1.3. Огнетушащие составы

Способы прекращения горения. Работы советских ученых Я. Б. Зельдовича, Д. А. Франк-Каменецкого, В. И. Блинова и других позволили определить основные положения тепловой теории прекра­щения горения.

Прекратить горение— это значит остановить экзотермическую реакцию, происходящую в тонком светящемся слое зоны горения, называемом зоной реакции. В этой зоне происходит выделение того тепла, за счет которого продукты горения нагреваются до определен­ного энергетического состояния. Одновременно с выделением тепла и нагревом продуктов сгорания происходит теплоотдача. Рост тем­пературы прекращается, когда скорость выделения тепла становится равной скорости теплоотдачи. Таким образом', температура горения веществ и материалов не является постоянной величиной и изменяет­ся в зависимости от соотношения скоростей выделения и отдачи теп­ла в зоне реакции.

Скорость выделения тепла в зоне диффузионного горения зави­сит от ряда факторов. При горении разлитого авиатоплива, когда концентрация кислорода постоянна и химический состав горючего вещества неизменен, скорость выделения тепла зависит от скорости диффузии реагирующих веществ в зону реакции, а также от теплоты горения и полноты сгорания горючего вещества.

Снизить температуру горения и тем самым прекратить процесс можно как увеличением скорости теплоотвода, так и путем умень­шения скорости тепловыделения. Практически снижение температу­ры зоны реакции достигается несколькими способами. Под спосо­бом прекращения горения понимается принятие действий, в результа­те которых нарушается одно из необходимых условий горения и про­цесс прекращается.

Увеличить скорость теплоотвода из зоны реакции, иными слова­ми охладить ее, можно путем соприкосновения зоны реакции с ме­нее нагретым негорючим веществом (водой, водным раствором пено­образователя, твердой двуокисью углерода) или увеличением ее удельной поверхности (применением порошковых составов, огнепреградителей). При горении паров и газов, т. е. веществ, не имеющих плоскости раздела с окислителем, в определенных условиях могут применяться оба эти способа. Но при больших площадях горения (Р„ = 1000 -г- 1600 м²) наиболее эффективен второй способ теплоот­вода. Он заключается в разделении зоны реакции, точнее непосред­ственно слоя пламени на небольшие объемы, удельная поверхность которых в несколько раз превышает первоначальную поверхность теплоотвода зоны реакции. В стационарных установках тушения для этих целей применяются устройства, называемые огнепреградителями. При тушении пожаров разлитого авиатоплива для увели­чения поверхности теплоотвода могут применяться порошковые огнетушащие составы, подаваемые в зону горения под давлением в виде струй.

Уменьшить скорость выделения тепла можно применением еще большего числа способов, так как она зависит от скорости реакции.

Воздействовать на скорость реакции можно физическим и химическим способами, а также комплексным применением этих способов.

К физическим способам торможения реакции горения относят­ся охлаждение горящих веществ (материалов) и объема зоны горе­ния, разбавление реагирующих веществ негорючими, а также изо­ляция реагирующих веществ от зоны горения (реакции). Прекраще­ние горения охлаждением достигается уменьшением скоростей раз­ложения веществ и материалов, испарения горючих компонентов и поступления их в зону горения. При разбавлении реагирующих веществ происходят понижение концентрации их в зоне реакции, уменьшение скорости реакции и таким образом снижение скорости выделения тепла, а значит, и температуры горения. Прекращение горения изолированием реагирующих веществ от зоны горения (ре­акции) происходит за счет понижения в ней концентрации одного из реагирующих компонентов системы.

Химический способ торможения реакции горения основан на уменьшении концентрации активных центров в зоне реакции. Это происходит в результате введения в эту зону химически нестойких веществ, которые под влиянием тепловой энергии, выделяемой пла­менем, разлагаются на¹радикалы, способные реагировать с актив­ными центрами, нейтрализуя их.

Практически настоящее время при тушении пожаров на воздушных судах потерпевших бедствие, где основным горючим мате­риалом является авиационное топливо, применяются три способа прекращения горения: разбавление, охлаждение и изолирование горящих материалов.

Под средствами тушения в пожарной тактике понимаются: огнетушащие составы, пожарные автомобили и пожарно-техническое вооружение, а также другая техника, которая может быть исполь­зована для тушения пожаров. По назначению средства тушения раз­деляются на: огнетушащие составы, прекращающие горение; сред­ства доставки огнетушащих составов, их получения, а также выпол­нение других работ на пожаре.

Практически все огнетушащие составы, попадая в зону горения, действуют комплексно, т. е. охлаждают и разбавляют горячие пары, газы и окислитель, изолируют зону горения от горючего вещества или окислителя и ингибируют процесс горения. Однако каждому из них присущ только один основной, особо выраженный, превалирую­щий над другими эффект. Поэтому каждому способу тушения соот­ветствуют свои огнетушащие составы:

для охлаждения зоны горения (вода и водные растворы пенооб­разователей в виде сплошных и распыленных струй, твердая двуокись углерода);

для разбавления окислителя или горючих паров и газов (угле­кислый газ, азот, водяной пар, тонкораспыленная вода, а также вод­ные растворы пенообразователей);

для изолирования зоны горения от горючего вещества или окис­лителя (воздушно-механические пены различной кратности, химичес­кая пена, порошки, листовые материалы и т. п.);

для химического торможения реакции горения (бромистый этил; составы 3,5 и 4НД; С/К.Б; фреоны и др.).

Охлаждающие огнетушащие составы. Механизм прекращения горения охлаждением заключается в снижении температуры зоны горения ниже температуры потухания при горении твердых веществ и материалов и ниже температуры самовоспламенения при горении жидкостей и газов.

Скорость охлаждения горящих твердых материалов и жидкостей огнетушащими составами зависит от контактной поверхности, разности температур и коэффициента теплопередачи. Наибольшей удельной поверхностью (поверхность контакта, приходящаяся на Единицу объема огнетушащего состава) обладают газообразные огнетушащие составы.

Поскольку в условиях газообмена диффузионного горения при пожарах на различных объектах, особенно при горении разлитого на значительных площадях авиатоплива, практически невозможно привести газообразные огнетушащие составы в соприкосновение с горящими парами топлива по всей глубине объема зоны горения, при тушении большинства пожаров нашли применение жидкие огнетушащие составы, имеющие большие плотности и теплоемкости. Одной из таких жидкостей для тушения пожара многих веществ и материалов является вода. Имея большую теплоемкость и теплоту парообразования (~2,26 МДж/кг), вода обладает значительной охлаждающей способностью. Ее термическая стойкость намного пре­вышает термическую стойкость других негорючих жидкостей, применяемых в качестве огнетушащих составов, например четыреххлорис-5того углерода, бромистого этила, бромистого метилена, тетрафтордибромэтана и др. Тушение водой большинства твердых материалов (древесины, пластмасс, тканей и т. п.) безопасно, так как температу­ра их горения не превышает 1300°С, а разложение воды и ее растворов наступает при температурах, превышающих 1700° С.

Вода не растворяет такие распространенные твердые горючие материалы, как древесина, пластмассы, ткани, поэтому она при ту­шении пожаров может применяться также для защиты этих мате­риалов от теплового воздействия. При охлаждении горящих веществ и материалов водой последняя частично испаряется и переходит в паровую фазу, при этом из 1 л воды образуется до 1700 л пара. Вода, попадая на поверхность горящих материалов, охлажда­ет ее и частично проникает в поры материала, смачивая его. При этом наблюдается прямая зависимость между размером смоченной поверхности и степенью ее охлаждения. Однако из-за высокого по­верхностного натяжения вода обладает незначительным смачиваю­щим эффектом. Понижение поверхностного натяжения воды дости­гается растворением в ней поверхностно-активных веществ, так назы­ваемых смачивателей. Поверхностное натяжение водных растворов смачивателей уменьшается с повышением концентрации последних в растворе. Поскольку это повышает стоимость огнетушащего соста­ва, из-за экономической целесообразности для тушения пожаров применяют растворы смачивателей, имеющих поверхностное натяже­ние в 2 раза ниже, чем у воды.

В практике пожаротушения в качестве смачивателей применя­ются различные пенообразователи: ПО-1, ПО-1Д, ПО-ЗА, ПО-бк, «Сампо», Поток-2 и др. Применение водных растворов пенообразова­телей вместо воды повышает эффективность тушения в 1,2—1,3 ра­за, что приводит к уменьшению расхода подачи состава или при том же расходе позволяет тушить большие площади пожара.

При охлаждении горящих веществ, материалов и оборудования вода или водные растворы пенообразователей подаются на их по­верхность сплошными или распыленными струями. Применение по­следних более целесообразно, поскольку при их использовании рез­ко повышается охлаждающий эффект за счет увеличения удельной контактной поверхности огнетушащего состава. Распыленные струи наиболее эффективны при тушении внутриобъемных пожаров, когда можно близко подойти к зоне горения, для тушения свободной по­верхности (зеркала) жидкости и истекающих струй легковоспла­меняющихся и горючих жидкостей. В данных случаях тушение пла­мени в основном происходит за счет интенсивного парообразования, вследствие чего снижается температура в зоне горения и уменьшается концентрация горючих компонентов вследствие их разбавления в га­зовой смеси.

Тонкораспыленные капли водного огнетушащего состава значи­тельно снижают температуру поверхностного слоя горючей жидко­сти и резко уменьшают скорость ее испарения. Помимо этого, в свя­зи с разницей плотности воды и авиатоплива происходит оседание капель воды под слой авиатоплива, вследствие чего происходит до­полнительное охлаждение объема последнего. При соответствующей интенсивности подачи охлаждающего водного огнетушащего соста­ва температура поверхности авиатоплива может стать ниже темпе­ратуры его, самовоспламенения и пламя потухнет. Однако для паров авиатоплив более характерно тушение за счет парообразования. Интенсивность парообразования зависит от многих факторов, основными из них являются: размер капель воды (степень ее рас­пыления), среднеобъемная температура пламени, скорость движе­ния капель огнетушащего состава в парогазовой среде.

Установлено, что степень распыления воды или водных раство­ров пенообразователя оказывает большое влияние на механизм прек­ращения горения. Если средние размеры капель распыленной воды превышает 500 мкм, то они не успевают испариться в объеме зоны горения и прекращают горение охлаждением горящих веществ. Кап­ли размерами от 150 до 500 мкм успевают частично испариться в объеме зоны горения. Капли со средним размером 100 мкм успевают испариться в объеме зоны горения, переходят в пар и прекращают горение разбавлением горючих паров и газов.

Распыленные струи воды и водного раствора пенообразователей могут использоваться для осаждения высокотоксичных продуктов неполн6го сгорания, дыма, а также охлаждения прогретых металлических конструкций, оборудования и газовоздуш­ных объемов. Эти струи могут использоваться в качестве экранов для защиты от теплового излучения пламени проемов: силовых установках, багажных отсеках и пассажирских салонах воздушных судов, сушильных камерах, производственных помещениях и т. п. Этот способ может применяться и при тушении открытых пожаров — разливов авиационных топлив на незначитель­ных площадях или горения жидкости в резервуаре малого диаметра. При данном способе тушения огнетушащие составы подаются либо в воздух, поступающий в зону горения, либо в горючие вещест­ва. Для этого применяются тонкораспыленная вода, газообразная двуокись углерода, водяной пар, азот и другие инертные газы.

Однако вода и водные растворы пенообразователей обладают электропроводностью, поэтому при горении электросетей и устано­вок, находящихся под напряжением, перед началом тушения необходимо проводить их обесточивание.

Нельзя также подавать воду и ее растворы на вещества, которые при взаимодействии с ними образуют горючие газы с выделением ^; значительного количества тепла (карбид кальция СаС₂, окись каль­ция СаО).

Следующим недостатком воды и водных растворов пенообразо­вателей является то обстоятельство, что вода и ее растворы замер­зают при отрицательных температурах наружного воздуха, а это, в свою очередь, вызывает определенные трудности при тушении по­жаров.

Для прекращения горения способом охлаждения, кроме воды и водных растворов пенообразователей применяется твердая двуокись углерода, получаемая с помощью раструбов-снегообразователей углекислотного пожарного оборудования. Твердая (снежная) двуокись углерода представляет собой мелкокристаллическую массу с плот­ностью 1,54 т/м³ при температуре - 79° С, при нагревании перехо­дит в газ, минуя жидкое состояние (сублимируется), что позволяет тушить ею вещества и материалы, портящиеся при попадании на них воды или водных растворов. Температура возгонки твердой двуоки­си углерода равна - 78,5° С. Теплота испарения твердой двуокиси углерода весьма незначительна и составляет 572,75 кДж/кг, т. е. почти в 4 раза меньше, чем у воды. В связи с этим при ее примене­нии эффект охлаждения создается в основном за счет значительного перепада температур зоны горения и огнетушащего состава. Наибо­лее быстро твердая двуокись углерода охлаждает газовые объемы и горящие жидкости, так как они имеют с ней большую поверхность соприкосновения, значительно медленнее происходят охлаждение и прекращение горения твердых веществ и совсем плохо тушатся тлею­щие очаги горения.

На ВС твердая двуокись углерода может применяться для тушения пожаров силовых установок, багажных отсеков, технических отсеков и каналов, пассажирских салонов при отсутствии там лю­дей, не имеющих средств защиты органов дыхания, а также различ­ных электроустановок, находящихся под напряжением.

Твердой двуокисью углерода нельзя тушить пожары в пассажир­ских салонах при наличии там пассажиров и членов экипажа, сило­вых установок и органов приземления при горении магниевых спла­вов. Нельзя ею тушить и пожары шасси, так как это может вызвать деформацию металлических деталей и разрыв резины пневматиков в результате их резкого переохлаждения.

Разбавляющие огнетушащие составы. Механизм прекращения горения разделением заключается в снижении концентрации окис­лителя (кислорода воздуха) до 15% объемных и ниже, что приво­дит к снижению скорости реакции горения и дальнейшему прекраще­нию процесса горения.

Способ прекращения горения разбавлением применяется при ту­шении пожаров в замкнутых объемах, имеющих малую площадь проемов: силовых установках, багажных отсеках и пассажирских салонах воздушных судов, сушильных камерах, производственных помещениях и т. п. Этот способ может применяться и при тушении открытых пожаров - разливов авиационных топлив на незначитель­ных площадях или горения жидкости в резервуаре малого диаметра. При данном способе тушения огнетушащие составы подаются либо в воздух, поступающий в зону горения, либо в горючие вещест­ва. Для этого применяются тонкораспыленная вода, газообразная двуокись углерода, водяной пар, азот и другие инертные газы.

Газообразная двуокись углерода, являющаяся основным раз­бавляющим огнетушащим составом, представляет собой реальный газ с химической формулой СО₂, в нормальных условиях без цвета и запаха, тяжелее воздуха в 1,5 раза, кислотообразующий окисел. В связи с этим она при попадании на слизистую оболочку губ и рта вызывает кисловатый привкус. При температуре, равной 0,9 и давле­нии 3,6 МПа она легко переходит в жидкое состояние. Из 1 кг жид­кой двуокиси углерода получается около 509л газообразной двуокиси углерода. Транспортируют и хранят ее в стальных транспортных баллонах.

Огнетушащая концентрация при тушении пожаров внутри по­мещений для газообразной двуокиси углерода составляет от 30% объемных и выше. При тушении силовых установок воздушных судов ее концентрация должна быть не менее 35% к объему установки. Поскольку процентное содержание огнетушащего состава в процес­се тушения определить практически невозможно, то в практике ту­шения пожаров наравне с. объемной принята массовая концентра­ция, отнесенная к единице объема, равная для тушения внутри поме­щений 0,594 кг/м³, а для силовых установок 0,7 кг/м³.

Основным недостатком газообразной двуокиси углерода как огнетушащего состава является ее высокая огнетушащая концентра­ция, в то время как уже 20%-ная концентрация двуокиси .углеро­да в воздушном объеме помещения смертельна для человека при дыхании в течение нескольких секунд. В связи с этим газообразную двуокись углерода нельзя применять в качестве объемного средства тушения в помещениях, где находятся люди. При применении дву­окиси углерода в качестве объемного средства тушения личный состав пожарно-спасательных подразделений, находящийся в горящем помещении, должен использовать индивидуальные средства защиты дыхания.

Двуокись углерода нельзя применять для тушения пожаров магниевых и титановых сплавов из-за высокой температуры зоны горения (свыше 3000° С), так как при температурах, равных 3000° С и выше, двуокись углерода диссоциирует на углерод и кислород и в зону горения из 1 кг двуокиси углерода поступает около 730 г атомарного кислорода, который вступает в реакцию с металлом и усиливает его горение. Реакция идет по уравнениям:

Mg + СО₂ = MgO + CO; Mg + СО = MgO + С.

Газообразная двуокись углерода, являющаяся основным раз­бавляющим огнетушащим составом, представляет собой реальный газ с химической формулой CO, в нормальных условиях без цвета и запаха, тяжелее воздуха в 1,5 раза, кислотообразующий окисел. В связи с этим она при попадании на слизистую оболочку губ и рта вызывает кисловатый привкус. При температуре, равной 0,9 и давле­нии 3,6 МПа она легко переходит в жидкое состояние. Из 1 кг жид­кой двуокиси углерода получается около 509л газообразной двуокиси углерода. Транспортируют и хранят ее в стальных транспортных бал­лонах.

Огнетушащая концентрация при тушении пожаров внутри по­мещений для газообразной двуокиси углерода составляет от 30% объемных и выше. При тушении силовых установок воздушных судов ее концентрация должна быть не менее 35% к объему установки. Поскольку процентное содержание огнетушащего состава в процес­се тушения определить практически невозможно, то в практике ту­шения пожаров наравне с. объемной принята массовая концентра­ция, отнесенная к единице объема, равная для тушения внутри поме­щений 0,594 кг/м³, а для силовых установок 0,7 кг/м³.

Основным недостатком газообразной двуокиси углерода как ог­нетушащего состава является ее высокая огнетушащая концентра­ция, в то время как уже 20%-ная концентрация двуокиси .углеро­да в воздушном объеме помещения смертельна для человека при дыхании в течение нескольких секунд. В связи с этим газообразную двуокись углерода нельзя применять в качестве объемного средства тушения в помещениях, где находятся люди. При применении дву­окиси углерода в качестве объемного средства тушения личный со­став пожарно-спасательных подразделений, находящийся в горящем помещении, должен использовать индивидуальные средства защиты дыхания.

Двуокись углерода нельзя применять для тушения пожаров магниевых и титановых сплавов из-за высокой температуры зоны горения (свыше 3000° С), так как при температурах, равных 3000° С и выше, двуокись углерода диссоциирует на углерод и кислород и в зону горения из 1 кг двуокиси углерода поступает около 730 г атомарного кислорода, который вступает в реакцию с металлом и усиливает его горение. Реакция идет по уравнениям:

Mg + СО₂ = MgO + CO; Mg + СО = MgO + С.

Углекислотное оборудование в виде передвижных огнетушителей ОУ-25, ОУ-80 и ОУ-400, как правило, используется в местах стояния воздушных судов на открытом воздухе. Необходимо при их применении учитывать, что температура — 25°С является критической для данного оборудования, так как при более низких температурах дав­ление двуокиси углерода, находящейся в баллоне в газовой фазе, становится незначительным и производительность углекислотного оборудования резко снижается. При температурах наружного воздуха — 60°С и ниже вся двуокись углерода в огнетушителях переходит в жидкое состояние и замерзает. При последующих повышениях температуры наружного воздуха или самого углекислотного обору­дования его производительность восстанавливается полностью. Га­зообразная двуокись углерода в качестве объемного средства пожа­ротушения в стационарных установках может применяться для за­щиты помещений объемом до 3000 м².

Водяной пар, как огнетушащий состав может применяться для тушения пожаров на наземных объектах гражданской авиации в достаточно герметизированных помещениях объемом до 500 м³, обо­рудованных стационарной системой пожаротушения (сушильных камерах, насосных станциях склада службы ГСМ и т. п.). При этом используется водяной пар паросиловых установок авиапредприятия. Пар может быть насыщенным или перегретым. Перегретый пар бо­лее эффективен, так как при одинаковых температурах и давлении имеет более высокую плотность. Огнетушащая концентрация водя­ного перегретого пара составляет 35% объемных и выше. Время ту­шения водяным паром должно быть не менее 1 мин при интенсивности подачи 0,005 кг/ (м³ • с). После прекращения горения пар подается еще не менее 2 мин.

Изолирующие огнетушащие составы. Механизм прекращения го­рения изолированием заключается во временном разобщении зоны горения с горючим материалом или окислителем. В практике туше­ния для этого применяют: твердые листовые материалы (металлические листы, асбокартон, асбоцементные плиты и т. п.); твердые волокнистые материалы (асбестовое полотно, войлок, брезент и дру­гие плотные ткани); негорючие сыпучие материалы (песок, порош­ки, различные флюсы); жидкие материалы (химическую пену, воздушно-механические пены различной кратности и т. д.); газообразные вещества (продукты взрыва или сгорания).

Способ изоляции может применяться для тушения различных веществ и материалов в любой фазе (твердых, жидких и газооб­разных).

Твердые листовые, волокнистые и негорючие сыпучие материалы применяются, как правило, в качестве первичных средств пожаро­тушения для ликвидации горения незначительных очагов, имеющих малые площади и объемы.

Для тушения развившихся пожаров в зависимости от вида го­рючего материала в настоящее время применяют разные виды пен: химические и воздушно-механические различной кратности. В основ­ном пены применяются для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, а также для защиты от воспламенения различ­ных веществ и материалов.

Пены представляют собой дисперсную систему, в которой дис­персной фазой является какой-либо газ или смесь газов (углекислый газ, азот, воздух и т. п.), а дисперсионной средой какая-либо жид­кость (чаще всего водные растворы пенообразователей). Чистая вода из-за высокого поверхностного натяжения не может образовы­вать пену, поэтому для получения пены используют водные раство­ры химических, органических и синтетических веществ и составы, ко­торые резко снижают поверхностное натяжение воды. Эти вещества называются поверхностно-активными. К ним относятся сульфокислоты, сапонин, экстракт солодкового корня, коричный корень, белки и др.

Химическая пена получается в результате реакции образования негорючих газов в жидкой среде. Для пожаротушения на объектах авиапредприятий применяется химическая пена, получаемая в ог­нетушителях ОХП и ОХВП в результате следующих реакций:

НСО₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + НО + 2CO,^f; 6NaHCO₃ + Fe₂(SO₄)₃ = 3Na₂SO₄ + 2Fe(OH)₂ + 6СО.

Выделяющаяся в результате реакции газообразная двуокись уг­лерода образует в пене газовые пузырьки, а поскольку она является нейтральным газом, это повышает огнетушащую эффективность пе­ны. Плотность этой пены не превышает 0,2 т/м³, поэтому она может применяться для тушения горящих легковоспламеняющихся и го­рючих жидкостей.

Воздушно-механические пены получаются в пенных стволах и ге­нераторах пен средней и высокой кратности путем механического перемешивания воздуха с водным раствором пенообразователей (ПО-1, ПО-1Д, ПО-ЗА, ПО-бк, «Сампо», Поток-2 и др.). Воздушно-механические пены могут содержать от 83 до 99,6% воздуха и от 17 до 0,4% водного раствора пенообразователя.

Пены, применяемые для тушения пожаров, характеризуются рядом параметров, основными из которых являются кратность и стойкость. Кратностью пены К_п называется отношение объема пены W_n к объему раствора W_p, из которого она получена: К„= W_n/W_p. Химическая пена обладает кратностью, равной 5, а воздушно-меха­нические пены делятся на следующие виды: низкой кратности, имею­щей значение кратностей от 8 до 30, и расчетную кратность 10; сред­ней кратности, имеющей значения кратностей от 80 до 250, и расчет­ную кратность 100. Воздушно-механическая пена низкой кратности имеет плотность около 0,11 т/м³, а воздушно-механическая пена средней кратности около 0,004 т/м³. Таким образом, воздушно-меха­нические пены могут применяться при тушении пожаров легковоспла­меняющихся и горючих жидкостей.

Изолирующая способность пены определяется ее стойкостью, т. е. способностью сохраняться определенное время. С момента поручения пены в ней начинаются процессы, приводящие к ее разрушению. Они происходят самопроизвольно и связаны со стеканием жидкости в межпузырьковых пленках, что приводит к разрыву пузырьков. При внешних воздействиях разрушение пены ускоряется. Слой пены, нанесенный на поверхность горящей жидкости, сверху подвергается воздействию теплового излучения пламени и потоков горячих продуктов сгорания, снизу — нагретой до кипения жидкос­ти. Тепловое излучение и продукты сгорания ускоряют процесс раз­рушения пены незначительно. Решающее воздействие на стойкость пены оказывают горящая жидкость и ее пары. При повышении тем­пературы поверхностного слоя горючей жидкости упругость ее паров быстро возрастает. Для каждого вида легковоспламеняющихся и горючих жидкостей существует своя критическая температура, при которой пена, нанесенная на ее поверхность, полностью утра­чивает свои изолирующие свойства. Например, для бензинов эта температура приблизительно равна +70°С. Это связано с тем, что при высокой температуре жидкости размеры воздушных пузырьков в пене вследствие прогрева увеличиваются настолько, что происхо­дит их слияние с последующим прорывом пенного слоя в целом. Степень разрушения пены определяется скоростью выделения из нее жидкой фазы (раствора пенообразователя). Стойкость пе­ны принято характеризовать временем выделения из нее половины раствора пенообразователя, из которого она получена. При темпе­ратуре + 20°С наибольшей стойкостью обладает химическая пе­на, несколько меньшей — воздушно-механическая пена низкой крат­ности и еще меньшей — пена средней кратности. Необходимо учиты­вать то, что чем выше температура кипения горючей жидкости, под­вергаемой тушению, тем быстрее будет разрушаться пена на ее по­верхности.

Процесс тушения пенами идет одновременно по двум направле­ниям. Выделяющийся раствор пенообразователя охлаждает поверх­ностный слой горящей жидкости или твердого материала, снижая испаряемость и упругость их паров. Оставшийся слой пены препят­ствует проникновению горючих паров и газов в зону горения.

Технологически процесс тушения пенами пламени легковоспла­меняющихся и горючих жидкостей происходит следующим образом. Пена в виде компактных струй подается на поверхность жидкости, по которой она растекается и накапливается. По поверхности холод­ной жидкости воздушно-механические пены низкой и средней крат­ности движутся со средней скоростью около 0,34 м/с, а при нанесе­ний пены на поверхность горящей жидкости скорость ее движения уменьшается по мере удаления от пеногенерирующего устройства. Под воздействием теплового излучения пламени и нагретой горючей жидкости пена постоянно разрушается, и в определенный момент количество разрушающейся пены становится равным количеству пены, подаваемой в зону горения. Наступает состояние подвижного равновесия. Для того чтобы пена могла продвинуться на большие расстояния и покрыть всю поверхность горящей жидкости, ее расход должен превышать убыль вследствие разрушения в зоне горения.

При тушении пожаров, происходящих в помещениях, имеющих незначительную площадь проемов, изоляция может создаваться за­крытием оконных, дверных и прочих проемов с дополнительным их уплотнением. В данном случае механизм прекращения горения состо­ит в том, что в горящем помещении отсутствует аэрация, вследст­вие чего концентрация кислорода в воздушном объеме помещения падает, а концентрация негорючих компонентов (двуокиси углеро­да, окиси углерода, паров воды и т. п.) растет. С уменьшением пар­циального давления кислорода диффузия его в зону горения умень­шается, что приводит к уменьшению температуры зоны горения ниже температуры самовоспламенения, в связи с чем горение прекраща­ется. Этот прием тушения имеет существенный недостаток, заклю­чающийся в том, что при достижении 30% концентрации смеси дву­окиси углерода и паров воды пламенное горение переходит в долго-продолжающееся тлеющее горение. Данный способ тушения может применяться при пожарах на объектах гражданской авиации в ка­честве временного варианта, для того чтобы снизить интенсивность горения и замедлить скорость распространения пожара до прибытия пожарно-спасательных подразделений и проведения активного ту­шения с применением огнетушащих составов.

Огнетушащие составы для химического торможения реак­ции горения. Механизм прекращения горения способом химическо­го торможения реакции состоит в том, что в зону горения по­даются огнетушащие составы, вызывающие обрыв цепных реакций го­рения.

Эти огнетушащие составы обладают следующими свойствами: имеют низкую температуру кипения и при нагревании легко пере­ходят в парообразное состояние; имеют малую термическую стой­кость; разлагаются на части, активно реагирующие с промежуточ­ными продуктами горения с образованием негорючих веществ.

Данным требованиям отвечают галоидированные углеводороды, т. е. органические соединения, в которых атомы водорода замеще­ны атомами галогенов. В практике тушения пожаров на наземных объектах и воздушных судах гражданской авиации применяются: бромистый метилен (СН₂Вг₂), бромистый этил (С2Н₅Вг), трифтор-бромметан (CF₃Br), тетрафтордибромэтан (C₂F₄Br₂). Особенностью этих веществ является их высокая огнетушащая способность при сравнительно небольших концентрациях, которые в несколько раз ниже концентраций газовых и паровых огнетушащих составов (СО₂, N₂, водяного пара и т. п.).

Высокая огнетушащая эффективность галоидированных угле­водородов обусловлена повышенной химической активностью про­дуктов их термического разложения, активно реагирующих с про­межуточными продуктами горения:

Н₂ + О₂ - 2ОН~ — зарождение цепи; ОН + Н₂

HjO + Н — продолжение цепи.

При введении в зону горения галоидированных углеводородов происходит обрыв цепи реакции горения

C₂H₅Br+ HС₂Н₅+ НВг;

C₂F₄Br₂+ HC₂F₄Br+ НВг; C₂F₄Br+ HC₂F₄+ HBr.

Помимо дезактивации атомарного водорода происходит ингибирование радикалов ОН~:

С₂Н₅ + ОН" -> С₂Н₅ОН.

Недостатками галоидированных углеводородов как огнетушащих составов являются их высокая коррозионная активность по отноше­нию к магниевым и алюминиевым сплавам, основным материалам, применяющимся в самолетостроении, а также высокая токсичность продуктов пиролиза.

Порошковые огнетушащие составы. В последнее время все боль­шее значение получают порошковые огнетушащие составы, кото­рые могут применяться для тушения практически всех видов горе­ния, включая пожары магниевых сплавов, независимо от площади и объема пожара. Для подачи огнетушащих составов в зону горения используются передвижные и стационарные средства. Механизм действия порошковых огнетушащих составов весьма сложен. Основ­ными факторами, влияющими на реакцию горения, являются: прекра­щение горения за счет увеличения теплоотвода из пламени (зоны реакции) — так называемый принцип огнепреградителя; разбавле­ние паров горючего вещества порошковым облаком и газообразными продуктами разложения порошка; ингибирование процесса горения продуктами пиролиза порошка, а также гетерогенным обрывом цепей реакции на поверхности твердых частиц порошка; охлаж­дение объема зоны горения в результате нагрева частиц порошка. / Порошковые огнетушащие составы имеют ряд качеств, способствующих их внедрению в практику пожаротушения: быстро ликви­дируют горение при сравнительно малом расходе; порошковое об­лако неэлектропроводно; экранируют тепловое излучение пламени; не замерзают; при отсутствии влаги не вызывают коррозии метал­лов; не оказывают воздействия на вещества и материалы, подвер­гаемые тушению.

Однако порошковые огнетушащие составы имеют недостатки, значительно ограничивающие их применение: не обладают достаточным охлаждающим эффектом; склонны к комкованию и слеживаению; за порошковым облаком не просматривается зона горения. В нашей стране разработаны и применяются порошковые огне­тушащие составы общего назначения серии ПСБ (на основе бикар­боната натрия), серий ПФ, П1, П1А (на основе фосфорно-аммонийных солей) и специальные составы ПС, СИ, К-30 и др. Порошко­вый состав К-30 может применяться для тушения всех видов авиационных пожаров, включая пожары магниевых сплавов. В табл. 5 приведены химические составы отдельных видов

Таблица 5

порошков, применя­емых для тушения пожаров на объектах народного хозяйства и граж­данской авиации.

Для тушения пожаров на значительных площадях порошковые огнетушащие составы должны подаваться в зону горения в виде сплошных струй на всю ее глубину. При этом основным условием успешного их применения является полное и быстрое перекрытие струей (облаком) порошка всей зоны горения. В случае частично­го перекрытия возможны порывы пламени на неперекрываемую в данный момент площадь уже потушенной поверхности авиатоплива, либо при наличии прогретых негорючих конструктивных элементов повторное воспламенение авиатоплива. Помимо этого, для большей надежности тушения рекомендуется подавать порошковый огнетушащий состав в зону горения в течение не менее 3 мин, хотя подавле­ние пламени обычно происходит в течение первых 25—30 с. Данный способ тушения приводит к непроизводительному расходу огнетушащего состава. Это заставило искать новые принципы и методы тушения пожаров, сочетающие быстрое подавление пламени и надеж­ность тушения.

Комбинированные способы тушения пожаров. Решением пробле­мы явился комбинированный способ тушения пожаров легковоспла­меняющихся и горючих жидкостей, при котором пламя практически мгновенно сбивается струями порошкового огнетушащего состава, а затем в потушенную зону на не горящую поверхность горючей жид­кости накладывается слой воздушно-механической пены низкой или средней кратности. При данном способе тушения получается опре­деленная экономия огнетушащих составов, поскольку подача порош­кового состава прекращается сразу же после исчезновения пламе­ни, а разрушение воздушно-механической пены происходит медлен­нее обычного. Последнее связано с тем, что на пену не действуют из­лучение пламени и продукты сгорания, а температура горючей жид­кости, на которую наносится пена, становится ниже температуры ее кипения, поскольку часть ее тепла расходуется на нагрев холод­ного порошкового состава. В результате этого пары горючей жид­кости выделяются в меньшем количестве и слабее воздействуют на изолирующий слой пены, что повышает стойкость последней, а, следо­вательно, и изолирующую способность.

Помимо приведенного варианта в качестве комбинированного способа могут применяться сочетания углекислоты и галоидированных углеводородов (составы 3,5 и 4НД), порошкового огнетушаще­го состава и распыленной воды или водного раствора пенообразо­вателей и т. п. Таким образом, в основе комбинированного способа тушения лежит применение огнетушащих составов, различных по способу воздействия на зону горения.