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

Пожарные роботы – новый глобальный продукт в системе пожарной безопасности

Горбань Ю. И., генеральный директор – главный конструктор ООО «Инженерный центр пожарной робототехники «ЭФЭР»

Синельникова Е. А., канд. техн. наук, заместитель начальника отдела 5.1 НИЦ ПиСТ ФГБУ ВНИИПО МЧС России

Ежедневно в мире возникает около 10 млн. пожаров, которые уносят десятки тысяч жизней и миллиарды долларов материальных ценностей. Более того, наблюдается тенденция к возрастанию пожарной опасности в связи с увеличением населения земли, производственных мощностей и энергопотребления. В связи с этим обеспечение пожарной безопасности является важнейшей функцией каждого государства.

Одно из самых действенных средств борьбы с пожарами — автоматические установки пожаротушения, которые приводятся в действие по объективным показаниям и обеспечивают пожаротушение без участия человека. Наибольшее распространение получили спринклерные системы, включающие в себя оросительные головки с тепловыми замками, вмонтированными в распределительные водозаполненные трубы, образующие сеть орошения (аналогично квадратно-гнездовому способу орошения – checkrow net). При срабатывании теплового замка от очага возгорания спринклер включается в работу, орошая распыленной водой площадь порядка 12 м2. Конструкция этого устройства оказалась столь проста и надежна, что спринклеры находят массовое применение практически на всех пожароопасных объектах: во всем мире их установлено около 1 млрд. По этой же причине эти устройства с XIX века до наших дней не претерпели значительных изменений, оставшись в стороне от преобразований в электронной и компьютерной технике.

Новые подходы в технологии пожаротушения, основанные на применении пожарных роботов (ПР), воплотивших в себе последние достижения науки и техники, значительно расширили технические возможности автоматических установок пожаротушения. Пожарный робот посредством гидромонитора формирует струи распыленной воды, подаваемые на значительные расстояния в зону очага возгорания. Конструкция ПР позволяет изменять направление струи в диапазоне 360° по горизонтали и 180° по вертикали, охватывая все окружающее пространство в радиусе ее действия. Угол распыления струи также может меняться от 0 до 90°, при этом создается целый спектр струй. Площадь, защищаемая самым небольшим пожарным роботом с расходом 20 л/с и дальностью подачи струи 50 м, составляет 7500 м2 (πR2 = π•502). Весь расход огнетушащего вещества может быть направлен на очаг возгорания и обеспечивать интенсивность орошения более 1,2 л/(с•м2) на площади 12 м2. Такая высокая интенсивность позволяет быстро подавлять огонь в ранней стадии развития пожара. В спринклерных системах для защиты площади 7500 м2 потребовалось бы около 650 оросителей и 3 км труб. Несмотря на то, что максимальный расход для спринклерных систем определен из расчета срабатывания 10 оросителей на площади 120 м2, они могут создавать только фиксированную интенсивность орошения. Так, в помещениях с пожарной нагрузкой до 1400 МДж/м2 при нормируемом расходе спринклерной установки 30 л/с принимается нормируемая интенсивность 0,12 л/(с•м2). Более высокую интенсивность спринклерная установка по своей конструкции обеспечить не может. Пожарный робот, имея даже меньшие ресурсы, способен на главном направлении создать подавляющую огонь водопенную атаку, по интенсивности десятикратно превышающую спринклерные системы. Вместе с тем пожарный робот может путем строчного сканирования струи орошать большие площади в пределах очага возгорания (включая 120 м2) с интенсивностью не менее 0,12 л/(с•м2). На рис. 1 представлены схемы спринклерной и роботизированной установок пожаротушения (РУП).

Схема спринклерной и роботизированной установок пожаротушения
Рис. 1. Схемы спринклерной (а) и роботизированной установок пожаротушения (б): 1 – водопитатель; 2 — ороситель; 3 — узел управления; 4 — подводящий трубопровод; 5 — защищаемый участок, S = 12 м2; 6 — задвижка с электроприводом; 7 — пожарный робот

Сравнительная оценка технологических показателей двух систем, отличающихся на порядок, показывает, что в новых системах для защиты объектов больших производственных площадей заложены значительные возможности: формирование направленного потока огнетушащего вещества высокой интенсивности и подача его на большие расстояния; быстрое тушение очагов в ранней стадии развития пожара; возможность пожаротушения в 3D-формате всего защищаемого пространства, включая вертикальные поверхности; автоматическое прекращение пожаротушения при ликвидации горения. При этом тушение проводится с одной точки по всей защищаемой зоне, что позволяет сэкономить много километров распределительных труб и сотни оросителей. Бурное развитие электроники и информационных технологий в наступившем ХХI веке, а также значительное снижение их стоимости в соотношении с «железом» и рациональное расходование ресурсов определяет существенные технические и экономические преимущества роботизированных систем. Такие достижения, как системы «технического зрения» и промышленные контроллеры, позволили обеспечить пожарные роботы важными инструментами для реализации высоких технических показателей: системой определения координат загорания в трехмерных координатах как в видимом, так и ИК-диапазонах, а также системой наведения струи на очаг возгорания с учетом баллистики струй.

Функциональная схема роботизированной установки пожаротушения
Рис.2.Функциональная схема РУП

На рис 2 представлена функциональная схема роботизированной установки пожаротушения (РУП) с оптоволоконной сетью управления в стандарте передачи данных Ethernet. В состав РУП входят стационарные пожарные роботы и устройства управления. Рабочим органом пожарных роботов являются стволы-автоматы, снабженные приводами вертикального и горизонтального наведения и регулирования формы струи. Рабочая зона действия робота — все окружающее пространство в радиусе действия струи (до 85 м). В головной части расположен интеллектуальный детектор пламени, работающий как в видимом, так и ИК-диапазоне с системой обработки информации для идентификации загорания и определения координат загорания.

Управление РУП организовано через прибор управления пожарный (ППУ). В автоматическом режиме ППУ при срабатывании извещателей пожарной сигнализации (ПС) по сигналу от прибора приемо-контрольного пожарного (ППКП) запускает РУП по сети Ethernet. ППУ формирует также управляющие сигналы на технологическое оборудование (запуск насосной, системы дымоудаления, отключение вентиляции). Руководитель тушения пожара может взять на себя управление РУП через ППУ, дистанционный пульт управления (ПДУ) или радиопульт, переведя систему в дистанционный режим. АРМ оператора служит для отладки системы и введения данных по конфигурации объекта.

На рис. 3 показана план-схема пожаротушения РУП. Определение координат очага возгорания производится с двух точек наблюдения от двух пожарных роботов.

План-схема пожаротушения роботизированной установкой пожаротушения
Рис. 3. План-схема пожаротушения РУП

Это обеспечивает получение данных о координатах в пространстве в трехмерной системе координат, включая размеры очага по высоте и ширине, расстояние до очага, что, в свою очередь, дает возможность выбрать нужный угол возвышения ствола и программу пожаротушения по размерам очага. Для управления в дистанционном режиме предусмотрена телевизионная камера (ТК), оснащенная техническим зрением и специальным программным приложением, что позволяет также идентифицировать струю и ее положение в пространстве. (Патент на изобретение № 2433847 ). Все это дает возможность с высоким быстродействием и повышенной точностью наводить струю на очаг пожара и эффективно производить пожаротушение непосредственно по его площади. 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.

Роботизированные установки рекомендуется использовать:
- для всех пожароопасных объектов площадью более 1000 м2;
- для высокопролетных зданий и сооружений (ангары для самолетов, производственные цеха, спортивные комплексы и места с массовым пребыванием людей);
- для 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).

На рис. 4 приведена план-схема РУП для защиты универсального спортивного комплекса Академии МЧС (г.Новогорск).


Рис. 4. План схема РУП для защиты спортивного комплекса Академии МЧС, г.Новогорск)

В заключение

В наш век компьютерных технологий приоритет должен быть за интеллектуальными системами, реагирующими на реальное развитие событий, обладающими функциями саморегулирования и гибкостью перепрограммирования. Благодаря значительным эволюционным изменениям в технике, снижению стоимости электронных устройств до доступных потребительских цен пожарные роботы становятся новым массовым продуктом пожарной автоматики, решающим задачи обеспечения пожарной безопасности во всех сферах деятельности человека. Пожарная команда, усиленная пожарными роботами — железными огнеборцами, представляет собой сборную пожарную команду ХХI века, в которой объединены достижения пожарной охраны и пожарной автоматики. Такая команда значительно повышает эффективность технических средств, применяемых на пожарах. Наличие в ее составе пожарных роботов облегчит и сделает более безопасной работу, выполняемую человеком в экстремальных условиях.
 

Пожаровзрывобезопасность|№ 2, 2015