*[Enwl-inf] Способ тушения лесных пожаров
ENWL
Способ тушения лесных пожаров
Введение https://dzen.ru/a/ZGdEGkiYaDOQAuoF
1. Лесной пожар на большой площади (далее - лесной пожар или пожар) отличается тем, что мощность теплового излучения фронта пожара поджигает участки территории, которые еще не затронуты пожаром. Тепловое излучение фронта пожара нагревает не тронутые огнем деревья, кусты, траву перед фронтом пожара, они начинают испарять горючие смолы, эфиры и другие летучие соединения, а затем случайные искры и/или собственно тепловое излучение пожара поджигает это облако горючих газов, огонь победно шествует дальше. Поэтому первая задача, которую надо решить, чтобы остановить лесной пожар, заключается в том, чтобы не дать тепловому излучению фронта пожара поджечь пока не горящие площади. Для этого необходимо как минимум ослабить мощность теплового излучения фронта пожара, чтобы не дать указанному излучению поджечь участки территории, которые еще не затронуты пожаром.
2. Проблема усугубляется тем, что существует масса известных проблем, которые препятствуют потушить лесной пожар водой, что подтверждают многочисленные известные факты.
Краткое описание предлагаемого способа
3. Веществом, способным остановить распространение лесного пожара, является мелкодисперсная пыль (далее - пыль). Пыль является непрозрачной и потому объемная полоса висящего пылевого облака сечением порядка 100 х 100 метров с концентрацией пыли объемом как минимум 1 см3 (что составляет 0.1 грамма пыли при насыпной плотности пыли 100 кг/м3 или 1 грамм пыли при насыпной плотности пыли 1000 кг/м3) на один кубометр воздушного пространства перед фронтом пожара со стороны еще не затронутых огнем деревьев, кустов, травы будет экранировать тепловое излучение фронта пожара, снижать температуру указанного излучения настолько, что не даст указанному излучению поджечь пока не тронутые огнем участки территории.
4. Поскольку задача пыли заключается в том, чтобы висеть в воздухе в виде пылевого облака или пылевой завесы, препятствующей распространению теплового излучения фронта пожара и нагреву не тронутых еще пожаром леса, кустарника, травы, необходимо обеспечить малую скорость оседания этой пыли. Скорость оседания будет тем меньше, чем мельче частицы пыли и больше отношение поверхности частицы к ее массе. Для обычных минеральных материалов с плотностью около 2500 кг/м3 требуемый размер - меньше 5 мкм, и гораздо лучше, если частицы пыли будут микронного и субмикронного размера. Субмикронные частицы имеют большую удельную площадь на единицу массы, и требуют меньшего количества пыли на создание непроницаемого для излучения пылевого облака.
5. В качестве пыли можно использовать:
(a) молотый лесс из лессовых отложений с насыпной плотностью от 800 до 1200 кг/м3,
(b) молотую глину, имеющую насыпную плотность от 1000 до 1500 кг/м3,
(c) аргиллит и алевролит, имеющую насыпную плотность от 1000 до 1500 кг/м3,
(d) клинкерный цемент дешевых марок, имеющий насыпную плотность от 1300 до 1500 кг/м3,
(e) другие известные минералы, широко распространенные в России, из которых можно и экономически целесообразно получить мелкодисперсную пыль простым способом, например, размолом.
6. Гораздо лучшие результаты даст использование пыли и чешуек из вспученных минеральных материалов, таких как, например, перлит, вермикулит, базальт. Вспученные материалы, образуемые путем ударного нагрева минералов, содержащих межкристаллическую воду, имеют насыпную плотность от 50 до 150 кг/м3, и в этом качестве они наиболее эффективны, особенно чешуйчатый вспученный вермикулит, получаемый из слюды. Препятствием к применению вспученных материалов может быть относительная редкость месторождений указанного сырья для их производства, однако, если заранее добывать, перерабатывать и складировать в местах будущего использования такие материалы, то это может дать даже существенную экономию.
7. Еще один эффективный материал, который может быть использован для тушения лесных пожаров - это зола уноса, которая образуется во время сгорания топлива, например, угля. Насыпная плотность золы уноса (далее - зола) составляет порядка 80 - 120 кг/м3. Запасы золы в России огромны.
8. В пыль могут добавлять красители природного или искусственного происхождения. Цель подкрашивания пыли заключается в том, чтобы легче было визуально или посредством технических средств фиксировать место сбрасывания пыли. Кроме того, с аналогичными целями могут использовать пыль, цвет которой позволяет визуально или посредством технических средств фиксировать место сбрасывания пыли. Зафиксированное место сбрасывания пыли может быть сохранено в электронных устройствах. Пользуясь указанными электронными устройствами, лица, задействованные в тушении пожара, могут учитывать указанные места сбрасывания пыли при выполнении ими задач по тушению пожара.
9. Для создания экранирующей пылевой завесы, отделяющей фронт пожара от не тронутых пожаром площадей леса, требуется создать пылевое облако в виде объемной полосы между фронтом пожара и не горящей площадью леса. И чтобы получить такое облако, можно использовать разные способы.
10. Непроницаемое для теплового излучения пожара объемную полосу пылевого облака в воздушном пространстве перед фронтом пожара могут создавать путем:
(a) сбрасывания пыли с летательных аппаратов (ЛА);
(b) сбрасывания с ЛА емкостей с пылью, снабженных зарядом взрывчатого вещества и средством, инициирующим указанный заряд, которые подрывают на необходимой высоте, например, на высоте от 100 до 20 метров над землей;
(c) забрасывания в район фронта пожара с наземных устройств емкостей с пылью, снабженных зарядом взрывчатого вещества и средством, инициирующим указанный заряд, которые подрывают на необходимой высоте, например, на высоте от 100 до 20 метров над землей, и разбрасывают пыль в виде облака в воздушном пространстве перед фронтом пожара;
(d) подвешивания в полосе леса на пути распространения огня емкостей с пылью, снабженных зарядом взрывчатого вещества и средством, инициирующим указанный заряд, которые подрывают перед фронтом пожара;
(e) сбрасывания на землю емкостей с пылью с непрочной оболочкой, которые от удара о землю разрываются и разбрасывают пыль, а дальнейшее распространение пыли производится вихревыми потоками перед фронтом пожара.
11. Способ, изложенный в параграфе 10 (e), больше подходит для низких пожаров - когда горит буш, саванна или степь, и вряд ли пригоден для высокого леса, где горят кроны деревьев на высоте в десятки метров над землей. Для тушения лесного и кустарникового пожара наиболее подойдут варианты, изложенные в параграфе 10 (а)-(d).
12. Перед сбрасыванием с ЛА пыли или емкостей с пылью перед фронтом пожара необходимо учитывать количество пыли, которое предназначено для сбрасывания с ЛА, скорость сбрасывания пыли из ЛА, скорость и высоту полета ЛА, направление и силу ветра перед фронтом пожара, характер местности перед фронтом пожара, особенности распространения пожара, направление и скорость распространения теплового излучения фронта пожара, другие известные релевантные обстоятельства.
13. Перед забрасыванием в район фронта пожара с наземных устройств емкостей с пылью необходимо учитывать расстояние между указанными устройствами и пожаром, массу емкости с пылью, направление и силу ветра перед фронтом пожара, характер местности перед фронтом пожара, особенности распространения пожара, направление и скорость распространения теплового излучения фронта пожара, другие известные релевантные обстоятельства.
14. Способ тушения лесных пожаров путем подрыва емкостей с пылью, которые подрывают перед фронтом пожара (см выше параграф 10 (b) – (d), создает дополнительный фактор пожаротушения - воздушную ударную волну, которая прекращает дальнейшее распространение пожара.
15. Предлагаемый в параграфе 10 способ тушения лесных пожаров может рассматриваться как основной или дополнительный способ тушения пожаров.
Раскрытие предлагаемого способа
16. Для доставки пыли в район фронта пожара могут использовать следующие летательные аппараты: самолеты, вертолеты, беспилотные летательные аппараты самолетного типа, беспилотные летательные аппараты типа мультикоптер, любые иные известные летательные аппараты и средства.
17. Значительный объем пыли может быть доставлен в район фронта пожара в:
(a) емкостях, прикрепленных к ЛА и расположенных с внешней стороны ЛА, или
(b) емкостях, размещаемых внутри ЛА.
18. В случае доставки пыли в район фронта пожара в емкости/емкостях, расположенных с внешней стороны ЛА:
(a) предпочтительно используют ЛА с вертикальными взлетом и посадкой (например, вертолет, беспилотный летательный аппарат типа мультикоптер, другие известные ЛА);
(b) используют одну емкость или несколько емкостей многоразового или одноразового применения;
(c) используемая емкость не допускает выветривания пыли из емкости во время транспортировки емкости с пылью в район фронта пожара;
(d) емкость с пылью могут прикреплять к ЛА посредством любых известных способов, устройств и средств;
(e) перед сбрасыванием пыли перед фронтом пожара учитывают: количество пыли в емкости/емкостях, которое предназначено для сбрасывания с ЛА, скорость сбрасывания пыли из ЛА, скорость и высоту полета ЛА, направление и силу ветра перед фронтом пожара, характер местности перед фронтом пожара, особенности распространения пожара, направление и скорость распространения теплового излучения фронта пожара, другие известные релевантные обстоятельства;
(f) выгрузку пыли из емкости перед фронтом пожара могут осуществлять самотеком или принудительно любыми посредством любых известных способов, устройств и технических средств;
(g) емкость с пылью может быть оснащена устройством, которое может регулировать направление выгрузки пыли из емкости;
(h) емкость с пылью может быть оснащена распылителем пыли.
19. Для того, чтобы тушение лесного пожара в соответствии с параграфом 18 сделать более интенсивным, емкости с пылью могут быть размещены недалеко от района фронта пожара с тем, чтобы ЛА, после выгрузки пыли из емкости перед фронтом пожара, смог быстрее вернуться к месту размещения емкостей с пылью с тем, чтобы:
(a) открепить пустую емкость и прикрепить новую емкость с пылью (в случае использования емкостей многократного применения), или
(b) прикрепить новую емкость с пылью (в случае использования емкостей одноразового применения).
20. Для доставки пыли в район фронта пожара в емкостях, размещаемых внутри ЛА, могут использовать:
(a) контейнеры, из которых сбрасывают только пыль, а сами контейнеры остаются внутри ЛА,
или
(b) емкости с пылью, которые выбрасывают из ЛА (пылевые бомбы, ПБ).
21. В случае использования контейнеров, размещенных внутри ЛА:
(a) предпочтительно используют самолет, беспилотный летательный аппарат самолетного типа;
(b) используют один или несколько контейнеров;
(c) каждый контейнер крепится к корпусу ЛА;
(d) контейнер может быть съемным или несъемным;
(e) если контейнер съемный, то он может загружаться в самолет уже с пылью внутри контейнера;
(f) если контейнер несъемный, то пыль загружается в контейнер по пылепроводу, который подвозится к ЛА;
(g) пыль загружается в контейнер на земле посредством известных способов, устройств и средств;
(h) конструкция контейнера не допускает выветривания пыли из контейнера во время доставки пыли в район фронта пожара;
(i) перед сбрасыванием пыли перед фронтом пожара учитывают: количество пыли в контейнере/контейнерах, которое предназначено для сбрасывания с ЛА перед фронтом пожара, скорость сбрасывания пыли из ЛА, скорость и высоту полета ЛА, направление и силу ветра перед фронтом пожара, характер местности перед фронтом пожара, особенности распространения пожара перед фронтом пожара, направление распространения теплового излучения фронта пожара, другие известные релевантные обстоятельства;
(j) для удобства выгрузки пыли из контейнера контейнер могут перемещать внутри корпуса ЛА любыми известными способами посредством использования любых известных устройств и средств;
(k) выгрузку пыли из контейнера для тушения пожара могут осуществлять самотеком или принудительно посредством использования любых известных устройств и технических средств;
(l) контейнер может быть соединен с гибким или негибким пылепроводом, который перед сбрасыванием пыли из контейнера может выдвигаться за пределы корпуса ЛА (в случае негибкого пылепровода) или выниматься за пределы корпуса ЛА (в случае гибкого пылепровода) на необходимую длину за пределы ЛА для сбрасывания пыли из контейнера;
(m) указанный пылепровод может быть оснащен устройством, которое может регулировать направление сбрасывания пыли;
(n) указанный пылепровод может быть оснащен распылителем пыли.
22. Пылевые бомбы (ПБ) могут размещать в ЛА:
(a) в кассетах или
(b) без кассет.
23. В случае использования пылевых бомб (ПБ), размещенных в кассетах:
(a) предпочтительно используют самолет, беспилотный летательный аппарат самолетного типа;
(b) внутри ЛА могут размещать одну или несколько кассет в один или несколько рядов по высоте и ширине корпуса ЛА;
(c) кассеты закрепляют внутри корпуса ЛА;
(d) каждая кассета содержит несколько ПБ;
(e) для удобства выброски ПБ из ЛА кассету могут перемещать внутри корпуса ЛА любыми известными способами;
(f) кассету не выбрасывают из ЛА, кассета является устройством многоразового пользования;
(g) перед сбрасыванием ПБ перед фронтом пожара учитывают: количество пыли в ПБ, которое предназначено для сбрасывания с ЛА, скорость сбрасывания ПБ из ЛА, скорость и высоту полета ЛА, направление и силу ветра перед фронтом пожара, характер местности перед фронтом пожара, особенности распространения пожара перед фронтом пожара, направление и скорость распространения теплового излучения фронта пожара, другие известные релевантные обстоятельства;
(h) сбрасывание ПБ из ЛА перед фронтом пожара могут осуществлять самотеком или принудительно посредством использования любых известных способов, устройств и технических средств.
24. В случае использования ПБ, размещенных внутри ЛА без кассет:
(a) предпочтительно используют самолет, беспилотный летательный аппарат самолетного типа;
(b) внутри ЛА могут размещать несколько ПБ в один или несколько рядов по высоте и ширине корпуса ЛА;
(c) ПБ могут быть соединены между собой любыми известными средствами (например, веревкой) для удобства их транспортировки во время полета ЛА и последующего их сбрасывания из ЛА;
(d) сбрасывание ПБ из ЛА могут осуществлять самотеком или принудительно посредством использования любых известных устройств и технических средств;
(e) перед сбрасыванием ПБ перед фронтом пожара учитывают: количество пыли в ПБ, которое предназначено для сбрасывания с ЛА, скорость сбрасывания ПБ из ЛА, скорость и высоту полета ЛА, направление и силу ветра перед фронтом пожара, характер местности перед фронтом пожара, особенности распространения пожара перед фронтом пожара, направление и скорость распространения теплового излучения фронта пожара, другие известные релевантные обстоятельства.
Раскрытие предлагаемых устройств для осуществления способа
Емкость, прикрепляемая к ЛА
25. Предпочтительными материалами для изготовления внешней емкости являются легкие природные материалы, тканые и/или не тканые материалы, изготовленные из искусственных материалов (например, полипропилен, полиэтилен, пластмасса и другие).
26. Емкость, прикрепляемая к ЛА, может быть однократного и многократного применения.
27. Емкость, прикрепляемая к ЛА, может быть:
(a) cотверстием для выброса пыли, или
(b) без отверстия для выброса пыли.
28. Отверстие для выброса пыли в емкости, прикрепляемой к ЛА, может быть выполнено любыми известными способами и открываться в нужный момент.
29. Емкость с отверстием для выброса пыли оснащена устройством, регулирующим скорость выгрузки пыли из емкости.
30. Емкость, прикрепляемая к ЛА, без отверстия как правило является емкостью однократного применения. Для выброса пыли из емкости могут использовать любые известные средства, которые могут разорвать оболочку емкости в нужный момент, например, в емкости размещают заряд взрывчатого вещества и инициирующее средство.
Контейнер:
31. Контейнер:
(a) является емкостью для размещения в нем пыли;
(b) размещают и крепят внутри ЛА;
(c) предназначен для сбрасывания пыли из ЛА;
(d) является устройством многоразового применения;
(e) не допускает выветривания пыли из контейнера во время доставки пыли в район фронта пожара;
(f) оснащен отверстием для выгрузки пыли из контейнера;
(g) оснащен устройством, регулирующим скорость выгрузки пыли из контейнера;
(h) может быть соединен с пылепроводом, через который осуществляют выгрузку пыли.
32. Предпочтительными материалами для изготовления контейнера являются любые известные металлические и искусственные материалы и их любое сочетание.
Пылевая бомба:
33. Пылевая бомба (ПБ) включает:
(a) оболочку, в которой размещают пыль;
(b) пыль;
(c) заряд взрывчатого вещества;
(d) средство, инициирующее заряд взрывчатого вещества;
(e) датчик, обеспечивающий возбуждение указанного средства.
34. Варианты материалов, из которых может быть изготовлена оболочка ПБ (бумага, тканый или нетканый материал, полипропилен, полиэтилен, целлюлоза, другие известные легкие материалы).
35. Оболочка может состоять из одного и более слоев материала.
36. В качестве заряда взрывчатого вещества могут использовать детонирующий шнур, состоящий из оболочки, внутри которой размещают взрывчатое вещество, а также иные известные взрывчатые вещества.
37. После сбрасывания ПБ из ЛА запускается алгоритм возбуждения средства, инициирующего заряд взрывчатого вещества. Указанное средство срабатывает либо через заданное время задержки, либо по атмосферному давлению, либо с использованием датчика, обеспечивающего возбуждение указанного средства, либо посредством иных известных алгоритмов.
Экология и безопасность
38. Тушение лесных пожаров пылью экологически безопасно, а также не создает дополнительной опасности для людей, живых существ и объектов в зоне пожара, потому что до земли при такой обработке долетает только пыль в незначительных количествах и мелкие фрагменты легкой упаковки емкостей, подорванных в воздухе перед фронтом пожара. Исключение составляет только способ, изложенный в параграфе 10(e) (сброс емкостей для их разрыва при ударе о землю), но разумное применение этого способа позволит исключить опасность для людей и при таком способе.
Примеры, показывающие, что пыль экранирует тепловое излучение
39. Приведем два простых и наглядных примера, доказывающих, что пыль экранирует тепловое излучение пожара:
(a) Температура пляжного песка под палящими лучами летнего полуденного солнца может достигать достаточно высоких значений, однако стоит только облаку скрыть солнце, как температура на поверхности песка начнет снижаться, поскольку облако экранирует тепловое излучение солнца. Если перед фронтом пожара будет создана объемная полоса висящего в воздухе пылевого облака, то аналогично приведенному примеру пыль будет экранировать тепловое излучение пожара и не даст тепловому излучению пожара поджечь пока не горящий лес.
(b) Возьмем любой инфракрасный источник тепла (излучающий электронагреватель, мощную лампу накаливания направленного действия и т.п.), поместим на некотором расстоянии от него электронный термометр. Выберем такое расстояние между нагревателем и термометром, чтобы термометр показал близкую к максимальной измеряемую температуру. Затем начнем заполнять пространство между нагревателем и термометром облаком мелкодисперсной пыли. Температура, фиксируемая термометром, снизится. Если перед фронтом пожара будет создана объемная полоса висящего пылевого облака, то аналогично приведенному примеру пыль будет экранировать тепловое излучение пожара и не даст тепловому излучению пожара поджечь пока не горящий лес.
Примеры осуществления способа и устройств для осуществления способа
40. Золу уноса (далее – зола) с насыпной плотностью 100 кг/м3 загружают в контейнер объемом 120 м3 по форме и объему, согласованный с грузовым отсеком транспортного самолета, загружается в его фюзеляж. Вес золы в контейнере составит 12 тонн. При достижении самолетом заданной точки золу, размещенную в указанном контейнере, выгружают через открытый грузовой люк самолета, создавая пылевую завесу шириной 100 метров перед фронтом пожара. Скорость выгрузки золы из контейнера составит 1000 кг на 1 км. Такая выгрузка золы при скорости самолета равной 100 метров в секунду (360 километров в час) позволяет создать пылевое облако длиной 12 километров и сечением порядка 100 х 100 м за две минуты. При этом объем облака золы составит 12000 х 100 х 100 = 120 миллионов кубометров. На один кубометр указанного пылевого облака будет затрачено один кубический сантиметр золы (0,1 грамма золы). При таких ширине и высоте объемной полосы пылевого облака интенсивность теплового излучения пожара будет снижена настолько, что остановит распространение пожара на фронте 12 км. С учетом вышеизложенного, после осаждения золы на земную поверхность, на 1 м2 земной поверхности со временем упадет 10 грамм золы.
41. К вертолету прикрепляют емкость объемом 50 м2. Указанная емкость содержит 5 тонн золы уноса (далее – зола) с насыпной плотностью 100 кг/м3. При достижении вертолетом заданной точки золу, размещенную в указанной емкости, выгружают, создавая пылевую завесу шириной 100 метров перед фронтом пожара. Такая выгрузка золы позволяет создать пылевое облако длиной 5 километров и сечением порядка 100 х 100 м за две минуты при скорости вертолета 150 км/час. Скорость выгрузки золы из емкости составит 1000 кг на 1 км. При этом объем облака золы составит 5000 х 100 х 100 = 50 миллионов кубометров. На один кубометр указанного пылевого облака будет затрачено один кубический сантиметр золы (0,1 грамма золы). При таких ширине и высоте объемной полосы пылевого облака интенсивность теплового излучения пожара будет снижена настолько, что остановит распространение пожара на фронте 5 км. С учетом вышеизложенного, после осаждения золы на земную поверхность, на 1 м2 земной поверхности со временем упадет 10 грамм золы.
42. В зависимости от характера местности перед фронтом пожара, направления и силы ветра перед фронтом лесного пожара, особенностей распространения пожара перед фронтом пожара, особенностей распространения пожара перед фронтом пожара, направления и скорости распространения теплового излучения фронта пожара, других известных релевантных обстоятельств, может возникнуть необходимость:
(a) увеличить количество пыли на один кубический метр объемной полосы висящего перед фронтом пожара пылевого облака, и / или
(b) увеличить количество пыли с большей насыпной плотностью на один кубический метр объемной полосы висящего перед фронтом пожара пылевого облака, и / или
(c) увеличить ширину экранирующей пылевой завесы, и / или
(d) еще раз создать экранирующую пылевую завесу в той же объемной полосе (или с необходимым смещением) по мере того как висящее перед фронтом пожара пылевое облако, созданное в результате первой попытки остановить пожар, стало осаждаться на землю.
Авторы предлагаемых способа и устройств: Пилкин Виталий Евгеньевич и Анимица Анатолий Антонович. Способ и устройства созданы авторами в декабре 2019 года
Tradamir MountenGold
------------- * ENWL * ------------
Ecological North West Line * St. Petersburg, Russia
Independent Environmental Net Service
Russian: ENWL (North West), ENWL-inf (FSU), ENWL-misc (any topics)
English: ENWL-eng (world information)
Send information to en...@enw.net.ru
Subscription,Moderator: en...@enw.net.ru
Archive: http://groups.google.com/group/enwl/
New digests see on https://ecodelo.org
(C) Please refer to exclusive articles of ENWL
-------------------------------------