Задача №9.4

Пожар произошел в центре помещения с размерами 20x60 м (см. рисунок). Скорость распространения пожара — 1,5 м/мин. Пожарная нагруз­ка однородная и размещена равномерно по площади помещения. Прибытие подразделений и подача стволов на тушение осуществлялись в следующей последовательности:

11-я мин — один ствол РС-70 (d_н = 19 мм) с восточной стороны;

17-я мин — ствол РС-70 (d_н = 19 мм) с восточной стороны и один РС-50 — с западной;

19-я мин — два ствола РС-50 (по одному стволу с восточной и западной сторон соответственно);

25-я мин — один ствол РС-70 (d_н = 25 мм) с западной стороны;

27-ямин — два ствола РС-50 (по одному стволу с восточной и западной сторон соответственно).

Требуется:

- определить момент локализации и площадь локализованногопожара;

- построить совмещенный график фактических и требуемых расходов, если нормативная интенсивность подачи воды на тушение пожара — 0,15 л/(с∙м²).

Решение

1. Определим путь (L), пройденный фронтом пламени за время свободного развития пожара (τ_св =11 мин). Так как время свободного пожара более 10 мин, расчеты будем производить по формулам, предназначенным для расчета площади пожара при τ_св > 10 мин:

L^{τ=11 мин} = 5 ∙ V_л + V_л ∙ τ₂ = 5 ∙ 1,5 + 1,5 ∙ 1,0 = 9,0 м,

где V_л — линейная скорость распространения фронта пламени (пожара), равная 1,5 м/мин согласно условию задачи; τ₂ = τ_св – 10 = 11 – 10 = 1 мин.

Поскольку пожарная нагрузка однородная и равномерно размещена по площади пола помещения, фронт пожара с момента его возникновения будет перемещаться по пожарной нагрузке с одинаковой скоростью во всех направлениях из первоначального очага, который, согласно условию задачи, расположен в центре помещения (и условно принят точечным). Фронт пожара будет перемещаться из очага пожара во всех направлениях с одинаковой скоростью до момента достижения продольных стен помещения (L = 10 м, рис. 9.8).

Рис. 9.8. Обстановка на пожарена различные моменты времени

На расчетной 11-й минуте фронт пожара распространяется из первоначального места возникновения на расстояние 9,0 м (L^{τ=11 мин} =9,0 м) во всех направлениях и нигде не достигает стен помещения.

Следовательно, пожар на 11-й минуте будет иметь круговую форму с радиусом R = 9 м. Площадь пожара на 11-й минуте может быть определена по следующей формуле:

S_п^τ=11мин = π ∙ R² = 3,14 ∙ 9,02 ≈ 255 м².

Также площадь пожара на 11-й минуте может быть рассчитана по известной в тактике формуле:

S_п^τ=11мин = (5V_л + V_л ∙ τ₂)² = 3,14 – (5 ∙ 1,5 + 1,5 ∙ 1,0)² ≈ 255 м².

2.Определяем возможность локализации пожара первым подразде­лением, подавшим на 11-й минуте один ствол РС-50 (с диаметром насадка 19 мм, q_ств = 7,0 л/с) с восточной стороны помещения.

Известно, что основным условием локализации пожара является равенство фактического расхода воды (подаваемого на тушение пожарными подразделениями) требуемому расходу воды (расчетному) или превышение фактического расхода воды над требуемым Q^в_ф(τ) ≥ Q^в_тp(τ) в определенный момент времени развития пожара.

Определим Q_ф и Q_тp на 11-й минуте пожара. Фактический расход воды, поданной на тушение на 11-й минуте, может быть определен из условия задачи. Q_ф^{τ=11 мин} = N_ств · q_cтв = 1 · 7,0 = 7,0 л/с,

где N_ств – количество стволов, шт.; q_ств – расход воды из ствола, л/с, для ствола РС-70 с диаметром насадка 19 мм принят равным 7,0 л/с.

Требуемый расход воды на тушение на 11-й мин определим по формуле:

Q_тр^{τ=11 мин} = S_т(τ) · I_тр = 204 · 0,15 =30,6 л/с,

где S_т(τ) – площадь тушения, м²; I_тр – требуемая интенсивность подачи воды на тушение, задана в условии задачи — 0,15 л/(с·м²).

Так как на 11-й минуте пожар имеет круговую форму, локализацию осуществляют по его периметру, при этом площадь тушения имеет вид кольца и может быть рассчитана по формуле:

S_т^τ=11мин = π ∙ h_т ∙ (2 ∙ R_п – h_т) = 3,14 ∙ 5 ∙ (2 ∙ 9 – 5) ≈ 204м²,

где h_т - глубина тушения, для ручных стволов принимается равной 5 м, а для лафетных стволов — 10 м; R_п — радиус пожара, м.

Так как на 11-й минуте пожара фактический расход воды меньше требуемого (Q_ф^{τ=11 мин} < Q^в_тp^{τ=11 мин}), можно сделать вывод, что первое подразделение локализовать пожар не сможет. Следовательно, после введения первого ствола (τ = 11 мин) пожар будет распространяться во все стороны. Но в соответствии с принятым в пожарно-технической литературе допущением после введения первого ствола при Q^в_ф(τ) < Q^в_тp(τ) линейная скорость распространения пожара будет составлять 50% от табличного значения V_л = 0,5 ∙V_л^табл вплоть до момента, при котором V_л = 0.

3. Определим параметры пожара на момент введения стволов вторым подразделением, т. е. на 17-й минуте. Определим путь, пройденный фронтом пожара на 17-й минуте:

L^τ=17мин = 5 ∙ V_л + V_л ∙ τ ₂ + 0,5 ∙ V_л ∙ (τ - τ_св) = 5 ∙ 1,5 + 1,5 ∙ 1,0 + 0,5 ∙ 1,5 ∙ (17 - 11) = 13,5 м.

Так как на 17-й минуте расчетный путь, пройденный фронтом пожара (13,5 м), больше, чем расстояние от очага пожара до продольных стен помещения (рис. 9.8, б), площадь пожара будет иметь форму прямоугольника с двухсторонним направлением распространения пожара. Площадь пожара на 17-й минуте может быть определена по следующей формуле:

S_п^τ=17мин = n ∙ L ∙ а =2 ∙13,5 ∙ 20 = 540 м²,

где а — ширина помещения, м; n — количество направлений распространенияпожара при двухстороннем распространении, n = 2.

Или по известной в тактике формуле:

S_п^τ=17мин = n ∙ [5 ∙ V_л + V_л ∙ τ ₂ + 0,5 ∙ V_л ∙ (τ - τ_св)] ∙ а = 2 ∙ [5 ∙ 1,5 + 1,5 ∙1.0 ∙ 0,5 ∙1,5 ∙ (17 - 11)] ∙ 20 = 540 м².

4. Определяем возможность локализации пожара пожарными подразделениями на 17-й минуте пожара. В связи с тем, что пожар имеет прямоугольную форму и двухстороннее распространение, локализацию пожара осуществляют по фронту распространения пожара — через входы с восточной и западной стороны помещения. При этом площадь тушения имеет форму прямоугольника и ее суммарное значение может быть рас­считано по формуле:

ΣS_т^τ=17мин = n ∙ а ∙ h_т ∙ 2 ∙ 20 ∙ 5 = 200 м²,

где n — количество направлений распространения пожара.

Нетрудно заметить, что значения площадей тушения на восточном и западном направлениях равны и соответственно составляют по 100 м².

В практике пожаротушения во всех случаях определяется решающее направление боевых действий и на этом направлении с целью ограничения распространения пожара сосредоточивается, в первую очередь, наибольшее количество сил и средств. Поэтому ограничение распространения пожара может происходить на различных направлениях в различные моменты времени.

Схема развития пожара показывает, что суммарное значение пло­щади тушения (ΣS_т) будет иметь постоянное значение вплоть до момента его локализации, а следовательно, будет постоянным и значение требуе­мого расхода воды (ΣQ^в_тр = 30 л/с).

Определим ΣQ^в_тр и ΣQ^в_ф на 17-й минуте:

ΣQ_тр^τ=17мин = ΣS_т ∙ I_тр = 200 ∙ 0,15= 30 л/с;

ΣQ_ф^τ=17мин = Q^τ=11мин + Q_ф^τ=17мин = N_ств^τ=11мин q_ств + N_ств^τ=17мин q_ств = 1 ∙ 7,0 + 1 ∙ 7,0 + 1 ∙ 3,5 = 17,5 л/с.

Так как на 17-й минуте фактический расход воды (Q^в_ф = 17,5 л/с) меньше требуемого (Q^в_тр = 30 л/с), можно сделать вывод, что пожарные подразделения локализовать пожар не смогут.

Поскольку на 17-й минуте на восточном и западном направлениях, согласно условию задачи, пожарными подразделениями обеспечивались различные расходы воды - на восточном (2 ствола РС-70) Q_ф^вост = 14 л/с, а на западном (1 ствол РС-50) Q_ф^зап = 3,5 л/с, - необходимо проверить не произошло ли ограничение распространения пожара на одном из этих направлений. Для этого необходимо определить требуемый расход воды для ограничения распространения пожара на одном из этих направлений и сравнить его с фактическим. Требуемый расход может быть рассчитан для нашего случая по формуле:

Q_тр^вост = Q_тр^зап = a ∙ h_т ∙ I_тp = 20 ∙ 5 ∙ 0,15 = 15 л/с.

На 17-й минуте ни на одном из направлений распространения пожа­ра не соблюдается условие локализации, следовательно, после 17-й минуты пожар будет иметь по-прежнему двухстороннее распространение.

5. На основании предыдущих пояснений о равенстве требуемых рас­ходов на восточном и западном направлениях распространения пожара (Q_тр^{вост =} Q_тp^зan = const =15 л/с) мы можем пропустить все промежуточные расчеты и, обратившись к условию задачи, определить момент ограничения распространения пожара на одном из направлений и момент локализации пожара, т. е. изменение фактических расходов по времени и направлениям распространения пожара, и сравнить их с требуемым расходом.

Нетрудно заметить, что на 19-й минуте произойдет ограничение распространения пожара только в восточном направлении, т. к. в этот момент времени на восточном направлении будет подано 2 ствола РС-70 и 1 ствол РС-50 с суммарным расходом Q_ф ^τ=19мин = 2 ∙ 7 + 1 ∙ 3,5= 17,5 л/с, что больше требуемого Q_тp^τ=17мин = 15 л/с (рис. 9.8, в). А на западном направлении в этот момент времени будет подано 2 ствола РС-50 с суммарным расходом (Q_ф ^τ=18мин = 2 ∙ 3,5 = 7 л/с), что меньше требуемого. Следовательно, начиная с 19-й минуты пожара, он будет распространяться только в западном направлении, т. е. иметь одностороннее прямоугольное распространение.

Площадь пожара на 19-й минуте может быть вычислена по формуле:

S_п ^τ=19мин = n ∙ [5 ∙ V_л + V_л ∙ C ₂+ о,5 ∙ V_л ∙ (τ ₂ - τ _2св)] ∙ а = 2 ∙ [5 ∙ 1,5 + 1,5 ∙ 1,0 + 1,5 ∙ (17 - 11)] ∙ 20 = 600 м².

Локализация пожара наступит в момент времени, когда фактический расход воды на западном направлении будет больше или равен требуемому. Согласно условию задачи, это произойдет на 25-й минуте, так как в это время пожарные подразделения обеспечивают на этом направлении подачу воды с суммарным расходом Q_ф = 17 л/с, что больше требуемого Q_тр = 15 л/с.

6. Площадь локализованного пожара может быть определена по формуле:

S_п ^{τ=25 мин.} = S_п ^{τ=19 мин.} + ∆S_п,

где ∆S_п — прирост площади в промежутке времени между 19-й и 25-й минутами; n - количество направлений распространения пожара после 19-й минуты, принимается равным 1.

Тогда

S_п ^{τ=25 мин} = 600 + n ∙ 0,5 ∙ V_л ∙ (τ - 19) ∙ а = 600 + 1,0 ∙ 0,5 ∙ 1,5 ∙ (25 -19) ∙ 20 = 690 м².

Нетрудно заметить, что пожар будет локализован на различных расстояниях (L) от первоначального места возникновения с восточной и западной сторон здания (рис. 9.8, г):

L^вост = 5 ∙V_л + V_л∙ τ₂ + 0,5 ∙ V_л ∙ (τ - τ _св) = 5 ∙ 1,5 + 1,5∙ 1,0 + 0,5 ∙ 1,5 ∙ (19- 11) = 15 м;

L^зaп. = 5 ∙V_л + V_л ∙ τ₂ + 0,5 ∙V_л. (τ - τ _св) = 5 ∙ 1,5 + 1,5 ∙ 1,0 + 0,5 ∙ 1,5 ∙ (25 - 11) = 19,5 м.

Для удобства построения совмещенного графика расчетные данные сведем в таблицу.

№	Время, мин.	Площадь пожара, м^2	Площадь тушения суммарная и по направлениям, м^2	Фактический расход воды, суммарный и по направлениям, л/с	Требуемый расход воды, суммарный и по направлениям, л/с
Сум.	Вост.	Зап.	Сум.	Вост.	Зап.	Сум.	Вост.	Зап.
1.				-	-	7,0	7,0	-	30,6	-	-
2.						17.5	14,0	3,5
3.						24,5	17,5	7,0
4.						34,5	17,5	17,0
5.						41,5	21,0	20,5

По данным таблицы строим график изменения площади пожара, площади тушения (суммарной и по направлениям), фактических и требуемых расходов воды по направлениям и суммарного (рис. 9.9).

Из графика видно, что на 19-й минуте происходит ограничение распространения пожара на восточном направлении, а на 25-й минуте — локализация пожара.

Рис. 9.9. Совмещенный график изменения площади пожара (тушения), требуемого и фактического расходов воды по времени пожара

Дата добавления: 2015-07-25