Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Быстрое распространение огня по наклонной поверхности
Rapid spread of fire up an inclined surface
Эффект траншеи – это сочетание факторов, способствующих быстрому распространению огня по наклонной поверхности. Он основан на двух хорошо изученных, но отдельных принципах: эффекте Коанды из гидродинамики и концепции вспышки из динамики горения.
The trench effect is a combination of circumstances that can rush a fire up an inclined surface. It depends on two well understood but separate ideas: the Coandă effect from fluid dynamics and the flashover concept from fire dynamics:
Эффект Коанды – это тенденция быстрого потока газов отклоняться к близлежащим поверхностям и прилипать к ним. Статическое давление потока при этом снижается, создавая разницу давлений между поверхностью и окружающим пространством. Это отклоняет поток к поверхности и удерживает его вдоль нее. Вспышка – это внезапное, масштабное возгорание, возникающее, когда большинство поверхностей в замкнутом пространстве нагреваются до температуры, при которой они начинают выделять горючие газы, способные к самовоспламенению. До наступления вспышки горючие газы могут выделяться, но быть недостаточно горячими для воспламенения. Эффект траншеи проявляется, когда огонь распространяется вдоль круто наклонной поверхности. Пламя прижимается к поверхности, демонстрируя эффект Коанды. Пламя нагревает материал выше, вызывая выделение газов, которые самовоспламеняются, приводя к вспышке. Пламя, возникающее в этих областях, также подвержено эффекту Коанды и образует направленную струю, распространяющуюся вверх по наклонной поверхности. Эта струя продолжает распространяться до полного выгорания топлива.
The Coandă effect is the tendency of a fast stream of gases to bend towards, and adhere to, nearby surfaces. The stream's static pressure tends to decrease, which creates a pressure difference between the surface and areas far from it. This bends the stream towards the surface and tends to keep it attached to that surface. Flashover is a sudden widespread fire, which occurs when most surfaces in a space are heated until they emit flammable gases hot enough to auto ignite. Before flashover, flammable gases may be emitted but are too cool to ignite. The trench effect occurs when a fire burns beside a steeply inclined surface. The flames lie down along the surface, demonstrating the Coandă effect. The flames heat the material farther up: these emit gases that autoignite in a flashover event. The flames from these areas are themselves subject to the Coandă effect and blow a jet of flame up to the end of the inclined surface. This jet continues until the fuel depletes.
Предыстория
Эффект траншеи стал известен благодаря научному исследованию пожара на станции Кингс-Кросс. Пожар начался на эскалаторе (содержащем дерево и многолетний слой жира) между платформами линии Пикадилли и билетным залом станции метро Кингс-Кросс Сент-Панкрас. Многие очевидцы указывали, что вначале огонь на эскалаторе был небольшим и управляемым: сотрудники пожарной службы и британской транспортной полиции отметили, что пламя казалось не больше, чем горящий большой картонный ящик. Присутствующие были удивлены, когда из эскалатора внезапно вырвался устойчивый столб пламени в билетный зал. Одного эффекта Коанды было недостаточно, чтобы объяснить внезапный взрыв, сбивший с ног некоторых выживших. Относительно слабое пламя, связанное с эффектом Коанды и обтекающее пространство на и под наклонной траншеей эскалаторных ступеней, заставило многих пассажиров поверить, что они не находятся в непосредственной опасности. Один из выживших сообщил, что подошел к эскалатору и заметил густой черный дым, который внезапно поднялся вверх. Основные человеческие жертвы были вызваны внезапной вспышкой, а не самим пламенем, возникшим из-за "эффекта Коанды". Люди, находившиеся в билетном зале на вершине эскалаторов и избегавшие видимого пламени, оказались в зоне поражения вспышкой. На ранних стадиях пожара большая часть пламени располагалась в траншее эскалатора: лишь немногие языки пламени поднимались над балюстрадой. Стенки траншеи усиливали эффект, предотвращая потерю тепла за счет излучения в стороны, изолируя и концентрируя тепло вдоль узкой траншеи. Службы экстренного реагирования не были готовы к крупному пожару из-за отсутствия видимого пламени. Когда ступени эскалатора вспыхнули, огонь резко усилился и охватил большую часть билетного зала. Лаборатория охраны здоровья и безопасности Исполнительного агентства по охране здоровья и безопасности в Бакстоне провела испытания, зажигая пожары в моделях эскалатора и билетного зала в масштабах 1/10 и 1/3, что продемонстрировало, что эффект траншеи был основной причиной интенсивности и быстрого распространения пожара на Кингс-Кросс. Внезапная вспышка могла быть вызвана древесным газом (в основном метаном), выделяющимся при пиролизе деревянных ступеней эскалатора. Когда концентрация газа достигает критического значения – нижнего предела воспламеняемости – газ внезапно воспламеняется в присутствии пламени, что приводит к взрыву. В эпизоде телесериала "Forensic Files" под названием "Flashover" подробно рассказывается о пожаре на Кингс-Кросс, а также о компьютерном моделировании и других анализах, которые позволили обнаружить эффект траншеи. В эпизоде телесериала "Секунды до катастрофы" под названием "Ад лондонского метрополитена" подробно описывается пожар на Кингс-Кросс на основе показаний очевидцев и расследование, приведшее к открытию эффекта траншеи. Эффект траншеи также был назван причиной быстрого распространения лесных пожаров по склонам холмов, что несколько раз приводило к гибели пожарных.
The trench effect became known because of the scientific investigation of the King's Cross fire. The fire started on an escalator (containing wood and years of built up grease) between the Piccadilly line platforms and the ticket hall at King's Cross St Pancras tube station. Many eyewitnesses indicated that early on, the fire in the escalator was of manageable size: officers from the Fire Brigade and British Transport Police indicated that the fire appeared no larger than a large cardboard box burning. Those present were surprised when it suddenly threw a sustained jet of flame into the ticket hall. The Coandă effect alone could not explain the sudden blast that blew some survivors off their feet. The relatively inconspicuous flames associated with the Coandă effect, hugging the space on and under the inclined trench of the escalator steps, led many travellers to believe they were not in immediate danger. One survivor reported approaching the escalator and noting thick black smoke that suddenly blew up. The main loss of life came from the sudden flashover, rather than the precipitating flames of the 'Coandă effect' fire itself. The people in the ticket hall at the top of the escalators, whilst avoiding the visible flames, were caught in the path of the flashover. In the early stages of the fire, most of the flames were lying down in the escalator trench: only a few visibly protruded above the balustrade. The sides of the trench further enhanced the effect by preventing heat loss by radiation to the side, insulating and concentrating the heat along the narrow trench. Emergency services were not prepared for a major fire, due to the lack of visible flames. When the treads of the escalator flashed over, the fire grew dramatically and ignited most of the ticket hall. The Health and Safety Executive's Health and Safety Laboratory in Buxton lit fires in 1/10 scale and 1/3 scale models of the escalator and ticket hall, which demonstrated that the trench effect was the main cause of the intensity and rapid spread of the King's Cross fire. The sudden flashover may be attributed to the wood gas (mainly methane) emitted from the pyrolysis of the wooden escalator itself. When the concentration of gas reaches a critical value, the lower flammable limit, the gas suddenly catches fire in the presence of a flame, resulting in an explosion. An episode of the television series Forensic Files entitled "Flashover" detailed the King's Cross fire, along with the computer modelling and other analyses which discovered the trench effect. An episode of the television series Seconds from Disaster entitled "London's Subway Inferno" detailed both the King's Cross Fire based on eyewitness accounts and the investigation leading up to the discovery of the trench effect. The trench effect has also been cited as the cause of rapid spread of wildfires up hills, which has led on several notorious occasions to the deaths of multiple firefighters.