КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ И ТУШЕНИЯ НИЗОВЫХ ЛЕСНЫХ И СТЕПНЫХ ПОЖАРОВ Российский патент 2012 года по МПК A62C3/02 

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к способам тушения лесных низовых и степных пожаров.

Известен способ локализации низовых лесных и степных пожаров, заключающийся в том, что перед фронтом пожара размещают на почве накладной шланговый заряд, затем его подрывают и создают таким образом минерализованную заградительную полосу [1].

Недостатком способа является его использование в «пассивном» (выжидательном) режиме, так как минерализованная полоса создается заранее, до прихода фронта лесного или степного пожара. При этом не учитываются условия, влияющие на распространение пожара. Так, неожиданное усиление ветра или изменение его направления может, в свою очередь, изменить направление распространения пожара независимо от расположения природных горючих материалов (ПГМ), рельефа местности и других факторов. Кроме того, «пассивный» способ локализации способствует дополнительному разрушению лесных и степных экосистем, поскольку сжигается определенное количество ПГМ на части лесной либо степной территории.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является комбинированный способ локализации и тушения с использованием штатных накладных шланговых зарядов [2].

В этом способе шланговый заряд взрывчатого вещества (ВВ) размещают в непосредственной близости от фронта пожара, подрывают его на передней кромке движущегося фронта так, чтобы ударная волна воздействовала на зону пиролиза и взрывала ее. За счет резкого повышения давления (фиг.1) срывают факел пламени и разрушают фронт горения. Оставшиеся мелкие очаги горения и тления дотушивают водой. Способ выбран за прототип.

Недостатком способа-прототипа является подрыв заряда непосредственно на передней кромке фронта пожара. В этом случае тепло от факела пламени, действуя на материал оболочки заряда, может разрушить его и вызвать несанкционированный взрыв заряда. При этом самая уязвимая часть факела - зона пиролиза - может оказаться вне зоны действия ударной волны. Подрыв заряда на кромке фронта пожара создает предпосылки переброса горящих частиц через минерализованную полосу на новые участки покрова ПГМ, и пожар может продолжаться. При несанкционированном взрыве заряда ВВ возникает угроза поражения операторов, оказавшихся в зоне действия ударной волны.

Кроме того, дотушивание оставшихся очагов горения обычно производят с помощью ранцевых лесных огнетушителей (РЛО), использование которых в условиях лесных массивов и степей крайне затруднено из-за отсутствия водоемов. РЛО также малопроизводительны и в снаряженном состоянии имеют значительный вес. Для непрерывного нагнетания воздуха в емкость затрачивается мускульная сила оператора, что приводит к его физической усталости. Поэтому эффективность и безопасность работ по локализации и тушению пожара снижается.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности и безопасности локализации и тушения низовых лесных и степных пожаров.

Задача решается тем, что шланговый заряд подрывают при достижении фронтом горения реперной вешки, которую устанавливают на пути фронта горения, причем заряд размещают за реперной вешкой на расстоянии А, которое определяют из соотношения

где Н - высота факела пламени; T₁ - температура пламени; Т' - температура зоны пиролиза; T* - температура разрушения оболочки заряда; T₀ - температура окружающей среды. Кроме того, оставшиеся очаги горения дотушивают дезинтегратором.

Сущность способа поясняется схемами. На фиг.1 приводится график зависимости давления Р от времени t при отсутствии горения (сплошная линия) и при горении ПГМ (штриховая линия)

На фиг.2 приведена схема размещения заряда ВВ при тушении пожара.

На фиг.3 приводится схема локализации ВВ относительно зоны пиролиза.

Фиг.4 иллюстрирует дотушивание оставшихся очагов горения с помощью дезинтеграторов [5].

Цифрами обозначены: 1 - заряд ВВ; 2 - факел пламени; 3 - покров ПГМ; 4 - зона пиролиза; 5 - участок сгоревшего ПГМ; 6 - ударная волна; 7 - оставшиеся очаги пламени; 8 - дезинтегратор.

Способ реализуется следующим образом.

В зоне лесного пожара операторы-пожарные определяют его интенсивность и классифицируют по типу: слабый, средней силы, сильный [3]. После этого оценивают высоту факела и на безопасном от огня расстоянии перед фронтом [4] на напочвенном покрове устанавливают реперную вешку (фиг.2). В качестве реперной ветки может быть шест с флажком. Затем на напочвенном покрове 3 размещают накладной шланговый заряд 1 на расстоянии Δ от вешки. Расстояние Δ определяют таким образом, чтобы исключить разрушение материала оболочки заряда от воздействия тепловой волны, предотвратить несанкционированный подрыв заряда и обеспечить эффективное действие ударной волны на зону пиролиза.

Ориентировочно расстояние Δ от передней кромки пожара до места размещения накладного шлангового заряда определяют из приведенного выше соотношения. При достижении передней кромки фронта реперной вешки заряд подрывают с помощью электродетонатора. Подрыв заряда 1 и взрыв зоны пиролиза 4 ударной волной 6 приводит к срыву факела пламени и разрушению фронта пожара (фиг.3).

Оставшиеся малые очаги горения 7 дотушивают с помощью дезинтеграторов 8 (фиг.4).

Таким образом, в дополнение к основным признакам способа-прототипа параллельно фронту пожара устанавливают вешки, по интенсивности пожара определяют высоту факела пламени, затем рассчитывают расстояние, на котором тепловая волна не разрушает материал оболочки заряда ВВ, где и прокладывают шланговый заряд. В отличие от прототипа дотушивание оставшихся после подрыва заряда очагов пламени 7 выполняют с помощью дезинтеграторов 8, формирующих ударную волну, способную сбить пламя [5].

Пример реализации способа. По прибытии к месту проведения работ операторы-пожарные определяют интенсивность пожара и высоту пламени Н. Оценим значение Δ. Пусть пожар будет малой, средней силы, сильный, тогда Н равно соответственно 0,5 м; 1,5 м и 2,5 м [4]. Известно, что шланговые заряды ВВ имеют оболочку из капрона либо картона. Для капрона температура вспышки 632 К, а для картона - 686 К [6, 7]. По соотношению, приведенному выше, определяется расстояние Δ с учетом того, что зона пиролиза имеет температуру порядка 753 К [2]. Расчеты показывают, что для картона Δ может меняться в следующих пределах: для слабого низового пожара (Н=0,5 м) 0,30≤Δ<0,3 6 м; для низового пожара средней силы (Н=1,5 м) 0,9≤Δ<1,1 м; для сильного низового пожара (Н≥2,5 м) 1,5≤Δ<1,8 м. Для капроновой оболочки заряда, соответственно, при для Н=0,5 м получим 0,33 м ≤Δ<0,36 м; для Н=1,5 м 0,98 м ≤Δ<1,1 м и при Н≥=2,5 м получим 1,62 м ≤Δ<1,8 м.

Из приведенных данных видно, что для оболочек, выполненных из картона либо капрона, безопасные расстояния Δ практически одинаковы. Расчеты проведены без учета длительности воздействия теплового потока на материал оболочек.

Если сравнить эффективность дотушивания, например, с помощью известного устройства ОРП-А [8] и с помощью дезинтегратора [5], то следует отметить, что один оператор с помощью ОРП-А за 10 минут может обработать кромку пожара длиной до 30 м, причем вес снаряженного ОРП-А составляет 20 кг. Оценки показывают, что с помощью дезинтегратора оператор за 4,5 мин обрабатывает до 40 м кромки пожара при весе устройства 4 кг.

Из примера видно, что данный комбинированный способ локализации и тушения можно реализовать на практике, что говорит о соответствии изобретения критерию промышленная применимость. Техническим результатом является повышение эффективности пожаротушения и обеспечение безопасности работ.

Источники информации

1. Курбатский Н.П., Валендик Э.Н. Локализация лесных пожаров накладными шнуровыми зарядами // Вопросы лесной пирологии. Красноярск: Изд-во «Красноярский рабочий», 1970. С.320-340.

2. Гришин A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука. 1994. С.194-197.

3. Гришин A.M. Физика лесных пожаров. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1994. 218 с.

4. Венский С.М., Сперанский В.Н. Оценка эффективности лесных огнетушителей // Лесные пожары и технические средства борьбы с ними / Сб. научн. трудов. Л.: ЛенНИИЛХ, вып.19, 1974. 181 с.

5. Гришин A.M., Зима В.П. Свидетельство ПМ №10582 "Дезинтегратор фронта низового лесного пожара с огнегасящим патроном". Приоритет полезной модели от 02.11.1998. Зарегистрировано в реестре полезных моделей 16.08.1998 г. Бюллетень №8, 1998.

6. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочник изд. В 2-х книгах, кн. 1 / А.Н.Баратов, А.Я.Корольченко, Г.Н.Кравчук и др. М.: Химия. 1990. 496 с.

7. А.Е.Заболотный, М.М.Заболотная, Ю.А.Заболотная и др. Определение зоны безопасности применения твердотопливных генераторов пожаротушащих аэрозолей / Вопр. спец. маш. Вып.7-8, 1995. С.15-22.

8. Курбатский Н.П., Красавина Н.Н. Тушение лесных пожаров химическими веществами. Л.: ЦНИИЛХ. 1954. 22 с.

Способ осуществляют с помощью накладного шлангового заряда. На безопасном для операторов-пожарных расстоянии от фронта пожара устанавливают реперную вешку. По интенсивности пожара оценивают высоту факела и располагают заряд за вешкой на расстоянии Δ по направлению движения пожара. Расстояние Δ определяют по соотношению:

где T₁ - температура пламени;

Т* - температура разрушения оболочки заряда;

Т₀ - температура окружающей среды;

Н - высота пламени;

Т' - температура зоны пиролиза.

При подходе кромки пожара к реперной вешке заряд подрывают. Отдельные очаги пламени дотушивают дезинтегратором. Комбинированный способ позволяет повысить эффективность пожаротушения и обеспечивает безопасность работ. 4 ил.

Комбинированный способ локализации и тушения низовых лесных и степных пожаров, включающий размещение и подрыв на пути фронта горения накладного шлангового заряда и дотушивание оставшихся очагов горения водой, отличающийся тем, что шланговый заряд подрывают при достижении фронтом горения реперной вешки, которую устанавливают на пути фронта горения, причем заряд размещают за реперной вешкой на расстоянии Δ, которое определяют из соотношения
,
где T₁ - температура пламени;
Т* - температура разрушения оболочки заряда;
Т₀ - температура окружающей среды;
Н - высота пламени;
Т' - температура зоны пиролиза,
после чего оставшиеся очаги горения дотушивают дезинтегратором.