Анализ проблем применения мобильных робототехнических средств при тушении пожаров на объектах ТЭК и формирование путей их дальнейшего развития

Аннотация. Статья посвящена состоянию вопроса применения робототехнических средств пожаротушения для обеспечения тушения пожаров на объектах топливно-энергетического комплекса. Проанализированы пожары на данных объектах и проблемы, возникающие при их тушении. Рассмотрен опыт создания робототехнических средств на территории Российской Федерации и в зарубежных странах, а также проблемы, возникающие при проведении пожаротушения с применением робототехнических средств. Предложены пути решения проблем, возникающих при пожаротушении с применением робототехнических средств. Определена актуальность и целесообразность применения робототехнических средств. Даны направления развития и дальнейшего совершенствования систем робототехнических комплексов на основе экспериментов и расчетных показателей с целью повышения эффективности их применения.

Введение

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) объединяет отрасли, связанные с добычей и производством первичных энергоресурсов, их переработкой в другие виды топлива (например, нефтепродукты), их преобразованием в различные виды энергии (электрическую, тепловую и т. д.), а также их транспортировкой и распределением среди потребителей [1]. Согласно статистике, в 2022 г. на объектах ТЭК произошло 84 пожара, четыре человека погибли и 23 получили травмы. В первой половине 2023 г. на предприятиях отрасли произошло 23 пожара, в которых погиб один человек и трое получили травмы [2].

Статистика пожаров на объектах ТЭК

Согласно проведенному анализу, самые крупные пожары происходят в резервуарах, которые входят в технологические схемы предприятий, занимающихся добычей, транспортировкой, переработкой и хранением углеводородных продуктов. Высокая вероятность пожаров на объектах ТЭК обусловлена пожароопасностью технологического оборудования и скоплением большого количества нефтепродуктов на сравнительно небольшой территории. Существующие нормативные документы предписывают устанавливать системы автоматической противопожарной защиты и сигнализации на любом объекте, здании или сооружении, где возможно возникновение пожара [3]. Однако в кризисных ситуациях они могут не сработать, что значительно повышает риск возникновения крупномасштабной чрезвычайной ситуации, а новый вид источника зажигания (прилет беспилотных авиационных средств или ракет) может вывести их из строя в момент возникновения пожара.

Аварии и пожары на объектах хранения нефти и нефтепродуктов характеризуются обширной площадью развития горения и затяжным характером, для их тушения требуется привлечение большого количества сил и средств. Для полной ликвидации горения может потребоваться от нескольких часов до нескольких суток. Известно, что горение нефтепродуктов, хранящихся в резервуаре, может сопровождаться мощным тепловым излучением в окружающую среду, а высота светящейся части пламени составлять 1–2 диаметра горящего резервуара [4].

Анализ пожаров показал, что ситуация усугубляется, когда развитие пожара происходит в результате артиллерийских и подобных обстрелов, а также атак беспилотных летательных аппаратов. В результате чего ряд сил и средств пожарных подразделений и элементы автономной системы пожаротушения резервуарных парков могут выйти из строя, а привычные тактические приемы и методы тушения пожаров становятся затрудненными для выполнения на практике или невозможными к выполнению в связи с разрушением инфраструктуры объекта, например, систем водоснабжения и электроснабжения. Также существует риск повторных ударов по месту проведения аварийно-спасательных работ и пожаротушения. При этом тушение пожара может во многом осложняться и спецификой объекта в целом.

Примеры таких событий в 2022–2023 гг.:

• подрыв грузового автомобиля на Крымском мосту, в результате которого загорелись семь топливных цистерн железнодорожного состава;
• возгорание на вспомогательном оборудовании подстанции Государственного унитарного предприятия «Крымэнерго» в городе Джанкой;
• атака беспилотных летательных аппаратов на нефтебазу в Тамани Краснодарского края, в результате которой загорелся резервуар с нефтепродуктами;
• атака беспилотных летательных аппаратов на нефтебазу аэропорта в Адлере, в результате которой загорелись емкости с дизельным топливом, а площадь пожара составила около 100 м2;
• Пожар на нефтебазе в Белгороде [5].

Анализ пожаров на этих объектах показывает, что предположительной причиной возникновения возгорания являются взрывоопасные предметы. Чаще объектами возникновения пожара были высотные стальные резервуары разного объема (РВС-2000, РВС-1000, РВС-300, РВС-400 и др.), а также разлитые горючие вещества, чаще всего на больших площадях [6].

Робототехника в борьбе с пожарами

Одним из условий обеспечения безопасности при проведении работ, минимизации риска гибели и травмирования личного состава может стать использование робототехнических средств пожаротушения.

За рубежом ведутся разработки роботов для использования в опасных для людей средах. Ведущими странами-разработчиками данной техники являются: Япония, США, Великобритания, Франция, Швеция [7]. На ряду с ведущими странами в области робототехники, большой вклад в развитие экстремальной робототехники в последнее десятилетие внесли Хорватия и Китай [8].

Аналогичными разработками занимаются и в России, в организациях, относящихся к различным ведомствам, таких, как ФГБУ ВНИИПО МЧС России, ФГБОУ ВО Академия ГПС МЧС России, ФГБОУ ВО МГТУ им. Н.Э. Баумана, ФГАНУ ЦНИИ робототехники и технической кибернетики, ООО «Инженерный центр пожарной робототехники «ЭФЭР», АО «Специальное конструкторское бюро МО РФ», АО «НПО «Андроидная техника» и другие [9].

Первая отечественная роботизированная установка пожаротушения (РУП) была создана в 1985 году на базе лафетного ствола ПЛС-С60 в Петрозаводском проектно-конструкторском технологическом институте тракторного машиностроения (ППКТИ ТМ). Авария на ЧАЭС выявила необходимость ускоренного создания широкой гаммы не только стационарных, но и мобильных пожарных роботов, способных выполнять определенные основные и вспомогательные работы по противопожарной защите особо важных и опасных объектов.

За последние двадцать лет робототехнические комплексы (РТК) пожаротушения успешно применялись на различных крупномасштабных пожарах, примерами которых могут служить: тушение пожара по защите ядерного центра в г. Сарове, тушение пожаров на арсеналах боеприпасов в городах Уфе, Оренбурге и Ижевске, тушение складских помещений и крупного торгового центра в Москве, а также пожаров на объектах ТЭК в Республике Крым.

Проблемы применения робототехники

Несмотря на актуальность применения робототехнических комплексов в подразделениях МЧС России, проведенный анализ существующих РТК различных типов и особенностей их применения в реагирующих подразделениях МЧС России, оснащенных РТК, показал, что использование РТК на пожарах носит единичный характер, и по официальным данным применение РТК по назначению не превышает 1 % случаев. Общая численность наземной группировки РТК в МЧС России составляет 72 ед., при этом анализ технического состояния наземных робототехнических средств (РТС) показал высокую степень их неисправности [9].

На основании проведенного анализа и многолетнего опыта применения робототехнических средств в МЧС России были выявлены основные проблемные вопросы, среди которых можно выделить следующие:

• отсутствие образцов с супервизорным управлением и ряд технических проблем по их реализации, в частности, не решен вопрос статической устойчивости робототехнических средств, особенно в режиме дистанционного управления;
• высокая погрешность систем дозирования пенообразователя, как следствие, повышенный расход пенообразователя и получение пены малой огнетушащей способности;
• сложность с обеспечением робототехнических средств бесперебойной подачей огнетушащих средств, а также отсутствие возможности прокладки рукавной линии в автоматическом режиме на большие расстояния.

Выводы авторов статьи

Решение указанных проблем в конструкции робототехники позволит повысить качество создаваемых РТК, а их последующее внедрение в подразделения МЧС России повысит эффективность проведения работ по ликвидации ЧС и тушению пожаров в условиях, сопряженных с рисками гибели и травматизма личного состава подразделений МЧС России. Кроме того, это позволит широко внедрить безлюдные технологии выполнения противопожарных операций.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что применение РТС на объектах ТЭК позволяет заменить человека на самых сложных и опасных участках работы, тем самым обеспечивая безопасность для пожарных и спасателей МЧС России. Однако имеющиеся в подразделениях МЧС России робототехнические комплексы имеют ряд конструктивных недостатков, решение которых требует научно обоснованного подхода с целью формирования тактико-технических требований к вновь разрабатываемым робототехническим средствам для нужд МЧС России. Следует отметить, что проблема роботизации выполнения пожаротушения по своему объему является многогранной, актуальной и чрезвычайно сложной. Поэтому на сегодняшнем этапе решения этой проблемы необходимо выбрать в первую очередь приоритетные по важности и первоочередные по выполнению, или так называемые ключевые опасные факторы пожаров на объектах ТЭК, выполнение которых возможно более безопасно для жизни человека и эффективно с применением РТС.

Перейти к содержимому PDF