Анотація до роботи:

Попов М.А. Зниження інтенсивності пожежі у корабельних приміщеннях методом вакуумування – Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 - Пожежна безпека. Український науково-дослідний інститут пожежної безпеки МНС України, Київ, 2004.

Дисертаційну роботу присвячено удосконалюванню технології пожежогасіння в герметичних приміщеннях кораблів і суден шляхом використання можливості енергетичних установок вакуумувать аварійне приміщення. Розроблено та експериментально підтверджена математична модель, що описує теплообмін між дзеркалом горючої рідини, полум'ям і навколишнім середовищем у процесі дифузійного горіння і погасання рідин за зниженого тиску. Теоретично визначені й експериментально підтверджені умови припинення дифузійного горіння вуглеводневих рідин за зниженого тиску, аналітичні залежності інтегрального тепловиділення від дифузійного полум'я для палив ТС-1 і Л, аналітичні залежності відносної тривалості дифузійного горіння вуглеводневих рідин у герметичному об’ємі від початкових параметрів газового середовища і рідини, величини значень тиску (у діапазоні від атмосферного до 13,3 кПа). Досліджено вплив ефекту кипіння на процес дифузійного горіння рідини. Проведені дослідження показали, що корабельні дизелі можуть знижувати тиск до 67-69 кПа. При цьому тиску інтегральне тепловиділення від палива ТС-1 знижується в 1,5 рази й у 2 рази для дизельного палива Л.

Дисертаційну роботу присвячено удосконалюванню технології пожежогасіння в герметичних приміщеннях кораблів і суден шляхом використання можливості енергетичних установок вакуумувать аварійне приміщення. Основні наукові і практичні результати роботи такі:

1. Проведено теоретичні дослідження дифузійного горіння рідин і умов його припинення за зниженого тиску. Розроблено математичну модель, що описує теплообмін між дзеркалом горючої рідини, полум'ям і навколишнім середовищем у процесі дифузійного горіння і погасання рідин за зниженого тиску. При цьому отримано аналітичні залежності швидкості вигоряння від параметрів аеродинамічного режиму горіння, фізико-хімічних властивостей рідини, розмірів вогнища пожежі й тиску (у діапазоні від нормального атмосферного тиску до 13,3 кПа). Уточнено також кількісні умови переходу зі зміною тиску від одного аеродинамічного режиму горіння (турбулентного, ламінарного, перехідного) до іншого. Отримана модель і аналітичні залежності можуть бути використані при моделюванні пожеж дифузійних палив за зниженого тиску, розробці методик розрахунку збитку від пожежі, а також при проектуванні елементів конструктивного протипожежного захисту газощільних приміщень.

2. Проведені експериментальні дослідження підтвердили адекватність математичної моделі дифузійного горіння рідин за зниженого тиску описуваним процесам. Теоретичні й експериментальні дослідження також показують, що для швидкості дифузійного горіння найбільш значимим фактором є величина коефіцієнту повноти згоряння палива. При зменшенні тиску цей коефіцієнт значно зменшується, знижуючи кількість тепла, що виділяється з одиницею маси палива, що випарувалося. Зокрема експеримент показує, що коефіцієнт повноти згоряння палива ТС-1 і Л при тиску 50 кПа зменшується в 2,3 і 2,8 рази відповідно в порівнянні з їхніми значеннями за атмосферного тиску. Теоретично визначені й експериментально підтверджені умови припинення дифузійного горіння вуглеводневих рідин за зниженого тиску. Перше - дифузійне горіння припиняється, коли ентальпія газу в об’ємі стає рівною ентальпії газу біля поверхні рідини. Друга умова - досягнення концентрації кисню в об’ємі приміщення граничного значення за даного тиску. Зі зниженням тиску гранична концентрація кисню зростає, тобто крім того, що при цьому зменшується не лише маса окисника у приміщенні, але й та частка кисню в газовому середовищі, що може взяти участь у горінні. Так наприклад за атмосферного тиску горіння палив Тс-1 і Л буде відбуватися до об'ємної концентрації кисню в газовому середовищі приміщення відповідно 15,9% і 17,62%, а за тиску 40,5 кПа до 19,2% і 20,25%.

3. Теоретично визначено й експериментально підтверджено аналітичні залежності відносної тривалості дифузійного горіння вуглеводневих рідин у герметичному об’ємі від початкових параметрів газового середовища і рідини, величини значень тиску (у діапазоні від атмосферного до 13,3 кПа). Зміна тривалості горіння при зниженні тиску визначається зростанням граничної концентрації кисню і зниженням масової швидкості горіння. Тривалість горіння складним образом залежить від початкових параметрів газового середовища і рідини, її фізико-хімічних властивостей і тиску газового середовища. Так наприклад, тривалість горіння дизельного палива Л при температурі навколишнього середовища 293 К буде зменшуватися зі зниженням тиску до мінімуму при 55-71 кПа, а потім збільшуватися, прагнучи до тривалості, необхідної для випару палива без горіння. Для палива ТС-1 тривалість горіння буде збільшуватися при температурі газового середовища близькій до критичної температури рідини і знижуватися, якщо температура буде близька до нормальних умов. Отримані аналітичні залежності дозволяють оцінювати час до гасіння чи загасання пожежі при різних початкових умовах.

4. Досліджено вплив ефекту скипання на процес дифузійного горіння рідини. Виявлено, що оскільки зі зниженням тиску на процес дифузійного горіння здебільшого впливає дефіцит окисника і зменшення коефіцієнту повноти згоряння, то кипіння рідини істотно не впливає на інтенсивність зниження швидкості вигоряння.

5. Оцінено вплив ступеня вакуумування на інтенсивність тепловиділення й отримані аналітичні залежності інтегрального тепловиділення від дифузійного полум'я для палив ТС-1 і Л. При тиску 38 кПа інтегральне тепловиділення від палива ТС-1 знижується в 3 рази й у 7 разів для дизельного палива Л. Зменшення інтегрального тепловиділення свідчить про ефективність зниження інтенсивності пожежі методом вакуумування.

6. Оцінено технічні можливості корабельної енергетичної установки щодо створення необхідного розрідження в аварійному приміщенні. Проведені дослідження показали, що корабельні дизелі можуть знижувати тиск до 67-69 кПа. При цьому тиску інтегральне тепловиділення від палива ТС-1 знижується в 1,5 рази й у 2 рази для дизельного палива Л.

7. Запропоновано технічні рішення, з реалізації, які забезпечують створення найбільш сприятливих умов ( щодо складу газового середовища і температури) для покидання екіпажем аварійних приміщень. Розроблено також пропозиції, захищені авторським посвідченням, що забезпечують підвищення живучості корабля, шляхом зниження часу видалення диму після пожежі з аварійного приміщення працюючою енергетичною установкою.

8. Доведено ефективність зниження інтенсивності корабельних пожеж методом вакуумування енергетичними установками. При застосуванні запропонованого способу знижуються небезпечні фактори: знижується температура газового середовища в аварійному приміщенні, забезпечується очищення газового середовища аварійних виходів із приміщень, що захищаються, від токсичних продуктів горіння і термічного розкладу; надійно локалізуються димові гази в межах аварійного приміщення. Отримані результати дозволили обґрунтувати доповнення до вимог проектування кораблів. Відділ озброєння і судноремонту військово-морських сил України доповнив вимоги до проектованих кораблів положеннями про необхідність проектування енергетичних установок з можливістю вакуумування енергетичних відсіків з метою створення більш ефективних систем об'ємного пожежогасіння і локалізації небезпечних факторів пожежі На підставі розроблених вимог, а також методик оцінки швидкості горіння, інтенсивності тепловиділення полум'я, часу до досягнення умов припинення горіння перероблена інструкція з відкриття машинного відділення після пожежі на судні розмагнічування “Балта”. Це дозволило підвищити ефективність дій аварійної партії. На підставі розроблених вимог і запропонованих технічних рішень модернізовані шахти прийому повітря і розроблені інструкції з пожежогасіння з використанням зниження тиску газового середовища в аварійних приміщеннях на фрегатах ВМС України.

Основні результати дисертаційний роботи опубліковано у таких роботах:

1. Попов М.А. Перспективи використання головних и допоміжних енергетичних установок в комплексі пожежогасіння кораблів і підводних човнів ВМС України. // Підвищення бойової ефективності, обґрунтування тактичних та технічних характеристик систем озброєння та техніки Військово - морських Сил України: Зб. наук. пр. - Вип. 2. Живучість корабля і безпека на морі. - Севастополь: СВМІ, 2001. – С.185-188.

2. Попов М.А. Дослідження дифузійного горіння вуглеводневих рідин при тиску нижче атмосферного. // Підвищення бойової ефективності, обґрунтування тактичних та технічних характеристик систем озброєння та техніки Військово - морських Сил України: Зб. наук. праць. - Вип. 2. Живучість корабля і безпека на морі. - Севастополь: СВМІ, 2001.- С.188-195.

3. Попов М.А. Теоретические исследования влияния пониженного давления на диффузионное горение углеводородных жидкостей. // Сб. науч. тр. – Севастополь: СИЯЭиП, 2001. – Вып. 5. – С. 176-183.

4. Попов М.А. Экспериментальное исследование характеристик диффузионного горения углеводородных топлив при давлении ниже атмосферного. // Науковий вісник УкрНДІПБ: Науковий журнал. - № 1(5) – К.: УкрНДІПБ МВС України. – 2002. – С.80-84.

5. Попов М.А. Эффективность способа тушения пожара в герметичном корабельном помещении вакуумированием работающими энергетическими установками. // Науковий вісник УкрНДІПБ: Науковий журнал. - № 2(6) – К.: УкрНДІПБ МВС України. – 2002. – С.157-160.

6. Попов М.А., Никитин Е.В. Зависимость продолжительности диффузионного горения топлив в герметичных помещениях от величины вакуума. // Зб. наук. праць. - Вип. 3. - Севастополь: СВМІ. - 2003. - С.177-182.

7. Попов М.А., Якимов В.А. Теоретическое исследование диффузионного горения жидкости при давлении ниже атмосферного. // Сб. науч. тр. – Севастополь: СИЯЭиП, 2000. – Вып. 3. – С. 121-124.

8. Пат. 48712 А Україна, МКИ 7 А 62С3/00. Спосіб об`ємного пожежогасіння в ізольованих та герметичних приміщеннях: Пат. 48712 А Україна, МКИ 7 А 62С3/00/ Попов М.А., Куріпко О.В., Заявл. 15.11.2001; Опубл. 15.08.02; Бюл. № 8.

9. Пат. 50642 А Україна, МКИ 7 А 62С2/00. Спосіб очищення газового середовища приміщень від продуктів горіння після пожежі в умовах корабля: Пат. 50642 А Україна, МКИ 7 А 62С2/00/ Попов М.А., Куріпко О.В., Заявл. 22.03.2002; Опубл. 15.10.02; Бюл. № 10.

10. Розробка систем та приладів гасіння пожеж у відсіках кораблів і суден ВМС (Пожежа-К). // Звіт про НДР – Севастополь: СВМІ, 2001. С. 52-82.