Красноярский край, Россия
Россия
Красноярский край, Россия
Красноярский край, Россия
УДК 614.843.3 Соединительные головки. Краны
В статье показана актуальность решения проблем, связанных с сохранением работоспособности насосно-рукавных систем при тушении пожаров в условиях отрицательных температур наружного воздуха. Экспериментально установлена высокая эффективность применения разработанного авторами ткане-синтепонового чехла, используемого для создания тепловой защиты пожарного трехходового разветвления в сравнении со стандартным пожарным разветвлением. Установлено, что применение разработанной тепловой защиты позволяет увеличить время остывания воды в трехходовом разветвлении до 0℃ с ≈42 мин. до ≈71 мин., что свидетельствует о высокой теплозащитной эффективности ткане-синтепонового покрытия, практически равной эффективности метода запенивания, но оказавшегося более прочным, технологичным в изготовлении и удобным в применении. Рассмотренный авторами метод тепловой защиты пожарных разветвлений рекомендуется для применения в подразделениях пожарной охраны, организующих подачу огнетушащих веществ (воды и растворов на ее основе) в условиях экстремально низких температур. В качестве развития темы авторы планируют в ближайшее время провести натурные эксперименты по определению теплозащитной эффективности ткане-синтепоновых чехлов с переменными толщинами синтепоновых слоёв и другими материалами чехлов.
пожарные рукавные разветвления, низкая и отрицательная температура, чехол, эффективность термозащиты
Введение
В настоящее время одним из приоритетных направлений развития науки, техники и технологий в системе МЧС России до 2030 года является разработка и внедрение многофункциональных и универсальных образцов пожарной и аварийно-спасательной техники, оборудования, обеспечивающих повышение эффективности выполнения подразделениями МЧС России задач по предназначению, в том числе - в условиях Арктического региона Российской Федерации. Анализ и количество научных публикаций, связанных с разработкой и совершенствованием технических средств, применяемых при организации подачи огнетушащих средств (вода и растворы на ее основе) в условиях отрицательных температур наружного воздуха свидетельствует об актуальности исследований в данной области [1-8]. В исследовании, представленном в работе [8], авторы провели экспериментальные испытания, которые подтвердили, что наиболее подвержены риску перемерзания такие элементы насосно-рукавных систем (далее - НРС), как трехходовые пожарные разветвления (далее - РТ), пожарные соединительные и переходные головки. Данные элементы, будучи критически важными для обеспечения эффективной работы НРС в условиях низких температур, создают повышенную уязвимость к образованию льда, что может значительно осложнить процесс пожаротушения и привести к снижению тактических возможностей пожарных подразделений [9]. Таким образом, необходимо уделять особое внимание вопросам теплоизоляции и защиты этих элементов от замерзания воды в них в зимний период.
В научной публикации [8] авторами уже произведена оценка эффективности термозащиты РТ-80, выполненной путем нанесения слоя пенополиуретановой монтажной пены на их поверхность. В условиях современных требований к пожарной безопасности и эффективному использованию НРС возникает крайняя необходимость в разработке более эффективных решений, способствующих подавлению или торможению теплообменных процессов, возникающих при остывании воды в условиях экстремально низких арктических температур. Поэтому разработка новых теплоизолирующих материалов и технологий становится важной задачей для обеспечения надежности и безопасности работы НРС в суровых климатических условиях.
Целью данного исследования является оценка термозащитной эффективности изготовленного авторами тканевого чехла (Рис.1), применяемого для создания тепловой защиты РТ-80.
Рис.1. Вид изготовленного авторами тканевого чехла, применяемого для создания тепловой защиты трехходового пожарного разветвления (фото авторов)
Материалы, приборы и методы исследования
Для изготовления, представленного на рис. 1 тканевого чехла авторы использовали водоотталкивающую ткань «Оксфорд» черного цвета, выполненную из синтетических нитей. Указанный материал известен своими эксплуатационными характеристиками, такими как – износостойкость, устойчивость к загрязнениям. С целью увеличения толщины теплозащитного слоя чехла использовали материал, широко применяемый в качестве утеплителя для верхней одежды, - синтепон (плотностью 100 г/м2). В состав синтепона включают полиэфирные нити, которые придают ему свойства легкости и воздушности. Именно за счет указанных свойств синтепон обладает высокими теплоизоляционными свойствами. Для осуществления фиксации изготовленного чехла на РТ-80 и более тщательной подгонки использовали текстильные застежки с крючками. Тканевый чехол РТ целесообразно использовать личным составом при подготовке пожарной техники к осенне-зимнему периоду и снимать его после наступления положительных температур – весной.
Для осуществления возможности ежесекундного снятия показаний изменения температуры воды внутри РТ в ходе проводимого эксперимента авторами выполнены две головки-заглушки со штуцерами (рис. 2), позволяющие подключать термометры сопротивления из платины технические ТПТ-1-3-100П-А4-Н-60/8 (далее – термометры). Термометры являются одним из элементов созданной авторами экспериментально-исследовательской установки [10] и предназначены для измерения температуры твердых, жидких и газообразных сред в диапазоне температур от минус 50 до плюс 100°С.
Рис.2. Вид изготовленных авторами головок-заглушек со штуцерами (фото авторов)
На Рис.3 представлена принципиальная схема, использованная для оценки эффективности тканевого чехла, применённого для создания тепловой защиты пожарного трехходового разветвления.
Рис.3. Схема эксперимента по оценке теплозащитного тканевого чехла для пожарного трехходового разветвления
На Рис.3 представлены:
1 - РТ-80 с теплозащитным тканевым чехлом;
2 - РТ-80 без теплозащиты;
3 - термометры сопротивления из платины технические ТПТ-1-3-100П-А4-Н-60/8 [10];
4 - линии связи от термометров к тепловычислителю СПТ941.20 [10];
5 - тепловычислитель СПТ941.20, выполняющий функции приемно-контрольного прибора по регистрации и визуализации параметров (избыточного давления, температуры, расхода) [10].
Общий вид реализованной схемы измерений представлен на фото (Рис.4).
Рис.4. Фрагменты эксперимента по определению эффективности применения тканевого чехла, используемого для создания тепловой защиты пожарного трехходового разветвления (фото авторов)
Основная часть
При подготовке к экспериментальным исследованиям у каждого РТ закрывали один из патрубков с номинальным (условным) диаметром DN 80 пожарной головкой-заглушкой (далее – ГЗ-80), далее в полость заливали водопроводную воду с температурой +24,2℃ ℃
В процессе эксперимента каждые 15 минут производили фиксацию значений температуры воды в пожарных разветвлениях с помощью термопар. Динамика снижения температуры воды в пожарных разветвлениях представлена в Таблице.
Таблица. Изменение температуры воды в пожарных разветвлениях во времени
| Время, мин | 0 | 15 | 30 | 45 | 60 |
| Температура воды в разветвлении без теплозащиты (базовая модель), ℃ | 24,2 | 10,5 | 4,6 | -0,7 | -2,5 |
| Температура воды в разветвлении с теплозащитным чехлом, ℃ | 24,2 | 14,1 | 9,5 | 4,7 | 2,1 |
| Температура воздуха, |
-13 | -13 | -13 | -13 | -13 |
Для более наглядного представления и удобства сравнительного анализа по табличным данным построили графики зависимости температуры воды внутри разветвлений от времени в процессе охлаждения в условиях отрицательной температуры наружного воздуха (-18
Рис.5. Полиномиальные (второй степени) аппроксимации динамики остывания воды в РТ-80 с 24,2
Из графиков следует, что применение тепловой защиты позволяет увеличить время остывания воды в РТ до 0
Заключение
Показана актуальность решения проблем, связанных с сохранением работоспособности насосно-рукавных систем при тушении пожаров в условиях отрицательных температур наружного воздуха.
Установлена высокая эффективность применения тканевого чехла «пассивного» теплосберегающего типа, используемого для создания тепловой защиты пожарного трехходового разветвления в сравнении со стандартным пожарным разветвлением.
На созданной авторами экспериментально-исследовательской установке экспериментально установлено, что время снижения температуры воды в теплозащищенном ткане-синтепоновом чехле РТ почти в два раза больше, чем в незащищённом РТ.
Рассмотренный авторами метод тепловой защиты пожарных разветвлений рекомендуется для применения в подразделениях пожарной охраны, организующих подачу огнетушащих веществ (воды и растворов на ее основе) в условиях экстремально низких температур.
В качестве развития темы авторы планируют в ближайшее время провести натурные эксперименты по определению теплозащитной эффективности ткане-синтепоновых чехлов с переменными толщинами синтепоновых слоёв и другими материалами чехлов.
1. Эволюция технических средств обеспечения работоспособности насосно-рукавных систем пожарных автомобилей при низких температурах / М. В. Алешков, А. В. Рожков, В. М. Климовцов, Р. А. Емельянов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. – 2008. – № 2. – С. 36-40. – EDN SKAVCD.
2. Двоенко, О. В. Насосно-рукавные системы пожарных автомобилей, обеспечивающие тушение пожаров и аварийное водоснабжение на объектах энергетики в условиях низких температур: специальность 05.26.03 "Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)": автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Двоенко Олег Викторович. – Москва, 2014. – 22 с. – EDN ZPNGHX.
3. История развития технических средств борьбы с пожарами, приспособленных для работы в условиях низких температур / М. В. Алешков, М. Д. Безбородько, И. А. Ольховский, О. В. Двоенко // Пожаровзрывобезопасность. – 2016. – Т. 25, № 11. – С. 77-83. – DOIhttps://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.11.77-83. – EDN XCNSUD.
4. Факторы, определяющие тактический потенциал подразделений пожарно-спасательного гарнизона в условиях экстремально низких температур / М. В. Алешков, М. Д. Безбородько, Н. П. Копылов, О. В. Двоенко // Пожаровзрывобезопасность. – 2016. – Т. 25, № 12. – С. 61-68. – DOIhttps://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.12.61-68. – EDN XWVMHJ.
5. Патент на полезную модель № 203100 U1 Российская Федерация, МПК A62C 27/00. пожарная автоцистерна с системой обеспечения работоспособности насосно-рукавных систем в условиях экстремально низких температур: № 2020105720: заявл. 06.02.2020: опубл. 22.03.2021 / В. Н. Казаков, Е. А. Емельянов, И. Н. Смоленский [и др.]; заявитель Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий. – EDN CRLOTQ.
6. Патент № 2764409 C1 Российская Федерация, МПК A62C 11/00. Устройство пожарной насосно-рукавной системы для повышения ее адаптации к низким температурам: № 2020139902: заявл. 03.12.2020: опубл. 18.01.2022 / М. А. Савин, В. И. Андреев, А. А. Воронин [и др.]. – EDN OFXBVF.
7. Куртов, С. О. Устройство, позволяющее повысить эффективность работы насосно-рукавных систем в условиях воздействия отрицательных температур окружающей среды / С. О. Куртов, В. А. Горшунов // Молодые ученые в решении актуальных проблем безопасности: Сборник материалов ХII Всероссийской научно-практической конференции, Железногорск, 26 мая 2023 года. – Железногорск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации стихийных бедствий», 2023. – С. 340-342. – EDN OLTVDN.
8. Малый, В. П. Исследование эффективности метода запенивания, применяемого для создания тепловой защиты пожарных рукавных разветвлений / В. П. Малый, С. О. Куртов, А. Ю. Трояк // Современные проблемы гражданской защиты. – 2023. – № 4(49). – С. 162-169. – EDN CIQPZC.
9. Подгрушный, А. В. Совершенствование управления боевыми действиями пожарных подразделений на основе повышения их тактических возможностей: специальность 05.13.10 "Управление в социальных и экономических системах": автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Подгрушный Александр Васильевич. – Москва, 2004. – 23 с. – EDN NHMOML.
10. Обоснование выбора состава экспериментально-исследовательской установки для измерения теплогидравлических параметров элементов насосно-рукавных систем / В. П. Малый, С. О. Куртов, А. С. Лунев [и др.] // Южно-Сибирский научный вестник. – 2024. – № 2(54). – С. 60-68. – DOIhttps://doi.org/10.25699/SSSB.2024.54.2.006. – EDN OZOYAH.
