Способ тушения лесных пожаров путём сбрасывания с вертолёта легкоразрушающихся бумажных пакетов с водой, содержащей поверхностно-активные вещества, объёмом 0.5-2.0 л, в количестве до тысяч пакетов
METHOD FOR EXTINGUISHING FOREST FIRES BY DROPPING FROM HELICOPTER EASILY COLLAPSING PAPER BAGS WITH WATER CONTAINING SURFACTANTS, 0.5-2.0 L IN VOLUME, IN AMOUNT OF UP TO THOUSANDS OF BAGS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам тушения лесных пожаров с вертолетов для тушения лесных и других пожаров. Изобретение описывается на уровне детализированной идеи. Уровень техники
3
Известен способ тушения лесных и других пожаров при котором вода сбрасывается с вертолета из подвесных емкостей не малого объема, до 0.5 м. При этом вода сбрасывается путем быстрого открывания всего дна емкости и вода быстро выходит из емкости. В зависимости от скорости вертолета вода рассеивается потоком встречного воздуха и потоком воздуха от винта вертолета. Такое рассеивание лишь частичное, визуально наблюдается как большая, мало рассеянная масса воды падает с большой скоростью, можно сказать "падает камнем".
Из-за сноса воды потоком встречного воздуха для повышения точности попадания сбрасывание воды происходит с небольшой высоты. Иначе на не малой скорости трудно достичь точного попадания падающей и рассеивающейся воды на горящие объекты.
При падении на почву эта мало рассеянная масса воды, покрывая некую небольшую площадь пожара содержит не малые, плохо рассеянные порции воды и не малые, почти не рассеянные плотные порции воды.
При точном попадании на участок горения происходит локальное эффективное воздействие воды на горящие объекты и одновременно возможно очень избыточное локальное применение воды. В случае лесных пожаров это поглощение воды подстилкой (малый вклад в общее горение), почвой. В других случаях много воды падает на дно горящего объекта, может протекать далее, вниз, туда, где может не быть горения. Такая вода не участвует даже в охлаждении области горения. При малоточном попадании сбрасываемой воды на горящие объекты эффект тушения еще меньше, горящие участки, мало орошенные водой могут быстро высыхать из-за близких горящих мест, из-за циркуляции горячего воздуха, вновь загораться и оставаться источником высокой температуры. Эффективность применения воды зависит от точности сбрасывания воды. При описанном сбрасывании воды с летящего вертолета есть трудности с прицельным попаданием воды на горящие участки, Классическая баллистическая задача бомбометания даже при безветрии в этом случае осложнена сбрасыванием большой порции разлетающейся воды, разлетающейся и из-за встречного потока воздуха и из-за ветра и из-за циркуляции воздуха вследствие пожара. Вследствие важности точного попадания на огонь сбрасывание проводят с небольшой высоты, что не просто, сопряжено с риском. Каждый акт сбрасывания требует одного рейса вертолета с подвеской. При неточном сбрасывании увеличивается время тушения пожара, так как паузы между сбрасыванием воды могут сильно осложнять подавление огня. Неизбежная последовательность действий "сбрасывание - пауза - сбрасывание" требует больше повторений, времени, стоимость тушения растет с каждым рейсом.
Было предложено устройство для тушения пожаров торфяников с воздуха посредством сбрасывания воды в заранее полученные взрывчатыми веществами воронки RU 2452541 С1, 10.06.2012. Метод применим только для тушения горящих торфяников.
Было предложено тушить лесные пожары с помощью дирижабля, посредством выбрасывания водяных снарядов на расстояние до 300 м, приготовляемых непосредственно перед выбрасыванием, RU 2342177 С2, 27.12.2008. Использование дирижаблей для доставки воды к месту пожара и сбрасывания воды на огонь имеет очевидные недостатки, это малая скорость полета, возможные трудности приближения к пожару из-за ветра, движения воздуха. Приготовление водных зарядов происходит перед метанием, что может отнимать время от тушения пожара. Метание водяных снарядов на расстояние до 300 м также, как кажется автору, проблематично.
Было предложено тушить лесные пожары сбрасывая не водные пенообразующие гасящие вещества, US 2008087444 А1, 17,94.2008. Метод отличается не малой стоимостью, Прицеливание при сбрасывании не водных пенообразующих гасящих веществ может быть трудным.
Было предложено тушить лесные пожары сбрасывая заранее приготовленные взрывающиеся шары (RU 2004116927 А, 2006.02.27), диаметром 80-100 мм наполненные песком, гравием, двуокисью углерода, щелочью, водой, гранулярными взрывчатыми веществами и так далее ("так далее" у авторов). Такой способ тушения пожаров весьма дорог и имеет отрицательные экологические последствия (загрязнение леса, повреждение спасаемой от огня растительности взрывчатыми веществами).
Было предложено тушить лесные пожары сбрасыванием воды из прочного мешка, при этом освобождение воды производится отрезанием с помощью взрыва нижней части прочного мешка, FR 2665874 А1, 1992.02.21. Метод практически идентичен простому сбрасыванию воды с вертолета из металлической емкости, так как освобождение металлической емкости от воды происходит очень быстро. Метод имеет недостатки присущие сбрасыванию немалого количества воды в одной порции описанные выше.
Было предложено (RU 2192296 С1, опубл. 10.11.2002, реферат) тушить лесные пожары сбрасыванием воды из резервуара, перевозимого на внешней подвеске вертолета в котором клапан выполнен поплавковым, что избавляет от необходимости управлять положением клапана во время забора воды из водоема (прототип: Авт.св. СССР 1477429, кл. А 62 С 28/00,1987). Метод имеет недостатки присущие сбрасыванию немалого количества воды в одной порции описанные выше. Было предложено тушить лесные пожары сбрасывая устройство (RU 98930 U1, 10.11.2010) представляющее собой подобие бомбы содержащей огнегасящую жидкость (или воду) с взрывчатым веществом расположенным по оси бомбы, с термочувствительным капсюлем-детонатором на конце. При ударе о почву или в области высокой температуры происходит детонация ВВ, что при разрушении корпуса-сетки, как пишут авторы "обеспечивает равномерное распыление воды на значительное расстояние". Но говоря о воде, можно оказать, что вода маловязкая жидкость и придание воде (пусть из поршня) огромной скорости, пороховым зарядом, вследствие взаимодействия выброшенной воды с воздухом быстро приведет к рассеиванию брошенной массы воды и далее вновь к рассеиванию. Как нам кажется, равномерное распыление воды не может произойти на большое расстояние путем "выстреливания" воды из-за малой вязкости воды.
Показательно хотя и не аналогично бомбе (RU 98930 U1, 10.11.2010) распыление воды обычным хорошим пуливеризатором в режиме распыления: при сильном нажатии на поршень (высокая начальная скорость выхода воды из дюзы) мелкодисперсная вода не пролетает и 1 метра. Возможно лучшим свойством (немного) обладают некие огнегасящие жидкости, имеющие большую плотность и большую вязкость.
Применение пуливеризатора в режиме струи, дает струю пролетающую 3-4-5 м, после чего вода рассеянная (мало?) падает и, возможно, дает малую плотность покрытия почвы. Разбрасывание огнегасящего вещества с помощью ВВ не дает ли в точке падения заряда лишенную огнегасящего вещества (воды) область (~окружность)? Каков диаметр такого круга? 3 м, 4 м, 5 м, больше? Если такой круг образуется, трудно утверждать, что тушение огня в пределах круга будет всегда эффективно при точном попадании.
При применении бомбы с водным зарядом не будет ли вода рассеиваться, приблизительно, в кольце немалого радиуса (среднего) и даже 100 литровый заряд не даст ли малую плотность покрытия почвы водой в большом кольце? Не будет ли даже 100 л воды равномерно распределенных по площади кольца мало для эффективного воздействия на огонь.
Термочувствительный капсюль-детонатор, повышающий стоимость устройства будет ли эффективен для детонации заряда заметно выше почвы? Устройство будет входить в область высокой температуры на большой скорости и пойдет эту область за доли секунды (сотые?), поэтому срабатывание термочувствительного капсюля-детонатора будет происходить почти одновременно с обычным детонатором. Сколько воды предполагается помещать в такое недешевое устройство? Меньше 50-100 л нерационально. Сколько устройств нужно для достаточного воздействия на лесной пожар? Сколько зарядов может применяться в одном рейсе, сколько рейсов дадут эффект? Один заряд не дешев, нужны устройства для загрузки-сбрасывания. Наконец можно отметить трудность и дороговизну производства таких зарядов в очень больших количествах, что необходимо для тушения больших, продолжительных пожаров, продолжающихся не одни сутки.
Будет ли стоимость водной бомбы с ВВ (50 л воды) оправдывать больший (насколько?!) разлет воды при возможном отсутствии воды в центре разлета воды, в сравнении с разлетом воды из разрушающегося теоретического бумажного пакета 50 кг (эта заявка), с высоты >=150 м? Авторами RU 98930 U1, 10.11.2010 отмечается, что прототипом их устройства является устройство предлагаемое в работе Мокеева Г.А. "Доставка жидких химикатов к лесным пожарам на самолетах. Л.: ЛенНИИХЛ, 1955, 13 с", представляющее собой бумажный цилиндрический корпус, внутренняя поверхность которого покрыта битумным лаком, торцы корпуса заглушены деревянными заглушками. Огнегасящая жидкость заполняет внутреннюю полость корпуса, который разрушается при ударе о землю, разбрызгивая огнегасящую жидкость. Как пишут авторы, при ударе устройства-прототипа о поверхность земли и разрушении корпуса, основная динамическая нагрузка сосредоточена на малой части корпуса, в то время как остальная его часть может не разрушиться. В этом случае вся масса огнегасящей жидкости выльется через зону наибольшего разрушения корпуса, покрывая малый участок очага горения. Использование химических огнегасящих составов дополнительно загрязняет окружающую среду. Опять можно отметить не малую стоимость устройства. Для увеличения площади рассеивания огнегасящей жидкости в RU 98930 U1, 10.11.2010 предложено использовать ВВ. Согласно авторам RU 98930 U1, 10,11,2010 было предложено тушить лесные пожары сбрасывая устройство в виде шаровой стеклянной ампулы, заполненной огнегасящим составом (Сименеский А.М. Применение химических веществ в борьбе с лесными пожарами. М - Л.: Гослесбумиздат, 1950. 27 с). Недостатки, согласно авторам RU 98930 U1, 10.11.2010; точность попадания устройства на фронт пожара невелика. Для слабоинтенсивного пожара устройство необходимо сбрасывать непосредственно в очаг горения. Для пожаров средней интенсивности требуется попадание на фронт лесного пожара, при высокой интенсивности пожара устройство малоэффективно и применяется только в наиболее опасных участках. Устройство срабатывает непосредственно от удара о поверхность, и зона разбрызгивания огнегасящего состава невелика. Кроме того, образующиеся при разрушении шаровой ампулы стеклянные осколки загрязняют окружающую среду. Хорошо известно сбрасывание большого количества воды с самолетов серии "Бе". Этот способ отличается большим расходом воды, сложностью применения и большой стоимостью. И требует наличия больших водоемов на определенном расстоянии от пожара. Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения способа тушения лесных пожаров является повышение эффективности использования воды сбрасываемой с вертолетов для тушения пожаров, то есть и повышение точности сбрасывания и улучшение рассеивания воды по области горения и, следовательно, уменьшение негативности пауз между сбрасываниями ("негативность" - термин; "негативность" зависит от времени между сбрасываниями воды, от точности сбрасывания воды на огонь, от горящих объектов и описывает состояние горения после применения сброшенной воды; "негативность" паузы оценивается визуально; "негативность" равно нулю, если горение затухает после сбрасывания воды, не нужно следующее сбрасывание воды; "негативность" малая если горение стабильно; "негативность" большая если горение увеличивается; возможно использование слов "ущерб" и "потери", "ущерб" от паузы, "потери" от паузы). Возможное уменьшение числа рейсов вертолета, то есть уменьшение стоимости тушения пожара.
3
Это достигается тем, что вода заранее упаковывается в легко разрушающиеся, небольшие, бумажные пакеты (пусть до 2 л), а пакеты в большом количестве (до 2 тысяч, 1 тонна воды) заранее загружаются в специальное устройство, подобное обойме, при необходимости устройство оперативно загружается в вертолет, как единица груза и для применения пакеты с водой сбрасываются на пожар. После сбрасывания с вертолетов пакеты с водой набирают большую скорость и при ударе пакетов о почву, горящие объекты, после взрывного разрушения пакетов, вода без ВВ эффективно разбрасывается из каждого пакета. Исключается падение воды на слабо горящие объекты большими, плотными не рассеянными массами, слабо рассеянными массами, что малоэффективно для тушения пожара. Характер разрушения пакетов обеспечивает наличие воды в точках падения пакетов. При использовании пакетов с водой рассеивание воды происходит в соответствии с рассеиванием сброшенных пакетов с водой и далее при столкновении пакетов с водой с горящими объектами в очень многих точках на площади пожара после взрывного разрушения пакетов. То есть вода распределяется равномернее, чем при взрыве водной бомбы или при сбросе воды из емкости. И сбрасывание большого числа пакетов позволит равномернее распределить воду по большой площади. Сбрасывание пакетов в количестве меньшем сотен, тысяч пакетов (1 м воды в пакетах 0.5 л) не есть предлагаемый способ.
В данной заявке для тушения лесных пожаров предлагается сбрасывать за один рейс вертолета легко разрушающиеся бумажные пакеты с водой, без ВВ, малого объема вплоть до 0.5 л, в большом количестве, и это есть качественно другой подход. Не используются дорогие, мощные заряды огнегасящего вещества с ВВ даже в количестве 10-20 единиц, Вместо этого сбрасывается много дешевых бумажных пакетов с водой, которые при встрече с горящими предметами на большой скорости, вследствие взрывного разрушения, играют роль "зарядов" огнегасящего вещества (воды) малой мощности. "Заряды" без ВВ.
У предлагаемого способа есть существенный признак-особенность, и вытекающие отсюда свойства, отличают его от других способов и придают ему определенность как способу. Этот существенный признак есть большое количество сбрасываемых пакетов с водой малого объема, дающее качественно другой результат для тушения. При намеренном рассеивании пакетов при сбрасывании, распределение воды по горящей площади будет равномерно и вследствие рассеивания пакетов и вследствие разбрызгивания воды из каждого пакета, что эффективно для подавления огня. Предлагается сбрасывать за один рейс вертолета ни 2-3, ни 10-15, ни 50-100 дорогих зарядов огнегасящего вещества с оболочкой, детонаторами, с ВВ большой мощности, а сотни и тысячи (2 тонны воды в пакетах 0.5 л или 1 тонна в пакетах 0.5 л) бумажных, легкоразрушающихся пакетов с водой. И учитывая возможности промышленности стоимость такого числа пакетов с водой, может быть, будет меньше, чем стоимость 3-5 больших зарядов с ВВ.
Каждый пакет при падении разрушаясь взрывным образом (без ВВ), может и разрушать участки горения и вносить воду в участки горения и разбрызгивать воду вокруг точки падения. Скорость падения компактного пакета с водой у почвы с высоты ~200 м, без учета сопротивления воздуха, больше 50 м/сек (из равенства потенциальной энергии на высоте h и кинетической энергии при встрече с почвой следует что скорость пакета у почвы, v есть v - sqrt(2gh), где sqrt - квадратный корень, v - скорость, h - высота). Это приведет к взрывному разрушению пакета без ВВ и разбрызгиванию воды, но вода будет присутствовать и в точке падения пакета. Предположим модельную ситуацию: прицельно сбрасывается один заряд 50 л воды с ВВ и 50 пакетов с водой 1 л на идентичные горящие объекты. Многое зависит от объекта. Но можно сказать, что 50 зарядов могут быть (точно будут?) эффективнее чем 1 большой заряд с ВВ 50 л. Один заряд с ВВ может упасть не точно на особо горящие участки (не очень точно). Спонтанное рассеивание 50 пакетов с водой приведет к более равномерному покрытию некой площади горения точками разрушенных пакетов и больше вероятность того, что пакеты попадут на особо горящие участки. В горящей области произойдет 50 небольших "взрывов", и каждое взрывное разрушение пакета способно как-то разрушать очаги-очажки горения и тушить огонь и вода будет присутствовать в точке падения. Пакеты могут также сталкиваться с ветками деревьев, что может разбрызгивать воду выше почвы.
При лесных пожарах при распространении огня образуются области более эффективного горения, вследствие конфигурации и расположения имевшихся горючих материалов. Это случайно особо скопившиеся листья (движение воздуха, рельеф), опавшие ветки, кусты, упавшее дерево, их расположение, рядом растущая растительность, отсутствие тени. Например в сухую погоду происходит локальное загорание (от полупустой пластиковой бутылки). Сначала слабое горение может медленно распространяться, затем или затухнуть или встретить скопление листьев, опавших веток, в подходящем месте, с подходящим возникающим движением воздуха. Такое скопление разгорается и образуется локальный участок высокой температуры. Назовем этот локальный участок высокой температуры состоящий из компактно расположенных горючих и горящих объектов ядром горения.
То есть ядро горения возникает при загорании скопления горючих материалов (аналогия есть костер; не потушенные костры бывают причиной пожаров).
Пожар начинает распространяться. Далее такие ядра высокой температуры могут возникать при распространении огня и ответственны за распространение и поддержание пожара. Совокупность ядер горения расположенных недалеко друг от друга образует то, что можно назвать очагом горения, достаточно протяженный участок леса, охваченный огнем. Терминологическое: ядро горения ("костер") находится "далеко", если из-за его теплового излучения не начинают сильно нагреваться легко воспламеняющиеся материалы, Ядром горения может быть 1,3-5 близко растущих деревьев, стоящих на расстоянии от других деревьев. Каждое дерево являлось ядром горения от которого загорелось другое дерево, Такое описание достаточно протяженного участка леса охваченного огнем теоретическое, так как возможны очаги горения без выраженных ядер горения (посаженный однородный лес, склад пиломатериалов), оно отражает возможный характер горения лесов.
При обычном сбрасывании воды есть трудность с прицельным попаданием воды на такие ядра и даже очаги горения. Возможно бывает трудно локализовать ядра горения в очагах горения, что еще больше осложняет прицеливание.
Влияние на точность сбрасывания оказывает, ветер, движение воздуха из-за пожара, скорость вертолета, рассеивание сбрасываемой воды. Сбрасывание воды в пакетах уменьшает влияние ветра и движения воздуха из-за пожара на точность сбрасывания, так как пакеты имея большую плотность и набирая большую скорость мало сносятся ветром, движением воздуха,
Обоснование оказанного. Предельная скорость свободного падения для компактного тела (пакет с водой) с высоты 1 км около 53 м/сек. Через 2 секунды после сбрасывании с вертолета скорость падения пакетов падения примерно 17 м/с (61 км/час, это после ~15 метров падения), Далее скорость падения увеличивается до десятков метров в секунду (с высоты 200 м скорость у земли ~50 м/сек) и путь до встречи с почвой, горящими объектами проходится быстро, особенно в сравнении с падающей рассеянной и рассеивающейся далее водой. Введем термин парусность - площадь среднего, учитывая возможное вращение пакетов, поперечного вертикального сечения пакета на единицу массы пакета. Парусность пропорциональна средней площади пакета подвергаемой влиянию боковых движений воздуха. Парусность не изменяется, если падающий объект не изменяет форму. Пакеты с водой имея малую парусность в сравнении падающей рассеянной водой, мало сносятся обычным движением воздуха возникающем при пожарах в лесу и не сильным ветром. То есть в сравнении с падающей рассеянной водой имеющей большую парусность (и возрастающую с пройденным путем при дальнейшем рассеивании), горизонтальное перемещение пакетов будет меньше. Возможно даже не слабый ветер мало снесет падающие пакеты из-за их малой парусности. Пакеты на большой скорости, с малой парусностью быстро пройдут область влияния горизонтальных перемещений воздуха (путь до земли).
Горизонтальное перемещение пакетов вследствие приобретения ими горизонтальной скорости при сбрасывания пакетов с летящего вертолета и снос встречным потоком воздуха есть неизбежное явление и есть предмет решения классической баллистической задачи по сбрасыванию компактного, тяжелого предмета практическим путем во время полета. Для пакетов эта задача решается легче, чем для сброшенной рассеянной воды.
Можно отметить, что при использовании пакетов с водой полезно применять пакеты при малой скорости вертолета, с минимально безопасной для вертолета высоты. Пакеты имея малую парусность быстро пройдут область перемещения воздуха за малое время и горизонтальное смешение пакетов будет небольшим. Меньше будет также и влияние ветра, если есть ветер, что повысит точность попадания.
Таким образом в предлагаемом изобретении отсутствие больших горизонтальных перемещений пакетов при падении, в сравнении с сбрасыванием рассеиваемой воды, обеспечивается их малой парусностью и большой скоростью падения. Пакеты имея малую парусность о большой скоростью падения быстро проходят область горизонтального перемещения воздуха, то есть область влияния на их траекторию.
Вода без пакетов сбрасывается всегда с небольшой высоты, при не малой скорости вертолета и прицеливание требует опыта, который трудно использовать из-за непредсказуемости горизонтальных перемещений воздуха.
При сбрасывании пакетов с зависшего вертолета, имея на борту много пакетов, возможно в одном рейсе корректировать прицеливание путем сбрасывания части пакетов, этого нельзя делать при сбрасывании воды без пакетов. В дополнение к этому для облегчения слежения за траекторией падения пакетов и облегчения прицеливания полезен яркий цвет пакетов и могут быть полезны не длинные, бумажные ленточки прикрепленные к одному из меньших торцов пакетов (длина 15-25 см, у каждого 2-го, 3-го, 5-го, для слежения за траекторией падения). Возможно, также, добавлять к воде в небольших количествах яркий краситель (при наличии экологически безвредного красителя способного в небольших количествах ярко окрашивать воду). Наличие на почве визуально замечаемой краски может помогать точнее сбрасывать пакеты.
Ленточки могут оказаться полезными также для предотвращения вращения пакетов при падении, для полезной ориентации падающих пакетов, Далее пояснение этого.
Вот результат теста. При ориентации ладони с сжатыми пальцами поперек встречного воздуха на скорости 180 км/час, очень заметно использование мышечной силы руки для удержания ладони в потоке воздуха. При сгибании сжатых пальцев на ладонь (площадь подвергаемая воздействию встречного потока воздуха в ~2 раза меньше), при той же скорости, очень заметно, что нужна меньшая мышечная сила для удержания руки в потоке воздуха. Тест был проведен во время рейса поезда Москва-Ленинград, через открытое небольшое окошко в тамбуре вагона. Километровые столбы железной дороги отмечались через стабильные 20 секунд.
Различие в площади между 2 ориентациями пакетов (0.5 л, 1.0 л, молочных) больше чем различие в площадях 2-х описанных конфигураций кисти, так что ленточки могут быть эффективны для ориентации падающих пакетов. Ленточки могут хорошо подавлять вращение пакетов и ориентировать падающие пакеты.
Таким образом ленточки прикрепленные к короткому торцу пакетов уже через 2 секунды после сбрасывания (скорость падения ~17 м/сек) начнут ориентировать пакеты вертикально (форма пакетов подобна пакетам с молоком), и увеличение скорости пакетов вследствие такой ориентации (так как меньше сопротивление встречного воздуха) будет доминировать на небольшим дополнительным сопротивление ленточки встречному потоку воздуха (уменьшающему скорость). Окончательный ответ могут дать тесты.
Бели говорить о точности сбрасывания, то увеличение парусности пакетов (с учетом парусности ленточек) в такой ориентации, компенсируется увеличением скорости пакетов, которые быстро пройдут область влияния горизонтальных перемещений воздуха. Ленточки на каждом пакете есть малое увеличение их стоимости. Готовые сложенные ленточки с хорошим клеем на конце, легко прикреплять к пакетам движущимся по конвейеру.
Возможно что если при сбрасывании пакетов без ленточек, пакетам не будет придаваться сильное вращение при отделении от несущей поверхности, пакеты будут спонтанно ориентироваться под воздействием встречного потока воздуха.
Возможно изготовление устройств для сбрасывания пакетов таким образом, чтобы пакеты ориентировались оптимально в момент отделения от несущей их поверхности и далее поток встречного воздуха стабилизировал вертикальную ориентацию пакетов. Здесь можно отметить пакеты объемом 0.5 л, подобные молочным, которые имеют форму короткой ракеты, без острого наконечника и оперения.
Вместе с этим сбрасывание пакетов без ленточек их вращение можно отметить как позитивный фактор, так как будет повышать вероятность столкновения пакетов о ветками деревьев. При больших лесных пожарах, вопроса о прицельном сбрасывании, наверное, часто не стоит. Важно хорошо рассовать падающую воду на не малой площади для подавления горения и с этой задачей большое количество пакетов (в меру рассеянных) разрушающиеся при ударе о почву могут справляться хорошо.
При сбрасывании воды в пакетах во многих точках будет происходить не только применение рассеянной воды, но и разрушение сформировавшихся, устойчивых ядер горения вследствие взрывного характера разрушения пакетов с водой.
Известно, что хороший костер (ядро горения) можно потушить без воды, развалив его, разбросав горящие ветки. Разбросанные ветки могут прогорать без распространения огня и гаснут, нет источника искр, снизилось излучение тепла. Так разрушение ядер горения будет ослаблять излучение тепла ядром горения.
Ослабление ядер горения может помогать борьбе с пожаром на периферии горения. При сбрасывание воды в пакетах возможно намеренное рассеивание пакетов, вследствие чего, после взрывного разрушения пакетов, воздействие воды на горящую площадь будет происходить равномернее. Сбрасывание пакетов в большом количестве может приводить к нарушению временно устойчивой, сформировавшейся при горении циркуляции горячего воздуха и ослаблению горения очагов горения, всего пожара.
Можно отметить эффективность сбрасывания пакетов в большом количестве плотными группами на мощные ядра горения, Реализуется все достоинства из-за отсутствия падающих плотных масс воды, К достоинствам тушения лесных пожаров путем сбрасывания пакетов можно отнести и горизонтальное перемещение падающих пакетов недалеко от земли, при сбрасывании их с летящего вертолета. При сбрасывании с не очень большой высоты, при быстром полете вертолета, такое перемещение недалеко от земли может происходить с не малой скоростью и может приводить к столкновениям чести пакетов со стволами деревьев. При большом числе сбрасываемых пакетов это приведет к разрушению части пакетов выше почвы и еще более эффективному разбрызгиванию воды, чем при ударе пакетов о почву.
Точность сбрасывания пакетов (необходимый момент сбрасывания) зависит от скорости вертолета, высоты полета и расстояния до нужной точки попадания. Бели есть метод измерения расстояния при подлете к объекту, от люка для сбрасывания до объекта на земле, несложная программа может хорошо помочь с выбором момента сбрасывания (с внесением поправок на сопротивление воздуха), то есть с решением классической баллистической задачи сбрасывания тяжелого, компактного предмета. Возможно хорошо может работать прибор без дисплея, без компьютера, только с сигнальными лампочками.
С высоты безопасной для вертолета сбрасывание можно проводить с зависающего вертолета, когда прицеливание проще чем при горизонтальном полете и можно проводить коррекцию прицеливания после сбрасывания части пакетов. ОПАВ
Попадание воды после взрывного разрушения пакетов на листву, кору, подстилку приведет к тому, что часть воды будет присутствовать в виде капель на листьях, коре, подстилке. Эти капли могут испаряться при высокой температуре, не участвуя в тушении огня и мало участвуя в охлаждении материалов, области горения. Подобное образование капель происходит при разбрызгивании воды на стекло. Для уменьшения поверхностного натяжения воды, являющегося причиной образования капель на стекле, к моющим средствам для стекла добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ, уменьшающие поверхностное натяжение воды), после чего вода при разбрызгивании на стекло распределяется по стеклу тонким слоем. Таким образом, добавление ПАВ к воде в пакетах приведет к растеканию капель воды по горящим объектам, по горячим объектам и капли воды не будут испаряясь при высокой температуре не участвовать в охлаждении материала, что повысит эффективность использования воды. Теоретически при разрушении пакетов с тонной воды почти тонна воды может на секунды (доли секунды, десятки секунд) превратится в тонкий слой воды на горящих и горячих объектах в ядре, очаге пожара. И эта вода будет либо тушить огонь, либо быстро испаряться охлаждая область пожара. Капель воды также охлаждающих область горения, но делающих это медленнее (гораздо?) чем тонкий слой воды не будет. Эффективность применения воды - сравните с плотными массами воды падающими на почву - будет высокой.
Необходимое количество добавляемых ПАВ может быть невелико, их доля менее 1% по массе дает заметный эффект. Всего лишь 1 кг ПАВ на тонну воды (0.1%) может дать хороший эффект. И стоимость тушения возрастает мало. Возможно существуют ПАВ эффективные и в меньших концентрациях, так как от добавки ПАВ в этом случае требуется только снижение поверхностного натяжения (моющего эффекта не требуется),
Таким образом для тушения лесных пожаров путем сбрасывания с вертолета легкоразрушающихся, бумажных пакетов с водой содержащей ПАВ, объемом 0.5-2.0 л. в большом количестве, до тысяч пакетов можно отметить следующие достоинства как способа тушения пожаров:
1. При сбрасывании воды в пакетах возможно более точное прицеливание, так как в значительной степени исключается влияние ветра, движения воздуха из-за пожара, на точность сбрасывания, вследствие того, что компактные пакеты набирая при падении большую скорость (через 2-3 секунды 60-90 км/час) и имея малую парусность быстро проходят область любых горизонтальных движений воздуха и мало подвергаются влиянию этих перемещений воздуха. Горизонтальное перемещение пакетов вследствие горизонтальной скорости приобретаемой при сбрасывании пакетов с летящего вертолета есть неизбежное явление и есть предмет решения классической баллистической задачи по сбрасыванию компактного, тяжелого предмета практическим путем во время полета. Для пакетов эта задача решается заметно легче чем для сброшенной рассеянной воды.
2. С высоты безопасной для вертолета сбрасывание можно проводить с зависающего вертолета, когда прицеливание проще, чем при горизонтальном полете и можно проводить коррекцию прицеливания в одном рейсе, после сбрасывания части пакетов.
3. Сбрасывание воды в пакетах может сопровождаться их намеренным рассеиванием и после взрывного разрушения пакетов при ударе на большой скорости о горящие объекты происходит более равномерное распределение воды по области горения,
4. Абсолютно исключается падение воды большими, не рассеянными порциями на почву на лесную подстилку, на слабо горящие участки, эта вода не участвует ни в тушении огня, ни в охлаждении области горения.
5. При сбрасывании воды возможно разрушение ядер горения, при палении пакетов на ядра горения, вследствие взрывного разрушения пакетов от ударной волны при их разрушении.
6. Возможно более точное сбрасывание (воды) пакетов в большом числе на интенсивно горящие участки, при этом взрывной характер освобождения воды обеспечивает эффективное использование воды.
7. Взрывной характер освобождения воды при падении пакетов обеспечивает эффективное использование воды во всех случаях: даже при попадании пакетов на лесную подстилку после рассеивания вода не поглотиться подстилкой, а может участвовать охлаждении области горения.
8. Взрывной характер освобождения воды при падении пакетов позволяет создавать полосу подавляющую огонь, препятствующую продвижению огня. Так сбрасывание 1000 пакетов по 1 л, на расстоянии 200 метров давая среднюю плотность падения 5 пакетов/метр, при взрывном распределении воды может давать полосу подавляющую распространение огня.
9. Перемещение падающих пакетов в горизонтальном направлении, при сбрасывании с быстро летящего вертолета на не большой высоте, может приводить к столкновениям пакетов со стволами деревьев, приводя к разрушению пакетов выше почвы и еще более эффективному разбрызгиванию воды, чем при вертикальном падении.
10. Добавление поверхностно активных веществ (ПАВ) к воде в пакетах для понижения поверхностного натяжения воды, приведет к растеканию капель воды по листве, коре, подстилке. Капли воды на листве, коре, почве не будут бесполезно испаряться при высокой температуре, мало участвуя в охлаждении материалов, области горения, что повысит эффективность использования воды. Для проявления эффекта понижения поверхностного натяжения воды достаточно небольших количеств ПАВ (не более 1 кг/тонну воды), что не приведет к удорожанию процедуры тушения пожара.
Суммируя: изобретение способа заключается в том, что эффективное рассеивание сбрасываемой с вертолета воды происходит не в момент сбрасывания с вертолета (самолета), после чего сброшенная частично и мало рассеянная вода сильно подвержена влиянию перемещений воздуха на протяжении всего пути падения, что понижает точность сбрасывания, а происходит в конце падения, в момент удара большого числа пакетов о горящие объекты, о почву, о ветки деревьев, вследствие разрывного разрушения пакетов, что исключает падение воды большими плотными массами и вода равномернее распределяется по области падения пакетов, то есть воды. Вода равномернее распределяется по области горения.
Вода сбрасывается и в рассеянном состоянии, как много пакетов, и одновременно в компактном виде (в пакетах), и набирая большую скорость, имея малую парусность в пакетах, быстро проходит область возможных горизонтальных перемещений воздуха, что позволяет лучше осуществлять прицеливание, В одном рейсе вертолета возможно проводить коррекцию прицеливания, сбросив часть пакетов. При сбрасывании воды пакетах возможно в большей степени контролировать распределение воды по горящим объектам на земле. Вследствие большей эффективности применения воды снижается негативность пауз между сбрасыванием воды в последовательных рейсах вертолета. Стоимость тушения пожара может понижаться так как может понижаться число рейсов вертолета. Современная промышленность обладает возможностью легко производить пакеты с водой и ПВА с малой себестоимостью, разного объема, в больших количествах.
Для применения сбрасывание пакетов может быть реализовано с помощью устройств известных из RU 2015126845 А, 10.01.2017. Пакеты можно сбрасывать и рассеивая и без рассеивания. Устройства с водой готовятся заранее, в нужном количестве, могут долго храниться и оперативно загружаются в вертолет как единица груза перед вылетом. Осуществление изобретении
Изобретение способа тушения лесных пожаров представлено в виде идеи. Осуществление изобретенного способа тушения лесных пожаров в силу сути изобретения -использование большого количества небольших сбрасываемых пакетов с водой - описано в разделе "Раскрытие изобретения". Это поведение падающих пакетов с водой при наличии горизонтальных движений воздуха, возможное их намеренное рассеивание, их свойства при столкновении с горящими объектами, влияние падения пакетов с водой при их разрушении на пожар.
Современная промышленность обладает возможностью легко производить пакеты с водой и ПВА с малой себестоимостью, разного объема, в больших количествах.
Важно, что современная промышленность может легко и быстро производить пакеты с водой в больших количествах. Готовые пакеты с водой сходят с конвейера не медленно, порция для загрузки в устройство для сбрасывания накапливается быстро и может быстро загружаться в устройства для сбрасывания. Далее использование для тушения пожара. Это позволит быстро возобновлять исчерпанные запасы пакетов с водой. Хорошо известны примеры больших пожаров, пожаров на больших площадях, множественных пожаров в немалых областях леса, когда горение продолжается не один день. Быстрое производство пакетов с водой позволяет даже в случае исчерпания запасов пакетов с водой, производить достаточное число пакетов с водой и использовать их для тушения пожаров, происходящих в течение долгого времени, происходящих на расстоянии. Для этого необходим только неограниченный источник (большой запас) воды. Например, одно предприятие может и создать за весну-лето-осень большой запас пакетов с водой и при необходимости после неожиданного исчерпания запасов пакетов, при далеких пожарах быстро производить нужное количество пакетов с водой. Конвейер за один рейс вертолета может произвести достаточное количество пакетов с водой.
Применение пакетов с водой позволяет вести тушение в режиме при котором пожар будет подавлен за меньшее число рейсов чем при сбрасывании воды из бадьи (из-за большей точности и эффективности применения воды). Из-за большей точности и эффективности применения воды уменьшается отрицательное влияние пауз в тушении пожара, нужных для доставки следующей порции пакетов. Здесь можно еще раз отметить трудность и дороговизну производства зарядов с водой и ВВ в очень больших количествах, что может мешать тушению пожара в режиме последовательного, непрерывного использования вертолетов.
При тушении далеких пожаров более вероятно, что фактором ограничивающим непрерывное тушение пожара (пожаров) может быть число доступных вертолетов и расстояние до пожара. Конвейер за один рейс вертолета до далекого пожара может произвести достаточное количество пакетов с водой. Позитивно, что для наполнения пакетов подходит и не питьевая вода. Запасы воды можно создать используя паводковую воду после минимального фильтрования. Как дешевый, быстро фильтрующий элемент может служить 2 и более слоев марли.
Не использующиеся запасы пакетов можно оперативно доставлять на большие расстояния обычными самолетами и далее использовать обычный порядок действий - повторяющиеся загрузка пакетов, доставка к пожару - при пожарах близких к месту доставки. Можно создавать запасы пакетов и заранее.
Более эффективное тушение пожара требует меньше рейсов вертолета, и освободившиеся вертолеты могут быть использованы для другого тушения.
Ни один способ тушения лесных пожаров с вертолетов не позволяет так равномерно применять воду на больших площадях в больших количествах и делать это практически неограниченно долго с приемлемой себестоимостью.
Для применения сбрасывание пакетов может быть реализовано с помощью устройств известных из RU 2015126845 А, 10.01,2017. Пакеты можно сбрасывать и рассеивая и без рассеивания. Устройства с водой готовятся заранее, в нужном количестве, могут долго храниться и оперативно загружаются в вертолет как единица груза перед вылетом.