способ выявления скрытых признаков очага пожара, путей распространения горения и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ выявления скрытых признаков очага пожара, путей распространения горения, включающий исследование на месте пожара сохранившихся конструкций и предметов, отличающийся тем, что в качестве объекта исследования используют отложения копоти на неэлектропроводных поверхностях конструкций или предметов, способ осуществляют при температуре нагрева закопченных конструкций от температуры окружающей среды до температуры 650°С, при которой копоть выгорает, при этом электросопротивление отложений копоти измеряют в различных точках на указанных выше конструкциях, а очаговую зону и основные пути движения конвективных потоков из очага выявляют по экстремально низким значениям электросопротивления.

2. Устройство для измерения электросопротивления копоти, представляющее собой датчик, по крайней мере, с тремя контактами, отличающееся тем, что, по крайней мере, два контакта датчика выполнены в форме стержней и имеют на концах округлую форму, между этими контактами размещен металлический экран, покрытый с двух сторон изоляционным материалом, а функции третьего контакта выполняет экранированный корпус датчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области исследования и экспертизы пожаров и может быть использовано для выявления признаков очага пожара и путей распространения горения на конструкциях и предметах, покрытых при пожаре копотью.

Известны методы выявления скрытого очага пожара, в частности, в горных выработках:

- Способ обнаружения скрытого очага пожара. А.С. СССР №819538, кл. Е 21 F 5/00, 1981 (В.М.Далькевич, Г.В.Дендюк, В.М.Колпаченко, В.Л.Чемерик и Г.А.Зикун);

- Способ автоматического обнаружения пожаров в горных выработках. А.С. СССР №1574829, кл. Е 21 F 5/00,1990 (Б.С.Карлеба, И.Л.Гейхман, A.M.Онищенко, В.А.Деняк и A.M.Александров);

- Способ автоматического обнаружения пожара в горных выработках. Патент РФ №2007585, кл. Е 21 F 5/00, 1994 (Онищенко A.M., Карлеба Б.С., Шаундерна Норберт [DE], Скрипка В.Л.).

Однако, они предназначены для обнаружения зон развивающегося в данный момент горения, а не исследования пожара, произошедшего ранее.

На практике место возникновения (очаг) пожара при экспертном исследовании пожара устанавливается путем визуального осмотра места пожара и оценки степени термических поражений конструкций и предметов. Такой метод достаточно субъективен и не всегда эффективен, особенно на крупных и сложных пожарах.

Предложен также ряд инструментальных методов выявления очаговых признаков пожара, заключающийся в исследовании физико-химических свойств, находящихся на месте пожара конструкционных и отделочных материалов и их обгоревших остатков. В частности, известны:

- Способ определения места возникновения пожара. А.С. СССР №1096546, кл. G 01 N 21/64, 1984 (И.Д.Чешко, К.П.Смирнов, Б.С.Егоров, В.Г.Голяев, Т.С.Максимович) - способ заключается в определении интенсивности люминесценции экстрактов проб обугленных остатков древесины, отобранных в различных зонах пожара;

- Способ определения очага пожара. А.С. СССР №1377791, кл. G 01 R 33/16, 1988 (А.В.Данилов) - способ заключается в измерении магнитной восприимчивости материала в конструкциях, расположенных вне зоны пожара, и в различных точках конструкций, которые подверглись нагреву во время пожара.

Все предложенные методы ориентированы на исследование материалов и изделий лишь определенной природы и потому имеют известные ограничения по применению на месте пожара. Отложения копоти как объект исследования присутствуют практически на любом пожаре и потому являются важным потенциальным объектом экспертного исследования.

В качестве прототипа выбран способ по А.С. СССР №538290 (Способ определения места возникновения пожара, кл. G 01 N 29/04, 1975, опубл. БИ №45, 1976). По данному способу признаки очага пожара выявляются непосредственно на месте пожара путем исследования конструкций здания ультразвуковым методом.

К недостаткам способа-прототипа можно отнести достаточно ограниченную сферу его применения - объектом исследования могут быть только бетонные и железобетонные конструкции, причем заводского производства, имеющие однородные акустические характеристики. Стены из бетона, изготовленные литьем в опалубку, из силикатного кирпича, гипса, оштукатуренные и т.п., этим методом не исследуются; приходиться применять лабораторные методы [И.Д.Чешко Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования), СПбИПБ, СПб, 1997, 562 с.].

Задачей изобретения по объекту "способ" является разработка способа, позволяющего выявлять очаговые признаки пожара и признаки направленности распространения горения на поверхностях конструкций и изделий из любых неэлектропроводных материалов, используя широко распространенное наличие на их поверхностях закопчения.

В криминалистике ранее предлагалось исследовать копоть для установления природы сгоревшего материала, для установления факта горения в очаговой зоне легковоспламеняющихся и горючих жидкостей при поджоге. Как объект исследования при выявлении путей распространения горения и поисках очага пожара копоть до сих пор не рассматривалась.

Сущность изобретения по объекту "способ" состоит в том, что в целях выявления скрытых признаков очага пожара и путей распространения горения, а также расширения аналитических возможностей экспертного исследования, что в качестве объекта исследования используют отложения копоти на неэлектропроводных поверхностях конструкций или предметов, способ осуществляют при температуре нагрева закопченных конструкций от температуры окружающей среды до температуры 650°С, при которой копоть выгорает, при этом электросопротивление отложений копоти измеряют в различных точках на указанных выше конструкциях, а очаговую зону и основные пути движения конвективных потоков из очага выявляют по экстремально низким значениям электросопротивления.

По предлагаемому способу непосредственно на месте пожара на закопченных конструкциях в различных точках измеряют электрическое сопротивление постоянному току с помощью предлагаемого устройства.

Расстояние между точками измерений, в зависимости от размеров исследуемых помещений, может составлять от 0,25 до 4-5 м. По результатам измерений для каждой из точек рассчитывают значения критерия Р=lgR, где R - величина электросопротивления копоти, расчетные значения критерия наносят на план места пожара. Затем на плане строят зоны с близкими значениями Р, так называемые изорезистивные зоны.

Исследуемые конструкции могут быть изготовлены из любых неэлектропроводных материалов (бетон, кирпич, керамическая плитка, гипсосодержащие материалы и др.) или покрыты неэлектропроводным слоем (например, штукатуркой). За пределами зон горения, в зонах задымления, возможно исследование покрытых копотью деревянных и других сгораемых конструкций.

Способ позволяет выявить направления основных конвективных потоков от очага и в целом из горящего помещения, а также непосредственно зону над очагом (проекцию "очагового конуса") в ситуации полного закопчения потолка и стен помещения, когда визуально зафиксировать указанные зоны не представляется возможным.

Способ работоспособен при температуре нагрева закопченных конструкций от температуры окружающей среды до температуры около 650°С, при которой копоть выгорает.

Для реализации предлагаемого способа предлагается устройство для измерения электросопротивления копоти.

Аналогами по объекту "устройство" являются контактные щупы (датчики) приборов, предназначенных для измерения поверхностных сопротивлений. Такие приборы имеют контактные щупы с электродами, выполненными из оловянной или алюминиевой фольги толщиной 0,01-0,02 мм. Данные электроды притираются к поверхности образца на вазелине, конденсаторном масле [Илюкович A.M. Измерение больших сопротивлений. - М.: Энергия, 1971. - 128 с.].

Наиболее близким к изобретению является датчик, в котором для измерения поверхностного сопротивления используют металлические нажимные электроды. Они представляют собой систему из трех электродов измерительного напряжения и охранного. Измерительный электрод и электрод напряжения прикладывается с одной стороны поверхности. Охранный электрод прикладывается с другой стороны. Измерительный электрод имеет диаметр от 10 до 100 мм. Электрод напряжения выполняется в виде кольца и имеет внутренний диаметр 10-104 мм, внешний - 18-124 мм. Охранный электрод устанавливается с противоположной поверхности. Контакт создается прижатием давлением 10±2 кПа [Справочник по электротехническим материалам: В 3 т. Т.2. / Под ред. Ю.В.Кориц и др. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с.357].

Недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает плотный контакт с неровной поверхностью строительных конструкций или предметов, а также не обеспечивает возможности измерения с одной стороны исследуемого объекта, что важно в ситуации, когда другая сторона недоступна.

Задачей по объекту "устройство" является обеспечение измерения электросопротивления копоти на неэлектропроводящих поверхностях конструкций и предметов для выявления скрытых признаков очага пожара, путей распространения горения в характерных для места пожара условиях.

Сущность изобретения по объекту "устройство" состоит в том, что предлагается датчик, по крайней мере, с тремя контактами, отличающейся тем, что, по крайней мере, два контакта датчика выполнены в форме стержней и имеют на концах округлую форму, между этими контактами размещен металлический экран, покрытый с двух сторон изоляционным материалом, а функции третьего контакта выполняет экранированный корпус датчика.

Экранирование контактов и корпуса обеспечивает снижение влияния краевых эффектов при измерении больших поверхностных сопротивлений, что позволяет избежать установки заземляющего электрода с другой стороны от измеряемой поверхности (на большинстве пожаров сделать это невозможно).

Наличие закругленных концов обеспечивает возможность измерений на неровных поверхностях конструкций.

Конструкция датчика представлена на фиг.1, разрез 1. Конструкция датчика включает следующие элементы: контакты 1, экран 2, экранированный корпус (основание корпуса 3, 4, крышка 5), пружина 6.

Внутренняя поверхность основания 3, 4 корпуса выполнена из изоляционного материала, наружная - из проводящего, крышка 5 корпуса выполняется из проводящего материала.

Контакты 1 выполнены из проводящего материала.

Основание корпуса 3, 4 датчика выполняется разъемным, что обеспечивает удобство при сборке и техническом обслуживании.

Корпус датчика является одновременно заземленным электродом, что позволяет уменьшить краевые эффекты ввиду отсутствия возможности установки заземляющего электрода с противоположной стороны конструкции.

Датчик соединяется кабелем с прибором для измерения электросопротивления.

Кабель должен быть двухжильным, при этом каждая из жил должна иметь свой экран и общий экран, внутри которого находились две экранированные жилы. Общий экран кабеля и экраны жил соединяются с экранированным корпусом.

В качестве прибора измерения сопротивления может быть использован любой измеритель сопротивления с верхним пределом измерений не ниже 10¹³ Ом. Это могут быть терраомметр Е6-13А с пределом измерений 10¹⁴ Ом, измеритель сопротивления, увлажненности и степени старения электроизоляции MIC-2500 с пределом измерения 1,1×10 ¹³ Ом и др.

Устройство работает следующим образом.

Корпус датчика прижимается к исследуемой поверхности. Пружина 6, при этом сжимается, обеспечивая нормированное усилие прижатия контактов к поверхности. Включается измеритель сопротивления и измеряется сопротивление на поверхности.

Пример реализации способа

Пример 1. Пожар в квартире жилого дома 70-годов постройки.

Пожар произошел на третьем этаже пятиэтажного жилого дома в однокомнатной квартире. В результате пожара огнем была повреждена мебель в жилой комнате, остекление разрушено, в процессе тушения один пострадавший был отправлен в больницу в тяжелом состоянии, в комнате был найден труп женщины с ожогами. Характер повреждений предметов обстановки не дал возможности установления очага пожара визуальным осмотром, т.к. часть предметов была уничтожена огнем, часть - выброшена в окно при тушении. Потолок квартиры имеет равномерное закопчение по всей площади. Со слов свидетелей пожар был обнаружен в 2 час 30 мин в начальной стадии по выходу дыма через форточку на кухне, однако к моменту начала тушения площадь пожара составляла половину площади комнаты.

Схема квартиры, состоящей из комнаты 7 и кухни 8, с нанесенными точками, в которых производилось измерение электросопротивления копоти, приведено на фиг.2. Измерения проводились на потолке квартиры.

Для построения зон распределения конвективных потоков рассчитывались значения десятичных логарифмов. Построение зон распределения значений десятичных логарифмов электросопротивления копоти проводилось с помощью компьютерной программы Microsoft Excel. Контурные диаграммы строились отдельно для комнаты 7 и части коридора с кухней 9 и даны на фиг.3.

На фиг.3 видно, что, действительно, основной конвективный поток значительное время проходил через форточку кухни 8.

Как видно из полученных результатов, зона наименьших значений электросопротивления копоти (R=1,10 МОм) находится в комнате 7, у правой стены - рядом с окном. По мере удаления от этой стены электросопротивление копоти последовательно возрастает вплоть до R=2060 МОм. На фиг.3 виден след конвективного потока по направлению к двери и далее, в коридоре - по направлению к окну кухни 8. Выше отмечалось, что пожар был обнаружен по выходу дыма именно из этого окна.

Таким образом, можно констатировать, что очаг пожара располагался рядом с окном комнаты 7. Из очага конвективные потоки распространились через дверь в коридор и в кухню 8. В установленной очаговой зоне в ходе осмотра места пожара была обнаружена автомобильная магнитола, запитанная от самодельного устройства, включенного в электросеть 220 В. Провода имели признаки протекания аварийного режима, приведшего к пожару.