Пожарная безопасность на аэродромах => 1.4. требования к времени развертывания пожарно-спасательного расчета. 1.5. требования к пожарным транспортным...

1.4. ТРЕБОВАНИЯ К ВРЕМЕНИ РАЗВЕРТЫВАНИЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНОГО РАСЧЕТА

 

Под временем развертывания понимается интервал времени от момента получения личным составом пожарно-спасательного расчета сигнала "Тревога" до момента начала подачи огнетушащего состава на тушение пожара первым прибывшим пожарным автомобилем.

Время развертывания имеет исключительно важное значение, поскольку эффективность борьбы с авиационным пожаром и спасение людей, находящихся на борту аварийного ВС, зависят от того, насколько быстро пожарно-спасательные расчеты начнут массированную атаку огня. Это обусловлено прежде всего скоротечностью развития пожара на ВС и большой температурой в зоне горения. Так, при пожаре разлитого под фюзеляжем авиатоплива уже через 2-3 мин установившегося горения, а в отдельных случаях и раньше, происходят прогар обшивки фюзеляжа и распространение пожара в пассажирские салоны, кабину экипажа и другие помещения самолета.

Поэтому рекомендации ИКАО, НГЭА СССР, а также ряд нормативных документов МГА содержат требование, чтобы время развертывания пожарно-спасательного расчета в конце каждой ВПП не превышало 3 мин. Время развертывания определяется экспериментально при оптимальных условиях видимости и состояния дорожного покрытия.

В практической деятельности важное значение имеет детальное изучение времени развертывания с целью расчленения его на составляющие элементы и получения наглядной картины факторов и "узких" мест, влияющих на эту величину.

 

Например, экспериментальная оценка элементов времени развертывания, проведенная в ряде аэропортов на различных типах пожарных автомобилей, показала, что среднее время, затрачиваемое на исполнение этих элементов, равно:

выезд пожарного автомобиля из аварийно-спасательной станции- 12,6 с;

остановка пожарного автомобиля для посадки экипажа после выезда из станции - 17,6 с;

маневр пожарного автомобиля для выезда на ВПП или на основной маршрут - 18,6 с;

разгон до максимальной скорости на основном маршруте - 44 с;

остановка пожарного автомобиля у места авиационного происшествия -5 с;

включение пожарно-технического оборудования - 6с.

Кроме перечисленных операций, в состав элементов времени развертывания входит время движения автомобиля по основному маршруту с максимальной скоростью.

В приведенном примере нетрудно подсчитать, что "непроизводительное время", затрачиваемое на исполнение перечисленных элементов, составляет 103,8 с из 180 с, отведенных нормативом на общее время развертывания, а на преодоление расстояния по основному маршруту до места авиапроисшествия остается лишь 76,2 с, что при максимальной скорости АА-60(7310), равной 60 км/ч, позволяет пройти 1270 м. Таким образом, сокращения общего времени развертывания можно достичь: во-первых, снижением затрат "непроизводительного времени" на исполнение таких операции, как выезд, посадка экипажа, маневр и т.п., что достигается усиленными тренировками; во-вторых, наиболее оптимальным размещением на аэродроме аварийно-спасательной станции.

 

НГЭА СССР и некоторые другие нормативные документы, регламентирующие порядок размещения аварийно-спасательных станций на аэродроме, предусматривают в своих требованиях, чтобы здания аварийно-спасательных станций были максимально приближены к ВПП так, чтобы время развертывания первого пожарного автомобиля в конце каждой ВПП не превышало 3 мин. Место расположения станции следует выбирать с таким расчетом, чтобы обеспечивался прямой и беспрепятственный выезд пожарных автомобилей на ВПП. Если время развертывания пожарно-спасательной службы с места расположения аварийно-спасательной станции превышает нормативное, то на аэродроме должна быть построена другая вспомогательная или так называемая стартовая аварийно-спасательная станция, с помощью которой пожарные автомобили максимально приближаются к ВПП и сокращается время их развертывания.

 

1.5. ТРЕБОВАНИЯ К ПОЖАРНЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВАМ

 

НГЭА СССР устанавливают, что на аэродромах должны быть аэродромные и другие пожарные автомобили, рекомендованные для применения на аэродромах. Минимально необходимое число действующих пожарных автомобилей на аэродроме определяется по табл. 4.

Из табл. 4 видно, что общее число пожарных автомобилей, находящихся на аэродроме, делится на две группы - с запасом ОТС менее 8 т и с запасом ОТС 8 т и более. Это обусловлено тем, что, как правило, пожарные транспортные средства, применяемые для пожарно-спасательных работ на воздушных судах, подразделяются на две категории - быстродействующие, или высокомобильные, и основные. На вооружении пожарно-спасательных подразделений могут находиться и другие специальные автомобили, используемые при проведении пожарно-спасательных работ, например штабные, светообеспечения, для покрытия ВПП пеной, цистерны для воды, но все они не могут классифицироваться как высокомобильные или основные транспортные средства. Применительно к табл. 4 пожарные автомобили с запасом ОТС менее 8 т следует относить к быстродействующим транспортным средствам, а с запасом 8 т и более - к основным.

Назначение быстродействующего транспортного средства состоит в том, чтобы как можно быстрее прибыть на место авиационного происшествия и начать тушение пожара на воздушном судне (если происшествие сопровождается пожаром) до прибытия основных транспортных средств.

Этот пожарный автомобиль должен обладать достаточно высокой скоростью 105-110 км/ч и динамикой разгона до 80 км/ч за 25-30 с с тем, чтобы в минимально короткий срок (но не более 2,5-3 мин) прибыть к месту авиационного происшествия, а в случаях загораний органов приземления (шасси) ВС следовать на пробеге за ВС с целью тушения горящих органов приземления. Быстродействующий пожарный автомобиль должен также иметь запас основного (водопенного) огнетушащего состава для работы не менее чем на 1,5-2 мин с таким расчетом, чтобы прибывшие вслед за ним основные пожарные транспортные средства развернулись, т.е. включились в работу по тушению пожара до того, как весь запас огнетушащего состава быстродействующего пожарного автомобиля будет израсходован.

Быстродействующий пожарный автомобиль, кроме основного (водопенного) огнетушащего состава, должен быть снабжен вспомогательными огнетушащими веществами (установками порошкового или газового тушения).

Автомобиль подобного типа должен оснащаться гидромониторами (лафетными стволами) с гидравлическим дистанционным управлением, а также устройством отбора мощности на насосную установку, включаемую в движении автомобиля, без обязательной его остановки, что важно с точки зрения сокращения времени развертывания, а также обеспечения возможности тушения очага пожара в движении, например, горящего шасси самолета на пробеге. Важным техническим требованием к быстродействующим аэродромным пожарным автомобилям является их высокая проходимость по бездорожью. Минимальное число членов экипажа этих автомобилей должно быть 2-3 чел.

Основные транспортные средства должны быть рассчитаны на перевозку (доставку) к месту авиационного происшествия основной массы огнетушащего состава, указанного в табл. 3, за вычетом огнетушащих веществ, находящихся на быстродействующем пожарном автомобиле. На основных транспортных средствах также перевозится необходимое аварийно-спасательное снаряжение.

Основные аэродромные пожарные транспортные средства должны отвечать следующим минимальным техническим требованиям.

1. Иметь большую грузоподъемность по огнетушащему составу. По рекомендации ИКАО количество водопенного огнетушащего состава на основном пожарном транспортном средстве должно быть равным суммарному количеству огнетушащего состава, рекомендуемому для данной категории УТПЗ аэродрома (см. табл. 3), за вычетом количества огнетушащего состава, доставляемого на быстродействующем транспортном средстве, деленному на рекомендуемое количество основных противопожарных транспортных средств (см. табл. 4).

 

Например, на аэродроме, отнесенном к 7-й категории по УТПЗ, имеется один быстродействующий аэродромный пожарный автомобиль на шасси КамАЗ АА-40 (43105)-189 с запасом водопенного огнетушащего состава 4 т Следовательно, два основных пожарных автомобиля (согласно табл. 4) должны вывозить 23800 л - 4000 л = 19800 л или по 9900 л каждый.

 

2. Обладать высокой скоростью - до 100 км/ч, динамикой разгона до скорости 80 км/ч за время 40-45 с и большой проходимостью по бездорожью. Скорость и динамика разгона должны определяться при оптимальных (средних, т.е. благоприятных) условиях видимости и состояния дорожного покрытия.

3. Иметь достаточно мощную насосную установку и гидромониторы с дистанционным управлением, способные обеспечить нормативную подачу огнетушащего состава (см. табл. 3).

 

В нашем примере суммарная подача огнетушащего состава для аэродрома 7-й категории по УТПЗ должна составлять 133 л/с. Следовательно, при одновременной работе двух основных пожарных автомобилей подача огнетушащего состава каждого из них должна быть не менее 70 л/с

 

Включение насосной установки должно осуществляться как из насосного отсека, так и дистанционно из кабины водителя.

4. Иметь минимально необходимое аварийно-спасательное оборудование и снаряжение (лестницы, устройства для вскрытия фюзеляжа, спасательные веревки, ножи для разрезания кресельных привязных ремней, аппараты для защиты органов дыхания, теплоотражательные костюмы, стволы-пробойники, комплект стволов, рукавов и другое пожарно-техническое оборудование). На всех аэродромных пожарных автомобилях должны устанавливаться прожекторы или фары направленного освещения.

5. Основной аэродромный пожарный автомобиль так же, как и быстродействующий, кроме водопенного огнетушащего состава должен иметь и другие (порошковые и газовые) огнетушащие составы. В последнее время широко применяются автомобили комбинированного тушения. На таком принципе устроен аэродромный автомобиль АА-70 (7310)-220 комбинированного (водопенно-порошкового) тушения.

 

1.6. ТРЕБОВАНИЯ К СРЕДСТВАМ СВЯЗИ И ОПОВЕЩЕНИЯ

 

Эффективность проведения аварийно-спасательных работ и тушения пожаров на ВС во многом зависит от хорошо организованной системы связи и оповещения. В соответствии с НГЭА СССР и нормативными документами МГА для аварийных целей на аэродромах должны быть предусмотрены следующие средства связи и оповещения.

1. Должна быть обеспечена прямая громкоговорящая или телефонная связь руководителя полетов и диспетчеров службы движения (старта, руления, посадки) с аварийно-спасательной станцией. Это обусловлено тем, что информация об авиационном происшествии или ожидаемой аварийной ситуации поступает, как правило, от органов управления воздушным движением. Прямая связь от органа управления воздушным движением должна поступать в аварийно-спасательную станцию на пульт централизованного наблюдения к диспетчеру пульта. Если на аэродроме имеются две аварийно-спасательные станции, то эта связь выводится на основную станцию. При наличии технических возможностей такой связью желательно оборудовать обе аварийно-спасательные станции.

2. Здания аварийно-спасательных станций, если их на аэродроме две, между собой также должны иметь прямую телефонную или громкоговорящую связь для дублирования сообщений об аварийной ситуации. Служебные помещения аварийно-спасательных станций (гаражные стоянки, помещение дежурной смены, классы для занятий, кабинеты, раздевалки, комнаты для приема пищи и другие) должны оборудоваться тревожной сигнализацией, громкоговорящей связью для оповещения и сбора личного состава по тревоге. Пусковые устройства для включения сигнала тревоги и микрофоны для объявления текста сообщения должны устанавливаться на пульте централизованного наблюдения и на вышке для наблюдения за взлетом и посадкой ВС, а на вспомогательной аварийно-спасательной станции - у начальника стартового пожарно-спасательного расчета и на вышке для наблюдения.

3. Аэродромные пожарные автомобили должны быть радиофицированы для связи между собой и аварийно-спасательной станцией. Кроме того, для связи руководителя пожаротушения с аварийно-спасательной станцией и боевыми расчетами пожарных автомобилей необходимы переносные радиостанции. Внутри пожарных автомобилей тяжелого типа должно быть предусмотрено радиопереговорное устройство между членами экипажа.

4. Для вызова взаимодействующих сил и средств аварийно-спасательная станция должна иметь связь с выходом на городскую и аэропортовую телефонные станции, а для вызова взаимодействующих пожарных частей МВД, кроме того, прямую телефонную или радиосвязь с центральным пунктом пожарной связи МВД или с ближайшей пожарной частью.

5. В более широком плане для проведения аварийно-спасательных работ на ВС и привлечения к этой работе всех служб, входящих в состав аварийно-спасательной команды, на аэродромах разрабатываются и внедряются комплексные системы связи и оповещения, в которых предусмотрены порядок и очередность оповещения служб и взаимодействующих организаций при авиационном происшествии. Широкое распространение при этом получила централизованная командная связь руководителя аварийно-спасательных работ с расчетами аварийно-спасательной команды.

Своевременность оповещения об аварийной ситуации, как уже подчеркивалось, имеет первостепенное значение для пожарно-спасательных расчетов с точки зрения их оперативного вмешательства в процесс тушения пожара. Поэтому разрабатываемые в предприятиях ГА схемы оповещения расчетов аварийно-спасательной команды на случай аварийной ситуации должны быть простыми, устойчивыми и надежными в работе. Они должны исключать многоступенчатость и обеспечивать подачу сигналов оповещения за минимальное время.

Важным элементом оперативности схемы является правильно избранная очередность оповещения. В первую очередь должны оповещаться пожарно-спасательные расчеты, от оперативности действий которых зависит успех всей операции по проведению аварийно-спасательных работ, если авиационное происшествие сопровождается пожаром. Не менее важным являются оперативное оповещение и прибытие к месту происшествия медицинской службы для своевременного оказания первой медицинской помощи пострадавшим. Другие расчеты аварийно-спасательной команды оповещаются в порядке очередности, рекомендуемой Руководством по организации и проведению аварийно-спасательных работ на аэродроме.

В пожарно-спасательных подразделениях, в свою очередь, необходимо установить четкий порядок действий диспетчеров пожарной связи или лиц, выполняющих их обязанности, на случай поступления сигнала оповещения об аварийной ситуации. Очень важны порядок и очередность в оповещении дежурного персонала пожарно-спасательного и пожарно-стрелкового расчетов, членов ДПД, привлекаемых на усиление в пожарно-спасательные расчеты, в вызове взаимодействующих сил и средств, оповещении начальствующего состава подразделения, а также порядок ведения связи с пожарно-спасательными расчетами, находящимися на месте происшествия.

Необходимо всегда помнить, что хорошо отлаженная система связи и оповещения, четкость в ее применении в значительной степени повышают оперативность работы пожарно-спасательных расчетов и в конечном счете приводят к экономии тех минут и секунд, которые могут оказаться решающими при спасении людей из горящего воздушного судна.

 

1.7. ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРСОНАЛУ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ

 

Пожары на ВС относятся к наиболее опасным авиационным происшествиям. Во всех случаях они отличаются скоротечностью развития, быстрым разрушением конструкций ВС, воздействием высоких температур и токсичных продуктов сгорания, возможными взрывами топливных баков и выбросами горящего авиационного топлива. Установлено, что опасные для жизни людей факторы пожара в салонах самолета достигают предельно допустимых уровней уже через 2-3 мин после загорания. Тушение пожаров и спасение пассажиров и экипажей в таких ситуациях требуют от персонала пожарно-спасательных расчетов высокой профессиональной подготовки, инициативы и организованности, а напряженный, связанный с риском характер спасательных работ - решительности, смелости и физической подготовки.

Все эти качества, естественно, не приходят сами собой, а приобретаются в процессе опыта работы и специальной учебной подготовки. Большое значение имеет подбор кадров при приеме на работу в пожарно-спасательные подразделения. Приоритетом в приеме на такую работу должны пользоваться лица, имеющие опыт работы в пожарных подразделениях других ведомств, или авиационно-технические специалисты. Нормативными документами МГА установлены некоторые ограничения при приеме на должности, занятые в пожарно-спасательных расчетах. В частности, на такие должности не назначаются женщины и лица мужского пола старше 55 лет. На должности водителей пожарных автомобилей назначаются шоферы только 1-2-го классов. Все лица, поступающие на работу в пожарно-спасательные подразделения, по состоянию здоровья должны соответствовать определенным требованиям.

Такие качества, как высокий профессионализм и организованность, приобретаются в процессе обучения по специальной программе и периодических тренировок в составе экипажа, расчета. Решительность и смелость вырабатываются на практических занятиях в обстановке, максимально приближенной к реальной.

 

1.8. СИСТЕМА МЕР ПО ОБНАРУЖЕНИЮ МЕСТА АВИАЦИОННОГО ПРОИСШЕСТВИЯ

 

Кроме рассмотренных выше основных требований, в комплексе мероприятий по обеспечению пожарной безопасности полетов исключительно важное место занимает система мер по обнаружению места авиационного происшествия, а также устройство сети дорог к местам возможных авиационных происшествий, что в конечном счете преследует цель свести к минимуму время развертывания пожарно-спасательных средств.

На каждом аэродроме должна быть отработана система обнаружения места авиационного происшествия. Для этой цели в качестве приложения к "Инструкции по организации и проведению поисковых и аварийно-спасательных работ на аэродроме и в районе ответственности предприятия ГА" или к "Оперативному плану по тушению пожаров и проведению аварийно-спасательных работ на воздушных судах" должен быть вычерчен графический план территории аэродрома с нанесенной на него прямоугольной сеткой координат. Рекомендации ИКАО и практика проведения аварийно-спасательных работ подсказывают, что целесообразно иметь два варианта такого графического плана. Один вариант должен содержать план аэродрома в крупном масштабе по его границам (рис. 1), другой - в меньшем масштабе, но с захватом прилегающей к аэродрому территории в радиусе 8-10 км (рис. 2).

 

 

Рис. 1. Схема аэродрома с координационной сеткой

 

 

Рис. 2. Схема аэродрома и прилегающей местности с координационной сеткой:

 

1, 2, 3 - пункты встречи взаимодействующих сил и средств; 4 - больница на 140 мест, способная принять большинство пострадавших, независимо от характера травм; 5 - больница на 40 мест, способная принять пострадавших за исключением больных с сильными ожогами;

6 - больница на 40 мест, способная принять легко пострадавших с легкими ранами и переломами

 

На первом варианте плана аэродрома обозначаются взлетно-посадочные полосы, рулежные дорожки, здания и сооружения основного назначения, дороги, водоисточники, пункт сбора аварийно-спасательной команды по сигналу "Готовность", а также пункт встречи взаимодействующих противопожарных и аварийно-спасательных сил и средств других ведомств.

Пункт сбора - это специально установленное на территории аэродрома место для сосредоточения технических средств и личного состава аварийно-спасательной команды аэропорта при получении сигнала "Готовность", когда до ожидаемой аварийной посадки ВС имеется не менее 30 мин или когда руководителем аварийно-спасательных работ принято решение на сбор всей аварийно-спасательной команды с целью дальнейшего ее организованного движения к месту авиационного происшествия.

Пункт встречи - это заранее обусловленное место встречи технических средств и личного состава взаимодействующих организаций с целью последующего сопровождения их на пункт сбора или непосредственно к месту происшествия. Как правило, пункт встречи устанавливается вблизи от аэродрома у хорошо приметного ориентира или на перекрестке дорог, ведущих к аэродрому.

На втором варианте плана обозначаются аэродром в границах ограждения, прилегающая к нему местность в радиусе 8-10 км, дороги, проходящие по аэродрому и на местности, населенные пункты и медицинские учреждения, способные принять пострадавших. На плане указываются также один-два пункта встречи, но уже на дальних подступах к аэродрому, на случай сопровождения взаимодействующих сил и средств непосредственно к месту происшествия.

Оба плана должны иметь прямоугольную сетку координат, при этом цифровые и буквенные обозначения координат не должны быть идентичными.

Графический план аэродрома в двух вариантах должен быть размножен в достаточном числе экземпляров и выдан во все службы предприятия, имеющие отношение к организации и проведению аварийно-спасательных работ, а также в организации и учреждения, привлекаемые к этим работам по взаимодействию. На аварийно-спасательных и пожарных транспортных средствах такие планы должны находиться постоянно. Личный состав аварийно-спасательных команд как самого авиапредприятия, так и взаимодействующих организаций должен периодически изучать эти планы и уметь "бегло" ими пользоваться. Во время проведения комплексных учений и тренировок аварийно-спасательных команд практически отрабатывается прибытие к местам условных авиационных происшествий по координатам плана.

В соответствии с нормами технологического проектирования аэропортов на аэродромах предусматривается строительство подъездных дорог, обеспечивающих доступ к наиболее вероятным местам авиационных происшествий и источникам водоснабжения. Особое внимание должно быть уделено обеспечению свободного доступа в зоны взлета и захода на посадку, расположенные на удалении до 1000 м от конца ВПП.

В этой связи определенный интерес представляет диаграмма мест авиационных происшествий по отношению к ВПП (рис. 3), полученная экспертами ИКАО на основе анализа 254 авиационных происшествий при посадке и взлете воздушных судов в период с 1970 по 1984 г. (материал помещен в Руководстве по аэропортовым службам, ч. 1 "Спасение и борьба с пожаром", 2-е изд., 1984 г.).

Изучение материалов об авиационных происшествиях показало, что большая часть из них происходит на ВПП или вблизи нее. Например, на диаграмме, приведенной на рис. 3, показано, что в 79 случаях (31%) происшествия произошло в зоне в пределах 1000 м от порога и 30м по обе стороны от осевой линии ВПП; в 41 случае (16%) происшествия имели место в зоне, расположенной за пределами конца ВПП в пределах 500 м от него и 30 м по обе стороны от осевой линии ВПП.

 

 

Рис. 3. Диаграмма мест авиационных происшествий по отношению к ВПП

 

Глава 2 ГОРЕНИЕ И СРЕДСТВА ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ

 

2.1. ПОНЯТИЕ О ПРОЦЕССЕ ГОРЕНИЯ

 

Горением называют физико-химический процесс, характеризующийся следующими признаками: химическими превращениями, выделением тепла и света. Для того чтобы возникло устойчивое горение, необходимо наличие трех факторов: горючего вещества (материала, смеси), окислителя и источника зажигания.

Химическая реакция горения, идущая с выделением значительного количества тепла, почти всегда сопровождается различного рода физическими явлениями. Так, в процессе горения происходит перенос тепла реагирующих веществ и продуктов горения из одного места в другое. Все процессы, происходящие в зоне реакции горения, взаимосвязаны - скорость химических реакций определяется уровнем теплопередачи и скоростью диффузии вещества и, наоборот, физические параметры (температура, давление, скорость переноса вещества) зависят от скорости химической реакции.

Горючее вещество. Все вещества и материалы, обращающиеся в производстве, используемые в качестве сырья, полуфабрикатов, строительных конструктивных элементов, подразделяются на три группы: негорючие, трудногорючие и горючие.

Негорючими называются вещества и материалы, не способные к горению в воздухе нормального состава. Негорючие вещества и материалы составляют значительную группу. К ним относятся все естественные и искусственные неорганические вещества и материалы, применяемые в строительстве металлы, а также гипсовые или гипсоволокнистые плиты при содержании органической массы до 8%, минераловатные плиты на синтетической, крахмальной или битумной связке при содержании ее по массе до 6%.

Трудногорючими называются вещества (материалы), способные загораться под действием источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления. К ним относятся вещества и материалы, состоящие из негорючих и горючих составляющих, например: асфальтобетон, гипсовые и бетонные материалы, содержащие более 8% по массе органического заполнителя; минераловатные плиты на битумной связке при содержании ее от 7 до 15%; глиносоломенные материалы объемной массой не менее 900 кг/м³; войлок, пропитанный глиняным раствором; древесина, подвергнутая глубокой пропитке антипиренами; цементный фибролит; отдельные виды конструкционных пластмасс и т.п.

Горючими называются вещества (материалы, смеси), способные к самостоятельному горению в воздухе нормального состава. К ним относятся все вещества и материалы, не отвечающие требованиям, предъявляемым к негорючим и трудногорючим веществам и материалам, например: авиационные топлива, спирты, органические и неорганические масла, декоративно-отделочные материалы на основе пластмасс, текстильные материалы, магний, натрий, сера и другие материалы и химические вещества.

В свою очередь, все горючие вещества и материалы подразделяются на три подгруппы: легковоспламеняющиеся, средней воспламеняемости, трудновоспламеняющиеся.

Легковоспламеняющимися называются вещества (материалы, смеси), способные воспламеняться от кратковременного воздействия пламени спички, искры, накаленного электрического провода и тому подобных источников зажигания с низкой энергией.

Среднюю воспламенимость имеют вещества (материалы, смеси), способные воспламеняться от длительного воздействия источника зажигания с низкой энергией.

Трудновоспламеняющимися называются вещества (материалы, смеси), способные воспламеняться только под воздействием мощного источника зажигания, который нагревает значительную часть вещества до температуры воспламенения.

К подгруппе легковоспламеняющихся веществ и материалов в первую очередь относятся газы и легковоспламеняющиеся жидкости.

К легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ) из всех жидкостей, обращающихся в производстве, относятся горючие жидкости с температурой вспышки, не превышающей +61 °С в закрытом тигле. Они делятся на три разряда:

I - особо опасные ЛВЖ с температурой вспышки до - 18 °С;

II - постоянно опасные ЛВЖ с температурой вспышки от- 18 до 23 °С;

III - ЛЖВ, опасные при повышенной температуре воздуха или жидкости с температурой вспышки от 23° до 61 °С.

Температурой вспышки называется самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения. Для ЛВЖ температура вспышки на 1-5 °С ниже температуры воспламенения.

Температурой воспламенения называется температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Практически все горючие и трудногорючие вещества и материалы горят в паровой или газовой фазе, исключение составляют титан, алюминий, антрацит и ряд других. Горючие вещества и материалы могут различаться по химическому составу, агрегатному состоянию и другим свойствам, исходя из чего процессы подготовки их к горению протекают по-разному. Газы вступают в реакцию горения практически без каких-либо изменений, так как их перемешивание с окислителем (кислородом воздуха) происходит при любых температурах среды и не требует значительных дополнительных затрат энергии. Жидкости должны сначала испариться и перейти в парообразное состояние, на что затрачивается определенное количество тепловой энергии, и только в паровой фазе перемешиваются с окислителем и горят. Твердые вещества и материалы при своей подготовке к горению требуют значительно большее количество энергии, так как сначала они должны либо расплавиться, либо разложиться. Расплавленные или разложившиеся вещества и материалы должны испариться и перемешаться с окислителем, после чего под воздействием источника зажигания возникает процесс горения. Каучук, резина и другие пластические материалы, а также магний и его сплавы перед воспламенением плавятся и испаряются (при этом пластмассы разлагаются). Такие материалы, как бумага, древесина, хлопчатобумажные ткани и отдельные виды конструкционных пластмасс при нагревании разлагаются с образованием газообразных продуктов и твердого остатка (как правило, угля).

Окислитель. Окислителем обычно служит кислород воздуха. Воздух по своему составу представляет собой смесь многих газов, основными из которых являются: азот (N₂)- 78,2% по объему и 75,5% по массе; кислород (О₂)- 20,9% по объему и 23,2% по массе; инертные газы (Не, Ne, Ar, Kr) - 0,9% по объему и 1,3% по массе. Помимо данных газов в воздушном объеме всегда присутствует незначительное количество углекислого газа, водяных паров и пыли. Все эти составляющие воздуха, кроме кислорода, при горении органических веществ и материалов в реакцию горения практически не вступают. Кислород, азот и инертные газы считаются постоянными составными частями воздуха. Содержание же углекислого газа, водяных паров и пыли непостоянно и может изменяться в зависимости от условий, в которых протекает тот или иной процесс горения.

Источник зажигания. Им может быть горящее или накаленное тело, а также электрический разряд, обладающие запасом энергии и температурой, достаточными для возникновения горения других веществ.

На практике существуют или возникают различные явления, повышающие температуру веществ и материалов, находящихся в производстве или на хранении, что в большинстве случаев приводит к возникновению процесса горения как локально, так и во всем объеме горючего вещества или материала. К источникам зажигания относятся: искры, образующиеся при ударах металла о металл или другие твердые материалы; искры и капли расплавленного металла при коротких замыканиях в электрооборудовании и при производстве сварочных и других огневых работ; нагрев электрических проводов при перегрузках электрических сетей; механический нагрев трущихся деталей машин; биологический нагрев при окислении растительных масел и ветоши, смоченной этими маслами; горящие спички, окурки и т.п. Характер воздействия этих источников зажигания неодинаков. Так, искры, образующиеся при ударах металлических предметов, как источник зажигания имеют весьма малую мощность и способны воспламенить только газопаровоздушные смеси: метано-воздушную, ацетилено-воздушную, сероуглеродно-воздушную и др. Искры, возникающие при коротких замыканиях в электрооборудовании или при электросварке, обладают мощной воспламеняющей способностью и могут вызвать горение практически всех горючих веществ и материалов независимо от их агрегатного состояния.

Горючая среда. При возникновении и протекании процесса горения горючее вещество и окислитель являются реагирующими веществами и представляют собой горючую среду, а источник зажигания является стартером процесса горения. При установившемся горении источником зажигания еще не горящих веществ и материалов служит теплота, выделяющаяся из зоны реакции горения.

Горючие среды могут быть физически однородными (гомогенными) и неоднородными (гетерогенными). К первым относятся среды, в которых горючее вещество и окислитель (воздух) равномерно перемешаны: смеси горючих газов, паров и пылей с воздухом. Примерами горения однородной среды могут служить: горение паров, поднимающихся со свободной поверхности жидкости (разлитого авиатоплива ТС-1 при авиационном происшествии); горение газа, вытекающего из поврежденного баллона или трубопровода; взрывы газо-, паро- и пылевоздушных смесей. К гетерогенным относятся среды, в которых горючее вещество (материал) и окислитель не перемешаны и имеют поверхность раздела: твердые горючие вещества и материалы, струи горючих газов и жидкостей, поступающие в воздух под высоким давлением, и т.п. Примером горения неоднородной среды является горение титана, алюминия, антрацита или нефтяных и газовых фонтанов, когда нефть и газ поступают в зону горения под большим давлением и имеют весьма значительные скорости истечения.

Пламя. Пространство, в котором сгорают пары, газы и взвеси, называется пламенем. Пламя может быть кинетическим или диффузионным в зависимости от того, горит ли заранее подготовленная смесь паров, газов или пыли с воздухом или такая смесь образуется непосредственно в зоне пламени в процессе горения. Процессы, протекающие в кинетическом пламени, характеризуются высокими скоростями протекания реакции горения (линейная скорость распространения пламени может превышать 1000 м/с) и, как правило, представляют собой взрыв горючей среды, сопровождающийся высоким уровнем тепловыделения и резким повышением давления в зоне горения.

В условиях пожара практически все газы, пары, жидкости и твердые вещества и материалы горят диффузионным пламенем. Структура данного пламени существенно зависит от сечения потока горючих паров или газов и его скорости. По характеру этого потока различают ламинарное и турбулентное диффузионное пламя. Первое возникает при малых сечениях потока горючих паров или газов, движущихся с небольшой скоростью (пламя свечи, спички, газа в горелке домашней плиты и т.п.). На пожарах при горении различных веществ и материалов образуется турбулентное диффузионное пламя. Ламинарное и турбулентное пламя представляет собой зону реакции горения, которая окружает зону паров или газов, последняя практически занимает весь объем зоны горения. Зона реакции горения в диффузионном пламени представляет очень тонкий (всего несколько микрометров) слой, в котором происходит выделение тепла и света. Турбулентное пламя в отличие от ламинарного характеризуется тем, что не имеет четких очертаний, постоянных сечений и положения фронта пламени.

Температура в зоне паров значительно ниже, чем в зоне реакции. В пламени авиационных топлив температура потока паров около поверхности жидкости приближается к температуре ее кипения (для авиатоплива ТС-1 эта температура лежит в пределах 150-280 °С). По мере движения потока паров к зоне реакции их температура повышается сначала за счет теплового излучения пламени, а затем диффузии из зоны реакции нагретых продуктов сгорания. В результате нагрева происходит термическое разложение (диссоциация) парообразных веществ, и образующиеся свободные атомы и радикалы совместно с продуктами сгорания поступают непосредственно в зону реакции, т.е. в пламя. Атомы углерода, поступая в зону реакции горения, нагреваются и начинают светиться, образуя так называемое светящееся пламя. Температура зоны реакции горения меняется по высоте пламени. В нижней части пламени температура снижается за счет расхода значительного количества тепла на нагрев массы холодного воздуха, поступающего в зону горения, и является минимальной для каждого вида горения. Наибольшая температура развивается в средней части пламени, поскольку в верхней скорость реакции уменьшается за счет падения концентрации реагирующих компонентов (выгорания), в связи с чем падает уровень тепловыделения и снижается температура.

Парциальное .давление кислорода воздуха в нормальных условиях равно 228,72 кПа, а в зоне реакции горения - 0, поэтому в результате разности парциальных давлений кислород из окружающего воздуха диффундирует (фильтруется, просачивается") через слой продуктов сгорания к зоне реакции. Поступление же в зону реакции горения горючих компонентов практически ничем не ограничивается. Таким образом, скорость реакции горения при развившемся процессе зависит в основном только от количества кислорода, поступающего в зону реакции, т.е. от скорости его диффузии. В случае горения неоднородной среды проникновению кислорода в зону реакции также препятствуют продукты сгорания, выделяющиеся в пространство, примыкающее к зоне реакции.

Отсутствие достаточного количества кислорода в зоне реакции горения тормозит скорость ее протекания. Если бы этого торможения не происходило, то все реакции горения, происходящие в атмосфере, протекали бы с постоянно возрастающей скоростью и заканчивались взрывом реагирующих веществ.

Процессы горения, как и все химические процессы, протекают с различными скоростями, зависящими от условий, в которых они протекают, от природы реагирующих веществ, от их агрегатного состояния. Например, взрывчатые вещества разлагаются в тысячные доли секунды, а химические процессы в земной коре длятся сотни и тысячи лет. Взаимодействие веществ в газовой и паровой фазах протекают значительно быстрее, чем в жидком, а тем более твердом состоянии. Так, разлитое авиационное топливо ТС-1 сгорает относительно медленно, образуя коптящее пламя (неполное сгорание), а подготовленная паровоздушная смесь этого топлива с воздухом сгорает со взрывом. Скорость взаимодействия твердых веществ и материалов с окислителем резко изменяется в зависимости от степени их измельченности. Например, алюминий и титан, медленно горящие в слитках, при наличии особых условий могут образовывать в пылевидном состоянии взрывоопасные пылевоздушные смеси, развивающие при горении давления взрыва соответственно в 0,62 и 0,49 МПа.

Горение как химический процесс во всех случаях происходит одинаково. Однако как физический процесс оно отличается по характеру протекания реакции горения, поэтому процессы горения в начальной стадии делятся на следующие виды: самовозгорание, воспламенение и самовоспламенение.

Самовозгорание. Отдельные вещества (материалы, смеси) при хранении и в процессе эксплуатации технологического оборудования способны самовозгораться. Самовозгорание - это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствии источника загорания. К веществам, способным самовозгораться, относятся растительные и жирные масла, тряпки и ветошь, смоченные растительными маслами, сульфиды железа и другие индивидуальные химические вещества. Растительные и жирные масла (подсолнечное, льняное, конопляное, кукурузное, животные жиры и т.п.) относятся к классу жиров и представляют собой смесь глицеридов высокомолекулярных жирных кислот. Молекулы этих кислот имеют ненасыщенные (двойные) связи, способствующие при определенных условиях самовозгоранию данных веществ. Согласно перекисной теории А.Н. Баха окисление может происходить за счет присоединения кислорода к метиленовой группе, находящейся в a-положении по отношению к двойной связи, с образованием гидроперекиси. Как известно, все перекиси и гидроперекиси - нестойкие химические соединения. При их распаде образуются свободные радикалы, полимеризующиеся в более крупные органические молекулы. При полимеризации всегда выделяется определенное количество тепла, что в конечном результате может привести к самовозгоранию окисляющегося органического вещества. Самовозгорание органических веществ возникает при определенных условиях. К ним относятся: содержание в масле или жире глицеридов высокомолекулярных карбоновых кислот не ниже определенного минимального количества; наличие большой поверхности контакта с окислителем и малой теплоотдачи; определенное соотношение жиров и масел и пропитанного ими пористого или волокнистого материала.

Сульфиды железа FeS, Fe₂S₃ могут образовываться в технологическом оборудовании складов службы ГСМ авиапредприятий. Они способны самовозгораться на воздухе, особенно в присутствии горючих паров и газов. Рассмотрим механизм соединения сульфидов железа с кислородом воздуха на примере реакции окисления природного соединения пирита FeS₂:

FeS₂ + 2О₂ = FeS + 2SO₂ + 222,3 кДж.

Помимо сульфидов железа могут самовозгораться такие материалы, как бурый уголь, торф, продукты растительного происхождения: сено, солома, силосная масса и др.

Наиболее опасным является самовозгорание индивидуальных химических веществ при их неправильном хранении, поскольку этот процесс может привести к пожару по объекте, где хранятся данные вещества. Эти вещества по своим химическим свойствам делятся на три группы: самовозгорающиеся при контакте с воздухом, с водой и друг с другом.

Вещества, относящиеся к первой группе, мы не рассматриваем, поскольку они практически не встречаются в технологии авиапредприятий.

Ко второй группе относится ряд веществ, из которых наибольший интерес представляют карбид кальция СаС₂ и окись кальция СаО. При взаимодействии с водой карбида кальция происходит выделение ацетилена, являющегося горючим газом, и значительного количества тепла. При относительно малом количестве воды система карбид кальция - вода может разгореться до 920 К, что может вызвать взрыв ацетиленовоздушной смеси:

СаС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Са(ОН)₂+127 кДж.

Помимо карбида кальция, способностью разогреваться до температуры свечения при попадании на нее небольших количеств воды обладает окись кальция СаО, что также может привести к загоранию тары и сгораемых конструктивных элементов помещения склада:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₅ + 64,5 кДж.

К третьей группе относятся сильные окислители, индивидуальные химические вещества, а также органические вещества и материалы. Например, нельзя совместно хранить такие вещества, как перманганат калия и глицерин; концентрированную азотную кислоту со скипидаром, этиловым спиртом и сероводородом; галогены с горючими газами и легковоспламеняющимися жидкостями; серную кислоту с селитрами, хлоратами, перхлоратами, так как в этом случае между ними возможна химическая реакция, идущая с выделением большого количества тепла.

Воспламенение. Помимо самовозгорания возможно просто возгорание, т.е. возникновение горения под воздействием источника зажигания. Возгорание, сопровождающееся появлением пламени, называется воспламенением. При этом происходит нагрев объема, прилегающего к точке теплового воздействия. В результате повышения температуры в указанном объеме происходит распространение тепла на граничащие с ним участки (объемы) горючей среды. Чем большее количество горючего вещества (материала, смеси) вовлекается в процесс горения, тем больше тепла выделяется в окружающее пространство. Таким образом, процесс горения развивается самопроизвольно. Источник зажигания в данном случае первоначально нагревает только малый объем горючей смеси, в то время как температура всего объема горючей среды может оставаться неизменной.

Процесс воспламенения различается по своему характеру в зависимости от вида горючей смеси. Наиболее опасными являются газовоздушные смеси. Однако и для них минимальная энергия источника воспламенения зависит от многих параметров, основными из которых являются процентный состав смеси, вид горючего вещества, давление смеси, поскольку от этих величин зависят температура воспламенения, нормальная скорость распространения пламени и температура горения. Помимо этого на минимальную температуру источника воспламенения оказывает влияние продолжительность его контакта с горючей средой.

Воспламенение жидкостей возможно лишь в том случае, если температура окружающей среды или самой жидкости достаточна для испарения такого количества паров, которое необходимо для возникновения устойчивого горения. Для различных горючих жидкостей эта температура неодинакова. При температурах ниже температуры воспламенения горение невозможно, так как скорость испарения той или иной жидкости в данном случае слишком мала. С ростом температуры наружного воздуха или самой горючей жидкости при прочих равных условиях испаряемость жидкостей растет и количество паров становится достаточным для возникновения устойчивого горения.

Самовоспламенение. Им называется самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Помимо процессов самовозгорания и воспламенения в практике встречается также процесс самовоспламенения различных горючих сред. По своей химической природе все эти три процесса не отличаются друг от друга. Разница между ними лежит и физической сущности процесса горения, так как в отличие от процессов самовозгорания и воспламенения процесс самовоспламенения идет сразу во всем объеме реагирующей горючей среды. С точки зрения физики, это кинетический процесс горения уже перемешанной и подготовленной смеси, идущий с высокими скоростями распространения пламени. При горении паро-, пыле- и газовоздушных смесей это, как правило, скорости взрыва. Для возникновения процесса самовоспламенения необходимо, чтобы весь объем горючей смеси имел температуру самовоспламенения данной смеси.

Под температурой самовоспламенения понимают самую низкую температуру вещества (материала, смеси), при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения. Температура самовоспламенения горючего вещества не является постоянной величиной. Она зависит от скоростей тепловыделения и теплоотвода, которые в свою очередь зависят от объема смеси, концентрации, давления и других факторов. Температура самовоспламенения смесей горючих паров и газов с воздухом изменяется в зависимости от их процентного состава. Самая низкая температура самовоспламенения у стехиометрической смеси или смесей, близких к ней по концентрациям реагирующих веществ. Температура самовоспламенения твердых веществ или материалов находится в обратной зависимости от степени их измельчения: чем выше степень измельченности вещества, тем ниже его температура самовоспламенения. Это связано с тем, что с измельчением веществ и материалов резко возрастает площадь контактной поверхности этих горючих компонентов и окислителя.