Поиск - новости науки и техники

На кордоне с грунтометом. Ученые дадут бой лесным пожарам.

Жители Москвы и Подмосковья несколько лет назад ощутили на себе все “прелести” такого неприятного природного явления, как лесные пожары. И убедились в том, что методы борьбы с ними далеко не совершенны: смог, возникший из-за пожаров, окутывал регион в течение двух недель. Впрочем, проблемой этой сегодня активно занимаются в том числе ученые. Доцент кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин, кандидат технических наук Сергей ­МАЛЮКОВ из Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф.Морозова исследует и разрабатывает комплексные технологические решения ликвидации лесных пожаров. Его работа поддержана грантом Президента РФ. 
– Сергей, расскажите, пожалуйста, про обстановку с лесными пожарами в нашей стране. Насколько серьезна ситуация? 
– Пожары – одна из главных проблем лесного хозяйства. Борьба с огнем вышла за рамки лесной отрасли и стала важной частью природоохранной системы, социально-государственной задачей. Из-за глобальных климатических изменений на планете требования к охране леса становятся все жестче. Увеличивается объем средств, выделяемых на борьбу с огнем в лесу, наращиваются материально-технические ресурсы специализированных служб. И, конечно, совершенствуются уже имеющиеся способы и технические средства борьбы с пожарами и идет поиск новых. 
Статистика лесных пожаров в России тревожная. По данным МЧС, у нас ежегодно регистрируют от 10 до 35 тысяч пожаров в лесах, охватывающих площади до 2,5 миллиона гектаров. Самые пожароопасные регионы – это Дальний Восток, Сибирь, Поволжье, Урал. 
– Какова причина столь многочисленных пожаров?
– Они происходят по естественным причинам или по вине человека. Это самовозгорание сухой травы, валежника, торфяника, незатушенные костры, неаккуратное обращение с огнем в пожароопасное время.
Мы помним 2010 год, когда сильные лесные пожары вспыхнули сразу на нескольких окраинах Воронежа. Тогда огонь уничтожил в регионе почти три сотни жилых домов, 15 тысяч гектаров леса на Кожевенном кордоне (кордон – это стационарный постоянный или временный пост лесной стражи или охраны заповедника), 3,5 тысячи из которых принадлежат Лестеху. 
В тот период сотрудники ВГЛТУ помогали сотрудникам МЧС тушить огонь на кордоне. Именно после тех событий профессору кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин ВГЛТУ Ивану Михайловичу Бартеневу пришла идея создать машины для механизированного тушения пожара грунтом. Через два года преподаватели кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин воплотили задумку в жизнь. Грунтомет, который они сконструировали, прошел испытания на Кожевенном кордоне, во время которых были выявлены его недостатки: он имел слишком большую массу и недостаточную производительность. Для их устранения пришлось провести дополнительные научные исследования. В результате появились новые разработки, которые легли в основу нынешнего проекта, в частности, патент на изобретение №2541987 “Пожарный грунтомет-полосопрокладыватель”, авторы – Бартенев, Емтыль, Драпалюк, Бухтояров, Попиков.
– Как в основном борются с лесными пожарами? 
– Для тушения низовых лесных пожаров (распространяющихся по лесной подстилке, опаду и нижним ярусам лесной растительности) широко используют забрасывание огня грунтом. Его проводят при помощи лопат в косом направлении по краям пламени, которое, оставаясь без кислорода, сбивается под кусками земли. 
Также применяется прокладка заградительных минерализованных полос на некотором расстоянии от движущегося пожара. Минерализованная полоса – это искусственный противопожарный барьер. Он создается путем очистки линейного участка территории, граничащего с лесным массивом, от горючих материалов. Как правило, это делается механизированным способом: производится вспашка трактором грунта почвообрабатывающими орудиями на определенную ширину. Минеральный слой почвы оголяется, а дерн, трава, хвоя, листья и прочие материалы, способные гореть, в процессе этого присыпаются землей. При очаговых возгораниях такая вспаханная полоса препятствует распространению низового пожара на другие участки лесного массива. 
Прокладка противопожарных минерализованных полос – это профилактическая и предупредительная меры. Полосы прокладывают по границам лесных массивов, примыкающих к железной дороге, автотрассам, сельскохозяйственным угодьям, населенным пунктам, животноводческим фермам и другим объектам.
Конечно же, распространенным средством против лесного огня является вода. Она применяется для тушения низовых, верховых (охватывающих верхушки деревьев) и почвенных (подстилочных, при которых горение распространяется на всю толщину лесной подстилки, и торфяных) лесных пожаров. В зависимости от вида пожара и условий с помощью воды огонь можно локализовать и даже полностью потушить. 
Откуда берут воду? Из ближайших речек, озер, ручьев. Могут привозить также в цистернах. Для увеличения огнетушащих свойств в воду добавляют смачиватели (поверхностно активные вещества), которые снижают поверхностное натяжение жидкости для того, чтобы она могла лучше проникать в мельчайшие поры лесной подстилки. Воду со смачивателями применяют при тушении низовых и почвенных пожаров, а также для дотушивания огня.
Для борьбы с лесным возгоранием используют также вертолеты и самолеты. Правда, авиация – средство довольно дорогое и не всегда эффективное.
Тушение грунтом по эффективности и надежности уступает воде. Однако грунт в отличие от воды всегда имеется в неограниченном количестве. Его можно использовать сразу же при возникновении пожара. 
Минерализованные полосы прокладывают различными плугами, канавокопателями, дисковыми боронами – орудиями для рыхления почвы, рабочими органами которых являются гладкие или с вырезами диски. Эти же орудия применяют для опашки участков, занятых огнем. Опашка – вспахивание земли вокруг чего-нибудь. Минерализованные полосы применяют и тогда, когда необходимо остановить полосу наземного огня. Для этого используют не только плуги, культиваторы, дисковые бороны, но и бульдозеры, корчеватели-собиратели. 
Наиболее эффективны специальные грунтометательные машины, разработанные еще советскими учеными. Главный их недостаток – в том, что они созданы для работы в условиях легких почв – на песках. Другие минусы: незначительная толщина слоя грунта, разбрасываемая на площадь пожара, отсутствие на передней навеске трактора отвала (металлической конструкции, напоминающую своей формой лопату) для сталкивания в стороны упавших деревьев, веток, заравнивания ям, мешающих движению, слабая защита от возгорания самого агрегата. Как видите, нерешенных проблем много. Они относятся как к организации тушения пожара грунтометанием, так и в большей степени к конструкции таких машин. 
– Какие усовершенствования вы предложили? 
– Мы решили следующие задачи: предотвращение выброса верхней подстилки (слой органических остатков на поверхности почвы в лесу, состоящий из опавших листьев, веток, цветов, плодов, коры) в зону огня, повышение рабочей скорости и производительности грунтомета. Этого удалось добиться за счет установки на него шнека, который сдвигает напочвенный покров в стороны и исключает вбрасывание его в пламя огня, а также за счет математического моделирования, в результате которого будут получены оптимальные параметры агрегата. Оптимальные параметры грунтомета появятся после проведения ряда экспериментов (около 40 опытов). Расчеты занимают достаточно много времени, поэтому окончательные результаты планируем получить к середине сентября.
С помощью математического моделирования и проведения полевых испытаний мы установим закономерности влияния физических и геометрических параметров грунта, грунтомета, пирологических аспектов на эффективность пожаротушения. 
В нынешнем проекте мы работаем над увеличением объема подаваемого грунта не только на легких, но и на суглинистых почвах, а также над увеличением толщины образуемого слоя грунта в зоне пожара.
Мы занимаемся комплексными технологическими решениями. Они включают применение нового технологического процесса тушения пожаров, который обеспечивается за счет комбинированных рабочих органов: шнека, рыхлительной лапы, сферических дисков, фрез-метателей грунта, кожухов-направителей. 
Шнек предназначен для сдвига напочвенного пожароопасного покрова в стороны и исключения вбрасывания его в пламя огня. Рыхлительная лапа снабжена ножом с тупым углом вхождения в почву, она позволяет преодолевать препятствия в виде корней, пней и рыхлить почву на нужную глубину. Сферические диски образуют один общий вал по центру прохода грунтомета при тушении пожара либо два вала благодаря изменению расстояния между дисками и уменьшению угла установки. 
Фрезы-метатели захватывают и отбрасывают грунт либо в обе стороны для образования минерализованной противопожарной полосы увеличенной ширины, либо в одну (влево или вправо в зависимости от положения агрегата относительно кромки огня). Кожухи-направители регулируют дальность выброса грунта. 
Мы занимаемся как теоретическими, так и практическими исследованиями по обоснованию параметров, режимов работы и компоновке лесопожарного грунтомета, разрабатываем конструкторскую документацию. 
В частности, мы намерены создать имитационную модель для исследования процесса ликвидации лесных пожаров потоком грунта и программу для проведения компьютерных экспериментов. Планируем разработать рекомендации по проектированию лесопожарных грунтометательных машин. Нужно понять, как влияют на эффективность и качество процесса метания воздушная среда и конструкция грунтомета. Будем расширять теоретические знания о процессе формирования потока грунта с учетом его аэродинамических свойств. Для этого необходимо математическое описание процесса. Надеемся, что мы сможем повысить эффективность и уменьшить время тушения пожаров.
– Кто возможные заказчики ваших исследований? 
– МЧС, специализированные организации наземной охраны лесов, частные лица и индивидуальные предприниматели (которые имеют в собственности лесные участки), лесные питомники и лесхозы, предприятия и организации-арендаторы.
Сначала мы получим опытный образец машины. В дальнейшем, возможно, откроем ООО или ИП по выпуску грунтометов. Мы планируем выйти не только на отечественных, но и на зарубежных покупателей. 
Василий ЯНЧИЛИН
Фотоснимки предоставлены С.Малюковым

Нет комментариев