Modeling the displacement of the soil thrower in extinguishing forest fires
Authors: Гааг С.В. 
Published: September 2020

Применение грунта для противодействия лесным пожарам метанием фрезерными агрегатами перспективно, так как в лесах на сухих почвах, на равнине около кромки огня его имеется в большом объеме. Перспектива его применения требует автоматизации и совершенствования технологии грунтометов. Целью настоящей статьи является исследование модели перемещения грунтомета при тушении лесных пожаров, так как в основе модернизации его технологии лежит оценка динамических факторов. Методика исследования базируется на оценке влияния макросреды на работу грунтомета при тушении лесных пожаров, моделировании этого процесса на основе уравнений баланса сил и их моментов, а также численном расчете модели. Ключевым преимуществом грунтомета является параллельное выполнение спектра функций при активном тушении огня: торможение (ингибирование и засыпка огня грунтом), локализация (за счет борозды глубиной 15–30 см, с выемкой грунта) и дотушивание пожара (посредством полосы вдоль периметра пожара). Следует учесть, что случайный характер неоднородности почвы приведет к неустановившемуся режиму нагружения привода, появятся колебания частоты вращения и стохастические угловые ускорения. Фрезерование грунта при тушении пожара в отличие от землеройных машин требует высоких скоростей резания (vp > 20 м/с) и приоритет динамических факторов. Помимо этого, конструкция грунтомета обеспечивает малые значения коэффициента трения ножа фрезерной лопатки о грунт, так как происходит поперечное фрезерование почвы. Данные факторы определяют необходимость исследования модели перемещения грунтомета при значительных скоростях фрезы и регулирование вектора метания грунта на кромку огня. Результаты численного анализа модели перемещения грунтомета для создания полос при тушении пожаров на основе сил подачи и момента, действующих на фрезу в зависимости от режимов работы, сопротивления грунта резанию, кинематических параметров, свидетельствуют о спектре режимов работы грунтомета и формирования стружки почвогрунта, что позволяет оптимизировать режим работы и конструкцию грунтомета.
The use of soil to counteract forest fires by throwing the milling units promising, as in the forests on dry soils, on the plains near the edge of the fire it is available in large volume. The purpose of this article is to study the patterns of movement of grundomat at suppression of forest fires due to the fact that the modernization of its technology is the assessment of dynamic factors. Research methodology is based on the evaluation of the influence of macro environment on the work of grundomat when fighting forest fires, the modeling of this process on the basis of balance equations of forces and moments, and a numerical model calculation. A key advantage of grundomat is a parallel implementation of the whole range of functions with the active fire suppression: inhibition (inhibition and backfilling of fire ground), localization (through the furrow to a depth of 15–30 cm, excavation) and drying fire (by means of a band around the perimeter of the fire). Note that the random nature of the heterogeneity of the soil will lead to transient loading conditions of the drive, there will be speed variations, and stochastic angular acceleration. Cutting during fire fighting, in contrast to earth-moving machinery requires high cutting speeds (vp > 20 m/s) and dynamic priority factors. In addition, the design provides grantomet small values of the coefficient of friction of the milling knife blades on the ground, as the transverse milling of the soil. These factors determine the need for the development of milling technology, with a significant speeds and a regulating vector of throwing soil on the edge of the fire. The results of numerical analysis of the model move grantomet to create lanes for fire extinguishing on the basis of forces of supply and moment acting on the mill depending on modes of ground resistance to cutting, kinematic parameters indicate a range of modes of grantomet and chip formation of soil, which allows to optimize the operation and design of grundomat.