Орудие для прокладки пенных опорных полос для борьбы с лесными пожарами и тактические расчёты его применения

С.Н. Орловский, Ю.В. Французенко

ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет

Объектом исследования является совершенствование системы борьбы с лесными пожарами с использованием средств малой механизации.

Цель работы - обоснование конструкции орудия для прокладки пенных опорных полос для отжига и тушения низовых лесных пожаров низкой интенсивности с использованием пены и тактические расчёты его применения.

Для борьбы с лесными пожарами применяют орудия на базе бензопил и моторизированных опрыскивателей для сбивания пламени лесного низового пожара низкой интенсивности высокоскоростной воздушной струёй и прокладки пенных опорных полос. По своим массогабаритным показателям они позволяют прибыть к очагу горения в кратчайшие сроки и тем самым начать его локализацию на минимальной площади. Для этой цели в 1997-2000 годах институтом ВНИИПОМлесхоз были разработаны и внедрены в серийное производство воздуходувки лесопожарные переносные ВЛП-2,5 и ВЛП-20 на базе бензопил «Тайга-245» и «Stil-ОЗб» [1].

По своем конструктивному исполнению они являются малогабаритными вентиляторами центробежного типа с конфузорным соплом. Взаимосвязь давления и объёмной производительности вентилятора с мощностью привода воздуходувки выражается зависимостью:

где Pv - полное давление вентилятора; L - объёмная производительность; rie - полный КПД устройства.

Полное давление Р =Р + РА .

^ v cm дин

где Рст и Рдин - соответственно статическое и динамическое давление, развиваемое вентилятором.

Статическое давление соответствует потенциальной энергии воздуха и равно сумме разрежения при всасывании Рв и давления при нагнетании Рн. Так как воздуходувки не имеют явно выраженных всасывающего и нагнетательного воздуховодов, то Рст имеет незначительную величину и не влияет существенно на характеристики воздушного потока. С учётом этого, выражение (1) применительно к лесопожарным воздуходувкам может быть представлено в виде:

Динамическое давлениел

где /-удельная плотность воздуха (при tH-20 °С,у= 1,205 кг/м5); F - площадь сечения выходного сопла воздуходувки, м2; Vn2-среднерасходная скорость потока, м/с.

Из формулы (2) следует, что при фиксированных значениях мощности привода увеличение одного из параметров воздуходувки можно только при соответственном снижении другого. По данным Г.П.Телицына [1] для прекращения пламенного горения при низовом пожаре скорость создаваемого воздуходувкой потока воздуха должна быть не менее критического значения /пк. Величина мощности лесопожарной воздуходувки, обеспечивающей выполнение этого условия на примере пожара средней интенсивности (высота пламени Ьпл 1,8 м; глубина кромки 2,5 м; скорость продвижения кромки VKp 3,5 м/мин.

где Vm = 17 м/с - критическая скорость потока при скорости ветра на кромке Ив= 2 м/с; q - ускорение силы тяжести.

Анализируя полученные с использованием формулы (4) данные, можно заключить, что при использовании в качестве огнетушащего агента только сухого воздуха, мощность привода малогабаритных воздуходувок ВЛП-2,5 и В/1П-20 обеспечивает им тушение кромки низовых пожаров только слабой интенсивности с высотой пламени не более 0,6-0,7 м. Недостаток существующих воздуходувок - работа в непосредственной близости от очага горения, когда оператор подвергается воздействию неблагоприятных факторов лесного пожара - огня, дыма, искр. По технологии он перемещается вдоль кромки пожара на расстоянии 1,5 - 2,0 м от неё, сбивает пламя воздушной струей.

В то же время при оперативной борьбе с лесными пожарами широко используются косвенные методы тушения, сущность которых заключается в создании заградительных полос различной ширины в зависимости от вида и интенсивности лесного пожара. Заградительные полосы прокладывают перед движущейся кромкой пожара на некотором расстоянии от нее. Косвенные способы тушения, особенно при борьбе с крупными лесными пожарами, являются достаточно эффективными и находят широкое применение в практике охраны лесов от пожаров.

Одним из апробированных в практике тушения лесных пожаров способов применения лесопожарных воздуходувок на тушении более интенсивных лесных пожаров было их применение на прокладке пенных опорных полос при производстве отжига [2-4]. На конце сопла воздуходувки может устанавливаться пеногенератор, служащий для приготовления воздушно-механической пены. При использовании воздуходувок на прокладке пенных опорных полос производительность одного лесного пожарного составляет в среднем 0,5 км/ч, ширина прокладываемой полосы 0,15- 0,25 м, время ее сохранности от 6 до 9 мин [2, 3].

При работе с пеногенератором воздушный поток, движущийся со скоростью 105 м/с с расходом воздуха 0,26 м5/с срывает пену с сетки. Для обеспечения работы в сопло вставляется шайба с отверстием диаметром 15 мм, при этом мощность двигателя используется на 10-15 процентов (рисунок 1).

Проблема может быть решена использованием в качестве источника воздушного потока малогабаритного вентилятора меньшей мощности. При этом снижается масса орудия и его габариты, облегчается труд оператора. Предлагается вместо воздуходувки ВЛП-20 использовать сдувающий пылесос Stihl SH-56 мощностью 0,7 кВт и весом 5,3 кг с пеногенератором от ВЛП-20.

Воздуходувка с дроссельной шайбой пеногенератора

Рис. 1. Воздуходувка с дроссельной шайбой пеногенератора

При той-же производительности масса орудия снизится до 5,5 кг,соответственно уменьшится расход топлива и облегчится труд пожарного. Особенно эффективным может быть применение проектного орудия в МЧС для тушения весенних загораний травы в черте города. Вместо подачи воды по рукавной линии на кромку пожара, которая может иметь большую протяжённость, достаточно потушить огонь, укрывая его пеной.

Применение проектного орудия на прокладке опорных полос при тушении лесных пожаров позволит сократить сроки прибытия к очагу горения, повысить производительность и сократить площади выгоревших лесов. Прокладка заградительных барьеров с применением отжига должна производиться четырьмя рабочими в каждой группе. Ширина выжигаемой полосы должна быть равна для низового пожара до 10 м и не менее 200 м - перед фронтом беглого верхового пожара [4].

Прокладка пенных опорных полос небольшой ширины не требует повала деревьев, не нарушает ландшафтов и экологии лесов, не вызывает эрозии почвы. Необходимая ширина заградительной полосы достигается отжигом.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >