CC BY
94
Хвойные бореальной зоны, XXXVII, № 5 - 6, 2016
УДК 630.435
БОРЬБА С ПРИРОДНЫМИ ПОЖАРАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ АВИАЦИИ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ПРОКЛАДКИ ЗАГРАДИТЕЛЬНЫХ ПОЛОС
Н.П. Копылов, А.Е. Кузнецов, Д.В. Федоткин, Е.А. Москвилин1, П.А. Стрижак2, Н.А. Коршунов3, В.Н. Карпов4
Оренбургский филиал ФГБУ ВНИИПО МЧС России, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, ФАУ ДПО ВИПКЛХ, ФГБУ ВНИИПО МЧС России,
e-mail: [email protected]
Применение самолетов-танкеров тяжелого класса для тушения природных и лесных пожаров имеет узкий диапазон эффективности. Использование быстротвердеющей пены позволяет расширить диапазон применения. Предложен авиационный способ создания заградительных полос из ретардантов для локализации природных пожаров, в том числе степных, и защиты поселков. Даны основные показатели сливов жидкостей с самолета-танкера Ил-76П. ФГБУ ВНИИПО разработало рецептуру быстротвердеющей пены с хорошими адгезионными показателями к широкому кругу материалов. ВНИИПО и Центральной базой авиационной охраны лесов «Авиалесоохрана» (г.Пушкино) провели сравнительные исследования по созданию заградительных и опорных полос в лесу с применением быстротвердеющей пены и раствора бишофита. Существует возможность использования переносных и передвижных малогабаритных устройств для получения и нанесения быстротвердеющей пены. В статье рассмотрена концепция нанесения быстротвердеющей пены посредствам импульсного способа подачи на базе твердотопливной установки. Такое оборудование может быть использовано на внешней повестки вертолёта. Применение вертолётного оборудования позволит более оперативно создавать заградительную полосу на пути распространения природного пожара для защиты населенных пунктов. При применении быстротвердеющей пены для создания заградительных полос важным является долговечность проложенной полосы, вопросы экологии и безопасности при контакте с пеной людей и животных. Наблюдения за площадками, проводимыми в течение года после нанесения, показали, что на протяжении пожароопасного периода заградительные полосы полностью сохраняют свою целостность. В конце летнего периода полосы начинали зарастать травой, постепенно разрушаясь.
The use of heavy-class tanker aircraft to fight forest and natural fires has a narrow range of effectiveness. The use of fast-hardening foam allows to extend the range of applications. An aviation way to create protective strips of retardants to localize wildfires, including steppe fires, and for the protection of settlements, has offered. Key indicators of liquids drops from tanker aircraft Il-76P is given. FGBU VNIIPO developed a recipe fast-hardening foam with good adhesion performance to a wide range of materials. FGBU VNIIPO and Central base of aviation protection of forests "Avialesookhrana" (Pushkino) conducted a comparative study on the creation of the protecting and supporting lines in the woods with fast-hardening foam and bischofite. There is possibility of using portable and mobile devices for fast-hardening foam making and application. The article deals with the concept of applying fast-hardening foam by a pulse method of supplying solid-fuel installation. Such equipment can be used on the external agenda of the helicopter. The use of helicopter equipment will more quickly build a barrier before the spread of wildfire to protect settlements. When applying the fast-hardening foam to create a barrier the durability of a paved strip and environmental and safety issues in contact with humans and animals is an important indicators. Observations on the grounds conducted within a year after application, showed that during the fire season protective strips retain their integrity. In late summer the band began to be overgrown with grass, gradually collapsing.
Ликвидацию природных пожаров зачастую осложняет труднодоступность районов тушения, удаленность их от источников водоснабжения, метеорологические условия, сильный ветер, нехватка личного состава и техники для доставки воды. На сегодняшний день авиационная техника привлекается практически на любой крупный природный пожар. Несмотря на высокую себестоимость выполнения технологических операций при таком способе тушения лесных пожаров, применение авиации позволяет обеспечить сохранение лесов, и защиту объектов от лесных пожаров в частности, в труднодоступных районах, в динамично изменяющихся условиях.
Одной из важнейших характеристик при авиационном тушении лесных пожаров является плотность орошения полосы, поскольку при сбросе с летательного аппарата часть жидкости в виде капель уносится ветром и турбулентной конвективной колонкой, формирующейся над пожаром.
ВНИИПО совместно с ЛИИ им Громова (Летный Исследовательский Институт) провели натурные испы-
тания по исследованию параметров сброса воды с самолета ИЛ-76 (Москвилин Е.А., 2009, Копылов Н.П. и др., 1996, Хасанов И.Р. и др., 2001, Кору^ КР. и др., 1998). Самолет ИЛ-76 был оборудован выливным авиационным прибором ВАП-2 и способен перевести 42 т огнетушащего вещества. Исследования показали, что характер спектров размеров капель, сброшенной с самолета воды, качественно близок к спектрам естественных дождей. Максимальные размеры капель воды достигают 3,5 мм. Масса воды, выпадающей на землю, заключена, в основном, в крупных каплях. В каплях с размерами более 0,5 мм содержится свыше 70% воды от общей массы. В начальный момент времени выпадения капель на землю заметную долю составляют крупные частицы размерами 1-2 мм. В последующие моменты времени начинают преобладать капли средних (0,5-1 мм) размеров, далее капли размерами 0,2-0,3 мм.
Дисперсность водного аэрозоля зависит от высоты сброса - чем выше высота сбрасывания, тем интенсивнее процесс дробления. При сбросе 42 т воды длина и
Н.П. Копылов, А.Е. Кузнецов и др. Борьба с природными пожарами с применением авиации.
ширина полос составляла 600-800 метров и 60-80 метров соответственно. При скорости самолета 280 км/ час получены следующие плотности орошения: при сбросе 21 т воды с высоты 40-50 м максимальная плотность 2,7 л/м2, средняя плотность 0,7 л/м2; при сбросе 21 т воды с высоты 75 м максимальная плотность 1,7 л/м2, средняя плотность 0,5 л/м2; при сбросе 21 т воды с высоты 100 м максимальная плотность 1,6 л/м2, средняя плотность 0,4 л/м2; при сбросе 42 т воды с высоты 60 м максимальная плотность 2,7 л/м2, средняя плотность 0,8 л/м2. Что, однако, ниже требуемой плотности для тушения лесного пожара, которая составляет около 4 л/м2. Вода без добавок, сброшенная с авиационной техники, способна сохранять огнетушащие свойства порядка 5-15 минут. Эти данные позволяют сделать выводы, что для тушения целесообразно применять тактику последовательного сброса с двух или более самолетов ИЛ-76 (интервал не более 10 минут).
Так же можно сделать вывод, что ИЛ-76 целесообразно применять для прокладки опорных и заградительных полос с применением различных химических добавок (смачивателей).
Требуемый удельный расход при прокладке опорных и заградительных полос для различных видов насаждений представлен в табл. 1.
Таблица 1 - Требуемый расход воды при прокладке опорных и заградительных полос
Требуемый
Лесорастительные условия удельШ)1й
r J расход воды,
_(л/м2)
Лесорастительные участки с полнотой хвойных 0 7
насаждений менее 0,2
Хвойные насаждения с полнотой от 0,2 до 0,3
со слабо выраженным напочвенным покровом и 1,3
подстилкой 2-3 см
Хвойные насаждения с полнотой от 0,4 до 0,5 со 20 слабо выраженным напочвенным покровом и подстилкой 3-5 см
Высокополостные хвойные насаждения с мощным слоем подстилки, а также участки повышен- 2 6 ной пожарной опасности (хвойные молодняки, захламленные вырубки, гари и т.п.)_
Другим способом создания заградительных полос для локализации природных пожаров, в том числе степных, является нанесение огнепреграждающих (огнезадерживающих) составов (ретардантов) (Коршунов Н.А., 2012).
Известны составы, затрудняющие воспламенение твердых горючих материалов при действии на них мощного теплового потока, - бишофит, бентонит, быстротвердеющие пены (БТП) и др. С помощью обработки растворами ретардантов поверхности древесины можно увеличить огнестойкость к воздействию теплового потока в 2 - 2,5 раза.
Во ВНИИПО разработана рецептура быстрот-вердеющей пены с хорошими адгезионными показателями к широкому кругу материалов. Основным компонентом состава является раствор карбамидо-формальдегидной смолы (КФ-МТ), «сильная» кислота, пенообразователь, а также целевые добавки, улучшающие механические и огнезащитные свойства пены. Образование огнезащитного пенного слоя происходит за счет одновременного протекания реак-
ции поликонденсации смолы в присутствии кислоты, вспенивания и перемешивания. Затвердевание пены происходит в течение от нескольких секунд до минуты, что позволяет получать надежные защитные слои даже на вертикальных поверхностях.
Во ВНИИПО совместно с Центральной базой авиационной охраны лесов «Авиалесоохрана» (г.Пушкино) проводились сравнительные исследования по созданию заградительных и опорных полос в лесу с применением быстротвердеющей пены и раствора бишофита. Визуальный осмотр показал, что БТП и раствор бишофита пропитывают надпочвенный лесной покров на глубину 2 см, причем пена после отверждения образует сплошной слой толщиной 2-3 см и обволакивает стенки мха, траву и кустарники, они вплетаются в структуру пенопласта и образуют с ним одно целое. Через 2.5 часа после прокладки полос был произведен поджог лесорасти-тельного покрова с подветренной стороны от опорной полосы. Погодные условия на день испытаний соответствовали 3 классу пожарной опасности. При подходе к заградительным полосам высота пламени уменьшалась, и продвижение фронта огня прекращалось. Прогорание опорных полос, обработанных раствором БТП и бишофита, не наблюдалось (Мотин М.А. и др., 1984).
Существует возможность использования для получения и нанесения БТП комплекса переносных и передвижных малогабаритных устройств. Такая схема позволяет, используя любую емкость для раствора смолы и пенообразователя, переносную мотопомпу и передвижную установку для отвердителя, создать мобильное техническое устройство для прокладки заградительных полос с помощью БТП.
Вместе с тем труднодоступность ряда населенных пунктов или необходимость быстрого реагирования на меняющуюся оперативную обстановку при распространении природных пожаров часто затрудняет использование наземной техники для создания заградительных полос с применением БТП. Выходом из этой ситуации может стать использование авиационных технологий ее нанесения. Применение дорогостоящих ИЛ-76П именно в формате экстренной защиты населенных пунктов и объектов экономики наиболее оправдано.
В частности, учитывая опыт ВНИИПО в применении импульсной техники для целей пожаротушения, эффективным устройством подачи БТП, на наш взгляд, могла бы (после проведения необходимой доработки) стать НСУ (напорное сливное устройство) на базе твердотопливной установки, в которой реализован импульсный способ подачи состава с большим расходом при помощи твердотопливных газогенераторов.
Использование НСУ вертолетной техникой, позволит оперативно создавать заградительную полосу на пути распространения природного пожара для защиты населенных пунктов. При этом целесообразно использовать пару НСУ для одного авиационного средства, когда одна из емкостей непосредственно
Хвойные бореальной зоны, XXXVII, № 5 - 6, 2016
используется, а вторая в это время на базе заряжается компонентами БТП)
На базе ФГУП ФЦДТ «Союз» проводились исследования характеристик сброса воды из НСУ вертолетной техникой. НСУ объемом 2 м3) позволяет за один вылет вертолёта Ми - 8Т создавать на растительном напочвенном покрове в среднеплотных сосновых насаждениях смоченные противопожарные заградительные полосы длиной около 200 м, шириной до 6 м с дозировкой жидкости на полосе 1 - 3 л/м2 или опорные полосы для пуска отжига длиной около 250 м при ширине 1 - 2 м и дозировке жидкости 1 - 2 л/м2. Основные параметры эффективности вертолетов с использованием НСУ при тушении лесных пожаров, в сравнении с возможностями ИЛ-76ТП, приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Характеристики ИЛ-76ТП и вертолетов с НСУ при сбросе огнетушащих растворов
Объем Длина
Тип воздушного судна огнету-шащего раствора, м3 полосы проложенной за 1 слив, м Ширина Плотность полосы, орошения, м л/м2
МИ-8МТВ,
КА-32 с дву-
мя модулями НСУ объ- 4,0 250 2-3 1-3
емом по 2 м3
каждый
ИЛ-76ТП 42,0 600-800 60-80 1,5- 2,7
При применении БТП для создания заградительных полос важным является долговечность проложенной полосы, вопросы экологии и безопасности при контакте с пеной людей и животных. Наблюдения за площадками, проводимыми в течении года после нанесения, показали, что на протяжении полугода (летний период) заградительные полосы полностью сохраняют свою целостность. Во второй летний период полосы начинали зарастать травой, постепенно разрушаясь.
Перспективность предложенной концепции условно подтверждается опытом применения в Европе пламезамедлителя FR СROS 134Т (распространяется в России ООО «Лесхозснаб»). После нанесения 20%-раствора на лесные горючие материалы (траву, кустарник, деревья) огнезадерживающие свойства сохраняются до 2-х недель, пламя возникшего природного пожара не может перейти через такую заранее созданную полосу.
Таким образом, можно утверждать, что применение БТП и других представленных составов для защиты объектов и населенных пунктов от лесных пожаров показало свою эффективность. БТП устойчива к осадкам, долго сохраняет свои защитные свойства и экологически безопасна.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект 14-39-00003).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Москвилин Е.А. Применение авиации для тушения лесных пожаров // Пожарная безопасность.-2009.-№1. С. 89-92.
Копылов Н.П., Хасанов И.Р., Гроздов Г.М., Горшков С.В. Теоретические и экспериментальные исследования характеристик сброса воды с самолета ИЛ-76 для тушения лесных пожаров // Химическая физика процессов горения и взрыва: Материалы XI Симпозиума по горению и взрыву, Т. 2. - Черноголовка, 1996. -С. 140-141.
Хасанов И.Р., Горшков В.С., Москвилин Е.А. Параметры процесса тушения лесных пожаров при подаче воды авиационной техникой. // Лесные и степные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия: Матер. международной конференции. - Иркутск: ВСИ МВД России, 2001. - с. 157-158.
Kopylov N.P., Grozdov G.M., Khasanov I.R., Gorshkov S.V Theoretical and Experimental Research of Parameters of the Water Discharged for Fire Extinguishment by Means of an IL-76 Aircraft. // Fire-and-Explosion Hazard of Substances and Venting of Deflagrations: Second International Seminar. - Moscow, 1998. - p. 559-564
Коршунов Н.А. Авиационное тушение лесных пожаров: особенность кризисного реагирования/ Журнал «Авиапанорама» № 6, 2012, стр.10-13.
Мотин М.А., Копылов Н.П., Боркин С.Т., Фролов Б.М. Экспериментальная оценка эффективности комбинированного способа создания заградительных полос. -В сб. «Горение и пожары в лесу», Красноярск, 1984.
Кононов Б.В. Разработка напорных сливных устройств для тушения лесных пожаров с вертолетов методом прокладки противопожарных полос огне-тушащими растворами. // О мерах по совершенствованию борьбы с лесными и торфяными пожарами: Матер. науч.-практ. конф. - М.:ВНИИПО, 2002. -с. 211-218.
Поступила в редакцию 01.07.16 Принята к печати 29.12.16
