Глава 4 пожарная безопасность и борьба с пожаром и дымом

4.1. Теория пожара

Условия возникновения пожара. Пожар на судне — страшное бедствие. Пожары происходят в результате возгорания каких-либо предметов, материалов или веществ в помещениях или на палубе судна и, хотя составляют примерно 5% от всех аварий судов, по тяжести последствий стоят на первом месте. Статистика утверждает, что, как правило, 20% пожаров заканчиваются гибелью или полным конструктивным разрушением судна. Причина заключается в том, что в ограниченном объеме судового корпуса и надстроек находится слишком много горючих веществ и материалов: топливо, моторное масло, дерево, ткань, пластик, краски. Более того, если в течение 15 мин пожар не удается взять под контроль, то судно спасти не удается.

Горением называется физико-химический процесс, сопровождающийся выделением теплоты и излучением света. При этом происходит быстропротекающая реакция окисления химических элементов горючего вещества кислородом воздуха.

Модель процесса горения, в первом приближении, представляет собой, так называемый, пожарный треугольник: горючее вещество (которое может испаряться и гореть) — кислород (для соединения с горючим веществом) — теплота (для повышения температуры паров горючего вещества до момента их воспламенения). На основе символического пожарного треугольника можно сделать вывод о двух важных факторах, необходимых для предотвращения и тушения пожара:

1) при отсутствии одного из элементов треугольника пожар не возникает;

2) при изъятии одной из составляющих треугольника пожар погаснет.

Однако пожарный треугольник не полностью поясняет природу горения. Так, например, может быть бескислородное горение (например, магний в атмосфере хлора) и псевдобескислородное (хлопок, жмых, уголь), а также может отсутствовать источник воспламенения (самовозгорание хлопка, жмыха). Кроме того, не принимается во внимание такой важнейший фактор, как цепная реакция, возникающая между горючим веществом, кислородом и теплотой. В этих случаях тактика тушения, основанная на классическом пожарном треугольнике, может оказаться малопригодной.

Более наглядное представление о процессе сгорания дает пожарный тетраэдр (многогранник с четырьмя треугольными гранями). В нем имеется место и для цепной реакции — грань цепной реакции удерживает остальные три грани от падения.

Воспламенение является началом пожара. При этом происходит окисление миллионов молекул паров, которые распадаются на атомы и в соединении с кислородом образуют новые молекулы. Этот процесс сопровождается выделением тепловой и световой энергии, способствующей более интенсивному парообразованию и активизации горения. Воспламеняется все большее и большее количество паров, пожар продолжает развиваться, пламя разрастается с выделением все большего количества теплоты. В этом заключается суть цепной реакции горения.

Через какое-то время количество паров, выделяющихся из горючего вещества, достигает максимума и больше не увеличивается. Горение начинает протекать с устойчивой скоростью, т.е. стабилизируется. После того как израсходуется основная часть горючего вещества, соответственно уменьшается количество окисляющихся паров и образование теплоты. Процесс постепенно начинает затухать и пожар угасает. После сгорания твердых веществ остается зола, которая может в течение некоторого времени тлеть. Жидкие горючие вещества сгорают полностью.

Классификация пожаров. Для успешного тушения пожара необходимо очень быстро решить вопрос о применении наиболее подходящего огнетушащего средства. От этого зависит эффективность борьбы с пожаром и, как результат, уменьшение повреждений судна и сохранение жизни экипажа. Выбор огнетушащих средств зависит от характеристик горючести материалов, находящихся на судне.

Все пожары в мировой практике подразделяют на четыре основные группы или класса: А, В, С и D (стандарт NFPA10). Однако в реальных условиях редко бывают пожары одного класса, так как горение одного вещества, как правило, переходит в другое или вызывает третье. Но, тем не менее, сначала рассмотрим отдельно все четыре класса пожаров:

А — пожары, при которых воспламеняются и горят твердые, образующие золу, горючие материалы - древесина и древесные материалы, текстильные и волокнистые материалы, бумага, некоторые пластмассы и резина. При тушении пожара класса А применяют воду и водные растворы, которые являются средством охлаждения;

В - пожары, связанные с горением воспламеняющихся или горючих жидкостей, воспламеняющихся газов, жиров и других подобных веществ. В этом случае борьбу с такими пожарами ведут прекращени­ем поступления кислорода к огню или предотвращением выделения горючих паров (поверхностное или объемное тушение);

С — пожары, вызванные горением электрооборудования и электроустройств, находящихся под напряжением. Для борьбы с пожарами класса С используют огнетушащие вещества, не являющиеся провод­никами электричества;

D — пожары, возникающие при воспламенении горючих металлов

• натрия, калия, магния, титана и др. Борются с такими пожарами путем применения теплопоглощающих огнетушащих веществ, не вступающих в реакцию с горящими металлами (порошки специального назначения).

На практике, в реальных судовых условиях нередко возникают пожары, совмещающие два класса. Наиболее часты следующие сочетания:

• пожары классов А и В — одновременно горят твердые горючие вещества и горючие жидкости и воспламеняющиеся газы;

• пожары классов А и С — одновременно горят твердые горючие вещества и электрооборудование;

• пожары классов В и С — одновременно горят горючие жидкости (газы) и электрооборудование.

Полная и объективная информация о том, что горит и где находится пожар, является важным условием успешной ликвидации пожара.

Распространение пожара. Борьбу с пожаром важно начать на раннем этапе с использованием эффективных огнетушащих средств. Это позволит не допустить его выхода за пределы того помещения, в котором произошло возгорание. Если же пожар не удается взять под контроль, локализовать в ранней стадии, то интенсивность его распространения возрастает, чему способствуют следующие факторы: теплопроводность металлических конструкций судна; лучистый теплообмен, вызванный высокой температурой; конвективный теплообмен, возникающий при движении потоков нагретых газов, дыма и воздуха.

Теплопроводность представляет собой передачу теплоты через твердые тела. Большинство судовых конструкций выполнено из металла, обладающего высокой теплопроводностью. Это способствует передаче большого количества теплоты и распространению пожара с одной палубы на другую, из одного отсека в другой. Под воздействием теплоты от пожара краска на переборках начинает желтеть, а затем вспучиваться. В соседнем с пожаром отсеке повышается температура и при наличии в нем горючих веществ возникает дополнительный очаг пожара.

Пол лучистым теплообменом понимается передача теплоты от источника через пространство. Образованию лучевых потоков теплоты, распространяющихся прямолинейно во все стороны, способствует высокая температура в очаге пожара. Судовые конструкции, встречающиеся на пути теплового потока, частично его отражают, частично передают дальше или поглощают. В результате температура поглощающего тела увеличивается. Вследствие лучистого теплообмена могут воспламениться горючие материалы, находящиеся на его пути. Особенно интенсивно теплота излучения действует внутри судовых помещений или; в зависимости от конструктивных особенностей судна, даже на значительном расстоянии от очага пожара. Лучистый теплообмен создает значительные трудности при приближении к пожару, поэтому операция по ликвидации пожара требует применения специальных защитных средств для людей.

Явление конвективного теплообмена — процесс переноса теплоты при распространении горячего воздуха, дыма и нагретых газов, образующихся при пожаре. Пути передвижения теплоты по судовым помещениям можно предсказать. Нагретые газы, дым и воздух поднимаются вверх, их место занимает холодный воздух, который в свою очередь нагревается и также поднимается вверх. После охлаждения воздух и дым опускаются, вновь Нагреваются и опять поднимаются. Создается естественный конвективный теплообмен, который может стать причиной возникновения дополнительных очагов пожара. Если вертикальный путь ограничен, то горячий воздух и газы движутся горизонтально по коридорам, вверх через трапы и люковые вырезы, вызывая воспламенение находящихся на их пути горючих материалов.

Условия ликвидации пожара. Пожар можно ликвидировать следующими способами: удалить горючее вещество, перекрыть доступ кислорода, аннулировать источник теплоты, разрушить цепную реакцию пожара.

Удаление горючего вещества — способ трудно реализуем, так как удалить горючее вещество непосредственно из очага пожара практически невозможно. Его используют для предупреждения распространения пожара, для чего убирают все горючие вещества, находящиеся вблизи пожара.

Прекращение поступления кислорода — наиболее эффективно применение этого способа в закрытых помещениях. Пожар прекращается при уменьшении содержания кислорода в воздухе ниже 16%. Свойствами изоляции пожара от притока свежего воздуха обладают мелкораспыленная вода, огнетушащие порошки специального назначения, пена, углекислый газ. Однако необходимо помнить, что некоторые вещества, относящиеся к классу окислителей (нитраты, хроматы, хлораты и др.), при нагревании сами выделяют кислород, и их горение нельзя локализовать, прекратив поступление воздуха.

Прекращение потока теплоты — наиболее распространенный способ. Подача в зону пожара веществ, обладающих большой теплопро­водностью, например, воды может замедлить или прекратить теплопередачу за счет проводимости. Распыленная струя воды более эффективно поглощает теплоту, чем компактная, поскольку мелкие частицы воды воздействуют на большую поверхность источника теплоты. При этом расходуется меньшее количество воды и снижается опасность ухудшения остойчивости судна.

Прерывание цепной реакции — способ эффективен для предупреждения взрывов. В зону пожара подаются специальные вещества, которые воздействуют непосредственно на молекулярную структуру соединений, образующихся в ходе цепной реакции пожара.