 |
Выбор вида топлива и огневого оборудования тренажера
|
|
|
|
Существуют следующие варианты вида топлива и соответствующего технологического оборудования для формирования пламени и прочих опасных факторов пожара:
- топочное оборудование на твердом топливе;
- оборудование на жидком топливе с применением свободно налитого жидкого топлива и ламинарных струй жидкого топлива;
- оборудование на жидком топливе с применением распылительных форсунок;
- газовое огневое оборудование (также может разделяться по способу питания на оборудование на природном газе и на оборудование на сниженном газе).
Также возможны комбинации из нескольких видов оборудования в одном тренажере.
У каждого способа создания огневой обстановки есть свои преимущества и недостатки:
Твердое топливо:
Огневые и теплофизические свойства: Низшая теплота сгорания – 16,5·МДж/кг, плотность – 450-650 кг/м³, вид горения летучих - гомогенный с температурой горения 1450-1500К, вид горения углистого остатка- гетерогенный с температурой горения 850-1000 К. [ ] (А. с. Андросов, И. Р. Бегишев, Е. П. Салеев, Теория горения и взрыва. АГПС, М.: 2007). При горении образуется дым средней плотности серого цвета, изменяющийся на бурый при недостатке воздуха и на черный при нахождении древесины в струе пламени при отсутствии избытка воздуха.
Поджигание древесины в топке требует расхода жидкого топлива для растопки — до 10 кг жидкости (смесь, содержащая различные количества бензина, дизельного топлива и масла); горение одной загрузки длится продолжительное время (до одного часа), быстрое прекращение горение возможно только путем принудительного тушения с расходом ОТВ; возможность получать при сжигании древесины газовую среду с высокой температурой и наибольшим из всех видов топлива энергосодержанием, с наличием в газовой среде горючих пиролизных газов, нагретых выше температуры самовоспламенения, что позволяет демонстрировать мгновенную горячую вспышку и отложенную горячую вспышку; сильная зависимость огневых свойств топлива (древесины) от влажности древесины, образование при сжигании древесины углей, повышающих устойчивость горения при тушении за счет своей высокой температуры и толстого переугленного слоя.
|
|
|
Эксплуатационные свойства: распространенность и доступность топлива (годятся любые предметы из древесины, в том числе мебель и древесный и хозяйственный мусор) вплоть до возможность бесплатного снабжения топливом. В то же время требуется трудоемкая подготовка топливной загрузки (погрузка-разгрузка сырья, разборка, сушка и складирование сырья, перед топкой необходимо напилить древесину на элементы определённой длины, собрать из них топливные сборки и загрузить их в топку) и последующее обслуживание тренажера (проливка углей, их разгрузка из тренажера, погрузка и вывоз на утилизацию). Таким образом, тренажер с топкой на твердом топливе является трудоемким в обслуживании и низкозатратным, то есть хорошо подходит при наличии команды энтузиастов огневого обучения пожарных.
Жидкое топливо:
Огневые и теплофизические свойства: температура вспышки керосина 40-47ºС, плотность 700-850 кг/м³, Низшая теплота сгорания 43 МДж/кг. Вид горения – гомогенный. Температура горения 1000-1100 К. Дым – черный, при принудительной подаче больших количеств воздуха – серый. Для поджигания топлива требуются специальные системы (фитильные, электрические, пиротехнические), либо зажигание факелом вручную. Объем порции топлива и продолжительность её горения можно легко регулировать в широких пределах, при прекращении подачи топлива горение может продолжаться до 5 минут, быстрое прекращение горения возможно путем тушения большим количеством тонкораспыленной воды, воздушно-механической пеной и порошком, а также путем слива несгоревшей части топлива. Прекращение горения при применении форсуночных систем возможно немедленно при прекращении подачи топлива. Жидкое топливо с низкой температурой вспышки (бензин) обладает способностью поддерживать устойчивое к попыткам тушения горение при наличии постоянного источника воспламенения (раскаленные угли твердого топлива, электрические системы поджига). При сжигании жидкого топлива возможно получение высокой температуры газовых потоков, содержащих горючие газы. Огневые свойства топлива стабильны и зависят, в основном, от состава топливной смеси, в которую могут входить горючие жидкости с различными свойствами, наиболее доступные из которых — различные моторные топлива и ГСМ (бензин, солярка, отработанные масла). Жидкие топлива имеют наибольшую удельную теплоту сгорания. Теплосодержание продуктов горения очень высокое.
|
|
|
Эксплуатационные свойства: жидкое топливо является наиболее удобным топливом - хранится в любых емкостях, перекачивается насосом и перемещается переливом, не требует сложного оборудования. Приобретение жидкого топлива практически возможно только за деньги, так как оно является высоколиквидным рыночным товаром.
Благодаря низкой трудоёмкости эксплуатации огневой тренажер на жидком топливе является хорошим вариантом для учебных организаций со стабильным финансированием при наличии утвержденной статьи расходов на топливо для проведения тренировок. С другой стороны, благодаря высокой ликвидности жидкого топлива возможны хищения топлива в учебной организации.
Для использования жидкого топлива необходимо разрабатывать такую конструкцию топливной аппаратуры, которые позволяют сжигать жидкое топливо с наибольшей возможной полнотой, а также системы водоотведения, которые обеспечивают разделение стоков на незагрязненную сточную воду, небольшое количество загрязненной воды и влажное топливо, сбор загрязненной воды и повторное использование влажного топлива для проведения топок.
Газовое топливо
Достоинства: газовое оборудование обеспечивает простое и надежное управление температурой пламени и мощностью горения, что позволяет обеспечить высокую безопасность тренировок.
|
|
|
Дорогое и достаточно сложное оборудование, газовое баллонное топливо несколько более дешёвое, чем жидкое, сетевой природный газ ещё более дешев; теплота дымовых газов и температура пламени значительно ниже, чем у жидкого и твердого топлива, что обеспечивает «упрощенную» обстановку, менее реалистично воссоздающую обстановку на пожаре. Для новичков и для первоначального обучения работе со стволом это условно можно считать небольшим плюсом, но для качественного обучения ствольщиков, передачи мастерства это существенный недостаток.
Вывод: для огневого тренажера ствольщика, который эксплуатируется командой энтузиастов в отсутствии финансирования предпочтительно использование твердого топлива (древесины) с растопкой небольшим количеством жидкого топлива.
Для огневого тренажера ствольщика, который эксплуатируется учебными центрами, прочими учебными организациями, предпочтительным видом топлива является комбинация твердого топлива и жидкого топлива.
Для первоначальной подготовки пожарных и тренировок гражданских лиц пользованию первичными средствами пожаротушения оптимально использование тренажеров и симуляторов горения на баллонном сжиженном горючем газе.
6 Описание эксперимента по тушению учебного очага горения в масштабной модели огневого тренажера ствольщика
Эксперименты по тушению учебного очага горения в масштабной модели огневого тренажера ствольщика был проведен 31 октября 2015 года и 14 ноября 2015 года на набережной реки Москвы по адресу ул. Донецкая (см. рисунок 24)
Рисунок 24 - Экспериментальная площадка.
В экспериментальных тренировках участвовали 36 человек: пожарные ПЧ-9, пч-76 г. Москвы, руководители и спасатели отряда «Центроспас», пожарных и аварийно-спасательных отрядов Пожарно-спасательного центра г. Москвы, и спасатели ПСО «Спасрезерв».
Для проведения эксперимента была построены масштабные модели огневых тренажеров ствольщика в масштабе 1:3 (рисунок 25) и в масштабе 1:2 (рисунок 30). Ограждающие конструкции тренажера были изготовлены их древесно-стружечных плит ДСП толщиной 18 мм и размером 1,8х1,5 м. Размеры отсека были выбраны: в плане 1,8х1,5 м и высотой 1,5 м. С целью повышения предела огнестойкости конструкции, был предпринят ряд мер: стыки между плитами были заделаны брусками 30х40 мм и дополнительно уплотнены почвенным грунтом. Изнутри конструкции стыки были изолированы от огня самоклеющейся лентой из алюминиевой фольги. С той же целью поверхность крыши отсека была покрыта густой смесью почвенного грунта и воды.
|
|
|
Рисунок 25 - Внешний вид модели огневого тренажера ствольщика.
Топливные полки со стойками были собраны в виде свободностоящей конструкции из досок толщиной 50 мм, при чем перед установкой стоек с полками в отсек тренажера, стойки с полками были погружены в воду на 40 минут. До сквозного прогорания стен модели удалось провести 16 сеансов тренировок. Площадь пола модели составила 2,7 м², Площадь размещения горючей нагрузки составила 4,5 кв.м. Площадь поверхности горения 20 кв.м. Проектные характеристики огневого тренажера составляют: размер в плане 12х5 м, высота 2.6 м, площадь размещения 30-36 м², площадь поверхности горения 162 кв.м. При площади пожара модели в 8 раз меньше, чем в будущем тренажере, расход воды ствола можно было снизить только в 3,5 раза (до 0.95 л/с) то есть удельная интенсивность подачи воды оказалась в 2,3 раза больше, чем будет в тренажере. А с учетом того, что для повышения трудности заданий, в большом тренажере расход ствола будет снижаться до 1,5-2 л/с, вместо 3,5 л/с, то при тушении модели удельная интенсивность подачи получалась в 6 раз выше, чем нужно для хорошей тренировки в проектируемом огневом тренажере (рисунок 26). 
Рисунок 26 - Тушение модельного пожара в огневом тренажере.
Отсюда и эффект очень быстрого тушения, для прекращения пламенного горения некоторым участникам было достаточно сделать в течение 10 секунд 6
спрысков распыленной водяной струёй длительностью от 0,25 до 0,75 секунд c суммарным расходом воды от 3 до 10 л и удельным расходом воды менее 2 л/м²;
с учетом импульсного характера тушения, интенсивность подачи воды составила I = (0,95·0,5·6)/4,5·10 = 0,06 л/с·м². Однако было очень хорошо видно, что опытные и умелые ствольщики тратят намного меньше воды при тушении пожара (воду подавали мотопомпой из пластиковой емкости 1000 л для измерения расхода воды. Емкость заполняли мотопомпой из реки (рисунок 27). 
Рисунок 27 - Пожарное водоснабжение эксперимента. 
|
|
|
Рисунок 28 - Защитная экипировка участников эксперимента.
Всем участникам очень понравилась возможность тренироваться реальному тушению. Участники эксперимента были снабжены защитной экипировкой, в которую входили боевая одежда пожарного, огнестойкий подшлемник, пожарный шлем с защитным прозрачным щитком, защитная обувь, пожарные перчатки и дыхательный аппарат.
В первые два сеанса тренировки, участники не включались в дыхательные аппараты (рисунок 28), рассчитывая для защиты от теплового излучения и высокой температуры пламени и на прозрачный защитный щиток. Выяснилось, что даже в таком маленьком пожарном отсеке необходимо продвигаться со стволом к очагу для эффективного тушения пожара. При этом на ствольщика начинает действовать смесь дыма и пара, что приводит к невозможности для ствольщика находиться в пожарном отсеке дольше времени задержки дыхания.
Практически показано, что на одной закладке топлива можно проводить до 8 тушений. При использовании жидкой растопки (смесь 75% дизельного топлива и 25% бензина) режим горения полностью восстанавливается за 30 секунд, если просто ждать, то горение полностью восстанавливается за 5-7 минут за счет теплоты и тепловыделения гетерогенного горения углей.
Рис. 29. Растопка жидким топливом и вид топливных сборок. 
Также установлено, что при использовании предварительно подготовленных топливных сборок (рисунок 29), загрузка тренажера топливом возможна после тушения пламенного горения без его проливки и охлаждения углей, на догрузку топлива требуется около 30 секунд.
Рисунок 30 - Тренировка в модели тренажера в масштабе 1:2
Вывод: Эксперимент по проведению тренировок на уменьшенной модели огневого тренажера показал, что данные тренировки эффективны для обучения ствольщиков, горение в тренажере после тушения легко восстанавливается, расходы на проведение тренировки невелики, существует возможность надежно обеспечить безопасность тренировок и участие в огневых тренировках вызывает большой интерес и удовлетворение у участников.
|
|
|
