Способ остановки огня при степных пожарах и профилактики торфяных пожаров
Владельцы патента RU 2705611:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)
Изобретение относится к способам для предотвращения пожара или сдерживания огня и может быть использовано в засушливых регионах для остановки степных пожаров на подступах к населенным пунктам и другим объектам, а также для профилактики торфяных пожаров. В результате использования предлагаемого способа появляется возможность остановки огня при степных пожарах на подступах к населенным пунктам и другим пожароопасным объектам, а также профилактики торфяных пожаров, без привлечения тяжелой техники и химических антипиренов. Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ включает создание противопожарных полос вокруг границ населенных пунктов, использование влаги в грунте для остановки огня, согласно изобретению в грунт закапывают тепловые трубы с хладагентом внутри них вокруг населенных пунктов на глубину сезонного прогревания грунта 1,5-2 м и с шагом 3-6 м в зависимости климатической зоны, при этом верхние части тепловых труб с конденсационной зоной располагают над землей и на них закрепляют радиаторы, а нижние части тепловых труб с испарительной зоной зарывают в грунт и на них также закрепляют радиаторы, в зимний период отводят тепло от грунта посредством циркуляции хладагента в тепловых трубах, используя низкие температуры наружного воздуха, грунт намораживают вокруг тепловых труб, замораживая также корни растений, располагающихся в верхнем слое грунта, в результате чего при размораживании грунта вокруг тепловых труб под влиянием солнечной радиации в весенне-летний период получают увлажненную полосу земли без растительного покрова и останавливают фронт степного пожара и предупреждают торфяные пожары.1 ил.
Изобретение относится к способам для предотвращения пожара или сдерживания огня, и может быть использовано в засушливых регионах для остановки степных пожаров на подступах в населенные пункты и другие объекты, а также для профилактики торфяных пожаров.
Климат российских степей — умеренно-континентальный, отличается большой сухостью, поэтому земли степей страдают от недостатка влаги, а весной после таяния снежного покрова солнечная радиация, сильный ветер провоцируют стихийное, неконтролируемое распространение огня по сухому растительному покрову степей. При этом водоемы еще могут быть скованы льдом.
Мощность сезонной мерзлоты в пределах России изменяется от нескольких сантиметров до 1-2 м. В средних широтах глубина сезонного промерзания составляет 0,6-0,8 метров.
Известен способ свайного строительства с термостабилизацией грунта вокруг каждой опорной сваи с целью сохранения природного мерзлого состояния грунта, включающий применение капсулированных погружных устройств-термостабилизаторов с хладагентом (Долгих Г.М., Окунев С.Н., Кинцлер Ю.Э. Практический опыт строительства оснований зданий и сооружений в условиях ВМГ. Тюмень. ООО НПО «Фундаментстройаркос», 2002). Капсулированные погружные устройства-термостабилизаторы с хладагентом помещают в специальные скважины, пробуренные рядом с опорными сваями для создания мерзлотного массива. Радиус зоны замерзания грунта вокруг подобного термостабилизаторов при среднезимней температуре -15оС составляет 1,5 м и имеет вид усеченного конуса на глубину промерзания с диаметром в основании около 0,5 м. ТСГ помещают в полугерметичную гильзу, в которую заливают определенное количество низковязкого теплоносителя типа ХНТ-НВ на основе пропиленгликоля с ПАВами в качестве буферного теплообменного агента.
Известен накладной шнуровой заряд для локализации низовых лесных и степных пожаров, в котором тушение огня осуществляют путем подрыва грунта, ударная волна через разрез устремляется в сторону фронта горения и воздействует на факел пламени, а отраженная от поверхности ударная волна дополнительно усиливает эффект тушения (патент РФ №2496539, МПК A62C3/02, опубл. 27.12.2013).
Недостатком известного способа является трудоемкость размещения и фиксации на требуемой высоте от подстилающей поверхности и подготовки к подрыву. Этот процесс требует выполнения большого объема ручного труда в опасной зоне на пути распространения фронта пожара. Обеспечение высокой производительности процесса подготовки устройства к срабатыванию затруднительно. Реализация технических систем, обеспечивающих высокую скорость создания заградительной полосы на базе указанного устройства затруднена.
Известен способ остановки фронта лесного низового пожара с помощью отжига (пуска встречного огня) без прокладки опорной полосы, в котором один из операторов зажигает напочвенный покров по намеченной линии отжига фитильно-капельным аппаратом, второй оператор с помощью ручной воздуходувки направляет воздушный поток на тыльную кромку горящей полосы, в результате происходит аэродинамический срыв пламени и вынос с кромки тлеющих фрагментов горючих материалов на выгоревшую полосу (патент РФ №2170118, МПК A62C 3/02, опубл. 10.07.2001).
Недостатком известного способа является необходимость большого количества операторов для эффективного тушения пожара, а также высокой квалификации операторов, осуществляющих пуск встречного огня, соблюдение правил, влияние на ход тушения пожара известным способом большого количества факторов: направления и скорости ветра, времени суток и т.д.
Известны способы защиты от низовых пожаров, заключающийся в создании противопожарных заслонов, путем обработки растительного покрова и поверхности растущих деревьев атмосферостойким огнезащитным антипиреном, вдоль участка защищаемой территории и на глубину, зависящую от «листового индекса» территории антипиреном до наступления пожароопасного сезона (патент РФ № 2686506, МПК А62С 3/02, опубл., патент Китая № 101508899, МПК А62D 1/00, C09K 21/14, A01G 23/00, опубл. 19.08.2009).
Недостатком известных способов является низкая эффективность обработки антипиреном.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является противопожарная опашка, создание минерализованных полос вокруг границ населенных пунктов с использованием тяжелой техники: бульдозеров, тракторов, оснащенных плугами и фрезами (патент РФ №2170119, МПК A62C3/02 , опубл. 10.07.2001). Создают дренажную щель и нижнюю часть канавы обрабатывают специальным составом против пожаров. Дополнительно снижают интенсивность огня влагой, образующейся на дне полосы. При этом поднятый грунт отбрасывается на сухой растительный покров поверхности грунта. Низовой лесной пожар, дойдя до слоя грунта, снижает интенсивность, и горение сухого растительного покрова переходит в тление под насыпанным на них грунтом. Дойдя до дренажной щели, разделяющей слой с сухим растительным покровом, горение прекращается. После остановки пожара кромки щели смыкаются проходом заделывающего устройства, что исключает проникновение тепла в толщу многолетней мерзлоты. Для более эффективного противодействия пожару ширина минерализованной полосы должна быть от 3 до 4 метров.
Недостатком известного способа является то, что необходимо использовать специализированное оборудование, тяжелую технику и квалифицированные кадры.
Задачей предлагаемого изобретения является остановка огня на подступах к населенным пунктам и другим пожароопасным объектам при степных пожарах и профилактика торфяных пожаров.
В результате использования предлагаемого способа появляется возможность остановки огня при степных пожарах на подступах к населенным пунктам и другим пожароопасным объектам, а также профилактика торфяных пожаров, без привлечения тяжелой техники, химических антипиренов и огнетушащих составов, высококвалифицированных специалистов за счет того, что создают противопожарные полосы вокруг границ населенных пунктов, используют влагу в грунте для остановки огня, в грунт закапывают тепловые трубы с хладагентом вокруг населенных пунктов на глубину сезонного прогревания грунта.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый способ остановки огня при степных пожарах и профилактики торфяных пожаров, включающий создание противопожарных полос вокруг границ населенных пунктов, использование влаги в грунте для остановки огня, согласно изобретению, что в грунт закапывают тепловые трубы с хладагентом внутри них вокруг населенных пунктов на глубину до сезонного прогревания грунта 1,5-2 метров и с шагом 3-6 метров в зависимости климатической зоны, при этом верхние части тепловых труб с конденсационной зоной располагают над землей и на них закрепляют радиаторы, а нижние части тепловых труб с испарительной зоной зарывают в грунт, и на них также закрепляют радиаторы, в зимний период отводят тепло от грунта посредством циркуляции хладагента в тепловых трубах, используя низкие температуры наружного воздуха, грунт намораживают вокруг тепловых труб, замораживая также корни растений, располагающихся в верхнем слое грунта, в результате чего при размораживании грунта вокруг тепловых труб под влиянием солнечной радиации в весенне-летний период получают увлажненную полосу земли без растительного покрова и останавливают фронт степного пожара на подступах к населенным пунктам и другим пожароопасным объектам, и предупреждают торфяные пожары.
Сущность предлагаемого способа остановки огня при степных пожарах и профилактики торфяных пожаров поясняется чертежом, на котором представлена общая схема установки тепловых труб с хладагентом внутри них вокруг населенных пунктов на глубину до сезонного прогревания грунта.
Способ остановки огня при степных пожарах и профилактики торфяных пожаров осуществляют следующим образом.
В степной зоне или в лесу с торфяным типом почвы на глубину сезонного оттаивания грунта зарывают с шагом 3-6 метров в зависимости от климатической зоны вокруг населенного пункта или другого пожароопасного объекта тепловые трубы 1 с хладагентом (фреон, аммиак) внутри них и с прикрепленными радиаторами 2 с обоих концов, так, чтобы верхняя часть тепловой трубы 1 с зоной конденсации 3 оставалась снаружи над грунтом, а нижнюю часть тепловой трубы 1 с зоной испарения 4 зарывают на глубину 1,5-2 метра. В зимний период с помощью хладагента отводят тепло от нижних слоев грунта на глубине до сезонного оттаивания с температурой -4°С наружу. В зоне испарения 4 хладагент закипает при температуре -4°С и поднимается в виде пара на верх в зону конденсации 3, где охлаждается за счет низких температур наружного воздуха от -15°С до -25°С в зависимости от климатической зоны, отдавая скрытую теплоту парообразования через радиаторы 2 в наружный воздух, что вызывает конденсацию хладагента вниз в зону испарения. Так, посредством циркуляции хладагента в тепловой трубе повышают интенсивность отвода тепла от грунта, используя низкие температуры наружного воздуха, грунт намораживают вокруг тепловых труб 1. В течение зимнего периода вокруг тепловой трубы образуется мерзлый грунт с диаметром 3-6 метров в зависимости от климатической зоны, уходящий вглубь до 2 метров. В течения весенне-летнего периода за счет интенсивной солнечной радиации мерзлый грунт размораживается до зоны сезонного оттаивания грунта, увлажняя почву по мере испарения влаги из верхних слоев. Таким образом, создается противопожарная полоса шириной 3-6 метров из влажной почвы, которая не пропускает низовой степной пожар по направлению в населенные пункты и другие пожароопасные объекты, гасит фронт пожара.
Пример выполнения способа остановки огня при степных пожарах.
Для остановки огня при степных пожарах в восточной части Забайкалья вокруг населенного пункта или другого пожароопасного объекта в почву на глубину 3 метра зарывают тепловые трубы с хладагентом (фреон) внутри них и с прикрепленными радиаторами с обоих концов с шагом 6 метров. В зимний период с помощью хладагента отводят тепло от нижних слоев грунта на глубине до сезонного оттаивания с температурой -2,3°С наружу. В зоне испарения хладагент закипает при температуре -2,3°С и поднимается в виде пара на верх в зону конденсации 3, где охлаждается за счет низких температур наружного воздуха - 24°С, отдавая скрытую теплоту парообразования через радиаторы в наружный воздух, что вызывает конденсацию хладагента вниз в зону испарения. В течение зимнего периода вокруг тепловой трубы образуется мерзлый грунт с диаметром 6 метров, уходящий вглубь до 2 метров. В течение весенне-летнего периода за счет интенсивной солнечной радиации мерзлый грунт размораживается до зоны сезонного оттаивания грунта, увлажняя почву по мере испарения влаги из верхних слоев. Таким образом, создается противопожарная полоса шириной 6 метров из влажной почвы, которая не пропускает низовой степной пожар по направлению в населенные пункты и другие пожароопасные объекты, гасит фронт пожара.
Пример выполнения способа для профилактики торфяных пожаров.
Для профилактики торфяных пожаров, когда торф медленно прогорает на всю глубину залегания, которая может достигать 1,5-2 метров, в грунт на глубину 2 метров и с шагом 3-6 метров в зависимости от климатической зоны закапывают тепловые трубы с радиаторами с обоих концов. Нижнюю часть тепловых труб с испарителем зарывают в торф на глубину сезонного оттаивания грунта до 2 метров, а верхнюю часть с конденсатором оставляют на поверхности земли. В зимний период отводят тепло от грунта с помощью циркуляции хладагента в тепловой трубе за счет разницы температур наружного воздуха и температуры грунта, и таким образом, грунт намораживают вокруг тепловых труб. Вокруг тепловых труб образуются зоны мерзлого грунта с диаметром около 3 метра, имеющие вид усеченного конуса усеченного конуса на глубину промерзания с диаметром в основании около 0,5 метров. Весной солнечная радиация способствует оттаиванию мерзлого грунта вокруг тепловых труб, сохраняя торф влажным в летний период, когда риск возгорания торфа повышается.
Способ остановки огня при степных пожарах и профилактики торфяных пожаров, включающий создание противопожарных полос вокруг границ населенных пунктов, использование влаги в грунте для остановки огня, отличающийся тем, что в грунт закапывают тепловые трубы с хладагентом внутри них вокруг населенных пунктов на глубину до сезонного прогревания грунта 1,5-2 м и с шагом 3-6 м в зависимости от климатической зоны, при этом верхние части тепловых труб с конденсационной зоной располагают над землей и на них закрепляют радиаторы, а нижние части тепловых труб с испарительной зоной зарывают в грунт и на них также закрепляют радиаторы, в зимний период отводят тепло от грунта посредством циркуляции хладагента в тепловых трубах, используя низкие температуры наружного воздуха, грунт намораживают вокруг тепловых труб, замораживая также корни растений, располагающихся в верхнем слое грунта, в результате чего при размораживании грунта вокруг тепловых труб под влиянием солнечной радиации в весенне-летний период получают увлажненную полосу земли без растительного покрова и останавливают фронт степного пожара на подступах к населенным пунктам и другим пожароопасным объектам и предупреждают торфяные пожары.
