RU2375092C1 - Method for extinguishing of forest fires - Google Patents

Abstract

FIELD: means of protection.

SUBSTANCE: invention is related to fire extinguishing equipment, in particular to method for fire control mainly in case of forest fires, and consists in the fact that in front of fire edge a fire-retardant strip is arranged, where fire-fighting medium (FFM) is supplied in the form of inertial gas mixture with aerosols, at the same time in order to produce inertial gas and aerosols, air is used, as well as powdered fuels and fire-resistant particles of, for instance coal or wood, clay or ash. Size of powdered fuels and fire-resistant particles is accepted based on their hovering in air to approach of fire edge, particles are sprayed on fire-fighting strip in concentration of mixture with air close to stoichiometric one, mixture is exploded remotely prior to approaching of fire-fighting strip of fire edge.

EFFECT: simplified delivery and distribution of FFM in fire-fighting strip, considerable simplification of forest fire extinguishing means complex - when ready components of FFM are used, only transport is required for their delivery and distribution in strip.

Description

Изобретение относится к противопожарной технике и, в частности, к способам сдерживания огня преимущественно при лесных пожарах.The invention relates to fire fighting equipment and, in particular, to methods of containing fire primarily in forest fires.

Лесные пожары обычно распространяются в виде фронта огня, чаще всего движущегося по ветру. Известным способом тушения такого пожара является создание на пути пожара заградительной полосы, препятствующей продвижению огня. В качестве препятствия могут быть использованы негорючие материалы или удалены лесные породы.Forest fires usually spread in the form of a fire front, most often moving in the wind. A known method of extinguishing such a fire is to create a barrier strip in the path of the fire that impedes the progress of the fire. Non-combustible materials may be used as an obstacle or forest species removed.

Известны как негорючие материалы, создающие огнегасящую среду (ОГС), инертные газы. Так, известны стационарная установка «Саупиг», выбрасывающая жидкий азот, и передвижная - «Штурм», см. патент РФ №2050865. Однако мощности обеих установок недостаточны для подавления крупных пожаров. Так, установка «Саупиг» имеет запас жидкого азота в количестве 10 т, а установка «Штурм» - всего 6 т.Known as non-combustible materials that create a fire extinguishing medium (OGS), inert gases. Thus, the stationary Saupig plant, which emits liquid nitrogen, and the mobile Sturm installation, are known, see RF patent No. 2050865. However, the power of both installations is insufficient to suppress large fires. So, the Saupig installation has a stock of liquid nitrogen in the amount of 10 tons, and the Sturm installation has only 6 tons.

Известка также Установка для пожаротушения, использующая воздушно-реактивный двигатель для подачи водовоздушной огнегасящей смеси, см. патент РФ №2236876.Lime also Fire extinguishing apparatus using an air-jet engine for supplying a water-air extinguishing mixture, see RF patent No. 2236876.

В качестве генератора инертного газа используют отработавшие авиационные газотурбинные двигатели (ГТД). Известен авиационный ГТД, используемый для тушения пожаров на промыслах нефти и газа, см. патент РФ №2039212.As an inert gas generator, used aviation gas turbine engines (GTE) are used. Known aviation gas turbine engine used to extinguish fires in the oil and gas fields, see RF patent No. 2039212.

В настоящее время многие применяемые огнегасительные составы содержат аэрозоли, которые доставляются в очаг горения с инертным газом и способствуют поглощению тепла и кислорода при смешении с продуктами горения. Однако значительная часть аэрозолей вырабатывают путем сжигания твердотопливных (пороховых) зарядов.Currently, many extinguishing agents used contain aerosols that are delivered to the combustion site with an inert gas and contribute to the absorption of heat and oxygen when mixed with combustion products. However, a significant part of aerosols is produced by burning solid fuel (powder) charges.

Известен, например, способ генерации инертной среды путем сжигания твердого топлива с выделением аэрозолей щелочных металлов, по патенту РФ №2005516. Известен способ получения пороховых газов с аэрозолями твердых ингибиторов, по патенту РФ №2019214. Известен также способ получения пороховых газов с аэрозолями по патенту РФ №2078599.Known, for example, is a method of generating an inert medium by burning solid fuel with the release of aerosols of alkali metals, according to the patent of the Russian Federation No. 20055516. A known method of producing powder gases with aerosols of solid inhibitors, according to the patent of the Russian Federation No.2019214. There is also known a method of producing powder gases with aerosols according to the patent of the Russian Federation No. 2078599.

Известен также способ тушения пожара по патенту РФ №2102093, по которому получают инертную пену средней кратности. После смешения пены с пиротехническим газом получают инертную пену высокой кратности, содержащую аэрозоль.There is also a method of extinguishing a fire according to the patent of the Russian Federation No. 2102093, according to which an inert foam of medium multiplicity is obtained. After mixing the foam with pyrotechnic gas, an inert foam of high multiplicity containing an aerosol is obtained.

Известно применение аэрозолей в виде огнестойких порошков, доставляемых в зону горения метанием, см. патенты РФ №1818107 и №2027452, струей гасящей среды, см. патент РФ №2036674.The use of aerosols in the form of fire-resistant powders delivered to the combustion zone by throwing is known, see RF patents No. 1818107 and No. 2027452, with a quenching spray, see RF patent No. 2036674.

Известен также способ тушения пожара по патенту РФ №2110302, по которому в очаг горения подают огнестойкие частицы, размеры которых принимают из расчета зависания или взвешивания частиц в восходящем потоке продуктов горения.There is also known a method of extinguishing a fire according to the patent of the Russian Federation No. 2110302, according to which fire-resistant particles are fed into the burning area, the sizes of which are taken from the calculation of the particles hanging or weighing in the upward flow of combustion products.

Известен способ тушения пожара реактивной струей ТРД, см. патент РФ №2130793.A known method of extinguishing a fire with a jet engine turbojet engine, see RF patent No. 2130793.

Известен также способ тушения лесных пожаров, см.заявку на изобретение №2008127633, по которой для получения инертного газа используют пылевидные частицы древесины - фитотоплива, запасаемые или вырабатываемые на месте пожара. Фитотопливо сжигают со сжатым воздухом в газогенераторе газотурбинной установки, а выхлопные газы распределяют по огнезащитной полосе.There is also a method of extinguishing forest fires, see the application for invention No. 2008127633, according to which inert gas is used as pulverized wood particles - phytofuel, stored or produced at the fire site. Phyto-fuel is burned with compressed air in a gas generator of a gas turbine plant, and exhaust gases are distributed along a fire-retardant strip.

Указанный способ принят за прототип предлагаемого изобретения.The specified method is adopted as a prototype of the invention.

Недостатками указанного способа являются необходимость использовать на пожаре сложные газотурбинные установки и трудности доставки и распределения ОГС по огнезащитной полосе.The disadvantages of this method are the need to use complex gas turbine plants in a fire and the difficulties in the delivery and distribution of OGS in the fireproof strip.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, отказ от применения газотурбинных установок и упрощение доставки и распределения ОГС по огнезащитной полосе.The aim of the invention is to eliminate these drawbacks, the rejection of the use of gas turbine plants and the simplification of the delivery and distribution of OGS in the fireproof strip.

Поставленная цель достигается по предлагаемому способу тушения лесных пожаров, преимущественно сильных, распространяющихся в виде фронта пожара, по которому перед фронтом пожара создают огнезащитную полосу, в которую подают огнегасящую среду (ОГС) в виде смеси инертного раза с аэрозолями, при этом для получения инертного раза и аэрозолей используют воздух и пылевидные горючие и огнестойкие частицы, например, угля или древесины, глины или золы.This goal is achieved by the proposed method of extinguishing forest fires, mainly strong, propagating in the form of a fire front, along which a fire-retardant strip is created in front of the fire front, into which a fire-extinguishing medium (OGS) is supplied in the form of a mixture of inert times with aerosols, in order to obtain inert times and aerosols use air and dusty combustible and fireproof particles, for example, coal or wood, clay or ash.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что размеры пылевидных горючих и огнестойких частиц принимают из расчета зависания их в воздухе до подхода фронта пожара, частицы распыляют на огнезащитной полосе в концентрации смеси с воздухом, близкой к стехиометрической, смесь подрывают дистанционно перед подходом к огнезащитной полосе фронта пожара.The essence of the invention lies in the fact that the dimensions of the dusty combustible and fire-resistant particles are taken from the calculation of their hovering in the air until the front of the fire approaches, the particles are sprayed on the fire-retardant strip at a concentration of the mixture with air close to stoichiometric, the mixture is detonated remotely before approaching the fire-retardant front fire.

Таким образом, инертный газ получают при детонации взрывчатой смеси, созданной на огнезащитной полосе. При этом в качестве пылевидных горючих частиц могут быть использованы фитотопливо, уголь, мука и другие органические порошки. В качестве огнестойких частиц могут служить глина, зола. Для полного использования горючих частиц при детонации смесь их с воздухом должка быть по возможности равномерной. С этой целью горючие и огнестойкие частицы измельчают до размеров, при которых частицы зависают в воздухе на несколько суток. Для легких материалов, древесины и муки эти размеры составляют 1-5 мкм, что соответствует размерам тонкой муки. Для измельчения и просева таких порошков имеются известные мельницы и аэросепараторы, см., например, патенты РФ №2102113 и №2102114. Для измельчения материалов применяют также шаровые, валковые, дисковые, струйные мельницы и другие агрегаты. Пылевидную древесину можно заготавливать в лесах как недорогое и возобновляемое фитотопливо. Это же оборудование может применяться непосредственно на месте пожара. Большая поверхность тонко измельченных горючих материалов обеспечивает их надежную детонацию в снеси с воздухом.Thus, an inert gas is obtained by detonating an explosive mixture created in a fireproof strip. Moreover, phytofuels, coal, flour and other organic powders can be used as dusty combustible particles. Clay, ash can serve as fire-resistant particles. For the full use of combustible particles in detonation, their mixture with air should be as uniform as possible. For this purpose, combustible and fire-resistant particles are crushed to a size at which the particles freeze in the air for several days. For light materials, wood and flour, these sizes are 1-5 microns, which corresponds to the size of fine flour. For grinding and sieving of such powders there are known mills and air separators, see, for example, RF patents No. 2102113 and No. 2102114. For grinding materials, ball, roller, disk, jet mills and other units are also used. Dusty wood can be harvested in forests as inexpensive and renewable phyto-fuel. The same equipment can be used directly at the scene of a fire. The large surface of finely ground combustible materials ensures their reliable detonation when carried with air.

Стехиометрическое соотношение фитотоплива с воздухом составляет 0,2:1,0 кг/кг, а угля с воздухом - 0,08:1,0 кг/кг. При зависании частиц в воздухе в результате дрейфа частиц концентрация их по объему смеси выравнивается. Концентрация огнестойких частиц может изменяться в широких пределах и должна рассчитываться с учетом зольных остатков горючих частиц. Так, зольность угля составляет по весу 10-20%, а зольность фитотоплива - 1-3%.The stoichiometric ratio of phyto fuel to air is 0.2: 1.0 kg / kg, and coal to air is 0.08: 1.0 kg / kg. When particles hang in the air as a result of particle drift, their concentration is equalized over the volume of the mixture. The concentration of fire-resistant particles can vary widely and must be calculated taking into account the ash residues of combustible particles. So, the ash content of coal is 10-20% by weight, and the ash content of phyto fuel is 1-3%.

Аэрозоли доставляют на огнезащитную полосу обычными транспортными средствами и распределяют равномерно по ширине полосы распылителями. Запас аэрозолей на единицу длины полосы устанавливается в зависимости от интенсивности пожара, скорости выгорания леса, силы ветра и других факторов.Aerosols are delivered to the fire retardant strip by conventional vehicles and distributed evenly over the width of the strip by spray guns. The stock of aerosols per unit of strip length is set depending on the intensity of the fire, the rate of burnout of the forest, wind strength and other factors.

Взрывчатую смесь на огнезащитной полосе подрывают при приближении фронта пожара, при котором появляется заметная тяга воздуха в сторону огня. Подрыв смеси осуществляют как по отдельным участкам полосы, так и всей полосы. Для подрыва используют, например, электрозапалы с дистанционным включением. При подрыве смеси проходит ударная волна, которая на стороне пожара сбивает пламя и приостанавливает на время продвижение огня. После подрыва смеси образуется высокотемпературная зона огнегасящей среды, которая быстро остывает благодаря высвечиванию энергии раскаленными огнестойкими частицами. При понижении температуры ОГС она уменьшается в объеме и приближается к земле.The explosive mixture in the fireproof strip is undermined when the front of the fire approaches, in which there is a noticeable draft of air towards the fire. Undermining the mixture is carried out both in individual sections of the strip, and the entire strip. For detonation, use, for example, electric triggers with remote start. When the mixture is detonated, a shock wave passes, which on the side of the fire knocks down the flame and stops the progress of the fire for a while. After the mixture is blown up, a high-temperature zone of the extinguishing medium is formed, which quickly cools due to the emission of energy by hot flame-retardant particles. With a decrease in the GHS temperature, it decreases in volume and approaches the earth.

При приближении огня происходит подсос ОГС в зону горения, при этом интенсивность горения снижается и подсос ослабевает. Подпитка фронта пожара огнегасящей средой продолжается в течение всего времени выгорания леса, что занимает несколько часов. На это время рассчитывается запас ОГС.As the fire approaches, there is a suction of the OGS into the combustion zone, while the burning intensity decreases and the suction decreases. The fire front is fed with fire extinguishing medium during the whole time of forest burning, which takes several hours. At this time, the stock of OGS is calculated.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является существенное упрощение комплекса средств тушения лесных пожаров. Так, при использовании готовых компонентов ОГС потребуется только транспорт для их доставки и распределения на полосе. Кроме того использование древесины и глины для приготовления компонентов ОГС на месте пожара позволяет исключить дальние перевозки огнегасящих материалов.The technical result of the invention is a significant simplification of the set of means to extinguish forest fires. So, when using ready-made OGS components, only transport will be required for their delivery and distribution on the strip. In addition, the use of wood and clay for the preparation of OGS components at the fire site eliminates the long-distance transport of extinguishing materials.

Кроме того, предложенное изобретение может быть использовано для борьбы с террористами и противником путем создания защитных полос и препятствий для передвижения боевой техники и живой силы.In addition, the proposed invention can be used to combat terrorists and the enemy by creating protective lanes and obstacles to the movement of military equipment and manpower.

Сущность изобретения поясняется на примерах.The invention is illustrated by examples.

Пример 1. Низовой пожар в лесу распространяется фронтом 12 км по ветру со скоростью 3 км в сутки. Огневой рубеж выбирают на расстоянии 6 км от фронта с учетом ровного рельефа местности. В течение первых суток расчищают и прокладывают огнезащитную полосу шириной 5 м и подъездную дорогу. В это же время на опорной базе вблизи полосы валят лес и нарабатывают фитотопливо, добывают в карьере глину и нарабатывают зависающую пыль. В течение следующих суток завозят аэрозоли и заполняют ими огнезащитную полосу. По полосе, разделенной на короткие участки, проходят цистерны с фитотопливом и глинопорошком и распыляют аэрозоли над дорогой. Расчетное сечение вала ОГС составляет 80 м², расход фитотоплива составляет 16 кг/м полосы, расход глинопорошка составляет 12 м²/м полосы. Аэрозоли подают на высоту 12 м, после чего воздух, утяжеленный аэрозолями, оседает на землю и растекается по ней, не теряя аэрозоли. В конце дня на каждом участке полосы устанавливают электрозапалы и прокладывают линии дистанционного подрыва. На третьи сутки при приближении огня к участку полосы на 30-50 м производят подрыв смеси. Температура продуктов сгорания достигает 1000°С и более, сечение вала увеличивается в 2-3 раза, но тепло быстро высвечивается частицами глинопорошка, температура смеси падает до 100-200°С и ОГС оседает на землю. При подходе огня к полосе ОГС тяга зоны горения подсасывает ОГС и из-за недостатка кислорода интенсивность горения и тяга ослабевают. Продвижение огня приостанавливается, со временем лес выгорает и пожар ослабевает и затухает. Остатки ОГС на полосе рассеиваются в течение следующей недели.Example 1. Ground fire in the forest spreads with a 12 km front in the wind at a speed of 3 km per day. The firing line is chosen at a distance of 6 km from the front, taking into account the even terrain. During the first day, a fireproof strip of 5 m wide and an access road are cleared and laid. At the same time, at a support base near the strip, they cut down the forest and produce phytofuel, extract clay in the quarry and produce freezing dust. Over the next day, aerosols are brought in and filled with a fireproof strip. In a strip divided into short sections, tanks with phytofuel and clay powder pass and aerosols are sprayed over the road. The calculated cross-section of the OGS shaft is 80 m ² , the consumption of phytofuel is 16 kg / m strip, the consumption of clay powder is 12 m ² / m strip. Aerosols are supplied to a height of 12 m, after which air, heavier than aerosols, settles on the ground and spreads over it without losing aerosols. At the end of the day, electric barrels are installed on each section of the strip and lines of remote detonation are laid. On the third day, when the fire approaches the section of the strip at 30-50 m, the mixture is blown up. The temperature of the combustion products reaches 1000 ° C or more, the cross-section of the shaft increases by 2-3 times, but the heat is quickly displayed by particles of clay powder, the temperature of the mixture drops to 100-200 ° C and the OGS settles to the ground. When the fire approaches the OGS band, the draft of the combustion zone draws in the OGS and, due to a lack of oxygen, the combustion intensity and the draft decrease. The progress of the fire stops, over time, the forest burns out and the fire weakens and extinguishes. OGS residues in the band disperse over the next week.

Пример 2. Верховой пожар в сыром лесу распространяется сильным ветром на фронте 20 км со скоростью 6 км в сутки. Огневой рубеж выбирают на расстоянии 18 км от фронта. В течение первых двух суток валят лес и прокладывают огнезащитную полосу шириной 5 м, подъездную дорогу и дорогу вдоль всей полосы. В это же время на опорной базе вблизи полосы нарабатывают фитотопливо, добывают в карьере глину и нарабатывают и завозят заготовленные аэрозоли. В течение следующих суток аэрозолями заполняют огнезащитную полосу с сечением вала смеси до 100 м². При верховом ветре аэрозоли распыляют на высоте 3-5 м и вал смеси растекается вдоль Земли на ширину 20-30 м. При подходе огня к полосе производят подрыв смеси по отдельным участкам. При подрыве деревья на огнезащитной полосе не возгораются. После высвечивания энергии температура ОГС падает и объем вала уменьшается. При подходе к полосе фронта пожара он останавливается на расстоянии от полосы 30-50 м. Верховым ветром горящие ветви забрасываются на огнегасящую полосу, воспламеняют деревья, но быстро гаснут из-за нехватки кислорода. По истечении времени лес перед огнезащитной полосой выгорает и пожар прекращается.Example 2. A horse fire in a damp forest is propagated by a strong wind at a front of 20 km at a speed of 6 km per day. The firing line is chosen at a distance of 18 km from the front. During the first two days, they cut down the forest and lay a fireproof strip 5 m wide, an access road and a road along the entire strip. At the same time, on a support base near the strip, phytofuel is produced, clay is mined in the quarry and accumulated aerosols are produced and imported. Over the next day, a fire-retardant strip with a cross section of the mixture shaft up to 100 m ^{2 is} filled with aerosols. In high winds, aerosols are sprayed at a height of 3-5 m and the mixture shaft spreads along the Earth to a width of 20-30 m. When the fire approaches the strip, the mixture is blown up in separate sections. When blown up, trees in a fireproof strip do not ignite. After the emission of energy, the temperature of the OGS decreases and the volume of the shaft decreases. When approaching the strip of the front of the fire, it stops at a distance of 30-50 m from the strip. By riding wind, burning branches are thrown onto the fire-extinguishing strip, ignite the trees, but quickly go out due to lack of oxygen. After time, the forest in front of the fireproof strip burns out and the fire stops.

Пример 3. Сильный пожар в сухом лесу распространяется несколькими фронтами общей протяженностью 30 км со скоростью 4 км в сутки. Огневой рубеж выбирают на расстоянии 12 км от фронтов и пускают встречный пожар, ограничивая его мощность обычными средствами. В течение первых двух суток выжигают лес и прокладывают огнезащитную полосу шириной 20 м, подъездную и тыловую дороги. В это же время на опорные тыловые базы завозят заготовленные и просеянные углепорошок и золу.Example 3. A strong fire in a dry forest spreads over several fronts with a total length of 30 km at a speed of 4 km per day. The firing line is chosen at a distance of 12 km from the fronts and a counter fire is launched, limiting its power by conventional means. During the first two days, the forest is burned and a fire-retardant strip with a width of 20 m, access and rear roads are laid. At the same time, harvested and sifted coal powder and ash are imported to the supporting rear bases.

В течение третьих суток заполняют ею огнезащитную полосу аэрозолями. На полосе, разделенной на 5-6 меньших участков, формируют вал смеси сечением 120 м². Расход углепорошка принимают 10 кг на 1 м полосы, расход золы - 20 кг/м. При верховом ветре аэрозоли распыляют на высоте 3-5 м и вал снеси растекается вдоль земли на ширину 30-40 м.During the third day, they fill it with a fireproof strip with aerosols. In a strip divided into 5-6 smaller sections, a mixture shaft with a section of 120 m ^{2 is formed} . The consumption of coal powder is 10 kg per 1 m of the strip, the ash consumption is 20 kg / m. In high winds, aerosols are sprayed at a height of 3-5 m and the demolition shaft spreads along the ground to a width of 30-40 m.

При подходе огня к полосе производят подрыв смеси по отдельным участкам. После высвечивания энергии температура ОГС падает и объем вала уменьшается. При подходе к полосе фронта пожара он останавливается на расстоянии от полосы 50-60 м. Верховым ветром горящие ветви забрасываются на огнегасящую полосу и гаснут. Выгорание сухого леса происходит за 1-2 часа. После этого пожар прекращается.When the fire approaches the strip, the mixture is blown up in separate sections. After the emission of energy, the temperature of the OGS decreases and the volume of the shaft decreases. When approaching the strip of the front of the fire, it stops at a distance of 50-60 m from the strip. By riding the wind, burning branches are thrown onto the extinguishing strip and go out. Burning out of dry wood occurs in 1-2 hours. After that, the fire stops.

Предлагаемое изобретение имеет широкую область применения. Концентрированным взрывом ОГС можно гасить не только лесные пожары, но и горящие фонтаны нефти или газа, разливы и склады нефти, горящие поля. При угрозе схода снежных лавин удобно вызывать его подрывом смеси, подготовленной вблизи лавины.The present invention has a wide scope. A concentrated OGS explosion can extinguish not only forest fires, but also burning fountains of oil or gas, oil spills and stockpiles, burning fields. If there is a threat of snow avalanches, it is convenient to cause it to undermine the mixture prepared near the avalanche.

С другой стороны, применение по данному способу ОГС позволяет жестко ограничивать действия военного противника при проведении наземных и водных боевых операций. Применение ОГС по широкой полосе или по площади позволяет блокировать и выдавливать из укрытия террористов, крыс, саранчу и других вредителей.On the other hand, the use of OGS by this method makes it possible to severely limit the actions of a military enemy during ground and water combat operations. The use of OGS over a wide band or over an area allows you to block and squeeze out terrorists, rats, locusts and other pests from their shelters.

Claims (1)

Способ тушения лесных пожаров, преимущественно сильных, распространяющихся в виде фронта пожара, по которому перед фронтом пожара создают огнезащитную полосу, в которую подают огнегасящую среду в виде смеси инертного газа с аэрозолями, при этом для получения инертного газа и аэрозолей используют пылевидные горючие и огнестойкие частицы и воздух, отличающийся тем, что размеры пылевидных горючих и огнестойких частиц принимают из расчета зависания их в воздухе до подхода фронта пожара, частицы распыляют на огнезащитной полосе в концентрации смеси с воздухом, близкой к стехиометрической, смесь подрывают дистанционно перед подходом к огнезащитной полосе фронта пожара. The method of extinguishing forest fires, mainly strong, propagating in the form of a fire front, along which a fire-retardant strip is created in front of the fire front, into which a fire-extinguishing medium is supplied in the form of a mixture of inert gas with aerosols, and dusty combustible and fire-resistant particles are used to obtain inert gas and aerosols and air, characterized in that the dimensions of the dusty combustible and fire-resistant particles are taken from the calculation of their hovering in the air before the approach of the fire front, the particles are sprayed on a fireproof strip in a concentration uu air mixture close to the stoichiometric mixture before undermine remotely approach to fire retardant band edge.