S_пр в наиболее удаленной защищаемой зоне на расстоянии эффективного радиуса действия струи R_э, с проведением тушения орошением строчными струями по всей предельно допустимой площади очага пожара S_пр c учетом погрешности наведения dS на площади орошения S_ор: S_ор=S_пр+dS, установленным расходом Q_у не более нормативного Q_у ≤ Q_н для данной категории помещений и со средней интенсивностью орошения i_cp не менее нормативной i_н: i_cp ≥ i_н для данной категории помещений.

Данные технические решения по предлагаемому способу включают в себя все признаки, отличительные от признаков способа по прототипу.

Оценка эффективности пожаротушения РУП, осуществляемая путем подачи всего расхода огнетушащего вещества с одинаковой средней интенсивностью орошения i_cp на всю предельно допустимую площадь развития очага пожара, расположенного на наиболее удаленном участке, с тушением модельного очага, имеющим по расположению пожарной нагрузки наиболее высокую площадь горения и, соответственно, мощность тепловыделения из возможных вариантов расположения пожарной нагрузки на защищаемом объекте, при положительном результате огневых испытаний подтверждает необходимость и достаточность принятых параметров тушения, что, в свою очередь, обеспечивает надежность и эффективность тушения защищаемого объекта.

Авторам не известны способы тушения, учитывающие возможности РУП, с отличительными признаками в соответствии с заявляемыми техническими решениями.

Изобретение отвечает требованиям новизны и положительного эффекта, а также критерию “существенные отличия”.

На фиг.1 представлена схема проведения огневых испытаний РУП.

Повышение эффективности пожаротушения - одна из основных задач пожарной техники. Роботизированные установки пожаротушения значительно повысили эффективность традиционных автоматических установок пожаротушения. Вместе с тем оценка эффективности должна быть должным образом обоснована. В настоящее время оценка помещений по пожарной опасности производится по категориям помещений в соответствии с удельной пожарной нагрузкой и представлена в СП 12.13130.2009, Приложении Б, табл.Б1. Параметры тушения по расходу и интенсивности орошения по группам помещений по пожарной опасности в соответствии с категориями помещений представлены в СП 485.1311500.2020, табл.6.1. Подтверждением соответствия категорий помещений параметрам тушения являются огневые испытания на модельном очаге. Вместе с тем нет известных обоснований модельного очага с пожарной нагрузкой G_мо, соответствующего категории помещения и удельной пожарной нагрузке g защищаемого объекта. При огневых испытаниях также должен учитываться показатель предельно допустимой площади развития очага пожара S_пр. В этой связи уместно рассматривать g как фрагмент пожарной нагрузки G на площади S=1 м² с приравнением ее к пожарной нагрузке модельного очага G_мо: G = g·S = G_мо, с расположением модельного очага на площади S_пр. Тогда огневые испытания проводятся путем подачи всего расхода огнетушащего вещества с одинаковой средней интенсивностью орошения i_cp на всей площади S_пр, включая модельный очаг. Следует учесть, что при круговом развитии пожара k=1, очаг пожара в зависимости от линейной скорости распространения пожара v_л для начальной стадии с коэффициентом 0,5 за время свободного развития t_св описывается формулой: S_п = k ·π · (0,5·v_л·t_св) ², см. СП485.1311500.2020, приложение В, и, если в центре очага, которым является модельный очаг, достигается максимальная мощность тепловыделения, то на соседних участках с такой же удельной пожарной нагрузкой за достаточно короткое время активации РУП t_акт, пожар только начинает набирать свою мощность. С учетом того, что интенсивность орошения для всех участков одинакова, факт тушения модельного очага однозначно показывает, что остальные участки S_пр будут потушены. Предельно допустимую площадь очага пожара S_пр до начала тушения РУП, характеризующую непосредственный ущерб от огневого воздействия пожара, в целях единого подхода для всех установок пожаротушения целесообразно приравнять к площади ликвидации пожара S_лик=12 м² по условиям эффективности для автоматических установок пожаротушения, см. СП485.1311500.2020, приложение В: Sпр= Sлик=12 м². При этом площадь горящей поверхности S_па за время активации РУП t_акт до начала тушения не должна превышать S_пр: S_па ≤ S_пр. Поскольку для РУП должна учитываться погрешность наведения dS, которая имеет максимальное значение на наиболее удаленном участке, то S_пр должно рассматриваться именно на удаленном участке. В этом случае, для тушения площади S_пр необходимо орошение на площади S_ор = S_пр + dS. Развитие пожара также в значительной степени зависит от геометрии расположения пожарной нагрузки, и это должно учитываться при выборе модельного очага. Модельный очаг, принимаемый по ГОСТ Р 51017-2009, имеющий, по расположению пожарной нагрузки, наиболее высокую площадь горения и по условиям испытаний доведенный до стадии высокой теплоотдачи, характеризуется, с одной стороны, наиболее высокой мощностью тепловыделения из возможных вариантов расположения пожарной нагрузки на защищаемом объекте, с другой стороны, требующий наиболее высокого расхода и интенсивности для его тушения. Представленная модель тушения пожара в ранней стадии, с учетом его развития до предельно допустимой площади, с использованием модельного очага с геометрией расположения пожарной нагрузки, дающей наиболее высокую мощность поверхностного тепловыделения для данной категории помещений, размещенного в центре очага пожара, учитывает как характеристики защищаемого объекта по пожарной опасности, так и необходимые для ликвидации пожара параметры тушения, и является объективной оценкой эффективности тушения.

Предложенный способ оценки эффективности тушения пожаров роботизированными установками пожаротушения рассмотрим на схеме проведения огневых испытаний РУП, см. фиг. 1, содержащей РУП, включающую в себя два пожарных робота (ПР): рабочий ПР 1 и резервный ПР 2 с устройствами обнаружения загорания (не показано), подключенные к противопожарному трубопроводу (не показано). На расстоянии эффективной дальности R_э располагают зону орошения 3 с площадью S_ор, участок 4, показывающий предельно допустимую площадь пожара S_пр=12 м², на котором устанавливают по центру модельный очаг 5.

Оценку эффективности тушения РУП проведем на примере защиты помещений деревообрабатывающего производства группы 2 категории ВЗ с максимальной удельной пожарной нагрузкой g=1400 МДж/м², с параметрами тушения по расходу Q_у = Q_н = 30 л/с и интенсивности орошения i_н=0,12(л/с)/м². По ГОСТ Р 51017-2009, с учетом того, что G_мо ≥ g·S = 1400·1 МДж, принимают ближайший больший очаг ранга 3А с пожарной нагрузкой G_мо=1765 МДж. По техническим показателям в паспорте на ПР с расходом 30 л/с определяют эффективную дальность R_э, которая составляет: R_э = 55 м. Определяют границы участка 4 допустимой предельной площади очага возгорания S_пр=12м² размером 3(h) ·4 м на расстоянии эффективной дальности R_э от рабочего ПР 1, см. фиг. 1. Проверяют соблюдение условия S_па ≤ S_пр, для этого рассчитывают площадь развития пожара S_па за время активации t_акт = 55 с (с извещателями пламени) по формуле S_па = k π (0,5 v_л t_акт) ² = 8,2 м², где линейная скорость распространения горения по древесине v_л = 0,059 м/с. Условие соблюдается. В режиме дистанционного управления наведением струи на крайние диагональные точки прямоугольника, определяющего границы участка 4, вводят оперативную программу строчного орошения площади S_пр. Орошение с учетом погрешности наведения осуществляется на площади S_ор 3, см. фиг.1. Замеряют среднюю интенсивность орошения i_cp в крайних точках участка 4 на площади S_пр, по диагонали и по центру, забором воды в емкости. Определяют среднюю интенсивность орошения i_cp по формуле i_cp=(V_i/t)S_i, где V_i - объем воды в i емкости, t - время заполнения, S_i - заборная площадь i емкости. Определяют соблюдение условия: i_cp > i_н. По центру участка 4 устанавливают модельный очаг 5 и проводят огневые испытания. Производят разжигание модельного очага. РУП переводят в режим поиска, при этом ПР 1 и 2 производят обнаружение возгорания и наведение на очаг возгорания. Через установленное время, в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51017-2009, ПР 1 начинает тушение. Тушение предельно допустимой площади пожара S_пр на участке 4 с установленным на нем модельным очагом производят орошением строчным сканированием по площади S_ор. Если модельный очаг потушен в течение до 10 мин, то огневые испытания подтверждают соответствие заданных параметров тушения данному защищаемому объекту. Данный способ оценки может быть применен для тушения модельного очага на меньшем расходе, при этом следует учесть, что уменьшается также эффективная дальность и защищаемая зона РУП снижается. Для этого примем расход Q_у = 20 л/с, а эффективную дальность R_э=50 м. Параметры предельно допустимой площади S_пр и условия эффективности:

S_па ≤ S_пр остаются без изменений. Замеряют и определяют среднюю интенсивность орошения i_cp и соблюдение условия: i_cp > i_н. Огневые испытания проводят аналогично. Если модельный очаг потушен в течение до 10 мин, то огневые испытания подтверждают соответствие заданных параметров тушения с расходом Q_у = 20 л/с данному защищаемому объекту.

Предлагаемый способ оценки эффективности тушения пожаров роботизированными установками пожаротушения обеспечивает проведение оценки с учетом:

- подтверждения эффективности тушения РУП огневыми испытаниями на предельно допустимой площади развития очага пожара;

- применения модельного очага, соответствующего удельной пожарной нагрузке категории помещения по пожарной опасности, учитывающего по геометрии расположения пожарной нагрузки наиболее высокую площадь горения и, соответственно, мощность тепловыделения из возможных вариантов расположения пожарной нагрузки на защищаемом объекте;

- расположение модельного очага при проведении огневых испытаний на предельно допустимой площади развития очага пожара в наиболее удаленной защищаемой зоне с учетом погрешности наведения и потерь при подаче ОТВ.

Предлагаемый способ оценки эффективности тушения РУП позволит:

- проводить огневые испытания, подтверждающие соответствие принятых параметров тушения категории по пожарной опасности защищаемых помещений;

- проводить огневые испытания, учитывающие наиболее сложную для пожаротушения геометрию расположения пожарной нагрузки на предельно допускаемой предельной площади развития пожара;

- оценить возможность уменьшения расхода для тушения заданной категории по пожарной опасности защищаемых помещений.

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к способу оценки эффективности тушения пожаров роботизированными установками пожаротушения (РУП). В предложенном способе проводят тушение модельного очага с пожарной нагрузкой G_мо (МДж), с удельной пожарной нагрузкой g (МДж/м²); при этом определяют параметр тушения по расходу Q_у (л/с), определяют среднюю интенсивность орошения i_ср ((л/с)/м²), определяют показатель быстродействия тушения, характеризуемый временем тушения t_т (с), определяют показатель быстродействия технических средств, характеризуемый временем активации технических средств t_акт (с) до начала тушения, определяют показатель пределов защищаемой зоны, характеризуемый эффективной дальностью технических средств, определяют показатель ущерба от пожара, по площади горящей поверхности S_па (м²) за время до начала тушения t_акт в зависимости от линейной скорости распространения горения v_л (м/с) в ранней стадии развития очага пожара: S_па=p(0,5⋅v_л⋅t_акт)²; проверяют соблюдение условия эффективности технических средств, согласно которому площадь свободного развития очага пожара S_св (м²) за время t_св не должна превышать площадь S_па: S_св ≤ S_па, а t_св ≤ t_акт; определяют показатель воздействия огнетушащих веществ на защищаемый объект, характеризуемый площадью орошения S_ор (м²)_, включающей в себя площадь очага пожара S_п и площадь погрешности наведения dS: S_ор=S_п+dS; при этом модельный очаг размещают на площади S = 1 м² по центру участка предельно допустимой площади очага пожара S_пр (м²) до начала тушения, которая приравнена к площади ликвидации пожара S_лик (м²): S_пр = S_лик = 12 м², пожарную нагрузку G_мо определяют по формуле: G_мо=g⋅S; модельный очаг и площадь S_пр располагают в наиболее удаленной защищаемой зоне на расстоянии эффективного радиуса действия струи R_э; проверяют соблюдение условия эффективности, согласно которому площадь горящей поверхности S_па за время активации t_акт до начала тушения не превышает S_пр: S_па < S_пр; тушение модельного очага проводят РУП орошением строчными струями по всей предельно допустимой площади очага пожара S_пр c учетом погрешности наведения dS на площади орошения S_ор: S_ор=S_пр+dS, с установленным расходом Q_у и со средней интенсивностью орошения i_ср. 1 ил.

Способ оценки эффективности тушения пожаров роботизированными установками пожаротушения (РУП), характеризующийся тем, что проводят тушение модельного очага с пожарной нагрузкой G_мо (МДж), с удельной пожарной нагрузкой g (МДж/м²); при этом определяют параметр тушения по расходу Q_у (л/с), определяют среднюю интенсивность орошения i_ср ((л/с)/м²), определяют показатель быстродействия тушения, характеризуемый временем тушения t_т (с), определяют показатель быстродействия технических средств, характеризуемый временем активации технических средств t_акт (с) до начала тушения, определяют показатель пределов защищаемой зоны, характеризуемый эффективной дальностью технических средств, определяют показатель ущерба от пожара, по площади горящей поверхности S_па (м²) за время до начала тушения t_акт в зависимости от линейной скорости распространения горения v_л (м/с) в ранней стадии развития очага пожара: S_па=π(0,5⋅v_л⋅t_акт)²; проверяют соблюдение условия эффективности технических средств, согласно которому площадь свободного развития очага пожара S_св (м²) за время t_св не должна превышать площадь S_па: S_св ≤ S_па, а t_св ≤ t_акт; определяют показатель воздействия огнетушащих веществ на защищаемый объект, характеризуемый площадью орошения S_ор (м²), включающей в себя площадь очага пожара S_п и площадь погрешности наведения dS: S_ор=S_п+dS;

отличающийся тем, что модельный очаг размещают на площади S = 1 м² по центру участка предельно допустимой площади очага пожара S_пр (м²) до начала тушения, которая приравнена к площади ликвидации пожара S_лик (м²): S_пр = S_лик = 12 м², пожарную нагрузку G_мо определяют по формуле: G_мо=g⋅S;

модельный очаг и площадь S_пр располагают в наиболее удаленной защищаемой зоне на расстоянии эффективного радиуса действия струи R_э;

проверяют соблюдение условия эффективности, согласно которому площадь горящей поверхности S_па за время активации t_акт до начала тушения не превышает S_пр: S_па < S_пр;

тушение модельного очага проводят РУП орошением строчными струями по всей предельно допустимой площади очага пожара S_пр c учетом погрешности наведения dS на площади орошения S_ор: S_ор=S_пр+dS, с установленным расходом Q_у и со средней интенсивностью орошения i_ср.