Исследование основных тенденций и закономерностей становления и развития науки в пожаротушении.

Если запорное устройство в таких системах повреждено, то для того чтобы вода заполнила распределительный трубопровод, необходимо подтверждение от АПС. Если подтверждение не поступает, то система выдает сигнал о разгерметизации спринклерной секции [21].
Ведется интенсивная работа над снижением инерционности теплового замка. Уже сейчас ведущие производители термочувствительных запорных устройств могут предложить изделия, инерционность которых в несколько раз меньше традиционной. Ясно, чем меньше инерционность, тем раньше ороситель откроется и приступит к ликвидации еще небольшого очага возгорания. Следовательно, в некоторых случаях можно было бы уменьшить регламентированную интенсивность орошения.

Рис. 2.2. Спринклерные системы водяного пожаротушения с принудительным пуском [19, с. 174]
Совершенствование системы нормативного регулирования в области пожарной безопасности, сопровождающее введение в действие требований Федерального закона № 123-ФЗ, поставило перед проектными организациями большое количество вопросов, широко обсуждаемых в средствах массовой информации. Один из них, до настоящего времени незаслуженно не привлекший широкого общественного внимания, но имеющий все шансы кардинально повлиять на развитие систем активной противопожарной защиты, – это применение спринклеров с принудительным пуском и установок на их основе (СП5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования» раздел 5.5).
На сегодняшний день наибольшее распространение на практике получили системы пожаротушения, в распределительной сети которых используются спринклерные оросители, т.е. оросители, в которых выходное отверстие в дежурном режиме работы закрыто клапаном, имеющим тепловой замок и срабатывающим при повышении температуры в зоне установки оросителя. Такое решение позволяет осуществить подачу огнетушащего вещества только там, где повысилась температура воздушной среды, и не подавать его в зоны, незатронутые пожаром, что существенно снижает расход воды при тушении пожара. Однако данное преимущество оборачивается рядом недостатков. Поскольку каждый ороситель имеет тепловой замок, тушение не начнется до тех пор, пока не произойдет разрушение термочувствительного элемента какого-то из оросителей. Данное действие легко достижимо при сравнительно небольшой высоте перекрытий от уровня пола (до 6-8 м) и термически мощном начальном импульсе пожара, однако при большей высоте защищаемых помещений или же развитии пожара с незначительным тепловыделением в начальной фазе часто наблюдается отставание роста орошаемой площади по отношению к увеличению площади развивающегося пожара. Именно с этим связана постоянная работа производителей оросителей, направленная на снижение тепловой инерционности спринклеров. Однако даже использование современных относительно быстродействующих спринклеров не устраняет опасности неконтролируемого развития пожара, что при определенных условиях может привести к значительным материальным потерям и даже гибели людей [19, с. 175].
Указанного недостатка лишен дренчерный способ тушения пожара, при котором огнетушащее вещество сразу подается на площадь, заведомо большую, чем площадь возможного возгорания. При этом достигается быстрое и гарантированное тушение возгорания, что служит причиной использования такого способа на некоторых особо ответственных объектах. Но его широкому применению препятствуют существенные недостатки, среди которых можно выделить следующие: тушение по всей защищаемой площади часто бывает избыточным с точки зрения эффективности работы установки, что ведет к неоправданно высоким расходам огнетушащего вещества, применению насосов повышенной мощности. Подача значительных объемов воды для целей тушения может привести к тому, что ущерб от воздействия воды при тушении пожара превысит возможные убытки от собственно возгорания. Применение дренчерных установок для сравнительно небольших площадей орошения теоретически возможно, но требует существенного увеличения количества управляющих клапанов и длины магистральных трубопроводов. Кроме того, наиболее распространенное на практике использование дымовых пожарных извещателей в побудительных системах для запуска дренчерной установки часто приводит к неоднозначности в определении запускаемой секции, особенно при возникновении очага возгорания на границе разных секций.
Таким образом, среди традиционных систем водяного пожаротушения имеются два полярных решения по обеспечению эффективности тушения и его экономической целесообразности. Очевидно, что оптимальная система водяного пожаротушения должна формироваться на основе компромисса между спринклерной и дренчерной установками пожаротушения и совмещать в себе полезные свойства каждой из них, а именно: иметь оросители с тепловыми замками, срабатывающими при повешении температуры в зоне их установки и обеспечивающими точное выявление местоположения очага; обеспечивать групповой запуск определенного числа оросителей, при этом срабатывание этих оросителей должно происходить не по всей защищаемой площади, а на сравнительно небольшом участке, включающем в себя зону пожара; для эффективной локализации и последующего тушения возгораний количество одновременно сработавших оросителей должно быть не менее 6-10 штук; пуск оросителей должен осуществляться не только от повышения температуры, но и от побудительных систем того или иного типа; для получения оперативной информации необходим контроль состояния каждого из оросителей.
Таким образом, при реализации этих ранее неразрешимых задач в данной работе мы переходим от традиционных систем водяного пожаротушения к системе управляемого пожаротушения, которая осуществляет процесс тушения, реализуя оптимальные алгоритмы функционирования на основе анализа характера развития пожара [25].
Основой для технического воплощения таких решений является спринклерный ороситель с принудительным пуском, который, реализуя функции традиционных оросителей, дополнительно обладает инициирующим устройством для управляемого пуска.
Компрессионная пена (compressed air foam system, CAFS) – технология, используемая в пожаротушении для доставки огнетушащей пены с целью тушения возгорания или защиты зоны, где отсутствует горение, от воспламенения.
Компрессионная пена получается из стандартной насосной установки, которая имеет точку ввода сжатого воздуха в пенообразователь для формирования пены. Кроме того, сжатый воздух также добавляет энергию в струю, которая позволяет увеличить дальность доставки ОТВ по сравнению со стандартными пеногенераторами или стволами.
Стандартный набор компонентов системы на основе компрессионной пены включает в себя: центробежный насос; водоисточник; бак с пенообразователем; воздушный компрессор; систему непосредственного впрыска пенообразователя на подающей стороне насоса; смесительную камеру или устройство; систему управления для контроля правильности пропорций воды, воздуха и пенообразователя.
Таким образом, компрессионная пена успешно борется со всеми тремя сторонами «пожарного треугольника»:  пена накрывает горючее вещество, тем самым прекращая доступ кислорода; компрессионная пена устойчиво держится на поверхностях, таких как потолок или стены, тем самым снижая температур, непрозрачная пена защищает источник топливо от лучистой энергии возгорания.
Эффективность системы с использованием управляемых оросителей в существенной степени зависит от правильно выбранной системы управления. Широко применяемые сейчас технические средства управления имеют ограниченные возможности, как по контролю пусковых цепей, так и по программированию реализации большого количества сценариев управления. Однако в последнее время и в этой области наблюдается значительный прогресс.

2.4. Новая технология построения систем защиты от пожара
Современное развитие науки и техники позволяет говорить о следующем шаге в пожаротушении. Это внедрение робототехнических средств, где интеллектуальные способности человека соединяются с техническими возможностями средств автоматизации.
В настоящее время в России все большее применение для защиты от пожаров современных зданий и сооружений находят стационарные пожарные робототехнические комплексы. В роботизированных системах пожаротушения определенную роль играет возможность избирательности, то есть для различных параметров пожара подбирается наиболее оптимальная система защиты объекта. При этом наиболее важным становится минимизация подачи огнетушащих средств при безусловной ликвидации пожара. Все это обусловило совершенствование пожарных роботов (ПР) по трем направлениям.
Первое направление
Вначале пожарные роботы создавались на базе лафетных пожарных стволов. Тактические возможности современных лафетных пожарных стволов ограничиваются дальностью создаваемой ими струи. Для лафетных стволов с расходом более 20 л/с дальность подачи воды для различных конструкций составляет от 43 до 55 м. Увеличение дальности струи традиционно достигается увеличением производительности ствола, что, в свою очередь, значительно повышает требования к подводящим сетям водоснабжения. В результате существенно усложняется конструкция комплексов пожаротушения и возрастает стоимость таких систем. Поэтому сравнительно небольшая дальность сплошной струи применяемых лафетных стволов снизила конкурентные преимущества пожарных роботов перед традиционными системами автоматического водяного пожаротушения [5].
Решить эту проблему помогло создание специального насадка, который позволяет формировать максимально длинную сплошную струю. Конструкция насадка обеспечивает безударный вход потока в насадок, равномерный прирост скорости вдоль профиля насадка, усреднение скорости по сечению потока. Простота конструкции насадка позволяет создавать пожарные роботы с широким диапазоном расходных характеристик, что обеспечивает использование пожарных роботов для тушения пожаров всех групп помещений, охлаждения строительных конструкций и оборудования различных зданий и сооружений.
При внедрении робототехнических комплексов пожаротушения с использованием лафетных пожарных стволов практики столкнулись с необходимостью регулирования расхода воды в зависимости от давления на подводящем трубопроводе, так как длина и траектория струи существенно зависит от давления на насадке.
Таким образом, для робототехнических комплексов пожаротушения вместо лафетных пожарных стволов целесообразно применять специально разработанные для пожарных роботов насадки [5].
Второе направление
Поиск привел к созданию принципа контроля теплового поля в ИК-диапазоне, который показал исключительную конкурентную способность по сравнению с другими способами обнаружения пожара. Способ получил название "Метод оптической решетки" и состоит в следующем: датчики разделяются на два множества – датчики, отвечающие за оси Х и У. Для каждого датчика задается его координата (как правило, 0,Х или 0,У). В случае если датчики (вне зависимости от принадлежности оси) определили состояние зоны "оптической решетки" как "пожар", то проводится аппроксимация показаний датчиков по каждому из измерений полиномом степени количества датчиков в измерении. В каждом измерении находят координату глобального максимума (0,Хмах или 0,Умах) – эти координаты определяют точку на плоскости P. Для обеспечения необходимой точности данная процедура выполняется до тех пор, пока k-раз подряд разность между Pi не будет превышать R (доверительный интервал) – в этот момент находится Pср. Далее определяется угол поворота/наклона для исполнительных устройств (через разность координат Pср и Исп. Устр. по принципу прямоугольного треугольника). К полученным углам поворота и подъема добавляются (вычитается) D поворота и D наклона, получаются предельные углы поворота и наклона, которые передаются в контроллер управления стволом.

Рис. 2.2. Подсистема обнаружения координат пожара [5]
Подсистема обнаружения пожара построена на основе адресно-аналоговых датчиков теплового потока, расположенных в защищаемом помещении. Установка датчиков выполняется таким образом, что все защищаемое помещение делится на зоны одинаковой формы. Каждая зона имеет свои координаты, которые заложены в алгоритм тушения для каждой роботизированной установки пожаротушения. Опрос управляющим контрольно-адресным модулем адресно-аналоговых датчиков теплового потока позволяет вести постоянный тепловой мониторинг защищаемого помещения. Алгоритм обнаружения определяется техническими требованиями к разработке программного обеспечения. В рамках поставленной цели решаются следующие задачи: классификация показаний датчика, выбор оптимального расстояния расстановки датчиков, определение значения теплового поля.
Задача выбора оптимального расположения датчиков определяется как классическая задача оптимизации для заданной минимальной интенсивности обнаруживаемого очага, при критерии минимального количества датчиков, с учетом архитектурных особенностей объекта и решается индивидуально для каждого конкретного объекта на этапе проектирования системы.
Таким образом, данный способ обнаружения пожара позволяет:
избежать постоянного механического сканирования ПР, тем самым увеличив надежность системы и срок службы пожарных роботов;
сократить до долей секунды время обнаружения пожара;
использовать пожарные роботы без подсистемы видеоконтроля;
контролировать состояние помещения во время пожара;
значительно сократить стоимость подсистемы обнаружения.
Третье направление
Это управление роботизированным комплексом пожаротушения. С точки зрения аппаратной реализации система должна отвечать двум основным требованиям: с одной стороны, она должна обладать быстродействием, достаточным для решения возлагаемого на нее комплекса задач в режиме реального времени, а с другой – должна отвечать типичным требованиям к системам пожаротушения, то есть быть надежной и простой в обслуживании.

Рис. 2.3. Роботизированная установка пожаротушения [12, с. 224]
К требованиям программного обеспечения для пожарных роботов относятся: возможности его относительно быстрого изготовления и изменения, надежность и быстродействие, а также безотказность и безопасность.
В состав системы входят пожарная сигнализация, система пожаротушения и охлаждения конструкций на основе роботизированных пожарных стволов (рис. 2.3).
Система должна включать следующие элементы: АРМ оператора; автоматическую установку пожарной сигнализации и определения координаты пожара; систему роботизированных установок пожаротушения; систему оповещения людей о пожаре; систему видеонаблюдения (опционально).
Работа системы управления
Управление системой роботизированных установок пожаротушения осуществляется с помощью прибора приемно-контрольного охранно-пожарного и управления путем получения необходимых параметров от системы раннего обнаружения и дальнейшего направления роботизированных стволов в очаг пожара и зоны охлаждения строительных конструкций. При переводе системы в ручной режим оператор имеет возможность дистанционно управлять роботизированными стволами, контролируя их положение на экране монитора, а также дополнительно посредством системы видеонаблюдения [12, с. 224].
Работа системы подачи воды
Каждая из роботизированных установок пожаротушения имеет свою уникальную адресацию, что позволяет гибко управлять подсистемой подачи воды. При возникновении аварийной ситуации (тления, перегрева) или непосредственно возникновения горения алгоритмом работы системы предусмотрен запуск не менее двух роботизированных установок пожаротушения и производится автоматическая ориентация их в направлении очага пожара. При этом осуществляется дистанционное открытие запорного вентиля на данном стволе. Обе роботизированные установки пожаротушения направляются в соответствии с принятым алгоритмом подачи воды, и при отсутствии реакции диспетчера на предупреждение о пожаре запускается автоматическая подача воды, учитывающая периодическое изменение направления стволов.
При этом система позволяет: избежать неэффективного расхода воды при тушении пожара; обеспечить в месте возникновения пожара необходимую интенсивность подачи огнетушащего вещества; увеличить надежность средств пожарной защиты в целом, что достигается обеспечением автономности и надежности работы с нескольких направлений подачи воды в условиях пожара.
Выводы по 2 главе
1) Современные системы пожарной сигнализации срабатывают быстро и эффективно, однако не всегда удается пресечь распространение огня по территории объекта. Наиболее эффективными являются автоматические установки, включающие модули пожаротушения (резервуары, наполненные огнеподавляющими средствами.) При ликвидации огня, в зависимости от масштабов и характера пожара, применяются: вода, порошковые составы, аэрозоль, газ (аргон, фреон, азот), пена
2) Для тушения локальных участков возгорания с помощью воды применяются спринклерные установки, если огонь охватил большую территорию — дренчарные системы, которые работают по сигналу пожарных датчиков. В то же время тушение водой наносит ущерб зданиям и сооружениям (происходит масштабный залив), что является одним из главных недостатков этого средства.
3) Тушение газом весьма эффективно для герметично закрытых помещений и нецелесообразно на открытой территории. Аэрозоли используются только на тех объектах, где нет взрывчатых веществ, причем всем людям необходимо заранее покинуть объект до того момента, как будет распыляться состав.
4) Пена с водой используется во всех случаях и является универсальным средством, однако последствия тушения ликвидировать также нелегко, как и сам пожар. Таким образом, средства и оборудование используются индивидуально в каждой ситуации, причем важно подобрать оптимальные схемы тушения пожара, чтобы обеспечить моментальное отсечение линии огня от близлежащих гражданских и промышленных объектов, не допустить возгорания ценного имущества, химических составов, оружия и других материальных ценностей.

Заключение
В заключении следует отметить, что современные системы пожаротушения широко применяются на различных объектах, как в быту, так и на производстве. Тушение огня водой применяется в нашей стране уже много лет. Прототипом современных противопожарных установок и пожарной сигнализации с давних пор служила пожарная каланча и пожарные служители. Они оповещали людей о возгораниях в каком-либо районе населённого пункта. Шло время, росли города, у домов увеличивалось количество этажей, и постепенно пожарная каланча утратила свое значение. На смену ей пришли механические и электрические устройства, которые обнаруживали и сигнализировали о пожарах.
Попытки создать устройства автоматического извещения о пожаре предпринимались еще в первой половине 19 века. Одно из первых механических сигнализирующих устройств было изобретено в Англии. Оно состояло из металлической гири, которая была подвешена на протянутый через всю комнату шнур. При возникновении возгорания шнур перегорал, а гиря падала на взрывное устройство, которое звуком оповещало всех о приближающейся опасности. В России применялись сигнализации собственной разработки, в которых использовался нагретый воздух для включения оповещения.
Механические устройства применялись сравнительно недолго, и с изобретением электричества были придуманы электрические системы, работающие на основе прерывания цепи тока.
Хотя развитие основных тенденций и закономерностей становления и развития науки в пожаротушении обусловлено в конечном итоге общественной практикой, наука в то же время развивается по своим внутренним закономерностям.
Общие выводы изучения основных тенденций и закономерностей становления и развития науки в пожаротушении
1. Преемственность в развитии научных знаний. Каждая более высокая ступень в развитии основных тенденций и закономерностей становления и развития науки в пожаротушении возникает на основе предшествующей ступени. Новое удерживает в себе все ценное, что было в старом знании.
2. Единство количественных и качественных изменений в развитии основных тенденций и закономерностей становления и развития науки в пожаротушении. С одной стороны, наука пожаротушения развивается благодаря количественным изменениям. Количественные изменения — это постепенные изменения, долговременное накопление новых научных данных. Но, с другой стороны, на определенной стадии происходит качественный скачок, перерыв постепенности в развитии науки.
3. Дифференциация и интеграция научных знаний. Наблюдается диалектическое взаимодействие двух противоположных тенденций. Первая тенденция — дифференциация — проявляется в выделении новых тенденций и закономерностей становления и развития науки в пожаротушении, вторая тенденция — интеграция — проявляется в синтезе, объединении научных знаний в пожаротушении.

Список использованных источников
Акимов В.А., Воробьев Ю.Л., Фалеев М.И. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность в ЧС природного и техногенного характера: Учебное пособие – М.: Высшая школа, 2006.
Белов С.В., Девисилов В.А., Козьяков А.Ф. Безопасность жизнедеятельности: Учебник – 2-е изд. испр. и доп. – М.: Высшая школа, 2002.
Баратов А. Н., Пчелинцев В. А. Пожарная безопасность. Издательство Ассоциация строительных вузов. М. 1997 г. — 176 с.
Горячев С. А., Конылов В. А, Попов В. В., Прохоров В. П. и др. Основы пожарной безопасности. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1990. -242 с.
Гринин А.С., Новиков В.н. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие – М.: Фаир – Пресс, 2002.
Мастрюков Б.С. Безопасноть в чрезвычайных ситуациях: Учебник для студ. ВУЗ. – М.: Издательский центр «Академия», 2003.
Повзик Я. С. Пожарная тактика. — М.: ЗАО «Спецтехника», 1999- — 414 с.
Повзик Я.С. Справочник руководителя тушения пожара. М.: ЗАО "СПЕЦТЕХНИКА", 2004. - 361 с.
Пожарная безопасность: Справочник. Под ред. д.т.н., проф. Собуря С.В. — 4-е изд., перераб. — М.: ПожКнига, 2010. — 264 с.
Пожарные автомобили предприятий России. Сб. нормативных документов. Вып. 8. М;ФГУ ВНИИПО МВД России. - 2000 г. - 346 с.
Пожарная безопасность. 2004. №4 с. 7-15.
Предпринимателю о пожарной безопасности предприятия: Пособие. Собурь С.В. — 2-е изд. (с изм.). — М.: Пожнаука, 2004. — 354 с.
Пожарная и охранно-пожарная сигнализация. Проектирование, монтаж, эксплуатация и обслуживание. Под ред. академика Любимова М.М. М.: ПожКнига, 2010. — 336 с.
Постановление Российской Федерации «О пожарной безопасности».
Рекомендации по организации работ Службы охраны труда в организации (прил. к постановлению Минтруда РФ от 08.02.2000 г. №14).
Собурь С.В. Установки пожаротушения автоматические. М.: Спецтехника, 2003. – 400 с.
Степанов К.Н., Повзик Я.С., Рыбкин И.В. Справочник: Пожарная техника. М.: ЗАО "Спецтехника", 2003, 400 с.
Теребнев В. В., Грачев В. А., Подгрушный А. В., Теребнев А. В. Пожарно-строевая подготовка. М.: ООО «ИБС - ХОЛДИНГ», 2004. - 350 с.
Теребнев В. В., Теребнев А. В. Управление силами и средствами на пожаре. МЧС РФ. Академия ГПС. М, 2003. - 260 с.
Теребнев В. В., Теребнев В. В., Подгрушный А. В., Грачев В. А. Тактическая подготовка должностных лиц органов управления силами и средствами на пожаре. Учебное пособие. МЧС РФ. Академия ГПС. М., 2004. - 288 с.
Теребнев В.В. Справочник руководителя тушения пожара. МЧС РФ, АГПС. М. 2004. - 248 с.
Терминологический словарь по пожарной безопасности. М.: ФГУ ВНИИМО МЧС России, 2003.- 226 с.
Трудовой кодекс Российской Федерации (от 21.12.2001 года).
Федеральный закон от 21.12.1994 г. «О пожарной безопасности».
Шувалов М. Г. Основы пожарного дела. М.: Стройиздат, 1983. — 400 с.












8