МЕТОД РАСЧЁТА СИЛ И СРЕДСТВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ НИЗОВЫХ ПОЖАРОВ ВЕРТОЛЁТАМИ С ВОДОСЛИВНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Авиация на природных пожарах

Артемьев Н. С., Кириченко К. Ю. МЕТОД РАСЧЁТА СИЛ И СРЕДСТВ

для тушения лесных низовых ПОЖАРОВ вертолётами с водосливными устройствами

В статье представлен расчёт требуемого количества сил и средств для тушения лесного пожара, приведены величины параметров, входящих в расчётные формулы. Приводится последовательность действий экипажа пожарного вертолёта, даются рекомендации по использованию вертолёта с водосливным устройством при тушении лесного низового пожара.

Ключевые слова: лесной пожар, тушение, вертолёт с водосливным устройством, сброс воды.

Авиация без поддержки наземных сил никогда не сможет полностью потушить пожар в лесу, какие бы пожарные вертолёты ни применялись. Тем не менее, сброс воды вертолётами с водосливными устройствами (ВСУ) значительно снижает интенсивность горения лесного низового пожара (ЛНП) и скорость его

Таблица 1

Основные технические характеристики пожарно-спасательных вертолётов

Параметры Типы вертолётов

МИ-26ТП КА-32А1 МИ-8МТВ КА-26

Численность экипажа,чел. 2 2 3 2

Вместимость ёмкостей для воды, м3 15,0 5,0 2,0 0,32

Скорость полёта с водой, км/ч 250 170 180 120

Скорость полёта при сливе воды, км/ч до 120 до 100 до 100 до 100

Скорость полёта с ёмкостью к водоисточнику, км/ч до 250 до 160 до 160 до 140

Расход воды при сливе, л/с 900 600 600 -

Продолжительность заполнения ёмкости водой, с до 17 до 10 7-10 7-12

Крейсерская скорость полёта, км/ч 230 180 200 140

распространения. Для лучшего результата следует использовать пожарные вертолёты на ранней стадии развития пожара.

Незаменимы пожарные вертолёты и самолёты при тушении природных пожаров на радиационно заражённых территориях, когда время пребывания людей в опасной зоне должно быть минимальным.

Наиболее широкое применение в России получили вертолёты с ВСУ (рис., табл. 1, 2). В последние годы также значительно увеличилось использование пожарных самолётов, однако высокая стоимость производства и эксплуатации, а также недостаточное количество аэродромов и их удалённость от крупных лесных массивов стали сдерживающими факторами в их применении.

При тушении лесных пожаров лучшим временем для борьбы с огнём являются

Таблица 2

Водосливные устройства для вертолётов

Параметры Типы водосливных устройств

ВСУ-5 ВСУ-15

Диаметр, м 2,3 3,1

Длина, м 3,0 3,5

Продолжительность слива воды, с 8 17

Ширина смоченной полосы, м 10-12 до 20

Длина смоченной полосы, м до 75 231-278

Скорость полёта с заполненной водой ёмкостью, км/ч до 180 до 250

Скорость полёта при сливе воды, км/ч до 100 до 120

Ёмкость, м3 5,0 15,0

Забор воды с глубины, м более 1,3 3-3,5

Продолжительность забора воды, с до 10 до 17

Высота подвески ёмкости, м 10-40 10-60

раннее утро (до 10-11 часов) и вечер. Как правило, вечером повышается влажность воздуха, а температура и скорость ветра снижаются, что приводит к снижению скорости распространения пожара. В случае крайней необходимости лесные пожары тушатся почти круглосуточно (например, если на пути движения огня располагается населённый пункт или важный объект или пожар находится на удобном для локализации рубеже, после которого скорость его распространения может увеличиться).

Лётчик-наблюдатель, получив сообщение о пожаре, выбирает по карте ближайший к пожару водоисточник. Командир вертолёта даёт команду на посадку десантно-пожарной команды с необходимыми грузами. Производится облёт пожара для определения направления, скорости распространения огня и определения рубежа локализации, места установки передвижных резервуаров. На выбранной площадке производится высадка десанта с грузом. После этого определяется площадка для посадки вертолёта и подвески к нему водосливного устройства. Затем вертолёт направляется к водоёму, где забирает воду, и возвращается

к месту пожара для сброса воды на кромку фронта ЛНП.

Расчёт параметров для прицельного сброса воды выполняет лётчик-наблюдатель. Слив воды производится с высоты не менее 15 метров над полосой леса на скорости 50-60 км/ч. Тушение кромки пожара последовательными сливами воды осуществляется с обязательным перекрытием.

Ниже представлен метод расчёта сил и средств для тушения ЛНП вертолётами с ВСУ.

1. Требуемый расход воды для тушения ЛНП определяется так:

У\Г _1у

атпр=£лсп , л/м2,

УД т ПР м/ ' ' ' абс

где 5т - площадь тушения пожара, равная 1 м2; - толщина слоя прогара лесной подстилки, равная 1 см; - влажность лесной подстилки, при которой её горение становится невозможным (73-77 %); Жабс - абсолютная влажность лесной подстилки, %; Wj - текущая влажность лесной подстилки на день тушения пожара, %.

Вертолёт KA-32A1 с водосливным устройством

При этом фактически требуемый удельный расход воды на тушение ЛНП равен:

дФ =(ур.ЛФ , *<уд уд пр»

где Лфр - фактическая толщина слоя прогара лесной подстилки, см.

2. Определяем требуемое количество воды для тушения кромки ЛНП:

V/ = Я С?тр =а Ь-0* ,

"в т *<уд ^та»

уд'

где a, Ь - соответственно, ширина и длина фронта лесного пожара, м.

3. Длина смоченной полосы кромки фронта ЛНП за один сброс воды вертолётом с ВСУ

^см

^вер ' ^всу

3,6 о

сб

где Увер - оптимальная скорость полё-

та пожарного вертолёта при сбросе воды из ВСУ (50-60 км/ч при высоте полёта над землёй 40-50 м); WВСУ - объём воды в ВСУ, л; Qс(5 - расход воды при сбросе из ВСУ, л/с.

4. Фактический удельный расход воды на смоченной полосе ЛНП равен:

=

^уд

У/

» »в

ВСУ

где /см - длина смоченной полосы за один слив воды из ВСУ, м; aсм - ширина смоченной полосы при сливе воды из ВСУ, м; Kзр - коэффициент задержки воды в кронах деревьев при испарении и разбрызгивании её за пределы смоченной полосы (равен 1,5).

5. Определяется требуемое количество сбросов воды пожарными вертолётами на смачивание полосы до фактически требуемого удельного расхода:

0Ф

ууфтр _ ^УД сб.см

о,

ф-уд

6. Продолжительность полёта пожарного вертолёта от места сброса до водоисточника равна:

т =

пол

¿,•60

и к

ПОЛ С1

где L1 - расстояние от места слива воды до водоисточника, км; у*ол - скорость полёта пожарного вертолёта с ВСУ от места слива воды к водоисточнику, км/ч; Kск - коэффициент уменьшения скорости

полёта вертолёта за счёт набора высоты, снижения скорости при подлёте к водоисточнику (равен 0,8).

7. Продолжительность полёта пожарного вертолёта от водоисточника к месту слива воды равна:

= ¿,-60

пол от г/ ' пол ск

от ••

где кпол - скорость полёта пожарного вертолёта с ВСУ от водоисточника к месту слива воды, км/ч.

8. Полный цикл работы экипажа вертолёта при одном сливе воды для создания смоченной полосы на кромке фронта пожара равен:

Тц = Тпол + Тпол + Тсб + Хз ,

где тсб - продолжительность сброса воды из ВСУ на кромку фронта пожара, мин; тз - продолжительность забора воды из водоисточника в ВСУ, мин.

9. Требуемое количество сбросов воды вертолётом из ВСУ для локализации пожара по фронту его распространения определяется по формуле:

/фр )уФч>

(утр _ лок у сб.см

где - длина фронта лесного низового пожара, м; Kпер - коэффициент, учитывающий перекрытые части длины покрытия водой полосы на фронте пожара при последующем сбросе воды вертолётом (равен 0,9).

10. Высчитывается продолжительность локализации кромки фронта ЛНП вертолётами с ВСУ:

лок дг ' вер

где Мвер - количество однотипных пожарных вертолётов с ВСУ, участвующих в локализации фронта лесного пожара.

11. Определяется требуемое количество однотипных пожарных вертолётов для локализации ЛНП за допустимое время их работы:

ЛГрт

уутр _ ''сб^ц вер 60-«н'

где С - допустимое время работы однотипных пожарных вертолётов с ВСУ для локализации кромки фронта распространения ЛНП (равен 0,75).

Приведённая выше методика расчёта параметров локализации ЛНП вертолётами с ВСУ позволяет организовать более эффективное тушение природных пожаров данного типа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Брюханов А. И. «Лесопожарный ликбез»: 12 ошибочных мнений о природных пожарах // Устойчивое лесопользование. - 2011. - № 3. - С. 11-21.

2. Артемьев Н. С., Кириченко К. Ю. Эффективность тушения лесных пожаров пожарными вертолётами и самолётами // I Международная научно-практическая конференция «Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации» (Москва, 20 марта 2012 г.): тез. докл. - М., 2012. -С. 215-218.

3. Москвилин Е. А. Применение авиации для тушения лесных пожаров // Пожарная безопасность. - 2009. - № 1. - С. 89-92.

4. Абдурагимов И. М. Новый эффективный способ тушения лесных пожаров // Пожаровзрыво-безопасность. - 2011. - № 5. - С. 41-51.

5. Абдурагимов И. М. Новая стратегия и тактика тушения лесных пожаров // Пожарная безопасность. - 2011. - № 11. - С. 44-52.

Авиация на природных пожарах

Artemyev N., Kirichenko K.

METHOD FOR CALCULATING FORCES AND MEANS FOR FOREST SURFACE FIRE EXTINCTION BY helicopters

with SPILLWAY DEVICES

Purpose. Forest fire extinction requires a large amount of fire extinguishing agents, delivering of which to the scene of a fire often becomes a problem. The object of the research is a forestland protection against fires, the subject is the use of helicopters with spillway devices.

Methods. Based on the analysis of forest fire extinction using aviation in recent years, a certain regularity on meaningful and quality use of technical equipment and extinguishing agents in forest fire extinction has been revealed.

Findings. The method of calculating the parameters of localization of a forest surface fire by helicopters with spillway devices allows to organize extinguishment of wildfires of this type more effectively. The technique allows to determine the required water flow rate, fire helicopter flight

duration from a water source to the point of water discharge and vice versa, the number of water discharge, the number of similar helicopters for fire localization and other parameters. The relevance of this article is due to the absence of such calculation methods.

Research application field. The methodology is recommended for use by fire-rescue units at forest surface fire-fighting.

Conclusions. The use of this method of calculation will allow to reduce the number of spillway device helicopter flights, while making the time of forest ground fire localization shorter.

Key words: forest fires, fire-fighting, helicopters with spillway devices, helicopter water discharge.

REFERENCES

1. Briukhanov A. I. Ustoichivoye lesopol'zovanyie (Sustainable forest exploitation), 2011, № 3, pp. 11-21.

2. Artemyev N. S., Kirichenko K. TezisydokladovIMezhdu-narodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii "Pozharotushenie: problemy, tekhnologii, innovatsii" (Proceedings of the I International scientific-practical conference "Fire extinguishing: problems, technologies, innovations"), Moscow, 2012, pp. 215-218.

3. Moskvilin E. A. Pozharnaya bezopasnost' (Fire safety), 2009, № 1, pp. 89-92.

4. Abduragimov I. M. Pozharovzryvobezopasnost' (Fire and explosion safety), 2011, № 5, pp. 41-51.

5. Abduragimov I. M. Pozharnaya bezopasnost' (Fire Safety), 2011, № 11, pp. 44-52.

NiKOLAi Artemyev

KONSTANTiN KiRiCHENKO

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia