Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 10
1.1. Особенности пожаров в лесном фонде Восточной Сибири и способы их тушения 10
1.2. Обзор сведений об огнетушащих порошках и их производителях 28
1.3. Проблемы дифференциального моделирования и прогнозирования распространения фронта лесного пожара 32
1.4. Постановка задач исследований 38
2. Методики исследований 41
2.1. Методики определения показателей огнетушащих порошковых составов 41
2.2. Разработка методики определения параметров порошкового тушения лесных горючих материалов 46
2.3 Методики планирования эксперимента и оценки адекватности математических моделей 49
2.4. Выводы по главе 53
3. Математическое моделирование оптимальных рецептур огнетушащих порошковых составов 55
3.1. Разработка методики построения моделей основных показателей огнетушащих порошковых составов 55
3.2. Построение программно-алгоритмической среды векторной регрессии для оптимизации рецептур огнетушащих порошков 62
3.3. Выбор и обоснование ингредиентов огнетушащих порошковых составов 66
3.4. Планирование лабораторных исследований и моделирование рецептур огнетушащих порошковых составов 74
3.5. Выводы по главе 87
4. Имитационное моделирование динамических процессов порошковых технологий тушения лесных горючих материалов 89
4.1 Идентификация структуры математической модели динамики фронта лесного пожара и разработка программного комплекса «РЕДИМ» 89
4.2 Экспериментальное исследование параметров тушения лесных горючих материалов порошковыми технологиями 105
4.3 Анализ имитационного моделирования воздействия огнетушащих порошковых составов на динамику фронта лесного пожара 129
4.4. Выводы по главе 140
Заключение 142
Список использованной литературы 144
- Обзор сведений об огнетушащих порошках и их производителях
- Разработка методики определения параметров порошкового тушения лесных горючих материалов
- Построение программно-алгоритмической среды векторной регрессии для оптимизации рецептур огнетушащих порошков
- Экспериментальное исследование параметров тушения лесных горючих материалов порошковыми технологиями
Введение к работе
По данным Рослесхоза в 2008 году на землях лесного фонда Российской Федерации зарегистрировано 25,3 тысячи лесных пожаров. Огнем пройдена площадь 1,6 млн.га лесных земель. По сравнению с аналогичными показателями 2007 года отмечено увеличение числа лесных пожаров в 1,5 раза, а по площади в 2,2 раза. Средняя площадь одного пожара увеличилась на 28 га. Высокая горимость лесов отмечалась на территории 13 субъектов Российской Федерации, на которые пришлось 95 % пройденной в России огнем лесной площади, в том числе 80 % площади на Республику Саха (Якутия) и Забайкальский край [122].
Анализ состояния обстановки с лесными пожарами за последние годы [35-37, 122] и литературный обзор результатов исследований ведущих ученых [8, 31, 40, 73, 90, 128] показал, что причинами постоянного роста числа и площади лесных пожаров являются недостаточная эффективность применяемых технологий тушения, а также отсутствие информационной поддержки принятия управленческих решений в области борьбы с лесными пожарами, в частности систем прогнозирования динамики фронта лесного пожара (ДФЛП). Следует заметить, что выбор средств и тактических приемов тушения лесных пожаров напрямую зависит от состояния оперативной пожарной обстановки и её прогноза. Поэтому задачи поиска высокоэффективных технологий тушения лесных пожаров и разработки систем прогнозирования ДФЛП являются актуальными.
Анализ применения различных видов огнетушащих веществ для ликвидации горения в лесу показал, что в России основными являются вода и составы на ее основе [31]. Вместе с тем, авторы [6, 30] отмечают, что территории Восточной Сибири насыщены труднопроходимыми лесами, безводными районами и гористыми участками, где применение воды и составов на ее основе неэффективно и связано с рядом трудностей. Именно
поэтому можно говорить о целесообразности поиска других доступных и более эффективных огнетушащих веществ для тушения пожаров на таких территориях. К их числу можно отнести огнетушащие порошковые составы (ОПС). Высокая огнетушащая способность, сравнительно меньший расход на тушение, широкий температурный диапазон применения - все это позволяет ОПС по праву считаться одним из высокоэффективных огнетушащих веществ [18]. Но, несмотря на многочисленные достоинства, ОПС как средство пожаротушения имеет один существенный недостаток, особенно характерный для Восточной Сибири - высокая себестоимость. Практически все предприятия изготовители ОПС расположены в западной части России, поэтому все субъекты Российской Федерации, входящие в состав Восточной Сибири вынуждены приобретать ОПС с учетом резерва и с большими затратами на транспортировку [62]. Решение данной проблемы возможно путем производства ОПС на предприятиях конкретного региона из компонентов на основе местного сырья.
Огнетушащие порошки представляют собой смесь мелкоизмельченных компонентов [18]. Каждый компонент состава огнетушащих порошков обладает своими свойствами, следовательно, придает ОПС те или иные характеристики. Для подбора рецептур ОПС с требуемыми огнетушащими и эксплуатационными характеристиками, необходимо решить задачу оптимизации и разработать математические модели влияния массовых долей компонентов порошка на его конечные свойства.
Для разработки практических рекомендаций по применению ОПС необходимо провести оценку эффективности их воздействия на динамику фронта лесных пожаров (ДФЛП). Однако, при исследовании огнетушащего воздействия ОПС на ДФЛП отсутствует возможность эмпирического исследования и проведения крупных натурных экспериментов, поэтому необходимо разработать имитационную модель ДФЛП и посредством моделирования оценить влияние ОПС на ДФЛП.
В связи с выше изложенным, целью работы является разработка моделей основных эксплуатационных и огнетушащих показателей рецептур ОПС на основе сырья регионов Восточной Сибири и оценка их огнетушащего воздействия на ДФЛП посредством имитационного моделирования.
Для достижения поставленной цели в работе предстояло решить следующие основные задачи:
разработать методику построения моделей основных эксплуатационных и огнетушащих показателей рецептур ОПС;
разработать программный комплекс для осуществления моделирования рецептур ОПС;
разработать математические модели основных эксплуатационных и огнетушащих показателей рецептур ОПС;
поставить и решить на основе разработанных математических моделей задачу оптимизации рецептур ОПС;
разработать программный комплекс и провести имитационное моделирование динамики фронта низового лесного пожара с учетом воздействия ОПС.
Научная новизна работы состоит в:
построении нелинейных математических моделей основных огнетушащих и эксплуатационных показателей ОПС и построении целевой функции рецептур ОПС;
решении задачи оптимизации рецептур ОПС на основе сырья регионов Восточной Сибири;
разработке математической модели, алгоритма и программного комплекса для решения задач имитационного моделирования ДФЛП с учетом воздействия ОПС.
Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечивается: использованием хорошо зарекомендовавших себя методов и приборов при
проведении лабораторных исследований; использованием современных методов обработки и анализа данных; корректностью выбора исходных данных и условий для построения моделей; критериальным анализом значимости параметров моделей; удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных исследований.
Практическая ценность работы состоит в следующем: разработан программный комплекс «ГРЕК» для решения задачи оптимизации рецептур ОПС; разработан программный комплекс «РЕДИМ» для осуществления имитационного моделирования ДФЛП с учетом воздействия ОПС; определены основные показатели ОПС на основе неметаллических полезных ископаемых месторождений Восточной Сибири; определены параметры тушения ЛГМ порошковыми технологиями.
Результаты исследований использованы:
при проведении научных исследований в Сибирском филиале ВНИИПО МЧС России, Институте динамики и систем управления СО РАН, ФГОУ ВПО «Восточно-Сибирский институт МВД России»;
в деятельности ГУ МЧС России региона Сибири;
в учебном процессе ФГОУ ВПО «Восточно-Сибирский институт МВД России» при подготовке инженеров пожарной безопасности.
Достоверность использования результатов исследования по указанным выше направлениям подтверждена соответствующими документами.
Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач исследования, формулировке основных положений научной новизны и практической значимости. Теоретические и экспериментальные результаты исследований, представленные в работе, получены непосредственно автором.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на:
Международных научных чтениях «Приморские зори — 2007»: «Экология, защита в чрезвычайных ситуациях, охрана, безопасность и медицина труда, гигиена питания, образование» (Владивосток, 2007);
Международных научно-практических конференциях: Деятельность правоохранительных органов и государственной противопожарной службы в современных условиях : проблемы и перспективы развития (Иркутск, 2006 -2008), Сопряженные задачи механики реагирующих сред, информатики и экологии (Томск, 2007), Исторические и современные аспекты решения проблем горения, тушения и обеспечения безопасности людей при пожарах (Москва, 2007), Перспективы развития лесного комплекса Иркутской области (Братск, 2007), Математическое моделирование опасных природных явлений и катастроф (Томск, 2008), Актуальные проблемы пожарной безопасности (Москва, 2008); Студенческой научно-практической конференции с международным участием «Безопасность - 08» (Иркутск, 2008);
Всероссийских научно-практических конференциях: Пожарная безопасность многофункциональных и высотных зданий и сооружений (Москва, 2005), Дистанционное зондирование Земли из космоса (Москва, 2007), Всероссийская конференция по математике и механике (Томск, 2008); Сопряженные задачи механики реагирующих сред, информатики и экологии (Томск, 2009); а также ряде других региональных научно-технических конференциях и семинарах.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Основное содержание работы изложено на 158 страницах машинописного текста, включая 24 табл. и 35 рис. Список использованных источников включает 135 наименований.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Нелинейные регрессионные модели огнетушащих и эксплуатационных показателей рецептур ОПС, разработанных на основе сырья Восточной Сибири.
Целевая функция рецептур ОПС, разработанных на основе сырья Восточной Сибири.
Программный комплекс «ГРЕК» для решения задач оптимизации рецептур ОПС и программный комплекс «РЕДИМ» для осуществления имитационного моделирования ДФЛП с учетом воздействия ОПС.
Результаты имитационного моделирования ДФЛП с учетом воздействия ОПС.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
Обзор сведений об огнетушащих порошках и их производителях
В настоящее время все пожары подразделяются на пять классов (табл. 1.1), которые, в свою очередь, охватывают все виды горючих веществ: твердые, жидкие, газообразные, металлы и сплавы, электроустановки, находящиеся под напряжением [111].
Как видно из табл. 1.1, порошками можно тушить пожары всех классов. В зависимости эффективности тушения определенного класса пожаров, огнетушащие порошки подразделяются на три класса: В, С, Е; А, В, С, Е; Д [17, 18]. Перечень марок и основных характеристик ОПС, доведенных до стадии промышленного производства в нашей стране и странах ближнего зарубежья, приведен в табл. 1.2.
Эффективность порошкового тушения достаточно высока, однако стоимость порошков существенно влияет на целесообразность их широкого применения для целей пожаротушения. Цена огнетушащего порошка, в большей части, определяется затратами на транспортировку и последующее хранение. Предприятия, занимающиеся изготовлением огнетушащих порошков, сосредоточены, в основном, в западной части России, поэтому регионы Сибири и Дальнего Востока вынуждены закупать порошки по ценам с большими наценками за транспортировку. Перечень отечественных предприятий-изготовителей порошков приведен в табл. 1.3 и изображен на рис. 1.1. Как видно из рис. 1.1, Республика Бурятия, Республика Саха (Якутия), Читинская область, Амурская область, Иркутская область, Приморский край, Хабаровский край, Красноярский край и ряд других субъектов восточной части России вынуждены приобретать огнетушащий порошок с учетом резерва и с большими наценками за транспортировку. Это нередко приводит к нерентабельности использования огнетушащих порошков как средства пожаротушения. Решение проблемы применения огнетушащих порошков возможно путем их производства из местного сырья на предприятиях Восточной Сибири. Близость потребителя к производителю, в свою очередь, приведет к уменьшению количества хранимых запасов, что также снизит цену порошков и требования к их хранению. Как правило, в качестве основы для порошков используются простые неорганические соли - карбонаты, бикарбонаты, фосфаты, сульфаты, хлориды, мочевина и ее соединения, а также смеси этих веществ. Основным компонентом огнетушащих порошков представленных в табл. 1.2 являются неметаллические полезные ископаемые. Стоит заметить, что химический состав порошков характеризует как их огнетушащие, так и эксплуатационные свойства. Такие соли, как, например, иодиды и бромиды щелочных металлов, фосфат аммония, обладают хорошими огнетушащими свойствами, но гигроскопичны и в сильной мере подвержены слеживаемости. Другие соли, как, например, фториды металлов, сульфат аммония, обладают хорошими эксплуатационными свойствами, но не способны эффективно гасить пламя [18]. При разработке огнетушащих порошков следует подбирать соли, которые удовлетворяют обоим требованиям, или подвергать состав специальной обработке. Разработку рецептуры огнетушащих порошковых составов, производство которых возможно на предприятиях Восточной Сибири, необходимо проводить с анализа месторождений неметаллических полезных ископаемых входящих в ее состав субъектов Федерации. 1.3 Проблемы дифференциального моделирования и прогнозирования распространения фронта лесного пожара Как уже отмечалось (гл. 1.1), одной из причин постоянного роста площади лесных пожаров являются недостаточная эффективность применяемых технологий тушения, а также отсутствие информационной поддержки принятия управленческих решений в области борьбы с лесными пожарами, в том числе, систем моделирования и прогнозирования динамики фронта лесного пожара (ДФЛП). В работе [38] профессором Гришиным A.M. математические модели лесных пожаров условно разбиты на следующие типы: полуэмпирические; статистические; теоретические; комбинированные. В рамках полуэмпирических моделей добиваются согласования модели и описываемого процесса путем подбора некоторых постоянных или функций [23, 66, 69, 72, ПО]. Недостатком такого типа математических моделей является то, что полученные соотношения для скорости распространения пожара не могут быть распространены за пределы применимости использованных опытных данных.
При статистическом подходе рассматривается ряд данных для скорости распространения пожара или другие характеристики горения при изменении целого ряда обстоятельств, и определяются коэффициенты корреляции для каждой независимой переменной. При таком подходе упускается механизм явления, хотя получаемая информация обладает большей общностью по сравнению с результатами чисто эмпирических теорий.
При теоретическом подходе скорость распространения пожара определяется на основании понимания физики процесса и решения уравнений, описывающих в той или иной степени исследуемое явление.
В рамках комбинированных математических моделей лесных пожаров, замкнутая система уравнений сохранения массы, импульса и энергии, а теплофизические и термокинетические параметры определяются путем согласования теоретических и экспериментальных данных.
В качестве примера комбинированной математической модели лесного пожара можно рассматривать универсальную дифференциальную математическую модель лесных пожаров, предложенную профессором A.M. Гришиным на основе обобщения экспериментальных и теоретических данных, в рамках которой лесной горючий материал моделировался пористо-дисперсной средой, а её костяк считался недеформируемым твёрдым телом [38]. В последующих исследованиях [42] им же предложена по существу универсальная физическая модель энергетики лесных и степных природных пожаров, согласно которой теплота, выделившаяся при сгорании ЛГМ за счёт излучения свободной и вынужденной конвекции, передаётся несгоревшим ЛГМ, в результате чего горючие материалы прогреваются, высушиваются и пиролизуются. Затем газообразные и конденсированные продукты пиролиза сгорают и процесс повторяется в указанном порядке.
Разработка методики определения параметров порошкового тушения лесных горючих материалов
Существует большое разнообразие методов определения параметров порошкового тушения горючих материалов, которые реализуются в лабораторных или практических условиях [14, 29, 32]. По сравнению с практическими исследованиями лабораторные имеют следующие преимущества: невысокие затраты на аппаратуру, горючее, подготовку опытов и их проведение; быстрое получение результатов эксперимента и параметров тушения; необходимая воспроизводимость результатов в силу обеспечения одинаковых условий эксперимента.
Справедливым будет замечание, что помимо преимуществ лабораторных исследований над практическими исследованиями существует вероятность получения значений параметров с недостаточной степенью достоверности.
При разработке методики определения параметров порошкового тушения ЛГМ нами учитывалось, что на достоверность результатов лабораторных исследований влияют такие факторы, как: различия в режимах истечения порошка на разных установках и, следовательно, различие условий образования порошкового облака; выбор в качестве критерия огнетушащей эффективности количество порошка, используемого на одно тушение; и ряд других.
Необходимо отметить, что лабораторные установки [14, 32, 89, 94, 116] предназначены для сравнительной оценки огнетушащей способности порошковых составов при тушении пожаров класса В, т.е. горючих жидкостей. Для определения параметров тушения ЛГМ порошковыми составами необходимо разработать новую лабораторную установку или модернизировать уже известные, а также методику определения огнетушащей способности. На наш взгляд, наиболее подходящей установкой, которую можно принять за аналог разрабатываемой, можно считать установку, приведенную в работе [29].
Разработанная нами установка (рис. 2.1) моделирует условия натуральных испытаний, позволяя получать необходимые данные при небольших расходах горючего и порошков. Установка представляет собой малогабаритный стеклянный огнетушитель, порошок из которого на очаг горения выбрасывается потоком воздуха с установленным минутным расходом. Воздух в огнетушитель подается от баллона через ротаметр и резиновые шланги с регулировочным редуктором.
В качестве горючего материала для проведения лабораторных опытов по оценке огнетушащей способности порошков использовали различные типы ЛГМ.
Методика проведения эксперимента по определению огнетушащей способности состояла в следующем.
Перед началом опыта задвижку 4 переводили в положение холостого течения воздуха, открывали баллон 1 со сжатым воздухом и с помощью редуктора 2 по ротаметру 3 устанавливали требуемый расход воздуха. Через шлиф 5 в сосуд б вносили навеску исследуемого порошка, после чего шлиф закрывали пробкой. В качестве очага использовали круглую емкость 8 высотой 35 мм и диаметром 100 мм с ЛГМ. Поджигали ЛГМ и давали пламени распространиться по всей площади модельного очага. По шкале 9 измеряли высоту факела пламени. Переводили задвижку 4 в положение рабочего течения воздуха, происходил выброс навески огнетушащего порошка в очаг через насадок 7.
Предварительно, в ходе проведенных математических и эмпирических исследований был определен оптимальный угол подачи струи огнетушащего порошка — он составил 15 - 30.
В серии последовательных опытов подбирали минимальную навеску, при которой достигалось тушение. Эффект тушения наблюдали визуально. Время с момента подачи порошка и до момента тушения засекали секундомером.
Построение программно-алгоритмической среды векторной регрессии для оптимизации рецептур огнетушащих порошков
Без нарушения общности в качестве начального (нулевого) положения вектора входных управляющих воздействий и можно принять некоторую эмпирически выделенную из общего состава экспериментальных данных точку со пространства R"1; ясно, что в этом случае координаты щ,..., ит вектора и следует рассматривать как отклонения относительно режима со. При многомерном геометрическом исследовании «минимаксных» свойств решений нелинейной векторной регрессии с целью нахождения оптимального соотношения масс компонентов порошка примем следующее: показатель качества может иметь внутренний максимум или минимум в идентифицированной ЛКФ-структуре уравнений нелинейной регрессии лишь в точке и, єИт: где {в\,...,еп} - стандартный базис в R". При этом, когда итД-и есть отрицательно определенная квадратичная форма, то показатель J,(w) имеет в точке (3.9) максимум, если и1В{и суть положительно определенная квадратичная форма, показатель Jt{u) имеет в щ минимум. В случае, когда ifBjU может принимать как положительные, так и отрицательные значения, встречаемся со стационарной точкой более сложного типа, а именно, так называемой седловой точкой. Для показателя качества Jt{u) на множестве значений линейно-квадратичной модели (3.1) необходимое условие локального экстремума определяют в пространстве Rm геометрические координаты (3.9) для стационарной точки м,- относительно принятого функционала критерия качества J,{u), в то время как знакоопределенность второго дифференциала определяет достаточные условия экстремума в стационарной точке w, . Следовательно, если матрица Bt является положительно определенной (аналогично, отрицательно определенной), то минимальное (соответственно максимальное) значение критерия качества J,{u) равно Возвращаясь к системе квадратичных уравнений модели, получаем численные реализации матриц A, Bt. Тем самым, появляется возможность решить аналитическую проблему, которая послужила толчком к изучению положительности (или отрицательности) квадратичных форм из уравнений системы, а именно, ответить на вопрос когда стационарная точка (3.9) является точкой относительного минимума, максимума или седловой точкой. Данная задача сводится к вычислению собственных Xtj значений симметрических матриц Bt.
Комбинируя предыдущие результаты, массовое соотношение компонентов в готовом порошке, обеспечивающее требуемые свойства, свяжем с решением оптимизационной задачи следующего вида: весовые коэффициенты целевой функциии F{u). Знаки «+» или «-» при весовых коэффициентах означают, что постановка (3.13) фактически обеспечивает относительную минимизацию или максимизацию у-х (что эквивалентно, смещение к точке min или max J\{u) в линейной структуре целевой функции F(u)). При разработке новых рецептур огнетушащих порошковых составов желательно иметь адекватную математическую модель, позволяющую предсказывать «взаимоувязанное влияние» различных факторов, в частности соотношения массовых долей компонентов порошка, на огнетушащие и эксплуатационные характеристики готового огнетушащего порошкового состава.
Математическая модель оптимизации (3.13) рецептуры огнетушащих порошковых составов дает такую возможность, а именно, выявить влияние массовой доли того или иного компонента на каждую из заданных характеристик готового огнетушащего порошкового состава и задать определяющие направления совершенствования используемых и разрабатываемых рецептур огнетушащих порошковых составов. Формула (3.9), позволяющая вычислять геометрические координаты стационарной точки, применительно к задаче оптимизации (3.13) определяют следующее решение стационарной точки: при этом необходимым и достаточным условием, что данная точка обеспечивает выполнение max {F(u): ueRn}, является требование следующих неравенств: или, что эквивалентно, для собственных чисел ХІ матрицы (riBi+...+rnBn) здесь [Ьу]дєМд д(Д) - главные подматрицы [123] матрицы (r\B\+...+rnBn). Если расчетные координаты стационарной точки (3.14) по каким-либо физико-химическим параметрам выходят за доверительную область адекватности построенной математической модели, то необходимо провести дополнительные исследования рецептуры огнетушащего порошка «максимально близкой» к координатам (3.14) и внести (в качестве режима ю) данные этих исследований в расширенную матрицу экспериментальных данных U; после чего сделать пересчет всех этапов оптимизации рецептуры огнетушащего порошка, описанных выше.
Предложенная в гл. 3.1 методика построения моделей нелинейной регрессии в задаче расчета основных показателей огнетушащих порошковых составов позволяет реализовать ее в программном виде. Поэтому для решения задач данного типа нами был разработан программный комплекс «ГРЕК». Алгоритм программного комплекса «ГРЕК» представлен на рис.3.1.
Экспериментальное исследование параметров тушения лесных горючих материалов порошковыми технологиями
Для осуществления имитационного моделирования воздействия ОПС на ДФЛП необходимо формирование базы данных зависимости времени выгорания единицы поверхности ЛГМ от массы поданного ОПС. Поэтому одной из основных задач данного диссертационного исследования было определение параметров порошкового тушения пожаров ЛГМ. Для решения этой задачи был проведен ряд огневых экспериментов.
Целью проводимых огневых экспериментов являлось определение параметров тушения ЛГМ порошковыми составами и формирование (У,/иотс )-зависимости для разного типа ЛГМ.
Результатом эксперимента должны были явиться данные о требуемом расходе огнетушащего порошка на тушение ЛГМ, минимальной массе огнетушащего порошка необходимой для прекращения горения ЛГМ, а также зависимость времени выгорания модельного очага пожара ЛГМ от массы введенного огнетушащего порошка.
Достижение цели огневых экспериментов предусматривало решение следующих задач: 1. Проведение лабораторного исследования минимальной массы огнетушащего порошка необходимой для прекращения горения ЛГМ. 2. Исследование параметров порошкового тушения путем напыления на поверхность слоя ЛГМ. 3. Исследование зависимости времени выгорания ЛГМ от массы поданного на тушение ОПС.
Объектами исследования явились три вида опада: ЛГМ-Х - прошлогодний рыхлый опад хвойного типа леса из хвои сосны, кедра и из ветоши разнотравья; ЛГМ-Л - прошлогодний рыхлый опад лиственного типа леса из листьев березы и ветоши разнотравья; ЛГМ-СМ - прошлогодний рыхлый опад смешанного типа леса из хвои сосны, кедра, из листьев березы и ветоши разнотравья.
Сбор опада осуществлялся на территории лесного массива Прибайкальского национального парка.
В ходе исследований использовались огнетушащие порошковые составы опытной рецептуры «МАГНАТ» на основе магнезита, талька и хлорида натрия, разработанной в гл. 3, а также порошки марок «ИСТО-1» и «Феникс АВС-40». Основные технические характеристики используемых огнетушащих порошковых составов приведены в таблицах 4.2 - 4.4.
Выбор «ИСТО-1» и «Феникс АВС-40» в качестве объектов исследования обоснован проведением анализа предприятий Восточно Сибири, оказывающих услуги по перезарядке порошковых огнетушителей, а так же монтажу и обслуживанию установок порошкового пожаротушения, в результате которого было выяснено, что наиболее распространенными в Восточной Сибири являются «ИСТО-1» и «Феникс АВС-40». Вероятнее всего, популярность данных марок ОПС обусловлена географическим расположением заводов изготовителей. Огнетушащий порошок марки «ИСТО-1» производится на основе фосфата и сульфата аммония в г. Ленинск-Кузнецкий Кемеровской области на предприятии "Ленинск-Кузнецкий завод шахтного пожарного оборудования". Производство огнетушащего порошка марки «Феникс АВС-40» расположено в г. Сергиев Посад Московской области. Предприятие изготовитель - ООО «Каланча». Основным компонентом «Феникс АВС-40» является фосфат аммония.
Для определения параметров тушения ЛГМ порошковыми составами была использована лабораторная установка представленная в главе 2 на рис. 2.1. Площадь моделируемого очага пожара составляла 0,00785 м2 (рис. 4.6).
Время выгорания модельного очага площадью 0,00785 м2 при отсутствии воздействия ОПС составила: для ЛГМ-Х — от 0,7 до 1 мин, для ЛГМ-Л - от 2 мин до 3 мин, для ЛГМ-СМ — от 1,5 мин до 2 мин. Масса навески определялась априорно. Результаты лабораторного исследования минимальной массы огнетушащего порошка, требуемой на тушение очага пожара ЛГМ, представлены в табл. 4.5-4.13.
Результаты проведенных лабораторных исследований позволяют сделать вывод, что для тушения пожара ЛГМ хвойного типа леса при площади очага равной 0,00785 м2 необходимо 0,70 г огнетушащего порошка марки «ИСТО-1», в то время как для тушения равного пожара требуется 1,50 г огнетушащего порошка марки «Феникс АВС-40». Опытный огнетушащий порошок «МАГНАТ» показал результат близкий огнетушащему порошку марки «ИСТО-1». Прекращения тления при данных расходах не обеспечивает ни один из огнетушащих порошков. Расход огнетушащего порошка марки «ИСТО-1» на тушение 1 м2 пожара ЛГМ хвойного типа леса составляет 89,17 г, огнетушащего порошка марки «Феникс АВС-40» - 191,08 г.
Для тушения пожара ЛГМ лиственного типа леса при площади очага равной 0,00785 м необходимо 0,50 г огнетушащего порошка марки «ИСТО-1», в то время как для тушения равного пожара требуется 0,45 г опытного огнетушащего порошка «МАГНАТ» и 0,70 г огнетушащего порошка марки «Феникс АВС-40». При этом прекращения тления обеспечивают только огнетушащие порошки марок «ИСТО-1» и «МАГНАТ». Расход огнетушащего порошка марки «ИСТО-1» на тушение 1 м пожара ЛГМ лиственного типа леса составляет 63,69 г, опытного огнетушащего порошка «МАГНАТ» - 57,32 г, огнетушащего порошка «Феникс АВС-40» - 89,17 г.
Для тушения пожара ЛГМ смешанного типа леса при площади очага равной 0,00785 м необходимо 0,70 г огнетушащего порошка «ИСТО-1» и опытного огнетушащего порошка «МАГНАТ», в то время как для тушения равного пожара требуется 1,00 г огнетушащего порошка «Феникс АВС-40». Прекращения тления при данных расходах не обеспечивает ни один из огнетушащих порошков. Расход огнетушащего порошка «ИСТО-1» и опытного огнетушащего порошка «МАГНАТ» на тушение 1 м пожара ЛГМ смешанного типа леса составляет 89,17 г, огнетушащего порошка «Феникс АВС-40» - 127,39 г.
