Пожарная опасность здания обитаемых гермоотсеков с искусственной атмосферой

Пожарная опасность здания обитаемых гермоотсеков с искусственной атмосферой – раздел пожарной науки, касающийся обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков пилотируемых космических летательных аппаратов, отсеков подводных лодок, кислородных медицинских барокамер, декомпрессионных камер, тренажёров для имитации высотных полётов и т.д.

Обитаемые гермоотсеки в отсутствие защитных мероприятий характеризуются высокой пожарной опасностью, что обусловлено сочетанием таких специфических факторов, как: повышенные концентрация кислорода и давления; использование большого количества неметаллических конструкционных материалов; высокая насыщенность гермоотсеков электрооборудованием, элементы которого при отказах в среде с повышенной концентрацией кислорода становятся источниками пожара; невозможность оказания персоналу экстренной помощи извне и др.

Материалы, негорючие в воздухе, при повышении концентрации кислорода становятся горючими. Воспламенение элементов оборудования и одежды людей становится возможным от источников с малой энергией, поэтому возгорания в среде, значительно обогащённой кислородом, могут происходить при явлениях, пожаробезопасных в обычных условиях: разрядах статистического электричества, разрядах в слаботочных цепях, механических частиц, нагретых при трении, в т.ч. при механической обработке материалов. Неэффективным становится использование большинства ОТВ (хладонов, ВМП, огнетушащих порошков, АОС).
В связи с решением проблемы обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков разработан комплекс методик и экспериментальных установок для определения показателей пожарной опасности материалов в обогащённой кислородом атмосфере, при различных давлениях среды, в невесомости, при меняющемся ускорении силы тяжести и т.д.

Обеспечение пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков пилотируемых космических летательных аппаратов является одним из требований противодействия опасным факторам космического полёта, к которым относится и опасность возникновения пожара на борту летательного аппарата. Ограничения по массе и объёму оборудования, выводимого на орбиту, и жёсткие требования к экологии среды в гермоотсеках космических летательных аппаратов препятствуют использованию в них большинства традиционных средств обеспечения пожарной безопасности. В поисках новых технологий обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов в РФ проведено фундаментальное изучение процессов воспламенения и горения материалов в невесомости и при действии различной по величине силы тяжести в зависимости от концентрации кислорода в газовой среде, её давления и т.д. Разработанная в ФГБУ ВНИИПО новая технология противопожарной защиты гермоотсеков космических летательных аппаратов обеспечивает их безопасность без применения ОТВ.

Тушение пожара обеспечивается оперативным автоматическим переводом работы системы вентиляции гермоотсека на определённое время на новый режим работы со скоростями вентиляции, соответствующими нижним пределам горения материалов и веществ по скорости газового потока в невесомости (Vпр). На этом принципе созданы автоматизированные системы пожаротушения для обитаемых гермоотсеков различных космических летательных аппаратов.

Результаты исследований и новые разработки в области обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов использованы при создании российских транспортных кораблей «Союз-Т» и «Союз-ТМ», орбитальных станций «Салют» и «Мир», целевых модулей орбитальных станций «Мир»-«Квант», «Квант-2», «Кристалл», «Природа», «Спектр», транспортного корабля многоразового использования «Буран» и др.
Обеспечение пожарной безопасности отсеков подводных лодок является одним из важнейших требований по обеспечению их живучести как в мирное время, так и при боевых действиях.
Расследование пожаров, в т.ч. с катастрофическими последствиями, произошедших ранее на подводных лодках различных стран, показало, что к основным факторам, определяющим повышенную пожарную опасность в отсеках, относятся: большая насыщенность их горючими конструкционными и горючесмазочными материалами, повышенная концентрация кислорода в рабочей атмосфере и возможность повышения её давления, наличие в отсеках большого количества элементов мощного электрооборудования, невозможность оказания экипажу экстренной помощи извне и др. В целях обеспечения пожарной безопасности отсеков подводных лодок в ФГБУ ВНИИПО проводятся исследования показателей пожарной опасности неметаллических конструкционных и горючесмазочных материалов, а также условий их тушения в зависимости от концентрации кислорода в атмосфере, давления и др. факторов. При этом определяются: предельная для горения материала (вещества) концентрация кислорода в атмосфере; скорость распространения пламени по поверхности материала и скорость тепловыделения при его горении; огнетушащая концентрация газовых составов – для разработки системы объёмного пожаротушения в отсеках; интенсивность подачи ОТВ и средств поверхностного тушения пожара (например, системы воздушно-пенного тушения) – для разработки средств локального пожаротушения в отсеках; моделируются условия развития пожара в отсеке с определением динамики ОФП в отсеках. Исследуется пожарная опасность средств регенерации кислорода в отсеках.

Аналогичные способы используются для обеспечения пожарной безопасности декомпрессионных камер и др. подводных аппаратов.

Обеспечение пожарной безопасности медицинских бароаппаратов является требованием, предотвращающим поражение пациентов пожаром во время сеанса лечения методом гипербарической оксигенации.

При лечении в одноместном бароаппарате пациента на определённое время помещают в кислородную среду под повышенным давлением; при лечении в многоместном бароаппарате пациент, находясь в воздушной среде, дышит кислородом под давлением с помощью маски. Пожарная безопасность многоместных бароаппаратов обеспечивается пожаробезопасным исполнением электрооборудования и использованием водяной системы пожаротушения. Одноместные бароаппараты характеризуются повышенной пожарной опасностью, которая обусловлена использованием в контакте с кислородом под давлением до 0,3 МПа (изб.) одежды пациента, постельного белья, материалов матраца и др. Исходя из требований гигиеничности и электростатической пожаробезопасности, в бароаппаратах используются материалы из натуральных волокон (хлопчатобумажных и льняных), которые являются легковоспламеняющимися и интенсивно горящими в кислороде. При давлении кислорода 0,3 МПа значение их минимальной энергии заживания (МЭЗ) составляет около 10 мДж, а скорость распространения пламени по их поверхности, вследствие особого механизма горения в кислороде (по ворсу тканей), может достигать значения 1,5 м/с. Тушение пожара внутри современных одноместных бароаппаратов не предусматривается. Тушение извне не представляется возможным из-за чрезвычайно быстрого (3-5 с) развития пожара в условиях бароаппарата и большого (до 60 с) времени экстренной декомпрессии, после которой может быть открыт бароаппарат. Пожарная безопасность одноместных бароаппаратов в настоящее время обеспечивается за счёт использования мер по предупреждению возникновения пожара, к которым относятся: выполнение требований электростатической пожаробезопасности и предотвращение образования в электрооборудовании источников, способных к зажиганию материалов в кислороде. В этой связи определены предельно допустимые значения тока в цепи, в зависимости от напряжения цепи, вида источника зажигания, давления кислорода и др. факторов.