CC BY
357
железорудных предприятий. - Горный журнал, 1992, № 7 - С. 52-55.
3. Бересневич П.В., Наливайко В.Г. Снижение выбросов пыли и вредных газов в атмосферу карьеров и окружающую среду при массовых взрывах. -Черметинформация, сер. Горнорудное производство, 1989. - Вып. 4. - С. 24.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНИКА ТУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ И МНОГОПЛАНОВОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
В.Д. Захматов, профессор д.т.н. профессор, Институт военно-технического образования и безопасности Санкт-Петербургского государственного политехнического университета,
г. Санкт-Петербург
Эти исследования велись в СССР в основном в рамках НИР и ОКР по теме «Защита личного состава, военной техники и объектов от современных видов вооружения - зажигательного, объёмно-детонирующего (термобарического), высокоточного». С самого начала пришлось работать в полигонных условиях с моделями поражающих воздействий, приближёнными к реальным, например горящие площади напалма, отходов производства ТНТ, гексогена, ПВВ и др. По мощности, масштабам, скорости развития эти модели намного превышали пожары с которыми работало ВНИИ Противопожарной Обороны МВД СССР, поэтому с самого начала создавались принципиально новые методы и техника, основанные на максимально возможном использовании промышленного потенциала и готовых комплектующих оборонных и военно-ремонтных предприятий.
Стадия поисковых исследований убедительно показала отсутствие перспектив прямого использования штатных боеприпасов и вооружения для тушения пожара, включая их минимальную переделку - путём замены снаряжения - взрывчатого вещества на огнетушащие составы (ОС). В результате многолетних исследований, включающих масштабные испытания на полигонах и реальных пожарах, предложена принципиально новая пожарная техника, использующая для распылительного выстрела, залпа, взрыва конструктивные узлы вооружения и боеприпасов. Эта техника по качеству работы и тактико-техническим характеристикам близка к современной военной - тушит различные пожары эффективно, быстро, надёжно в диапазоне температур -500С +500С, гибко регулируя мощность, вид, масштаб тушения, используя дешевые, экологически чистые ОС и впервые природные материалы (ПМ). Также техника способна обеспечить многоплановую защиту от пламени, светового и теплового излучения, локализацию и ликвидацию последствий аварий и катастроф - взрывоопасных и токсичных облаков, розливов нефти, радиоактивной пыли.
Производство новой техники может быть быстро организовано на военных ремонтных или оборонных заводах. Предлагаемая техника не имеет аналогов в мире, защищена украинскими, российскими патентами и патентными заявками в Европе. Её производство перспективно для стран Балтии по ряду причин: -
сохранение главного богатства Леса, ликвидация розливов нефти в море, на реках, озёрах, впервые реальна возможность создания подразделений пожарных на мотоциклах первыми прибывающих в район пожара и автономно, эффективно работающих независимо от подвоза огнетушащих составов, экологически чистое тушение лесных пожаров природными материалами, создание производства уникальной потенциально высоко-популярной новой техники, снижение аварийности газонефтяного комплекса, быстрая ликвидация зарождающихся очагов и последствий аварий и катастроф.
В 2014-2015 ожидается засушливые весна, лето, осень с температурами до +420С. Лесные пожары ежегодно и регулярно возникают во многих странах мира. Ежегодные прямые и косвенные убытки от них исчисляются десятками миллиардами долларов. Крупные лесные пожары на сегодня являются непреодолимой проблемой для всех лесных стран мира США, России, Канады, Австралии, Бразилии, Индонезии, Китая, Франции, ЮАР и др. [4,5,7]. В новом тысячелетии лесные пожары стали серьёзной проблемой многих стран с относительно небольшими запасами леса - Италии, Испании, Греции, Израиля и др. Причём значительно возросли не только количество, но и масштабы лесных пожаров, а также периодичность их возникновения по годам крупные лесные пожары возникают в России и Белоруссии через 2-4 года, в США и Канаде ежегодно и даже по два раза в год [3, 7, 10, 12].
Ежегодно на борьбу с лесными пожарами и защиту населённых пунктов, нефтегазовых, ядерных, военных объектов в зоне лесных пожаров тратятся миллиарды долларов, однако, несмотря на громадные материально-технические затраты и организационную работу низкоэффективны операции по тушению лесных пожаров. Быстро возрастают масштабы и скорость развития этих пожаров в связи с глобальным потеплением, лучшей защитой от которого являются густые и обширные леса. Определяющим условием успешной борьбы с лесными пожарами является - высокоточное, быстрое, эффективное распыление огнетушащих составов (ОС) на множественные очаги лесного пожара, как правило, на обширной территории, до их слияния и развития в большой верховой лесной пожар, для остановки которого надо сосредоточить очень большие людские, материальные ресурсы за много дней. Наиболее эффективным и часто единственными средствами доставки и сброса ОС на очаг лесного пожара является авиация или группы пожарных на быстроходных, вездеходах-джипах при наличии развитой сети дорог в лесах на равнинной местности.
Борьба с лесными пожарами давно перешла рамки региональных задач и превратилась в острую политико-экономическую государственную проблему. На противопожарную охрану леса расходуются большие средства: в США охрана гектара леса стоит 12 $, а тушение горящего гектара леса более 200 $, в России отпускается гораздо меньшие средства. Только прямые убытки от длительного тушения лесных пожаров до 1000 раз и более превосходят отпускаемые на тушение лесных пожаров средства и эта разница увеличивается прогрессивно. Распад ССР привёл к резкому снижению штатов лесной пожарной охраны и военизированных пожарных частей в 2-6 раз в независимых республиках и соответственно до 10 раз военных частей, полиции и добровольцев, участвующих
в тушении лесных пожаров. Намного уменьшилась физическая подготовка и квалификация всех категорий упомянутых специалистов. Это можно компенсировать только внедрением новой техники - эффективного тушения с безопасных дистанций.
Грандиозные лесные пожары в России, США, Китае и ряде стран Европы, Африки, в Австралии убедительно показали, что авиационное распыление-сброс с самолётов и вертолётов больших масс воды на лесной пожар малоэффективны, вследствие ряда факторов:
- только 2-5 % распыляемых жидких ОС используется для тушения, что обуславливает большие расходы - сотни тонн воды и большое количество дорогих вылетов;
- практическая невозможность их своевременной доставки -следовательно, быстрого тушения большей части очагов лесного пожара;
- в приморских, наиболее пожароопасных и бедных пресной водой районах США, Франции, Греции, Италии, Австралии и др., широко используют морскую воду для тушения лесных пожаров. Сброс солёной воды на лес, степь приводит к большому экологическому ущербу - массовой гибели деревьев, кустарников, травы - часто превосходит ущерб от лесного пожара, т.к. на засоленной почве много десятков лет не растёт ничего;
- реабилитацию почвы длительно ликвидируют подразделения лесных и сельскохозяйственных министерств, затрачивая десятки миллионов долларов. Восстановление леса после тушения морской водой стоит в 5-10раз дороже, чем сгоревшего леса;
- техника авиационного распыления воды многократно модифицировалась с целью повышения точности и огнетушащей эффективности с большими затратами и малым результатом - нет реальных перспектив улучшения.
Вместе с тем уровень освоения спутниками ближнего космоса - верхних слоёв атмосферы - и прогресс систем видеонаблюдения значительно упрощает контроль за возникновением очагов лесных и торфяных пожаров. Система ГЛОНАСС и ряд других, безинерционные системы коммуникаций и компьютерной обработки данных позволяют регистрировать очаги пожаров в лесах, степи, на болотах на самой ранней стадии их возникновения, что в зависимости от погодных условий, в основном температуры и наличия ветра, даёт немалый период времени от 2 до 6 часов на эффективное тушение этих очагов до их соединения и трансформации в пожар не поддающийся эффективному тушению, например верховой пожар.
Однако до сих пор не налажено своевременного воздействия на очаг лесных пожаров. Для этого необходимо - на расстояния до сотен километров доставить десятки сотни тонн ОС с техникой их распыления на очаги пожара. Там где расстояния до пожаров измеряются десятками километров на равнине, при наличии дорог более походит автомобиль или вездеход. В случае труднодоступной местности или расстояний выше 50-100 км более подходит авиация. Быстро оптимальный выбор средства распыления может решить только компьютер, имеющий полную информацию о количестве, размещении,
готовности техники, обеспечению экипажами и горючим.
Далее встаёт вопрос осуществления эффективной подачи огнетушащих составов на очаги пожара, учитывая ограниченный выбор техники и массу огнетушащих составов. Важно как можно раньше начать тушение, так как площадь лесного пожара увеличивается пропорционально квадрату времени до начала тушения: через 10 мин в 2раза, через 20 мин в 4 раза, через 30 мин в 9-10
Л
раз, через час в 35-40 раз [2]. Требуемый удельный расход ОС на 1 м горящей поверхности дерева, увеличивается при струйной подаче воды пропорционально квадрату площади горения с коэффициентом 0,5 [2].
В ближайшее десятилетие вода и её растворы, как правило, малоконцентрированные с высокой степенью текучести, остаются единственным средством тушения масштабного лесного пожара. Удельный расход воды зависит от режима её подачи на очаг пожара точнее от степени распыления - размера капель и скорости их вхождения в зону горения. При сливе воды из цистерны в фезюляже самолёта или из подвесной цистерны вертолёта до 95-98 % воды: рассеивается в атмосфере - по ветру, испаряется при контакте с восходящими потоками дыма, языками пламени, в результате до обугленной поверхности дерева, охлаждение которой решает успех тушения, долетает лишь малая часть воды и то крупные капли выбрасываются микровзрывами мгновенного испарения поверхностного слоя капли при контакте с раскалённой, обугленной поверхностью. Слив воды с самолёта или вертолёта невозможно осуществить прицельно, поэтому вода сливается на площадь на которой расположены локальные очаги пожара и преимущественно попадает на негорящую территорию, площадь которой может составлять до 90 % площади слива.
При наличии сплошного горения на большой площади, когда горит более 50 % её, самолёт просто не сможет пролететь по траектории прицельного бомбометания ниже 1 км, откуда слив воды практически неэффективен - до горящей поверхности на долетают даже отдельные капли воды. Следовательно, если к.п.д. авиационного слива воды с малых высот до 200 м не превышает 2-5 % попадания воды на поверхность площади слива, то на горящую поверхность отдельных очагов (не более 10-30 % от общей площади, когда они ещё не образуют мощных восходящих потоков дыма, нагретого воздуха с низким содержанием кислорода и пролёт самолёта на высоте до 200 м возможен) может попадать только от 0,2 до 1,5 % от массы сливаемой воды. Учитывая непрерывность и низкую прицельность слива, необходимая масса воды пропорциональна не площади горения, на площади слива на которой расположены очаги пожара. Относительно высокая скорость полёта не позволяет эффективно использовать новую технику прерывистого порционного слива и добиться накрытия распылённой водой преимущественно очагов горения.
Площадь на которой расположены множественные очаги лесного пожара возрастает пропорционально квадрату времени свободного горения помноженного на коэффициент К=1,5-3. Следовательно, для тушения очага лесного пожара необходима масса сливаемой воды, по меньшей мере, пропорциональна времени свободного горения в 4-5-ой степенях. Если на 8-10
Л
минутах свободного горения для тушения пожара на площади 10м может хватить
50-60 л воды (3-4 заплечных ранца лесных пожарных), то через 20 мин на тушение пожара площадью 40 м надо будет более 500-1000 л воды [2], которые необходимо вылить именно на данную горящую площадь, что невозможно практически из-за низкой точности слива воды с самолёта или вертолёта и концентрации фронта слива при контакте с горящей поверхностью. Через час это
Л
тем более невозможно, так как на горящую площадь 350-400 м надо будет слить более 100-130 т воды [2], просто невозможно доставить такую массу воды - за час авиацией, так как для этого понадобится не менее 4-6 вылетов Боинга-747, несущего по 25-30 т воды, 6-8 вылетов АН-12, несущего по 20 т воды и 20-60 вылетов наиболее распространённых самолётов авиаотрядов лесного пожаротушения, несущих по 5 т воды. Критическим временем свободного горения лесного пожара в засушливое время является 10-20 часов, после чего пожар потушить практически невозможно, он продолжается до границ леса или пока не пойдёт сильный дождь.
Если учитывать стоимость вылета Боинга-747 до 250 000 $ то станет очевидной нереальность такого тушения даже для богатых стран. Только при тушении пожара единственного леса в очень богатом Израиле (г.Кармаль, плато) кроме двух Боингов-747 над относительно небольшой площадью - 11.000 га работало одновременно до 25 самолётов и вертолётов, включая наиболее технически совершенные российские Ве-200 и канадские «Canadien Air-215», забиравшие воду с поверхности моря на глиссировании. Следовательно, для того чтобы авиационное тушение лесных пожаров стало эффективным необходимо качественно не менее чем в 10-100 повысить эффективность доставки воды с летательного аппарата для охлаждения обугленной поверхности горения дерева -энергетической основы лесного пожара. Наиболее эффективный путь снизить аэродинамический унос сливаемой воды, путем защиты её от воздействия аэродинамического сопротивления. Для этого наиболее эффективный путь - при распылении воды создать шквал с мощной несущей газовой фазой.
Предлагается новая технология высокоточного и эффективного тушения лесных пожаров с помощью огнетушащих водяных бомб. Первый опыт получен при ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы. Можно сказать, что Чернобыль впервые показал необходимость и возможности новой техники для эффективной ликвидации последствий современных и будущих катастроф. Новая техника стала остро необходима с первых дней Чернобыльской катастрофы для тушения лесных пожаров в высокорадиоактивных зонах и локализации осаждённой радиоактивной пыли. С 29 мая остро встал вопрос предотвращения пожара в «Рыжем лесу» - сосновые посадки высотой от 4 до 6 м на площади 7-8 га, куда пришелся первый самый мощный выброс высокорадиоактивных материалов. Лес очень быстро высох и стал крайне пожароопасным. Пожар этого леса, несомненно, был бы быстроразвивающимся, а мощные столбы дыма подняли бы тучу радиоактивной пыли на высоту до 2 км. Такой выброс, в зависимости от силы и направления ветра мог превысить по массе и высоте её подъёма первый самый мощный радиоактивный выброс, что серьезно угрожало Европе и СССР - большим районам, крупным городам. Поэтому был строжайший приказ - любой ценой не допустить пожар «Рыжего леса». Это было крайне
сложная задача, т.к. на границах этого леса уровень радиации превышал 1000 рентген/час и возрастал к эпицентру до 2500 рентген/час. Очаги дымления возникали самопроизвольно по нескольку раз в день. Пожарные заходили в лес для тушения возгораний, а оттуда выходили уже в очень тяжелом состоянии, практически сразу их отвозили в больницу. В первые дни ликвидации Чернобыльской аварии, это была один из наиболее районов, в которой ежедневно и необратимо теряли свое здоровье десятки пожарных.
Вечером 2 мая была испытана первая подвесная огнетушащая бомба, состоящая из связки 5 мешков, заполненных мокрым песком и распылительными зарядами из тротиловых шашек. Бомба показала высокую огнетушащую эффективность - тушила от 100 до 250 м за 1 сек при высоте подрыва от 8 до 15 м. Бомба подвешивалась к вертолету на трос длиной 100-120 м. Бомба создавала конусообразный, импульсный вихрь распыленного, огнетушащего состава, с расширяющимся, уплотнённым, мощным фронтом, который осуществлял эффективное, мгновенное, сплошное тушение верхового и низового пожара на заданной площади. Бомба снаряжалась мокрым грунтом, песком, грязью, водой с пенообразователем. Высокая точность бомбы обеспечивается малым временем распыления, поэтому легко создать огнетушащий поток, накрывающий очаг из раскачивающейся бомбы, без зависания вертолета над очагом. После отработки и внедрения методики прицеливания и подрыва бомбы, позволила без промаха тушить очаги пожаров без остановки вертолёта, в результате экипажи вертолетов получали при полете малые дозы радиации. В июне применение данной технологии была расширено до распыления вязких составов («нефтяной бурды») локализирующих радиоактивную пыль на сложных поверхностях, в зонах недоступных для других средств локализации.
May 3, 1986, Chernobyl area
Рис. 1. Первая огнетушащая бомба из связки мешков, заполненных мокрым песком и распылительными зарядами. Общая емкость 5меш. х 40л=200л. Корпус бомбы из одного мешка
ёмкость 250-350л (1999 г. Черкассы) По решению Правительственной комиссии и ЦК КПСС было Поручение Министерству Оборонной промышленности и Министерству машиностроения, которые выделили 3 завода; в Перми - «Мотовилиха» - для производства опытной партии многоствольных установок; заводы в г. Чапаевске, Самарская (Куйбышевская) область «Полимер» и «ЧОЗИП» - для производства подвесных
бомб. С многоствольными установками дело затянулось на 2 года, а опытная партия бомб (2000 шт.) была изготовлена до конца августа 1986 года и отправлена в Чернобыльскую зону.
В этот же период я был одним из научных руководителей разработкой огнетушащей бомбы в НПО «Базальт», Москва, а руководителем темы был заместитель директора по научной работе НПО «Базальт» д.т.н., профессор Минаев В.Н., оппонировавший в 1989 году на защите моей секретной докторской диссертации в Казанском НИИХП, где одна глава была посвящена водяным бомбам. Эта диссертация до сих пор находится в спецбиблиотеке «Базальта». После распада СССР я стал иностранцем для России и не имел возможности продолжать работу с «Базальтом». Видимо поэтому бомба, которую они сделали, не является лучшей из разработанных конструкций водяных бомб.
Высокая огнетушащая эффективность импульсного распыления экологически чистых ОС обеспечивается малыми размерами, большой суммарной площадью поверхности, высокой скоростью огнетушащих частиц и свойствами вихря многократно воздействовать и проникать внутрь сложной структуры и в узкие цели. Этот метод позволяет высокоэффективно использовать малые массы дешевых, экологически чистых веществ для масштабного тушения горящего леса. Экологически чистая высокоточная, высокоэффективная технология быстрого тушения лесных пожаров, созданная в первые дни ликвидации Чернобыльской катастрофы.
Рис. 2. Водяная с пластиковым корпусом, изготовлена из стандартной пластиковой бочки емкостью 160л (220 л), с дном радиально профилированным
Водяная с пластиковым корпусом, изготовлена из стандартной пластиковой бочки емкостью 160 л (220 л), с дном, имеющим радиальные разрезы. Эта бомба способна эффективно потушить от 100 до 250 м горящего леса в зависимости от вида и высоты деревьев и интенсивности их горения Залп из 4-х бомб, расположенных определенным образом, способен потушить лесной пожар на площади до 2000 бомба м . Эта бомба совершенно безопасна для леса - не ломает
деревья, кусты, а животных и людей не убивает и не ранит. Наиболее эффективен для взрывного распыления диапазон высот от 8 до 15 м. При использовании в бомбе простого взрывателя с замедлением, вертолет может лететь на высоте до 1000 м. На сегодня это наиболее совершенный и эффективный образец водяной бомбы на базе которого, возможно создать промышленный образец универсальной водяной бомбы с большим спросом.
Разработаны и успешно испытаны две версии корпуса в виде мешка и эластичной емкости с верхним кольцевым каркасом, изготовленным, например, из автомобильной покрышки. Это наиболее безопасные и дешевые конструкции, компактные и удобные для транспортировки в варианте, когда вода заливается в конце снаряжения бомбы - незадолго до её использования.
Таблица 1
Авиационные системы для тушения лесных пожаров
Система Распылительные бомбы Традиционный
Сбрасываемые Унив. сбрасываем. слив воды с
Базальт, Россия и подвесные самолётов и вертолётов
Тушащ. эффектив. исп. % 10-30 60-90 1-3
Масса кг/уд. рас.кг/кв.м 330 / 2-3 160 / 0,5-0,7 3000/ 10-50
Высота полёта авиаапп., м 100-3000 100-3000 < 200
Высота тушения от земли, м 1-3 10-30 10-50
Точность «бомбёжки» Высокая Высокая Низкая
Площадь тушения в кв.м. 80-110 220-250 100-150
Сбития пламени в кв.м. 1000 250-310 1500-2500
Стоимость тушения 1 м дол. 20-30 0,9-1,4 20-30
Распыляемые вещества Вода, водяные тушащие р-ры Вода, растворы, гели, грязь, земля вода
Проход для людей из зоны невозможно- эффективно неэффективно
окружённой огнём опасно для жизни людей безопасно для людей
Разрушения при тушении да нет нет
Сравнительны основные характеристики бомб и традиционного авиационного слива воды показаны в таблице 1. Предлагаемая разработка позволяет, по сравнению с существующими методами, обеспечить следующие преимущества:
- создается импульсный поток, насыщенный тонко распыленным ОС, со строго заданной площадью равномерного накрытия, интенсивностью и направленностью фронта динамического воздействия, что обеспечивает высокоэффективное тушение разнообразных пожаров, в том числе интенсивных и
Л
крупномасштабных малым удельным расходом ОС 0,1-1 л/м ;
- высокая точность и строгая дозировка воздействия и малый расход ОС, обеспечивает тушение нескольких очагов за вылет, снижая в 3-5 раз число вылетов по сравнению с традиционным сливом воды, что многократно удешевляет и ускоряет процесс тушения;
- полная безопасность огнетушащего воздействия, в том числе, для людей, животных, если они находятся в зоне воздействия огнетушащего потока;
- впервые эффективное использование экологически чистых природных материалов (грунт, песок, пыль, мутная вода, грязь, снег), что устраняет необходимость завоза ОС и экологический ущерб от тушения;
- высокоэффективное использование дешевых ОС;
- впервые обеспечивается равномерное, крупномасштабное распыление воды, растворов наиболее эффективных при тушении лесных пожаров и способных обеспечить локализацию радиоактивной пыли на различных поверхностях.
Финальная стадия тушения локальных очагов лесного пожара в дуплах, под сваленными деревьями, в ямах и повторных возгораний деревьев, кустарника, с помощью высокоточного воздействия из малых вертолетов с подвесной бомбой, связкой бомб или малой 4-бомбовой платформой. Но подавляющее большинство повторных возгораний могут обеспечить пожарные и волонтеры на мотоциклах с дальнобойными импульсными огнетушителями, впервые эффективно распыляющими природные материалы сухие и увлажненные: грунт, грязь, песок, пыль, снег, лед и пр. Это впервые обеспечивает полную независимость работы пожарных в лесу от подвоза огнетушащих составов и позволяет быстро потушить множественные очаги лесного пожара на больших территориях и в зонах недоступных для транспорта
Более 90 % возгораний и лесных пожаров в начальной стадии их развития могут быть потушены при наличии эффективных дальнодействующих огнетушителей и своевременной их доставки к очагу пожара. При расположении очага пожара в радиусе до 50-100 км и в труднодоступной зоне холмов, оврагов, гор, ущелий наиболее быстрым транспортом доставки огнетушителя является мотоцикл с хорошим водителем. Вылет самолёта или вертолёта требует его длительной подготовки до часа, решения организационных вопросов, значительного финансирования от 3000$ до 250 000$ за полётный час. Если хороший водитель мотоцикла хорошо овладеет огнетушителем, то ему не будет реальных конкурентов в тушении лесных пожаров. Для клуба рокеров тушение очагов лесного пожара лучше и быстрее всех было бы прекрасной рекламой и доходным занятием, приносящим громадную пользу стране, обществу в проблеме сохранения леса и экологии страны.
Другая проблема спасение людей из горящих домов, когда пожарные автомобили стоят в пробке. Главной причиной гибели людей при пожарах многоэтажных домов является отсутствие достаточно эффективных огнетушителей, способных своевременно обеспечить эвакуацию сквозь труднодоступные участки путём сбития пламени, постановке светотеплозащитных завес, осаждению токсичного и непрозрачного дыма в комнатах, коридорах, лестничных площадках и пролетах.
В Японии, Китае, Корее и других странах Юго-Восточной Азии из-за автомобильных пробок в крупных городах пожарные на мотоциклах блестяще едут по тротуарам, газонам, дворам и прибывают первыми на место пожара. Для оснащения пожарных новыми, качественно лучшими огнетушителями в Китае
планируется их производство по лицензии автора. Но странам Прибалтики и их рокерам ещё есть шансы побороться с Юго-Восточной Азией за первенство в этом вопросе и одновременно занять лидирующие позиции по этому вопросу в Европе и Америке.
Рис. 3. Пожарный мотоцикл «Харлей-Давидсон» может приехать раньше вертолёта в район лесного пожара, привезти импульсный универсальный распылитель весом 5-6 кг, до 50 однолитровых контейнеров с гелями и водой (вес 55 кг), до 500 распылительных патронов (вес 2 кг), что даёт ему возможность за один рейд потушить до 540 очагов лесного пожара (площадь до 1100 м ), до 1500 м кромки низового лесного пожара и обеспечить безопасный обратный путь.
Современные огнетушители: - 1, 2, 3, 6, 10 л порошковые, 5 и 10 л пенные, 9 л водяные, стационарно размещаемые в домах не обеспечивают эффективного спасения людей и тушения пожара по ряду причин:
1) громоздкость, большой вес;
2) сложность быстрого приведения в действие и обеспечения эффективного тушения пожара при работе с огнетушителем людей и даже многих пожарных, как правило, не имеющих достаточных навыков;
3) невозможность осаждения дыма для эффективной защиты от его токсичного действия и обеспечения видимости;
4) создание серьёзных препятствий для эвакуации струями и слоями пены, газопорошковыми струями и облаками, обладающих сильными раздражающими и слаботоксичными эффектами.
Пожарные различных стран не применяют при тушении лесных пожаров традиционные водяные, порошковые огнетушители из-за их малой дальности и площади тушения, большого веса и громоздкости. Такие огнетушители могут возиться на мотоциклах, но их низкая огнетушащая эффективность и невозможность перезарядки на месте работ делают этот проект нерентабельным -мало смысла ехать десятки километров чтобы потушить 2-4 м2 горящей площади или 5-10 м кромки низового лесного пожара, а потом везти огнетушитель на перезарядку.
В тоже время создающие локальные струи тонкораспылённой воды, современные водяные огнетушители высокого давления, например шведской фирмы «Intervent» и импульсные «TSIS» (США), «IFEX-3000» (Германия), «Игла» (Россия), «Тайфун» (Украина) - сложны в эксплуатации, тяжелы, громоздки, очень дороги, обеспечивают малую дальность тушения, опасны в эксплуатации и требуют специальных мер защиты, например тяжёлого защитного пожарного костюма типа скафандра и поэтому применимы только профессионалами
пожарными и спасителями. Например, один из наиболее эффективных в мире промышленно производимых огнетушителей ШЕХ-3012 (Германия, Ситтезен, фирма ШЕХ-3000) имеет ранцевую компоновку, весит 19,5 кг, тушит с дистанции до 1,5 м и продается в Европе по цене 6000 евро и выше. Такие огнетушители можно возить на мотоциклах, но тогда вышеупомянутый «Харлей-Давидсон» может привезти огнетушитель весом 20-25 кг, максимум 40 л специально очищенной воды и 4 баллона высокого давления 300 атм весом 12 кг, что даст ему
Л
возможность потушить не более 20 м лесного пожара или до 40 м кромки лесного пожара. Опыт тушения лесных пожаров в Южной Америке показал, что пневмо-импульсные огнетушители (ПИО) эффективны только в сопровождении джипа грузоподъёмностью не менее 1 т, что позволяло 2-3 пожарным с одним ПИО потушить до 200 локальных очагов лесного пожара или до 400-500 м кромки низового пожара. Однако очевидны преимущества мотоцикла по проходимости, скорости, а впервые достигнутая независимость от запасов воды ликвидирует преимущества джипа.
Известны ПИО производства Австрии, США, России, Белоруссии стоимостью от 3000 до 10 000 $. Они распыляют только очищенную воду или низковязкие растворы на дальность до 2-3м, опасны в эксплуатации как системы постоянно высокого давления и образующие выброс перегретого пара при работе. Поэтому с ними можно работать лишь в тяжёлом защитном костюме типа скафандра. ПИО являются вершиной развития пневматической техники и на сегодня встал вопрос, - какой источник энергии предпочтительнее для дальнейшего развития техники импульсного пожаротушения - пневматические, сложные, громоздкие системы высокого давления или простые, компактные пороховые системы, за которыми стоит громадный опыт и промышленные мощности производства оружия и боеприпасов. В 19 веке подобный вопрос стоял для стрелкового оружия. Тогда были весьма совершенные пневматические ружья и пистолеты. Этот многолетний нелёгкий спор решило изобретение унитарного патрона и последующее создание простых и надёжных технических узлов быстрого перезаряжания. ИУР, использующие заряды пороха и низкоимпульсных ВВ имеют гораздо большие преимущества по сравнению с пневмоимпульсными, чем 150 лет назад.
Автором созданы профессиональные, импульсные, универсальные
распылители ИУР (табл. 1) стоимостью около 500-800$, импульсно распыляющие
до 2 л порошка и до 1л воды, геля на дальность до 20 м, при площади тушения 2Л
10 м при одном распылении. ИУР эффективны для тушения низовых, лесных пожаров, горящих отдельных деревьев, кустарника, пней, поваленных деревьев. Главное преимущество профессионального огнетушителя - эффективное тушение экологически чистыми природными материалов - вода с примесями, грунт, грязь, песок, пыль, что впервые обеспечивает длительную и автономную работу пожарных - десантников, имеющих лишь запас малых вышибных патронов (12 или 16 калибр). Для тушения лесные пожаров и создания огнепреградительных полос весьма важна возможность эффективного, дальнего, равномерного распыления вязких составов, наиболее эффективных для тушения древесины, листвы и травы.
Рис. 4. Профессиональные огнетушители для мотоциклистов, распыляющие воду, песок, грунт, пыль, грязь - тем самым создающие возможность длительной автономной работы.
К сравнению, один ОП-10 или ОВ-9 способен реально потушить 3-5 пог.м кромки низового лесного пожара, 2-3 м2 горящей травы или низкого кустарника, учитывая неоднократное включение-выключение подачи ОС и неизбежные при этом потери ОС до 50-80 % до достижения оптимального режима распыления. Один ШЕХ-3012 способен реально потушить 10-распылениями до 10 пог.м кромки низового лесного пожара или до 3-5 м2 горящей травы или низкого кустарника, учитывая потери воды до 50 %.
Горящие кусты, отдельно стоящее дерево с ПИО не потушить, из-за малого радиуса тушения до 2 м. Пожарный с ПИО работает только в тяжёлом защитном костюме, что исключает его передвижения по лесу. Результат работы пожарных с 62огнетушителями ОП-10 или 65огнетушителями ОВ-9 выразится в тушении до 310-650 пог.м минерализованной полосы с расходом 2-3 л/м или до 190-325 м2 горящей травы с расходом 3-5 л/м . Минимальное время тушения составит до 55,5 часов, исходя из 5 мин. на работу с огнетушителем - 40 с и подноску следующего к очагу другими пожарными от места остановки машины к очагу километры по горе или ущелью. Необходимо учитывать, перерыв в работе пожарных с огнетушителями, исходя из периодичности привоза перезаряженных огнетушителей. Учитывая труднодоступность места пожара, невозможно на практике своевременно перезарядить и привезти огнетушители, для обеспечения бесперебойной работы с пожарных. Во время неизбежного перерыва произойдёт повторное возгорание потушённой площади, возрастёт суммарная площадь локальных пожаров или они сольются в пожар, к которому практически невозможно подойти на дистанцию тушения.
На создание 650 пог.м минерализованной полосы необходимо 780 кг взрывчатого вещества, что вместе с командой взрывников не менее 5 человек требует перевозкой отдельной машиной ГАЗ-66 или джипом. На укладку зарядов, создание линии инициирования и их подрыв последовательно перед несколькими очагами требуется не менее 3-6 часов непрерывной, опасной напряжённой работы.
Однако сосредоточение тем более своевременная перезарядка 60 огнетушителей нереально, в лучшем случае будет по одному огнетушителю на пожарного, следовательно максимальные возможности одной смены - тушение до
100 пог.м кромки лесного пожара или 30-50 м горящей площади. При этом дополнительно к данным 10 огнетушителям не имеет смысла брать запасы воды или газовые баллоны высокого давления, так как огнетушители невозможно перезарядить на месте пожара. Огнетушитель тяжёл, громоздок и неудобен при переноске - мало найдётся желающих тащить его сотни метров в гору или по ущелью, а затем обратно пустое бесполезное, громоздкое железо, что наиболее психологически трудно.
Учитывая низкую эффективность работы с огнетушителем, трудности тащить его вручную к месту пожара, медленное и дорогое перезаряжание становится очевидным, почему ни в одной стране пожарные не берут с собой традиционные огнетушители на реальные пожары, особенно лесные в труднодоступных зонах, тушение в небоскрёбах, подземных сооружениях, а предпочитают работать шанцевым инструментом. Поэтому в Европе используют не огнетушители, а их противоположность - специальный вид огнемётов для выжигания травы и кустарника перед фронтом лесного пожара. Следовательно, давно технически и морально устаревшие традиционные огнетушители не могут играть заметной роли при тушении реальных лесных пожаров и заменить лопаты и кирки.
Один ИУР при одном распылительном выстреле способен тушить до 5 -10 пог.м кромки лесного пожара и до 2-3 м2 горящей площади за время до 5 сек, учитывая прицеливание. Импульсный метод снижает до 10-30 % потери огнетушащего состава (ОС) при достижении оптимального режима распыления. Потери ОС при распылении из традиционных огнетушителей достигают 60-80 %, из пневмоимпульсных огнетушителей до 40-50 %. Десять распылительных выстрелов соответственно до 50-100 пог.м кромки лесного пожара и до 20-30м горящей площади за время до 1 -3 мин. Десять огнетушителей могут потушить до 500-1000 пог.м кромки низового пожара и до 200-300 м горящей площади малых очагов лесного пожара, а также очагов средней величины, учитывая впервые достигнутую дальность действия. Время тушения, перезаряжания и прицеливания составит не более 0,5 часа. Таким образом, импульсные огнетушители сократят время тушения до 5-10 раз. Используя привезённые 90 комплектов контейнеров
Л
суммарное тушение составит 5.000-10.000 пог.м и до 2.000-3.000 м горящей площади за время до 5 часов. Учитывая имеющиеся 10 комплектов заряженных контейнеров в рюкзаках (картонных ящиках или полиэтиленовой оболочке) на каждый огнетушитель, пожарные могут работать без перерыва, что наиболее важно при тушении лесного пожара. Сильно облегчает работу то, что для перезарядки огнетушитель не надо нести обратно от места работы - удобнее принести к месту работы контейнеры в рюкзаке или полиэтиленовой упаковке с ручкой. При длительности автономной работы очередная машина может своевременно привезти до 100 комплектов контейнеров и новую смену пожарных. При задержке транспортировки контейнеров пожарный может перейти на распыление природных материалов - грунт, грязь, песок, воду, используя для перезаряжания отработанные контейнеры и холостые патроны, выдаваемые в количестве не менее 100 шт. каждому оператору импульсного огнетушителя.
Таким образом, впервые становится реальным организовать непрерывный
процесс тушения лесного пожара, практически не останавливая его при смене пожарных, что позволит наиболее быстро и эффективно этот процесс завершить. Впервые пожарные на мотоциклах и авиадесантники получают возможность работать на больших территориях, где расположены очаги лесного пожара, в труднодоступных зонах на отдалении до нескольких десятков километров от базы, длительно, эффективно в обширном районе расположения очагов пожара в тайге, джунглях, саванне, степи, горах, холмистой местности. Автономность импульсного распылителя не только залог обеспечения эффективной работы пожарного, но и гарантия его безопасности - реальная возможность расчистить себе и товарищам путь эвакуации из района сплошных пожаров.
Рис. 5. Тушение очага А-0,1 пятью выстрелами - распылениями по 1 литру воды каждый с
дистанции 0,5-1м из огнетушителя IFEX-3012
Близость конструкции и метода работы ИУР к оружию обеспечит вооружение ими военных подразделений, привлекаемых к тушению лесного пожара, эффективную работу этих подразделений и максимально возможную степень безопасности их работы по тушению горящих травы, кустарника, отдельных деревьев или даже небольших групп горящих деревьев, к которым можно подступиться на дистанцию до 25 м или до 10 м при распылении в высоту до 15 м, обеспечивающих эффективное тушение распылением грязи или мокрого песка. До настоящего времени привлечение военных и курсантов военных училищ к тушению лесных пожаров было малоэффективно, но сопровождалось многочисленными травмами. Эта близость к оружию позволяет вооружить распылителями людей, служивших в армии - лесников, полицейских и при необходимости жителей сел близких к району лесного пожара. Таким образом, применение новых распылителей обеспечит новое качество борьбы с лесными пожарами и многократно расширит круг людей, способных эффективно и безопасно их тушить, в том числе защищая свои дома и приусадебные участки.
Предлагаемая техника не имеет близких аналогов в мире, обладает патентной чистотой, защищена Российским, Украинскими патентами, находится на начальном этапе своего развития и имеет большие резервы для дальнейшего совершенствования существующих образцов, проектирования и выпуска множества новых вариантов конструкций. Имеется солидная научная база для внедрения - результаты исследований с 1979 года, полигонных испытаний и
многократной практики применения ИУР при тушении лесных пожаров.
Рис. 6. Тушение очага горящего дерева площадью 1,1 м одним выстрелом -распылением 1 литра воды с дистанции 5 м из универсального распылителя ПРИВ-!
Рис. 7. Тушение очага горящего бензина площадью 2,5 м одним выстрелом - распылением 2 кг огнетушащего порошка с дистанции 10м из универсального, импульсного распылителя
типа ПРИВ
Преимущества ИУР в сравнении с лучшими современными ПИО:
- обеспечение высокой степени безопасности работы в легком пожарном костюме и за счёт дальнего тушения;
- эвакуация людей и выход пожарных из отдалённых опасных зон;
- сокращения их численности пожарных для тушения лесных пожаров;
- обеспечение тушения лесных пожаров в начальной стадии их развития;
- обеспечение экологически чистого тушения, исключение экологического ущерба от тушения, например: устраняется необходимость использовать морскую воду;
- сокращение затрат на тушение от 3-х до 50 раз и убытков от пожаров до 100 раз и более;
- обеспечение эффективного тушения, независимо от подвоза ОС, что впервые выдвигает на основную позицию мотоциклиста-пожарного, как наиболее дешевого, быстрого, эффективного, безопасного тушения;
- впервые создана возможность эффективного, практически неограниченного по времени и масштабам работы мотоциклиста-пожарного и десантника-пожарного для тушения лесного пожара, пожаров в зонах аварий и катастроф.
Внедрение может обеспечить стране-производителю значительные прибыли от сохранения экологии и сбыта УИР во множество других стран.
Таблица 2
Сравнительные параметры лучших современных огнетушителей
1-традиционных, 2-новых продаваемых 3-перспективных _1. Пневматика/ 2. Импульсная пневматика/ 3. Порох_
Параметры ОП10 ОВ-9 IFEX- TSIS Гирс ЗУРО Игла АКМ ИУР-
УкРФ УкРФ 3012 Герм. США РФ РФ РФ РФ Zakhmatov Pulse-Technology
Урасп.кг/с 0,3 0,35 1 1 1 0,3 1 0,5 1
Мобщ,кг 17,5 16 19,5 18 24 8,5 23 25 5,5+ 6 контейнеров
Lрасп, м 5-6 4-7 3-5 5-7 12 4-5 10 8 8-30
Lтуш. м 2 3 1-1,5 1.5-2 3 2-3 4-5 3 6-25
Утуш м2/с 0,2 0,25 1 1 0,8 0,4 0,8 0,4 2-6
« 2 3-5 4-6 10-12 8-10 9-11 3-5 10 8-12 12-30
Ротдачкг м 0,9 1,3 3,8 4 4,1 1,7 4 2,3 1,7
Мое, кг 10 9 12 10 15 4,2 10 12 6 в контейнерах по 1 л
Распыляемый Порош Вода очищенная Вода, растворы
ОС ок гели, порошки, пыль, песок, грязь,
Источник Сжатый воздух Патрон холостой
энергии
Уперезар, сек 600 240 3-5 3-5 3-5 3-5 3-5 3-5 5-10
Цена $ США 110 90 13900 12000 3500 1200 4500 2500 500
Тактико- Не применяют- Очень дороги и сложны в работе. Д°р° Легки,
технические ся пожарными, Ремонтируются только специальными ги, Удобны,
характеристи тяжелы высококвалифицированными тяже надежны
ки неудобны, специалистами от фирмы-изготовителя. лы на уровне не
малоэффектив- Опасны в работе: стрелкового
ны сложны в 1) малая дальность в сочетании с оружия.
управлении, мгновенным образованием перегретого Безопасны
маловероятно пара,
тушение 2) Опасность разрыва шлангов и
штатскими баллонов высокого давления. Тяжелы и
людьми. неудобны при переноске и при тушении работе.
Сокращения: ОС-огнетушащий состав, М-масса, У,Ь^-скорость, дальность, площадь тушения, F-отдача.
Список использованной литературы
1. Абдурагимов И.М. Проблемы борьбы с лесными пожарами в России и всех лесообильных странах мира (кто виноват и что делать). // Пожаровзрывобезопасность. 2012. - Т. 21. - № 9. - С. 79-86.
2. Абдурагимов И.М. Ещё раз о государственной проблеме тушения крупных лесных пожаров (в России и во всём мире) // Пожаровзрывобезопасность. - 2011. - Т.20. - № 2. - С. 5-13.
3. Абдурагимов И.М. Новый, эффективный способ тушения лесных пожаров // Пожаровзрывобезопасность. - 2011. - Т.20. - № 5. - С. 41-42.
4. Абдурагимов И.М. Новая стратегия и тактика тушения лесных пожаров // Пожаровзрывобезопасность. - 2011. - Т.20. - № 11. - С. 44-52.
5. Абдурагимов И.М. Проблема тушения крупных лесных пожаров и крупномасштабных пожаров твёрдых горючих материалов в зданиях // Пожаровзрывобезопасность. - 2012. - Т.21. - № 2. - С. 69-74.
6. Фадеева А. Подмосковные чиновники укрылись в лесу // МК. - 2012. - 2 июля. - № 141(25977).
7. Захматов В.Д. Техшка для гасшня лесових пожеж // «Пожежна безпека», МНС Украины. - 2011. - № 2(137). - С.18-21.
8. Захматов В.Д. Личное оружие пожарного для тушения пожаров в лесах, небоскрёбах и зонах катастроф». М.: Пожнаука. - 2011. - № 5. - С.58-65.
9. Захматов В.Д. Импульсная техника в Чернобыле // ISSN 0869-7493 Пожаровзрывобезопасность. - Москва. 2010. - Т.19. - № 4. - С. 49-52.
10. Щербак М.В., Захматов В.Д. Оснащення вшськових частин iмпульсною техшкою для лшвщаци наслщюв Еколопчних катастроф // Еколопя i ресурси. -Вш.19, Кшв-2008. - С.73-79.
11. Impulse forest fire-fighting at the hard-to-reached areas // Euro Mediterranean wild fire meetings Var-France, 2000, October, p.24-27.
12. Захматов В.Д., Откидач Н.Я., Щербак Н.В. Новые методы и техника для тушения лесных пожаров «Пожаровзрывобезопасность», 1998. - №4. - 69-71.
РЕГРЕССИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
И. Г. Казьмина, аспирант, Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж
В.М. Усков, профессор, д.мед.н., профессор, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
При помощи методов регрессионного и корреляционного анализов решаются две основные задачи:
1) нахождение общей закономерности, которая характеризует зависимость двух корреляционно связанных переменных, другими словами, разработка
