На территории Томской области периодически возникает 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.

"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%.

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...

"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.

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...".

"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".

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".

Похожие новости

  • 18/12/2017

    Ученые ТГУ синтезируют «скользкую» керамику

    Ученые лаборатории нанотехнологий металлургии Томского государственного университета (ТГУ) синтезируют "скользкую" керамику на основе отечественных компонентов.  Как рассказал инициатор проекта, старший научный сотрудник лаборатории Илья Жуков, уникальные свойства соединения бора, алюминия и магния несколько лет назад случайно обнаружили американские ученые.
    550
  • 07/11/2017

    ​Ученые ТПУ разрабатывают уникальную бронекерамику

    В Наноцентре Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) разработали способ изготовления разнообразных функциональных изделий из прочной и ударновязкой нанокерамики, применив для прессования сухих нанопорошков пресс-формы специальной конструкции - ультразвуковые или коллекторные - вместо жидкофазных химических методов.
    599
  • 28/06/2017

    Ученые ТУСУРа разрабатывают комплекс для реабилитации людей с заболеваниями органов ротовой полости

    ​Разработкой комплекса специалисты Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники занимаются совместно с учеными НИИ онкологии Томского научно-исследовательского медицинского центра (ТНИМЦ) в рамках проекта по созданию методики восстановления речевой функции у больных после хирургического лечения рака полости рта и ротоглотки.
    601
  • 28/08/2017

    Ученые ТУСУРа получили два патента на оригинальные изобретения

    ​Сотрудники научно-исследовательской лаборатории "Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств" (НИЛ "БЭМС РЭС") ТУСУРа разработали оригинальные конструкции климатической экранированной камеры и стола для биологических исследований.
    642
  • 30/03/2017

    ТУСУР завершает работу по созданию интеллектуальных покрытий для космических аппаратов

    В лаборатории радиационного и комического материаловедения ТУСУРа завершаются работы по созданию интеллектуальных отражающих покрытий на основе соединений титаната бария, нанесённых детонационным методом.
    778
  • 03/02/2017

    ТУСУР получит патент на изобретение

    ​Значимость изобретения томских ученых высока, поскольку запатентовано не устройство, а способ - способ компоновки печатных плат для цепей с резервированием (заявка № 2015137532, приоритет 02.09.2015).
    894
  • 05/10/2016

    Томские ученые впервые в России напечатают на принтере образцы компьютерных дисплеев

    ​Томские ученые планируют к 2017 году напечатать на принтере первые отечественные образцы дисплеев из "чернил", созданных российскими химиками на основе органических полупроводников, сообщили в пресс-службе Томского госуниверситета (ТГУ).
    1023
  • 07/08/2017

    В ТПУ разрабатывают способы очистки ТЭЦ от вредных примесей

    Проект ТПУ "Плазмохимическая очистка дымовых газов с использованием импульсных электронных пучков" недавно получил поддержку Российского научного фонда (РНФ). Ученые вуза предложили использовать для очистки дымовых газов - в проекте речь идет, в первую очередь, о выбросах объектов тепловой энергетики - импульсный электронный пучок.
    552
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    761
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    1503