ЭФЭР - пожарные роботы и роботизированные установки пожаротушения, лафетные и ручные стволы
Пожарные роботы и
ствольная пожарная техника — основа
современных эффективных технологий
пожаротушения

Роботы для пожаротушения. Эффективное определение и ликвидация очага возгорания

С развитием технологий пожаротушения появились возможности точно определять и ликвидировать очаги возгорания в самых сложных условиях, например при тушении нефти и нефтепродуктов, с помощью специальных роботов.

Роботизированные установки пожаротушения (РУП) широко применяются для пожарной защиты объектов различного назначения и стали неотъемлемой частью пожарной автоматики. Их применение регламентировано федеральным законом о пожарной безопасности № 123, технические требования на изделия даны в ГОСТ Р 53326–2009, а требования к проектированию – в СП5.13130.

Роботизированные установки

В соответствии с ГОСТ Р 53326–2009 РУП – это комплекс автоматических устройств, предназначенный для тушения и локализации пожара и включающий в себя два и более пожарных робота, систему определения координат загорания и устройство программного управления комплексом, которые соединены информационным каналом связи. По ГОСТ Р 53326–2009 пожарный робот стационарный выполняется на базе стационарного лафетного ствола с дистанционным управлением, устройством обнаружения загорания и устройством программного управления.

В настоящее время в России выпускаются роботизированные пожарные комплексы (РПК) "ЭФЭР" (Петрозаводск), РПК с системой контроля теплового потока НИИППБ (Красноярск), РУП "Страж" НОУ "Университет КСБ" (Москва).

РУП относятся к водопенным автоматическим установкам пожаротушения (АУП) и для целого ряда пожароопасных объектов являются альтернативой спринклерным и дренчерным установкам. Рассмотрим РУП и спринклерную АУП в сравнении.
 

Спринклерные установки

В соответствии с СП5.13130 спринклерные оросители устанавливаются над защищаемой зоной на расстоянии не более 4 м друг от друга. При загорании тепловой поток устремляется вверх, и после срабатывания тепловых замков вскрываются соответствующие оросители. Точность обнаружения очага возгорания определяется шагом расстановки и составляет 2,8 м (от центра квадрата), а защищаемая площадь – 25 кв. м.

Достоинства
К достоинствам спринклерных установок нужно отнести расположение оросителя непосредственно над защищаемой зоной и простой механизм действия: сработал тепловой замок в зоне очага, и тут же производится тушение этого очага.

Недостатки
Недостатки спринклерных установок таковы: характерная для термочувствительных элементов существенная инерционность обнаружения загорания, необходимость частой установки оросителей в большом количестве с прокладкой целой сети трубопроводов, ограничение по высоте – при значительной высоте конвекционные тепловые потоки могут пройти мимо спринклеров, защищающих расчетную зону, и тогда пожаротушение затрудняется. Спринклеры не имеют дистанционного управления – нельзя заставить спринклер включиться там, где горит, и выключить его, когда тушить не надо, есть только автоматический режим на включение.
Эффективность пожарного робота

Расстановка пожарных роботов, входящих в состав РУП, в соответствии с СП5.13130 производится с учетом того, чтобы каждая точка помещения или защищаемого оборудования находилась в зоне действия не менее двух струй. Рассмотрим пожарный робот с расходом 20 л/с и радиусом действия 50 м. С одной точки таким роботом защищается площадь 7850 кв. м, на которую потребовалось бы около 500 спринклерных оросителей и 2 км стальных труб для их подключения. В автоматическом режиме пожаротушение защищаемой зоны осуществляется сканированием по площади загорания навесными струями воды (рис. 1).

Пожаротушение защищаемой зоны сканированием по зоне загорания навесными струями воды 

В дистанционном режиме РУП содержит все необходимые органы для управления в системе "человек – машина". Датчики пламени высокого быстродействия, применяемые в пожарных роботах, обычно с узким угловым обзором от 3 до 12 град. и определяют угловые величины направления расположения очага возгорания относительно пожарного робота методом сканирования. Применяются также матричные ИК-датчики, которые сразу выдают угловые координаты о загорании.

Как правило, координату очага возгорания определяют с двух точек, что позволяет вычислить расстояние до очага и задать нужный угол возвышения для траектории струи и повышает достоверность обнаружения. Необходимость определения расстояния до очага загорания связана с особенностью применения ствольной техники в автоматических установках, поскольку пожаротушение производится навесными струями по баллистическим траекториям.

В России выпускаются роботизированные пожарные комплексы (РПК) "ЭФЭР" (Петрозаводск), РПК с системой контроля теплового потока НИИППБ (Красноярск), РУП "Страж" НОУ "Университет КСБ" (Москва).

 Определение очага с одной точки

Порой применяют упрощенную систему с одной точки, что явно ограничивает возможности РУП. Рассмотрим определение координат очага возгорания с одной точки наблюдения автономной установкой, осуществляющей пожаротушение с одного места, оборудованной ИК-датчиком с углом обзора 12 град.

Для расчетов в качестве диктующего параметра используется наиболее удаленная зона. При расходе 20 л/с и расчетной дальности 50 м ИК-датчики на расстоянии 50 м обеспечивают точность в пересчете на линейную величину 10,4 м. Как отмечалось ранее, в случае если очаг возгорания не привязан к определенной отметке по высоте, расстояние до очага возгорания с одной точки наблюдения по углу возвышения однозначно не определить. Поясним это на обобщенном примере.

На рис. 1 дан разрез защищаемого объекта, по горизонту – ось Х и по высоте – ось У. Точка наблюдения РУП находится на отметке У0, с которой показан диапазон наблюдения по углу возвышения на всем защищаемом расстоянии от 0 до Хm (50 м), где углы α1, α2, α3 соответствуют прямым направлениям к точкам Хп, Хi, Хm, обозначающим очаг и расположенным на отметке пола.

Рассмотрим расположение очага на разных отметках, что вполне обоснованно, так как защищается не только пол, но и горючие материалы и технологическое оборудование, которые могут располагаться во всем объеме защищаемого помещения. В соответствии с СП5.13130 каждая точка помещения должна находиться в зоне действия не менее двух струй. Поскольку речь идет об автоматической установке, то при автоматическом пожаротушении это условие должно выполняться там, где горит. Для спринклерной установки, например, вся зона по высоте защищаемого объекта подлежит тушению, то есть очаг возгорания может находиться на разных отметках.

Итак, если над точкой Хп разместить очаг возгорания на разных отметках: Хп, Yп1, Yп2, то на одном расстоянии ОХп они будут соответствовать разным углам возвышения: α1, α2, α3. Это наглядно иллюстрирует, что по углу возвышения расстояние с одной точки наблюдения не определить. Понятно, что действие струи прямой наводкой на ближних расстояниях, в данном случае ОХп (15 м), соответствует этим прямым направлениям. Но это незначительная часть защищаемой зоны – менее 10%. На расстояниях же свыше 15 м следует учитывать угол возвышения, который на дальнем расстоянии ОХm (50 м) соответствует 30 град. над линией горизонта (рис. 1).

Очаг возгорания характеризуется, кроме того, высотой пламени и площадью горения. Эти параметры также не отличить с одной точки наблюдения, если высота пламени будет от Хп до Уп, а ширина пламени на отметке пола от Хп до Хm, поскольку они определяются одним и тем же угловым сектором α3 – α1.

Ввиду того что участок ХпХm является бесконтрольным (слепым), для попадания на очаг возгорания необходимо орошать всю эту зону с использованием навесных струй, а это в рассматриваемом случае составляет площадь более 200 кв. м. При тестовом очаге 0,1 кв. м, который обязана обнаружить система, в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53326, заливать 200 кв. м двумя струями с расходом 20 л/с просто нерационально.
Кдостоинствам спринклерных установок нужно отнести расположение оросителя непосредственно над защищаемой зоной и простой механизм действия: сработал тепловой замок в зоне очага, и тут же производится тушение этого очага.

Определение очага с двух точек

Рассмотрим определение координат очага возгорания с двух точек наблюдения роботизированной установкой пожаротушения, состоящей из двух пожарных роботов (рис. 2). Примем, как и выше, расход 20 л/с при радиусе действия 50 м. Установки оборудованы ИК-сканером с углом обзора 3 град., которые на расстоянии 50 м обеспечивают точность в пересчете на линейную величину 2,6 м. Это позволяет с учетом погрешности наведения +1 град. защищать минимальную площадь в зоне очага возгорания 20 кв. м.

ИК-сканер сканирует в вертикальной плоскости с одновременным вращением робота по горизонтали, обеспечивая мониторинг всей защищаемой зоны. При определении РУП координат с двух точек наблюдения обеспечивается получение данных не только о координатах в пространстве в трехмерной системе координат, но и данные размеров очага по высоте и ширине (рис. 2), что дает возможность выбрать нужный угол возвышения и программу пожаротушения по размерам очага.

Для управления в дистанционном режиме предусмотрена телевизионная камера. Все это позволяет с высоким быстродействием и повышенной точностью наводить струю на очаг пожара и эффективно производить пожаротушение непосредственно по площади очага пожара. На ближних расстояниях принимается угол распыления до 30 град., обеспечивающий мягкую подачу распыленной воды, что существенно, например, при тушении нефтепродуктов, где сильная струя приводит к барботации и усилению горения.

Дальность струи связана с давлением на входе в ствол. Поскольку напор в сети может меняться, на пожарные роботы устанавливаются датчики давления. Учет изменения напора в сети повышает точность попадания в цель.
 

Пожарные роботы на объектах заказчиков

При проектировании роботизированных установок пожаротушения и выборе вариантов систем следует учитывать технические показатели РУП, которые должны соответствовать поставленным задачам по защите объекта с учетом особенностей применения ствольной техники.

Роботизированные установки рекомендуется использовать:

- для всех пожароопасных объектов площадью более 1000 кв. м;
- для всех высокопролетных зданий и сооружений (ангары для самолетов, производственные цеха, спортивные комплексы и места с массовым пребыванием людей);
- для всех наружных объектов (резервуарные парки нефтепродуктов и сжиженных газов, нефтяные терминалы и причалы, вертодромы и др.);
- для охлаждения металлоконструкций перекрытий пожароопасных производств (машинные залы ТЭЦ, АЭС, ГРЭС).
 

Юрий Горбань, генеральный директор, главный конструктор ЗАО "Инженерный центр пожарной робототехники "ЭФЭР" – коллективного члена НАНПБ
Елена Синельникова, заместитель начальника отдела 5.1 НИЦ ПиСТ ФГБУ ВНИИПО МЧС России., к.т.н.