Методика расчета энергозатрат работающих на тушении лесных пожаров Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК: 630*432.0 Н.В. Цугленок, Ю.Т. Цай

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭНЕРГОЗАТРАТ РАБОТАЮЩИХ НА ТУШЕНИИ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ

В статье приводится методика расчета суточных энергетических затрат лесных пожарных при выполнении основных видов работ по тушению лесных пожаров.

Авторы определяют общие энергозатраты как сумму энергозатрат труда и энергозатрат на обеспечение жизнедеятельности организма.

Энергия расходуется не только на выполнение работы, но и на поддержание температуры тела, восстановление структурных элементов клеток, обеспечение их жизнедеятельности, роста и развития организма. Количество тепла, образовавшееся в организме, является мерой суммарной энергии химических связей, подвергшихся биологическому окислению [1]. Поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, может быть выражена в единицах тепла - калориях или джоулях. Общие энергозатраты определяются как сумма энергозатрат труда и энергозатрат на обеспечение жизнедеятельности организма (основной обмен веществ).

Основной обмен - это величина постоянная и составляет 1 ккал. за 1 ч на 1 кг массы тела [2]. Всего за сутки для мужчин при массе 75 кг затраты на обеспечение жизнедеятельности организма составляют 1- 24' 75 = 1800 ккал.

Энергозатраты работающих на тушении лесных пожаров зависят от тяжести и интенсивности труда. Степень энергетических затрат при физической активности определяется коэффициентом физической активности, который представляет собой отношение общих затрат на все виды трудовой деятельности за сутки к величине основного обмена. Коэффициент физической активности для рабочих, занятых легким физическим трудом, составляет 1,6; для рабочих, занятых трудом средней тяжести, - 1,9; тяжелым трудом - 2,2; особо тяжелым трудом - 2,5.

В.Ф. Шимановским, В.И. Ганопольским и Л. Гунтером [2-3] установлены энергозатраты в зависимости от вида работ, рельефа местности, характера движения и состояния пути (табл. 1).

Суточные энергозатраты лесных пожарных определяют по основным видам работ: захлестывание ветками кромки лесного пожара; засыпка грунтом кромки лесного пожара лопатой; создание опорной полосы

0,75 м вручную (лопатой, граблями); создание опорной полосы пеной с использованием ВЛП-20; создание заградительной полосы взрывчатыми веществами (ПШ-13-20, ПЖВ-20); тушение кромки лесного пожара водой (растворами химикатов) с использованием ВЛП-20. Для расчета нормативов питания лесных пожарных используют средние суточные энергозатраты работающего на тушении лесных пожаров вышеперечисленными способами.

Таблица 1

Энергозатраты для различных видов работ

№ п/п Характер движения Затраты энергии, ккал/ч

1 2 3

1 Ходьба по ровной дороге До 150

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

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

4 Движение вверх по склону крутизной 10° со скоростью 2км/ч До 250

Окончание табл. 1

1 2 3

5 Ходьба с заплечным грузом со скоростью 4 км/ч по ровной поверхности в лесу: груз 10 кг груз 20 кг 270 288

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

7 Движение вверх по склону крутизной 10° со скоростью 4 км/ч До 350

8 Работа топором (50 ударов в мин) 276

9 Работа лопатой: нагрузка на лопату - 8 кг; длина броска - 1 м; высота броска - 0,5 м; число бросков в мин - 15 ккал. на бросок - 0,420 378

10 Выполнение утреннего и вечернего туалета, принятие пищи 120

11 Работы по устройству полевого лагеря, активный отдых, физическая подготовка, личная гигиена и т. п. 150

12 Сон (основной обмен) при массе человека 75 кг 75

13 Подъем по склону на 100 м по тропе (затраты энергии до 100 ккал.)

14 Спуск по склону по тропе на 100 м (затраты энергии до 25 ккал.)

Общие энергозатраты определяют как сумму энергозатрат по определенным видам работ и отдыха лесного пожарного в течение суток, т.е.:

Ес =Е1+Е2+...+Е8, (1)

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

Е1 - энергозатраты на переходы к кромке лесного пожара и обратно, ккал.;

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

Ез - 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;

Еб - 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;

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

Затраты энергии лесного пожарного на поднятия, перемещение и опускание груза рассчитывают по формуле [4]:

^ и 1 и и ™ Л

, (2)

Е4= к

р „ РI Р-Их-п Р-Н-П +-----+ ■ 1

V 9 2 у

где Р - масса перемещаемого груза, кг;

Н - высота подъема груза, кг;

Н - высота опускания груза, кг; п - количество подъемов и опусканий груза;

I - расстояние перемещения груза, м; к - коэффициент, равный 6.

Например: рассчитать энергозатраты лесного пожарного при тушении кромки лесного пожара воздушно-жидкостной струей воздуходувкой ВЛП-20 за 1 час работы.

Исходные данные для расчета энергозатрат за 1 час работы:

- производительность при тушении кромки низового лесного пожара воздушно-жидкостной струей -1,5-2,2 км/ч;

- масса конструкции с заправкой - 9,2+0,75=9,95 кг;

- масса емкости с водой - 1+20=21 кг;

- расстояние перемещения (поднятия, опускания) воздуходувки - 0,7 м;

- расстояние перемещения (поднятия, опускания) емкости с водой - 1,45 м;

- количество поднятий и опусканий груза (воздуходувка, емкость с водой) в течение 1 часа работы - 3;

- масса лесного пожарного - 75 кг.

Энергозатраты рабочего за 1 час на переходы, подготовку орудия к работе и устранения неисправностей, подноску воды (огнетушащих смесей), перерывы во время работы, принятие пищи, устройство лагеря, активный отдых, личную гигиену и сон определяют по табл. 2.

Энергозатраты рабочего на поднятие емкости с водой за плечи в течение 1 ч работы составляют:

5 37

ЕI — к-Р-Н-п - 6-9,8-21 -1,45-3 = —— = 1,30ккал.

4,2

Энергозатраты рабочего на поднятие воздуходувки в рабочее положение в течение 1 ч работы составляют:

1 23

Ев =6-9,8- 9,95 • 0,7 • 3 = -:— = 0,29/жал.

4,2

Затраты энергии рабочего на переноску груза в течение 1 ч работы составляют:

Р-1 6-9,8-^5 + 20^1500

ЕТ = к--------=-----2—5^-----------------= 931000 н- м =

пер 9 9

= 931 ООО Дж = ШкДж = 222ккал.

4,2

Затраты энергии рабочего на переноску груза при возвращении обратно в течение 1 ч работы составляют:

Р-1 6-9,8-85,2-1500 ^ 835кДж лпп

Ев =к---------=------2----2----------= 6-139160 =834960 =----------= 199ккал.

р 9 9 4,2

Затраты энергии рабочего на опускание емкости в течение 1 ч работы составляют:

Ее = 6 ■ 9,8 ■ 1,45 • 3 = -2— = 0,06/жал.

4,2

Затраты энергии рабочего на опускание воздуходувки в течение 1 ч работы составляют:

1 14

Ев = 6 • 9,8 • 9,2 • 0,7 • 3 = -2— = 0,27 ккал.

4,2

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

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

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

Таблица 2

Суточные энергозатраты лесного пожарного при тушении пожара воздуходувкой ВЛП-20

№ п/п Наименование работ и отдыха Время работы, ч Энергозатраты на работу, ккал. Энергозатраты на основной обмен веществ, ккал. Суммарные энергозатраты, ккал.

1 2 3 4 5 6

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

2 Подготовка орудия к работе и на устранение неисправностей 0,5 100 37,5 137,5

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

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

5 Отдых во время работы 1,5 112,5 112,5 225

Окончание табл. 2

1 2 3 4 5 6

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

7 Устройство лагеря, активный отдых, личная гигиена и т. п 6,5 975 487,5 1462,5

8 Сон 8,0 - 600 600

Итого 24 3732,3 1800 5532,5

Представленная методика позволяет рассчитать суточные энергозатраты лесных пожарных при выполнении различных видов лесопожарных работ.

Литература

1. Покровский, В.М. Физиология человека / В.М. Покровский, Г.Ф. Коротько. - М.: Медицина, 2003. - 501 с.

2. Шимановский, В.Ф. Питание в туристическом путешествии / В.Ф. Шимановский, В.Н. Ганопольский. - М.: Профиздат, 1986. - 176 с.

3. Леман, Гунтер. Практическая гигиена труда / Гунтер Леман. - М.: Медицина, 1967. - 280 с.

4. ОСТ 55-38-2000. Машины лесохозяйственные. Методы определения безопасности и эргономичности / ВНИИ и информационный центр по лесным ресурсам. - М., 1994. - 46 с.

УДК 630.432.0 Н.В. Цугленок, Ю.Т. Цай

ОПТИМИЗАЦИЯ СБАЛАНСИРОВАННОГО АССОРТИМЕНТА ПРОДУКТОВ И НОРМАТИВЫ ПИТАНИЯ ДЛЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРНЫХ

Авторами определен оптимальный суточный рацион питания для лесных пожарных. Оптимизация суточного рациона питания представлена как задача линейного программирования. Рассчитанные нормы питания лесных пожарных сбалансированы, в рацион питания включены разнообразные продукты, минеральные вещества, микроэлементы и витамины в соответствующих сочетаниях и количествах.

Питание оказывает существенное влияние на физическое состояние лесного пожарного и, следовательно, на его работоспособность. Питательные вещества нужны организму ежесуточно и потребность в них зависит от массы человека, возраста, пола, занятий, интенсивности работ, физиологических особенностей, климатических условий и других факторов. Организм человека нуждается в постоянном притоке питательных веществ (белков, жиров, углеводов, микроэлементов), необходимых для нормальной работы организма. Одна часть питательных веществ превращается в строительный материал для клеток, другая идет на образование необходимой для жизни энергии. Энергетическая ценность продуктов питания оценивается в килокалориях. При сгорании 1 г белка и 1 г углеводов образуется 4,1 ккал., а при сгорании 1 г жира - 9,3 ккал. [1-2]. Потребность человеческого организма зависит от энергетических потерь во время физической работы. Чем тяжелее мышечная работа, тем больше затрачивается энергии и тем больше калорий должен получить организм с пищей.

Условия труда рабочих, занятых на тушении лесных пожаров, характеризуются рядом особенностей, отличающихся от других видов трудовой деятельности. К этим особенностям можно отнести: воздействие на организм человека опасных факторов лесных пожаров и внешней среды (задымленность, угарный газ, углекислый газ, повышенная температура, открытое пламя пожара, искры, тепловое излучение, комары, клещи, мошка, нервно-психологические и физические перегрузки); неравномерность напряженности труда в отдельные периоды времени; удлинение рабочего дня при тушении лесных пожаров; большие физические нагрузки; дробление рабочего времени (утром, вечером и ночью); проживание и ночлег в лесу в полевом лагере; отдаленность работы от места проживания и другие особенности. В соответствии с классификацией условий труда [3-4], лесные пожарные по тяжести и интенсивности работ соответствуют 4 классу. 4 класс - опасные (экстремальные) условия труда. Они характеризуются такими условиями производственных факторов, воздействие