1. Введение

Компрессионные воздушно-механические пены CAF (Compressed Air Foam), представляют собой тип огнетушащей пены, отличающийся структурной стабильностью, сильной адгезией, обеспечивающей надежное прилипание к различным поверхностям для создания сплошного, устойчивого к сдуванию барьера, а также способностью проникать в труднодоступные места за счет энергии сжатого воздуха [1]. Экспериментально подтверждено влияние на эксплуатационные характеристики пены таких факторов, как давление на выходе из CAF системы [2], тип пенообразователя и его концентрация [3], применяемые добавки [4], [5], интенсивность теплового излучения [6], соотношение раствора пены и воздуха [7].

Как правило, в CAF системе используют раствор пенообразователя, который смешивается со сжатым воздухом в строго контролируемых пропорциях под высоким давлением, что приводит к турбулентному перемешиванию и образованию характерной мелкопузырчатой структуры.

В настоящее время ведутся исследования, расширяющие область применения компрессионных пен при тушении пожаров: класса «A», класса «B» [8], а также литий-ионных аккумуляторов [9], [10].

Актуальность работы обусловлена отсутствием стандартизированных рецептур CAF для класса «В».

В работе исследуется огнетушащий потенциал CAF-систем, который реализуется через три взаимосвязанных механизма:

– способность формировать сплошное адгезивное покрытие, блокирующее доступ кислорода к очагу горения;

– интенсивное охлаждение поверхности за счет высокой теплоемкости мелкодисперсной пенной структуры;

– подавление выделения горючих паров благодаря образованию стабильного барьерного слоя.

2. Методы и принципы исследования

2.1. Объект исследования

Объект исследования — компрессионные воздушно-механические пены (CAF), разработанные на водной основе с содержанием различных типов пенообразователей: AFFF/FR, S/синтетический, AFFF, AFFF/AR, S/AR (рисунок 1).

Особое внимание уделяется разработке оптимальных рецептур с концентрацией рабочих растворов в диапазоне 6,0 об.%. Ключевыми компонентами разрабатываемых составов являются базовые пенообразователи, сжатый воздух под давлением 6–8 бар. Параметрами генерации исследуемых пен выступают оптимальное соотношение воздух/раствор в пределах 1:4-1:7, расход подачи не менее 200 л/мин и коэффициент расширения от 8:1 до 15:1.

2. Исследование устойчивости полученных пен осуществлялось согласно ГОСТ Р 50588-2012

Раствор пенообразователя объемом 100 мл получен в лабораторной установке компрессионной пены. Масса и высота столба пены измерялась до и после заполнения мерной цилиндрической емкости объемом 1000 мл. В завершении измерялся осадок на дне мерного цилиндра.

2.3. Исследование структуры пены

Для исследования замороженных пузырьков образцы компрессионной пены фиксировались криогенным методом над поверхностью жидкого азота, после чего замороженные образцы подвергались поперечному срезу и анализу распределения размеров пузырьков при помощи линейки (рисунок 2).

4. Исследование времени тушения модельных очагов пожара класса «В» компрессионной пеной

Исследование проводилось в лабораторной установке (рисунок 3 а), которая состоит из призматического короба, выполненного листовым металлом толщиной 10 мм с вытяжным цилиндрическим отверстием (2), весов (3), емкости с легковоспламеняющейся жидкостью — бензин БР1 (4), устройств измерения температуры (5).

Тушение проводилось компрессионной пеной объемом 100 мл. Содержание пенообразователя составляло 6 об.%. Интенсивность подачи огнетушащего вещества — 1,4 л/(с·м²).

3. Результаты и обсуждения

На рисунке 4 (а) приведены результаты исследования стойкости компрессионной пены, с содержанием пенообразователя 6,0 об.%. Лучшие результаты показала компрессионная пена, с содержанием пенообразователя типа S/AR: время разрушения составило около 615 секунд.

Проведя лабораторные исследования на влияние модификаторов на стойкость воздушно-механических пен, можно сделать вывод о том, что наиболее оптимальный огнетушащий для тушения легковоспламеняющийся жидкости является огнетушащий состав — «S/AR», так как имеет наибольшую стойкость по сравнению с другими исследуемыми образцами огнетушащих составов воздушно-механических пен.

Исследование микроструктуры компрессионной пены после криогенной фиксации показало, что среднее распределение размера пузырьков пены составляет от 0,55 до 0,75 мм (рисунки 4б, 5).

Исследование времени тушения легковоспламеняющейся жидкости отображено на графике зависимости массы от времени. Расчет времени тушения ЛВЖ.

В таблице 4 представлено время, за которое модельный очаг был потушен различными образцами пенообразователя и так же попытка повторного возгорания при помощи газовой горелки.

4. Заключение

Экспериментальная часть исследования доказала высокую эффективность компрессионных пен при тушении модельных очагов пожара класса «В». В частности, для подслойного тушения легковоспламеняющихся жидкостей оптимальным признан 6 об.% раствор пенообразователя «S/AR», продемонстрировавший максимальную стойкость и быстрое подавление пламени бензина БР1.

Полученные данные подчеркивают критическую важность точного контроля параметров генерации пены, включая соотношение воздух/раствор, концентрацию пенообразователя и расход подачи.

Особого внимания заслуживают практические аспекты применения CAF-технологий. Исследования подтвердили их высокую эффективность при тушении пожаров класса «В» благодаря способности создавать физические барьеры, блокирующие как лучистую энергию, так и выделение горючих паров.

The additional file for this article can be found as follows: