Эллисон В.А. Пожарная профилактика

1 2 3 4

Уважаемые коллеги!

 

Представляем Вашему внимани. для прочтения и скачивания в формате pdf с Яндекс-диск первый учебник "Пожарная профилактика", автором которого является выдающийся пожарный ученый Валентин Александрович Эллисон. Практически все, что составляет сейчас деятельность по пожарной безопасности, причем не в т.н. "общих направлениях", а очень конкретно, с указанием методов и способов противопожарной защиты изложено в этой работе, совершенно не утратившей актуальность.

 

В.А. Эллисон

 

ВСТУПЛЕНИЕ

 

Успешность борьбы с заболеваниями человеческого организма оказалась возможной лишь после открытия и тщательного изучения микробов и бацилл, их свойств и их деятельности. Эта отрасль медицины поставлена на твердые основания.

Можем ли мы сказать, что в такой же степени изучен огонь в условиях пожара?

Огонь управляемый изучен совершенно точно. Мы успешно пользуемся огнем как в разного рода отопительных приборах, так и в разнообразных нагревательных устройствах в производственной технике.

Энергию, получаемую от огня, мы умело используем для всех потребностей нашей жизни и притом весьма экономично с достижением максимального эффекта. Мы также имеем целые отрасли науки об использовании огня и управлении им в топках и других приборах отопления и нагревания.

Огонь свободный, не управляемый, стихийный, т.е. огонь в условиях пожара, нельзя признать изученным в такой же степени, как огонь управляемый, несмотря даже на то, что и в этом случае огонь действует на основании тех же законов физики и химии, как и в случае огня управляемого. Разница заключается в том, что при управляемом огне мы по своему желанию пользуемся законами физики и химии, по нашему выбору, при огне же в условиях пожара эти законы вступают в действие помимо нашей воли, случайно, неожиданно, и можно сказать, хаотически в зависимости от почти неизбежных обстоятельств, которые сопровождают пожар.

Мы все-таки имеем достаточно материалов из исследований фактов, имевших место при пожарах, из лабораторного изучения этих материалов и из критических наблюдений для того, чтобы начать изучение работы огня в условиях пожара вообще и в частности иметь логическое суждение о стойкости материалов и конструкций в отношении огня и условий пожара. Но тем не менее построить отчетливую и удовлетворительную их классификацию, как мы узнаем дальше, пока еще не можем — этому препятствует как сложность работы огня в условиях пожара, так и затруднения в формулировках признаков, по которым должна быть определена стойкость материала или конструкции и его место в классификации.

В силу сказанного мы начинаем наше изучение с вопроса, формулированного: «работа огня в условиях пожара», для того, чтобы иметь ясное представление о том, с какими явлениями мы должны считаться, какие из них для нас полезны (положительные) и какие вредны (отрицательные). После установления квалификации этих явлений мы должны изыскать способы для использования положительных явлений и способы воспрепятствования проявлению отрицательных. Далее мы должны найти такие выводы, которые были бы практически выполнимы для предупреждения как возникновения, так и распространения пожара — в этом заключается сущность профилактики.

В изучении техники пожарного дела «пожарная профилактика» занимает одно из самых видных мест, ибо пожарная охрана в целом составляется из двух основных отделов:

1—Активная пожарная охрана, которая обнимает собою силы и средства борьбы с возникшим пожаром и самую борьбу с ним (область тактики тушения пожаров).

II — Пассивная пожарная охрана, которая обнимает собою мероприятия, приводящие к предупреждению возникновения и распространения пожара (превентивная пожарная охрана, область профилактики).

Оба вида борьбы с пожарами тесно связаны между собою, взаимно дополняя друг друга.

В задачи профилактики входит:

  1. Устранение явных условий и предупреждение возможных — способствующих возникновению пожара;
  2. Устранение условий, благоприятствующих распространению возникшего пожара;
  3. Обеспечение успешной эвакуации горящего и угрожаемого помещений;
  4. Облегчение условий для успешного выполнения пожарно-тактических (оперативных) действий при тушении пожара.

В виду того, что первая задача совершенно самостоятельна, обширна и разнообразна по охвату причастных к возникновению пожара явлений, то изучение ее, т. е. причин и условий возникновения пожара, не входит в объем настоящей работы.

Следует упомянуть, что во всей нашей деятельности в целом мы сегодня изучаем то, что появляется перед нашими глазами, а завтра нам приходится приступать к исследованию и изучению новых факторов, новых явлений, о существовании или о появлении которых вновь мы даже не могли и подозревать. При тщательном изучении вопроса о причинах пожаров нам приходится все чаще и чаще убеждаться в том, что случаев самовозгорания гораздо больше, чем мы предполагаем, и, сверх того, новые материалы и процессы их обработки в области промышленности и производств вынуждают нас совершенно обособить изучение причин и условий возникновения пожаров, сделав его отдельным предметом.

Переходя к остальным задачам профилактики, которые и составляют предмет нашего изучения, нам необходимо иметь в виду всю сложность вопросов, связанных в своем разрешении с самыми разнообразными и разнородными отраслями знаний и специальностей. Казалось бы, что разрешение наших вопросов весьма просто: взять и установить классификацию или градацию огнестойкости материалов и конструкций, определить предельные площади огнестойких отсеков, определить свойства материалов и веществ с точки зрения пожарной безопасности и допускаемые пределы их количеств для хранения и т.д. и затем категорически требовать их исполнения.

Однако повседневная практика вынуждает нас отказаться от такого метода огульного проведения в жизнь профилактических требований и искать более рациональных путей осуществления наших задач, памятуя, что не производства или объекты для пожарной охраны, а, наоборот, пожарная охрана для них. Пожарный, а тем более культурный пожарный руководитель отнюдь не должен представлять из себя ходячее правило: каждый грамотный человек, имея в руках правила, может быть таким контролером. Пожарный руководитель должен отчетливо знать сущность, правила и цели, которые данным правилом должны быть достигнуты. Пожарному профилактику по преимуществу приходится разрешать конкретные случаи, при которых установленные нормы и правила не могут быть в полной мере соблюдены и касаются главным образом существенных деталей или, по крайней мере, приходится считаться с логическими и техническими доводами, изменяющими иногда даже основные положения и условия, принятые в правилах. В большинстве случаев мы видим, что обязательные постановления с течением времени на основании практики и опыта изменяются, в них вводятся поправки в ту или другую сторону и даже принципы, заложенные в основу правил, заменяются более совершенными.

Пожарному деятелю приходится принимать непосредственное участие в разработке этих правил и норм, а потому для него необходимо: отчетливое усвоение элементов пожарной опасности, твердое знание сущности тех явлений, с которыми ему приходится иметь дело, и умение технически и логически правильно анализировать все условия данного положения.

В таком направлении и составлено настоящее руководство, которое вместе с тем является и пособием для изучения предмета в его сущности.

Профилактические противопожарные мероприятия могут быть разделены:

по своему значению на а) общие и б) частные и специальные;

по характеру на а) прямые и б) косвенные.

К общим мероприятиям относится, напр., издание противопожарных и организационных законоположений, общих правил и норм о планировке городов и селений, строительных или обязательных постановлений общего характера и т. д.

К частным и специальным мероприятиям относятся, напр., правила и нормы относительно устройства и расположения специальных производственных и складочных зданий или помещений; правила и нормы или инструкции, касающиеся особых отдельных процессов производств или общих положений, напр., электротехнические правила, общие инструкции и нормы для хранения и применения огнеопасных жидкостей, газов, взрывчатых веществ и т.п.

Прямыми мероприятиями являются: создание непосредственных преград распространению пожара, напр., устройство брандмауеров, огнестойких перекрытий или отсеков, огнестойкая защита проемов и отверстий, устранение горючих и опасных материалов из ненадлежащих условий или уменьшение норм хранения. К прямым мероприятиям относятся также пожарное водоснабжение, сигнализация и, организация живой пожарной охраны и т. д.

Косвенными мероприятиями являются: установление пожарного режима и надзора за соблюдением противопожарных правил и за состоянием объекта охраны, наблюдение за появлением признаков или предвестников возможного возникновения пожара, напр., контрольное измерение температур, где это установлено инструкциями, наблюдение за смазкой трущихся частей, за своевременным удалением пыли, стружек, отбросов производства, тары и т. д. Надзор за работой вентиляции, служащей для устранения опасности от паров или газов, способных воспламениться, надзор за состоянием веществ по инструкции и т.д.

Для выработки целесообразных и действительных мероприятий необходимо изучить все пути и способы возможного распространения пожара, а равно и те условия, которые способствуют этому распространению. Кроме того, необходимо установить преграды против распространения дыма и определить способы его удаления для обеспечения путей эвакуации, а также предусмотреть облегчение исполнения пожарно-тактических заданий.

Что же в результате требуется от подготовленного к своей деятельности профилактика?

Пожарный-профилактик должен иметь практический активный стаж и общетехническую подготовку, умение отчетливо разбираться в законах физики и химии и делать логические, технически грамотные выводы, быть ознакомленным со строительной техникой, технологией материалов, техническими общими методами и способами обработки материалов и веществ (товароведение). Чем большими и разносторонними знаниями он обладает, тем основательнее и успешнее будет его деятельность. Совершенно недостаточно изучить только одни правила и нормы, знание которых обязательно для пожарного руководителя. Более квалифицированные работники не могут этим ограничиваться, ибо практика всегда поставит их перед разрешением осложненных случаев, в которых ему придется вводить поправки на основании заключений экспертов-специалистов.

Приступая после этого вступления к изложению предмета изучения, приходится еще раз пожалеть о том, что автор вынужден ограничить объем книги и потому сокращать изложение как вступительной части, так и содержания темы, что неизбежно местами порождает погрешности в отношении полноты последовательного развития мысли.

 

Часть 1-ая

ОБЩАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ

ГЛАВА ПЕРВАЯ

 

 

 

Работа огня в условиях пожара

Наиболее молодая из отраслей техники, приобретшая широчайшее распространение среди даже технически совершенно неподготовленных масс, а именно радиотехника и радиолюбительство, уже имеет свои законы, технику и свою терминологию, а также и литературу.

 

Одна из старейших отраслей практических знаний — пожарная техника — вернее пожарное дело, имея на протяжении нескольких столетий свои армии добровольных и профессиональных работников, не имеет даже стройной обшей системы тех явлений, над которыми они проявляют свою деятельность. И только теперь, не более 15—20 лет у нас, а на западе не далее 50 лет назад, начали подводить научный фундамент под дело борьбы с огнем.

На чем же в сущности основывается техника пожарного дела?

Во всяком материальном теле (материи) заложена энергия, которая при известных условиях освобождается из данного тела и неизбежно совершает работу по определенным физико-химическим законам природы. Закон о вечности материи (вещества) и вечности энергии говорит, что ни вещество, ни энергия не пропадают и не исчезают, а превращаются в другой вид после совершения некоторой работы. Работа может совершаться и проявляться медленно и незаметно и может проявляться быстро, мгновенно и бурно с разрушающей силой.

Так, например, хорошо известное нам ржавление железа есть окисление, т.е. соединение с кислородом, следовательно, является одним из видов горения, характеризуемого медленным превращением вещества (железо — окись железа — железный сурик), причем обычных внешних признаков горения (пламени, тления, значительного нагревания) не наблюдается, и мы не ощущаем внешних признаков работы энергии, тогда как быстро освобождающаяся энергия, напр., при взрыве, иначе говоря, при мгновенном разложении (сгорании) вещества, освобождается и совершает громадную работу. При взрыве, напр., 1 кг. динамита, т.е. при разложении его в течение 0,00002 секунды производится работа, равноценная усилиям 2000 миллионов людей или 300 миллионов лошадиных сил в течение того же времени, а в течение 1 часа — усилиям 167 человек или 25 лош. сил.

Горение тела совершенно так же может производить работу, при чем энергия, как и в других подобных случаях работы, превращается в теплоту и свет, а при пожарах производит разрушение. Поэтому для образованного пожарного работника необходимо отлично изучить физические и химические законы теплоты и знать роль этой теплоты в химических реакциях и процессах. Почти все тела можно разделить на две основных группы: медленно и быстро сгорающие, и все они при этом производят работу — дают теплоту и свет.

Считая, что излагать здесь сущность законов физики и химии будет неуместным, и, предполагая, что читатель с ними уже знаком или познакомится в соответствующих его уровню учебниках, приступим прямо к рассмотрению вопроса о работе огня.

Необходимые предварительные сведения:

  1. За единицу теплоты принимается количество теплоты, необходимое для нагревания 1 килограмма воды на 1 С (от 14°—15°С). Эта единица теплоты называется большой калорией. (Килограмм—калория CAL или КАЛ).
  2. Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 килограмма какого-либо тела на 1 С, называется теплоемкостью этого тела.

Определение калорийности и теплоемкости производится в лабораториях в таких условиях, которые исключают утечку теплоты в среду, окружающую испытуемое тело, в противном случае вводятся надлежащие поправки. В условиях же пожара такая обстановка не может иметь места до тех пор, пока замкнутая нагреваемая среда не создаст условий, близких к лабораторным, а это может иметь место в редких случаях.

3. Весьма существенную роль играет коэффициент теплопроводности материала, ограничивающего помещение или место, где происходит горение. Значительная доля выделяемого горящим веществом тепла поглощается окружающими материалами, обладающими большей или меньшей способностью передавать теплоту следующим материалам или в окружающую среду. Очень многие, вернее, большинство случаев пожаров напоминают условия сжигания топлива в топливниках и условия отдачи тепла приборами нагревания.

Перечисленные физические свойства, т.е.: 1) тепло-производительность горящего вещества в больших калориях, 2) теплоемкость нагреваемого огнем пожара материала и 3) теплопроводность конструкции (в предположении, что она не загорается), отделяющей горящее помещение от могущих загореться материалов, являются для нас главными основными положениями для оценки объекта охраны, с одной стороны, а с другой — для определения работы огня в условиях пожара, т.е. огня свободного, не управляемого.

Чтобы иметь представление о работе огня (теплоты), достаточно указать на принятый в термодинамике механический эквивалент теплоты, из которого видно, что одна большая калория (КАЛ) эквивалентна (равноценна) 424 килограммометрам работы[1]), т.е. равнозначащая работе, которая может поднять 424 кг на высоту 1 метра или 1 кг на 424 метра; иными словами, совершает работу, определяемую в механике равной около 6 лош. сил (1 л.с.=75 килограммометрам в секунду).

Таково соотношение между работой и теплотой. Отсюда, основываясь на законах физики и на исследованиях, произведенных в целях наиболее полного и экономичного использования управляемого огня, мы можем построить свою систему разрушительной работы огня в условиях пожара.

Прилагаемая схема работы огня дает систему, в которой физико-химические законы и явления принимают или положительное или отрицательное участие и сопровождают пожар в качестве необходимых его элементов. Вместе с тем схема дает также указания на характер изменений, претерпеваемых материалами, подвергающимися разрушающему действию огня от пожара.

Предлагаемая вниманию изучающего читателя система составляет отдельную работу и по заданному объему книги не может быть приведена полностью, как это предполагалось первоначально, и потому излагается в сокращенном виде, вследствие чего читающему придется затратить немало внимания и усердия, а некоторых, может быть, заставит обращаться к источникам и пособиям по физике и химии.

Для суждения о степени опасности распространения пожара необходимо иметь какие-либо обоснованные исходные положения. Но не только точных, но даже хотя бы приближенных единиц измерения работы огня в условиях пожара мы получить не можем, и потому приходится довольствоваться условными единицами, выведенными из практических наблюдений пожаров. Эти наблюдения показывают:

  1. что условия для распространения пожара могут быть благоприятные и неблагоприятные;
  2. что в зависимости от некоторых свойств горящего материала или вещества мы имеем различный тепловой или, если можно так сказать, огневой эффект;
  3. что расстояние по вертикали или по горизонтали от пламени до подвергающегося нагреванию материала имеет существенное значение для оценки степени опасности распространения пожара;
  4. что состояние среды влияет на скорость или замедление распространения пожара;
  5. что быстрота сгорания массы обусловливается размером и положением горящей поверхности этой массы.

Следовательно, можно, и это необходимо, установить некоторые определители, руководствуясь которыми мы могли бы делать целесообразный выбор препятствий и искусственных условий для предупреждения распространения огня.

Рассматривая детальнее перечисленные выше наблюдения, мы заключаем, что:

  1. вполне очевидно, что благоприятные и неблагоприятные условия для распространения пожара могут существовать и появляться в различных степенях опасности, следовательно, необходимо выяснить те и другие факторы для оценки данного положения или случая.
  2. Степень возможного распространения пожара при всех других равных условиях определяется также количеством горючего вещества и пожарной характеристикой его. т.е. калорийностью, длиною пламени, свойственной данному веществу, чувствительностью к воспламенению или способностью отделения паров или газов. Следовательно, интересующие нас свойства необходимо принимать во внимание как в отношении самих горящих материалов, так и в отношении находящихся в непосредственной близости от них (передача огня).
  3. Не меньшее значение для распространения огня имеет расстояние и расположение материала или конструкции относительно возможного действия на них пламени или 12 тепла, следовательно, и это условие является элементом пожарной оценки положения.
  4. Состояние среды, в которой находится материал, способный гореть, может повысить или понизить чувствительность к загоранию или воспламенению, напр., сухость, влажность, пыльность, температура помещения (среды) и т.д. Состояние среды может быть постоянным, временным и периодическим или случайным, следовательно, величину (степень) опасности мы будем иметь иногда переменной, что в отдельных случаях может привести нас к условному заключению.
  5. При одной и той же массе горючего материала, тело, имеющее большую поверхность горения, сгорит быстрее, т. е. за соответственно меньший промежуток времени скорее выделит заложенную в нем теплотворную способность, и обратно та же масса при меньшей поверхности горения отдаст то же количество теплоты, но в течение большего промежутка времени. В первом случае мы имеем дело с большей интенсивностью горения, а во втором — с меньшей интенсивностью.

Из всего сказанного следует, что одно из перечисленных условий, при всех остальных равных для данного случая, может изменить положение, а вместе с ним и нашу оценку.

Теперь для нас ясны причины, почему строго выдержанная пожарная классификация материалов и конструкций почти недостижима, ибо в нее пришлось бы ввести столько условностей, что она перестала бы отвечать практическим требованиям, к ней предъявляемым.

Теперь переходим к предварительной (малой) схеме работы огня в условиях пожара, из которой мы сможем уяснить соотношение явлений, сопровождающих пожар, и элементов разрушающего действия огня.

Сперва условимся принимать следующие определения:

  1. Пламя есть то место, где сгорают газы, выделяющиеся из горючего тела и смешивающиеся с воздухом.
  2. Процесс сгорания (по Бетге):

Неорганических тел: тела сперва накаливаются, проходя все степени нагрева до момента загорания, затем переходят в расплавленное или жидкое состояние и, наконец, в газообразное, при котором и вступают в реакцию соединения с кислородом — горят.

Органических тел: тела прямо переходят из твердого или из жидкого состояния в газообразное и вступают в ту же реакцию.

Переход тел в газообразное состояние совершается действием теплоты: одни тела должны быть нагреты больше, другие меньше, для каждого вещества есть своя температура, ниже которой оно не воспламеняется, при чем следует различать температуру отделения паров или разложения сложного тела, при котором выделяются его составные элементы в виде паров или газов, от температуры вспышки или воспламенения последних. Эта тема не относится к настоящему отделу, а подлежит рассмотрению в отделе причин и условий возникновения пожаров.

Упомянутая малая схема представляется в следующем виде: при распространении пожара действуют два основных вида активности огня: мощность огня и сила огня.

 Таблица 1

 АКТИВНОСТЬ ОГНЯ

 Мощносить огня

Теплопроизводительность горящего материала (энергия)

 Т

Температура

 Сила огня Интенсивность горения (время)

 

Закон Дюлонга. Количество тепла, выделяемого при горении сложного тела, равно алгебраической сумме количеств, полученных от сгорания тел его составляющих, кроме водорода (Н), образующего воду Н2О)

 

Закон Вельтера. Количество выделяемого тепла прямо пропорционально количеству кислорода (О), соединившегося с элементами горючего материала.

 

 Количество интенсивного тепла не зависит от интенсивности горения.

 

 Количество выделенного тепла не зависит от пропорции, в которой воздух смешан с другими, нейтральными, не поддерживающими горения газами.

 

Есть показатель  силы напряжения лучистой теплоты

 

 

 

 

 

Интенсивность горения повышает темпетатуру пламени

 

 

 

Действие лучистой теплоты обратно пропорциона- льно квадратам расстояний

 

Интенсивность горения характеризуется и прямо пропорциональна скорости сгорания массы.

 

 

 

Прямо пропорциональна степени нагретости горящей массы.

 

Зависит от степени нагретости среды, в которой происходит горение.

 

Зависит от степени совершенства смешения выделенных паров или газов с воздухом.

 

Зависит от степени полноты сгорания в минимальное количество времени.

 

При условии необходимого и практически достаточного количества притекающего к месту горения воздуха (кислорода).

Этой таблицей устанавливаются два понятия, два термина, различать которые при выборе или оценке спо­собов и средств зашиты от распространения пожара является делом существенным.

Мощность огня определяется количеством теплоты, которое способен выделить горящий материал, т. е. теплопроизводительностью данной его массы. Общее количество тепла, которое может быть извлечено из всей массы материала в нашем преломлении, должно быть определяемо исключительно по практическим данным, так как обычно теоретические таблицы построены на условиях полного сгорания в совершенных условиях. Для перевода теоретических данных в практические условия необходимо вводить поправки, грубо принимая удвоенное количество воздуха.

Если мы хотим выяснить примерное количество теплоты, которое мы должны иметь в виду при пожарной оценке положения, перемножим величину калорийности материала на количество его в килограммах. Полученное таким образом произведение выражает общее количество теплоты, которую способна выделить данная масса при полном сгорании независимо от времени, затрачиваемого на полное сгорание всей массы[2]. Выделяющаяся теплота расходуется на нагревание воздуха, предметов и материалов, на которые эта теплота распространяется соответственно их теплоемкости. Предметы и вещества, нагретые до температуры, при которой они выделяют пары или газы, участвующие в процессе горения, могут загореться. Следовательно, чем выше калорийность материала и чем больше его масса, тем быстрее и энергичнее будет распространяться пожар.

При недостаточном наличии или недостаточном притоке свежих порций воздуха горение будет замедленным и может быть доведено до тления, сопровождаемого обильным выделением дыма и образованием окиси углерода (СО), как продуктов неполного сгорания. Такое явление мы можем наблюдать, напр., в сильно загруженных закрытых складах, в междуэтажных пространствах и т. п. случаях, когда вследствие обильного дымообразования и расширения воздуха и газов от их нагревания приток свежих порций воздуха сильно затрудняется. Но когда в такое помещение воздух получит свободный доступ, скорость горения сразу и сильно возрастает, и мы имеем дело уже с интенсивным горением, которое может дойти до такой скорости сгорания самого вещества и продуктов его разложения, которая граничит с явлением взрыва и обычно сопровождается высокими температурами, измеряемыми до 1000—1200 С и даже выше (взрывообразное воспламенение продуктов неполного сгорания в смеси с воздухом). Интенсивность горения характеризуется быстротой этого процесса и потому не может быть долговременным по сравнению с нормальным, но зато действие интенсивного горения разрушительнее, так как напряжение выделяемого количества теплоты гораздо выше и действие его сосредоточено на меньшем пространстве, при чем вся теплотворность горящего отдается в меньший промежуток времени.

Для оценки наличных условий необходимо пойти дальше по избранному нами пути.

Мы знаем, что теплота по законам природы обязана произвести работу, а мы по нашей профессии должны умело принять эту работу, т.е. направить ее в сторону меньшего ущерба и меньших разрушений.

Каждое тело, приняв в себя теплоту, претерпевает внутреннюю работу, которая изменяет его состав, структуру и состояние (выделение газообразных составных частей, разложение, переход из твердого состояния в вязкое, в жидкое, и далее в газообразное, обугливание, удлинение или расширение и т.д.). Все эти изменения влекут за собой понижение в известной степени способности материала сохранять свою первоначальную прочность (об этом мы будем говорить в гл. 3-ей).

Каждое тело обладает теплоемкостью, т. е. требует для повышения температуры своего тела на 1°С определенного количества теплоты и, перейдя известные границы нагревания, теряет свое свойство сопротивляться и начинает изменять свою структуру, иначе говоря, перестает отвечать своему назначению в конструкции.

Зная эти критические[3] для данного случая температуры по каждому материалу в отдельности и зная количество отдаваемой горючим материалом теплоты, мы можем с приблизительной точностью определить количество горючих веществ, которое при своем горении, вернее сгорании, может уничтожить сопротивление материала или конструкции, и, обратно, мы можем определить, какой материал и в каких условиях может безболезненно выдержать нападение огня или теплоты, выделяемой данным веществом в данных условиях и данном количестве.

В целях лучшего усвоения и наглядности в конце главы приведены три комбинированных примера для грубого расчета в суровых условиях, т.е. принято во внимание сгорание всего количества горючего материала при исключении теплопроводности перекрытия и без учета теплоемкости стен.

Далее мы знаем, что сила огня, т.е. интенсивность горения, сопровождается гораздо более высокой температурой, чем мощность его, а потому при оценке положения мы должны выяснить вопрос о возможности или наличии условий, необходимых для полноты и скорости сгорания, так, напр., в прохладном, сыром и низко расположенном или в невысоком помещении трудно ожидать и мало вероятно интенсивное горение, тогда как в верхних этажах, как более теплых и энергичнее омываемых воздухом, больше приходится считаться с силою огня, чем с его мощностью, т.е. там температура пожара выше и нападение огня стремительнее, разрушение конструкций наступает и заканчивается быстрее и энергичнее; особенно ощутительно выражается эта быстрота разрушения при большом объемном отношении даже и при сравнительно невысокой калорийности[4]. Отличными примерами в этом отношении могут послужить зрительные залы, высокие мастерские, ярусные центральные магазины или склады и т.п. обширные помещения, где сила огня обычно превосходит его мощность, и весь пожар, таким образом, протекает быстрее при больших объемах пламени.

Каждому пожарному, внимательно работающему на пожарах, приходилось наблюдать работу огня в междуэтажных пространствах и на чердаках, поэтому ему легко представить себе разницу между указанными здесь мощностью и силою огня.

Если огонь распространяется в междуэтажных пространствах, т.е. держится между полом и потолком, то после опускания части потолка или вскрытия пола мы можем наблюдать следующую картину: языки пламени сравнительно коротки, распространяются они по вполне очевидным причинам горизонтально, окраска пламени буровато-красная, общая же картина движения языков пламени и огня напоминает волнообразное движение, нащупывающее выход вверх и обходящее препятствия; в этом случае температура пламени ниже, сгорание неполное вначале, и лишь вскоре после опускания потолка, когда открывается доступ воздуха, интенсивность горения соответственно возрастает. Движение огня в этом случае напоминает движение его в русской печи. Выделяющаяся при этом теплота медленно передается в верхние и окружающие помещения и потому она накапливается; иными словами, калорийность горящего материала расходуется на нагревание ограниченного пространства в течение более продолжительного времени, чем это наблюдается при интенсивном горении, когда этот процесс протекает быстрее и при более высокой температуре пламени. Данный случай иллюстрирует мощность огня.

Работа же огня на чердаках протекает с обратными явлениями, т. е. несравненно быстрее, с более высокой температурой пламени, большей полнотой сгорания, с более светлым и ярким пламенем, языки которого длиннее, пламя свободнее распространяется вверх, и вся картина напоминает горение в топках с поддувалами и тягой; весь процесс пожара заканчивается в более короткий промежуток времени по сравнению с примерно равными массами горящего в первом случае, распространяясь преимущественно вверх. Этот второй случай иллюстрирует силу огня.

Еще одно свойство всяких тел — теплопроводность — имеющая большое и обоюдоострое для нас значение. Однородные тела и сочетания материалов в конструкциях, обладающие меньшей теплопроводностью, полезны для нас в том отношении, что они защищают от передачи теплоты тем материалам, которые ими защищаются, но вместе с тем они служат причиною того, что теплота не может уходить из помещения, в котором происходит горение, и потому вся она расходуется на разрушение материалов, подверженных непосредственному действию этой теплоты, а сверх всего затрудняет приемы и действия по тушению пожара.

Большая степень теплопроводности вместе с тем допускает и успешное охлаждение материала, например, при равных условиях железо охлаждается быстрее дерева.

Тела же, обладающие большой теплопроводностью, не могут служить достаточной защитой тех материалов и помещений, которые расположены по другую сторону этих теплопроводящих конструкций, но вместе с тем теплота от горения расходуется на большую массу и большее пространство, следовательно, разрушающее действие теплоты ослабляется, и во всяком случае разрушение наступает через гораздо больший промежуток времени, распределяясь на тела часто более теплоемкие и обладающие большей массой, а потому и тушение в этих условиях облегчается и ускоряется.

Вследствие того, что обычно, из экономических соображений, кроме некоторых отдельных случаев, строения возводятся из нетеплопроводных материалов и конструкций, особенно в части наружных стен, перекрытий и покрытий, то нам обычно и приходится иметь дело в условиях первого положения и лишь частично внутри строений с условиями второго.

Изложив в кратких чертах общие элементы работы огня в условиях пожара, переходим к рассмотрению «большой схемы» работы огня в условиях пожара.

Схема эта построена в следующей последовательности соотношений участвующих и взаимодействующих при пожаре факторов и явлений.

В центральных квадратах три основных фактора горения: горючий материал, теплота и воздух, из состава которого участвует в горении только кислород. В верхней части внешнего квадрата расположены два газа, поддерживающие горение: кислород (О) и закись азота (N2О), а в остальной части его — газы, не поддерживающие горения и потому могущие быть применяемы как для тушения, так и для хранения в их среде огнеопасных жидкостей и некоторых веществ.

В нижнем прямоугольнике выделено явление самовозгорания. Все до сих пор перечисленное не входит прямо в задачи настоящей части профилактики, поскольку мы исключили вопрос о причинах возникновения пожаров.

В прямоугольниках, расположенных над центральными квадратами, указана характеристика участков пламени.

В левых прямоугольниках, охватывающих указанные выше круги, помещены частные характеристики пламени в относительно нормальных условиях. В правой же части приведены условия, присущие области мгновенного сгорания, т.е. явлению взрыва или взрывообразного воспламенения.

Верхняя часть схемы над только что описанной частью схемы представляет собою систематический перечень физико-химических законов горения, условий передачи пламени и явлений, имеющих прямое отношение к условиям распространения пожара, или вообще условий, так или иначе участвующих в разрушении, причиняемом свободным огнем.

Особых пояснений схема не требует, необходимо лишь ее внимательно продумать, чтобы отчетливо представить себе участие каждого фактора или элемента при пожаре. Когда мы это себе представим и суммируем все действия и противодействия, то нам сделаются ясными и очевидными общие основы и принципы пожарной профилактики. Останется только изучение и разработка крупных и мелких деталей.

В нижней части схемы приведена часть необходимых справочных сведений, помогающих яснее ощутить привходящие явления и условия, которые могут иметь место при пожарах.

Само собою разумеется, что для отчетливого понимания и усвоения некоторых деталей схемы необходимо иметь и некоторую подготовку, и даже, быть может, некоторым из изучающих придется не один раз воспользоваться учебниками физики и химии, что для недостаточно сведущих читателей ничего не принесет кроме пользы. А более сведущие читатели, может быть, найдут и погрешности в схеме, что также принесет уже общую пользу при повторении издания.

Предлагаемая схема составлена впервые и не претендует на непреложность и совершенство, а назначение ее пока ограничивается схематической иллюстрацией объема и содержания пожарной профилактики, тем не менее, схема эта может служить пособием при изучении, а также руководящим указанием для преподавания предмета профилактики.

ПРИМЕРЫ ГРУБОГО ПОДСЧЕТА ПОЖАРОВЫНОСЛИВОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И КОЛИЧЕСТВ ГОРЮЧЕГО МАТЕРИАЛА,                  ИХ РЯЗРУШАЮЩИХ

Данные:

Перекрытия помещения имеют равный вес 10 тонн.

  1. Перекрытие из жел.-бетона с клинкером.

Теплоемкость ок. 0,211 кал[5] = 211 КАЛ (килогр-калорий).

Опасная температура ок. 800° Ц.

  1. Перекрытие из жел.-бетона с известковым щебнем.

Теплоемкость такая же = 211 КАЛ

Опасная температура ок. 500° Ц.

  1. Кирпичный свод.

Теплоемкость 0,177 КАЛ = 177 КАЛ

Опасная температура = ок. 800° Ц.

Горючий материал, находящийся под перекрытием:

а) Керосин — теплопроизводительность 1 кг=10500 КАЛ;

б) Солома — теплопроизводительность средн. 1 кг = 3350 КАЛ;

в) Сух. дерево — теплопроизводительность средн. 1кг = 3550 КАЛ;

Подсчет:

I. Теплоемкость бетона ок. 211 КАЛ на 1 кг.; на 10 тонн 211X10.000=2.110.000 КАЛ на 1° Ц.

Разрушение начинается при 800°, следовательно, для разрушения потребно 2.110.000X800 — 1.688.000.000 КАЛ, или 1.688.000.000:1000=1.688.000 термий. (Термия равна 1.000КАЛ).

а) Какое количество керосина может причинить начало разрушения этого перекрытия:

Теплотворная способность 1 кг керосина = 10500 КАЛ 1.688.000.000:10500 = 16076 кг=16 тонн керосина

б)     Какое количество соломы может причинить тоже самое:

Теплотворная способность 1 кг соломы = 3350 КАЛ

1.688.000.000:3350=503.881 кг=ок. 504 тонн

в)     Какое количество сухого дерева причинит тоже самое:

Теплотворная способность 1 кг сух. дерева ок. 3550 КАЛ

1.688.000.000:3550=475.493 кг=ок. 475 тонн

Отсюда получаем, что максимальное количество, которое может быть допущено под этим перекрытием, будет:

для керосина ок. 16 тонн

для соломы ок. 500 тонн

для сух. дерева ок. 475 тонн или ок. 8 куб. м.

Подсчитаем по предыдущему для остальных данных.

  1. Бетон с известковым щебнем 211 КАЛ вес 10 тонн=2.110.000 КАЛ на 1° Ц.

Разрушение начинается при 500° Ц.

2.110.000X500=1.055.000.000 КАЛ

а)     Для керосина 1.055.000.000:10500=10.476 кг = 10,5 т.

б)     Для соломы 1.055.000.000:3350=314.922 кг=316 т.

в)     Для сух. дерева 1.055.000.000:3550=297.183 кг=297 т.

III.       Кирпичн. свод 177 КАЛ вес 10 т.=1.770.000 КАЛ на 1° Ц.

Разрушение начинается при 800° Ц.

1.770.000Х800=1.416.000.000 КАЛ.

а)     Для керосина 1.416.000.000:10500=13485 кг=13,5 т.

б)     Для соломы 1.416.000.000:3350=422688 кг=423 т.

в)     Для сух. дерева 1.416.000.000:3550=398873 кг=399 т.

Если мы имеем те же перекрытия, но по открытым (не защищенным) железным балкам, начало нарушения прочности определяем по теплоемкости железа, т. е. из 134 КАЛ и опасной температуры 300° Ц.

Хотя этот подсчет весьма грубый, т.к. здесь не принимается во внимание остальных тепловых свойств материала и конструкций, а также и условий площади горения, но все же он дает достаточную сравнительную оценку.

Из этих примеров мы также видим, что классификация огнестойкости также будет условна, если не осложнять ее дополнительными определителями.

 

[1] По друг  источникам - 427 килограммометрам

[2]  Принимая в данном случае не полное сгорание за полное, мы этим принимаем более суровые условия для оценки положения.

 

[3]  Не в академическом значении этого термина.

[4]  Сопоставляя объем помещения с объемом, занимаемым в нем горючим материалом, мы можем судить о возможной в данных условиях полноте и скорости сгорания, т. е. о характере развития и рас­пространения пожара, а потому можем установить условный термин: «Объемное отношение»=О= , где П есть объем помещения в куб. метрах, а М есть объем горючего материала в куб. метрах.

Далее, зная теплотворную способность материала, которая выражена в килограмм-калориях, мы путем перемножения числа килограмм на число калорий, выделяемых 1 кг материала, получаем теплотворную способность данной массы. При разнородных материалах суммируем полученные таким способом произведения. Полученную величину мы можем обозначать условным термином: Калорийность помещения = (КАхКг)+ (КАЛхКг)+…=

[5]Теплоемкости и теплопроизводительность берутся из соответствующих технических таблиц.