Методика расчета сил и средств для тушения пожара

Расчеты сил и средств выполняют в следующих случаях:

при определении требуемого количества сил и средств на тушение пожара;

при оперативно-тактическом изучении объекта;

при разработке планов тушения пожаров;

при подготовке пожарно-тактических учений и занятий;

при проведении экспериментальных работ по определению эффектив­ности средств тушения;

в процессе исследования пожара для оценки действий РТП и подразделений.

Расчет сил и средств для тушения пожаров твердых горючих веществ и материалов водой (распространяющийся пожар).

Исходные данные для расчета сил и средств:

характеристика объекта (геометрические размеры, характер пожарной нагрузки и ее размещение на объекте, размещение водоисточников относительно объекта); 

время с момента возникновения пожара до сообщения о нем (зависит от наличия на объекте вида средств охраны, средств связи и сигнализации, правильности действий лиц, обнаруживших пожар и т.д.);

линейная скорость распространения пожара V_л;

силы и средства, предусмотренные расписанием выездов и время их сосредоточения;

интенсивность подачи огнетушащих средств I_тр.

1) Определение времени развития пожара на различные моменты времени.

Выделяются следующие стадии развития пожара:

1, 2  стадии свободного развития пожара, причем на 1 стадии (t до 10 мин) линейная скорость распространения принимается равной 50% ее максимального значения (табличного), характерного для данной категории объектов, а с момента времени более 10 мин она принимается равной максимальному значению;

3 стадия  характеризуется началом введения первых стволов на туше­ние пожара, в результате чего линейная скорость распространения пожара уменьшается, поэтому в промежутке времени с момента введения первых стволов до момента ограничения распространения пожара (момент локали­зации), ее значение принимается равным 0,5V_л. В момент выполнения условий локализации V_л = 0.

4 стадия – ликвидация пожара.

t_св = t_обн + t_сооб + t_сб + t_сл + t_бр (мин.), где

t_св — время свободного развития пожара на момент прибытия подразделения;

t_обн — время развития пожара с момента его возникновения до момента его обнаружения (2 мин. — при наличии АПС или АУПТ, 2-5 мин. — при наличии круглосуточного дежурства, 5 мин. – во всех остальных случаях);

t_сооб – время сообщения о пожаре в пожарную охрану (1 мин. – если телефон находится в помещении дежурного, 2 мин. – если телефон в другом помещении);

t_сб = 1 мин. – время сбора личного состава по тревоге;

t_сл — время следования пожарного подразделения (2 мин. на 1 км пути);

t_бр — время боевого развертывания (3 мин. при подаче 1-го ствола, 5 мин. в остальных случаях).

2) Определение расстояния R, пройденного фронтом горения, за времяt.  

при t_св ≤ 10 мин.:  R = 0,5·V_л ·t_св (м);

при t_вв > 10 мин.:  R = 0,5·V_л ·10 + V_л ·(t_вв — 10)= 5·V_л + V_л·(t_вв — 10) (м);

при t_вв < t*  ≤t_лок : R = 5·V_л + V_л·(t_вв — 10) + 0,5·V_л·(t* — t_вв) (м).

где     t_св – время свободного развития,

t_вв – время на момент введения первых стволов на тушение,

t_лок – время на момент локализации пожара,

         t* — время между моментами локализации пожара и введения первых стволов на тушение.

         3) Определение площади пожара.

Площадь пожара S_п – это площадь проекции зоны горения на горизонтальную или (реже) на вертикальную плоскость. При горении на нескольких этажах за площадь пожара принимают суммарную площадь пожара на каждом этаже.

Периметр пожара Р_п– это периметр площади пожара.

Фронт пожара Ф_п – это часть периметра пожара в направлении (направлениях) распространения горения.

Для определения формы площади пожара следует вычертить схему объекта в масштабе и от места возникновения пожара отложить в масштабе величину путиR, пройденного огнем во все возможные стороны.

При этом принято выделять три варианта формы площади пожара:

• круговую (Рис.2);
• угловую (Рис. 3, 4);
• прямоугольную (Рис. 5).

При прогнозировании развития пожара следует учитывать, что форма площади пожара может меняться. Так, при достижении фронтом пламени ограждающей конструкции или края площадки, принято считать, что фронт пожара спрямляется и форма площади пожара изменяется (Рис. 6).

         а) Площадь пожара при круговой форме развития пожара.

S_п = k ·p · R²  (м²),

где

k = 1 – при круговой форме развития пожара (рис. 2),

k = 0,5 – при полукруговой форме развития пожара (рис. 4),

 k = 0,25  – при угловой форме развития пожара (рис. 3).

         б) Площадь пожара при прямоугольной форме развития пожара.

S_п = n ·b · R  (м²),

где n —  количество направлений развития пожара,

                         b – ширина помещения.

         в) Площадь пожара при комбинированной форме развития пожара (рис 7)

                                                     S_п = S₁ + S₂ (м²)

4) Определение площади тушения пожара.

Площадь тушения S_т – это часть площади пожара, на которую осуществляется эффективное воздействие огнетушащими веществами.

Для практических расчетов используется параметр, называемый глубиной тушения h_т, который равен для ручных стволов h_т = 5 м, для лафетных h_т = 10 м.

Тушение пожара производят, вводя стволы либо со всех сторон пожара – по периметру пожара (Рис. 8), либо на одном или нескольких направлениях, как правило, по фронту пожара (Рис. 9).

В некоторых случаях пожарные подразделения не могут подать огнетушащее средство одновременно на всю площадь пожара, например, при недостатке сил и средств, тогда тушение осуществляется по фронту распространяющегося пожара. При этом пожар локализуется на решающем направлении, а затем осуществляется процесс его тушения на других направлениях

         а) Площадь тушения пожара по периметру при круговой форме развития пожара.              

 S_т = k ·p · (R² – r²)  = k ·p··h_т· (2·R – h_т) (м²),

где r = R — h_т ,

      h_т — глубина тушения стволов (для ручных стволов – 5м,  для лафетных  — 10 м).

         б) Площадь тушения пожара по периметру при прямоугольной форме развития пожара.

S_т = 2·h_т· (a + b — 2·h_т)  (м²)- по всему периметру пожара,

где а и b  — соответственно длина и ширина фронта пожара.

S_т = n·b·h_т (м²)- по фронту распространяющегося пожара,

где b иn – соответственно ширина помещения и количество направлений подачи стволов.

5) Определение требуемого расхода воды на тушение пожара.

Q^т_тр = S_п · I_тр  — при S_п ≤S_т (л/с) или Q^т_тр = S_т · I_тр  — при S_п >S_т (л/с)

Интенсивность подачи огнетушащих веществ I_тр – это количество огнетушащего вещества, подаваемое за единицу времени на единицу расчетного параметра.

Различают следующие виды интенсивности:

Линейная – когда в качестве расчетного принят линейный параметр: например, фронт или периметр. Единицы измерения – л/с∙м. Линейная интенсивность используется, например, при определении количества стволов на охлаждение горящих и соседних с горящим резервуаров с нефтепродуктами.

Поверхностная – когда в качестве расчетного параметра принята площадь тушения пожара. Единицы измерения – л/с∙м². Поверхностная интенсивность используется в практике пожаротушения наиболее часто, так как для тушения пожаров в большинстве случаев используется вода, которая тушит пожар по поверхности горящих материалов.

Объемная – когда в качестве расчетного параметра принят объем тушения. Единицы измерения – л/с∙м³. Объемная интенсивность используется, преимущественно, при объемном тушении пожаров, например, инертными газами.

Требуемая I_тр – количество огнетушащего вещества, которое необходимо подавать за единицу времени на единицу расчетного параметра тушения. Определяется требуемая интенсивность на основе расчетов, экспериментов, статистических данных по результатам тушения реальных пожаров и т.д.

Фактическая I_ф – количество огнетушащего вещества, которое фактически подано за единицу времени на единицу расчетного параметра тушения.

6) Определение требуемого количества стволов на тушение.

а) N^т_ст = Q^т_тр / q^т_ст – по требуемому расходу воды,

б) N^т_ст = Р_п / Р_ст – по периметру пожара,

Р_п – часть периметра, на тушение которого вводятся стволы

Р_ст = q_ст / I_тр ∙ h_т – часть периметра пожара, которая тушится одним стволом. Р = 2·p ·L (длина окружности), Р = 2·а +  2·b (прямоугольник)

в) N^т_ст = n· (m + A) – в складах со стеллажным хранением (рис. 11),

где n —  количество направлений развития пожара (ввода стволов),

m – количество проходов между горящими стеллажами, 

A — количество проходов между горящим и соседним негорящим стеллажами.

7) Определение требуемого количества отделений для подачи стволов на тушение.

N^т_отд = N^т_ст / n_{ст отд} ,

где n_{ст отд} – количество стволов, которое может подать одно отделение.

8) Определение требуемого расхода воды на защиту конструкций.

Q^з_тр = S_з · I^з_тр (л/с),

где S_з – защищаемая площадь (перекрытия, покрытия, стены, перегородки, оборудование и т.п.),

I^з_тр = (0,3-0,5)·I_тр — интенсивность подачи воды на защиту.

9) Определение требуемого количества стволов на защиту конструкций.

N^з_ст = Q^з_тр / q^з_ст ,

Также количество стволов часто определяется без аналитического расчета из тактических соображений, исходя из мест размещения стволов и количества защищаемых объектов, например, на каждую ферму по одному лафетному стволу, в каждое смежное помещение по стволу РС-50.

10) Определение требуемого количества отделений для подачи стволов на защиту конструкций.

N^з_отд = N^з_ст / n_{ст отд}

11) Определение требуемого количества отделений для выполнения других работ (эвакуация людей, мат. ценностей, вскрытия и разборки конструкций).

N^л_отд = N_л / n_{л отд} , N^мц_отд = N_мц / n_{мц отд} , N^вск_отд = S_вск / S_{вск отд}

         12) Определение общего требуемого количества отделений.

N^общ_отд = N^т_ст + N^з_ст + N^л_отд + N^мц_отд + N^вск_отд

         На основании полученного результата РТП делает вывод о достаточности привлеченных к тушению пожара сил и средств. Если сил и средств недостаточно, то РТП делает новый расчет на момент прибытия последнего подразделения по следующему повышенному номеру (рангу) пожара.

         13) Сравнение фактического расхода воды Q_ф на тушение, защиту и водоотдачи сети Q_вод противопожарного водоснабжения

Q_ф = N^т_ст·q^т_ст + N^з_ст·q^з_ст ≤ Q_вод

         14) Определение количества АЦ, устанавливаемых на водоисточники для подачи расчетного расхода воды.

         На водоисточники устанавливают не всю технику, которая прибывает на пожар, а такое количество, которое обеспечило бы подачу расчетного расхода, т.е.

N_АЦ = Q_тр / 0,8 Q_н  ,

где Q_н — подача насоса, л/с

Такой оптимальный расход проверяют по принятым схемам боевого развертывания, с учетом длинны рукавных линий и расчетного количества стволов. В любом из указанных случаев, если позволяют условия (в частности, насосно-рукавная система), боевые расчеты прибывающих подразделений должны использоваться для работы от уже установленных на водоисточники автомобилей.

Это не только обеспечит использование техники на полную мощность, но и ускорит введение сил и средств на тушение пожара.

         В зависимости от обстановки на пожаре требуемый расход огнетушащего вещества определяют на всю площадь пожара или на площадь тушения пожара. На основании полученного результата РТП может сделать вывод о достаточности привлеченных к тушению пожара сил и средств.

Расчет сил и средств для тушения пожаров воздушно-механической пеной на площади (не распространяющиеся пожары или условно приводящиеся к ним).

Исходные данные для расчета сил и средств:

• площадь пожара;
• интенсивность подачи раствора пенообразователя;
• интенсивность подачи воды на охлаждение;
• расчетное время тушения.

При пожарах в резервуарных парках за расчетный параметр принимают площадь зеркала жидкости резервуара или наибольшую возможную площадь разлива ЛВЖ при пожарах на самолетах.

На первом этапе боевых действий производят охлаждение горящих и соседних резервуаров.

1) Требуемое количество стволов на охлаждение горящего резервуара.

N^зг_ств = Q^зг_тр / q_ств = n ∙ π ∙ D_гор∙ I^зг_тр / q_ств, но не менее 3^х стволов,

I^зг_тр = 0,8 л/с∙м — требуемая интенсивность для охлаждения горящего резервуара,

I^зг_тр = 1,2 л/с∙м — требуемая интенсивность для охлаждения горящего резервуара при пожаре в обваловании,

Охлаждение резервуаров W_рез ≥ 5000 м³ и более целесообразно осуществлять лафетными стволами.

2) Требуемое количество стволов на охлаждение соседнего не горящего резервуара.

N^зс_ств = Q^зс_тр / q_ств = n ∙ 0,5 ∙ π ∙ D_сос∙ I^зс_тр / q_ств, но не менее 2^х стволов,

I^зс_тр = 0,3 л/с∙м — требуемая интенсивность для охлаждения соседнего не горящего резервуара,

n – количество горящих или соседних резервуаров соответственно,

D_гор, D_сос — диаметр горящего или соседнего резервуара соответственно (м),

q_ств — производительность одного пожарного ствола (л/с),

Q^зг_тр, Q^зс_тр – требуемый расход воды на охлаждение (л/с).

3) Требуемое количество ГПС N_гпс на тушение горящего резервуара.

N_гпс = S_п ∙ I^р-ор_тр / q^р-ор_гпс (шт.),

S_п — площадь пожара (м²),

I^р-ор_тр — требуемая интенсивность подачи раствора пенообразователя на тушение (л/с∙м²). При t_всп ≤ 28 ^оC I^р-ор_тр = 0,08 л/с∙м², при t_всп > 28 ^оC I^р-ор_тр = 0,05 л/с∙м² (см. приложение № 9)

q^р-ор_гпс — производительность ГПС по раствору пенообразователя (л/с).

4) Требуемое количество пенообразователя W_по на тушение резервуара.

W_по = N_гпс ∙ q^по_гпс ∙ 60 ∙ τ_р ∙ К_з (л),

τ_р = 15 минут — расчетное время тушения при подаче ВМП сверху,

τ_р = 10 минут — расчетное время тушения при подаче ВМП под слой горючего,

К_з = 3 — коэффициент запаса (на три пенные атаки),

q^по_гпс — производительность ГПС по пенообразователю (л/с).

5) Требуемое количество воды W_в^т на тушение резервуара. 

W_в^т = N_гпс ∙ q^в_гпс ∙ 60 ∙ τ_р ∙ К_з (л),

q^в_гпс — производительность ГПС по воде (л/с).

6) Требуемое количество воды W_в^з на охлаждение резервуаров.

W_в^з = N^з_ств ∙ q_ств ∙ τ_р ∙ 3600 (л),

N^з_ств — общее количество стволов на охлаждение резервуаров,

q_ств — производительность одного пожарного ствола (л/с),

τ_р = 6 часов –расчетное время охлаждения наземных резервуаров от передвижной пожарной техники (СНиП 2.11.03-93),

τ_р = 3 часа –расчетное время охлаждения подземных резервуаров от передвижной пожарной техники (СНиП 2.11.03-93).

7) Общее требуемое количество воды на охлаждение и тушение резервуаров. 

W_в^общ = W_в^т + W_в^з (л)

8) Ориентировочное время наступления возможного выброса Т нефтепродуктов из горящего резервуара.                           

T= (H — h) / (W+ u + V) (ч), где

H — начальная высота слоя горючей жидкости в резервуаре, м;

h — высота слоя донной (подтоварной) воды, м;

W — линейная скорость прогрева горючей жидкости, м/ч(табличное значение);

u — линейная скорость выгорания горючей жидкости, м/ч (табличное значение);

V — линейная скорость понижения уровня вследствие откачки, м/ч (если откачка не производится, то V= 0).

         3.3. Тушение пожаров в помещениях воздушно-механической пеной по объему.

      При пожарах в помещениях иногда прибегают к тушению пожара объемным способом, т.е. заполняют весь объем  воздушно-механической пеной средней кратности (трюмы кораблей, кабельные тоннели, подвальные помещения и т.д.).

         При подаче ВМП в объем помещения должно быть не менее двух проемов. Через один проем подают ВМП, а через другой происходит вытеснение дыма и избыточного давления воздуха, что способствует лучшему продвижению ВМП в помещении.

         1) Определение требуемого количества ГПС для объемного тушения.

N_гпс = W_пом ·К_р / q_гпс ∙t_н   , где

W_пом – объем помещения (м³);

К_р = 3 – коэффициент, учитывающий разрушение и потерю пены;

q_гпс – расход пены из ГПС (м³/мин.);

t_н = 10 мин – нормативное время тушения пожара.

2) Определение требуемого количества пенообразователя W_по для объемного тушения.

W_по = N_гпс ∙ q^по_гпс ∙ 60 ∙ τ_р ∙ К_з (л),