CC BY
67
//0 Civil SecurityTechnology, Vol. 10, 2013, No. 1 (35)
УДК 62.1/9:614.84:502.17
Инновационное решение для эффективной борьбы с торфяными пожарами: устройство с применением углекислоты
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2013
И.Д. Бадьин, О.А. Медведев, Ю.В. Нарышкин, Т.А. Бадьина
Аннотация
Существующие способы тушения торфяных пожаров зачастую неэффективны. Предлагается полезная модель «Устройство для тушения пожаров на торфяниках» для оперативной и эффективной ликвидации торфяных пожаров, в том числе и в труднодоступных местах с использованием вертолетов.
Ключевые слова: безопасность; чрезвычайная ситуация; пожар; торф; способ; полезная модель; углекислота.
Innovative Solutions for Peat Fires Effectively Fighting: Device with Carbonic Acid
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2013
I. BadMn, O. Medvedev, U. Naryshkin, T. Badrina
Abstract
Contemporary methods of peat fires extinguishing are often ineffective. The useful model "For Fighting Fires in Peat" for the prompt and effective elimination of peat fires, including those in remote areas using helicopters is provided.
Key words: security; emergency; fire; peat; fashion; useful model; carbon dioxide.
Общеизвестно, что длительное время болота Восточно-европейской равнины активно осушались для добычи торфа, что привело в конечном итоге к обострению проблемы торфяных пожаров в России.
Сама структура торфа (пористое строение, адсорбирующее кислород) помогает ему гореть без внешнего доступа кислорода. Торфяной пожар может тлеть десятки лет и вспыхнуть при появлении благоприятных условий для горения. Кроме этого, торф может самовоспламеняться из-за метанобразующих бактерий, которые своей жизнедеятельностью нагревают торф до температур, достаточных для самовозгорания. Вследствие горения появляются пустоты между очагом и плотной почвенной поверхностью, незаметные для человека, но очень опасные, поскольку в них практически отсутствует возможность выжить. Кроме того, при горении торф выделяет ядовитые вещества, угрожающие здоровью и жизни людей. Средства тушения верховых пожаров практически бесполезны для тушения торфяных возгораний.
Пожары могут приводить и к некоторым изменениям климата, формировать погоду на региональном уровне. В месте действия крупных пожаров формируются устойчивые области высокого атмосферного давления, которые препятствуют проникновению циклонов и, как следствие, выпадению осадков над территорией пожара.
К сожалению, современная организация борьбы с пожарами практически не позволяет эффективно бороться с ними [1].
Выделяют несколько основных причин возникновения торфяных пожаров: самовозгорание торфа, удары молний, травяные палы, антропогенный фактор.
Самовозгорание торфа. По словам начальника Главного управления МЧС РФ по Московской области Евгения Секирина, торф может самовозгораться, если его влажность меньше 40 %. В период массовых пожаров 2010 г. влажность торфа оценивалась в 28— 30 % [2, 3].
Удары молний. Значительный (20—60 %) процент возгораний наблюдается из-за грозовой активности, в частности, «сухих гроз» (удары молний без последующего ливня). По статистическим данным, от 1100 до 5100 пожаров на территории охраняемого лесного фонда возникают от молний; при этом огнем оказываются охвачены от 22 до 890 тыс. га, что почти в 3 раза превышает площадь от антропогенных источников огня. Пожары от молний могут быть труднодоступными из-за их удаленности от объектов инфраструктуры.
Травяные палы. Самые распространенные природные пожары. Ранней весной прошлогодняя трава быстро высыхает на сильном весеннем солнце и легко загорается от любой брошенной спички или сигареты. Травяные палы быстро распространяются, особенно в ветреные дни; остановить хорошо разгоревшийся пожар бывает очень непросто. Травяные
палы весьма опасны. Во многих случаях они становятся причиной более катастрофичных пожаров — лесных и торфяных. Нередко от травяных пожаров сгорают дома или даже целые дачные поселки и деревни. Травяные палы вызывают значительное задымление и так же опасны для здоровья людей, как и лесные пожары. Шлейф дыма от разгоревшейся травы или оставленной на поле соломы может распространяться на многие километры. Часто травяные палы уничтожают молодые посадки леса.
Антропогенный фактор. По данным Е.И. Секирина, 10 % торфяных пожаров приходятся на самовозгорание торфа, тогда как в других случаях виной служит «человеческий фактор»: брошенные окурки или спички [1, 2].
Существующие способы тушения торфяных пожаров зачастую неэффективны, а иногда даже усиливают пожары и их негативные экономические, экологические и социальные последствия.
Таким образом, актуальность поиска эффективных способов тушения торфяных пожаров представляется бесспорной.
Предлагается осуществлять эффективное тушение торфяных пожаров с использованием полезной модели «Устройство для тушения пожаров на торфяниках» (рис. 1) [4].
Назначение модели: Изобретение является полезной моделью, которая предназначена для туше-
Рис. 1. Патент на полезную модель: «Устройство для тушения пожаров на торфяниках»
^П SecurityTechnology, Vol. 10, 2013, No. 1 (35)
ния торфяных пожаров. Полезная модель может быть использована для тушения пожаров на торфяниках в труднодоступных местах с использованием вертолетов.
Технические аналоги модели и отличие авторской модели: Известно устройство для тушения пожаров на торфяниках (см. патент РФ № 83013 от 04.02.2009г), содержащее боевую часть в виде ствола, закрепленного на стреле, обеспечивающей заглубление его в толщу торфа на требуемую величину, кроме этого — устройства для приготовления огнега-сящей жидкости, средства доставки компонентов ог-негасящей жидкости к очагу пожара, средства передвижения и перевозки.
Недостатком данного устройства является его громоздкость и необходимость подъезда непосредственно к очагу возгорания, что не всегда возможно.
Известен также углекислотный огнетушитель (см. каталог «Противопожарная защита промышленных предприятий и объектов» института промышленных каталогов «ООО ИНПРОМКАТАЛОГ», индекс 69424 по каталогу «Роспечать», г. Москва, 2009 г., каталог 03—06 том 4), содержащий стальной баллон, запорно-пусковое устройство (ЗПУ), сифонную трубку, раструб, рычаг ЗПУ.
Указанное техническое решение позволяет осуществлять задействование огнетушителя путем открытия крана (клапана) вручную.
Данное техническое решение, как наиболее близкий аналог, было принято в качестве прототипа представленной полезной модели.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где показана ее общая схема (рис. 2).
Устройство содержит баллон с углекислотой 1, мембрану 2, сопловой насадок 3 с ножом 4, с пружиной 5, стабилизаторы 6, установленные на осях 7 с пружинами 8, систему фиксации, состоящую из толкателей 9 и рычагов 10.
В исходном положении сопловой насадок 3 с ножом 4 удерживается от перемещения в горловине баллона 1 пружиной 5, стабилизаторы 6, установленные на осях 7 с заневоленными пружинами 8, удерживаются от поворота рычагами 10, соединенными шарнирно с толкателями 9.
Технический результат достигается тем, что баллон с углекислотой снабжен мембраной, установленной внутри баллона для герметизации углекислоты, сопловой насадок с ножом для прорыва мембраны, установленный в горловине баллона и имеющий возможность перемещаться внутри ее, при этом сопловой насадок выполнен в виде диска, внутри которого имеются выходные сопла, стабилизаторы в виде прямоугольных пластин, соединенных через оси с пружинами с баллоном, системой фиксации стабилизаторов состоящей из толкателей, соединенных одним концом с сопловым насадком, а другим шарнирно с двуплечим рычагом, у которого один конец соединен
Исходное положение
1 6
Рабочее положение
- - 8 /
ж— —йт --- ---
Рис. 2. Устройство для тушения пожаров на торфяниках
I — баллон с углекислотой, 2 — мембрана, 3 — сопловой насадок, 4 — нож, 5 — пружина, 6 — стабилизаторы, 7 — оси, 8 — пружины на осях, 9 — толкатели системы фиксации, 10 — рычаги системы фиксации,
II — упор, 12 — сопло.
шарнирно с баллоном, а другой конец удерживает стабилизатор от поворота.
Физико-химический процесс, лежащий в основе функционирования модели, заключается в следующем. После сбрасывания с вертолета и при ударе устройства о землю сопловой насадок 3 заглубляется на величину 200—400 мм, сжимая при этом пружину 5 и передвигаясь внутрь баллона до упоров 11, при этом нож 4 разрезает мембрану 2, разгерметизирует баллон с углекислотой 1. Под действием давления
углекислоты (~14МПа), происходит истечение ее через сопла 12, расположенные в сопловом насадке, и на выходе сопел происходит разложение углекислоты Н2СО3 на углекислый газ СО2 и воду Н2О. Углекислый газ под давлением распространяется под поверхностью торфа на глубине 200...400мм, образуя «зонтик». Так как углекислый газ тяжелее воздуха в ~1,8 раза, он опускается, преграждая доступ кислорода к очагу возгорания.
Одновременно при ударе устройства о землю и передвижении соплового насадка до упоров 11, толкатели 9, воздействуют на двуплечие рычаги 10, которые, вращаясь в шарнирах 13, освобождают от зацепления их со стабилизаторами 6.
Стабилизаторы под действием пружин 8 поворачиваются в осях 7 на 90°, образуя опорную площадку.
Указанное техническое решение позволяет задействовать устройство при сбрасывании его с вертолета и более эффективно использовать углекислоту.
Заключение
Исследование существующих технических решений проблемы тушения лесных пожаров показало, что для ликвидации возгорания торфяников они не подходят, так как эпицентр горения торфа может находиться на достаточно большой глубине. Зачастую в природе торфяные залежи находятся в труднодоступных местах, что также усложняет тушение.
Самыми опасными факторами горения торфа являются следующие:
1) торф может внезапно самовоспламеняться на большой территории;
2) при торфяных пожарах выделяется ядовитый смертельно опасный дым.
В связи с вышеизложенным, актуальным является создание технически иной модели для тушения торфяных пожаров, которая может быть использована для тушения пожаров на торфяниках в труднодоступных местах с использованием авиатехники.
Особенностью предложенного устройства является способность препятствовать доступу кислорода, необходимого для горения, за счет введения в очаг углекислого газа. Представленная полезная модель поможет эффективно тушить торфяные пожары, в том числе и в труднодоступных районах.
Литература
1. Баринов А.В. Чрезвычайные ситуации природного характера и защита от них: Учеб. пособ. для вузов. М.: Издательство ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. 496 с.
2. Гревцев Н.В., Кирсанова И.В. Негативное воздействие торфяных пожаров на экологию города // Уральская горная школа — регионам: Сб. докл. Международной научно-практической конференции / Уральский государственный горный университет. Екатеринбург: УГГУ, 2011. 564 с.
3. Кирин Б.Ф., Каледина Н.О., Слепцов В.И. Защита в чрезвычайных ситуациях: Учеб. пособ. для вузов. М.: Издательство МГГУ, 2004. 285 с.
4. Бадьин И.Д. Патент на полезную модель «Устройство для тушения на торфяниках». RU№106122 U1.
Сведения об авторах
Бадьин Иван Дмитриевич: МАОУ Лицей №130, ученик 11 «В» класса.
Екатеринбург, ул. Студенческая, 26. Тел.: (963) 855-32-86, (343) 262-48-52 E-mail: [email protected]
Медведев Олег Анатольевич: Уральский филиал ФГБУ
ВНИИ ГОЧС (ФЦ), начальник филиала.
Екатеринбург, ул. Большакова, 11а.
Тел.: (343) 262-48-52.
E-mail: [email protected]
Нарышкин Юрий Валентинович: Уральский региональный центр МЧС России, начальник центра. Екатеринбург, ул. Белинского, 71в. Тел.: (343) 269-73-53. E-mail: [email protected]
Бадьина Татьяна Анатольевна: Уральский государственный горный университет, ст. преподаватель. Екатеринбург, пер. Университетский, 7. Тел.: (963) 274-09-39. E-mail: [email protected]
