Как работает спасательная система, придуманная для эвакуации из высотных зданий
Как спасать людей из охваченных пламенем зданий, изобретатели-энтузиасты задумались еще в XVIII веке. После нескольких крупных трагедий в XIX веке пожарная безопасность стала частью строительных кодексов. С тех пор подход к спасению людей из огня пришлось неоднократно пересматривать — не в последнюю очередь из-за появления высотных зданий и небоскребов. Совместно с «НИИ парашютостроения», который в составе холдинга «Технодинамика» входит в Госкорпорацию «Ростех», рассказываем об эволюции средств спасения людей при пожарах и особых парашютах, которые позволяют эвакуироваться из высотных зданий. И тестируем такой парашют.
Утром 11 сентября 2001 года члены террористической группировки Аль-Каида взяли под контроль четыре американских пассажирских лайнера. Самолеты изменили курс и направились в сторону Нью-Йорка. Жители в ужасе наблюдали, как в 8:46 утра по местному времени рейс 11 врезался в северную башню Всемирного торгового центра. Южную башню около 9:03 протаранил рейс 175. После взрывов начался пожар.
Камеры тележурналистов и собравшихся поблизости очевидцев выхватывали из дыма языки пламени и людей, оказавшихся запертыми на верхних этажах четырехсотметровых зданий. Спасаясь от невыносимого жара, который распространялся значительно быстрее огня, несчастные группами и поодиночке высовывались сквозь оконные проемы, а затем прыгали вниз и разбивались. Сколько всего человек погибло таким образом — неизвестно.
На каждом из 110 этажей обеих башен находилось по три эвакуационных выхода. Как вышло, что люди очутились в безвыходной ситуации? По итогам расследования выяснилось, что после столкновения с самолетами проходы выше 92 этажа в северной башне были заблокированы. В южной башне разрушены оказались две из трех лестниц выше 78 этажа. Эвакуация с крыши оказалась невозможной из-за густого дыма.
У тех, кому 11 сентября 2001 года не повезло оказаться на самом верху башен-близнецов, не оставалось шансов на спасение. Видеокадры и фотографии с летящими навстречу земле людьми приводили в ужас и заставляли думать о том, как не допустить этого снова.
Специалисты по безопасности обратили внимание на высотные здания в конце 1960-х. Тогда основным предметом интереса были аварийные лестницы, а точнее –характеристики, которые могли повлиять на темпы эвакуации: длина, ширина, количество ступеней, расположение в здании. В дальнейшем исследования сфокусировались на том, какую роль во время эвакуации играет поведение людей. А еще несколько десятилетий спустя теракты 9/11 вынудили специалистов вернуться к проблеме спасения людей из небоскребов и задуматься об эффективности различных стратегий и путей эвакуации.
Вообще говоря, безопасность людей во время пожара можно обеспечить даже внутри здания. Стратегия, в рамках которой люди не покидают здание и ждут прибытия спасателей, называется defend-in-place. Для этого необходимо, чтобы конструкция была устойчива к высоким температурам, а внутренние помещения и коммуникации препятствовали распространению дыма и огня. В таком случае эвакуация может и не потребоваться. Но даже сейчас высотки далеко не всегда соответствуют этим требованиям.
Зато небоскребы нового образца, которые возведены на месте разрушенных башен Всемирного торгового центра в Нью-Йорке, в полной мере учитывают горький опыт. Они устойчивы к высоким температурам, большим нагрузкам и ударам — и все-таки предусматривают оперативную эвакуацию людей.
Их конструкция предполагает больше лестниц, нежели раньше, и особую систему, позволяющую использовать для эвакуации лифты. Исследования показали, что комбинация различных средств эвакуации, которые вполне могут быть не так хороши поодиночке, способна существенно ускорить процесс. При этом эффективность может варьироваться с учетом особенностей поведения людей – например, их готовности ожидать возвращения эвакуационного лифта. В перечень требований, ставших частью строительных кодексов после 11 сентября, помимо прочего, вошла также повышенная огнестойкость и противопожарная защита, ударопрочные шахты лифтов, подсветка путей эвакуации и системы радиосвязи для поддержания контакта с аварийными службами.
Средства эвакуации людей из жилых зданий появились еще до включения норм пожарной безопасности в строительные кодексы и существовали в формате негосударственных инициатив. Как правило, это были вариации веревочных и деревянных лестниц, крепившихся к полу комнаты или подоконнику. Встречались и более оригинальные идеи – например, парашюты, лебедочные системы и мостики, которые перекидывались на другое здание.
В конце XIX — начале XX века крупные пожары в Великобритании и Америке послужили поводом к включению дополнительных норм в строительные кодексы. На фасадах зданий появились лестницы, с точки зрения застройщика обладавшие двумя важными преимуществами: они дешево стоили и без труда устанавливались на существующее жилье. Правда, вскоре стало понятно, что люди используют лестничные площадки не по назначению: складывают вещи или обустраивают спальное место. Со временем нормы пожарной безопасности потребовали наличия дополнительных путей эвакуации, помимо наружных лестниц.
В 1930-х некоторые американские школы и госпитали начали устанавливать металлические эвакуационные желоба. Подобные средства эвакуации – правда, далеко не всегда выполненные из металла – до сих пор пользуются спросом.
Атака на башни-близнецы не только внесла коррективы в парадигму противопожарного дизайна небоскребов, но и оживила рынок нетипичных средств эвакуации. Сразу несколько компаний представили непохожие друг на друга решения: от стального желоба, который закрепляется на крыше высотного здания, до компактного парашюта упрощенной конструкции.
Разработкой узкоспециализированных средств спасения занимаются и в России. Все существующие виды парашютов – космические, грузовые, подводные, шахтные, спортивные и спасательные в том числе – производит парашютный дивизион, созданный на базе холдинга «Технодинамика» Госкорпорации «Ростех».
Одна из последних разработок – индивидуальная парашютная система специального назначения «Шанс», которая позволяет совершать прыжки со сверхмалых высот. «Парашют сам раскрывается на нужной высоте, поэтому его использование не требует специальной подготовки. Эта разработка позволит значительно повысить уровень безопасности при эксплуатации высотных зданий», – рассказывал индустриальный директор авиационного комплекса Госкорпорации «Ростех» Анатолий Сердюков.
Идея проекта возникла семь лет назад, однако работа началась только в 2015 году. Не так давно парашют запустили в производство. Корреспонденты N + 1 отправились в московский «НИИ парашютостроения», чтобы посмотреть на него в действии.
В январе 2006 года в здании ПромстройНИИПроекта во Владивостоке случился пожар. Резервный лифт оказался заблокирован, лестница запасного выхода — перекрыта железной решеткой. Машина с пожарной лестницей не смогла подобраться к зданию с нужной стороны. Дым и подступающий огонь в конце концов вынудили девятерых женщин прыгнуть вниз из окон восьмого этажа.
Аварийный парашют в такой ситуации дает возможность спастись: допустимая высота прыжка составляет 33 метра. Если в свободном падении с высоты седьмого-восьмого этажа человек развивает скорость до 50 метров в секунду, то парашют АС-1 (аббревиатура аварийно-спасательный-1) обеспечивает вертикальную скорость приземления в пять метров в секунду. Это все равно что прыгнуть с высоты полутора метров.
На предприятии нас встречает парашютист-испытатель Владимир Нестеров, возглавляющий испытательную службу АО «НИИ парашютостроения». С 1983 года Нестеров занимается испытательной работой. За 37 лет он успел поработать со всем спектром «парашютных людских систем».
«При возможности вывести людей через пожарные выходы или найти безопасное место никакой необходимости прыгать нет, – соглашается Нестеров. – Спасательный парашют нужен, когда ситуация становится совершенно безвыходной». Отсюда и название парашюта – «Шанс».
У здания «НИИ парашютостроения» повис манекен бледно-зеленого цвета. Вечного испытателя с парашютом «Шанс» за спиной зовут Иваном Ивановичем. На манекене нам демонстрируют подвесную систему АС-1, которая напоминает грубый рюкзак. На месте спинно-плечевые обхваты и грудная перемычка. Глаз цепляется разве что за кажущиеся лишними петли, охватывающие ноги манекена. Владимир Нестеров тянет за регулировочные пряжки и таким образом подгоняет систему под телосложение манекена.
Вместо внутренностей у болванчика-парашютиста – опилки вперемешку с песком и керамзитом. Состав варьируется в зависимости от задачи. Вес манекена меняется, но объем остается прежним. На этот раз манекен весит 74 килограмма. Парашют добавляет еще пять сверху. Диапазон массы для АС-1 составляет от 45 до 95 килограмм. С учетом самого парашюта получается от 50 до 100 килограмм.
Начинается подготовка к «прыжку». Мы поднимаемся на крышу. Здесь установлена смотровая площадка и совершенно негде укрыться от жары. Температура на солнце подбирается к тридцати градусам. Автоматическая лебедка подтягивает Ивана Ивановича на высоту «прыжка» – чуть менее тридцати метров, где-то на уровне седьмого-восьмого этажа.
Посмотреть на то, как манекен сбросят с крыши, внизу собираются небольшие группки людей. Новый парашют прошел все этапы испытаний – это более двухсот «прыжков». Большинству сотрудников зрелище давным-давно приелось.
Пять.
Четыре.
Три.
Два.
Один.
Внизу дергают за длинный шнур, привязанный к фалу вытяжного звена. Манекен с лязгом улетает вниз. Почти сразу же раскрываются три купола. Парашютист Иван Иванович, шурша тканью, невредимым опускается на песок.
Спортивные или десантные парашюты не подойдут для спасения из горящего здания. Точно так же с аварийно-спасательным парашютом лучше не прыгать из самолета. Конструктивные особенности «Шанса» рассчитаны на эвакуацию из многоэтажного здания и учитывают как очень специфические условия спуска, так и стрессовое состояние человека.
Так, например, процесс подготовки к прыжку в виде пиктограмм нанесен на упаковку. Делай раз – вскрыл пакет. Делай два – надел и затянул подвесную систему. Делай три – зацепил карабин вытяжного звена. В отличие от других парашютов, АС-1 раскрывается принудительно.
Карабин крепится к устойчивому предмету в комнате – необходимо, чтобы он выдерживал мощность рывка от 50 до 70 килограмм. Замыкающие устройства ранца рвутся под действием веса парашютиста в момент прыжка. Не требуя никаких дополнительных действий, наружу вытягивается содержимое: стропы и три купола по 16 квадратных метров каждый.
Такое количество упрощений объясняется тем, что аварийно-спасательный парашют выполняет одну-единственную функцию. А потому конструкторы сосредоточились на главном: минимальной безопасной высоте прыжка, допустимом уровне перегрузок и приемлемой вертикальной скорости спуска.
Чтобы сделать безопасным прыжок с высоты седьмого-восьмого этажа, создатели АС-1 предпочли одному большому куполу три маленьких, а в качестве материала использовали ткань с минимальной воздухопроницаемостью. Это позволяет парашюту не только раскрываться за считанные секунды, но и обеспечивать приемлемую для неподготовленного человека перегрузку.
У обыкновенного спасательного авиационного парашюта перегрузочные значения в момент раскрытия могут составлять до 16 единиц. В аналогичной ситуации значения АС-1 остаются в пределах 3–5,5 единиц. «Как парашютист говорю, это вполне комфортное значение перегрузок. По субъективным ощущениям, воспринимается, как рывок», – рассказывает Нестеров.
Другое важное отличие «Шанса» от прочих парашютных систем – отсутствие возможности управления. Если человек принял решение прыгать, рассуждает Нестеров, задача «максимум» – обеспечить приемлемую вертикальную скорость.
Прыжок с низкой высоты означает, что человек проводит в воздухе всего несколько секунд, и никаких решений принять не успеет. Если же эвакуация происходит из небоскреба, парашютист столкнется с воздушными потоками, скорее всего, не справится с ними – но так или иначе будет снижаться вдоль здания.
На пути к земле купола или стропы парашюта с большой вероятностью могут зацепиться за выступающие элементы конструкции – элементы фасада, кондиционеры, антенны, балконы.
Чтобы человек не повис на здании, которое в этот момент может гореть, кромка купола ослаблена конструктивно и при контакте с препятствием легко рвется. То же самое касается строп парашюта. «Если у обычного парашюта стропы идут только по наружному периметру, по наружной кромке, то здесь есть второй ряд строп, который идет внутри купола», – рассказывает Нестеров. Таким образом, ни разрушение строп, ни даже потеря одного из куполов не должны помешать человеку на безопасной скорости опуститься на землю.
Исходя из необходимости минимизировать безопасную высоту прыжка, а также с учетом отсутствия скоростного напора, купола укладываются без чехлов, а стропы помещаются в специальные петли на дне ранца. Стропы соединены с подвесной системой не разъемными элементами, как в обычных парашютных системах, а попросту вшиты в нее. АС-1 – это одноразовая парашютная система. Обыкновенный парашют нужно время от времени переукладывать. «Шанс» укладывается в ранец рыхло, в течение всего срока службы не требует обслуживания и не рассчитан на повторное использование.
Создатели «Шанса» понимали, что их продукт разрабатывается для людей без подготовки, возможно, раненых и охваченных паникой. И потому создавали простую и надежную конструкцию с оглядкой на минимальный уровень навыков парашютиста, от которого, по словам Нестерова, в результате требуется просто шагнуть в окно.