Способ ограничения распространения лесных пожаров

.Бабаеврузин,тябрьской Ревого Красногоый университет ельство С 02, 1969. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Томский ордена Оклюции и ордена ТрудовоЗнамени государственним, В,В.Куйбышева (53) 614:841.3 (088.8) (56) 1,Авторское свидеВ 297361, кл, А 62 С 3 80.11 4202. А(54)(57) СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ, включакаийсоздание противопожарных заслоновво всех ярусах леса путем разбрызгивания негоримых материалов перпендикулярно направлению распространенияпожара, отличающийсятем, что, с целью повышения зфективности локализации верховых пожаров,в качестве негоримых материалов используют материалы, отвердевающие навоздухе при Р=115 Ж ата и (155)фС( Т (50 фС, для увеличения удельнойповерхности полога леса, где Р -давление; Т - температура,1 113420Изобретение относится к способамборьбы с лесными пожарами посредствомих локализации,Известен способ ограничения распространения лесных пожаров, включаю-щий создание противопожарных заслоновво всех ярусах леса путем разбрызгивания негоримых материалов перпендикулярно направлению распространенияпожара, 0Однако данный способ характеризуется недостаточной эффективностьюпри борьбе с верховыми лесными пожарами.Целью изобретения является повыше Юние эффективности локализации верховых пожаров.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу ограничения распространения лесных пожаров, 20включающему создание противопожарныхзаслонов во всех ярусах леса путемразбрызгивания негоримых материаловперпендикулярно направлению распространения пожара, в.качестве негоримых материалов используют материалы,отвердевающие на воздухе при Р =1 й 5 Ж ата и (15+5)фСТ ( 50 С,для увеличения поверхности пологалеса, где Р- давление, Т - темпера- З 0тура,Необходимым условием для распространения верховых лесных пожаров является наличие достаточно сильноговетра в пологе леса, Поэтому искусст З 5венное уменьшение скорости ветра вовсех ярусах леса, в т,ч. и в его пологе, приводит к уменьшению скоростираспространения верхового лесногопожара и к его прекращению. Наличие 40или отсутствие сильного ветра в пологе леса во многом определяется. аэродинамическими свойствами лесногомассива. В более плотных (непродуваемых) лесах просветность крон меньше фи казалось бы, что в таких лесах верховые лесные пожары должны быть редким явлением. Однако в более плотных лесах имеется большой запас лесных горючих материалов, что приводит 0к интенсификации горения. Поэтомудля эффективного ограничения распространения верховых пожаров необходимо сильно уменьшить нродуваемостьполога леса, не увеличивая при этом Язапаса горючих материалов. Это достигается при использовании предлагаемого способа. В качестве материалов,уменьшающих продуваемость крон и являющихся негоримыми, могут быть использованы стеклоткани, эластичныепенополиуретаны повьппенной огнестойкости, материалы на основе карбамидных и фенолоформальдегидных смол.Кроме указанного, созданные такимобразом противопожарные заслоны являются средством, уменьшающим лучистыйи конвективный тепловые потоки отподошедшего к заслону фронта пожарав сторону несгоревшего леса, так какв силу увеличившейся эфФективнойплотности леса уменьшается длинасвободного пробега излучения.Используемые для создания противопожарных заслонов материалы должныудовлетворять следующим требованиям.Поскольку пожары происходят тольков весеннее, летнее, осеннее время, тоэти материалы должны отвердевать втех же термодинамическнх условиях,а именно, при давлении . Р .=1157 ата,температуре (15+5)фС с Т с 50 ОСКроме того, время отвердевания материала должно быть не более 1 ч, чтодиктуется необходимостью локализациипожаров в предельно короткие сроки.Пример расчета необходимой шириныискусственного противопожарного заслона и необходимого количества материала.При использовании в качестве материалов, уменьшающих продуваемость крон,отвердевающнх на воздухе,искусственный противопожарный заслон создается путем разбрызгивания этих материалов во всех ярусах леса. Эти материалы, отвердевая, образуют длинныетонкие нити, которые существенноувеличивают удельную поверхностьрастительного покрова,ВПадение скорости ветра в пологелеса может быть оценено следующимобразом. Пусть имеется лесной массивс известным значением 5 и коэффициентом аэродинамического сопротивления Сд . В направлении распространения пожара создают противопожарныйзаслон. При этом удельная поверхностьзаслона имеет значение 55 + 51 фа коэффициент аэродинамического сопротивления С 0 где 5, - удельнаяповерхность материала, использованного для создания заслона, Распределение скорости ветра в пологе лесаописывается уравнением сохраненияколичества движенияса э о+2 Дх 1 эфгде Г - величина напряжения тренияФна верхней границе полога леса. Из-гсов 5ф + хсаСс 15,ф2 СЫ,5 жАнализ формулы (2) показывает,5что чем больше величина СЫ 5 ф поотношению к величине Сс 15, тем сильнее падает скорость ветра в созданномзаслоне, Величина мало меняется дляразличных типов лесных массивов.20Поэтому можно считать, что . С Ы й СЫ.Тогда иэ (1) следует, что для того,чтобы уменьшить скорость ветра впологе леса в К раз по сравнению соскоростью ветра в набегающем потоке,,2 25необходимо по меньшей мере в к разувеличить удельную поверхность полога леса. Пусть, например, необходимоуменьшить скорость ветра в пологе в1,5 раза, т.е. К =1,5, тогда присоздании противопожарного заслонанеобходимо увеличить удельную поверхность Б растительности не менеечем в 2,25 раза. Из Формулы (2),имея в виду, что равновесная скорость ветра до заслона .0 : Г /Са 5, 35можно определить ширину заслонаса, б -сдь+ всат(/а,л- ) с иИмея в виду, что для сосновыхлесов Са =0,03, 5 = 1 м , получаем ширицу противопожарного заслона Х:5 Бм.Теперь необходимо подсчитать, 50сколько требуется отвердевающего на воздухе. материала на единицу объема полога леса. Поскольку в отвердевшемсостоянии такой материал представляет собой длинные нити, то масса от дельнЬй нити М;= Тг 1.р , где- радиус нити; 1. - ее длина; у -плотность материала. 4Пусть М - масса материала на единицу объема. Тогда число нитей на1 единицу объемаф 1 М - 2Площадь поверхности нити В = гГ(г+Ц:2 тН.так как г сс 1Суммарная удельная поверхностьнитейгм5 =1 - рПоскольку 5=35 , так как мы хотим увеличить удельную поверхность заслона 5 зф в 4 раза, то 5=3 м ". Тогда М = гр 512. Радиус нитей== 0,.5.10 зм, Я = 500 кг/м . Следовательно, М = 0,36 кг/м 5.Для определения эффективности способа проводились полунатурныеФ эксперименты.ПримерС целью проверки действия искусственных заслонов, создаваемых во: всех ярусах леса из негоримых матери алов, отвердевающих на воздухе,были проведены следующие эксперименты.Из молодых сосенок высотой 2-3 м создают 3 полосы, расположенные параллельно друг другу. Ширина каждой полосы около 3 м, длина - 20 м, Плотность расположения деревьев - 3 шт. на 1 м С наветренной стороны лесополос создают зону зажигания, пред= ставляющую собой навал из сушняка с размерами: длина 3 м, ширина - 1 м, высота 0,5-0,7 м, плотность укладки 0,2-0,3. Размеры зовы зажигания выбраны из соображений надежности инициирования, а также минимального влияния на процесс распространения пожара. На расстоянии 10 м от начала зоны зажигания с целью существенного изменения аэродинамических характеристик лесополос разбрызгивают с помощью ранцевого опрыскивателя материал, отвердевающий на воздухе. В качестве такого материала используют водный раствор поливинилацетата. Раствор разбрызгивают на кроны деревьев и на подстилку. Расход поливинилацетата составляет около 300 г/м леса. Ширина созданного заслона на первой полосе составляет около 2 м, на второй по1134202 Составитель Н,ГолдобинРедактор М.Товтин Техред.М.Надь Корр ек тор А. Ильин Тираж 425 Подписное БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Заказ 9976/4 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 лосе - около 3 м. На третьей лесополосе заслон не создают, она служит контрольной. После,отвердевания,происходящего через 60 мин, послеразбрызгивания, на всех трех полосах одновременно инициируют верховой1лесной пожар путем поджога зоны зажигания. Во время эксперимента имелместо устойчивый ветер, скорость которого составляет 3-4 м/с, а направление. совпадало с направлением лесополос.Скорость продвижения фронта пламени дозаслона составляет в данном случае вкронах 0,07-0,09 м/с,а в подстилке0,03-0,05 м/с. На всех трех полосах 5скорость продвижения пожара одинакова до заслона. Суммарный тепловойпоток в кронах деревьев во фронтепожара 60-70 кВт/м.При подходе фронта пожара к засло- Мнам скорость распространения пожарарезко упала на двух полосах, на которых были созданы искусственные заслоны, причем на той полосе, где шириназаслона составляет 3 м, пожар вообще25прекратился, а там, где заслон имеетширину 2 м, пожар перешел в низовой,очень слабый и в таком режиме распространился по подстилке до концаполосы, Контрольная полоса сгорела ЗОполностью в режиме верхового пожара.Таким образом, в результате эксперимента установлено эффективное действие искусственньм заслонов, создан-ньм из негоримых материалов, отвердевающих на воздухе,Ширина заслона на практике оказалась меньше, чем расчетная. Этот фактможет быть объяснен дополнительнымдействием созданных таким путем про тивопожарных заслонов на реакционные свойства лесных горючих материалов (ЛГМ) . Действительно, температура пиролиза поливинилацетата на 10-60 С выше, чем температура пиролиза ЛГМ. Ввиду этого, энергия, выделившаяся во фронте пожара, расходуется также и на разложение материала заслона.Предлагаемый способ ограничения распространения лесных пожаров может быть использован как профилактическое и как оперативное средство борьбы с лесными пожарами. При этом в случае использования способа в качестве профилактической меры указанные выше противопожарные заслоны создают заблаговременно при проведении профилактических противопожарных мероприятий. В этом случае заслоны располагают перпендикулярно преимущественному направлению ветра, которое для каждой конкретной местности хорошо известно.В случае оперативного использования изобретения при борьбе с уже существующим пожаром искусственный противопожарный заслон создают перед фронтом пожара перпендикулярно направлению его распространенияИспользование предлагаемого способа ограничения распространения лесных пожаров по сравнению с существующими обеспечивает возможность ограничения распространения наиболее опасных верховых лесных пожаров, меньшую трудо.емкость способа, уменьшение конвективной и лучистой составляющей из фронта пожара в сторону несгоревшего леса в 2-3 раза, увеличение темпера-туры пиролиза лесных горючих материалов на 10-60 С.