Диссертация (Применение робототехнических средств для тушения пожаров на объектах энергетики)

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМИ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙАкадемия Государственной противопожарной службы МЧС РоссииНа правах рукописиГусев Иван АлександровичПРИМЕНЕНИЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ТУШЕНИЯПОЖАРОВ НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИСпециальность: 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность(технические науки, отрасль энергетика)ДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорАлешков Михаил ВладимировичМосква – 20182ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………… 4ГЛАВА 1 ОСОБЕННОСТИ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НА ОБЪЕКТАХЭНЕРГЕТИКИ………………………………………………………………...101.1 Анализ пожаров и их последствий на объектах энергетики………...…101.2 Исследование вопросов применения мобильной робототехники притушении пожаров и ликвидации чрезвычайных ситуаций………………… 261.3 Постановка целей и задач исследования…………………………….….ГЛАВА2ОБОСНОВАНИЕПАРАМЕТРОВ36МОБИЛЬНОЙРОБОТОТЕХНИКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ ПРИ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИИНА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ…………………………………………..…392.1 Огнетушащие составы, применяемые при тушении пожаров наобъектах энергетики………………………………………………………….412.2 Определение значений тока утечки по струе воды и смеси воды иабразива при тушении пожаров электрооборудования под напряжением..

582.3 Определение параметров тяговых усилий мобильной робототехникипожаротушения………………..………………………………..…………….. 702.4 Выводы по второй главе………………………………………………….ГЛАВА 384ИССЛЕДОВАНИЕ ТАКТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙУСТАНОВОК ПОЖАРОТУШЕНИЯ С ГИДРОАБРАЗИВНОЙ РЕЗКОЙПРИ ПОДАЧЕ ОГНЕТУШАЩИХ ВЕЩЕСТВ…………….……….……… 853.1 Анализ гидравлических потерь напора в мобильных системахпожаротушения…………………………………………………………...…..3.2Измерительныйкомплексдляисследования85гидравлическиххарактеристик установок пожаротушения с гидроабразивной резкой……963.3 Исследование гидравлических характеристик рукавной линийустановкипожаротушениясгидроабразивнойрезкойпригоризонтальной прокладке………...…………………………………………1023.4.

Математическая обработка полученных результатов…………………12033.5. Выводы по третьей главе…………………………………………...…… 122ГЛАВА 4 ПРИМЕНЕНИЕ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХСРЕДСТВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ 1244.1Обоснованиетехническихтребованийкконструкцииразрабатываемого робототехнического средства пожаротушения………... 1244.2 Мобильная роботизированная установка, предназначенная дляпроведения работ по пожаротушению на объектах энергетики……..……1324.3 Тактические возможности РТС при тушении пожаров на объектахэнергетики…………………………………………………………………..…1384.4 Выводы по четвертой главе…………...…………………………………150ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….151СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………..…………………………………..……153Приложение А.

ДАННЫЕ, ПОЛУЧЕННЫЕ В ХОДЕ ПРОВЕДЕНИЯЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮЗНАЧЕНИЙТОКАУТЕЧКИПРИТУШЕНИИПОЖАРОВЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ........................……. 169Приложение Б. ДАННЫЕ, ПОЛУЧЕННЫЕ В ХОДЕ ПРОВЕДЕНИЯЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮЗНАЧЕНИЙ СИЛЫ ТРЕНИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ……. 175Приложение В. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И СХЕМЫ ПОДАЧИОГНЕТУШАЩИХ ВЕЩЕСТВ………………………………………………. 178Приложение Г. СБОРОЧНЫЕ ЧЕРТЕЖИ РУКАВНЫХ ВСТАВОКИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА………………………………………..

182Приложение Д. ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ГИПОТЕЗЫМЕТОДАМИ ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА…………………….…….. 189Приложение Е. МЕТОДИКИ И ПРОТОКОЛЫ ИСПЫТАНИЙ……...…… 196Приложение Ж. ПОСОБИЕ ПО ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯРОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯНА ОБЪЕКТАХ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ……………………………..... 204Приложение З. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ…………………………..……………. 2094ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования.

Энергетика Российской Федерацииявляетсяключевойотрасльюэкономики,обеспечивающейпотребностигосударства в электроэнергии [1]. Объекты энергетики ввиду своих особенностейподвержены возникновению пожаров и аварий, в результате которых образуютсяусловия, опасные для участников тушения пожаров.Анализ статистических данных о пожарах и авариях, происходивших наобъектах энергетики за период с 2005 по 2016 гг., показал, что они довольно частоприводят к травмированию и гибели людей, возникновению экологического иматериального ущербов, как прямого, так и косвенного характера.

При тушениипожаров на объектах энергетики, помимо воздействия на личный состав опасныхфакторов пожара, могут возникать и события, при которых происходитобрушение строительных конструкций на обширных площадях, взрывы емкостей,находящихся под давлением, поражения электрическим током и др. Все этонеуклонно влияет на процесс тушения пожара, который приходится прерывать,отводясилыисредстванабезопасныерасстояния,чтоприводиткраспространению пожара.В связи с этим для эффективного тушения пожаров на объектах энергетикивусловияхвозникающихугрозпредлагаетсяприменениемобильнойробототехники пожаротушения, разработке которой и посвящена настоящаяработа.Степень разработанности темы исследования.

Обеспечение пожарнойбезопасности объектов энергетики всегда было одной из наиболее значимых темнаучных исследований. Большой вклад в этом направлении внесли: Микеев А.К.,Алешков М.В., Лобанова Н.А., Двоенко О.В., Ольховский И.А. и др. Все онизанималисьвопросамиобеспеченияпожарнойбезопасностиобъектовэнергетического комплекса, при этом рассматривали как комплексные подходы,так и частные, выражающиеся в исследованиях и создании специальных образцовпожарной техники и разработке противопожарных мероприятий [2–10].5Исследованиями в области разработки и применения при тушении пожарови ликвидации чрезвычайных ситуаций мобильной робототехники занималисьмногие специалисты и научные коллективы.

Отдельно хотелось бы выделить:Цариченко С.Г., Тодосейчука С.П., Северова Н.В., Власова К.С. и др. [11–26].Однако, анализ результатов рассматриваемых исследований показал, что,вопрос применения мобильной робототехники для тушения пожаров на объектахэнергетики практически не исследован, отсутствует специально разработаннаядляэтихцелейробототехникаипрактическиполностьюотсутствуетметодическая база, связанная с технологией ее эффективного применения.В связи с этим целью исследования является обоснование применениямобильных робототехнических средств для тушения пожаров на объектахэнергетики.Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:1) провести анализ пожаров и аварий, произошедших на объектахэнергетики и выявить особенности их тушения;2) провести исследования и обосновать параметры, влияющие на тактикотехнические характеристики робототехнического средства пожаротушения,разрабатываемого для объектов энергетики;3) провести исследования гидравлических характеристик систем подачиогнетушащих веществ, интегрированных в конструкцию робототехническогосредства пожаротушения;4) обосновать параметры и разработать опытный образец мобильногоробототехнического средства применимого для пожаротушения на объектахэнергетики;5) разработатьтактическиеприемыиспользованиямобильныхробототехнических средств для тушения пожаров на объектах энергетики.Информационными основами исследования являются статистическиеданные по пожарам, произошедшим на объектах энергетики, а также данныенаучно-исследовательских работ, связанных с разработкой и применениеммобильной робототехники при тушении пожаров.6Объектом исследования является тушение пожара на объектах энергетики.Вкачествепредметаисследованиярассматриваетсяприменениемобильных робототехнических средств для тушения пожаров на объектахэнергетики.Научная новизна работы заключается в следующем:– научнообоснованацелесообразностьприменениямобильнойробототехники для тушения пожаров на объектах энергетики;– впервые определены токи утечки по струе смеси воды и абразива;– обоснованы математические зависимости по определению тока утечки поструе воды и смеси воды с абразивом в зависимости от расстояния и напряжения;– разработан измерительный комплекс для определения гидравлическиххарактеристикустановокпожаротушениясгидроабразивнойрезкой,интегрированных в конструкцию робототехнического средства;– определены гидравлические характеристики насосно-рукавных системустановок пожаротушения с гидроабразивной резкой;– обоснованы требования к конструкции и разработан опытный образецмобильного робототехнического средства, предназначенного для тушенияпожаров на объектах энергетики;Теоретическая и практическая значимость работы.Теоретическая значимость работы обоснована тем, что получены данные иматематическиезависимости,позволяющиеоценитьтактико-техническиехарактеристики мобильной робототехники пожаротушения в зависимости отусловий ее применения.Практическая значимость работы заключается в том, что на основанииполученныхрезультатовробототехническогораскрывающеебылразработанопытныйсредствапожаротушениявозможностиэффективногоиобразецмобильногометодическоепримененияпособие,мобильныхробототехнических средств для тушения пожаров на объектах энергетики.7Методология и методы исследования.