Проблемы тушения пожаров в условиях низких температур: теоретические аспекты и практические решения
Эксплуатация пожарной техники в условиях отрицательных температур сопряжена с комплексом специфических проблем, снижающих эффективность тушения и создающих угрозу для личного состава. Статистический анализ более четырёх тысяч крупных пожаров, произошедших в России в период с 1985 по 2015 год, показал, что 62% таких событий приходится на зимний период в холодных климатических районах. При этом средняя продолжительность тушения крупного пожара в зимних условиях составляет 4,7 часа, при температуре от −40 до −50°C — почти 6 часов, а при температуре ниже −50°C достигает 7,5 часов.
Основные трудности связаны с функционированием насосно-рукавных систем. Установлено, что при тушении 129 пожаров (13% от всех зимних) произошли отказы мобильных средств пожаротушения, связанные с воздействием низких температур. При этом 90% отказов по причине влияния низких температур приходится на холодные климатические районы, а 10% — на умеренные. Структура отказов следующая: 69,6% — насосная установка автомобиля, 17,4% — замерзание вентилей, клапанов и задвижек водопенных коммуникаций, 4,3% — замерзание вакуумной системы насоса, 8,7% — нарушение теплового режима двигателя.
При понижении температуры воздуха до −35°C и ниже количество поломок техники возрастает в 10–12 раз по сравнению с 0°C, а срок службы автомобилей на Крайнем Севере сокращается в 2–3 раза. Согласно отчёту Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны, в пожарных частях холодных климатических районов лишь до 50% единиц техники имеют конструктивные элементы северного исполнения.
Центральное место в проблематике занимает вопрос промерзания магистральных рукавов. При отрицательных температурах вода в напорных линиях переходит в твёрдое агрегатное состояние, что приводит к полной потере работоспособности системы пожаротушения. Физика процесса определяется теплообменом между потоком жидкости, стенками рукава и окружающей средой. Скорость кристаллизации зависит от диаметра магистрали, материала изделия, расхода воды и градиента температур.
Исследования в области обеспечения работоспособности пожарной техники в условиях низких температур проводятся в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России уже более 25 лет. Под руководством доктора технических наук, заслуженного деятеля науки РФ М.Д. Безбородько было сформировано научно-исследовательское направление, охватывающее данную проблему. В диссертации М.А. Савина обоснованы технические решения, повышающие эффективность эксплуатации двигателей пожарных автомобилей в условиях отрицательных температур. Е.М. Желваков определил предельную продолжительность нахождения пожарной автоцистерны в условиях низких температур по фактору охлаждения воды в цистерне. Г.И. Егоров исследовал работоспособность систем насосных установок и предложил устройство для заполнения всасывающей линии под давлением.
Проблеме поддержания работоспособности насосно-рукавных систем посвящена диссертация М.В. Алешкова, впервые изучившего причины выхода из строя напорных рукавов при использовании в условиях низких температур, определившего интенсивность охлаждения огнетушащих веществ и время льдообразования. Автором разработана вставка подогрева воды, устанавливаемая в магистральную линию и позволяющая повысить температуру воды на 1–2°C.
Дальнейшее развитие этого направления связано с диссертационным исследованием О.В. Двоенко, посвящённым насосно-рукавным системам пожарных автомобилей, обеспечивающим тушение пожаров на объектах энергетики в условиях низких температур. Им было установлено, что на отказ в работе магистральных линий по причине обледенения влияют не только погодные условия, но и параметры самой линии: увеличение диаметра и уменьшение расхода повышают вероятность замерзания. Полученные математические модели, позволили прогнозировать работоспособность рукавных линий. Впервые было предложено использование вихревого теплогенератора на пожарных автомобилях для обеспечения работоспособности систем.
Технологический ответ на вызовы зимнего периода разрабатывается в нескольких направлениях. Первое предполагает применение теплоизолированных рукавных линий с электрическим подогревом. Второе направление связано с использованием замедлителей кристаллизации — химических добавок, снижающих температуру замерзания воды. Третий подход базируется на организационно-тактических мероприятиях: сокращении длины магистралей, применении промежуточных насосных станций, организации подмены личного состава.
Совместная работа Академии ГПС МЧС России с Варгашинским заводом противопожарного и специального оборудования позволила создать серию пожарно-спасательных автомобилей в климатическом исполнении ХЛ (холодный климат). Автоцистерны АЦ(С)-8,0-70 и пожарно-спасательные автомобили ПСА-С-6,0-70 позволяют работать при температуре −60°C с возможностью кратковременной работы при −70°C. Шасси дополнительно оборудовано предпусковым подогревателем, автономным отопителем, системой обогрева отсека аккумуляторных батарей, электроподогревом лобового стекла, топливным фильтром-сепаратором с подогревом. Водопенные коммуникации, сливные краны, трубопроводы обогреваются электролентами.
Таким образом, проблематика тушения пожаров в условиях низких температур требует комплексного подхода, объединяющего инженерно-технические решения, организационно-тактические мероприятия и специальную подготовку личного состава.
