УДК 614.841.42
Удалова Ольга Геннадьевна
Саратовский государственный аграрный университет имени. Н.И. Вавилова
Саратовский государственный аграрный университет имени. Н.И. Вавилова
Аннотация.
Совершенствование противопожарной техники имеет своей целью повышение эффективности. Это может выражаться в снижении затрат, повышении производительности, а также в улучшении качественных показателей противопожарных барьеров.
Предлагаемые нами усовершенствования существующего противопожарного оборудования включает все три этих аспекта. Актуальность исследования определяется тем, что в условиях Красноармейского лесничества Саратовской области значительные площади лесов, нарушенные лесными пожарами, не могут восстановиться естественным путём. То есть ущерб от лесного пожара будет включать кроме прямых потерь затраты на лесовосстановление.
Ключевые слова:
плуг; гарь; технические характеристики; лесничество; противопожарный барьер; антипирен.
Введение.
Для охраны лесов от пожаров планируется комплекс мероприятий, направленных на предупреждение возникновения пожаров, своевременное их обнаружение и ликвидацию в начале их развития силами и средствами лесопожарных служб лесничества и других организаций [1].
Основой для обеспечения пожарной безопасности в лесах являются системы средств предупреждения и тушения лесных пожаров (пожарная техника и оборудование, пожарное снаряжение и инвентарь) [2].
Для охраны лесов от пожаров планируется комплекс мероприятий, направленных на предупреждение возникновения пожаров, своевременное их обнаружение и ликвидацию в начале их развития силами и средствами лесопожарных служб лесничества и других организаций [1].
Основой для обеспечения пожарной безопасности в лесах являются системы средств предупреждения и тушения лесных пожаров (пожарная техника и оборудование, пожарное снаряжение и инвентарь) [2].
Методика исследований.
В данный момент промышленность предлагает огромный выбор техники, оборудования и средств тушения, и ликвидации лесных пожаров [3]. В процессе лесопожарной деятельности были установлены возможности усовершенствования противопожарной техники. Опираясь на экономическую часть, нами предлагается доработка плуга ПН-4-35.
Плуг навесной четырехкорпусный ПН-4-35, производится в г. Светлоград (Агромаш), рис. 1.
Применяют в тандеме с тракторами класса 3 т (ДТ-75, ДТ-75М). Используют для пахоты почв, с оборотом пласта на глубину до 30 см под зерновые и технические культуры, на не засоренных камнями, плитняком и другими препятствиями, с удельным сопротивлением 0,09 Мпа (0,9 кг/см2) и твердостью до 4,0 Мпа (40 кг/см2). Но в лесном хозяйстве его используют для разработки минерализованных полос (минполос).
В данный момент промышленность предлагает огромный выбор техники, оборудования и средств тушения, и ликвидации лесных пожаров [3]. В процессе лесопожарной деятельности были установлены возможности усовершенствования противопожарной техники. Опираясь на экономическую часть, нами предлагается доработка плуга ПН-4-35.
Плуг навесной четырехкорпусный ПН-4-35, производится в г. Светлоград (Агромаш), рис. 1.
Применяют в тандеме с тракторами класса 3 т (ДТ-75, ДТ-75М). Используют для пахоты почв, с оборотом пласта на глубину до 30 см под зерновые и технические культуры, на не засоренных камнями, плитняком и другими препятствиями, с удельным сопротивлением 0,09 Мпа (0,9 кг/см2) и твердостью до 4,0 Мпа (40 кг/см2). Но в лесном хозяйстве его используют для разработки минерализованных полос (минполос).
Рис. 1
Технические характеристики плуга навесного четырехкорпусного ПН-4-35, производящегося в г. Светлоград (Агромаш):
Устройство плуга ПН-4-35:
Основные части плуга:
Основные части корпуса:
- производительность, га/ч до 1,4;
- рабочая скорость, км/ч до 10;
- глубина обработки, см до 30;
- ширина захвата, м 1,40;
- транспортная скорость, не более, км/ч 15,0; количество рабочих органов, шт. 4;
- масса машины, кг 720.
Устройство плуга ПН-4-35:
Основные части плуга:
- корпус - 4 шт.
- предплужник - 4 шт.
- опорное колесо
- механизм регулировки глубины обработки
- дисковый нож
- рама
- навесное устройство
Основные части корпуса:
- лемех
- отвал
- полевая доска
- стойка
Работа плугами, оснащенными предплужниками выполняется следующим образом: предплужник подрезает верхний слой почвы до глубины 12 см, переворачивает и укладывает его на дно борозды. Уложенный слой закрывается пластом, поднимаемым и оборачиваемым основным корпусом, из-за чего достигается полная и глубокая заделка сорняков и пожнивных остатков.
Создание противопожарных минерализованных полос производится следующим образом. При движении тракторного агрегата с навесным плугом плужные корпуса одновременно нарезают параллельные между собой борозды и формируют свалы грунта на поверхности не обработанной плужными корпусами почвы, создавая в целом противопожарную минерализованную полосу.
Реконструкция противопожарных минерализованных полос производится тем же самым агрегатом, без какой-либо переделки, но с изменением направления движения агрегата на противоположную и со смещением колеи, агрегирующего трактора на ширину борозды в сторону отвалов грунта, так что корпуса плуга нарезают новые борозды и образуют новые боковые отвалы на месте прежних борозд.
При повторной реконструкции снова меняется направление движения, а корпус плуга смещается и перемещается по первоначальной борозде.
Наиболее распространен способ прокладки и реконструкции противопожарных минерализованных полос путем нарезания борозд и периодического удаления грунта из старых борозд с образованием отвалов грунта по бокам борозды.
Основным недостатком подобного способа является: низкая надежность обновленной полосы из-за нехватки почвы для засыпания лесных горючих материалов в виде травяной растительности, опавших листьев и мелких веток, так как при повторных проходах плуг теряет способность углубляться, и высокая энергозатратность процесса, поскольку нижняя часть отвала плуга начинает более интенсивно взаимодействовать с боковыми отвалами грунта. От принудительного углубления плуга полоса становится глубже, но не шире, а процесс более энергоемким.
Наиболее близким с технической стороны и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ, при котором производят нарезку плугом в почве борозды полосы минерального слоя с отвалом вынутого грунта в поперечном направлении относительно полосы.
По мере потери огнезащитных свойств полосы из-за ее зарастания травой, порослями и сорняками, а также покрытия поверхности опавшими листьями и производят нарезку еще одной минеральной полосы, расположенной параллельно первой полосе, с сохранением между ними не разрушенного слоя почвы и отвалом вынутого грунта в первую полосу. По мере потери огнезащитных свойств минерализованной полосы производят реконструкцию первой полосы путем удаления из нее по прежним границам почвенного покрова, засыпая смежную полосу. Удаление почвенного покрова из полос и их засыпку производят по очереди.
Задачей этого процесса является упрощение создания и реконструкции противопожарных минерализованных полос, а самое главное — снижение материальных затрат.
Получаем, ширина неразрушенной полосы почвенного покрова не меньше ширины борозды, причем грунт, вынутый из каждой борозды, располагают на поверхности не разрушенной полосы почвенного покрова в одну и ту же боковую сторону по отношению направления нарезки борозд, при этом каждая последующая реконструкция минерализованной полосы производится тем же самым агрегатом, но изменением направления нарезки борозд на противоположное и каждый раз со смещением на ширину борозды в сторону отвалов грунта.
По назначению минерализованные полосы разделяются на заградительные и опорные. Заградительные минерализованная полоса создается как для тушения и остановки лесных пожаров, так и для ограничения распространения путем разделения хвойных молодняков, лесных культур на сухих почвах на блоки. Заградительные полосы прокладывают также вдоль полосы отвода земель у железнодорожных и автомобильных дорог, трубопроводов, линий электропередачи и прочего.
А также пожароопасных объектов, обеспечивая защиту от возможного перехода огня на земли лесного фонда. Опорные минерализованные полосы создают как начальные рубежи тушения, путем отжига горючих материалов перед фронтом лесного пожара. Минерализованную полосу прокладывают с помощью земляных орудий (плуги, плуги канавокапатели и др.), взрывчатых материалов или вручную: лопатой, киркой, мотыгой, либо топором и прочими подручными инструментами.
В зависимости от назначения создаваемой минерализованной полосы ее ширина может варьировать от 0,4 до 1,4 м, а в условиях лесостепи — до 10−15 м, эти расстояния строго регламентированы. Но прокладывать минерализованную полосу рекомендуется прокладывать не на всех почвах, например, на торфяных почвах этого делать нельзя, так как взрыхленный слой торфа усиливает горение. В планах противопожарного устройства каждого лесничества, создание минерализованных полос предусматривается в профилактических целях — для ограничения распространения и создания условий тушения возможных лесных пожаров.
Профилактика и предотвращение лесных пожаров уже давно практикуется с помощью подобного вида работ. Это довольно эффективный метод, но мы решили его усовершенствовать и тем самым повысить уровень защиты в пожароопасный сезон при прокладке заградительных полос против приближающейся кромки пожара. Для усиления огнезадерживающих свойств заградительной полосы нами предлагается прокладывать минерализованную полосу трактором с плугом, за которыми будет прикреплена цистерна с антипиреном (ингибитором горения). На плуге будет закреплена штага с распылителями, из которой будет подаваться раствор, соединённая шлангом с ёмкостью для антипирена. Получаем, что, прокладывая полосу, мы будем распылять антипирен, исходя из этого мы увеличиваем ширину минерализованной полосы и снижаем вероятность переброски огня через заградительную полосу (рис 2).
Создание противопожарных минерализованных полос производится следующим образом. При движении тракторного агрегата с навесным плугом плужные корпуса одновременно нарезают параллельные между собой борозды и формируют свалы грунта на поверхности не обработанной плужными корпусами почвы, создавая в целом противопожарную минерализованную полосу.
Реконструкция противопожарных минерализованных полос производится тем же самым агрегатом, без какой-либо переделки, но с изменением направления движения агрегата на противоположную и со смещением колеи, агрегирующего трактора на ширину борозды в сторону отвалов грунта, так что корпуса плуга нарезают новые борозды и образуют новые боковые отвалы на месте прежних борозд.
При повторной реконструкции снова меняется направление движения, а корпус плуга смещается и перемещается по первоначальной борозде.
Наиболее распространен способ прокладки и реконструкции противопожарных минерализованных полос путем нарезания борозд и периодического удаления грунта из старых борозд с образованием отвалов грунта по бокам борозды.
Основным недостатком подобного способа является: низкая надежность обновленной полосы из-за нехватки почвы для засыпания лесных горючих материалов в виде травяной растительности, опавших листьев и мелких веток, так как при повторных проходах плуг теряет способность углубляться, и высокая энергозатратность процесса, поскольку нижняя часть отвала плуга начинает более интенсивно взаимодействовать с боковыми отвалами грунта. От принудительного углубления плуга полоса становится глубже, но не шире, а процесс более энергоемким.
Наиболее близким с технической стороны и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ, при котором производят нарезку плугом в почве борозды полосы минерального слоя с отвалом вынутого грунта в поперечном направлении относительно полосы.
По мере потери огнезащитных свойств полосы из-за ее зарастания травой, порослями и сорняками, а также покрытия поверхности опавшими листьями и производят нарезку еще одной минеральной полосы, расположенной параллельно первой полосе, с сохранением между ними не разрушенного слоя почвы и отвалом вынутого грунта в первую полосу. По мере потери огнезащитных свойств минерализованной полосы производят реконструкцию первой полосы путем удаления из нее по прежним границам почвенного покрова, засыпая смежную полосу. Удаление почвенного покрова из полос и их засыпку производят по очереди.
Задачей этого процесса является упрощение создания и реконструкции противопожарных минерализованных полос, а самое главное — снижение материальных затрат.
Получаем, ширина неразрушенной полосы почвенного покрова не меньше ширины борозды, причем грунт, вынутый из каждой борозды, располагают на поверхности не разрушенной полосы почвенного покрова в одну и ту же боковую сторону по отношению направления нарезки борозд, при этом каждая последующая реконструкция минерализованной полосы производится тем же самым агрегатом, но изменением направления нарезки борозд на противоположное и каждый раз со смещением на ширину борозды в сторону отвалов грунта.
По назначению минерализованные полосы разделяются на заградительные и опорные. Заградительные минерализованная полоса создается как для тушения и остановки лесных пожаров, так и для ограничения распространения путем разделения хвойных молодняков, лесных культур на сухих почвах на блоки. Заградительные полосы прокладывают также вдоль полосы отвода земель у железнодорожных и автомобильных дорог, трубопроводов, линий электропередачи и прочего.
А также пожароопасных объектов, обеспечивая защиту от возможного перехода огня на земли лесного фонда. Опорные минерализованные полосы создают как начальные рубежи тушения, путем отжига горючих материалов перед фронтом лесного пожара. Минерализованную полосу прокладывают с помощью земляных орудий (плуги, плуги канавокапатели и др.), взрывчатых материалов или вручную: лопатой, киркой, мотыгой, либо топором и прочими подручными инструментами.
В зависимости от назначения создаваемой минерализованной полосы ее ширина может варьировать от 0,4 до 1,4 м, а в условиях лесостепи — до 10−15 м, эти расстояния строго регламентированы. Но прокладывать минерализованную полосу рекомендуется прокладывать не на всех почвах, например, на торфяных почвах этого делать нельзя, так как взрыхленный слой торфа усиливает горение. В планах противопожарного устройства каждого лесничества, создание минерализованных полос предусматривается в профилактических целях — для ограничения распространения и создания условий тушения возможных лесных пожаров.
Профилактика и предотвращение лесных пожаров уже давно практикуется с помощью подобного вида работ. Это довольно эффективный метод, но мы решили его усовершенствовать и тем самым повысить уровень защиты в пожароопасный сезон при прокладке заградительных полос против приближающейся кромки пожара. Для усиления огнезадерживающих свойств заградительной полосы нами предлагается прокладывать минерализованную полосу трактором с плугом, за которыми будет прикреплена цистерна с антипиреном (ингибитором горения). На плуге будет закреплена штага с распылителями, из которой будет подаваться раствор, соединённая шлангом с ёмкостью для антипирена. Получаем, что, прокладывая полосу, мы будем распылять антипирен, исходя из этого мы увеличиваем ширину минерализованной полосы и снижаем вероятность переброски огня через заградительную полосу (рис 2).
Рис. 2
Цистерна с антипиреном крепится на трактор (рис. 3).
Рис. 3
Для подачи рабочей жидкости к распылителям используется насос SFBP1-G350-01 (производитель фирма Exmork (Россия)).
Результаты исследований. Анализ расчётных величин показателей показывает, что по параметрам и рабочему оборудованию в качестве базовой можно принять эту конструкцию.
Средняя скорость трактора 5 км/ч. Наша система работает с условием, что антипирена тратится 10 л на 1 км, учитывая, что бочка содержит 100 л раствора. Получаем: 50 л ингибитора на 60 мин и расход раствора через ороситель определяется следующим образом:
Средняя скорость трактора 5 км/ч. Наша система работает с условием, что антипирена тратится 10 л на 1 км, учитывая, что бочка содержит 100 л раствора. Получаем: 50 л ингибитора на 60 мин и расход раствора через ороситель определяется следующим образом:
Рассчитаем равномерное движение раствора. Для определения скорости используют формулу Шези: В общем случае небольшие каналы рассчитываются в предположении равномерного движения раствора. Для определения скорости используют формулу Шези:
где V – средняя скорость потока, м/с;C – коэффициент сопротивления трения по длине (коэффициент Шези), м/с, являющийся интегральной характеристикой сил сопротивления; R – гидравлический радиус, м; I – гидравлический уклон, который при равномерном движении потока со свободной поверхностью равен уклону дна и свободной поверхности.
Скорость течения жидкости равна:
Скорость течения жидкости равна:
Конструкция должна обеспечить беспрерывную подачу антипирена, чтобы не осталось необработанной поверхности. Так как на конце штанги располагаем сменную насадку
Потери напора в трубопроводах определяла с помощью онлайн расчета потерь напора по длине:
Исходные данные:
Вычислено:
Учитывая скорость и расход, а также опытные расчеты, имеем, что на расстоянии 10 м, с разрывом в подаче через каждые 20 см, необходимо 50 распылений, т. е. 10:0,2=50, с таким расчетом будет полное покрытие почвы раствором.
Потери напора в трубопроводах определяла с помощью онлайн расчета потерь напора по длине:
Исходные данные:
- внутренний диаметр трубопровода: 20 мм;
- эквивалентная шероховатость трубопровода: 0.06 мм;
- длина трубопровода: 17.5 м;
- кинематическая вязкость жидкости: 0.1 м2/с;
- расход жидкости: 0.83 л/мин.
Вычислено:
- площадь сечения трубопровода: 0.31 416 м2;
- относительная шероховатость трубопровода: 0.003;
- скорость течения жидкости: 0.44 032 764 621 м/с;
- число Рейнольдса: 880.65 529 242;
- режим течения: ламинарный;
- коэффициент гидравлического трения: 0.72 673 156 626 506.
Учитывая скорость и расход, а также опытные расчеты, имеем, что на расстоянии 10 м, с разрывом в подаче через каждые 20 см, необходимо 50 распылений, т. е. 10:0,2=50, с таким расчетом будет полное покрытие почвы раствором.
Заключение.
С экономической точки зрения наша разработка не приносит больших затрат. Учитывая, что плуг ПН-4−35 уже имеется на базе лесхоза, конструкцию, разработанную нами, можно использовать почти с любым видом тракторов. Цена антипирена за 25 кг от 3245,0 руб., для приготовления рабочих растворов 1 масс. часть антипирена ВАНН-1 растворяется в 4 масс. частях воды при температуре 20−40 °С и механическом перемешивании.
С экономической точки зрения наша разработка не приносит больших затрат. Учитывая, что плуг ПН-4−35 уже имеется на базе лесхоза, конструкцию, разработанную нами, можно использовать почти с любым видом тракторов. Цена антипирена за 25 кг от 3245,0 руб., для приготовления рабочих растворов 1 масс. часть антипирена ВАНН-1 растворяется в 4 масс. частях воды при температуре 20−40 °С и механическом перемешивании.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Богданов М. И., Архипов Г. Ф., Мястенков Е. И. / Справочник по пожарной технике и тактике. МЧС России Управление Противопожарной службы. // СПб., 2002.
2. Теребнев В. В. / Справочник руководителя тушения пожара. Тактические возможности пожарных подразделений. // М., 2004. 248 с
3. Щетинский Е. А. / Спутник руководителя тушения лесных пожаров. // М., 2003. 96 с.
4. Перспективные направления технологии и механизации лесозаготовительных и лесохозяйственных. // Воронеж, 2014. 133 с.
1. Богданов М. И., Архипов Г. Ф., Мястенков Е. И. / Справочник по пожарной технике и тактике. МЧС России Управление Противопожарной службы. // СПб., 2002.
2. Теребнев В. В. / Справочник руководителя тушения пожара. Тактические возможности пожарных подразделений. // М., 2004. 248 с
3. Щетинский Е. А. / Спутник руководителя тушения лесных пожаров. // М., 2003. 96 с.
4. Перспективные направления технологии и механизации лесозаготовительных и лесохозяйственных. // Воронеж, 2014. 133 с.
REFERENCES
1. Bogdanov M.I., Arkhipov G.F., Myastenkov E.I. / Handbook of fire engineering and tactics. EMERCOM of Russia Office of the Fire Service. // SPb., 2002.
2. Terebnev V.V. / Handbook of the head of fire fighting. Tactical capabilities of fire departments. // M., 2004. 248 p.
3. Shchetinsky E.A. / Companion to the head of forest fire fighting. // Moscow, 2003. 96 p.
4. Promising directions of technology and mechanization of logging and forestry. // Voronezh, 2014. 133 p.
1. Bogdanov M.I., Arkhipov G.F., Myastenkov E.I. / Handbook of fire engineering and tactics. EMERCOM of Russia Office of the Fire Service. // SPb., 2002.
2. Terebnev V.V. / Handbook of the head of fire fighting. Tactical capabilities of fire departments. // M., 2004. 248 p.
3. Shchetinsky E.A. / Companion to the head of forest fire fighting. // Moscow, 2003. 96 p.
4. Promising directions of technology and mechanization of logging and forestry. // Voronezh, 2014. 133 p.
PLANNING OF REFORESTATION AFTER FOREST FIRES IN THE FORESTS OF THE KRASNOARMEISK FORESTRY OF THE SARATOV REGION
Olga G. Udalova
Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov, Saratov
Abstract.
Improvement of fire-fighting equipment aims to increase efficiency. This can be expressed in cost reduction, productivity increase, as well as in improving the quality of fire barriers. Our proposed improvements to existing firefighting equipment include all three of these aspects. The relevance of the study is determined by the fact that in the conditions of the Krasnoarmeyskoye forestry of the Saratov region, significant areas of forests disturbed by forest fires cannot be restored naturally. That is, the damage from a forest fire will include, in addition to direct losses, the costs of reforestation.
Keywords: plow; cinder; specifications; forestry; fire barrier; flame retardant.
Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov, Saratov
Abstract.
Improvement of fire-fighting equipment aims to increase efficiency. This can be expressed in cost reduction, productivity increase, as well as in improving the quality of fire barriers. Our proposed improvements to existing firefighting equipment include all three of these aspects. The relevance of the study is determined by the fact that in the conditions of the Krasnoarmeyskoye forestry of the Saratov region, significant areas of forests disturbed by forest fires cannot be restored naturally. That is, the damage from a forest fire will include, in addition to direct losses, the costs of reforestation.
Keywords: plow; cinder; specifications; forestry; fire barrier; flame retardant.
Статья поступила в редакцию 2.06.2022; одобрена после рецензирования 27.06.2022; принята к публикации 3.07.2022.
The article was submitted 2.06.2022; approved after reviewing 27.06.2022; accepted for publication 3.07.2022.
The article was submitted 2.06.2022; approved after reviewing 27.06.2022; accepted for publication 3.07.2022.
Для цитирования: Удалова О.Г. / Совершенствование техники прокладки противопожарных барьеров в лесах красноармейского лесничества саратовской области // Основы и перспективы органических биотехнологий 2022. № 3. С. 32-37 http://organic-academy. online/
For citation: Udalova O. G. / Planning of reforestation after forest fires in the forests of the Krasnoarmeisk forestry of the Saratov region // Osnovy i perspektivy organicheskikh biotekhnologiy = Fundamentals and perspectives of organic biotechnologies. 2022;(3): 32-37 (In Russ.) http://organic-academy. online/