В.А. Эллисон
Издательство НКВД, Москва, 1931 год
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 так называемых "общих направлениях", а очень конкретно, с указанием методов и способов противопожарной защиты изложено в этой работе, совершенно не утратившей актуальность.
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:
I — 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.
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.
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).
Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 килограмма какого-либо тела на 1 С, называется теплоемкостью этого тела.
2. 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.
