Способ ограничения распространения лесных пожаров Советский патент 1985 года по МПК A62C3/02 

Изобретение относитря к способам борьбы с лесными пожарами посредство их локализации. Известен способ ограничения распространения лесньрс пожаров, включаю щий создание противопожарных заслоно во всех ярусах леса путем разбрызгивания негоримых материалов перпендикулярно направлению распространения пожара. Однако данный способ характеризуется недостаточной эффективностью при борьбе с верховыми лесными пожарами. Целью изобретения является повьше ние эффективности локализации верховых пожаров. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ограничения распространения лесных пожаров, включающему создание противопожарных заслонов во всех ярусах леса путем разбрызгивания негоримых материалов перпендикулярно направлению распространения пожара, в качестве негоримых материалов используют материалы, отвердевающие на воздухе при Р « 1±5% ата и (15±5) Т 4 50°С, для увеличения поверхности полога леса, где Р- давление. Т- температура. Необходимым условием для распрост ранения верховых лесных пожаров является наличие достаточно сильного ветра в пологе леса. Поэтому искусст венное уменьшение скорости ветра во всех ярусах леса, в т.ч. и в его пологе, приводит к уменьшению скорости распространения верхового лесного пожара и к его прекращению. Наличие или отёутствие сильного ветра в поло ге леса во многом определяется.аэродинамическими свойствами лесного массива. В более плотных (непродуваемых) лесах просветность крон меньше и казалось бы, что в таких лесах вер ховые лесные пожары должны быть редким явлением. Однако в более плотных лесах имеется большой запас песных горючих материалов, что приводит к интенсификации горения. Поэтому для эффективного ограничения распространения верховьгх пожаров необходиМО сильно уменьшить продуваемость полога леса, не увеличивая при этом запаса горючих материалов. Это дости гается при использовании предлагаемого способа. В качестве материалов, уменьшающих продуваемость крон и являющихся негоримыми, могут быть использованы стеклоткани, эластичные пенополиуретаны повьшенной огнестойкости, материалы на основе карбамидных и фенолоформальдегидных смол. Кроме указанного, созданные таким образом противопожарные заслоны являются средством, уменьшающим лучистый и конвективный тепловые потоки от подошедшего к заслону фронта пожара в сторону несгоревшего леса, так как в силу увеличившейся эффективной плотности леса уменьшается длина свободного пробега излучения. Используемые для создания противопожарных заслонов материалы должны удовлетворять следующим требованиям. Поскольку пожары происходят только в весеннее, летнее, осеннее время, то эти материалы должны отвердевать в тех же термодинамических условиях, а именно, при давлении Р 1±5% ата, температуре (15±5)С Т i 50°С. Кроме того, время отвердевания материала должно быть не более 1 ч, что диктуется необходимостью локализации пожаров в предельно короткие сроки. Пример расчета необходимой ширины искусственного противоложарного заслона и необходимого количества материала . При использовании в качестве материалов, уменьшающих продуваемость крон, отвердевающих на воздухе,искусственный противопожарный заслон создается путем разбрызгивания этих материалов во всех ярусах леса. Эти материалы, отвердевая, образjnoT длинные тонкие нити, которые существенно увеличивают удельную поверхность растительного покрова. tПадение скорости Betpa в пологе леса может быть оценено следунлдам образом. Пусть имеется лесной массив с известным значением 5 и коэффициентом аэродинамического сопротивления Cd . В направлении распространения пожара создают противопожарный заслон. При этом удельная поверхность заслона имеет значение 53 5 + 5, , а коэффициент аэродинамического сопротивления Crf, где s, - удельная поверхность материала, использованноге для создания заслона. Распределение скорости ветра в пологе леса описывается уравнением сохранения количества движения dU p. с и -k-y . где a/ величина напряжения трения на верхней границе полога леса. Из (1) следует, что ,-2С., CdS (). Анализ формулы (2) показывает, что чем больше величина по отношению к величине , тем сильнее падает скорость ветра в созданно заслоне. Величина мало меняется для различных типов лесных массивов. Поэтому можно считать, что C j c;Ccit. Тогда из (1) следует, что для того, чтобы уменьшить скорость ветра в пологе леса в К раз по сравнению со скоростью ветра в набегающем потоке необходимо по меньшей мере в увеличить удельную поверхность полога леса. Пусть, например, необходимо уменьшить скорость ветра в пологе в 1,5 раза, т.е. ,5, тогда при создании противопожарного заслона / необходимо увеличить удельную поверхность S растительности не менее чем в 2,25 раза. Из формулы (2), имея в виду, что равновесная скорость ветра до заслона ui t,, можно определить ширину заслона I Cd, 2Cd75;7 Пусть имеем Col,53 4CdS . х # eColS (4/2,2S-1)Cd5 Имея в виду, что .для сосновых лесов CeJ 0,03, м , получаем ширину противопожарного заслона Теперь необходимо подсчитать, сколько требуется отвердевающего на воздухе материала на единицу объема полога леса. Поскольку в отвердевше состоянии такой материал представля ет собой длинные нити, то масса от :дельнЬй нити N( , гд I - радиус нити; L - ее длина; j) плотность материала. Пусть М - масса материала на еди-, ицу объема. Тогда число нитей на диницу объема ..-ММ . уТгЧр лощадь поверхности нити S. 2Jrr(r+L| 2Jfr-L ак как г . L . Суммарная удельная поверхность итей. 5, И,Э, J так как мы хотим Поскольку увеличить удельную поверхность заслона 5 эф в 4 раза, то м . Тогда М гр 5 /2 . Радиус нитей г 0,5-10 м, р 500 кг/м . Следовательно, М 0,36 кг/м. Для определения эффективности способа проводились полунатурные эксперименты. Пример . С целью проверки действия искусственных заслонов, создаваемых во всех ярусах леса из негоримых материалов, отвердевающих на воздухе,были проведены следующие эксперименты. Из молодых сосенок высотой 2-3 м создают 3 полосы, расположенные параллельно друг другу. Ширина каждой полосы около 3 м, длина - 20 м. Плотность расположения деревьев 3 шт. на 1 м С наветренной стороны лесополос создают зону зажигания,представляющую собой навал из сушняка с размерами: длина 3 м, ширина 1 м, высота 0,5-0,7 м, плотность укладки 0,2-0,3. Размеры зоны зажигания выбраны из соображений надежности инициирования, а также минимального влияния на процесс распространения пожара. На расстоянии 10 м от начала зоны зажигания с целью существенного изменения аэродинамических характеристик лесополос разбрызгивают с помощью ранцевого опрыскивателя материал, отвердевакщий на воздухе. В качестве такого материала используют водный раствор поливинилацетата. Раствор разбрызгивают на кроны деревьев и на подстилку. Расход поливинилацетата составляет около 300 г/м леса. Ширина созданного заслона на первой полосе составляет около 2 м, на второй полосе - около 3 м. На третьей лесополосе заслон не создают, она служит контрольной. После .отвердевания, происходящего через 60 мин, после разбрызгивания, на всех трех полосах одновременно инициируют верховой лесной пожар путем поджога зоны зажиганияI Во время эксперимента имел место устойчивый ветер,скорость которого составляет 3-4 м/с,а направление совпадало с направлением лесополос. Скорость продвижения фронта пламени до заслона составляет в данном случае в кронах 0,07-0,09 м/с,а в подстилке 0,03-0,05 м/с. На всех трех полосах скорость продвижения пожара одинакова до заслона. Суммарный тепловой поток в кронах, деревьев во фронте пожара 60-70 кВт/м. При подходе фронта пожара к засло нам скорость распространения пожара резко упала на двух полосах, на кото рых были созданы искусственные засло ны5 причем на той полосе, где пшрина заслона составляет 3 м, пожар вообще прекратился, а там, где заслон имеет ширину 2 м, пожар перешел в низовой, очень слабый и в таком режиме распространился по подстилке до конца полосы. Контрольная полоса сгорела полностью в режиме верхового пожара. Таким образом, в результате эксперимента установлено эффективное де ствие искусственных заслонов, создан ных из негоримых материалов, отвердевающих на воздухе. Шрина заслона на практике оказалась меньше, чем расчетная. Этот фак может быть объяснен дополнительным действием созданных таким путем противопожарных заслонов на реакционные свойства лесных горючих материалов (ЛГМ). Действительно, температура пиролиза поливинилацетата на 10-60°С вьш1е, чем температура пиролиза ЛГМ. Ввиду этого, энергия, вьщелившаяся во фронте пожара, расходуется также и на разложение материала заслона. Предлагаемый способ ограничения распространения лесных пожаров может быть использован как профилактическое и как оперативное средство борьбы с лесными пожарами. При этом в случае использования способа в качестве профилактической меры указанные вьше противопожарные заслоны создают заблаговременно при проведении профилактических противопожарных мероприятий. случае заслоны располагают перпендикулярно преимущественному направлению ветра,которое для каждой конкретной местности хорошо известно. В случае оперативного использования изобретения при борьбе с уже существующим пожаром искусственный противопожарный заслон создают перед фронтом пожара перпендикулярно направлению его распространения. Использование предлагаемого спосо- ба ограничения распространения лесных пожаров по сравнению .с существующими обеспечивает возможность ограничения распространения наиболее опасных верховых лесных пожаров, меньшую трудоемкость способа, уменьшение конвективной и лучистой составляющей из фронта пожара в сторону несгоревшего леса в 2-3 раза, увеличение температуры пиролиза лесных горючих материалов на 10-60 С.

СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ, включающий создание противопожарных заслонов во всех ярусах леса путем разбрызгивания негоримых материалов перпендикулярно направлению распространения пожара, отличающийся тем, что, с цёлгью повышения эффективности локализации верховых пожаров, в качестве негоримых материалов используют материалы, отвердевающие на воздухе при Р 1±5% ата и