| Serguei | Дата: Четверг, 20.06.2019, 18:51 | Сообщение # 1 |
|
Специальность не определена
Сержант
Группа: Проверенные
Сообщений: 3
Статус: Оффлайн
| Сообщения о пожарах в тайге появляются каждый год. Очевидно, что, если пожар не угрожает населённым пунктам, тушение могут посчитать неоправданно дорогим. Соответствующие участки называются зонами контроля лесных пожаров
Можно ли вообще тушить таёжные пожары дёшево и безопасно? Вот об этом и порассуждаем.
1. Тушение
Не будучи сам пожарным, приведу, однако, основные и очевидные идеи на эту тему.
- лесной пожар (верховой) опасен быстрым распространением пламени по листве и тонким веткам, подсушенным высокой температурой от пожара. Если доступ к этому (+ подстилка) легковоспламеняющемуся материалу ликвидирован, то пожар практически локализован. Поэтому принципиальная задача при локализации пожара – снижать температуру по фронту пламени.
- заливать пожар сверху авиацией надёжно, но крайне неэкономично, так как вылитое с небольшой высоты большей частью уйдет в землю, а вылитое с большой высоты и раздробившееся на капли в значительной степени испарится в вертикальном потоке тепла от пожара, что снижает влияние на сам пожар.
- наиболее подходящим поглотителем тепла является та же вода, причём самый теплоёмкий процесс – испарение, он почти в 6 раз превосходит нагрев от 0 до 100 градусов (около 2400 кДж/кг против 100град*4200 Дж/(кг·град)=420 кДж/кг).
- собирая эти предпосылки вместе, получаем, что наиболее экономичным средством локализации лесного пожара является ультразвуковой туманогенератор. Как минимум, туман послужит страховкой для пожарных и создаст подходящие условия для тушения пожара из рукавов. При этом появляется возможность использовать ветер, естественно приближаться к пожару при этом необходимо с наветренной стороны, что и безопасней. Но нужен доступ к воде, судя по карте Сибири, обычно подходящий источник можно найти в радиусе 5-10 км.
В настоящее время туманогенераторы используются, например, для пылеподавления. Рассмотрим характеристики данной техники и определимся, что нужно для нашего случая.
- Регулируемый угол наклона по вертикали от -10° до 50°
- Расход воды 4500 л/ч
- Дальность выброса водяной взвеси 70 м
- Электропитание 3х380 В – 480 В при 50/60 Гц
- Насос ВД 5,5 Квт
- Вентилятор 18,5 Квт
- Осциллятор 0,2 Квт
Судя по фото на сайте, аппарат выдаёт струю тумана, нацеленную на небольшую рабочую зону, что предполагает достаточно крупные капли и мощный вентилятор. Нам же как раз нужно облако, легко сносимое ветром, то есть мелкие капли, для которых достаточно меньшей мощности вентилятора. Поэтому полагаю, что для экспериментов начать можно с обычного 3 киловаттного электродвигателя. Для расхода воды порядка нескольких л/с должно хватать напора рукава, поэтому - без насоса. Осциллятор (200 Вт!) – как раз туманообразующая часть аппарата, по нему как минимум нужно сохранить расход воды в режиме мелких капель. В итоге, для питания должно быть достаточно трёхфазного дизель-генератора на 3 кВт. После же определения в эксперименте оптимальных параметров работы, проще использовать сразу дизель с вентилятором и генератором под осциллятор. По наклону необходима возможность вертикальной подачи воздуха.
При этом намечаются три основные режима работы данного аппарата:
- если есть возможность поднять достаточно густое облако до зоны ветра, то это практически решает проблему даже без непосредственного доступа к самому пожару.
- среди целых деревьев, при подходе к зоне пожара, особенно в безветренную погоду, будет возможность создать только саморасползающееся небольшое облако, что, однако, всё равно необходимо для доступа пожарных к фронту пожара.
- после закрепления в выгоревшей зоне, направление продувания будет свободнее, соответственно, создается максимальное облако вглубь пожара. Команда пожарных разделяется на две части, которые продолжают движение уже по периметру в противоположные стороны, периодически выставляя новые пушки и последовательно окружая пожар туманом.
2. Инфраструктура
Любая дешевизна имеет свою цену, поэтому рассмотрим условия, создание которых необходимо для обеспечения успеха по первой части. В глобальном смысле речь идёт о наведении порядка в незаселённых лесных зонах Сибири. Это, вообще говоря, тянет на национальный проект ещё советского масштаба уровня создания сибирского отделения Академии Наук или построения БАМа, но в рамках деятельности МЧС можно по крайней мере наметить основные направления этого нового этапа освоения. Соответственно и проблему борьбы с пожарами в тайге мы будем обсуждать с прицелом на будущее, чтобы возможные траты на создание инфраструктуры были компенсированы последующей востребованностью в менее чрезвычайных отраслях.
Итак, в первой части мы обошлись без авиации при тушении, но осталась транспортная проблема. Нужно доставить пожарную команду и необходимую технику к пожару, насосы (и дизель-генераторы к ним) к водоему, при этом раскатать рукава на несколько километров тайги.
Напрашивается использование в транспортных целях противопожарных просек, которые всё равно остаются лучшим средством первичной локализации пожаров.
Для продолжения определимся, какой транспорт годится для перемещения по тайге и в чём есть необходимость.
Учитывая очевидные факторы дешевизны Д, скорости С, грузоподъёмности Г, получаем:
- трактор (Д, Г)
- вертолёт (С)
Среди экономичных вертолётов можно выделить двухместную Афалину
Расход топлива — 18-22 л/час.
Крейсерская скорость полета — 200 км/ч.
Предполагаемая цена 10 млн руб
Напрашивается, конечно, мысль о более вместительной версии на 3-4 человека, чтобы можно было транспортировать лежачего больного с сопровождающим врачом. Для МЧС было бы идеально.
Видно, однако, что среди транспортных средств явно не хватает (для Д и С) дельталёта (мотодельтаплан с мощным мотором и на шасси). Он сопоставим по скорости и расходу топлива с автомобилем, но стоит 100-200 тыс руб (см ссылки: характеристики, национальные особенности, фактические скорости и расход топлива, полёты на дизелях).
Для массового использования при патрулировании в тайге дельталёт – как раз самое подходящее. Но ему необходимо место для взлёта/посадки, в том числе при аварийной ситуации. При размахе крыла около 10 м, получаем ширину необходимой просеки в 20 м. Вообще говоря, по этой просеке можно и летать, что безопасней и устойчивей по ветру (а возможно и экономичней, см. далее про экранный эффект).
Собственно же просеки под организацию пожаротушения должны иметь ширину порядка 3 м , то есть такого размера, чтобы проехал трактор с прицепом. Точнее, изначально - минимально возможную по технологии создания просеки, потом - как стричь будут.
Наконец, требуется распределённая единая система мониторинга и контроля за тайгой, которая бы обслуживала МЧС и лесное хозяйство, отчасти метеорологию, геологию и туризм. Звеном этой системы должна стать станция, на которой бы и находились необходимые персонал и оборудование.
Но даже смелые фантазии должны иметь некоторые естественные границы. Хотя бы для первичных оценок. Поэтому определимся с масштабами и частотой просек.
Самое красивое решение – измерять зелёное море тайги в морских милях (1852 м), а просеки делать строго вдоль меридианов и параллелей, как минимум заблудиться будет уже невозможно.
Одна морская миля равна одной минуте меридиана, соответственно один градус (60 минут) – 111 км. Получаем такие сетки:
- каждый градус =111 км – расположение Станций (для сравнения расстояние между областными центрами в европейской части России 150-250 км)
- каждые 3 минуты=5.5 км – дельталётная просека в 20 м
- каждую минуту=1.8 км – пожарная просека в 3 м, площадь соответствующего квадрата 350 га (для сравнения средний пожар = 20-200 га, нужно 30-40 пожарных и крупный пожар = 200-2000 га, нужно около 100 пожарных)
Создание просек оговорим позже, в третьей части, а здесь скажем пару слов про их обслуживание, которое очевидно должно сводиться к осеннему скашиванию всего, что выросло за год.
Пример крупной косилки на ширину 3.2 м
Ширина захвата м. 3.2
Минимальная потребляемая мощность л. с. от 45
Рабочая скорость движения км/час до 15
Производительность га/час 4,57
Масса кг. 510
Агрегатируются с тракторами типа МТЗ 82.1, Беларус, ЮМЗ
Как и в случае с примером туманогенератора, это слишком мощно. Поскольку важно, чтобы просеки не зарастали, этот пункт имеет принципиальное значение для работоспособности всего проекта. От себя здесь могу предложить скорее постановку задачи, чем решение.
Нужна рама на колёсах-грунтозацепах, состоящая (помимо штанг, соединителей и т.п. деталей) из переднего, верхнего ограничителя, под который будет подгибаться слишком высокое, и нижнего ограничителя (возможно совпадающего с осью колёс), в который будет упираться трава при ударе ножа. От колёс - цепной привод на ось длинного, секционного лёгкого барабана, с несколькими косыми (под углом к оси барабана) ножами в каждой секции, которые либо режут низкое, либо предварительно строгают наклоненное высокое. Вся конструкция должна быть настолько лёгкой, чтобы её мог толкать перед собой не трактор с собственным весом в 3.5 т , а дизельный квадроцикл в 500 кг.
Здесь же отметим важность использования на регулярной основе спутниковой информации. Особенно с учётом того, где сейчас работает бывший министр МЧС. То есть возможности есть, осталось довести до ума.
Также стоит отметить использование такой новой техники как тепловизоры, стационарные - для регулярных наблюдений в автоматическом режиме (дальность до 20 км)
или подвешенные на дронах - для контроля за тушением пожара
Если это используется охотниками, то странно не использовать это пожарным:
«Расстояние обнаружения животного среднего размера (волк, кабан) с объективом 9 мм – более 500 метров.»
Разумеется, вся упоминаемая здесь техника должна быть отечественного производства с качеством на уровне лучших образцов советской военной техники: простой, надёжной, удобной в использовании и обслуживании.
3. Обоснование инфраструктуры
Из перечисленных выше мероприятий наиболее затратным очевидно представляется создание и поддержание в нужном состоянии просек. Поэтому отметим доходные статьи, которые могли бы скомпенсировать отчасти эти затраты.
Для начала уточним стоимость леса при оценке ущерба. Например, по этой статье
Ущерб от лесных пожаров в 2018 году составил около 15 млрд руб. «В истекшем году на территории Российской Федерации зарегистрировано свыше 12 тыс. лесных пожаров, огнем пройдено 8,5 млн га земель лесного фонда и почти 92 тыс. га земель иных категорий»,— рассказал официальный представитель Генпрокуратуры России Александр Куренной …
Таким образом, стоимость 1 га леса – около 2 тыс руб. Собственно поэтому его и не тушат.
Коммерческая же стоимость пиломатериалов очевидно складывается из транспортных расходов и стоимости деревообработки. Отсюда получаем следующее естественное решение.
Местные потребности в пиломатериалах должны обеспечиваться мобильными производствами, которые бы сокращали до минимума транспортные расходы. То есть требуются мобильные лесопилки, которые бы работали непосредственно на создаваемой просеке. В компанию им нужно добавить мобильные же микроволновые сушилки, которые бы сразу же выдавали конечный продукт для последующей непосредственной доставки потребителю.
Обслуживание же просек очевидно упирается в возможность их использования не только для патрульных дельталётов. И здесь можно обозначить два направления.
А) Судно на воздушной подушке (СВП)
Наиболее распространенными являются классический вариант с гибкой «юбкой», которая лучше подходит для неровной поверхности, и скеговый (ограничивающие баллоны, как у надувной лодки) вариант, который активно разрабатывался у нас.
Имея прямолинейные просеки с относительно ровной поверхностью, можно было бы использовать все плюсы СВП. При необходимости добавив металлизированную защиту в нижней части скегов или скомбинировав юбку поверх скега для создания промежуточной камеры, экономящей давление при проходе над неровностями. Когда появится такое поле деятельности, конструкторам будет виднее.
Б) Экраноплан — высокоскоростное транспортное средство, летящее в пределах действия аэродинамического экрана (увеличение подъёмной силы при полёте вблизи экранирующей поверхности), то есть на относительно небольшой (до нескольких метров) высоте от поверхности воды, земли, снега или льда.
и Экранолёт — летательный аппарат, так же, как и экраноплан, использующий экранный эффект для полёта, но имеющий возможность оторваться от «экрана» и лететь на больших высотах аналогично самолёту.
Здесь основная и в целом нерешённая проблема как раз с возможностью летать в различных режимах, хотя решение проблемы при гораздо больших нагрузках в военных самолётах с изменяемой геометрией крыла свидетельствует о принципиальной реальности решения. Большие высоты очевидно лучше оставить для самолётов, а вот для поворота (в случае просеки), пролёта над разного рода препятствиями (наконец, над встречным экранолётом), отрыв действительно необходим.
Соответственно, Станционные просеки должны делаться более широкими и предназначаться для экранопланов и экранолётов, а дельтолётные – для СВП. При этом с учётом однополосного движения по просеке могут будут задействованы одновременно необходимое количество просек. То есть Станции должны будут отвечать ещё и за диспетчеризацию этих транспортных потоков.
Самое фантастическое в этом проекте – разумеется проконтролировать расходы, для чего потребовались бы
- полностью прозрачная отчётность по НИОКРам, конкурсам и проведению работ;
- компетентное руководство, способное в том числе дать исчерпывающий ответ на любой адекватный вопрос;
- контроль общественности, с участием конструкторов, журналистов, представителей политических партий и прочих заинтересованных лиц.
Не знаю, когда и в каком объёме это будет реализовано, но … просто иначе это сделают китайцы.
Сообщение отредактировал Serguei - Суббота, 22.06.2019, 14:03 |
| |
|
|
