СПОСОБ ТУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ И ВОДОСЛИВНОЕ УСТРОЙСТВО
METHOD TO EXTINGUISH FOREST FIRES AND HELIBUCKET

Изобретение относится к способам пожаротушения крупных лесных пожаров, а также тушения пожаров в труднодоступных местах при помощи вертолетов.
Известно, что тяжелая техника часто прибывает на место пожаров тогда, когда скорость распространения пламени начинает обгонять скорость движения в лесу тракторов и бульдозеров, и нередко огонь пожирает технику. Те пожарные машины с бензиновыми баками, которые с огромными трудностями добираются до мест пожаров, не могут вплотную приблизится к кромке огня (Ю.Л.Воробьев, В.А.Акимов, Ю.И.Соколов; под общ. ред. Ю.Л.Воробьева. Лесные пожары на территории России: Состояние и проблемы. МЧС России. - М.: ДЭКС-ПРЕСС, 2004, с.187).
Проблема доставки воды в этих условиях решается с помощью вертолетов, на внешней подвеске которых закреплена специальная емкость - водосливное устройство, принятое за прототип заявляемого способа и устройства (Ю.Л.Воробьев, В.А.Акимов, Ю.И.Соколов; под общ. ред. Ю.Л.Воробьева. Лесные пожары на территории России: Состояние и проблемы. МЧС России. - М.: ДЭКС-ПРЕСС, 2004, с.188-189).
Водосливное устройство включает в себя емкость с огнетушащим составом.
Емкость способна вместить в себя от пяти до пятнадцати кубометров воды. Она сконструирована так, что может быть заполнена в считанные секунды: вертолет зависает над любым водоемом, лебедка опускает водосливное устройство. И через полминуты уже можно лететь к месту пожара.
Однако работа с водосливным устройством весьма сложна и опасна, требует высокой подготовки летного состава. Забор и сброс воды требует ювелирной точности и координации действий экипажа вертолета (Ю.Л.Воробьев, В.А.Акимов, Ю.И.Соколов; под общ. ред. Ю.Л.Воробьева. Лесные пожары на территории России: Состояние и проблемы. МЧС России. - М.: ДЭКС-ПРЕСС, 2004, с.189).
Кроме этого, недостатком этого устройства является то, что при сбросе большой массы воды на очаг пожара она оказывает при подлете к поверхности горения значительное динамическое воздействие на последнюю, в результате чего происходит интенсивный выброс продуктов горения из зоны взаимодействия фронтальной части излива с поверхностью очага пожара в начальной стадии тушения пожара. Причем разлет горящих головешек и другой лесной растительности может достигать нескольких сотен метров. Все это приводит к тому, что в одних местах можно достичь с помощью водосливного устройства полного тушения, а в других местах при сильном ветре пожар может только усилиться или повторно разгореться вновь. Особенно опасно это явление при тушении кромки огня в труднодоступных местах.
Целью заявляемого технического решения является снижение последствий динамического взаимодействия жидкостного огнетушащего средства при изливе из водосливного устройства с горящей поверхностью, путем снижения или исключения выброса продуктов горения из зоны взаимодействия в начальной стадии тушения пожара.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в способе тушения лесных пожаров, заключающемся в доставке огнетушащего состава к месту пожара с помощью летательного аппарата и подаче его изливом из водосливного устройства в очаг пожара, при изливе поток огнетушащего средства закручивают, а в водосливном устройстве, реализующем заявляемый способ, содержащем емкость для доставки огнетушащего состава, внешнюю подвеску и средство организации излива огнетушащего состава на очаг пожара, на выходе емкости установлен лопаточный аппарат, осуществляющий закрутку потока огнетушащего состава.
Эффект тушения с помощью заявляемого устройства достигается тем, что при подлете фронтальной части излива огнетушащего состава его закрученный поток блокирует интенсивный выброс продуктов горения из зоны динамического взаимодействия фронтальной части излива с поверхностью очага пожара в начальной стадии тушения пожара. Причем это явление можно объяснить тем, что частицы продуктов горения, стремящиеся вылететь из отмеченной ранее зоны динамического взаимодействия, увлекаются круговым потоком огнетушащего состава, а их первоначальный импульс движения в направлении, перпендикулярном касательной скорости кругового движении частиц огнетушащего средства, полностью гаснет или значительно ослабевает.
Установка на выходе емкости лопаточного аппарата позволяет осуществить закрутку потока огнетушащего состава.
Применение предлагаемого способа и устройства позволяет повысить эффективность работы водосливного устройства за счет закрутки потока огнетушащего состава и исключить при тушении методом излива выброс продуктов горения из очага пожара или снизить его негативное влияние.
На Фиг.1 представлен схематично летательный аппарат с водосливным устройством в момент подлета к очагу лесного пожара; на Фиг.2 - то же в момент тушения очага лесного пожара из водосливного устройства при изливе закрученного потока огнетушащего средства в зону тушения (заявляемый способ); на Фиг.3 - то же в момент тушения очага лесного пожара из водосливного устройства при изливе без закручивания потока огнетушащего состава в зону тушения (способ-прототип); на Фиг.4-11 представлены кадры видеозаписи процесса образования из стационарного водосливного устройства с помощью заявляемого способа ядра излива закрученного потока огнетушащего состава и процесс взаимодействия его фронтальной части с поверхностью насыпной пиротехнической смеси (холодные опыты); на Фиг.12-17 представлены кадры видеозаписи процесса образования из стационарного водосливного устройства (с помощью способа-прототипа) ядра излива потока (без закрутки) огнетушащего состава и процесс взаимодействия его фронтальной части с поверхностью насыпной пиротехнической смеси (холодные опыты); на Фиг.18-23 представлены кадры видеозаписи процесса тушения горящей насыпной пиротехнической смеси с помощью заявляемого способа и процесс взаимодействия его фронтальной части с поверхностью насыпной пиротехнической смеси (горячие опыты); на Фиг.24-29 представлены кадры видеозаписи процесса тушения горящей насыпной пиротехнической смеси с помощью способа-прототипа и процесс взаимодействия его фронтальной части с поверхностью насыпной пиротехнической смеси (горячие опыты).
Водосливное устройство, реализующее заявляемый способ (Фиг.1), состоит из летательного аппарата 1, к фюзеляжу которого закреплено на внешней подвеске 2 водосливное устройство 3, заполненное огнетушащим составом 4.
Средство организации излива огнетушащего состава на очаг пожара выполнено в виде конфузорного раструба 5 и откидной крышки 6.
На выходе емкости 1 установлен лопаточный аппарат 7, представляющий собой равномерно расположенные по периметру лопатки, которые осуществляют закрутку потока огнетушащего состава при изливе на очаг пожара.
Устройство работает следующим образом. После обнаружения лесного пожара, например, летчиком-наблюдателем гражданской авиации и в результате проведенной разведки местности данные наблюдений поступают в пункт диспетчерского управления, который высылает на тушение пожара летательный аппарат 1, например вертолет Ми-26 Т.
При подлете к заданному очагу пожара летательный аппарат 1 зависает над ним (Фиг.1). Затем крышка 6 средства организации излива огнетушащего состава по команде летчика открывается. После чего производится излив огнетушащего состава 4 из емкости 3 на заданную площадь тушения очага 8 пожара (Фиг.2). Причем при изливе поток огнетушащего состава 4 закручивают с помощью лопаточного аппарата 7 в соответствии с заявляемым способом.
При подлете фронтальной части излива огнетушащего состава 4 его закрученный поток блокирует интенсивный выброс продуктов горения из зоны динамического взаимодействия фронтальной части излива с поверхностью очага 8 пожара в начальной стадии тушения пожара.
В случае излива огнетушащего состава 4 без закручивания его потока наблюдается интенсивный выброс продуктов горения 9 из указанной ранее зоны взаимодействия в начальной стадии тушения пожара (Фиг.3). Причем разлет горящих головешек и другой лесной растительности может достигать нескольких сотен метров (в зависимости от высоты сброса огнетушащего состава 4).
Для подтверждения эффективности заявляемого способа были произведены опыты на стационарном водосливном устройстве.
Водосливное устройство устанавливалось на высоте 1,0 м над чашей диаметром 0,3 м, в которой размещалась насыпная пиротехническая смесь массой около 1 кг. В емкость наливалось 75 л воды. Диаметр выходного отверстия емкости равнялся 0,5 м.
По команде дно емкости открывалось и осуществлялся излив огнетушащего состава на насыпную поверхность пиротехнической смеси.
В первой серии испытаний (холодные опыты) производился как излив закрученного потока огнетушащего состава (Фиг.4-11), так и излив потока огнетушащего состава без закрутки (Фиг.12-17).
Во второй серии испытаний (горячие опыты) производился как излив закрученного потока огнетушащего состава (Фиг.18-23), так и излив потока огнетушащего состава без закрутки (Фиг.24-29).
В этой серии испытаний тушение насыпной поверхности пиротехнической смеси производилось после 0,2 с свободного горения этой смеси.
На расстоянии примерно 1,0 м от чаши устанавливался манекен в рабочей одежде.
Результаты первой серии испытаний (холодные опыты) показали, что в случае применения закручивания потока огнетушащего состава при изливе наблюдаются следующие явления:
- при подлете фронтальной части излива огнетушащего состава его поток закручивается (Фиг.5-9);
- в зоне динамического взаимодействия фронтальной части излива с поверхностью насыпного пиротехнического продукта блокируется интенсивный выброс части насыпной пиротехнической смеси (Фиг.10-11).
В случае применения потока огнетушащего состава без его закручивания при изливе наблюдаются следующие явления:
- при подлете фронтальной части излива огнетушащего состава его поток остается невозмущенным (Фиг.12-14);
- в зоне динамического взаимодействия фронтальной части излива с поверхностью насыпного пиротехнического продукта наблюдается интенсивный выброс части насыпной пиротехнической смеси (Фиг.15-17).
Результаты второй серии испытаний (горячие опыты) показали следующие результаты.
В случае применения закручивания потока огнетушащего состава при изливе наблюдаются следующие явления:
- производится поджиг насыпной поверхности пиротехнической смеси (Фиг.18);
- формируется закрученный поток огнетушащего состава (Фиг.19-20);
- при подлете к горящей насыпной поверхности пиротехнической смеси фронтальной части излива огнетушащего состава происходит динамическое взаимодействие фронтальной части излива с названной горящей поверхностью (Фиг.21);
- в зоне динамического взаимодействия фронтальной части излива с горящей поверхностью насыпной пиротехнической смеси блокируется интенсивный выброс части названной смеси (Фиг.22);
- после тушения из водосливного устройства не наблюдается загорание одежды на манекене (Фиг.23).
В случае применения потока огнетушащего состава без его закручивания при изливе наблюдаются следующие явления:
- производится поджиг насыпной поверхности пиротехнической смеси (Фиг.24);
- формируется поток огнетушащего состава без закрутки путем излива огнетушащего состава на горящую поверхностью насыпной пиротехнической смеси (Фиг.25-26);
- при подлете к горящей насыпной поверхности пиротехнической смеси фронтальной части излива огнетушащего состава происходит динамическое взаимодействие фронтальной части излива с названной горящей поверхностью (Фиг.27);
- в зоне динамического взаимодействия фронтальной части излива с горящей поверхностью насыпной пиротехнической смеси происходит интенсивный выброс части названной смеси (Фиг.28);
- после тушения из водосливного устройства наблюдается загорание одежды на манекене (Фиг.29).
Результаты испытаний стационарного водосливного устройства показали, что применение предлагаемых способа и устройства позволяет повысить эффективность работы водосливного устройства за счет закрутки потока огнетушащего состава и исключить при тушении методом излива выброс продуктов горения из очага пожара или снизить его негативное влияние.
Предлагаемое водосливное устройство просто в работе и позволяет с минимальными материальными затратами модернизировать существующие водосливные устройства.
Заявляемое техническое решение способно поднять эффективность тушения крупных лесных пожаров, а также тушения пожаров в труднодоступных местах при помощи вертолетов и имеет большую перспективу в практике обеспечения пожарной безопасности других объектов.