Повышение безопасности труда пожарных и спасателей путем применения усовершенствованного дыхательного аппарата

A.V. Bogdanov, ,

Yu.V. Medvedeva, ,

A.N. Gorozhankin, ,

В Российской Федерации в 2022 году произошло более 350 тыс. пожаров [1]. При этом из числа сотрудников Федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы (ФПС ГПС) погибло 74 человека [2], поэтому безопасность сотрудников ФПС ГПС во время тушения пожаров является актуальной задачей.

Необходимо отметить, что основными причинами техногенных пожаров в 2022 году явились аварийный режим работы электрических сетей и оборудования, неосторожное обращение с огнем, нарушение правил пожарной безопасности [3]. На объектах энергетики пожары в основном возникают из-за неисправности технологического оборудования или систем противопожарной защиты.

При выполнении задач в ходе проведения аварийно-спасательных работ и при тушении пожаров пожарные и спасатели сталкиваются с воздействием на них опасных факторов пожара, в результате чего они могут оказаться заложниками ситуации, при которой необходимо подать сигнал бедствия. Снизить количество погибших сотрудников возможно применением современных средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты органов дыхания и зрения. Некоторые средства защиты органов дыхания и зрения требуют их совершенствования [4–17]. Поэтому целью данной работы является усовершенствование изолирующего дыхательного аппарата, повышающего безопасность труда пожарных и спасателей путем подачи звукового сигнала бедствия при ликвидации аварий и проведении спасательных работ. На рис. 1 показана схема усовершенствованного изолирующего дыхательного аппарата [18]. На рис. 1: 1 – металло-композитный баллон с воздухом; 2 – вентиль открывания и закрывания кислородного баллона; 3 – редуктор; 4 – шланг высокого давления; 5 – легочный автомат; 6 – шланг редуцированного давления; 7 – манометр; 8 – лицевая часть маски; 9 – подвесная система аппарата; 10 – поясной ремень; 11 – ремень фиксации баллона; 12 – мембранный включатель и выключатель легочного автомата; 13 – система рычагов; 14 – кла-

Рис. 1. Общий вид усовершенствованного изолирующего дыхательного аппарата Fig. 1. Overview of the improved breathing apparatus

пан включения и выключения легочного автомата; 15 – пружина; 16 – толкатель; 17 – лицевая полость; 18 – обдув стекла; 19 – подмасочник; 20 – клапан вдоха; 21 – пружина; 22 – клапан выдоха; 23 – подмембранная полость; 24 – пространство подмасочника; 25 – канал; 26 – канал; 27 – полость избыточного давления; 28 – полость лицевой части; 29 – отвод; 30 – тройник; 31 – кнопка принудительной подачи воздуха; 32 – сигнальный свисток.

Методология

В конструкции усовершенствованного изолирующего дыхательного аппарата (см. рис. 1) дополнительно предусмотрены тройник 30, кнопка принудительной подачи воздуха 31 и сигнальный свисток 32, которые соединены между собой шлангами. При этом воздух после редуктора 3 по шлангу 6 поступает в тройник 30 и далее распределяется на кнопку принудительной подачи воздуха 31 и манометр 7. Кнопка принудительной подачи воздуха 31 при стандартной ситуации закрыта (не пропускает воздух).

Если с пожарным (спасателем) произошел несчастный случай при тушении пожара, ликвидации аварий или проведении спасательных работ, при котором у аварийного пожарного (спасателя) нет средств связи с внешним миром, то он использует кнопку принудительной подачи воздуха 31.

При нажатии на кнопку 31 обеспечивается подача воздуха на сигнальный свисток 32, который издает звуковой сигнал бедствия. Рядом находящиеся пожарные (спасатели), услышав сигнал бедствия от аварийного пожарного (спасателя), предпринимают меры по спасению пострадавшего.

Для выполнения задачи по спасению пострадавшего сигнал бедствия должен быть услышан другими пожарными (спасателями). Согласно ГОСТ 28466–90 [19], в настоящее время утратившему силу, общий уровень звукового давления свистка должен составлять не менее 105 дБ. Поэтому для усовершенствованного изолирующего дыхательного аппарата необходимо подобрать свисток примерно с такими же характеристиками по уровню звукового давления.

Также нужно учесть, что с увеличением расстояния от источника сигнала его уровень снижается. Снижение уровня звукового давления подчиняется следующей зависимости [20]:

L2=L1- 20lg^, (1) rl где Lr - уровень звукового давления на расстоянии 1 м от источника звука (сигнальный свисток), дБ; L2 — уровень звукового давления на расстоянии г2 от источника звука (сигнальный свисток), дБ; r - расстояние от источника звука (r^ 1 м), м; r2 - расстояние от источника звука, м.

Как видно из формулы (1), зная уровень звукового давления свистка на расстоянии 1 м, можно определить уровень звукового давления на любом расстоянии от свистка. Формула (1) также показывает, что с увеличением расстояния от свистка r2 уровень звукового давления снижается, так как логарифмическая функция возрастающая.

Поскольку уровень сигнала свистка зависит от расстояния, то из формулы (1) можно определить расстояние r2, при котором сигнал бедствия будет услышан с определенным звуковым давлением L2.

Для этого преобразуем формулу (1) в следующий вид:

L2=L1- 20lgr2 - 20^.(2)

Отсюда можно выразить расстояние от источника звука Г 2 :

L1-L2-2Olg Г1

Г2 = 10     20     .(3)

Учитывая, что r = 1 м, выражение (3) можно записать в следующем виде:

L1-L2

r2 = 10 20 .(4)

В полученной формуле (4) величина L_r характеризует уровень звука, издаваемый сигнальным свистком на расстоянии 1 м от него. Величина L₂ характеризует уровень звука на расстоянии r₂ от свистка. Поэтому, зная нормативные уровни звука оповещения, можно определить максимальное расстояние r₂ от источника звука, при котором будут соблюдаться нормативные уровни звука. Это важно, так как уровни сигнала бедствия ниже нормативных могут быть не услышаны другими пожарными (спасателями). Иными словами, нам нужно узнать предельное расстояние, на котором хорошо будет слышен сигнал бедствия от аварийного пожарного. Тогда, основываясь на выражении (4), можно записать:

L1—Lнорм горм < lo^0-,                      (5)

где L_норм - нормативное значение общего уровня звука к звуковому оповещению, дБА; г _норм - предельное расстояние от сигнального свистка, при котором будет отчетливо слышен сигнал бедствия аварийного пожарного, м.

Результаты

Для определения нормативного значения уровня звука к звуковому оповещению можно воспользоваться СП 3.13130.2009 [21]. Пункт 4.2 этого документа гласит, что звуковые сигналы должны обеспечивать уровень звука не менее чем на 15 дБА выше постоянного шума в помещении. При пожаре фоновый уровень шума может сильно варьироваться в зависимости от различных факторов, таких как интенсивность пожара, расстояние от очага пожара, тип и размер здания, а также наличие других источников шума.

Но в среднем фоновый уровень шума во время пожара может составлять от 70 до 90 дБ, а иногда колебаться от 76 до 130 дБ [20, 21]. Для опре-

Рис. 2. Зависимость предельного расстояния r _норм , при котором будет отчетливо слышен сигнал бедствия, от нормируемого уровня звукового давления L _норм ( L ₁ = 120 дБА) Fig.2. The dependence of the maximum distance r _норм , at which the distress signal will be clearly heard at the normalized sound pressure level L _норм ( L ₁ = 120 дБА)

деления пределов требуемого уровня звука сигнального свистка примем средний фоновый уровень шума при пожаре 70…90 дБ. Тогда нормативное значение общего уровня звука должно находиться в пределах от 85 до 105 дБА, то есть на 15 дБА выше фонового уровня.

Если рассчитать по формуле (5) предельное расстояние от сигнального свистка, при котором отчетливо будет слышен сигнал бедствия от аварийного пожарного, то при нормативном значении 85 дБА оно составит 56,23 м, а при нормативном значении 105 дБА - 5,62 м (при L_r = 120 дБА). Это видно из графика (рис. 2), построенного по полученному выражению (5).

Обсуждение

Из графика (см. рис. 2) также видно, что с увеличением нормы по уровню звукового давления расстояние, на котором отчетливо будет слышен сигнальный свисток, уменьшается. Это связа- но с тем, что норма зависит от уровня фонового шума. Поэтому с увеличением уровня фонового шума нормативное значение уровня шума увеличивается, а значит расстояние, на котором будет отчетливо слышен свисток, уменьшается.

Нужно отметить, что сигнальный свисток будет слышен и на большем расстоянии, но менее отчетливо.

Заключение

Таким образом, результаты расчетов по предложенным зависимостям (4)–(5) и применение усовершенствованного изолирующего дыхательного аппарата позволят обеспечить надежную подачу сигнала бедствия аварийным пожарным и, следовательно, повысить безопасность труда пожарных и спасателей при выполнении ими служебных (боевых) задач. Это снизит тяжесть несчастных случаев и уменьшит вероятность гибели сотрудников МЧС России.