CC BY
68
Вакуумный электродуговой метод (метод КИБ). Слои из трансформаторной стали Э32 и алюминия наносились в два этапа с промежуточной разгерметизацией для замены катода при следующих параметрах: давление остаточных газов в вакуумной камере не более 1-10-2 Па, ток дуги составлял 80-120 А, давление аргона при нанесении 5-10-2 Па, подложка находилась под плавающим потенциалом. Лишь, если давление остаточных газов в вакуумной камере превышает 5-10-2 Па, то эрозия алюминия под действием катодного пятна вакуумной дуги начинает происходить в катодных пятнах первого рода и скорость уменьшается до 0,05 мкм/мин.
Анализируя все достоинства и недостатки рассмотренных методов нанесения покрытий можно сделать вывод: наиболее подходящим и экономически целесообразным нанесения двухслойных покрытий систем слой металла с высокой магнитной проницаемостью + слой алюминия является вакуумный электродуговой метод (КИБ).
Список использованной литературы
1. Макаров С. Б., Устойчивость систем пожарной сигнализации к электромагнитным помехам. - М.: «Гротек», «Системы безопасности» 2009. - № 2. - С.170-172.
2. Хабигер Э., Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: Пер. с нем./ И. П. Кужекин; Под ред. Б. К. Максимова. - М.: Энерго-атомиздат, 1995. - 304 с.
3. Розбери Ф. Справочник по вакуумной технике и технологии - М.: Энергия, 1972.
4. Данилин Б. С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок -М.: Энергоатомиздат, 1989.
ВОЗДЕЙСТВИЕ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ НА ЛАНДШАФТНЫЕ ПОЖАРЫ
М. В. Кустов, к. т. н.
Национальный университет гражданской защиты Украины, г. Харьков
Размеры прямого и косвенного ущерба от ландшафтных пожаров в нашей стране и за рубежом демонстрируют недостаточный уровень проводимых противопожарных мероприятий. Особенно низкой эффективностью характеризуется область тушения развитых ландшафтных пожаров с большой площадью распространения. Низкая эффективность тушения объясняется техническими трудностями доставки и подачи с достаточной интенсивностью необходимого количества огнетушащего вещества в зону горения. Обеспечить условия прекращения горения ландшафтного пожара могут естественные или искусственные атмосферные осадки. Исходя из этого, одной из проблем, подлежащих раз-
решению, является определение интенсивности и продолжительности атмосферных осадков, обеспечивающих тушение ландшафтного пожара.
К материалам, которые составляют основную пожарную нагрузку ландшафтных пожаров, относятся древесина, листья, трава и торф. Все эти материалы, с точки зрения физикохимия процесса горения, можно отнести к целлюло-зосодержащим растительным твёрдым горючим материалам (ЦРТГМ). На момент начала тушения ЦРТГМ, который горит, прогревается на некоторую глубину и на её поверхности образуется слой углеродного остатка, толщина которого зависит от физико-химических свойств материала и времени горения. Под высокопористым слоем угля, который образовался вследствие выгорания летучих компонентов, находится слой ЦРТГМ, в котором происходит процесс пиролиза за счёт тепла от верхнего слоя, то есть материал интенсивно разлагается с выделением большого количества горючих газов, который проходит через пористый углеродный слой и образовывает на поверхности концентрацию, достаточную для поддержания горения. Поэтому, даже если потушить пламенное горение, над поверхностью ЦРТГМ образуются условия, достаточные для повторного загорания. К тому же прекращение пламенного диффузионного горения не означает прекращения горения вообще, так как все ЦРТГМ способны к гетерогенному горению. Этот процесс особенно существенно проявляется при горении и тушении торфа, который по причине своей пористости обладает достаточным количеством окислителя в самой толще материала, что способствует распространению гетерогенного горения в толщу материала. Необходимо также учесть, что температура верхнего углеродистого слоя ЦРТГМ в процессе горения достигает ~ 600 0С, что значительно превышает температуру пиролиза этих материалов и температуру самовоспламенения тех газов, которые образовались в результате пиролиза. Таким образом, условием тушения ландшафтного пожара является не только прекращение пламенного горения, а и снижение температуры поверхности ЦРТГМ ниже температуры пиролиза (< 200 0С).
Уравнение теплового баланса для определения количества тепла, которое необходимо отвести с поверхности горючего материала, согласно [1], имеет вид:
^тв. — ^т (Яизл. + Яконв. ) + QUpТГМ , (1)
где Qоmв - удельное количество теплоты, которое необходимо отвести от единицы поверхности горения для прекращения процесса горения, Джм-2;
тт - время тушения, с; чизл - удельная интенсивность лучистого теплового по-
2 1
тока от факела пламени, Джм- -с" ; чконв - удельная интенсивность конвектив-
2 1
ного теплового потока от факела пламени, Дж- м" -с" ;QЦfТГМ- удельное количество тепла, которое запасено в слое ЦРТГМ, прогретом выше температуры пиролиза, Джм-2.
Далее рассмотрим каждое составляющее уравнения (1), применительно непосредственно к четырём основным видам ландшафтных пожаров - лесным верховым, лесным низовым, степным и торфяным. При этом рассматривать будем элементарную площадь пожара без учёта влияния процессов в этой элемен-
тарной площади на соседние участки. Данное допущение справедливо, так как влияние смежных областей друг на друга определяет динамику развития пожара по поверхности, но не на процессы внутри отдельной элементарной площади. Вопросы динамики развития ландшафтного пожара при различных факторах достаточно полно рассмотрены в работах [2, 3], поэтому принимаем, что площадь пожара и скорость движения его кромки известны.
Массив растительного материала, поглощающий тепловое излучение необходимо рассматривать как пористый слой. В работе [4] на основе экспериментальных и теоретических исследований сделан вывод о том, что ослабление лучистого потока при прохождении через пористый массив растительного горючего материала описывается уравнением закона Бугера-Ламберта-Бера. Однако пористость материала влияет на процесс нагрева лишь при небольших значениях qпл.<35 кВтм" [5]. Принимая температуру пламени при различных видах ландшафтных пожаров и температуру самовоспламенения соответствующих горючих материалов, получаем значения qпл., которые приведены в табл. 1.
Таблица 1
Характеристики атмосферных осадков
Виды осадков Интенсивность, -1 л-4 -1 -2 10 кг с м Влагозапас, -2 кгм Средний диаметр капель, мм
Морось 0,5-1 50-90 0,2-0,3
Обложные 3-6 60-100 0,3-0,7
Ливневые 12-15 30-70 0,7-1
Интенсивность конвективного потока тепла определяется по закону Нью-тона-Рихмана:
q = аТ -Т I, (2)
1конв. | пл. пов.р V У
2
где а - коэффициент теплоотдачи от пламени до поверхности ЦРТГМ, Втм" К.
Данные расчётов показывают, что интенсивность лучистого и конвективного потоков при наиболее интенсивном виде ландшафтного пожара - лесного верхового пожар, в 2-3 раза выше остальных видов пожара. Также установлено что во всех вида ландшафтных пожаров qпл.> 35 кВт-м" , что позволяет пренебрегать при расчётах влиянием пористости массива горючего материала.
Для анализа результатов рассмотрим общий расход воды на тушение 1 м пожара (рис. 1):
G = I-тя. (3)
Из рис. 1 видно, что для тушения лесного верхового пожара с наибольшей интенсивностью горения среди ландшафтных пожаров оптимальная интенсив-
3 12
ность осадков составляет 1опт. ~ 1,3 10 кгс" -м" и в этом случае минимальный расход составит Gmш ~ 13 кг-м-2.
Рис. 1. Графики зависимостей
расхода воды G на тушение различных классов ландшафтных пожаров:
1 - лесные верховые пожары;
2 - лесные низовые пожары;
3 - степные пожары;
4 - торфяные пожары
Полученные выше расчётные результаты необходимо сравнить с основными характеристиками осадков, приведенными в табл. 1 [7].
Данные табл. 1 показывают, что если по влагозапасу все виды осадков удовлетворяют условиям тушения пожара (рис. 2), то по интенсивности только ливневые дожди отвечают оптимальной интенсивности для тушения верховых и низовых лесных пожаров. При этом интенсивность мороси недостаточна для тушения всех видов ландшафтных пожаров.
Для полноты рассмотрения поставленной задачи необходимо также учесть процесс выноса капель из зоны горения мощными конвективными потоками, которые оказывают существенное влияние при крупных ландшафтных пожарах. Вынос капель из зоны горения происходит в случае, когда скорость восходящих потоков превышает скорость полёта капли. Критической скоростью, является скорость витания:
4(рк -Рг )
3рС
(4)
где g - ускорение свободного падения, м с- ; dк - диаметр капли осадков, м; рк - плотность капли воды, кгм-3; рг - плотность воздуха, кгм-3; Сх - коэффициент лобового сопротивления (при 2 105 > Re > 500 Сх = 0,44; при 500 > Re > > 2 Сх = 18,5^е-0,6).
Используя данные по дисперсности осадков (табл. 1) и средней интенсивности конвективных потоков [5, 8] получаем сравнительную диаграмму рис. 2.
Полученные результаты показывают, что при тушении лесных верховых пожаров при любой интенсивности осадков будет происходить снос капель восходящими конвективными потоками, также маловероятна достаточная интенсивность природных осадков для тушения лесных низовых пожаров. Таким образом, обобщая полученные выше данные, можно сделать вывод, что тушение лесные верховые и низовых пожаров с помощью осадков не будет реализо-
вываться непосредственным воздействием на процесс горения, а происходит за счёт локализации зоны пожара при увлажнении ЦРТГМ по периметру горения.
Морось Облажные Ливневые
Осадки
Рис. 2. Сравнительная диаграмма скорости витания капель при различных осадках и скорости восходящих конвективных потоков: 1 - лесные верховые пожары;
2 - лесные низовые пожары; 3 - степные пожары; 4 - торфяные пожары
Список использованной литературы
1. Абдурагимов И. М. Физико-химические основы развития и тушения пожаров / И. М. Абдурагимов, В. Ю. Говоров, В. Е. Макаров // М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980. - 254 с.
2. Тарасенко А. А. Развитие научных основ ликвидации наземных ландшафтных пожаров: Автореф дис.... доктор. техн. наук / УГЗУ. - Харьков, 2010. - 24 с.
МОНИТОРИНГ ТЕРРИТОРИЙ ПО ДАННЫМ ВОЗДУШНОЙ СЪЕМКИ
М. В. Маляров, к. т. н., доцент В. В. Христин, к. т. н., доцент,
Е. О. Панина Л. В Гусева
Национальный университет гражданской защиты Украины, г. Харьков
Задача мониторинга природных территорий может быть представлена как определение изменений в окружающей среде, классификации изменений и выяснения масштабов изменений на контролируемой территории. Если территория, подлежащих мониторингу, является протяженной, малозаселенной и подвергается антропогенному или техногенному воздействию, то решение задачи мониторинга становится довольно трудоемким, время- и ресурсоемким.
Для решения проблемы в литературе предлагается формировать карты динамики природной среды посредством создания «разностных» или «разновременных» изображений. Суть процесса заключается в следующем: имеется два
