Энергетические показатели членов спасательных подразделений
Цель. Определение зависимостей энергозатрат организма спасателей от вида и условий выполнения аварийно-спасательных работ. Методика. Аналитико-экспериментальные методы при исследовании энергетических показателей спасателей при ведении аварийно-спасательных работ в экстремальных микроклиматических ус...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2016
|
| Назва видання: | Розробка родовищ |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133544 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Энергетические показатели членов спасательных подразделений / С. Алексеенко, Г. Завьялов, И. Шайхлисламова // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 3. — С. 90-96. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-133544 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1335442018-06-02T03:03:54Z Энергетические показатели членов спасательных подразделений Алексеенко, С. Завьялов, Г. Шайхлисламова, И. Цель. Определение зависимостей энергозатрат организма спасателей от вида и условий выполнения аварийно-спасательных работ. Методика. Аналитико-экспериментальные методы при исследовании энергетических показателей спасателей при ведении аварийно-спасательных работ в экстремальных микроклиматических условиях и определении тяжести их работ. Результаты. Получены зависимости для определения энергозатрат спасателей от массы переносимого груза, высоты преодолеваемого участка, угла наклона и направления движений, потребления кислорода из дыхательного аппарата, при подъеме и спуске по лестнице, а также скорости движения от первых трех параметров; определена тяжесть выполняемых работ. Научная новизна. Полученные результаты исследований позволили уточнить показатели энергозатрат спасателей в соответствующих условиях. Практическая значимость. Приведенные результаты исследований будут использованы при планировании разных маршрутов на учебных полигонах, проведении аварийно-спасательных работ, включая тушение пожаров, проведении дальнейших исследований тепломассообмена в противотепловом костюме с охлаждением водой по открытому циклу для повышения эффективности работы и безопасности спасателей. Мета. Визначення залежностей енерговитрат організму рятувальників від виду та умов виконання аварійно-рятувальних робіт. Методика. Аналітично-експериментальні методи при дослідженні енергетичних показників рятувальників при веденні аварійно-рятувальних робіт у екстремальних мікрокліматичних умовах і визначенні важкості їх робіт. Результати. Отримано залежності для визначення енерговитрат рятувальників від маси стерпного вантажу, висоти подоланої ділянки, кута нахилу і напрямків руху, споживання кисню з дихального апарату, при підйомі й спуску по сходах, а також швидкості руху від перших трьох параметрів; визначена тяжкість виконуваних робіт. Наукова новизна. Отримані результати досліджень дозволили уточнити показники енерговитрат рятувальників і гірничорятувальників у відповідних умовах. Практична значимість. Наведені результати досліджень будуть використані при плануванні різних маршрутів на навчальних полігонах, проведенні аварійно-рятувальних робіт, включаючи гасіння пожеж, проведення подальших досліджень тепломасообміну в протитепловому костюмі з охолодженням водою з відкритого циклу для підвищення ефективності роботи і безпеки рятувальників. Purpose. To determine energy consumption by rescuers depending on the type and conditions of rescue and emergency response operations. Methods. Analytical and experimental methods have been implemented both for the study of rescuers’ energy indicators during rescue and emergency response operations in extreme microclimate conditions and for determining the difficulty of their work. Findings. The relationships have been obtained for determining energy consumption of rescuers depending on the carried load weight, the height of area to cross, the angle of the slope and the direction of motion, oxygen consumption from breathing apparatus when going up and down the stairs, as well as dependence of the speed of movement on the first three parameters; the difficulty of the work performed has also been determined. Originality. The results of the research allowed to specify the indicators of rescuers’ energy consumption in definite conditions. Practical implications. The obtained research results will be used for planning different routes on training grounds, carrying out rescue and emergency response operations including firefighting, doing further research into heat and mass exchange in the heat protective suit with open cycle water cooling for improving the efficiency and safety of rescuers’ work. 2016 Article Энергетические показатели членов спасательных подразделений / С. Алексеенко, Г. Завьялов, И. Шайхлисламова // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 3. — С. 90-96. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 2415-3435 DOI: dx.doi.org/10.15407/mining10.03.090 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133544 (614.895.5:621.5):622 – 051 ru Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Цель. Определение зависимостей энергозатрат организма спасателей от вида и условий выполнения аварийно-спасательных работ. Методика. Аналитико-экспериментальные методы при исследовании энергетических показателей спасателей при ведении аварийно-спасательных работ в экстремальных микроклиматических условиях и определении тяжести их работ. Результаты. Получены зависимости для определения энергозатрат спасателей от массы переносимого груза, высоты преодолеваемого участка, угла наклона и направления движений, потребления кислорода из дыхательного аппарата, при подъеме и спуске по лестнице, а также скорости движения от первых трех параметров; определена тяжесть выполняемых работ. Научная новизна. Полученные результаты исследований позволили уточнить показатели энергозатрат спасателей в соответствующих условиях. Практическая значимость. Приведенные результаты исследований будут использованы при планировании разных маршрутов на учебных полигонах, проведении аварийно-спасательных работ, включая тушение пожаров, проведении дальнейших исследований тепломассообмена в противотепловом костюме с охлаждением водой по открытому циклу для повышения эффективности работы и безопасности спасателей. |
| format |
Article |
| author |
Алексеенко, С. Завьялов, Г. Шайхлисламова, И. |
| spellingShingle |
Алексеенко, С. Завьялов, Г. Шайхлисламова, И. Энергетические показатели членов спасательных подразделений Розробка родовищ |
| author_facet |
Алексеенко, С. Завьялов, Г. Шайхлисламова, И. |
| author_sort |
Алексеенко, С. |
| title |
Энергетические показатели членов спасательных подразделений |
| title_short |
Энергетические показатели членов спасательных подразделений |
| title_full |
Энергетические показатели членов спасательных подразделений |
| title_fullStr |
Энергетические показатели членов спасательных подразделений |
| title_full_unstemmed |
Энергетические показатели членов спасательных подразделений |
| title_sort |
энергетические показатели членов спасательных подразделений |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133544 |
| citation_txt |
Энергетические показатели членов спасательных подразделений / С. Алексеенко, Г. Завьялов, И. Шайхлисламова // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 3. — С. 90-96. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| series |
Розробка родовищ |
| work_keys_str_mv |
AT alekseenkos énergetičeskiepokazateličlenovspasatelʹnyhpodrazdelenij AT zavʹâlovg énergetičeskiepokazateličlenovspasatelʹnyhpodrazdelenij AT šajhlislamovai énergetičeskiepokazateličlenovspasatelʹnyhpodrazdelenij |
| first_indexed |
2025-07-09T19:11:28Z |
| last_indexed |
2025-07-09T19:11:28Z |
| _version_ |
1837197730927083520 |
| fulltext |
Founded in
1900
National Mining
University
Mining of Mineral Deposits
ISSN 2415-3443 (Online) | ISSN 2415-3435 (Print)
Journal homepage http://mining.in.ua
Volume 10 (2016), Issue 3, pp. 90-96
90
UDC (614.895.5:621.5):622 – 051 http://dx.doi.org/10.15407/mining10.03.090
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЧЛЕНОВ
СПАСАТЕЛЬНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ
С. Алексеенко1, Г. Завьялов2, И. Шайхлисламова1*
1Кафедра аэрологии и охраны труда, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина
2Научно-исследовательский институт горноспасательного дела и пожарной безопасности “Респиратор”, Красноармейск,
Украина
*Ответственный автор: e-mail shaix@ukr.net, тел. +380505723622
ENERGY INDICATORS OF THE RESCUE UNITS MEMBERS
S. Alekseienko1, G. Zavialov2, I. Shaikhlislamova1*
1Department of Aerology and Labour Protection, National Mining University, Dnіpropetrovsk, Ukraine
2The “Respirator” Scientific Research Institute of Mine-Rescue Work and Fire Safety, Krasnoarmiisk, Ukraine
*Corresponding author: e-mail shaix@ukr.net, tel. +380505723622
ABSTRACT
Purpose. To determine energy consumption by rescuers depending on the type and conditions of rescue and emer-
gency response operations.
Methods. Analytical and experimental methods have been implemented both for the study of rescuers’ energy indi-
cators during rescue and emergency response operations in extreme microclimate conditions and for determining the
difficulty of their work.
Findings. The relationships have been obtained for determining energy consumption of rescuers depending on the
carried load weight, the height of area to cross, the angle of the slope and the direction of motion, oxygen consump-
tion from breathing apparatus when going up and down the stairs, as well as dependence of the speed of movement
on the first three parameters; the difficulty of the work performed has also been determined.
Originality. The results of the research allowed to specify the indicators of rescuers’ energy consumption in definite
conditions.
Practical implications. The obtained research results will be used for planning different routes on training grounds, carry-
ing out rescue and emergency response operations including firefighting, doing further research into heat and mass ex-
change in the heat protective suit with open cycle water cooling for improving the efficiency and safety of rescuers’ work.
Keywords: rescue and emergency response operations, height of passage, protective clothing, load weight, firefight-
er, oxygen consumption, speed of movement, angle of the surface slope
1. ВВЕДЕНИЕ
Развитие науки и техники, производств, особенно
химической нефтяной, газовой отраслей, в техноло-
гических процессах которых используется большое
количество пожаро- и взрывоопасных веществ, тен-
денция увеличения этажности и площадей обще-
ственных и жилых зданий требуют постоянного со-
вершенствования мер предупреждения, средств и
способов тушения пожаров.
Тушение пожаров, как правило, происходит во
вредных условиях: при воздействующих на спасате-
лей высоких лучистых потоков или температур,
влажности, задымленности атмосферы, значительных
физических нагрузках, нервном напряжении, то есть
при высоких эрготермических нагрузках, что требу-
ет, в первую очередь, наличия на их оснащении
средств индивидуальной противотепловой защиты
(Dahlgren, Harrie, & Axelsson, 2008).
В настоящее время у членов пожарно-спасатель-
ных подразделений отсутствует противотепловая
одежда с искусственным охлаждением, что нередко
приводит к перегреванию их организма, иногда и жиз-
ни, значительным материальным затратам на лечение
и выплатам по профессиональному заболеванию
(Hossli, 1980). Поэтому актуальной задачей является
разработка противотепловой одежды с активным теп-
лосъемом, обеспечивающей повышение эффективно-
сти и безопасности спасателей при тушении пожаров.
В настоящее время для ведения аварийно-
спасательных работ в условиях нагревающего мик-
роклимата горноспасатели применяют противотепло-
S. Alekseienko, H. Zavialov, I. Shaikhlislamova. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(3), 90-96
91
вую одежду (куртки, костюмы) с охлаждением в виде
локально расположенных в пододежном простран-
стве водоледяных охлаждающих элементов, тепло-
съем в которых происходит за счет конвекции и из-
лучения (Polozhiy, Mariychuk, Popazova, & Gavrilko,
2012; Klimenko, 2001; Svub, 2013; Pasnak, Prydatko, &
Gavrilyk, 2016). Для их замораживания, хранения и
доставки к месту ведения работ применяются моро-
зильные установки, в том числе передвижные, пере-
носные и передвижные теплоизолирующие контей-
неры (Voronov, 2008).
Противотепловая одежда с подобным охлаждени-
ем пожарных для тушения пожаров, в принципе,
может быть применена, однако это требует больших
материальных затрат.
В тоже время целесообразным является разработ-
ка костюма с охлаждением организма пожарного
водой по открытому циклу, то есть хладагентом,
который широко используется пожарными при
тушении пожаров.
Основной технической характеристикой противо-
теплового костюма является время его защитного
действия (продолжительность работы), которое мо-
жет быть определено при исследованиях тепломассо-
обменных процессов в системе “окружающая среда –
противотепловой костюм – организм пожарного –
физическая нагрузка”. Остановимся на определении
последней составляющей системы – физической
нагрузке, от которой зависит теплопродукция орга-
низма, а, следовательно, его энергозатраты.
Энергозатраты зависят от многих факторов: ско-
рости движения, угла наклона и высоты прохода
помещений различных зданий и сооружений, массы
переносимого груза. При этом скорость передвиже-
ния подразделений зависит от состояния окружаю-
щей среды: пригодной или непригодной для дыхания
атмосферы, видимости, задымленности и температу-
ры. От того, насколько быстро будут учтены эти фак-
торы, зависит оперативность использования програм-
мы, с помощью которой можно определить продол-
жительность работы пожарных, принятие правильно-
го решения по выполнению ими задания, а, следова-
тельно, их жизнь и здоровье, в том числе пострадав-
ших, материальный ущерб при ликвидации пожаров.
Исследованиям энергозатрат горноспасателей по-
священы работы (Einsatzdauer der Grubenwerk.., 1989;
Mariychuk, Papazova, Onasenko, & Gavrilko, 2011;
Dahlgren, Harrie, & Axelsson, 2008), в которых приве-
дены зависимости для их определения от вида и
условий выполнения аварийно-спасательных работ.
Однако условия работы пожарных отличаются от
соответствующих условий горноспасателей, а, следо-
вательно, другими будут и их энергозатраты. Для
членов пожарно-спасательных подразделений также
получены аналогичные зависимости энергозатрат
(Vol’skiy, Gavrilko, & Mariychuk, 2003), однако до-
пущенные ошибки привели к результатам с линей-
ным законом изменения от основных параметров, а
также к уменьшению их значений.
Цель работы. Определение зависимостей энерго-
затрат организма пожарных-спасателей от вида и
условий выполнения аварийно-спасательных работ.
Основные задачи – разработать метод для опреде-
ления энергозатрат пожарных от массы переносимого
груза, высоты преодолеваемого участка, угла наклона
и направления движений, потребления кислорода из
дыхательного аппарата, при подъеме и спуске по
лестнице, а также скорости движения от первых трех
параметров; определить тяжесть выполняемых работ.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
СПАСАТЕЛЕЙ ПРИ ВЕДЕНИИ
АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ
Согласно санитарным нормам (Fiziologo-gigieni-
cheskie trebovaniya…, 1981), а также на основании
результатов многочисленных экспериментальных
исследований, полученных ранее (Vol’skiy, Gavrilko,
& Mariychuk, 2003; Onasenko, 2010), температура в
противотепловой одежде пожарных при влажности
под одеждой от 70 до 100% и тяжести выполняемых
работ средней и очень тяжелой должна принимать
значения от 38 до 30°С.
Поэтому, как и ранее, при разработке нового ко-
стюма пожарного с охлаждением водой по открыто-
му циклу необходимо обеспечить предельные значе-
ния вышеприведенных температур, особенно при
100% влажности воздуха, которая, как правило, до-
стигает этого значения в изолирующей одежде за
счет выделения пота.
Теплопродукцию тела человека определим по
зависимости:
( ) мТ QQ ⋅−= μ1 , (1)
где:
μ – КПД человека, равный 0.2;
мQ – тепловой поток, вызванный выполнением
работ различной тяжести (энергозатраты).
Функционально энергозатраты пожарного можно
представить в виде:
( )α,,,,, 0 hqVmmfQ мгм = , (2)
где:
0,тmг – масса груза и тела пожарного, кг;
V – скорость движения пожарного, м/мин;
мq – количество потребляемого пожарным кис-
лорода, л/мин;
h – реальная высота прохода преодолеваемого
участка, м;
α – угол наклона поверхности.
Для определения энергозатрат в зависимости от
вышеприведенных параметров, для которых невоз-
можно получить математические выражения, проведем
экспериментальные исследования, на основании дан-
ных которых, получим аппроксимирующие уравнения,
используя методы математической обработки стати-
стических данных. При проведении исследований
выбраны виды упражнений, приведенные в Таблице 1.
Исследования проводили в тепловом комплексе
НИИГД “Респиратор” при участии пожарных, кото-
рые имеют опыт работы в кислородно-изолирующих
противогазах и ведения пожарно-спасательных работ
с различными антропологическими и физиологиче-
скими показателями.
S. Alekseienko, H. Zavialov, I. Shaikhlislamova. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(3), 90-96
92
Таблица 1. Количество и виды упражнений
№ п/п Виды упражнений
1 Ходьба по горизонтальной поверхности со скоростью (м/мин): 35 – 45; 55 – 70; 75 – 85; 100 – 115
2 Бег по горизонтальной поверхности со скоростью 110 – 125 м/мин
3 Движение по горизонтали при высоте прохода 1.0 и 1.8 м
4 Ползание через узкий проход высотой 0.5; 0,7; 1.0 м
5 Подъем и спуск по вертикальной лестнице
6 Подъем и спуск по маршам лестницы под углом 30°
7 Подъем по лестнице под углом 45°
8 Перенос груза массой 10, 20 и 30 кг по горизонтальной поверхности
9 Подъем и спуск с грузом массой 30 кг по маршам лестницы под углом 30°
10 Подъем и спуск с грузом массой 10, 20 и 30 кг по лестнице под углом 45° и 65°
11 Перенос пострадавшего на носилках двумя испытателями по горизонтальной поверхности
12 Подъем и спуск пострадавшего на носилках двумя испытателями по маршам лестницы под углом 30° и 45°
13 Подъем и спуск потерпевшего на носилках по лестнице под углом 45°
В течение времени выполнения упражнений дела-
ли отбор проб выдыхаемого воздуха для исследования
газообмена и определяли частоту дыхания. По окон-
чании упражнения, в начале обновительного периода,
определяли частоту сердечных сокращений (ЧСС) и
артериальное давление (АД). Допустимым показате-
лем считали ЧСС = 150 мин-1.
Все полученные экспериментальные данные были
сгруппированы в соответствии с задачами исследова-
ний и обработаны методами математической стати-
стики для определения средних величин и их оценок.
Результаты исследований энергозатрат мQ , Вт,
пожарных по горизонтальной поверхности в полный
рост в зависимости от скорости движения V , м/мин,
потребления кислорода мq , л/мин, в штатной экипи-
ровке без дополнительного груза, с грузом массой 20,
30 кг и при переносе пострадавших на носилках при-
ведены на Рисунках 1, 2. Под ними, а также после
следующих рисунков, приведены аппроксимирую-
щие уравнения.
1000
800
600
400
200
0 20 40 60 80 100 V, м/мин
Qм, Вт
4
3
5
2
1
Рисунок 1. Зависимость энергозатрат пожарных от
скорости движения по горизонтальной по-
верхности в полный рост: 1 – в экипировке;
2, 3 – с грузом 20, 30 кг; 4 – перенос постра-
давшего; 5 – для горноспасателей без допол-
нительного груза
=
++−=−
=
++−=−
=
++−=−
=
++−=−
=
++−=−
9910.0
,3338.481343.120473.05
;9930.0
,5867.982702.120304.04
;9929.0
,1716.704116.90237.03
;9946.0
,5064.440012.80199.02
;9940.0
,2662.1044466.5009.01
2
2
2
2
2
R
VVQ
R
VVQ
R
VVQ
R
VVQ
R
VVQ
м
м
м
м
м
(3)
1
0 20 40 60 80 100 V, м/мин
qм, л/мин
4
3
2
1
2
3
Рисунок 2. Зависимость потребления кислорода пожар-
ных от скорости движения по горизонталь-
ной поверхности в полный рост: 1 – в экипи-
ровке; 2, 3 – с грузом 20, 30 кг; 4 – перенос
пострадавшего
Эти энергозатраты относятся к категориям “тяже-
лой” и “очень тяжелой” физических нагрузок. Отно-
шение энергозатрат горноспасателей (штриховая
линия 5) к энергозатратам пожарным (1), в частно-
сти, в экипировке, равняется 1.3.
(для горноспасателей).
S. Alekseienko, H. Zavialov, I. Shaikhlislamova. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(3), 90-96
93
=
++⋅−=−
=
++⋅−=−
=
++⋅−=−
=
++⋅−=−
−
−
−
−
.9934.0
,3235.00382.0103106.94
;9929.0
,2266.00295.0104851.73
;9947.0
,1384.00251.0101818.62
;9939.0
,3426.0168.010616.21
25
25
25
25
R
VVq
R
VVq
R
VVq
R
VVq
м
м
м
м
(4)
В данном случае энергозатраты по сравнению с ре-
зультатами работы (Vol’skiy, Gavrilko, & Mariychuk,
2003) выше на 10%. Результаты исследований скоро-
сти движения, потребления кислорода и энергозатрат
пожарных при движении по проходу ограниченной
высоты приведены на Рисунках 3 – 5. При этом за
абсциссу принята относительная высота 0h :
max0 / hhh = , (5)
где:
max,hh – реальная и максимальная высота прохо-
да преодолеваемого участка, а 2max =h м, т.к. при
этой высоте энергозатраты пожарных аналогичны
этим значениям при движении в полный рост.
0.2
, м/минV
0
10
20
30
40
50
0.4 0.6 0.8
4
3
2
1
h0
Рисунок 3. Зависимость скорости движения пожарных
от безразмерной высоты проема преодолева-
емого участка: 1 – без груза; 2, 3 – с грузом 20,
30 кг; 4 – перенос пострадавшего на носилках
=
−−=−
=
−+−=−
=
−+−=−
=
−+−=−
.9523.0
,48.281.975714.954
;9929.0
,8429.747.2118571.873
;9674.0
,9873.807.2465714.1132
;9674.0
,3057.1111.3577143.1901
0
2
0
0
2
0
0
2
0
0
2
0
R
hhV
R
hhV
R
hhV
R
hhV
(6)
, л/минqм
1
2
3
0 0.2 0.4 0.6 0.8
2
3
4
h0
1
Рисунок 4. Зависимость потребления кислорода пожар-
ных от безразмерной высоты проема преодо-
леваемого участка: 1 – без груза; 2, 3 – с гру-
зом 20, 30 кг; 4 – перенос пострадавшего на
носилках
=
+−=−
=
+−=−
=
+−=−
=
+−=−
.9392.0
,1431.747.116429.64
;9371.0
,6911.418.71429.43
;9781.0
,868.311.55.22
;9380.0
,9977.34.67143.31
0
2
0
0
2
0
0
2
0
0
2
0
R
hhq
R
hhq
R
hhq
R
hhq
м
м
м
м
(7)
0
Qм, Вт
800
600
400
200
4
3
2
1
5
6
0.2 0.4 0.6 0.8 h0
Рисунок 5. Зависимость энергозатрат пожарных от
безразмерной высоты проема преодолеваемо-
го участка: 1 – без груза; 2, 3 – с грузом 20,
30 кг; 4 – перенос пострадавшего на носилках;
5 – для горноспасателей без груза; 6 – для по-
жарных с грузом 30 кг (Mariychuk, Papazova,
Onasenko, & Gavrilko, 2011)
S. Alekseienko, H. Zavialov, I. Shaikhlislamova. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(3), 90-96
94
=
+−−=−
=
+−=−
=
+−=−
=
+−=−
=
+−=−
9985.0
,7143.6051957143.355
;9389.0
,5057.22757.36587143.21204
;9369.0
,08.14943.228413153
;9788.0
,3943.12097.15692857.7592
;9387.0
,12.12764.205211901
0
2
0
0
2
0
0
2
0
0
2
0
0
2
0
R
hhQ
R
hhQ
R
hhQ
R
hhQ
R
hhQ
м
м
м
м
м
(8)
Отсюда следует, что в отличие от горноспасателей
(Mariychuk, Papazova, Onasenko, & Gavrilko, 2011) и
пожарных (Vol’skiy, Gavrilko, & Mariychuk, 2003), за
исключением переноса пострадавшего на носилках
двумя спасателями, имеет место существенная нели-
нейность от высоты проема преодолеваемого участка,
а энергозатраты принимают значение от 391 до
980 Вт, что относится к категории “тяжелой” и “очень
тяжелой” физической нагрузки. При этом максималь-
ное значение энергозатрат (Рис. 5, штриховая линия
5) горноспасателей, в частности, без дополнительного
груза от соответствующего значения для пожарных
меньше в 1.2 раза. Значения энергозатрат, по сравне-
нию с (Vol’skiy, Gavrilko, & Mariychuk, 2003), в част-
ности, при относительной высоте проема 0.5 выше,
примерно, в 1.3 (штрихпунктирная линия 6) и 1.6 раза
при движении в экипировке c грузом 30 кг и переносе
пострадавшего соответственно.
Результаты исследований по определению
потребления кислорода и энергозатрат пожарных при
движении по наклонной поверхности, в том числе по
лестнице, расположенной под разными углами, при-
ведены на Рисунках 6, 7.
qм, л/мин
3
2
1
1
2
3
-80 -60 -40 20 40 600-20 α, о
Рисунок 6. Зависимость потребления кислорода пожар-
ных от угла наклона преодолеваемого участ-
ка: 1 – без груза; 2 – с грузом 30 кг; 3 – перенос
пострадавшего на носилках
=
++⋅=−
=
++⋅=−
=
++⋅=−
−
−
−
.9328.0
,6303.10046.0101504.73
;9312.0
,6942.1007.0100001.02
;9361.0
,2459.10076.0108097.91
25
25
25
R
q
R
q
R
q
м
м
м
αα
αα
αα
(9)
-80 -60 -40 20 40 600-20 α, о
200
400
600
800
1000
1
2
4
3
Qм, Вт
Рисунок 7. Зависимость энергозатрат пожарных от
угла наклона преодолеваемого участка: 1 – без
груза; 2 – с грузом 30 кг; 3 – перенос постра-
давшего на носилках; 4 – для горноспасателей
с грузом 30 кг
=
++=−
=
++=−
=
++=−
=
++=−
.9387.0
,5501.4306522.00363.04
;9484.0
,1381.5184556.10236.03
;9422.0
,0854.5392428.20361.02
;9321.0
,6093.400423.20305.01
2
2
2
2
R
Q
R
Q
R
Q
R
Q
м
м
м
м
αα
αα
αα
αα
(10)
В данном случае в Таблице 1, в отличие от работ
(Mariychuk, Papazova, Onasenko, & Gavrilko, 2011;
Volskyi, Havrylko, & Maryichuk, 2003), при спуске по
лестнице получены три данные для энергозатрат, а не
двух ( 30−=α и )90−=α , через которые можно
провести только прямую линию, а не кривую, тем
более, что в этом диапазоне изменения имеет место
точка перегиба.
Энергозатраты нелинейно связаны с углом
наклона лестницы, меняются, в основном, в диапа-
зоне от 391 до 1065 (в работе (Volskyi, Havrylko,
Maryichuk, 2003) свыше 320 до 800 Вт), что отно-
сится к категории физической нагрузки как “тяже-
(для горноспасателей).
S. Alekseienko, H. Zavialov, I. Shaikhlislamova. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(3), 90-96
95
лая” и “очень тяжелая”. Отношение энергозатрат по
сравнению с ранее полученными равно 1.22 и 1.33, в
частности при спуске с грузом 30 кг наверх и вниз
при 60=α , а по сравнению с горноспасателями
(штриховая линия 4) – в среднем 1.15 в диапазоне
изменения углов от –40° до 90°.
Результаты исследований показывают, что зависи-
мость энергозатрат пожарных от потребления кислоро-
да имеет вид:
мм qQ ⋅= 318 . (11)
Следует отметить, что вышеприведенные урав-
нения (3) – (11), в основном, получены при ведении
работ пожарными в противогазах при полной ви-
димости и температуре воздуха окружающей среды
не выше 27°С.
Если условия отличаются, при расчете скорости
движения необходимо ввести поправочный коэффи-
циент, являющийся произведением двух частных
коэффициентов: 21KKK = , в отличие от горноспаса-
телей (DNAOP…, 1997).
Коэффициент 1K учитывает снижение скорости
движения при задымлении окружающей среды и
принимает значения при следующих ограничениях:
lK 1.01 = , (12)
≥
≤
=
.м10если,0.1
м;2если,2.0
1 l
l
K (13)
где:
l – длина зоны видимости при задымлении, м.
Коэффициент 2K учитывает уменьшение скоро-
сти движения при K2 повышенной температуре воз-
духа окружающей среды и принимает соответствен-
но значения:
( ),2708,012 −−= tK (14)
≥
≤
=
.C50если,812,0
C;27если,0,1
2
t
t
K (15)
где:
t – температура воздуха, °С.
Приведенные зависимости позволяют определять
энергетические показатели при планировании разных
маршрутов на учебных полигонах, проведении по-
жарно-спасательных работ, а также проводить иссле-
дования тепломассообменных процессов в защитной
одежде, обеспечивая при этом повышение безопас-
ности пожарных.
3. ВЫВОДЫ
Разработан метод для определения одной из со-
ставляющих системы “окружающая среда – противо-
тепловой костюм – организм пожарного – физиче-
ская нагрузка” – энергозатрат пожарных горноспаса-
тельных подразделений в зависимости от вида и
условий выполнения аварийно-спасательных работ:
массы переносимого груза, высоты преодолеваемого
участка, угла наклона и направления движений, по-
требления кислорода из дыхательного аппарата, ско-
рости движения от первых трех параметров, а также
при задымлении и повышенной температуре окру-
жающей среды; определена тяжесть выполняемых
работ пожарных.
Приведенные результаты энергетических пока-
зателей пожарных будут использованы при плани-
ровании различных маршрутов на учебных полиго-
нах, проведении аварийно-спасательных работ,
исследованиях тепломассообменных процессов в
костюме с охлаждением водой по открытому циклу
для определения основной технической характери-
стики – времени его защитного действия. Это обес-
печит повышение эффективности работ и безопас-
ность спасателей.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Авторы статьи выражают благодарность государ-
ственной военизированной горноспасательной службе
Украины (ГВГС Украины) за участие в эксперимен-
тальных исследованиях.
REFERENCES
Dahlgren, A., Harrie, L., & Axelsson, A. (2008). Planning
Rescue Services with Non-Stationary Rescue Units. Fire
Technology, 45(3), 239-255.
http://dx.doi.org/10.1007/s10694-008-0051-y
Einsatzdauer der Grubenwerk in Grubenbauen mit feucht-
warmen Wettern. (1989). Technischer Slussbericht. Essen:
Forschungsinstitut der Steinkohlenbergbauvereins.
Hossli, G. (1980). Extended Rescue Action by Members of
Rescue Organisations. Resuscitation and Life Support in
Disasters Relief of Pain and Suffering in Disaster Situa-
tions, 9-11.
http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-67095-4_3
Klimenko, Yu. (2001). Teoreticheskie osnovy teplovykh
raschetov protivoteplovoy odezhdy dlya gornospasateley.
Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu.
Dnіpropetrovsk, (3), 70-73.
Mariychuk, I., Papazova, O., Onasenko, A., & Gavrilko, A.
(2011). Energozatraty chlenov avariyno-spasatel’nykh po-
drazdeleniy. Gornospasatel’noe delo, (48), 172-181.
Minugleprom Ukrainy. (1997). DNAOP 1.1.30 – 4.01 – 97.
Ustav GVGSS po organizatsii i vedeniyu gornospa-
satel’nykh rabot (06.06.1997, No 232). Kiev: Minugleprom
Ukrainy.
Minzdrav SSSR. (1981). Fiziologo-gigienicheskie trebovaniya
k izoliruyushchim sredstvam individual’noy zashchity.
(23.06.1980). SSSR: Minzdrav
Onasenko, A. (2010). Obosnovanie parametrov sredstv indi-
vidual’noy protivogazoteplovoy zashchity gornorabochikh
(Ph.D.). MakNII.
Polozhiy, V., Mariychuk, I., Popazova, O., Gavrilko, A. (2012).
Mnogokratnoe primenenie okhlazhdayushchikh elementov
protivoteplovoy odezhdy. Gornospasatel’noe delo, (49),
165-172.
Pasnak, I., Prydatko, O., & Gavrilyk, A. (2016). Development
of Algorithms for Efficient Management of Fire Rescue
Units. Eastern-European Journal of Enterprise Technolo-
gies, 3(3), 22.
http://dx.doi.org/10.15587/1729-4061.2016.71604
Svub, J. (2013). Smart Suits for Rescue Units. In 13th SGEM
GeoConference on Informatics, Geoinformatics and Re-
S. Alekseienko, H. Zavialov, I. Shaikhlislamova. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(3), 90-96
96
mote Sensing (pp. 235-240). SGEM Scientific Papers
DataBase.
http://dx.doi.org/10.5593/sgem2013/bb2.v1/s07.031
Vol’skiy, V., Gavrilko, A., & Mariychuk, I. (2003). Energe-
ticheskie pokazateli pozharnykh pri peredvizhenii v avari-
ynoy obstanovke. Gornospasatel’noe delo, 51-55.
Voronov, P. (2008). Obosnovanie parametrov i sozdanie kom-
pleksa protivoteplovoy zashchity gornospasateley s
ispol’zovaniem szhatogo vozdukha. (Ph.D.). MakNII.
ABSTRACT (IN RUSSIAN)
Цель. Определение зависимостей энергозатрат организма спасателей от вида и условий выполнения ава-
рийно-спасательных работ.
Методика. Аналитико-экспериментальные методы при исследовании энергетических показателей спасате-
лей при ведении аварийно-спасательных работ в экстремальных микроклиматических условиях и определении
тяжести их работ.
Результаты. Получены зависимости для определения энергозатрат спасателей от массы переносимого гру-
за, высоты преодолеваемого участка, угла наклона и направления движений, потребления кислорода из дыха-
тельного аппарата, при подъеме и спуске по лестнице, а также скорости движения от первых трех параметров;
определена тяжесть выполняемых работ.
Научная новизна. Полученные результаты исследований позволили уточнить показатели энергозатрат
спасателей в соответствующих условиях.
Практическая значимость. Приведенные результаты исследований будут использованы при планировании
разных маршрутов на учебных полигонах, проведении аварийно-спасательных работ, включая тушение пожа-
ров, проведении дальнейших исследований тепломассообмена в противотепловом костюме с охлаждением
водой по открытому циклу для повышения эффективности работы и безопасности спасателей.
Ключевые слова: аварийно-спасательные работы, высота прохода, защитная одежда, масса груза, по-
жарный, расход кислорода, скорость движения, угол наклона поверхности.
ABSTRACT (IN UKRAINIAN)
Мета. Визначення залежностей енерговитрат організму рятувальників від виду та умов виконання аварійно-
рятувальних робіт.
Методика. Аналітично-експериментальні методи при дослідженні енергетичних показників рятувальників при
веденні аварійно-рятувальних робіт у екстремальних мікрокліматичних умовах і визначенні важкості їх робіт.
Результати. Отримано залежності для визначення енерговитрат рятувальників від маси стерпного вантажу,
висоти подоланої ділянки, кута нахилу і напрямків руху, споживання кисню з дихального апарату, при підйомі й
спуску по сходах, а також швидкості руху від перших трьох параметрів; визначена тяжкість виконуваних робіт.
Наукова новизна. Отримані результати досліджень дозволили уточнити показники енерговитрат рятуваль-
ників і гірничорятувальників у відповідних умовах.
Практична значимість. Наведені результати досліджень будуть використані при плануванні різних марш-
рутів на навчальних полігонах, проведенні аварійно-рятувальних робіт, включаючи гасіння пожеж, проведення
подальших досліджень тепломасообміну в протитепловому костюмі з охолодженням водою з відкритого циклу
для підвищення ефективності роботи і безпеки рятувальників.
Ключові слова: аварійно-рятувальні роботи, висота проходу, захисний одяг, маса вантажу, пожежний,
витрата кисню, швидкість руху, кут нахилу поверхні.
ARTICLE INFO
Received: 15 August 2016
Accepted: 5 September 2016
Available online: 30 September 2016
ABOUT AUTHORS
Serhii Alekseienko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Aerology and Labour
Protection, National Mining University, 19 Yavornytskoho Ave., 4/70, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail:
alekseenkoso@mail.ru
Hennadii Zavialov, Research worker the “Respirator” Scientific Research Institute of Mine-rescue Work and Fire Safe-
ty, The “Respirator” Scientific Research Institute of Mine-rescue Work and Fire Safety, 2 Shybankova Sq, 85300,
Krasnoarmiisk, Ukraine. E-mail: zavyalov57@mail.ua
Iryna Shaikhlislamova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Aerology and
Labour Protection, National Mining University, 19 Yavornytskoho Ave., 4/70, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine.
E-mail: shaix@ukr.net
|