НАКЛАДНОЙ ШНУРОВОЙ ЗАРЯД ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ НИЗОВЫХ ЛЕСНЫХ И СТЕПНЫХ ПОЖАРОВ Российский патент 2013 года по МПК A62C3/02 

Предлагаемая заявка относится к области охраны окружающей среды, а именно к устройствам по локализации и тушению низовых лесных и степных пожаров.

Известно устройство для прокладки заградительных или опорных минерализованных полос, состоящее из заряда аммонита 6-ЖВ в бумажной оболочке [Лесное хозяйство, 1971. С.65-66]. Для создания минерализованной полосы его размещают в шпуре, выполненном в грунте. Затем шпур заглушается забойкой, и устройство подрывается электродетонатором или детонирующим шнуром (ДШ).

Существенным недостатком устройства являются материально-технические и временные затраты, связанные с подготовкой шпуров. Эффективность действия устройства при его подрыве низкая, поскольку при взрыве заряда взрывчатого вещества (ВВ) ударная волна и продукты взрыва устремляются вверх, как и основная масса вывернутого из воронки грунта, которая затем снова падает в воронку. Только незначительная часть грунта рассеивается на прилегающую к воронке поверхность. Присыпанный же грунтом природный горючий материал (ПГМ), будь то лесной или степной, может продолжать гореть в тлеющем режиме, при этом фронт горения может двигаться под распыленным слоем грунта в направлении не охваченных огнем участков ПГМ и воспламенить их.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является накладной шнуровой заряд, действие которого основано на подрыве ВВ, проложенного по напочвенному покрову [Курбатский Н.П., Валендик Э.Н. Локализация лесных пожаров накладными шнуровыми зарядами / Вопросы лесной пирологии. Сб. ст.Красноярск: Изд-во Красноярский рабочий, 1970. С.320-332].

Заряд состоит из набора стандартных патронов ВВ, например, аммонита. В заряде патроны в бумажных чехлах уложены торцами друг к другу с небольшим зазором между ними. Продольную прочность заряду придают силовые нити, наложенные поверх патронов вдоль всего заряда. Силовые нити выполнены из негорючего материала, например капрона. Собранная подобным образом гирлянда из патронов заключается в оплетку, материал которой также не горит. Зазоры между патронами придают гибкость всему заряду, что позволяет сворачивать его в бухту и оперативно доставлять к месту пожара летательными аппаратами и сбрасывать на землю с небольшой высоты. Выбран за прототип.

Существенным недостатком прототипа является низкая эффективность использования энергии взрыва ВВ, поскольку при подрыве основная часть этой энергии рассеивается в окружающей среде. Поэтому для формирования опорной минерализованной полосы необходимо увеличивать число зарядов, что приводит к возрастанию материально-технических затрат и стоимости работ. Этот недостаток следует устранить.

Технической задачей является повышение эффективности использования энергии взрыва ВВ, затрачиваемой на полезную работу и связанной с созданием минерализованной полосы для локализации низовых лесных и степных пожаров.

Поставленная задача решается следующим образом.

В дополнение к основным признакам заряда-прототипа в оплетке по всей ее длине предусмотрен разрез, глубина которого соответствует толщине оплетки. Наличие разреза позволяет дополнительно к основной ударной волне формировать отраженную ударную волну [3], что также повышает эффективность использования энергии взрывчатого вещества, направленной на локализацию пожара. Ширина разреза Δ выбирается из диапазона: (0,3-0,5)r, где r - радиус заряда.

Прочность конструкции заряда обеспечивают наложением дополнительной эластичной оболочки, в которую помещают заряд. Оболочка может быть выполнена из негорючего полимерного материала, а ее концы завязываются узлом на торцах заряда. Следует отметить, что при $$\frac{\Delta }{r}\le \mathrm{0,3}$$ отраженная ударная волна отсутствует, а при $$\frac{\Delta }{r}>\mathrm{0,5}$$ ослабляется конструкция заряда.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4.

На фиг.1 приведен общий вид заявляемого устройства.

На фиг.2 представлена его конструкция.

На фиг.3 показана схема действия заявляемого устройства.

На фиг.4 приведены результаты испытаний модельного варианта предлагаемого устройства.

Цифрами обозначены: 1 - внешняя эластичная оболочка; 2 - разрез; 3 - патрон ВВ; 4 - бумажный чехол; 5 - силовые нити; 6 - оплетка; 7 - заряд в момент взрыва; 8 - напочвенный покров ПГМ; 9 - факел пламени; 10 - дальность действия струи; 11 - сгоревший участок на подстилающей поверхности; 12 - минерализованная канавка; 13 - область действия отраженной ударной волны.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.

На месте проведения работ по локализации низового лесного или степного пожаров перед надвигающимся фронтом пожара разворачивается на напочвенном покрове 8 предлагаемый шнуровой заряд (фиг.1). При этом заряд укладывается так, чтобы разрез 2 (фиг.1) был ориентирован в сторону фронта пожара. При подходе фронта к заряду, последний подрывается электродетонатором дистанционно, либо с помощью ДШ. Образующиеся при подрыве заряда газы 7 создают давление в сотни атмосфер [Покровский Г.И. Взрыв. М.: Недра, 1980. 189 с.], в результате чего разрушаются элементы конструкции заряда. Первой разрушится внешняя эластичная оболочка 1 в области разреза 2 (фиг.1), остальные элементы конструкции (фиг.2) - оплетка 6, силовые нити 5 и бумажный стакан 4 - разрушаются с запозданием. Продукты взрыва заряда и возникающая ударная волна первоначально устремятся через разрез 2 (фиг.3). Ударная волна направлена в сторону очага горения на подстилающую поверхность 8. Ее действие обеспечивает срыв факела пламени 9, а горящий ПГМ сбрасывается в сторону прогревшего участка 11. Отраженная ударная волна дополнительно усиливает сдвиг горящего ПГМ. Тем самым разрушается фронт горения и формируется минерализованная канавка 12 (фиг.3).

Предложенное техническое решение испытано в лабораторных условиях на установке, описание которой дано в работе [4]. Модельная полоса формировалась из опада хвои кедра. Ее размеры составляли 0,2×0,2×0,02 м. Масса опада была равна 2·10^-2 кг. Хвоя укладывалась в коробе-полигоне на грунт, имитирующий реальную подстилающую поверхность. В качестве ВВ использовался дымный порох типа ДРП-3. Масса заряда составляла 0,5÷2·10^-3 кг.

Модель заряда была выполнена из плотной бумаги в форме цилиндра диаметром 2·10^-2 м, длиной 6·10^-2 м. Разрез был выполнен в диаметральной плоскости. Его ширина составляла Δ=4·10^-3 м (Δ/r=0,4), длина 25·10^-2 м. Перед опытом разрез заклеивался тонкой папирусной бумагой. Порох засыпался во внутреннюю полость цилиндра, торцы которого заглушались втулками. В одной из них устанавливалась проволока накаливания, имитирующая запальное устройство. Собранная модель располагалась на модельной полосе. Опад поджигался, и фронт горения распространялся в сторону модели. При подходе кромки огня к заряду последний подрывался. Папирусная бумага разрушалась, и продукты взрыва устремлялись навстречу фронту пожара.

Результаты испытаний представлены на фиг.4 в виде зависимости ширины L свободного грунта от сгоревшего и горящего опада от массы пороха m. Ширина полосы, свободной от продуктов горения, составила (10÷25)·10^-2 м. В противоположном направлении опад сдвигался на 3÷10·10^-2 м, создавая тем самым минерализованную полосу. Следует отметить, что при подрыве заряда, не имеющего разреза, свободная от хвои поверхность грунта имела размеры по ширине (7÷12)·10^-2 м.

Таким образом, наличие разреза позволяет дополнительно сформировать отраженную ударную волну, что повышает эффективность накладного шнурового заряда, который может быть использован для локализации и тушения низовых лесных и степных пожаров.

Источники информации

1. Лесное хозяйство, 1971. С.65-66.

2. Курбатский Н.П., Валендик Э.Н. Локализация лесных пожаров накладными шнуровыми зарядами / Вопросы лесной пирологии. Сб. ст.Красноярск: Изд-во Красноярский рабочий, 1970. С.320-332.

3. Покровский Г.И. Взрыв. М.: Недра, 1980. 189 с.

4. Гришин А.М., Долгов А.А., Зима В.П. и др. Лабораторные исследования возникновения и распространения низового лесного пожара // Физика горения и взрыва. 1996. Т. 32, №6. С.3-11.

Рассматривается накладной шнуровой заряд, предназначенный для локализации низовых лесных и степных пожаров. Эффективность использования энергии взрыва взрывчатых веществ достигается за счет того, что в оплетке заряда по всей ее длине выполнен разрез, ширина которого выбирается в диапазоне: (0,3-0,5)r, где r - радиус заряда, что позволяет дополнительно формировать отраженную ударную волну. Прочность конструкции заряда сохраняется за счет наложения дополнительной негорючей эластичной оболочки на его оплетку. При подрыве ударная волна через разрез устремляется в сторону фронта горения и воздействует на факел пламени, а отраженная от поверхности ударная волна дополнительно усиливает эффект тушения. 4 ил.

Накладной шнуровой заряд для локализации низовых лесных и степных пожаров, содержащий патроны взрывчатого вещества в бумажных чехлах, скрепленные по внешней поверхности силовыми негорючими нитями с наложенной поверх нитей негорючей оплеткой заряда, отличающийся тем, что по всей длине упомянутой оплетки выполнен разрез шириной Δ, выбираемой из диапазона (0,3-0,5)r, где r - радиус заряда, а поверх оплетки наложена эластичная негорючая оболочка.