CC BY
11
УДК 614.8,538.9
РАЗРАБОТКА ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ЛЕСОПОЖАРНЫХ ТРАКТОРОВ
DEVELOPMENT OF FIRE-PROTECTIVE COATING FOR SPECIALIZED
FOREST FIRE TRACTORS
Устинов А.С., Питухин Е.А.
(Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, РФ) Ustinov A.S., Pitukhin E.A. (Petrozavodsk State University)
Статья посвящена созданию эффективных огнезащитных покрытий для специализированных лесных машин, которые работают в чрезвычайных ситуациях при тушении лесных пожаров.
The article is devoted to the creation of effective fire-retardant coatings for specialized forest machines that operate in emergency situations, exposed to heat in extinguishing forest fires.
Ключевые слова: лесопожарный трактор, огнезащитное покрытие Key words: forest fire tractor, fire-protective coating
Введение
Ежегодно лесные пожары, возникающие на территории Российской Федерации, охватывают сотни тысяч гектаров и приносят многомиллионные убытки. Одним из эффективных средств борьбы с лесными пожарами является использование специализированных пожарных тракторов [1-3].
Защитные устройства операторов кабины и другие элементы конструкций таких машин во время тушения огня вынуждены воспринимать повышенные тепловые нагрузки. Традиционные материалы, из которых они изготовлены, быстро нагреваются и недостаточно эффективно противостоят таким экстремальным режимам. Вследствие этого предполагается замена традиционных лакокрасочных покрытий защитных устройств новыми композиционными материалами, существенно улучшающими эргономические показатели кабин во время борьбы с огнем.
Хорошая механическая прочность, пожаробезопасность, экологическая безопасность открывают перспективы по применению композитных материалов, которые активно вошли в жизнь.
Разработка огнезащитного композитного материала
Огнезащитный материал жидкое стекло-микрочастицы графита относится к огнестойким материалам и может быть использован в качестве покрытий, предназначенных для уменьшения тепловых потерь и устойчивых к воздействию высоких температур, может использоваться в качестве защитного покрытия для строительных конструкций с целью повышения огнестойкости и снижения пожарной опасности [4-6].
Первоначально готовятся все составляющие в необходимых соотношениях массовых долей: порошок графита (45% по массе), жидкое стекло Na2O(SiO2)„ (49% по массе) и отвердитель - натрий кремнефтористый Na2SiF6 (6% по массе). Порошок наполнителя микрометрового диапазона
частиц обеспечивает большую поверхность смачивания и площади фазового контакта, связь между приведенными в контакт разнородными поверхностями, увеличение адгезии.
Далее консистенцию замешивают в чистой емкости. В жидкое стекло высыпается кремнефтористый натрий. При полном растворении отвердите-ля в полученную стекло-связку добавляется порошок графита и продолжается замешивание до получения однородной смеси.
Методом рентгеноструктурного анализа определена структура огнезащитного материала, установлены фазы компонентов продуктов реакции образования микрокомпозиции (рис. 1). Качественный анализ показал, что исследуемые образцы многофазны. Фаза графита принадлежит гексагональному графиту. Диоксид кремния 8г02 находится в кристаллическом состоянии а-кварц. Изменение фона при 20°=27 показывает, что в композиции присутствуют также аморфный диоксид кремния 8Ю2 и фторид натрия ЫаЕ в виде кристаллов. Присутствие фазы натрия кремнефтористого Ыа2в кристаллическом виде показывает, что химическая реакция образования геля кремниевой кислоты, который связывает фазу наполнителя, прошла не полностью.
ИНТСИСШЯОСП, . 1(\ШУ 1Ы с
272» 2040 1Ш>
а
г - У/.мрод
Диоксид ~ Кг*"""»я Натрий Штр,ш-** Креинефтаристый
|| ЯО;
\ N«1
б
Рисунок 1 - Рентгенограммы образца КМ: контрольного (а); прогретого до 718 °С (б)
С целью обеспечения достоверности результатов эксперимента исследовались два одинаковых образца. Для определения термостойкости композитного материала один образец монотонно нагревали от 25 °С до 718 °С. Другой образец являлся контрольными. Сравнительный анализ рентгенограмм огнезащитного материала до и после теплового воздействия показывает, что положения дифракционных максимумов совпадают и лишь незначительно отличаются по интенсивности (рис. 1). Таким образом, показано, что исследуемый материал способен сохранять неизменным состав и структуру под воздействием высоких температур, что подтверждает его термостойкость.
Важной характеристикой, определяющей прочностные свойства композиционного материала, является адгезия. Эта характеристика в значительной степени влияет на наступление предельного состояния при нагрузках. Для исследования процессов, происходящих при смешении графита с жидким стеклом в присутствии отвердителя, проведены механические испытания композиционного материала с целью определения нагрузки, необходимой для отрыва испытываемого покрытия от поверхности основания. Готовая композиция наносилась на деревянные образцы (толщина слоя 2 мм). После полного высыхания образцы разрывали, определяя нагрузку в момент разрыва покрытия с точностью 10 Н/м . Нагрузка на образец прикладывалась путем подвешивания груза на приспособления - крючки (рис. 2)
а б
Рисунок 2 - Приспособления для определения нагрузки для отрыва покрытия и снимки разрывной поверхности после эксперимента (электронный микроскоп Hitachi SU 1510): деревянные приспособления (общий вид) (а); микрофотографии поверхности отрыва (масштаб 10 мкм) (б)
Исследования адгезионной способности показали, что для деревянных образцов разрушение происходит по границе огнезащитного материала и подложек по самой структуре в продольном сечении. Трещины в образцах не образуются. Предельное зафиксированное значение нагрузки составляет 1,22 МПа. Результаты проведенных экспериментов показывают, что прочность адгезионной связи с железом составляет 0,2 МПа.
Заключение
На основании результатов проведенных исследований сделан вывод о том, что огнезащитный материал с полученными характеристиками может использоваться в качестве эффективных огнезащитных покрытий для специализированных лесопожарных машин. Применение огнезащитного покрытия существенно улучшит эргономические показатели кабин во время борьбы с огнем, при этом повысится безопасность условий труда. Изготовление данного композитного материала не требует значительных затрат на изготовление и применение, так же он является экологически безопасным.
Список использованных источников 1. Сосновчик Ю.Ф. Закономерность развития низовых лесных пожаров, метод профилактики и предотвращения распространения низового лесного пожара // Вавиловские чтения - 2017 сборник статей международной научно-практической конференции, посвященной 130-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. 2017. C. 259-266.
2. Кустов О.М., Шадаева Л.И., Носякова Е.А. Особенности проведения отдельных следственных действий при расследовании лесных пожаров и установление причин лесных пожаров // Научный взгляд в будущее. 2016. т. 7. № 4. C. 75-79.
3. Заяц А.М., Логачёв А.А., Андреева З.Н., Моисеев Д.М. Оперативное определение возможного ущерба нанесенного лесным пожаром // Информационные системы и технологии: теория и практика. Сборник научных трудов. 2015. C. 35-41.
4. V A Gostev, E A Pitukhin, A S Ustinov and A S Shelestov Thermal Insulation Properties Research of the Composite Material "Water Glass - Graphite Microparticles" // IOP Conference series: Materials science and engineering. 2016 1757-899X 123 012018 doi:10.1088/1757-899X/123/1/012018.
5. Anton Ustinov, Eugene Pitukhin and AleksandrPitukhin Research of Thermal Stability and Fire-Resistance Properties of the Composite Material "Water Glass-Graphite Microparticles" // Key Engineering Materials. Submitted: 2016-12-12 ISSN: 1662-9795, Vol. 744, pp 27-31 doi:10.4028/www.scientific.net/ KEM.744.27.
6. Устинов А.С., Питухин Е.А. Исследование композитного материала «жидкое стекло-микрочастицы графита» методом термогравиметрии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 5. С.826-833.
УДК 630*243
ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ оставляемой части деревьев ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПРОХОДНЫХ РУБОК
DAMAGEABILITY OF THE LEFT PART OF TREES DURING CARRYING OUT INCREMENT FELLING
12 1
Шумак С.В., Колодий П.В. ( Полесский государственный радиационно-
экологический заповедник, г. Хойники, Беларусь; 2Гомельский государственный
университет им. Ф. Скорины, г. Гомель, Беларусь) 12 1
Shumak S.V., Kalodziy P.V. ( Polesky State Radiation Ecological Reserve, Khoiniki, Republik of Belarus; Gomel State University named after Francisk Skorina, Gomel,
Republik of Belarus)
Рассмотрены вопросы влияния проходных рубок в сосновых насаждениях на состояние остающихся на доращивание деревьев. Выявлены наиболее распространенные виды повреждений оставляемых деревьев и установлены основные факторы, оказывающие влияние на повреждаемость деревьев.
The questions of the influence of increment felling in pine plantings on a condition of the trees remaining on growing are considered. The most widespread types of damages of the left trees are revealed and the major factors having an impact on damagea-bility of trees are established.
Ключевые слова: проходная рубка, лесозаготовительная техника, древостой, радиоактивное загрязнение
Key words: increment felling, logging equipment, tree stand, radioactive pollution
Работа выполнена в Государственном природоохранном научно- исследовательском учреждении «Полесский государственный радиационно- экологический заповедник». Заповедник создан для сохранения генофонда и видового разнообразия местной флоры и фауны, ведения радиационно-экологического мониторинга, радиобиологических исследований [1].
Повышение продуктивности сосновых лесов Республики Беларусь яв-
