FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Формула огня: томские ученые придумали "утюжок" для лесного пожара

По прогнозам регионального управления МЧС, в июле на территории Томской области могут возникнуть до 50 очагов природных пожаров. Ничего лучше, чем вода, для борьбы с ними не придумали, но теплофизики Томского политехнического университета (ТПУ) рассчитали: традиционное метание "водяной бомбы" с самолета малоэффективно. Как ученые предлагают "утюжить" огонь – в материале РИА Томск.

Физика воды

Жарким летом 2012 года, когда бушевали лесные пожары и весь Томск заволокло едкой дымкой, огонь смогли "победить" только обильные августовские дожди.

"То лето показало: традиционные способы тушения, когда с самолета сбрасывается "водяная бомба", бессмысленны. Пожар занимает, как правило, десятки квадратных километров площади, самолет сбросит воду в лучшем случае на несколько сотен квадратных метров. Огонь обойдет эту зону и пойдет дальше", – говорит главный научный сотрудник НОЦ И.Н.Бутакова ТПУ, доктор физико-математических наук Гений Кузнецов.

Впрочем, даже в зоне, обильно политой с воздуха, "бомба" не достигнет цели. Кузнецов предлагает рассуждать логически: что будет с водой, сброшенной на столб огня высотой 7-10 метров? Кажется, самый очевидный ответ – испарится и "остудит" пожар.

Фото: Профессор ТПУ Гений Кузнецов. Источник: РИА Томск. Таисия Воронцова

"Вода действительно испаряется. Но вспомните физику – испарение происходит только с поверхности. И когда огромная масса воды движется через пламя, она испаряется только по внешнему контуру. Причем эти пары защищают водяной снаряд от огня, поскольку они относительно холодные (100 градусов против 1000 градусов температуры пожара), плюс создают вокруг снаряда область высокого давления", – объясняет Кузнецов.

В результате водяной снаряд как бы сжимает со всех сторон, капли уплотняются, и вода проходит сквозь пожар, испаряясь всего на 5-7%.

Фото: эксперименты показали: главная причина природных пожаров – грозы. Молния ударяет в дерево, от него отлетают горящие щепки и, если падают в сухую область, поджигают лесной горючий материал. Вторая причина – солнце: сфокусированное излучение может воспламенить, например, сухую хвою через капли смолы. Источник: Гений Кузнецов

Правильный полив

"В ходе экспериментов мы установили: чтобы потушить пожар, надо, чтобы вода потихонечку лилась хотя бы 10 минут, чтобы капельки шли слоями одна за другой. Когда летит первая капля воды, она испаряется полностью и вокруг нее образуется слой пара. Вторая капля входит в эти пары, а поскольку температура там намного ниже, она испаряется только наполовину", – говорит Кузнецов.

"Третья капля испарится на треть, а вот пятая достигнет цели 100%. Если таким образом "утюжить" огонь, можно потушить любой пожар, но для этого нужно пустить 10-15 самолетов, чтобы они летели друг за другом и "утюжили" огонь водой", – продолжает он.

Впрочем, надо быть реалистами. Никто не будет пускать 10-15 самолетов, чтобы потушить один лесной пожар. По данным начальника отдела охраны и защиты лесного фонда департамента лесного хозяйства Томской области Александра Пирогова, один час работы одного самолета, который разливает воду, стоит несколько сот тысяч рублей.

Сейчас политехники прорабатывают научные основы другой, более дешевой технологии локализации пламени – распыления воды перед фронтом горения. Это не только экономично, но и безопасно. Специалистам памятен случай, когда два года назад в Иркутской области погиб экипаж пожарного самолета…

Фото: эксперименты ученые проводили на специальном полигоне в Кемеровской области, сбрасывая воду с высоты пятиэтажного дома. Они показали, какую область захватывает сброшенная вода, как она в полете распадается на капли. Источник: Гений Кузнецов

"Летать над огнем на малой высоте опасно. Чтобы создать новую технологию локализации пламени, нужно проводить эксперименты, которые никто никогда не проводил. Мы делаем это в рамках гранта РНФ (Российского научного фонда – Ред.), который  выиграли в апреле. Треть от суммы тратим на экспериментальное оборудование, оно у нас ни в чем не уступает западным лабораториям", – рассказывает Гений Кузнецов.

Фото: лаборатория моделирования процессов тепломассопереноса работает в ТПУ с 2012 года, она была создана под перспективного ученого Павла Стрижака, защитившего докторскую в 26 лет, а в 33 ставшего самым молодым профессором ТПУ. Сейчас он является научным руководителем лаборатории. Источник: РИА Томск. Таисия Воронцова

Как выбрать зону, где можно останавливать пожар? Сколько воды нужно вылить? Как апгрейдить оборудование самолетов авиалесоохраны? Ответы еще предстоит найти – грант рассчитан до 2020 года, но предварительные результаты ученого вдохновляют:

"Эксперименты показывают: если промочить полосу шириной всего полметра и глубиной 10-15 сантиметров, скорей всего, через него фронт низового пожара не пройдет, если нет сильного ветра. Он остановится в этом месте и просто догорит, как костер, в который не подбрасывать дрова. Ну, а дальше пошли варианты: низовой пожар, верховой пожар, без ветра, с ветром…".

Фото: лабораторный эксперимент по моделированию лесных пожаров. Источник: РИА Томск. Таисия Воронцова​

"Этого не может быть!"

В рамках гранта группа Кузнецова ищет именно новые способы тушения, но – не средства: вода, говорит он, в этом плане уникальный инструмент: "Я знаю несколько химиков, которые занимались химическими способами тушения пожаров, но у них ничего не получилось – ни с точки зрения науки (публикаций), ни с точки зрения практики. Вода – самый эффективный способ подавить огонь".

Фото: по данным сайта администрации Томской области, леса покрывают около 60% территории региона. Фото: Валерий Доронин

Скорость горения определяется формулой, в которую входит температура, концентрация горючего и концентрация окислителя. Вода со всем этим справляется: во-первых, понижает температуру пламени, во-вторых, снижает концентрацию окислителя, "оттесняя" воздух от зоны пожара, в-третьих, блокирует поступление горючего, проникая в поры сухого лесного материала. Кузнецов подчеркивает:

"Нужно ее просто правильно распылять. Сейчас, может быть, практики скептически воспримут наши исследования. Но в науке все построено по принципу: сначала про новую гипотезу говорят: "Этого не может быть", потом: "Это возможно", и наконец: "Да это же очевидно!".

Скепсис практиков

В свою очередь представители лесной отрасли говорят, что не против нововведений и с интересом пообщались бы с учеными об их разработках. Но, как подчеркивает начальник отдела охраны и защиты лесного фонда департамента лесного хозяйства Томской области Александр Пирогов, надо понимать специфику тушения лесных пожаров в  регионе: подавляющее большинство из них тушатся наземным способом. 

"Мы также используем заградительную полосу, выкопанную в грунте при помощи трактора. Ее ширина примерно 1,4 метра. В труднодоступных местах работают парашютисты. При тушении используются ручной инструмент – либо лопатами копается минерализованная полоса, либо при помощи ранцевых лесных огнетушителей осуществляется тушение кромки лесного пожара", – говорит собеседник.

По его мнению, возможности увлажнения полосы, как предлагают политехники, в труднодоступных условиях отсутствуют. За водой к источнику не набегаешься, учитывая, что один человек за раз вряд ли унесет больше 20 литров… С сомнением эксперт отнесся и к идее увлажнять полосу с помощью авиатехники:

"С самолета реализовать этот способ будет слишком дорого. Специальные самолеты на тушение пожаров вообще привлекается очень редко – в случае объявленной ЧС. На моей памяти последний раз это было в 2012 году".

Фото: региональное управление МЧС России опубликовало прогноз ЧС на июль, в соответствии с которым на территории Томской области возможно возникновение до 50 очагов природных пожаров. Наибольшее их количество придется на Верхнекетский, Колпашевский, Парабельский, Первомайский и Томский районы. Источник: РИА Томск​
Источник http://rscf.ru

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Таблица Менделеева – главная тема Всероссийского Фестиваля NAUKA 0+ в 2019 году

Таблица Менделеева – главная тема Всероссийского Фестиваля NAUKA 0+ в 2019 году

 

Предел Чандрасекара

Как и всё во Вселенной, звезды рождаются, живут и умирают в свой срок. В зависимости от массы звезды, она заканчивает свой жизненный путь или огненной вспышкой сверхновой или тихим угасанием в виде белого карлика.

Можно ли бога заменить астероидом?

Тунгусский метеорит - всего лишь один пример вторжения в земную атмосферу космического тела. Подобные события происходили не раз, и не два. И не исключено, что именно благодаря им на Земле появились вода, жизнь, человек и развитая цивилизация

Доказана способность сильно расходящегося лазерного излучения самофокусироваться в воде

Видеолекции Недели науки в МГУ