Задача № 21

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_H = 19 мм) с восточной стороны;

17-я мин — ствол РС-70 (d_H = 19 мм) с восточной стороны и один

Ствол 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_H = 25 мм) с западной стороны;

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

Требуется:

- определить момент локализации и площадь локализованного по­жара;

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

Решение

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

L ^τ=11мин = 5 Vл + Vл τ₂ = 5 • 1,5 + 1,5 • 1,0 = 9,0 м,

где Vл — 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 ).

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:

Рис. Обстановка на пожаре в различные моменты времени

S_п = 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 = π (5 Vл + Vл 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_ф ^В (τ )> Q_тр ^В (τ) в определенный момент времени развития пожара.

Определим Q_ф и Q_тр на 11-й минуте пожара. Фактический расход воды, поданной на тушение на 11-й минуте, может быть определен из условия задачи

Q_ф ^τ=11мин=N _ств q _ств =1* 7,0 = 7,0 л/с

где N_ств-количество поданных 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 минуте определим по формуле:

Q_тр ^τ=11мин = S_т (τ )I _тр= 204 • 0,15 = 30,6 л/с,

где S (т) - площадь тушения на определенный момент времени, м²; I _тр -требуемая интенсивность подачи воды - 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)=204 м²

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

Так как на 11-й минуте пожара фактический расход воды меньше требуемого (Q_ф ^τ=11мин < Q_тр ^τ=11мин ), 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_ф ^в (τ ) < Q_тр ^в (τ) линейная скорость распространения пожара будет составлять 50% от табличного зна­чения V_л = 0 5 • V_л ^та6л вплоть до момента, при котором Vл=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^т=17мин = 5* Vл+ Vл* τ₂ +0,5* Vл*( 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 , площадь пожара будет иметь форму прямо­угольника с двухсторонним направлением распространения пожара. Пло­щадь пожара на 17-й минуте может быть определена по следующей фор-

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

где а - ширина помещения, м; n - количество направлений распростра­нения пожара при двухстороннем распространении, n= 2.

Или по известной в тактике формуле:

S_п ^τ=17мин =n*( 5* Vл+ Vл* τ₂ +0,5* Vл*( 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 рис считано по формуле

Σ S_т ^τ=17мин = n * а* h * 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 м

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 (Σ Q_тр ^в = 30 л/с).

Определим Σ Q_тр ^в и Σ Q_ф ^в на 17-й минуте:

Σ Q_тр ^τ=17мин = Σ S_т *I_тр = 200 • 0,15 = 30 л/с;

Σ Q_ф ^τ=17мин = Q_ф ^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_ф ^в = 17,5 л/с) •меньше требуемого (Q_тр ^в = 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 = а • h_т • I_тр = 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_тр ^зап = 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_тр ^τ=17мин = 15 л/с. 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 . Vл+ Vл* τ₂ +0,5* Vл*( τ - τ_св )]. а = 2 • [5 • 1,5 + 1,5• 1,0 + 0,5 • 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=25мин = S_п ^τ=19мин + 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=25мин = 600 + n • 0,5 • V, • (τ - 19) • а = 600 + 1,0 • 0,5 • 1,5 • (25 -19) • 20 = 690 м².

Нетрудно заметить, что пожар будет локализован при различных рас­стояниях (L) от первоначального места возникновения с восточной и западной сторон здания :

L^вост = 5* Vл+ Vл* τ₂ +0,5* Vл*( τ - τ_св ) = 5 • 1,5 + 1,5 • 1,0 + 0,5 • 1• (19 - 11) = 15 м;

L^зап = 5 . Vл + Vл * τ₂ +0,5* Vл*( 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, м2	Площадь тушения суммарная и по направлениям, м2			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	11	258	204			7,0	7,0		30,6
2	17	540	200	100	100	17.5	14,0	3,5	30	15	15
3	19	600	200	100	100	24,5	17,5	7,0	30	15	15
4	25	690	200	100	100	34,5	17,5	17,0	30	15	15
5	27	690	200	100	100	41,5	21,0	20,5	30	15	15

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

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

Тогр Тлок время, мин

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