CC BY
74
И. М. АБДУРАГИМОВ, д-р техн. наук, профессор, академик НАНПБ,
полковник внутренней службы, профессор МГТУ им. Н. Э. Баумана, г. Москва, Россия
УДК 614.841.42
ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ НЕЛЬЗЯ РАЗБОМБИТЬ
Статья написана как реакция на ряд докладов и публикаций о новых способах тушения лесных (и даже торфяных) пожаров сбросом на лес или торфяные поля бомб (снарядов) с порошковыми или другими огнетушащими средствами. Показано, что эти разработки совершенно не сообразуются ни с физикой, ни с химией, ни с тактикой тушения пожаров твердых горючих материалов, и особенно лесных пожаров. Указано на полную техническую необоснованность и бесперспективность этих разработок.
Ключевые слова: лесной пожар; огнетушащие средства; физика и химия тушения пожаров; механизм огнетушащего действия.
В самый разгар нашей безуспешной борьбы с природными (лесными и торфяными) пожарами в "Московском комсомольце" от 3 августа 2010 г. было опубликовано 5 или 6 статей, посвященных пожарным проблемам. Среди них, как "спасательный круг" (или скорее крик о помощи!), выделялась публикация об очередной замечательной разработке российских инженеров "Пожары можно разбомбить" [1]. В предисловии к статье было сказано: ".. .на одном из оборонных предприятий давным-давно разработана "авиабомба", которая в состоянии справиться даже с так называемым огненным штормом". А дальше было выделено крупным шрифтом: "для борьбы с огненным штормом есть средства, но до них никому нет дела". Речь идет о действительно замечательной инженерной разработке госпредприятия "Базальт", которое "уже несколько лет назад создало эффективное средство борьбы с огнем — АСП-500 (авиационное средство пожаротушения), но их в России никто не слышит" [1]. Судя по указанным в статье параметрам авиабомбы (500, по-видимому, ее масса), это, действительно, замечательная инженерная разработка. Ее авторам можно только позавидовать и поздравить их, а может быть, и. посочувствовать.
Однако давайте по существу дела.
Во-первых, эта разработка не имеет (и не может иметь) никакого отношения к "огненному шторму". Потому что огненный шторм — это сложное аэродинамическое явление, форма определенной, достаточно продолжительной стадии развития пожара после длительного и интенсивного пожара твердых горючих материалов (ТГМ) на большой площади (1-2 км2 и более) и с большим коэффициентом поверхности горения (см. историю пожаров в Дрездене, Гамбурге, Хиросиме и Нагасаки (1945 г.) [2, 3]). На таких пожарах с порошковыми средствами по© Абдурагимов И. М., 2012
жаротушения, и тем более при их импульсной, мгновенной или кратковременной подаче, вообще делать нечего. В очаг такого пожара можно сбрасывать сколько угодно (хоть 10 или 100) таких "бомб", но поданный ими порошок будет "сдут" раньше, чем успеет сформироваться в распыленное порошковое "облако" (скорость воздушных потоков в зоне огненного шторма достигает многих десятков метров в секунду — до 100 м/с).
Во-вторых, тезис о том, что ".взрыв создает дополнительный фактор пожаротушения — воздушную ударную волну, которая эффективно гасит огонь", по отношению к тушению пожаров ТГМ, и особенно лесных и торфяных пожаров, при которых горят крупные ветки и даже толстые стволы деревьев или торф в глубине слоя его залегания, лишена всякого физического смысла.
Для ТГМ характерно, помимо пламенного горения, еще и горение в гетерогенном или беспламенном режиме (тление). Взрывная волна может только усилить, раздуть пожар ТГМ. Для того чтобы легче было понять это, вспомните обычную горящую спичку, пламя которой в силу ее малой толщины можно сдуть и погасить без особого труда. А попробуйте таким же способом погасить горящее полено. Сдуть пламя, сорвать мощной взрывной волной на какое-то малое время, может быть, и удастся, но полено разгорится после этого еще интенсивнее и "жарче", раздуваемое дополнительным потоком воздуха. Так что говорить о "сдувании" пламени ударной волной применительно к лесному пожару — просто абсурд.
В-третьих, эту действительно замечательную инженерную разработку стоило бы назвать не АСП-300 (по массе находящейся в ней взрывчатки) и не АСП-500 (по ее общей массе). Точнее было бы на-
звать ее АСП-250, потому что при "полезном объеме" контейнера бомбы около 400 л (как указано в статье) и насыпной плотности большинства огнету-шащих порошков 0,65-0,70 кг/л она может в лучшем случае доставить в очаг пожара 250-280 кг порошка [4], что, конечно, не умаляет достижения разработчиков этой конструкции.
Тем не менее утверждение, что "один носитель способен доставить в зону пожара свыше 100 изделий, обеспечить тушение на площади более 10 га", тоже из области фантазий (скорее всего, автора статьи О. Божьевой, а возможно, и самих разработчиков АСП-500, что было бы совсем огорчительно).
И дело даже не в том, что ни один летательный аппарат в России, который может быть применен в целях пожаротушения, не способен нести и "одноразово" сбросить 50-60 т полезного груза (а именно столько его требуется для успешного тушения очага пожара). В лучшем случае наш "гигант" Ил-76 способен доставить к месту пожара 30-40 т, а все остальные типы самолетов — вдвое меньше.
Дело в том, что для эффективного тушения пожара твердых горючих материалов, например леса, удельный расход порошковых средств пожаротушения должен составлять порядка 2,5-3 кг/м2 (при стендовых или полигонных испытаниях), а на практике, да еще при большой площади горения, — вдвое больше, 5-6 кг/м2. Такой удельный расход порошка на тушение пожара твердого горючего материала означает, что для гарантированного прекращения процесса горения по всей горящей поверхности ТГМ порошок должен быть распределен более или менее равномерным слоем толщиной порядка 5-10 мм.
При объемном способе тушения лесного пожара при насыпной плотности порошка 0,65-0,7 кг/дм3 его удельный расход на тушение составляет примерно 7-9 дм3/м2. А это значит, что "приведенная" толщина слоя порошка на всех горящих поверхностях лесного горючего материала (на всех! Сплошным слоем) должна быть порядка 7-10 мм. А при подаче порошка (да и любого другого огнетушащего средства) с помощью бомбы или снаряда это сделать в принципе невозможно, — по законам физики, законам механики, законам аэродинамики распространения огнетушащего средства из "одной точки", одной области пространства. Не говоря уже о том, что для тушения такого сложного, рассредоточенного по объему зоны горения твердого горючего материала, как лесная древесина, порошковые средства пожаротушения вообще не годятся. Ни по физике процесса тушения и подачи огнетушащего состава на поверхность горючего материала, ни по требуемому количеству этого огнетушащего вещества на тушение реального пожара ТГМ. Но даже если бы это
было возможно применительно к лесному пожару, то на тушение пожара леса площадью 10 га [1] потребовалось бы 500-600 т порошка.
Совершенно очевидно, что столько порошка доставить в очаг пожара нереально. Кроме того, для его доставки к месту пожара потребовалось бы одновременно более 20 гипотетических самолетов (по 100 бомб на каждом) или одновременно15-20 самолетов типа Ил-76. Представляете, сколько бы все это стоило (при весьма сомнительном успехе)?! Эти данные справедливы для случая тушения лесного пожара площадью всего 10 га, но размер среднестатистического лесного пожара в России превышает 50-60 га [5-7]. Вот такая арифметика.
Кстати, при указанных в статье параметрах распыла порошка (дальность 30 м, высота 5-6 м) удельная поверхностная "концентрация" порошка по площади тушения будет порядка 0,5-0,6 кг/м2, т. е. примерно в 9-10 раз меньше, чем требуется [4]. Другими словами, никаких шансов на успешное тушение лесного пожара с помощью АСП-500 нет и быть не может.
Возможно, этот способ доставки огнетушащего порошка в очаг пожара мог бы быть рекомендован для тушения пожаров горящих жидкостей (в резервуарах) или их проливов на земле. В этом случае реализуется механизм объемного тушения пожара. Требуемая концентрация огнетушащего порошка составляет порядка 0,5 кг/м3 (т. е. 0,5 кг порошка на 1 м3 зоны горения — факела пламени), а интенсивность объемной подачи порошка — порядка 0,08-0,1 кг/(м3-с)(т. е. на1 м3 зоны горения в секунду) [4]. Но тогда процесс подачи порошка должен длиться 5-10 с. По параметрам распыла порошка с помощью АСП-500 среднеобъемная концентрация порошка получается порядка 0,09-0,10 кг/м3 (т. е. тоже в 5-10 раз меньше требуемой). Процесс распыла порошка вряд ли длится 5-10 с, скорее всего 1 с или даже менее. Поэтому порошковое облако в факеле пламени при воздействии восходящих конвективных потоков воздуха и продуктов сгорания существует не более 1-2 с, а этого навряд ли достаточно для тушения пламени при столь малых объемных концентрациях порошка в факеле пламени.
Таким образом, получается, что залогом успешного тушения любого вида пожара (даже пожара горючих жидкостей), а тем более сложного лесного пожара, является фактическая (физическая) реализация условий взаимодействия огнетушащего средства с зоной горения или с горючим материалом, требуемая физикой и химией процесса тушения [4, 8-10].
С учетом вышесказанного действительно удачная разработка специалистов "Базальта", к сожалению, может оказаться неприменимой и невостребованной в практике пожаротушения.
{ББИ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №2
65
Главное в проблеме внедрения новых средств и способов тушения пожаров — найти область их практического применения, где их технические достоинства и высокие инженерные параметры могут быть физически реализованы. Одно из таких предложений по тушению лесных пожаров водой ("вручную") с использованием российских вертолетов описано в работе [7].
Кстати, могу сообщить разработчикам "Базальта" (хотя это и слабое утешение), что подобная история повторяется уже в 3-й или 4-й раз, и именно с порошковыми средствами пожаротушения.
История первая. В 1972 г. в единственном в те годы в СССР вузе страны, где готовили инженеров пожарной охраны, сменился руководитель кафедры пожаротушения (кафедры пожарной тактики). И тогда в очередной раз (а возможно, и впервые) было обращено внимание на очень низкий коэффициент полезного использования (или к. п. д.) воды при тушении почти всех видов пожаров (притом что вода была и остается лучшим видом огнетушащих средств, в первую очередь при тушении пожаров ТГМ типа древесины). Ее к. п. д., особенно при тушении пожаров в зданиях и помещениях, был оценен в 5-10 % (последующие исследования показали, что он почти вдвое ниже — 3-4 %). В то же время широко используемые в те годы для тушения пожаров в двигательных и других отсеках самолетов и вертолетов, даже в условиях полета, бромфторсодержащие углеводороды позволяли достичь коэффициента их использования до 40-50 % и более.
Это обстоятельство побудило нас попытаться разработать новый способ тушения "внутренних" пожаров, пожаров ТГМ в зданиях и сооружениях, иным способом, чем подача воды в очаг пожара. В качестве огнетушащего средства были выбраны порошковые средства тушения ТГМ (широко внедрявшиеся в те годы в практику пожаротушения в СССР), а в качестве средства доставки огнетушащего состава в зону пожара — ракеты с малой (5-10 кг), средней (25-30 кг) и большой (50-100 кг) "полезной нагрузкой". Радиус действия ракет был также трех диапазонов: 30-50; 50-100 и 100-200 м. По договоренности с соответствующими кафедрами МАИ (тогда Московского авиационного института им. С. Орджоникидзе) в 1972/73 учебном году была выполнена разработка трех межвузовских дипломных проектов. Все три проекта в обоих вузах были защищены на "отлично". При этом их "ракетная часть" и с точки зрения механизма доставки порошкового заряда к цели, и с точки зрения точности наведения, и с точки зрения распыла порошка в зоне пожара и другие инженерно-технические решения были проработаны практически безупречно. Кстати, все три типа
ракет были твердотопливные, т. е. на пороховых ракетных двигателях (работа двигателя прекращалась на полпути к цели, и далее ракета летела как баллистическое "холодное тело"). А вот механизм взаимодействия порошка с зоной горения и горючим материалом так и не удалось отработать: ни в тех проектах, ни в последующие 5-6 лет исследований. Это оказался один из многих тупиковых путей исследования в области пожаротушения.
История вторая. В 1973-1974 гг., в период бурного роста добычи горючих газов в СССР, пожары на газовых и газонефтяных фонтанах стали одними из самых "проблемных" и сложных в стране. Они по ряду причин превратились в сложную межведомственную проблему нескольких министерств.
Дебиты истечения аварийных газовых и газонефтяных скважин по мере развития масштабов добычи газа росли, а такая замечательная разработка советских ученых и пожарных, как АГВТ-100, почти исчерпала пределы своей эффективности. АГВТ-100 — это автомобиль газоводяного тушения с расходом огнетушащего средства 100 кг/с: 60 л воды в секунду подавались в горячую струю отработанных газов реактивного авиационного двигателя от МиГ-17 (ВК-1) с расходом горячей газовой струи 40 кг/с. Посредством тонкораспыленных водяных струй (даже частично испарившихся) отлично удавалось тушить пожары на газовых фонтанах, но только с дебитом горючего газа до 3 млн. м3/сут (или с помощью 2-3 пожарных автомобилей порошкового пожаротушения) [11].
А реальные дебиты скважин выросли уже до 6-9 млн. м3/сут и более. Для тушения пожаров с таким большим расходом газа (порядка 75-100 м3/с и более!) требовалось задействовать 2-3 АГВТ-100 одновременно, да плюс еще 6-8 пожарных машин других типов. Тушение превращалось в сложнейшую боевую операцию, нередко — с риском для жизни многих ее участников (в момент атаки на фонтан) [11].
В порядке поиска новых способов и механизмов тушения и новых огнетушащих средств были изучены: фреоновые составы и подача их в очаг пожара под высоким давлением; способ подачи тонкораспыленной и перегретой воды в очаг горения; порошковые способы тушения пламени и их комбинации. Наиболее эффективной оказалась обычная пневмо-порошковая пушка ППП-200. Это несложное устройство позволяет одним нажатием кнопки "пуск" с расстояния 15-30 м подавать порошок в факел пламени с расходом до 200 кг/с.
Расчеты показали, что одного выстрела из этой пушки достаточно для тушения компактного факела с дебитом горючего газа (метана) до 10 млн. м3/сут,
со скоростью истечения его из устья скважины до 100-120 м3/с. Натурные огневые испытания полностью подтвердили эти расчеты, а дальнейшие модификации этих пушек дали возможность применять их в залповом режиме (залп из 3-4 пушек одновременно по одному очагу пожара). Это позволяло тушить пожары многих газонефтяных фонтанов и даже пожары разливов горючих жидкостей на земле.
Благодаря инициативе и поддержке специалистов противофонтанной службы Мингазпрома и личной поддержке замминистра М. П. Агапчева и министра Мингазпрома В. С. Черномырдина, в производственных мастерских Мингазпрома было изготовлено более полусотни таких пушек. Они были рассредоточены по всем отрядам (военизированным частям) противофонтанной службы Мингазпрома. С внедрением этой разработки в пожаротушение газовых фонтанов наступила новая эпоха. Но пожарная охрана МВД СССР эту разработку так и не приняла на вооружение (в силу ведомственной разобщенности). Отчасти именно поэтому пожар газового фонтана на улице Озерной в 2009 г. так и не был потушен, пока поврежденный участок трубопровода не был перекрыт или не выгорел весь горючий газ из трубопровода протяженностью в десятки или даже сотню километров... [12].
Но и эта замечательная разработка по ряду технических, ведомственных, организационных и прочих причин не получила такого широкого применения, какого она заслуживает по своей эффективности и тактико-техническим показателям [5, 13].
История третья (и последняя). Еще более печальная история сложилась с разработкой и особенно с применением мобильных средств порошкового пожаротушения.
Как отмечалось выше, в 70-х годах прошлого века усилиями руководства пожарной охраны МВД СССР, и особенно специалистов его головного института — ВНИИПО МВД СССР, начался этап широкого внедрения порошковых огнетушащих средств в практику пожаротушения. Интенсивно разрабатывались новые рецептурные составы средств порошкового пожаротушения; велись широкие исследования механизмов их огнетушащего действия; разрабатывались новые приемы и способы их подачи в очаг пожара и т. д. [4]. Было освоено крупнотоннажное производство многих видов порошковых огнетушащих составов, выпуск переносных (ручных, мобильных) и стационарных порошковых огнетушителей; разработаны нормы проектирования и схемы стационарных автоматических и полуавтоматических ("ручных") систем пожаротушения и даже несколько типов порошковых пожарных автомобилей, в частности АП-3 и АП-5 с большим за-
пасом огнетушащего порошка. Их выгодно отличали: значительная дальность подачи порошка — до 20-40 м и большой секундный расход порошка — до 30 и 50 кг/с соответственно.
В эту огромную работу были вовлечены многие министры СССР (Минхимпрома, Минавтопрома, Минсредмаша, МВД и др.) и даже лично Председатель Совета Министров СССР А. Н. Косыгин.
Успехи и практическая полезность ручных переносных порошковых огнетушителей, массовое производство которых было освоено в те годы и, видимо, продолжается по сей день (теперь нет Госкомстата), вряд ли подлежат сомнению. А вот эффективность стационарных, и особенно автоматических, систем порошкового пожаротушения весьма сомнительна (по крайней мере, общедоступных статистических данных по эффективности и рациональности их применения с экономическим обоснованием нет).
Зато неэффективность и нерациональность использования огромного парка порошковых автомобилей (более 300-350 ед.) для тушения некоторых особых видов пожаров совершенно очевидны. На сегодня в стране их числится в боевом расчете порядка 200-300, и они более или менее равномерно рассредоточены по регионам России, имеющим соответствующие пожароопасные объекты (объекты химпроизводства; энергетические объекты; атомные электростанции и пр.). И тем не менее острой и нерешенной остается одна из самых сложных в деле обеспечения пожарной безопасности спецобъектов задач — логистическая задача размещения специальной пожарной техники и реальных объектов, нуждающихся в ее эпизодическом применении.
Если обычные пожарные автомобили используются практически все 365 дней в году (многие — по 2-3 раз в сутки и более), то некоторые виды специальных пожарных автомобилей применяются не чаще чем 1-2 раза в месяц (и даже не каждый месяц), а порошковые пожарные автомобили в большинстве своем по прямому назначению — и того реже (даже не каждый год)! Не удивлюсь, если многие из них в течение ряда лет не эксплуатировались вообще. Одна из главных причин такого положения состоит в том, что на том объекте, где при определенном виде пожара может потребоваться порошковое тушение, этого автомобиля как раз может и не быть (или он размещен так далеко, что за требуемое время — 0,3-0,5 ч и даже за 1 ч не сможет прибыть на объект пожара). А в районе расположения пожарных частей, имеющих в боевом расчете порошковый пожарный автомобиль, на одном или нескольких объектах с производством, нуждающимся при пожаре в порошковом тушении, в течение 1-2 лет не было таких пожаров. Вот и простаивают порошковые пожарные автомобили месяцами и годами без
{БвИ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №2
67
применения. Специфика же их конструкции и физико-химические параметры самих огнетушащих порошков таковы, что регламенты обслуживания порошковых пожарных автомобилей весьма сложны, хлопотны и трудоемки. Согласно одним инструкциям порошок следует периодически аэрировать, так как он склонен по своей физической природе к комкованию и слеживанию. В других требуется подвергать его встряхиванию или вибрационному пересыпанию, а в некоторых — даже периодическому просушиванию, просеиванию, а то и дополнительному размельчению. В случае невыполнения этих хлопотных и обременительных работ огнетушащий порошок может отсыреть, скомковаться, слежаться, превратившись в сплошной монолитный массив. В результате этого пожарный автомобиль вообще должен быть выведен из боевого расчета, а дальше — либо ремонт, либо списание. К сожалению, достоверной статистики фактического применения огромного парка порошковых пожарных автомобилей нет, а она была бы очень полезна (но, скорее все-
го, неутешительна). Так что специалистам "Базальта" особенно огорчаться нет оснований.
Р. 8. Если предприятие "Базальт", действительно, "имеет предложение от Госдепа США и некоторых американских штатов на организацию совместных предприятий по выпуску этой продукции, а также от Болгарии и целого ряда других стран", как сказано в статье [1], этими предложениями, безусловно, следует воспользоваться.
Кроме всех прочих выгод, это следует сделать для того, чтобы перенять их опыт тушения наиболее сложных пожаров, в том числе с использованием порошков, распыляемых из АПС-500. Ведь Калифорния, Греция, Австралия, Португалия и еще ряд стран мира в 2008-2010 гг. горели так же, как и Россия в этом году. И будут еще не раз нести потери от лесных пожаров, потому что они систематически повторяются с досадной регулярностью, а радикальных мер борьбы с ними пока не разработано ни в одной стране мира. Это я знаю точно, поскольку занимаюсь этой проблемой более 40 лет.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Божьева О. Пожары можно разбомбить // МК. — 2010. — 3 августа.
2. Абдурагимов И. М. К вопросу об "огненном шторме" при пожарах как следствии атомного или ядерного поражения // Пожарное дело : Интернет-журнал. — Февраль 2009.
3. Моисеев Н. Н. Система "Гея" и проблема запретной черты (природа и будущее цивилизации) // Наука и жизнь. — 1986. — № 1. — С. 54-66.
4. Баратов А. Н., Иванов Е. Н. Пожаротушение. —М. : Химия, 1979.
5. Абдурагимов И. М. Проблемы тушения крупных лесных пожаров // Пожарное дело : Интернет-журнал. — Март 2009.
6. Абдурагимов И. М. Еще раз о проблеме тушения крупных лесных пожаров в России и во всем мире // Пожарное дело : Интернет-журнал. — Август 2009.
7. Абдурагимов И. М. Проблемы борьбы с лесными пожарами в России (и всех лесообильных странах мира) ("Кто виноват?" и "Что делать) : сб. статей. — М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012.
8. Абдурагимов И. М. и др. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. — М. : ВИПТШ МВД СССР, 1980.
9. Абдурагимов И. М. О механизмах огнетушащего действия средств пожаротушения // Пожарное дело : Интернет-журнал. — Август 2009.
10. Абдурагимов И. М. Проблема тушения лесных (и торфяных) пожаров (чисто тепловая история тушения пожаров ТГМ на открытых пространствах и внутри зданий и сооружений): сб. статей. — М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012.
11. Савельев П. С. Пожары-катастрофы. —М. : Стройиздат, 1994.
12. Абдурагимов И. М. Пожар газового фонтана на улице Озерной // Пожарное дело : Интернет-журнал. — Май 2009.
13. Абдурагимов И. М. Тушите факел пушками // Нефть России. —2010. —№ 9. — С. 78.
Материал поступил в редакцию 24 ноября 2011 г.
Электронный адрес автора: [email protected].
