способ тушения лесных пожаров

Формула изобретения

Способ тушения лесных пожаров, преимущественно сильных, распространяющихся в виде фронта пожара, по которому перед фронтом пожара создают огнезащитную полосу, в которую подают огнегасящую среду в виде смеси инертного газа с аэрозолями, при этом для получения инертного газа и аэрозолей используют пылевидные горючие и огнестойкие частицы и воздух, отличающийся тем, что размеры пылевидных горючих и огнестойких частиц принимают из расчета зависания их в воздухе до подхода фронта пожара, частицы распыляют на огнезащитной полосе в концентрации смеси с воздухом, близкой к стехиометрической, смесь подрывают дистанционно перед подходом к огнезащитной полосе фронта пожара.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к противопожарной технике и, в частности, к способам сдерживания огня преимущественно при лесных пожарах.

Лесные пожары обычно распространяются в виде фронта огня, чаще всего движущегося по ветру. Известным способом тушения такого пожара является создание на пути пожара заградительной полосы, препятствующей продвижению огня. В качестве препятствия могут быть использованы негорючие материалы или удалены лесные породы.

Известны как негорючие материалы, создающие огнегасящую среду (ОГС), инертные газы. Так, известны стационарная установка «Саупиг», выбрасывающая жидкий азот, и передвижная - «Штурм», см. патент РФ № 2050865. Однако мощности обеих установок недостаточны для подавления крупных пожаров. Так, установка «Саупиг» имеет запас жидкого азота в количестве 10 т, а установка «Штурм» - всего 6 т.

Известка также Установка для пожаротушения, использующая воздушно-реактивный двигатель для подачи водовоздушной огнегасящей смеси, см. патент РФ № 2236876.

В качестве генератора инертного газа используют отработавшие авиационные газотурбинные двигатели (ГТД). Известен авиационный ГТД, используемый для тушения пожаров на промыслах нефти и газа, см. патент РФ № 2039212.

В настоящее время многие применяемые огнегасительные составы содержат аэрозоли, которые доставляются в очаг горения с инертным газом и способствуют поглощению тепла и кислорода при смешении с продуктами горения. Однако значительная часть аэрозолей вырабатывают путем сжигания твердотопливных (пороховых) зарядов.

Известен, например, способ генерации инертной среды путем сжигания твердого топлива с выделением аэрозолей щелочных металлов, по патенту РФ № 2005516. Известен способ получения пороховых газов с аэрозолями твердых ингибиторов, по патенту РФ № 2019214. Известен также способ получения пороховых газов с аэрозолями по патенту РФ № 2078599.

Известен также способ тушения пожара по патенту РФ № 2102093, по которому получают инертную пену средней кратности. После смешения пены с пиротехническим газом получают инертную пену высокой кратности, содержащую аэрозоль.

Известно применение аэрозолей в виде огнестойких порошков, доставляемых в зону горения метанием, см. патенты РФ № 1818107 и № 2027452, струей гасящей среды, см. патент РФ № 2036674.

Известен также способ тушения пожара по патенту РФ № 2110302, по которому в очаг горения подают огнестойкие частицы, размеры которых принимают из расчета зависания или взвешивания частиц в восходящем потоке продуктов горения.

Известен способ тушения пожара реактивной струей ТРД, см. патент РФ № 2130793.

Известен также способ тушения лесных пожаров, см.заявку на изобретение № 2008127633, по которой для получения инертного газа используют пылевидные частицы древесины - фитотоплива, запасаемые или вырабатываемые на месте пожара. Фитотопливо сжигают со сжатым воздухом в газогенераторе газотурбинной установки, а выхлопные газы распределяют по огнезащитной полосе.

Указанный способ принят за прототип предлагаемого изобретения.

Недостатками указанного способа являются необходимость использовать на пожаре сложные газотурбинные установки и трудности доставки и распределения ОГС по огнезащитной полосе.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, отказ от применения газотурбинных установок и упрощение доставки и распределения ОГС по огнезащитной полосе.

Поставленная цель достигается по предлагаемому способу тушения лесных пожаров, преимущественно сильных, распространяющихся в виде фронта пожара, по которому перед фронтом пожара создают огнезащитную полосу, в которую подают огнегасящую среду (ОГС) в виде смеси инертного раза с аэрозолями, при этом для получения инертного раза и аэрозолей используют воздух и пылевидные горючие и огнестойкие частицы, например, угля или древесины, глины или золы.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что размеры пылевидных горючих и огнестойких частиц принимают из расчета зависания их в воздухе до подхода фронта пожара, частицы распыляют на огнезащитной полосе в концентрации смеси с воздухом, близкой к стехиометрической, смесь подрывают дистанционно перед подходом к огнезащитной полосе фронта пожара.

Таким образом, инертный газ получают при детонации взрывчатой смеси, созданной на огнезащитной полосе. При этом в качестве пылевидных горючих частиц могут быть использованы фитотопливо, уголь, мука и другие органические порошки. В качестве огнестойких частиц могут служить глина, зола. Для полного использования горючих частиц при детонации смесь их с воздухом должка быть по возможности равномерной. С этой целью горючие и огнестойкие частицы измельчают до размеров, при которых частицы зависают в воздухе на несколько суток. Для легких материалов, древесины и муки эти размеры составляют 1-5 мкм, что соответствует размерам тонкой муки. Для измельчения и просева таких порошков имеются известные мельницы и аэросепараторы, см., например, патенты РФ № 2102113 и № 2102114. Для измельчения материалов применяют также шаровые, валковые, дисковые, струйные мельницы и другие агрегаты. Пылевидную древесину можно заготавливать в лесах как недорогое и возобновляемое фитотопливо. Это же оборудование может применяться непосредственно на месте пожара. Большая поверхность тонко измельченных горючих материалов обеспечивает их надежную детонацию в снеси с воздухом.

Стехиометрическое соотношение фитотоплива с воздухом составляет 0,2:1,0 кг/кг, а угля с воздухом - 0,08:1,0 кг/кг. При зависании частиц в воздухе в результате дрейфа частиц концентрация их по объему смеси выравнивается. Концентрация огнестойких частиц может изменяться в широких пределах и должна рассчитываться с учетом зольных остатков горючих частиц. Так, зольность угля составляет по весу 10-20%, а зольность фитотоплива - 1-3%.

Аэрозоли доставляют на огнезащитную полосу обычными транспортными средствами и распределяют равномерно по ширине полосы распылителями. Запас аэрозолей на единицу длины полосы устанавливается в зависимости от интенсивности пожара, скорости выгорания леса, силы ветра и других факторов.

Взрывчатую смесь на огнезащитной полосе подрывают при приближении фронта пожара, при котором появляется заметная тяга воздуха в сторону огня. Подрыв смеси осуществляют как по отдельным участкам полосы, так и всей полосы. Для подрыва используют, например, электрозапалы с дистанционным включением. При подрыве смеси проходит ударная волна, которая на стороне пожара сбивает пламя и приостанавливает на время продвижение огня. После подрыва смеси образуется высокотемпературная зона огнегасящей среды, которая быстро остывает благодаря высвечиванию энергии раскаленными огнестойкими частицами. При понижении температуры ОГС она уменьшается в объеме и приближается к земле.

При приближении огня происходит подсос ОГС в зону горения, при этом интенсивность горения снижается и подсос ослабевает. Подпитка фронта пожара огнегасящей средой продолжается в течение всего времени выгорания леса, что занимает несколько часов. На это время рассчитывается запас ОГС.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является существенное упрощение комплекса средств тушения лесных пожаров. Так, при использовании готовых компонентов ОГС потребуется только транспорт для их доставки и распределения на полосе. Кроме того использование древесины и глины для приготовления компонентов ОГС на месте пожара позволяет исключить дальние перевозки огнегасящих материалов.

Кроме того, предложенное изобретение может быть использовано для борьбы с террористами и противником путем создания защитных полос и препятствий для передвижения боевой техники и живой силы.

Сущность изобретения поясняется на примерах.

Пример 1. Низовой пожар в лесу распространяется фронтом 12 км по ветру со скоростью 3 км в сутки. Огневой рубеж выбирают на расстоянии 6 км от фронта с учетом ровного рельефа местности. В течение первых суток расчищают и прокладывают огнезащитную полосу шириной 5 м и подъездную дорогу. В это же время на опорной базе вблизи полосы валят лес и нарабатывают фитотопливо, добывают в карьере глину и нарабатывают зависающую пыль. В течение следующих суток завозят аэрозоли и заполняют ими огнезащитную полосу. По полосе, разделенной на короткие участки, проходят цистерны с фитотопливом и глинопорошком и распыляют аэрозоли над дорогой. Расчетное сечение вала ОГС составляет 80 м², расход фитотоплива составляет 16 кг/м полосы, расход глинопорошка составляет 12 м²/м полосы. Аэрозоли подают на высоту 12 м, после чего воздух, утяжеленный аэрозолями, оседает на землю и растекается по ней, не теряя аэрозоли. В конце дня на каждом участке полосы устанавливают электрозапалы и прокладывают линии дистанционного подрыва. На третьи сутки при приближении огня к участку полосы на 30-50 м производят подрыв смеси. Температура продуктов сгорания достигает 1000°С и более, сечение вала увеличивается в 2-3 раза, но тепло быстро высвечивается частицами глинопорошка, температура смеси падает до 100-200°С и ОГС оседает на землю. При подходе огня к полосе ОГС тяга зоны горения подсасывает ОГС и из-за недостатка кислорода интенсивность горения и тяга ослабевают. Продвижение огня приостанавливается, со временем лес выгорает и пожар ослабевает и затухает. Остатки ОГС на полосе рассеиваются в течение следующей недели.

Пример 2. Верховой пожар в сыром лесу распространяется сильным ветром на фронте 20 км со скоростью 6 км в сутки. Огневой рубеж выбирают на расстоянии 18 км от фронта. В течение первых двух суток валят лес и прокладывают огнезащитную полосу шириной 5 м, подъездную дорогу и дорогу вдоль всей полосы. В это же время на опорной базе вблизи полосы нарабатывают фитотопливо, добывают в карьере глину и нарабатывают и завозят заготовленные аэрозоли. В течение следующих суток аэрозолями заполняют огнезащитную полосу с сечением вала смеси до 100 м². При верховом ветре аэрозоли распыляют на высоте 3-5 м и вал смеси растекается вдоль Земли на ширину 20-30 м. При подходе огня к полосе производят подрыв смеси по отдельным участкам. При подрыве деревья на огнезащитной полосе не возгораются. После высвечивания энергии температура ОГС падает и объем вала уменьшается. При подходе к полосе фронта пожара он останавливается на расстоянии от полосы 30-50 м. Верховым ветром горящие ветви забрасываются на огнегасящую полосу, воспламеняют деревья, но быстро гаснут из-за нехватки кислорода. По истечении времени лес перед огнезащитной полосой выгорает и пожар прекращается.

Пример 3. Сильный пожар в сухом лесу распространяется несколькими фронтами общей протяженностью 30 км со скоростью 4 км в сутки. Огневой рубеж выбирают на расстоянии 12 км от фронтов и пускают встречный пожар, ограничивая его мощность обычными средствами. В течение первых двух суток выжигают лес и прокладывают огнезащитную полосу шириной 20 м, подъездную и тыловую дороги. В это же время на опорные тыловые базы завозят заготовленные и просеянные углепорошок и золу.

В течение третьих суток заполняют ею огнезащитную полосу аэрозолями. На полосе, разделенной на 5-6 меньших участков, формируют вал смеси сечением 120 м². Расход углепорошка принимают 10 кг на 1 м полосы, расход золы - 20 кг/м. При верховом ветре аэрозоли распыляют на высоте 3-5 м и вал снеси растекается вдоль земли на ширину 30-40 м.

При подходе огня к полосе производят подрыв смеси по отдельным участкам. После высвечивания энергии температура ОГС падает и объем вала уменьшается. При подходе к полосе фронта пожара он останавливается на расстоянии от полосы 50-60 м. Верховым ветром горящие ветви забрасываются на огнегасящую полосу и гаснут. Выгорание сухого леса происходит за 1-2 часа. После этого пожар прекращается.

Предлагаемое изобретение имеет широкую область применения. Концентрированным взрывом ОГС можно гасить не только лесные пожары, но и горящие фонтаны нефти или газа, разливы и склады нефти, горящие поля. При угрозе схода снежных лавин удобно вызывать его подрывом смеси, подготовленной вблизи лавины.

С другой стороны, применение по данному способу ОГС позволяет жестко ограничивать действия военного противника при проведении наземных и водных боевых операций. Применение ОГС по широкой полосе или по площади позволяет блокировать и выдавливать из укрытия террористов, крыс, саранчу и других вредителей.