Определение эффективности применения аварийно-спасательных средств на базе судов на воздушной подушке для спасения пострадавших на воде и эвакуация их на берег

/10 Civil SecurityTechnology, Vol. 14, 2017, No. 4 (54) УДК 51-74

Определение эффективности применения аварийно-спасательных средств на базе судов на воздушной подушке для спасения пострадавших на воде и эвакуация их на берег

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2017

В.В. Овчинников, А.В. Якутов

Аннотация

Рассмотрены практические характеристики аварийно-спасательных средств на базе судов на воздушной подушке для выполнения аварийно-спасательных и поисково-спасательных работ, а также контрольно-надзорной деятельности на водных объектах. Показаны временные показатели технологии спасения пострадавших из воды и эвакуации их на берег Определена эффективность применения судов на воздушной подушке.

Ключевые слова: аварийно-спасательные работы; аварийно-спасательное средство; судно на воздушной подушке; поисково-спасательные работы; сетевое планирование; нечеткие множества; тактико-технические характеристики.

Assessing the Efficiency of Using Air-Cusion Vehicles to Rescue Injured People and Evacuate Them to the Shore

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2017

V. Ovchinnikov, A. Yakutov

Abstract

The articles deals with the efficiency characteristics of air-cusion rescue vehicles when used to complete the tasks of the Russian Emergency Ministry on water bodies: accident rescue operations, search and rescue operations, as well as regulatory and supervisory functions. Time characteristics of water rescue and evacuation technologies are provided. The efficiency of air-cusion vehicles is assessed.

Key words: rescue operations; rescue vehicle; air-cushion vehicle; search and rescue operations; network planning; fuzzy set; operational and technical characteristics.

На основе анализа чрезвычайных ситуаций (далее — ЧС) и результатов спасения пострадавших на воде за 2010-2013 годы выявлено, что наиболее часто приходилось спасать людей со льдин, на которых находилось не более шести человек [1, 2]. Льдины отплывали от берега не дальше 0,5 км. Расстояние до пострадавших редко превышало 30 км от базирования частей управления безопасности людей на водных объектах (далее — УБВО) и поисково-спасательных отрядов (далее — ПСО). Температура окружающей среды колебалась около 0 °С, а воды — в диапазоне 0.. .+10 °С. Пострадавшие (чаще рыбаки) имели травмы в основном легкой и средней степени. Их способность переносить низкие температуры вследствие хорошего оснащения — высокая. На рис. 1 показана вероятность выживания пострадавших с травмами различной степени при неоказании им медицинской помощи [3].

Выделив из зависимостей, представленных на рис. 1, необходимую информацию для рассматриваемой технологической операции по спасению пострадавших со льдин, можно задать функцию, максимально приближенно описывающую вероятность выживания пострадавших с травмами средней степени (рис. 2).

По результатам обработки данных, для обеспечения вероятности выживания >0,5 время спасения пострадавших не должно превышать ~ 2,15 часа или 130 минут.

Завершением спасения человека будет время его размещения на борту и готовность к эвакуации на берег. Вероятность этого в установленный срок может быть определена по формуле [4, 5]:

р (г ) = р

т - т,„

а

где

Р^) — вероятность завершения спасения (конечного события) в установленный срок;

Т — нормативный срок;

Т — ожидаемый срок завершения работ;

Р^) — значение функции нормального распределения.

В табл. 1 показан расчет сетевого графика, в том числе, что Т — нормативный срок окончания работ; Т — ожидаемый срок завершения комплекса работ модели; z — значение функции; Р^) — вероятность завершения конечного события в установленный срок (значение функции нормального распределения). Р(/) — вероятность выживания пострадавших с травмами средней степени при неоказании им медицинской помощи; Р^)Р(() — произведение вероятностей (вероятность спасения п-го числа пострадавших).

Графически можно описать вероятность спасения шести пострадавших, оказавшихся на льдине, с применением аварийно-спасательных средств (далее—АСС) на базе судна на воздушной подушке (далее—СВП) (рис. 3).

Произведение вероятностей Р— вероятность спасения шести пострадавших с применением АСС на базе СВП (см. рис. 4).

Получив эти данные, можно перейти к варьированию показателей тактико-технических характери-стик(далее — ТТХ) образцов СВП. Рассмотрен спектр

Время после получения травмы, час

Рис. 1. Вероятность выживания пострадавших с травмами различной степени (-крайне тяжелой,-тяжелой,

—_ средней) при неоказании им медицинской помощи

Рис. 2. График вероятности выживания при травме средней степени и функция касательной

Таблица 1

Расчет сетевого графика по ожидаемым длительностям работ

Число пострадавших Г ,мин Т ,мин кр а2 2 Р

1 130 55,12 8,69 25,39 1 0,81 0,81

2 130 69,52 10,17 18,95 1 0,76 0,76

3 130 83,92 11,65 13,49 1 0,72 0,72

4 130 98,32 13,13 8,73 1 0,67 0,67

5 130 112,72 14,61 4,51 1 0,62 0,62

6 130 127,12 16,09 0,71 0,76 0,57 0,44

7 130 141,52 17,57 -2,74 0,00298 0,53 0,0016

8 130 155,92 19,05 -5,93 0 0,48 0

9 130 170,32 20,53 -8,89 0 0,44 0

10 130 184,72 22,01 -11,66 0 0,40 0

11 130 199,12 23,49 -14,26 0 0,35 0

12 130 213,52 24,97 -16,71 0 0,31 0

Рис. 3. График вероятности выполнения АСР по спасению пострадавших на льдине

Рис. 4. График вероятности спасения пострадавших со льдин

скоростей (от 10 км/ч до 110 км/ч), предложенный на рынке СВП. В табл. 2 занесены вероятности спасения п-х пострадавших на льдинах в зависимости от средней скорости движения СВП по льду и воде (Уср).

Графически эту таблицу можно показать поверхностью отклика (рис. 5). Она легко демонстрирует необходимую скорость, которой должен обладать образец СВП для спасения п-го количества пострадавших.

Для расчета показателей эффективности спасения пострадавших на воде и эвакуации в ближайшее

безопасное место на берегу был взят пример ката-строфы(кораблекрушение теплохода, произошедшее в летнее время в дневные часы в Куйбышевском водохранилище). Количество пострадавших — 200 человек, из них — 170 туристов и 30 членов экипажа и обслуживающего персонала. Температура воды — около 10 °С. Расстояние до ближайшего пункта УБВО — 55 км [6].

Из табл. 3 видно, что максимальное допустимое время для оказания помощи пострадавшим в воде при температуре воды 10 °С составляет 2 часа.

Таблица 2

Зависимость числа спасенных людей от скорости (км/ч)СВП

Коли- Скорость СВП

чество человек 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

1 0,62 0,72 0,77 0,80 0,82 0,83 0,85 0,85 0,86 0,87

2 0,38 0,67 0,72 0,75 0,77 0,79 0,80 0,81 0,81 0,82

3 0,03 0,63 0,68 0,70 0,72 0,74 0,75 0,76 0,76 0,77

4 0 0,46 0,63 0,66 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,72

5 0 0,01 0,50 0,61 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,67

6 0 0 0,01 0,26 0,54 0,60 0,61 0,62 0,62 0,63

7 0 0 0 0 0,008 0,06 0,20 0,36 0,47 0,53

8 0 0 0 0 0 0 0 0 0,0008 0,002

9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

!, пострадавший

Рис. 5. Зависимость количества спасенных людей от скорости СВП

Таблица 3

Время наступления физиологических изменений в организме пострадавших в различное время года, часы [2, 3]

Температура воды, °С Время потери сознания, часы Время смерти, часы

0 0,25 0,25-1,0

10 0,5-1,0 1,0-2,0

15 2,0-4,0 6,0-8,0

20 3,0-7,0 относительно безопасно

25 12,0 относительно безопасно

30 70,0 72-75

Завершением операции по спасению и-го человека будет время окончания его эвакуации.

Процесс спасения пострадавших на воде и эвакуация их в безопасное место на берег разбит на четыре части. Первая часть — реагирование и приезд АСС на базе СВП к месту ЧС. Вторая часть — спасение и погрузка одного человека и оказание ему первой помощи. Третья часть — эвакуация пострадавшего в безопасный участок на берегу. Четвертая часть — окончание операции. Проводить повторение (итерацию) второй части можно, ограничиваясь грузоподъемностью (пассажи-ровместимостью), после достижения максимальных показателей для определенного судна, идет переключение на 3 часть процесса — доставку пострадавших в безопасное место на берегу. Таким образом, повтор

3-й части происходит, когда повтор 2-й части заполнил всю разрешенную грузоподъемность СВП.

Вероятности спасения пострадавших из воды одним расчетом спасателей представлены в табл. 4.

При увеличении количества расчетов спасателей количество спасенных возрастает.

N = и * k ,

спас расч.спас.

где

N — количество спасенных;

спас

и — количество операций по спасению; k — количество расчетов.

расч.спас. А

Из графиков видно, что увеличение количества расчетов не всегда играет положительную роль — с увеличением числа находящихся на СВП спасателей

Таблица 4

Расчет графика ожидаемых длительностей работ по спасению пострадавших из воды одним расчетом

спасателей

Количество пострадавших Т,мин Т ,мин а2 2 Р

1 120 88,6 10,49 9,69 100,00%

2 120 104 11,49 4,71 100,00%

3 120 119,4 12,49 0,16 56,74%

4 120 134,8 13,49 -4,02 0,00%

5 120 150,2 14,49 -7,93 0,00%

6 120 165,6 15,49 -11,58 0,00%

Рис. 6. Вероятность спасения п-го количества пострадавших 1 расчетом спасателей (вертикальная линия — ограничение

числа свободных мест СВП)

Таблица 5

Расчет графика длительностей работ по спасению пострадавших из воды двумя расчетами спасателей

Количество пострадавших Т,мин Т ,мин кр а2 2 Р(г), %

2 120 88,6 10,49 9,69 100

4 120 104 11,49 4,71 100

6 120 119,4 12,49 0,16 56,74

8 120 134,8 13,49 -4,02 0

10 120 150,2 14,49 -7,93 0

12 120 165,6 15,49 -11,58 0

Рис. 7. Вероятность спасения п-го количества пострадавших 2 расчетами спасателей

снижается количество погружаемых пострадавших (грузоподъемность СВП постоянная). То есть одним расчетом спасателей можно спасти с высокой долей вероятности не более 3 человек. Двумя расчетами — не более 6 человек и АСС на базе СВП не достигнет предела грузоподъемности. Тремя расчетами с высокой

долей вероятности можно спасти девять человек, но на борт можно взять более 4 пострадавших из-за достижения максимально допустимой грузоподъемности.

Возникает необходимость определить рациональное количество расчетов в зависимости от грузоподъемности (пассажировместимости).

Таблица 6

Расчет сетевого графика по ожидаемым длительностям работ по спасению пострадавших из воды тремя

расчетами спасателей

Количество пострадавших Т ,мин Ткр,мин о2 Z

3 120 88,6 10,49 9,69 100

6 120 104 11,49 4,71 100

9 120 119,4 12,49 0,16 56,74

12 120 134,8 13,49 -4,02 0

15 120 150,2 14,49 -7,93 0

18 120 165,6 15,49 -11,58 0

Рис. 8. Вероятность спасения л-го количества пострадавших 3 расчетами спасателей

Таблица 7

Зависимость количества спасенных пострадавших от грузоподъемности СВП и количества расчетов,

применяемых при работах

СВП 1 рейс 2 рейс

1 расчетом спасателей 2 расчетами спасателей 1 расчетом спасателей 2 расчетами спасателей 3 расчетами спасателей

5 мест 3 1 3 1 0

10 мест 3 6 4 6 1

15 мест 3 6 3 6 9

Рис. 9. Поверхность отклика количества спасенных пострадавших от грузоподъемности СВП и количества расчетов,

применяемых при работах

С помощью вариации показателей ТТХ образцов СВП можно получить табл. 7, показывающую, при каком количестве расчетов какое количество пострадавших можно спасти.

Для визуализации строится поверхность отклика, наглядно демонстрирующая, что на образцах СВП,

рассчитанных до 10 человек, рационально использовать 1 расчет, до 15 человек 2 расчета спасателей, и до 15 человек, рационально использовать 3 расчета.

Таким образом, на испытуемом судне, со скоростью движения по воде 55 км/ч, и грузоподъемностью, рассчитанной на 10 человек, двумя расчетами спасателей,

при кораблекрушении подобно рассмотренному с высокой долей вероятности можно спасти 6 человек. Показатель эффективности этого АСС на базе СВП будет отношением количества спасенных к общему количеству пострадавших,

N 6 АХ = = — = 0,03 N 200

При варьировании показателями скорости движения по воде и показателями грузоподъемности появляется возможность выявить наилучший образец для данной технологии.

Данный методический подход позволяет определить эффективность применения аварийно-спасательных средств на базе судов на воздушной подушке для спасения пострадавших на воде и эвакуации их на берег, а также проводить отбор лучших образцов для оснащения спасательных подразделений МЧС России.

Литература

1. Одинцов Л. Г., Парамонов В. В. Технология и технические средства ведения поисково-спасательных и аварийно-спасательных работ: Справ. пособ. М.: НЦ ЭНАС, 2004. 232 с.

2. Справочное пособие по ведению спасательных работ. Москва.: ВНИИ ГОЧС. 1993.

3. Логинов В. И., Скворцов А. Ф., Зайцева Л. А.,Солнцева О. В. Характеристика потерь населения в чрезвычайных ситуациях в Российской Федерации (1997 и 1998 гг.) // Медицина катастроф. 1999. Вып. 4 (28).

4. Зуховицкий С. И., Радчик И. А. Математические методы сетевого планирования. М.: 1965.

5. Модер Дж., Филлипс С. Метод сетевого планирования в организации работ / Пер. с англ. М.-Л., 1966.

6. Овчинников В. В., Якутов А. В. Методический подход к определению эффективности аварийно-спасательных средств на базе судов на воздушной подушке МЧС России // Технологии гражданской безопасности. 2016. Т. 13. № 1 (47). С. 10-15.

Сведения об авторах

Овчинников Валентин Васильевич: д. т. н., проф., ФГВУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), гл. н. с. науч.-исслед. центра. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. e-mail: avo6911@rambler.ru SPIN-код — 6751-9380.

Якутов Александр Викторович: к. т. н., ФГВУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), с. н. с. науч.-исслед. центра. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. e-mail: Yakutoff@yandex.ru

Information about authors

Ovchinnikov Valentin V.: Dr. Sci. Tech, professor, All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emer-gencies, Chief Researcher of the Research Center. 7 Davydkovskaya, Moscow, 121352, Russia. e-mail: avo69l1@rambler.ru SPIN-scientific — 6751-9380.

Yakutov Aleksandr V.: Candidate of Technical Sciences, All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emer-gencies, Senior Researcher of the Research Center. 7 Davydkovskaya, Moscow, 121352, Russia. e-mail: Yakutoff@yandex.ru

Издания ФГБУ ВНИИ ГОЧС

Авторы, название

URL

Баньщикова З.Е. и др. Справочное пособие по организации выполнения мероприятий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций и проведению аварийно-спасательных работ силами и средствами органов государственной власти, органов местного самоуправления в мирное и военное время

http://elibrary.ru/item.asp?id=26212676

Дурнев Р.А. и др. Технологии подготовки диссертационных работ в области защиты от чрезвычайных ситуаций. Научно-методическое издание

Пучков В.А. и др. Совершенствование гражданской обороны в Российской Федерации. Материалы Всероссийского совещания с руководителями федеральных органов исполнительной власти и органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации по проблемам гражданской обороны и защиты населения и XII Научно-практической конференции

http://elibrary.ru/item.asp?id=26340114

http://elibrary.ru/item.asp?id=26496461

Воронов С.И. и др. Актуальные проблемы формирования культуры безопасности жизнедеятельности населения. XXI Международная научно-практическая конференция по проблемам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. Ногинск, 17-18 мая 2016 г. Сборник докладов

http://elibrary.ru/item.asp?id=26496652

Акимов В.А. и др. ВНИИ ГОЧС: комплексные решения проблем безопасности (40-летию института посвящается). В 4 т. Т. 1. Исторический очерк

http://elibrary.ru/item.asp?id=27336754

Акимов В.А. и др. ВНИИ ГОЧС: комплексные решения проблем безопасности (40-летию института посвящается). В 4 т. Т. 2. Очерки и воспоминания

http://elibrary.ru/item.asp?id=27408687