Методическое пособие 817

3Дальневосточный Федеральный Университет (ДВФУ), Дальневосточный геологический институт ДВГИ ДВО РАН, Россия, Владивосток

4 Военно-морского политехнического института ВМПИ ВУНЦ ВМА «Военно-морская академия», Россия, Санкт-Петербург

V. V. Kul`nev1, G. А. Аntsirerova2, S. L. Shevyrev3, N. I. Rusova4

REVIEW OF SOME AREAS OF ENVIRONMENTAL SECURITY OF THE MANAGEMENT OF WATER RESOURCES

The paper considers the main directions of ensuring environmental safety of water use. It is shown that the use of algobiotechnology as a means of improving the quality of natural and wastewater based on algolization of water bodies, is a relatively simple and environmentally safe way to achieve the result. Conducting biological rehabilitation of surface waters by algobiosis correction method allows to put water use system on the way of sustainable development.

1Central Black Earth Interregional Office of the Federal Service for Supervision of Natural Resources, Voronezh, Russia

2Voronezh State University,

3Far Eastern Federal University (FEFU), Vladivostok, Russia 4Navy VMPI VUNTS Navy «Naval Academy», St.-Petersburg, Russia

УДК 621.43.068:504.3.054

В. Н. Ложкин

СПОСОБ ВИБРАЦИОННОЙ КАВИТАЦИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МИКРОЭМУЛЬСИИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ КОМПРЕССИОННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

В статье приводятся результаты исследования ИК-спектров водяной микроэмульсии дизельного топлива, упрочненной натрия олеатом, и ее испытаний на двигателе.

В условиях применения пожарных автомобилей (ПА) с дизельными двигателями в городах, в процессе движения ПА по улично-дорожной сети или работе двигателя на центробежный насос, могут возникнуть неблагоприятные ситуации локального выше нормативного загрязнения воздуха РМ2,5 и суммарными оксидами азота NOX [1].

Частицы твердого и аморфного углерода PM2,5 [1] отработавших газов (ОГ) ПА способны проникать в альвеолы легких, затруднять, тем самым, жизненно необходимые клеточные процессы обмена, воспалять ткани и блокировать кровоток в сосудах; могут, при систематическом воздействии, привести к инсультам и инфарктам миокарда. Частицы аморфного углерода РМ2,5 ОГ дизелей в порах адсорбируют бензо-α-пирен (С20Н12), имеющий, по данным Всемирной организации здравоохранения [2], наивысшую канцерогенную и мута-

80

генную опасность для живых организмов. Систематическое вдыхание с воздухом NOX может привести к болезни - эмфиземе легких.

Вработе [3] показано, что ингибирование химического процесса окисления топлива водой приводит к уменьшению образования в цилиндрах дизель-

ных двигателей РМ2,5 и NOX. Вода может подаваться во впускной коллектор двигателя или непосредственно впрыскиваться в цилиндры вспомогательными форсунками; вода может быть и составной частью микроэмульсии дизельного топлива [1, 3].

Эмульсионные топлива утяжеленного фракционного состава часто квалифицируются как топлива, альтернативные традиционным горючим дизельных двигателей [3]. Изысканиями, проанализированными в научной статье [4], показано, что оно может успешно применяться в условиях эксплуатации без изменения конструкции теплового двигателя и его топливной системы. При этом потребитель имеет такие преимущества от использования водноэмульсионного дизельного топлива, как: снижение выброса в окружающую

среду с ОГ NOx, дымового аэрозоля РМ2,5, существенно уменьшается тепловая напряженность деталей цилиндропоршневой группы, благоприятно сказывающейся на пожарной безопасности ПА. Однако, большое содержание в топливе воды, более 20-30 % масс. [4], - сопровождается заметным ростом в ОГ концентрации оксида углерода СО (угарного газа) и углеводородов летучей группы СН. Изысканиями [1, 3, 4] поддерживаются гипотеза увеличения эффективности смесеобразования и дисперсного качества топливовоздушной смеси за счет, так называемого, явления «микровзрыва», - эффекта дробления топливных пленок эмульсии вскипающими частичками воды.

Для подтверждения возможности реализации процитированной гипотезы

идоказательства улучшения процессов смесеобразования и последующего окисления дизельного топлива в форме микро-эмульсии, автором, совместно с Физико-техническим институтом им. Иоффе (Санкт-Петербург), были проведены лабораторные исследования инфракрасных (ИК) спектров топливных эмульсий.

ВСанкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России, совместно с Санкт-Петербургским химикотехнологическим институтом (университетом) им. Ленсовета, было разработано оригинальное устройство [1] приготовления топливной микро-эмульсии, первичная структура которой поддерживается поверхностноактивизированным веществом (ПАВ). Методом инфракрасной (ИК) спектрометрии была исследована нано-молекулярная структура топливной коллоидной эмульсии «обратного» типа «вода – ПАВ – масло». Состав которой включает:

тить, а затем, и подтвердить гипотезу того, что ослабление водородных связей в молекулах воды при прогреве ее частиц микронного размера в топливном факеле цилиндра двигателя с компрессионным воспламенением, будет способствовать росту скорости их испарения. В условиях реально быстрого «мгновенноН О- го», подвода теплоты от горящей топливовоздушной смеси к частицам микронного размера, обнаруженного другими исследователями [4], - привести к эффекту «микровзрыва». Все это, очевидно, должно сопровождаться снижением значений локальной температуры диффузионного пламени, и, как физикохимического следствия, - уменьшения скорости цепных химических реакций образования оксида азота NO и скорости цепных химических реакций пиролиза углеводородного топлива в зонах диффузионно-горящего факела с недостатком кислорода, - то есть, уменьшения скорости образования сажи (частиц опасного для живых организмов, включая человека, размера PM10).

Топливная дизельная эмульсия готовилась в виброкавитационном уст-

ройстве путем измельчения воды до частиц в диапазоне размеров 1 - 3 мкм со

стабилизациейCHэтих(CHразмеров,) = CH(CHкак это) COONaбыло ранее отмечено, с помощью ПАВ - натрия олеата .

Структуры силовых атомарных связей в молекулах топливной микроэмульсии, как «маркера», ожидаемых автором ее уникальных специфических физических свойств, исследовалась на ИК-спектрофотометре Specord 75 IR [1]. Предварительными исследованиями ИК-спектров воды и топливной эмульсии в области частот 900 – 1800 см-1, было подтверждено, что ион, отрицательно заряженный, способен образовать водородную связь с молекулой воды и что эта связь, очевидно, и приводит к экспериментально выявленному уменьшению усредненного значения частоты колебаний остальных молекул воды на 15 см-1 с 1645 см-1 до 1630 см-1 [1]. Последнее, то есть, уменьшение средней частоты колебаний молекул воды, фактически, означало, что длина водородных связей между данными молекулами воды увеличивалось, а энергия их диссоциации, влияющая на скорость их испарения (газификации), соответственным образом, уменьшалась.

На рисунке автором приводится условный дифференциальный спектр ИК-колебаний, полученный в результате вычитания частотного ИКН-спектраО водно-топливной микро-эмульсии из частотного ИК-спектра чистой . Следует обратить внимание на то, что отчетливо просматривается дифференциальный «пик» с ИК-частотой в полосе 3754 см-1, очевидно, приписанной автором

82

ИК-колебаниям тех молекул воды, которые освобождены от участия в процессе образовании рассмотренных водородных связей (фактически, - от взаимодействия между собой). Можно, с высокой степенью надежности предположить, что эти «напряженные» молекулы способны находиться в среде массива молекул натрия олеата, который тонкой микро пленкой «обволакивает» капельки воды в микро-топливно-водяной эмульсии. Наличие таких молекул воды в тончайших структурах микро-эмульсии дизельного топливного факела способно существенно воздействовать на процессы образования топливовоздушной смеси и последующего ее сгорания в диффузионном пламени двигателя ПА.

Дифференциальный спектр ИКколебанийН О молекул в микро-эмульсии и в чистой

Другим полезным свойством, обнаруженного ИК-спектрометрическим исследованием,Н Оявляется ожидаемая, как результата «микро-взрывного» испарения капель микронного размера, - физическая интенсификация процесса смесеобразования в топливном факеле. Это обстоятельство, ожидаемо, должно сопровождаться более полным сгоранием дизельного топлива и сокращением его расхода в эксплуатации. Можно допустить, что при нагреве они могут, первыми, мгновенно превратиться в водяной газ и, этим физическим феноменом, инициировать взрывоподобное «цепное» разрушению (дробление) тончайших оболочек капелек воды, содержащих отрицательные ионы натрия олеата и далее, - топливных пленок.

Проведенный статистический анализ показал, что в боевых частях государственной противопожарной службы МЧС России имеется большое количество пожарных и аварийно-спасательных машин с дизельными двигателями ниже второго экологического класса. Для них применение метода насыщения водой дизельного топливо могло бы дать ощутимый экологический эффект.

83

УДК 614.84:31

В. С. Путин1, А. М. Арсланов2, В. С. Гончаренко2

АНАЛИЗ ПРИЧИН ПОЖАРОВ НА ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЯХ В ТЕЧЕНИЕ 5 ЛЕТ

Предоставлены статистические данные по количеству пожаров, погибших и травмированных людей, прямому материальному ущербу от пожаров, возникших в Российской Федерации в период с 2015 по 2019 годы на легковых автомобилях. Проведен анализ размещения значений данных показателей по причинам возникновения пожаров. Описаны тенденции изменения значений показателей за рассмотренный период.

B книгe [1] сделано заключение, что увеличение количества пожароопасных узлов и горючих материалов, усложнение условий эксплуатации и другие причины приводят к увеличению верoятности пожаров автомобилей.

В соответствии со статистическими данными, приведенными в статьях [2, 4], число пожаров на транспорте в Российской Федерации в течение 2015-2018 годов постоянно снижалось, а в 2019 г. отмечен некоторый рост значений показателя.

Количество пожаров на легковых автомобилях в период с 2016 по 2020 годы также имело тенденцию к сокращению. В частности, рост значений показателя отмечался в 2019 году по сравнению с 2018 годом на 6,0 %, однако в 2020 году число пожаров снизилось на 6,4 %.

Основной причиной пожаров на легковых автомобилях за рассматриваемый промежуток времени явилось нарушение правил устройства и эксплуатации (далее - НПУиЭ) транспортных средств: 50,5 % от общего числа пожаров. При этом по причине неисправности электрооборудования и вследствие неисправности иных систем, механизмов и узлов транспортного средства произошло примерно одинаковое число пожаров: 25,2 % и 21,0 % соответственно.

Частота поджогов легковых автомобилей составила 28,8 % всех пожаров. Нужно заметить, что процент поджогов легковых автомобилей от общего числа пожаров значительно больше, чем на других транспортных средствах [3].

По причине неосторожного обращения с огнем на легковых автомобилях в 2016-2020 годах случилось 10,6 % от общего числа пожаров за 5 лет. Неосторожность при курении не явилась ведущей причиной рассматриваемых пожаров – 1,3 % от их общего количества. Вследствие неустановленных и других причин произошло 10,1 % пожаров.

Данные, приведенные в табл. 2, говорят о том, что гибель людей на пoжарах на легковых автомобилях за последние 2 года имеет тенденцию к росту: число пoгибших в 2019 году по сравнению с 2018 годом увеличилось на 5,2 %, а в 2020 году – на 9,8 %.

85

Таблица 1

Причины пожаров, происшедших на легковых автомобилях в Российской Федерации за 2016 – 2020 годы

Наибольшее число погибших соответствует пожарам, причиной которых явилось НПУиЭ транспортных средств: в среднем за 5 лет – 43 человека в год, что составило 46,5 % от общего числа погибших.

На втором месте – неосторожное обращение с огнем (28 чел. в год, 30,1 %) При этом каждый шестой человек (16 чел. в год, 17,4 %) погиб на пожарах, возникших вследствие неосторожности при курении.

На пожарах, ставших следствием поджогов, смертельные исходы были отмечены 8 раз в год (8,8 %). Значительное число случаев гибели соответствует неустановленным и другим причинам пожаров – 14 чел. в год (14,6 %).

Таблица 2 Причины гибели людей на пожарах, происшедших на легковых автомобилях

в Российской Федерации за 2016 – 2020 годы

Наибольшее число травмированных соответствует пожарам, причиной которых явилось НПУиЭ транспортных средств: в среднем за 5 лет – 120 человек в год, что составило 59,9 % от общего числа погибших.

На втором месте – неосторожное обращение с огнем (32 чел. в год, 15,9 %). При этом каждый пятнадцатый человек (13 чел. в год, 6,3 %) травмировался на пожарах, возникших вследствие неосторожности при курении.

На пожарах, ставших следствием поджогов, случаи травм были отмечены 9 раз в год (4,6 %). Значительное число случаев гибели соответствует неустановленным и другим причинам пожаров – 39 чел. в год (19,6 %).

Таблица 3 Причины травмирования людей на пожарах, происшедших на легковых

автомобилях в Российской Федерации за 2016 – 2020 годы

Данные, приведенные в табл. 4, говорят о том, что материальный ущерб от пoжаров на легковых автомобилях за последние 2 года имеет тенденцию к росту: в 2019 году по сравнению с 2018 годом он увеличился на 3,1 %, а в 2020 году – на 12,7 %.

Наибольшие значение показателя соответствует причине «поджог» –69,3 % от общего ущерба. Ущерб, вызванный НПУиЭ транспoртных средств, оказался также значительным –21,2 %. На неустановленные и другие причины пожаров пришлось 6,2 % ущерба. Значительно меньший ущерб причинен пожарами от неосторожного обращения с огнем – 3,3 %.

87

Таблица 4 Причины получения прямого материального ущерба от пожаров, происшедших на легковых автомобилях в Российской Федерации

за 2016 – 2020 годы

Выводы

Каждый второй пожар на легковых автомобилях в 2016 – 2020 годах произошел по причинам, входящим в группу НПУиЭ данных транспортных средств. Это позволяет сделать вывод о том, что собственникам, а также лицам, непосредственно осуществляющим проверку состояния легковых автомобилей, особое внимание необходимо уделять обеспечению исправности их систем, механизмов, узлов, в том числе электрооборудования.

Данной группе причин соответствуют также наибольшие значения количества травмированных и погибших людей от пожаров. Максимальный ущерб пришелся на пожары от поджогов.

Одним из возможных направлений дальнейших исследований, направленных на определение причин большого числа загораний, связанных с неисправностью как легковых автомобилей, так и других транспортных средств, является проведение анализа по видам изделий, устройств, от которых возникают пожары, типам двигателей, а также маркам транспортных средств.

Литература

1.Исхаков X. И., Пахомов А. В., Каминский Я. Н. Пожарная безопасность автомобиля

–М.: Транспорт, 1987. – 87 с.

2.Сибирко В. И., Путин В. С., Арсланов А. М. Причины пожаров на транспортных средствах в Российской Федерации // Пожарная безопасность: современные вызовы. Проблемы и пути решения: Материалы Международной научно-практической конференции в двух томах. Санкт-Петербург, 14 апреля 2020 года / Сост.: Т. В. Мусиенко, В. А. Онов, Н. В. Федорова. – СПб.: ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2020. – Т. 1. C. 107-110.

88

3.Сибирко В. И., Чабан Н. Г., Морозова И. А. Анализ частоты возникновения пожаров на легковых автомобилях разных марок по причине их неисправности // Научнотехнический журнал. Пожарная безопасность, 2014. – № 1. – С. 98–105.

4.Путин В. С., Беленький В. М., Прус Ю. В. Анализ пожаров и их последствий на транспортных средствах // Материалы международной научно-практической конференции «Информационная безопасности: вчера. сегодня, завтра». – М.: РГГУ, 23.04.2019. – с. 48–54.

1Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (ФЦ), Москва

2Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России

1V. S. Putin, 2A. M. Arslanov, 2V. S. Goncharenko

ANALYSIS OF CAUSES OF CAR FIRES FOR 5 YEARS

Statistical data on the number of fires, deaths, injures, direct material damage from fires that occurred in the Russian Federation in the period from 2016 to 2020 on cars are presented. Analysis of placement of values of these indicators by causes of fires has been carried out. The tendencies of changes of the indicator’s values during the considered period are described.

1All-russian research institute on civil defense problems and emergency situations EMERCOM of Russia (FC), Moscow

2All-Russian Scientific Research Institute of Fire Protection EMERCOM of Russia

УДК 351

А. О. Жуков

УПРОЩЕННЫЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ ДИНАМИКИ МНОГОМЕРНЫХ ДАННЫХ О РАСПРОСТРАНЕНИИ ЭПИДЕМИЙ

Статья посвящена актуальной проблеме построения математических моделей динамики распространения эпидемий по наблюдаемым многомерным данным. Научно обосновываются недостатки теоретико-вероятностного подхода к моделированию динамики распространения эпидемий. Предлагается упрощенная динамическая многомерная модель, устанавливающая в линейном приближении взаимосвязи между переменными состояния. Предлагается алгоритм идентификации матричного параметра динамической модели по наблюдаемым многомерным данным, характеризующим состояние эпидемиологической ситуации. Приводится пример численного моделирования.

Выявление математических закономерностей распространения эпидемий является важной и сложной научно-прикладной проблемой, успешное решение которой невозможно без построения математических моделей [1].

Исходными данными моделирования, представленными в открытых источниках, являются сведения о числе заболевших, умерших и выздоровевших в сутки, соответственно. В качестве наглядного примера приводим таблицу, построенную на основе использования открытых данных интернет-сайта [2] о ди-

89