CC BY
12
Keywords: natural disasters, economic and environmental consequences, modeling, physics of combustion and explosion, the concept of "steam explosion", the catalytic effect of rocks, fluids.
Ежегодно природные катастрофы различного характера (такие как землетрясения, извержения вулканов, взрывы метеоритов и т.д.) приводят к значительным негативным последствиям для людей и экономики. Несмотря на осознание в обществе необходимости прогнозирования, предотвращения или, в крайнем случае, уменьшения последствий негативных воздействий данных природных явлений на антропогенную среду, в настоящее время общие подходы к моделированию данных природных катастроф в лабораторных условиях с точки зрения современных физических методов не сформулированы. Создание такого рода моделей позволит в определенной степени прогнозировать негативное воздействие вышеперечисленных факторов, уменьшать и предотвращать его. Кроме того, развитие на лабораторном уровне моделей природных явлений позволит в конечном итоге сформулировать новое направление в науке о природных катастрофах, основанное на введение в данную область науки теоретических и практических подходов физики горения, взрыва и детонации. Моделирование природных катастроф планируется использовать для прогнозирования развития данных явлений в реальных ситуациях, что поможет предотвратить или уменьшить их катастрофические последствия. В рамках выполнения работы проводился анализ природных катастроф последних лет с точки зрения их негативного воздействия на людей и объекты экономики. На основе проведенных анализов и разработанных моделей планируется проектирование модельных стендов для реализации в лабораторных условиях разработанных моделей природных катастроф, с помощью которых в дальнейшем планируется проведение модельных экспериментальных исследований закономерностей развития землетрясений, взрывов метеоритов и извержений вулканов. Все теоретические и экспериментальные исследования будут проводиться с учетом сформулированной на сегодняшний день концепции «парового взрыва», в рамки которой укладываются и извержения вулканов, и взрывы метеоритов в плотных слоях атмосферы и объяснения предпосылок формирования землетрясений. В рамках данных подходов будут зарегистрированы критические величины длительности импульса разряда, темпа нагрева объекта и величины «закаченной» в объект тепловой энергии. Кроме того, будет определена необходимая для реализации взрыва критическая величина температуры перегрева объекта сверх температуры кипения, измерены динамические характеристики взрыва, а также установлены механизмы инициирования. Будут рассчитаны величины температуры вскипания перегретой массы и времен действия взрыва, установлены параметры картины акустической эмиссии и измерены поля давлений в ударной волне, подтверждено молекулярное диспергирование объекта в процессе взрыва, то есть сублимационный механизм взрыва. В конечном итоге будут получены данные, которые составят основу для построения тепловой и газодинамической теории парового взрыва. После анализа собранных материалов и результатов проведенных экспериментов будет осуществлена формулировка предпосылок нового направления в науке о природных катастрофах на основе введения в эту область знаний представлений, методологии, терминологии и подходов физики горения, взрыва и детонации. Кроме того, это внесет вклад в развитие геотектоники, так как на основании представлений о взрывоподобных распадах в земной коре (полиморфных превращениях) можно будет прогнозировать как появление собственно землетрясений, так говорить о характере их развития и возможных последствиях. Реальным результатом работы также будет прогнозирование природных катастроф на базе сформулированных теоретических и практических подходов. После наработки соответствующих статистических данных планируется написание программ, позволяющих осуществлять мониторинг природных катастроф в непрерывном режиме.
Роль флюидов в ходе процессов физико-химической эволюции пород земной коры и мантии хорошо известна. В присутствии флюидной фазы на порядки ускоряются реакции, протекающие между веществами, образующими минералы, интенсифицируется рост и
растворение минеральных зерен, а также процессы плавления и полиморфные превращения, что заметно влияет на развитие разнообразных видов деформаций и рекристаллизационных явлений в минеральных агрегатах. Обратный же процесс - каталитическое воздействие горных пород и минералов на химические реакции между компонентами флюидов -является, практически, не исследованной областью геохимии флюидно-минеральных взаимодействий. Однако утверждение о существенной роли каталитических механизмов в процессах химических превращений флюидов при их фильтрации через массивы пород земной коры имеет под собой следующие веские основания: горные породы, основу которых составляют SÍ02 и А1203, модифицированные каталитически активными «металлическими» компонентами, представляют собой аналог традиционных каталитических систем, используемых в промышленных технологиях; температурные и барические условия существования потоков флюидов в земной коре благоприятны для реализации в природных условиях множества искусственно созданных на земле индустриально важных каталитических процессов; компоненты флюидов, такие как Н20, С02, СО, СН4, Н2, N2, S02, NH3, следует рассматривать как исходное сырье для каталитической генерации широкого спектра продуктов их превращений. Анализ возможных маршрутов каталитических превращений флюидов в земной коре показывает реальность осуществления в геологических условиях процессов, аналогичных промышленным технологическим. Это синтез углеводородов и их кислородсодержащих производных в результате реакций Н20, СО, С02, Н2 по механизму, близкому к известному в технологической практике процессу Фишера-Тропша производства синтетического топлива (возможные механизмы абиогенного, воспроизводимого образования месторождений углеводородов в земных условиях); это и каталитический пиролиз тяжелых углеводородов (нефтей), известный в технологии нефтепереработки как каталитический крекинг, платформинг, риформинг; реакции превращений углеводородов с образованием твердого углерода, т.е. процессы «зауглераживания» катализаторов; каталитический синтез аммиака из Н2 и N2, известный в прикладном катализе как синтез Габера. Нами также предложены доказательства реальности протекания в земных породах на природных катализаторах каталитической реакции паровой конверсии СН4 с образованием водорода - реакции, известной в технологии как процесс получения «синтез-газа».
УДК 614.849
Р.Н. Бахтиев, Н.В. Чимаров, A.B. Тютин, Н.С. Кицаева
ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ
СОЗДАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАДИОУПРАВЛЯЕМОГО ПОЖАРНОГО РОБОТА
Создана конструкция радиоуправляемого пожарного робота на гусеничном шасси. Радиоуправляемый пожарный робот, позволит обезопасить тушение пожара в местах опасных для жизни человека.
Ключевые слова: пожарные роботы, вода, устройство, тушение пожара.
R.N. Bakhtiev, N. V. Chimarov, А. V. Tyutin, N.S. Kitsaeva CREATION OF THE DESIGN OF A FIRE-FIGHTING FIRE ROBOT
The design of a radio-controlled fire robot on a tracked chassis is created. Radio-controlled fire robot, will make it possible to secure fire fighting in places dangerous to human life.
Keywords: fire robots, water, device, fire extinguishing.
Сегодня, в век технологических достижений, в каждой сфере производства и
58
применения уже привычно видеть, как роботы своими способностями заменяют человека или даже группу людей. Не обошел стороной прогресс и противопожарную деятельность. Уже сегодня мы всё чаще замечаем, как роботизированные пожарные машины применяются для спасения людей и тушения пожара. Главная причина применения таких роботов, это то, что они являются идеальной машиной для тушения пожаров в автодорожных и железнодорожных тоннелях, там, где нет необходимости подвергать угрозе жизни пожарных.
Радиоуправляемый пожарный робот относится к области пожарной техники, а конкретно к роботизированным средствам пожаротушения, мониторинга экстремальных ситуаций и проведения аварийно-спасательных работ в зоне чрезвычайной ситуации в особо опасных условиях и/или на недосягаемых участках местности.
Технической задачей полезной модели является усовершенствование конструкции для облегчения выполнения аварийно-спасательных работ в местах особой опасности для жизни человека.
Поставленная задача решается в радиоуправляемом пожарном роботе, представляющем собой самоходное транспортное средство и содержащем установленный на ходовую часть корпус, силовую установку, бортовую систему дистанционного управления и радиотелеметрии, систему пожаротушения, бортовую систему видеонаблюдения, лафетный ствол с дистанционным управлением. Причем силовая часть включает в себя приводы, аккумуляторную батарею, а система пожаротушения содержит пожарное оборудование, коммуникации для подачи огнетушащих веществ, соединительные трубопроводы, систему дистанционного управления по радиоканалу, состоящую из бортовой установки управления с антенной и снабженную автономным носимым пультом управления, видеосистему, антенну видеонаблюдения, передатчик видеосигналов.
При проектировании данного робота основной задачей было создать устройство, которое позволило бы при минимальных габаритных размерах выполнять функции по тушению и организации безопасных условий при проведении аварийно-спасательных работ. Основной акцент был сделан на максимальное удешевление конструкции без потери основных тактико-технических характеристик.
Радиоуправляемый пожарный робот двигается со скоростью 4-5 км/ч, дальность его струи составляет от 15 до 35 метров.
< • _-=
[ \
• 7
®.....-
Рис.1. Приципиальня схема радиоуправляемого пожарного робота 1 - электромоторы (расположены симметрично друг другу); 2 - аккумуляторы; 3 - мотор поворота лафетного ствола относительно горизонтальной оси; 4 - линейные актуаторы.
После проектирования механической части робота мы уже знали габаритные размеры, материалы, из которых он будет изготовлен, и его приблизительную массу. Под эти параметры и начался поиск автоматизированных систем управления. Было два варианта исполнения - двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электромотор. Оба из этих вариантов имели свои достоинства и недостатки.
