Энергозатраты лесных пожарных Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Обмен веществ и энергии между организмом и внешней средой - неотъемлемое свойство живой материи. Энергия, освобождающаяся при диссимиляции, обеспечивает все жизненные процессы организма (кровообращение, дыхание, мышечное сокращение и т. д.). Общие энергозатратв1 определяются как сумма энергозатрат труда и энергозатрат на обеспечение жизнедеятельности организма (основной обмен веществ). Основной обмен - величина постоянная и составляет 1 ккал за 1 час на 1 кг массы тела [1]. Суточные энергозатраты лесных пожарных определяют по основным видам работ: захлестывание ветками кромки лесного пожара; засыпка грунтом кромки лесного пожара лопатой; создание опорной полосы вручную (лопатой, граблями); создание опорной полосы пеной с использованием ВЛП-20; тушение кромки лесного пожара водой (растворами химикатов) с использованием ВЛП-

Общие суточные энергозатраты работающего рассчитываем как сумму энергозатрат по определенным видам работ и отдыха лесного пожарного в течение суток:

ЕС=Е1+Е2+Е3+Е4+Е5+Е6+Е7+Е8

где Ес - энергозатраты лесного пожарного в течение суток, ккал;

Е, - энергозатраты на переходы к кромке лесного пожара и обратно, ккал;

Е2 - затраты энергии рабочего на подготовку орудия к работе и устранения неисправностей, ккал;

Ел - затраты энергии рабочего на подноску и заправку орудия водой (огнетушащей смесью), ккал;

Е4 - затраты энергии рабочего на поднятие, переноску и опускание груза при тушении лесного пожара, ккал;

Е5 - затраты энергии рабочего на перерывы во время тушения лесного пожара (отдых и личные надобности), ккал;

Е6 - затраты энергии рабочего на принятие пищи (завтрак, обед, ужин), ккал;

Е7 - затраты энергии рабочего на устройство полевого лагеря, активный отдых, личную гигиену и т. п., ккал;

Е8 - затраты энергии рабочего на сон (основной обмен), ккал.

Затраты энергии лесного пожарного на поднятие, перемещение и опускание груза рассчитывали по формуле (2):

где Р - масса перемещаемого груза, кг;

Н - высота подъема груза, кг;

И] - высота опускания груза, кг;

п - количество подъемов и опусканий груза;

/ - расстояние перемещения груза, м;

к - коэффициент, равный 6.

Энергозатраты рабочего за 1 час на переходы, на подготовку орудия к работе и устранения неисправностей, на подноску воды (огнетушащих смесей), на перерывы во время работы, на принятие пищи, на устройство лагеря, активный отдых, личную гигиену и сон определяют из таблицы 1 [1, 3,4].

Энергозатраты рабочего на поднятие емкости с водой за плечи в течение 1 часа работы составляют 1,3 ккал.

Энергозатраты рабочего на поднятие воздуходувки в рабочее положение в течение 1 часа работы составляют: 0,29 ккал.

Затраты энергии рабочего на переноску груза в течение 1 часа работы составляют 222 ккал.

Затраты энергии рабочего на переноску груза при возвращении обратно в течение 1 часа работы составляют 199 ккал.

Затраты энергии рабочего на опускание емкости в течение 1 часа работы составляют 0,06 ккал.

Затраты энергии рабочего на опускание воздуходувки в течение 1 часа работы составляют 0,27 ккал.

Тогда затраты энергии рабочего на поднятие, перенос и опускание груза (воздуходувка, вода) в течение 1 часа работы составляют:

20.

(2)

Е4 = 1,30 +0,29 +222 +199 +0,06 +0,27= 423 ккал.

Общие суточные энергозатраты лесного пожарного I при тушении пожара воздуходувкой ВЛП-20 составляют I 5532,5 ккал (табл. 2).

Количество освобождающейся в организме энергии I можно измерить различными способами [5]: прямой калориметрией в специальных камерах для определения I щей теплопродукции организма, но этот способ, отличающийся высокой точностью измерения, громоздок и может I применяться только в стационарных условиях; по формуле Рида, связывающей артериальное давление, частоту пульса и теплопродукцию организма, но этот метод всегда дает только приблизительные результаты; существуют и другие способы измерения, но они также не дают достаточно точной картины рассматриваемого процесса. В нашем случае определение энергии лесных пожарных лучше всего производить по методу непрямой калориметрии, при котором показателем теплопродукции служит количество потребленного кислорода лесным пожарным.

Энергозатраты лесных пожарных по основным видам работ на тушении кромки лесного пожара определяли по методу непрямой калориметрии на экспериментальных модельных пожарах в лесах Мининского лесхоза. Воздух, выдыхаемый оператором во время работы при типичных условиях интенсивности, собирают с помощью метаболических полумасок или мундштуков в специальные герметично-эластичные емкости (например, резиновый мешок Дугласа) в течение полного рабочего цикла, но не менее 10 мин. Количество собранного воздуха измеряют газовым счетчиком, а содержание в нем кислорода (02) и двуокиси углерода (С02) - газоанализатором [2].

Энергозатраты WE (ккал/мин.) вычисляли по формуле:

(3)

где У02 - количество поглощенного кислорода, л/мин;

К - энергетический эквивалент кислорода, ккал/мин.

У02 вычисляют по формуле:

У02 = (20,93 -02)хУоСтрд, (4)

где 20,93 - количество кислорода во вдыхаемом воздухе, %я

02 - количество кислорода в выдыхаемом воздухе, %;

У д - количество выдыхаемого воздуха (л/мин.), измеренное при помощи газового счетчика и приведенное к нормальным условиям.

Энергетический эквивалент кислорода (К ) зависит от дыхательного коэффициента и вычисляется по формуле:

где СО, - количество углекислого газа в выдыхаемом воздухе, %;

02 - количество кислорода в выдыхаемом воздухе, %.

Оценка энергозатрат труда основывается на расчете калорийности Енетго:

в = Б - Б

нетто брутто оов’

где Еоов (основной обмен веществ) следует определять путем умножения показателя поверхности тела оператора (в м2) в зависимости от массы и роста на средний уровень основного обмена веществ в зависимости от возраста и пола.

Используя формулы (1) и (2) и метод непрямой калориметрии, определили суточные энергозатраты при выполнении различных лесопожарных работ (табл. 3).

Выполненные расчеты показали, что энергетические затраты лесных пожарных на различных видах работ в течение суток составляют от 21 210 до 24 990 кДж (от 5050 до 5950 ккал).

Таким образом, представленная методика и экспериментальные исследования на модельных пожарах в лесах Мининского лесхоза позволили определить суточные энергозатраты лесных пожарных при выполнении различных видов лесопожарных работ.

Энергозатраты для различных видов работ, ккал/ч

Характер движения

Затраты энергии

Ходьба по ровной дороге до 1S0

Ходьба по ровной дороге с грузом 10 кг со скоростью 4 км/ч до 200

Ходьба без груза в лесных условиях со скоростью 4 км/ч 240

Движение вверх по склону крутизной 10° со скоростью 2 км/ч до 2S0

Ходьба с заплечным грузом со скоростью 4 км/ч по ровной поверхности в лесу, груз 10 / 20 кг 270/2ВВ

Ходьба с грузом по склону крутизной 10° со скоростью 4 км/ч, груз 10 /20 кг 306/366

Движение вверх по склону крутизной 10° со скоростью 4 км/ч До 3S0

Работа топором (50 ударов в мин.) 276

Работа лопатой, нагрузка на лопату 8 кг, длина броска 1 м, высота броска 0,5 м, число бросков в мин. — 15, ккал на бросок — 0,420 37В

Выполнение утреннего и вечернего туалета, принятие пищи 120

Работы по устройству полевого лагеря, активный отдых, физическая подготовка, личная гигиена и т. п. 1S0

Сон (основной обмен) при массе человека 75 кг 7S

Подъем по склону на 100 м по тропе до 100 ккал

Спуск по склону по тропе на 100 м до 2S ккал

Суточные энергозатраты лесного пожарного при тушении пожара воздуходувкой ВЛП-20, ккал

Наименование работ и отдыха Время работы, час Энергозатраты

на работу на основной обмен суммарные

Переходы к кромке лесного пожара и обратно 0,5 125 37,5 162,S

Подготовка орудия к работе и устранения неисправностей 0,5 100 37,5 137,S

Подноска и заправка орудия водой (огнетушащей смесью) 0,5 125 37,5 162,S

Тушение кромки лесного пожара 5,0 2115 37,5 2490

Отдых во время работы 1,5 112,5 112,5 22S

Прием пищи (завтрак, обед, ужин) 1,5 180 112,5 292,S

Устройство лагеря, активный отдых, личную гигиену и т. п. 6,5 975 487,5 1462,S

Сон 8,0 - 600 600

Итого 24 3732,3 1800 SS32,S

Суточные энергозатраты при выполнении различных лесопожарных работ, кДж (ккал)

Виды лесопожарных работ Энергозатраты организма человека

основной обмен основная и вспомогательная работы суммарные энергозатраты

Создание опорной полосы лопатой 7560 (1800) 17178(4090) 24738 (5890)

Создание опорной полосы граблями 7560 (1800) 16590 (3950) 24150(5750)

Прокладка опорной полосы пеной РЛО-М 7560 (1800) 14700 (3500) 22260 (5300)

Прокладка опорной полосы пеной воздуходувкой ВЛП-20 7560 (1800) 15036(3580) 22596 (5380)

Подноска воды для РЛО-М, ВЛП-20 7560 (1800) 14490 (3450) 22050(5250)

Засыпка грунтом кромки лесного пожара лопатой 7560 (1800) 17430(4150) 24990 (5950)

Захлестывание кромки лесного пожара ветками 7560 (1800) 15498 (3690) 23058(5490)

Тушение кромки лесного пожара водой (растворами химикатов) огнетушителем РЛО-М 7560 (1800) 15162(3610) 22722 (5410)

Тушение кромки лесного пожара водой (растворами химикатов) воздуходувкой ВЛП-20 7560 (1800) 15676,5 (3732,5) 23236,5 (5532,5)

Отжиг от опорной полосы зажигательными аппаратами 7560 (1800) 13650 (3250) 21210(5050)

Среднее значение 7560 (1800) 15540(3700) 23100 (5500)

^^'02хКН1,