Моделирование процесса возникновения пожаров на автостоянке

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ

НА АВТОСТОЯНКЕ

Ю.Д. Моторыгин, профессор, д.т.н., профессор,

Т.К. Кушербаев, магистрант, А.А. Тлеукулов, магистрант, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,

г. Санкт-Петербург

Одним из основных факторов, влияющим на возникновение и развитие пожара является структурирование пожарной нагрузки. Структурирование пожарной нагрузки зависит от расстояния между горючими объектами. Противопожарные расстояния - это нормированные расстояния между объектами, установленные для предотвращения развития пожара между ними. Для зданий, сооружений и (или) строений в настоящее время противопожарные рассеяния нормируются в соответствии с СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям».

Термин «противопожарное расстояние» определяет расстояние между объектами, которое исключает распространение пожара от горящего объекта на окружающие горючие предметы. Основными факторами, влияющими на величину противопожарного разрыва между горючими объектами, являются [1, 2]:

1. Непосредственное воздействие пламени (открытого огня) на горючие конструкции. Кроме расстояния между объектами, на этот фактор оказывают влияние мощность очага пожара, размеры горящего объекта, скорость ветра и другие природные и случайные факторы.

2. Горячие частицы (искры), способные преодолевать значительные расстояния не теряя своей зажигающей способности.

3. Конвективный поток, переносящий нагретые, не полностью сгоревшие частицы горения и дыма.

4. Тепловое излучение (тепловой поток) измеряющийся в кВт/м2. Существуют зависимости поджигающей способности теплового потока и расстояния до горючих материалов.

Однако в настоящее время противопожарное расстояние для автотранспорта не нормируется. Для зданий и сооружений различных классов функциональной пожарной опасности действует СП 4.13130, утвержденный приказом МЧС России от 24 апреля 2013 года. Но и в нем нет утвержденной методике для расчета расстояния между зданиями и сооружениями, то есть рассчитать противопожарные расстояния нельзя.

Важность процесса возникновения горения в автомобилях способствовала созданию различных моделей, позволяющих с необходимой точностью его описывать. Классические модели пожара (интегральная, зонная и полевая) не позволяют исследовать сам момент поджигания (возникновения

горения). Наибольшее применение находят методы стандартных испытаний. Получить полную картину пожарной опасности таким способом довольно сложно. Полномасштабные испытания являются дорогостоящими и трудоемкими.

Для оценки возникновения горения рассмотрим математическую модель стохастического или вероятностного метода описания процессов на основе теории конечных цепей Маркова [3, 4].

В процессе зажигания участвуют две составляющие: источник зажигания и пожарная нагрузка. Источник зажигания и пожарная нагрузка могут находиться в двух устойчивых состояниях. Первое устойчивое состояние, когда горение отсутствует, второе устойчивое состояние - состояние успешного горения. Известно, что между двумя устойчивыми состояниями существует промежуточный - режим тления. Процессы горения и затухания проходят через этот режим.

При анализе марковских процессов удобно использовать графы состояния. Каждому состоянию цепи Маркова на схеме (рис.) соответствует круг с номером состояния внутри него (вершина графа). Если из состояния в состояние возможен одношаговый переход, то вершины графа соединяются дугой со стрелкой.

• -Ч;

Рис. Представление модели зажигания с помощью графов

В предложенной модели зажигания вершине 1 соответствует источник зажигания. Источник зажигания может с вероятностью р1 создать режим тления, что соответствует вершине 2, с вероятностью q1 привести к пламенному горению (вершина 3) или продолжать нагревать пожарную нагрузку с вероятностью 1 - р1 - q1. Режим тления (вершина 2) может перейти в пламенное горение с вероятностью р2 или полностью затухнуть (вершина 4) с вероятностью 1 - р2. Пламенное горение (вершина 3) может перейти в режим тления с вероятностью q2 или с вероятностью 1 - q2 перейти в устойчивое пламенное горение. Режим прекращения горения (вершина 4) является поглощающим.

Тогда матрица переходных вероятностей будет выглядеть следующим образом:

1" Р1 - Яг Рг Яг

Р =

0

0 0 р2 1 - р2 0 я2 1 - Я2 0

0

0

0

1

где номер строки обозначает состояние, из которого происходит переход, а номер столбца - состояние, в которое процесс переходит

Удобно придать матрице Р несколько иной, - канонический вид, объединив все эргодические состояния в одну группу и все невозвратные состояния - в другую группу. Тогда каноническая форма матрицы переходных состояний будет иметь вид:

Р =

^ : е,.

Из теории Марковских цепей следует, что среднее время, которое проводит процесс в каждом состоянии, всегда конечно, и что эти средние времена определяются матрицей N где

N=(1-0)-].

Вероятность прекращения пожара или перехода его в следующий режим определяется матрицей:

В = N * Я

Среднее время нахождения в каждом состоянии можно найти из матрицы

т = N * Е

Предложенная модель возникновения горения позволяет, используя математический аппарат теории вероятности, проанализировать условия, определяющие характер зажигания в зависимости от характеристики источника зажигания, пожарной нагрузки и окислителя. Процесс зажигания длится с момента соприкосновения источника зажигания с пожарной нагрузкой и формирования очага пламени до установления режима устойчивого распространения пламени или прекращения горения.

Таким образом, стохастическое моделирование процессов возникновения горения позволяет получить следующие важные результаты:

1. Определить относительное время возникновения устойчивого пламенного горения или прекращения горения в зависимости от пожарной нагрузки и условия воздухообмена.

2. Рассчитать вероятность возникновения тлеющего режима на определенных стадиях возникновения горения.

3. Оценить относительную вероятность склонности пожарной нагрузки к тлению или горению в случае возникновения пожара.

Список использованной литературы

1. Артамонов В.С., Галишев М.А., Моторыгин Ю.Д., Уткин Н.И., Чешко И.Д., Шарапов С.В. Расследование пожаров. Учеб. СПб, 2007. - 500 с.

2. Стохастические методы пожарно-технической экспертизы в установлении причины возникновения горения при расследовании пожаров на автотранспорте / Ю.Д. Моторыгин, О.В. Абразумов, С.А. Кондратьев, В.П. Белобратова // Сервис безопасности в России: Материалы Междунар. науч. практ. конф. СПб.: СПб ин-т ГПС МЧС России, 2009.

3. ГОСТ Р 51901.15-2005 (МЭК 61165:1995) Менеджмент риска. Применение Марковских методов. Москва. Стандартинформ. 2005 с.

4. Моторыгин Ю.Д. Математическое моделирование процессов возникновения и развития пожаров: Монография / Под общ. ред. В.С. Артамонова. - СПб.: СПб ун-т ГПС МЧС России, 2011.

ЗАКОН ОБ ОСОБОМ СТАТУСЕ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ КАК ПЕРСПЕКТИВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ СТРАТЕГИИ НАЦИОНАЛЬНОЙ

БЕЗОПАСНОСТИ РФ

С.Б. Немченко, начальник кафедры, к.ю.н., доцент,

Ф.В. Тихонова, курсант, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,

г. Санкт-Петербург

На сегодняшний день решение проблем национальной безопасности становится центральной стратегической задачей нашего государства.

Именно поэтому государство всерьез озабочено созданием эффективной системы противодействия современным угрозам внутреннего и внешнего характера, что является залогом сохранения суверенитета Российской Федерации, федеративной целостности, а также гарантией стабильного развития нашей страны и благополучия ее регионов.

Проблема обеспечения национальной безопасности требует комплексного подхода. Для ее решения необходимы соответствующие силы и средства, специальные структуры, управленческие кадры и специалисты-профессионалы, а также научное, организационное, и иное обеспечение, единая выверенная и взвешенная политика национальной безопасности, охватывающая все основные сферы жизни общества и государства, и, самое главное, надежная и эффективная правовая база.

Основным нормативно-правовым документом, регулирующим вопросы комплексной безопасности российского государства от внутренних и внешних угроз является Стратегия национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года. Данный нормативно-правовой акт закрепляет основные направления обеспечения национальной безопасности Российской Федерации, которые определяются как национальные стратегические приоритеты, обуславливающие важнейшие социальные, политические и экономические преобразования, необходимые для создания безопасных условий реализации конституционных прав и свобод граждан Российской Федерации, осуществления устойчивого развития страны, сохранения территориальной целостности и суверенитета государства [1].

Говоря о безопасности, следует отметить, в настоящее время произошло существенное расширение представлений о безопасности, как в отношении объектов посягательства, так и в отношении источников опасности, а в