Команда ученых из России и Великобритании, в числе которых исследователи из ТюмГУ, Московского энергетического института, МГУ, Университета Уорвика и Университета Кингстона, совершила значимый шаг в области противопожарной безопасности. Проведенные ими исследования доказывают: морская вода, обладающая уникальными физико-химическими свойствами, способна эффективно защищать инфраструктуру и персонал от мощного теплового излучения при пожарах на морских нефтяных платформах и других объектах, где доступ к пресной воде ограничен.
Инновационный подход к использованию морской воды
В инновационной работе рассмотрена насущная задача: как организовать противопожарную защиту в условиях, где запасы пресной воды ограничены или вовсе недоступны. На практике завесы из водяных капель являются наиболее распространенным способом экранирования теплового излучения. Они работают за счет рассеяния и поглощения опасных инфракрасных и видимых волн в слое мелких капель, которые распыляются специальными форсунками вокруг уязвимых зон.
Традиционно в системах такого типа используется пресная вода. Однако ученые решили выяснить, возможно ли столь же эффективно применять морскую воду, находящуюся в изобилии в прибрежных районах, на морских платформах и суднах, претерпевающих риск возгорания. Особенно актуальным этот вопрос становится там, где пресная вода — стратегически ценный, но редкий ресурс.
Научное моделирование и открытия в микрогидродинамике
Коллектив исследователей под руководством Леонида Домбровского — ведущего специалиста лаборатории микрогидродинамических технологий Института Х-BIO ТюмГУ — разработал физическую модель процессов, происходящих при экранировании огня морской водой. Были выполнены сложные численные расчеты для системы дифференциальных уравнений, детально описывающих динамику испарения морских капель в условиях экстремальных температур пламени (до 1200 °C).
Благодаря этим расчетам выяснилось, что при нагреве микрокапель морской воды на их поверхности формируется тонкая соляная корка, которая удерживает пар внутри капли. Как только давление пара в капле достигает определенного предела, корка прорывается: происходит выброс струи паровой смеси с высокой концентрацией соли. В итоге завеса, созданная морской водой, уже через доли секунды после воздействия пламени содержит не только водяные капли, но и множество мельчайших кристаллов и оболочек соли.
Уникальные оптические и тепловые свойства завесы
В результате экспериментов ученые впервые доказали, что завеса из морской воды может создавать надежную преграду для теплового излучения, несмотря на присутствие в ней солевых частиц. Оказывается, комбинация крупных полых соляных сфер и кристаллов обеспечивает эффективное экранирование, зачастую даже не уступая по эффективности аналогичной завесе из пресной воды.
Такой эффект обусловлен не только способностью воды испаряться и поглощать тепло, но и особыми оптическими свойствами образующихся частиц, которые непрозрачны для инфракрасного и видимого света. Это качественно новое понимание процессов экранирования позволяет более гибко подходить к проектированию комплексных систем пожарной защиты в морских и прибрежных регионах.
Практическое значение и международное сотрудничество
Вклад в это исследование внесли ведущие университеты России и Великобритании при поддержке авторитетного научного фонда The Leverhulme Trust. Такой международный опыт крайне востребован, учитывая актуальность вопросов экологической и технологической безопасности в зонах интенсивной эксплуатации природных ресурсов.
Результаты работы уже нашли отражение в рекомендациях по эксплуатации морских платформ и судов, а также могут быть использованы при проектировании новых объектов в нефтегазовой и судоходной индустриях. Возможность создавать эффективные защитные завесы даже в местах, где в распоряжении лишь морская вода, открывает новые перспективы для обеспечения безопасности и минимизации экологических рисков.
Будущее противопожарной безопасности
Полученные знания способствуют развитию экологичных и экономичных методов защиты от пожаров, помогая компаниям оптимально использовать местные ресурсы и современные научные достижения. Инновационные системы на основе морской воды могут стать ключевым элементом комплексной противопожарной инфраструктуры, делая морские и прибрежные объекты более защищенными и устойчивыми к чрезвычайным ситуациям. Благодаря совместным усилиям исследователей из ТюмГУ, МГУ и Университета Кингстона современная наука удалось вывести технологии обеспечения безопасности на принципиально новый уровень, что внушает оптимизм и уверенность в завтрашнем дне.
Источник: scientificrussia.ru
