Способ ограничения распространения лесных пожаров

Способ ограничения распространения лесных пожаров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) А 62 С 3 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н as ToPCKOMV Свндатювстем

° °

Р Ь

° ° (21) 3515538/29-12 (22) 25.10.82 (46) 15.01.85. Бюл. Ф 2 (72) А.M.Ãðèøèí, В.M.Áàáàåâ, В.Е.Абалтусов, А.Д.Грузин, В.Г.Зверев и В.В.Плюхин (71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного

Знамени государственный университет им. В.В.Куйбышева (53) 614: 841. 3 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 297361, кл. А 62 С 3/02, 1969.

„Я0„.11 4202. А (54)(57) СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕСHblX ПОЖАРОВ, включащий создание противопожарных заслонов во всех ярусах леса путем разбрызгивания негоримых материалов перпендикулярно направлению распространения пожара, отличающийся тем, что, с целью повышения зффективности локализации верховых пожаров, в качестве негоримых материалов используют материалы, отвердевающие на воздухе при P=1@5X ата и (15 5) С ь Т 50 С, для увеличения удельной поверхности полога леса, где P— давление; Т вЂ” температура.

1 113420

Изобретение относится к способам борьбы с лесными пожарами посредством их локализации.

Известен способ ограничения распространения лесных пожаров, включаю- щий создание противопожарных заслонов во всех ярусах леса путем разбрызгивания негоримых материалов перпендикулярно направлению распространения пожара. t0

Однако данный способ характеризуется недостаточной эффективностью при борьбе с верховыми лесными пожарами.

Целью изобретения является повыше- 1S ние эффективности локализации верховых пожаров.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ограничения распространения лесных пожаров, 20 включающему создание противопожарных заслонов во всех ярусах леса путем разбрызгивания негоримых материалов перпендикулярно направлению распространения пожара, в качестве негори- 2S мых материалов используют материалы, отвердевающие на воздухе при Р =

1й5Ж ата и (15+5)oC а Т 4 50 С, для увеличения поверхности полога леса, где Р- давление, Т вЂ” темпера- ЗО

I тура.

Необходимым условием для распространения верховых лесных пожаров является наличие достаточно сильного ветра в пологе леса. Поэтому искусст-М 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 отсутствие сильного ветра в пологе леса во многом определяется. аэродинамическими свойствами лесного массива ° В более плотных (непродуваемых) лесах просветность крон меньше и казалось бы, что в таких лесах верховые лесные пожары должны быть редким явлением. Однако в более плотных лесах имеется большой запас лесных горючих материалов, что приводит SO к интенсификации горения. Поэтому для эффективного ограничения распространения верховых пожаров необходимо сильно уменьшить родуваемость полога леса, не увеличивая при этом SS запаса горючих материалов. Это достигается при использовании предлагаемого способа. В качестве материалов, уменьшающих продуваемость крон и являющихся негоримыми, могут быть использованы стеклоткани, эластичные пенополиуретаны повьппенной 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 .=1157 ата, температуре (15+5) С Т и 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 противопожарного заслона и необходимого количества материала.

При использовании в качестве материалов, уменьшающих продуваемость крон, отвердевающнх на воздухе,искусственный противопожарный заслон создается путем разбрызгивания этих материалов во всех ярусах леса. Эти материалы, отвердевая, образуют длинные тонкие нити, которые существенно увеличивают удельную поверхность растительного покрова. о

Падение скорости ветра в пологе леса может быть оценено следующим образом. Пусть имеется лесной массив с известным значением $ и коэффициентом аэродинамического сопротивления Cd ° В направлении распространения пожара создают противопожарный заслон. При этом удельная поверхность заслона имеет значение 5 5 + 5

1 а коэффициент аэродинамического сопротивления Cd, где 9 - удельная поверхность материала, использованного для создания заслона. Распределение скорости ветра в пологе леса

-описывается уравнением сохранения количества движения

1134202

Cd 5 V +i (!

2 dx зф где à — величина напряжения трения

W на верхней границе полога леса. Из (1) следует, что

Ц =е

2 Эф

-гСИ S x

+ x

Cd5 Cd 5,4 эф jJ

Анализ формулы (2) показывает, !

5 что чем больше величина Cd5 < по отношению к величине Gd с, тем сильнее падает скорость ветра в созданном заслоне. Величина мало меняется для различных типов лесных массивов.

Поэтому можно считать, что .СЫ =СИ.

Тогда иэ (1) следует, что для того, чтобы уменьшить скорость ветра в пологе леса в K раз по сравнению со скоростью ветра в набегающем потоке, .2. 25 необходимо по меньшей мере в k раз увеличить удельную поверхность полога леса. Пусть, например, необходимо уменьшить скорость ветра в пологе в

1 5 раза, т.е. К =1,5, тогда при создании противопожарного заслона необходимо увеличить удельную поверхность 5 растительности не менее

° чем в 2,25 раза. Из формулы (2), имея в виду, что равновесная скорость ветра до заслона .0 = Г tCd5, 35 можно определить ширину заслона

Cd,S, С 1

+ 2Cd 5 " .!/к Caf 9 -Cd5

Пусть имеем

Gd Á ф = 4СИ В

Тогда

3CdS

+ SCd 5 " (4/2,25 I Cd9

Имея в виду, что для сосновых лесов Cd =О, 03, 5 = 1 м, получаем ширицу противопожарного заслона Х=5Бм.

Теперь необходимо подсчитать, 50 сколько требуется отвердевающего на воздухе. материала на единицу объема полога леса. Поскольку в отвердевшем состоянии такой материал представляет собой длинные нити, то масса от- 55

,.дельнЬй нити М;= Jtr Lр, где

p — радиус нити; L- ee длина; у— плотность материала.

Пусть М вЂ” масса материала на единицу объема. Тогда число нитей на

I единицу объема

М вЂ” 2

Площадь поверхности нити

5; = 2 J7r (г+ . ) Ф 2 л Н„ так как г (сL

Суммарная удельная поверхность нитей гМ

51=К;5; — „р

Поскольку 5 =35, так как мы хотим увеличить удельную поверхность заслона 5 зф в 4 раза, то 5„=3 м ". Тогда

М = r р 5! /2 . Радиус нитей

= 0,.5 -10 зм, g = 500 кг/м . Следовательно, M = 0,36 кг/м5.

Для определения эффективности способа проводились полунатурные эксперименты.

Пример

С целью проверки действия искусственных заслонов, создаваемых во: всех ярусах леса из. негоримых матери. алов, 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, пред= ставляющую 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, отвердевающий 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 по1134202

Составитель Н.Голдобин

Редактор М.Товтин Техред М.Надь Корректор A . .Ильин

Тираж 425 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 9976/4

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 лосе — 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

1 лесной пожар путем поджога зоны зажигания. 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 О, 07-0, 09 м/с, а в подстилке

0,03-0 05 м/с. На всех трех полосах И 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- 20 нам скорость распространения пожара резко упала на двух полосах, на которых были созданы искусственные заслоны, причем на той полосе, где ширина заслона составляет 3 м, пожар вообще

25 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 30

4 полностью в режиме верхового пожара.

Таким образом, в результате эксперимента установлено эффективное действие искусственньм заслонов, создан- ньм из негоримых материалов, отвердевающих на воздухе.

Ширина заслона на практике оказалась меньше, чем расчетная. Этот факт может быть объяснен дополнительным действием созданных таким путем про- 4О тивопожарных заслонов на реакционные свойства лесных горючих материалов (ЛГМ) . Действительно, температура пиролиза поливинилацетата на 10-60 С выше, чем температура пиролиза ЛГМ.

Ввиду этого, энергия, выделившаяся 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 выше противопожарные заслоны создают заблаговременно при проведении профилактических противопожарных мероприятий. В этом 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 способа ограничения распространения лесных пожаров по сравнению с существующими обеспечивает возможность ограничения распространения наиболее опасных верховых лесных пожаров, меньшую трудо.емкость способа, уменьшение конвективной и лучистой составляющей из фронта пожара в сторону несгоревшего леса в 2-3 раза, увеличение темпера- туры пиролиза лесных горючих материалов на 10-60 С.