09.08.2010 Для обывателя пылающий огонь — стихия первобытная, неуправляемая. А для ученого — сложное явление, подчиняющееся физическим законам. Сегодня в мире существуют целые научные центры, занимающиеся исследованиями физики природных и техногенных пожаров. Если предотвратить цунами или землетрясение невозможно, то снизить риск масштабных лесных пожаров вполне реально. Инженерных решений — масса. Вот только разработки остаются невостребованными. Почему так происходит?

Лесной дозор

Один из резидентов Нижегородского инновационного бизнес-инкубатора Иван Шишалов в эти дни стал фигурой чрезвычайно востребованной. Дело в том, что среди его разработок — программа «Лесной дозор». Идея проста: предлагается разместить на вышках мобильной связи видеокамеры, объединенные между собой при помощи Интернета в одну сеть. Камеры отслеживают обстановку, а специально разработанная компьютерная программа фиксирует очаги возгорания и передает информацию на общий сервер. «Системы уже установлены в трех регионах, причем пока на небольших тестовых участках, — говорит Иван Шишалов, — положительный эффект есть. Например, в той части Нижегородской области, где стояло наше оборудование, с пожаром удалось справиться в кратчайшие сроки». Правда, такая система предупреждения обходится недешево: одна камера вместе с установкой стоит 200 тысяч рублей. А на обслуживание придется тратить ежемесячно по 913 тысяч рублей из расчета на камеру.

Впрочем, можно в этом деле обойтись и более скромными средствами. Специалисты Уральского института Государственной противопожарной службы МЧС России разработали устройство кругового обзора, способное распознавать едва зарождающийся огонь. Принцип работы строится на фотоприемниках среднего инфракрасного диапазона. Дело в том, что энергия инфракрасного излучения лесного пожара в сотни раз превышает видимую составляющую спектра. Например, излучение нагретой поверхности древесины на 99,9 процента находится в ИК-области, а углей и дыма — на 99,98. И если видеокамера или даже спутник не заметят первые признаки лесного пожара, то фотоприемник его обязательно зафиксирует. Похожие устройства существуют на Западе. Однако до недавнего времени там не было доступных фотоприемников для среднего ИК-диапазона. Сибирские мастера изготовили чувствительный элемент на основе полупроводникового твердого раствора селенидов свинца и олова. В результате аппаратура может работать как в светлое время суток по отраженному солнечному излучению, так и ночью, регистрируя излучение теплового потока очага возгорания. Установив такие устройства на тех же телефонных вышках или специальных мачтах, можно создать сеть, предупреждающую о пожаре.

Голь и выдумки

От предупреждения — к тушению. Для борьбы с пожарами в их начальной стадии средства тоже придуманы. «Мы внедрили в практику пожаротушения съемные пеногенерирующие принадлежности, которые легко помещаются в переносной ранец, — рассказывает директор Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной охраны лесов и механизации лесного хозяйства Григорий Главацкий. — Сегодня таким ранцевым лесным огнетушителем оснащены все те, кто занимается охраной лесов в Сибири. Самое главное, что для его работы не нужна вода, с которой масса сложностей. Перевозить ее по воздуху в больших объемах дорого, да и лес не будет ждать, пока авиатранспорт «сбросит» нужное количество воды. А водоемы, откуда можно брать спасительную влагу, есть далеко не везде». Для совсем уж запущенных случаев, когда суперранец бессилен, разработаны переносные лесопожарные воздуходувки на основе отечественной бензопилы «Тайга-214». В комплект входят мягкая емкость объемом 20 литров для огнетушащего раствора и пеногенератор. «Практически мы действуем по принципу «голь на выдумки хитра», — шутит Григорий Главацкий, — создаем новые устройства из подручных средств. В результате технологии просты, доступны и эффективны. Вот только для того, чтобы они работали, в каждом лесничестве нужно создать оперативные патрульные группы быстрого реагирования, каких сейчас практически нет».

Бомбовый удар

Даже если пожар на ранней стадии был упущен, его дальнейшее поведение вполне можно предсказать, зная условия распространения огня. Отечественные ученые занимаются математическим и физическим моделированием пожаров с конца 70-х годов прошлого века.

По словам директора научно-образовательного инновационного центра «Моделирование и прогноз катастроф» Томского государственного университета доктора физико-математических наук Анатолия Гришина, им было поставлено около тысячи опытов, часть из них осталась в теории, а часть была проверена практически на полигонах близ Томска и в Новосибирской области. «Если говорить о физическом и математическом моделировании, мы используем законы сохранения массы, количества движения, энергии, а также уравнение состояний, — объясняет Анатолий Гришин. — Под эти группы уравнений мы получаем граничные условия состояния леса, включая метеорологическую обстановку, скорость ветра, влагосодержание лесных и степных горючих материалов. А дальше просто решаем поставленную задачу и получаем ответ в виде прогноза на дальнейшее поведение пламени».

Ученые могут не только предугадать, как поведет себя разгоревшийся пожар или когда пламя с низов перекинется на верхушки деревьев, но и найти ахиллесову пяту любого действующего пожара. «Структура огневого фронта, если говорить о природных пожарах, состоит из нескольких зон, — поясняет Анатолий Гришин, — в том числе пиролиза (термическое разложение органики без доступа воздуха. — «Итоги») и последующего воспламенения древесины. Если уничтожить зону пиролиза, то вместо факельного горения мы получим угли, а значит, оно не будет распространяться с автомобильной скоростью». Знание физики пожара позволяет проводить его профилактику методом «управляемого огня». Этот малозатратный метод заключается в организации принудительного выжигания опасных участков леса, что позволяет снизить объемы горючего материала и поставить барьеры против потенциального пожара. С другой стороны, с помощью математического моделирования есть возможность наносить точечные удары. Например, существует средство борьбы с лесными и степными пожарами, основанное на энергии взрыва. Бомбы АСП-500, способные справиться с огнем на площади в тысячу квадратных метров, изобрели на Государственном научно-производственном предприятии «Базальт». В результате подрыва такого снаряда, заряженного 500 килограммами огнегасящей смеси, можно справиться даже с самым сильным фронтом. В принципе в бомбу загружается практически тот же состав, которым тушат пожары с самолетов. Однако при обычном сбросе из-за восходящего потока горячего воздуха часть вещества не достигает очага горения. По словам разработчиков, сбрасывать АСП-500 можно как с боевых самолетов, так и с гражданских Ил-76 или Ан-12.

Мы их теряем

В противовес шумным бомбам ученые создали методику «тихого электричества». «Любое пламя ионизировано, а значит, с помощью электричества горением можно управлять, — объясняет доктор технических наук, профессор Самарского технического университета Валерий Дудышев. — Опыты показывают, что электрическое поле даже малой мощности может эффективно тушить пламя на большом расстоянии. И не надо лезть в самое пекло, чтобы побороть стихию». Внешнее электрическое поле с заданной напряженностью как бы вытягивает из зоны протекания цепных реакций — зоны горения — электроны и разноименно заряженные радикалы горящих веществ. Получается «ловушка» для пламени, прекращающая цепную реакцию горения веществ. Рядом с очагом возгорания надо разместить относительно маломощный (не более 1 кВт) источник высокого напряжения и один или несколько специальных электродов, передающих это поле внутрь очага возгорания. Например, в опытах при тушении пламени высотой в метр потребовалось 3 секунды времени и электрическая мощность всего 3—4 ватта при напряженности электрического поля 3—5 кВ/см. Изобретение весьма эффективно для бесконтактного тушения возгорания большой площади. В этом случае специальное подвижное мобильное средство — вертолет, тягач или автомашину повышенной проходимости — снабжают источником высокого напряжения, специальными гасящими электродами, которые размещают на телескопических мачтах. Положительно заряженный электрод располагают повыше, а отрицательно заряженный опускают прямо в пламя. Разряд! И пламя затухает в считаные секунды.

...Некоторые из вышеперечисленных проектов выглядят так, будто придуманы в Голливуде. Вероятно, именно поэтому многие из них были положены чиновниками под сукно. Бомбой АСП-500 пять лет назад заинтересовалась было одна отечественная госструктура, но дело кончилось ничем. В МЧС тоже подумывали о закупке этих снарядов, но дальше разговоров дело не пошло. А нет госзаказа, нет и серийного производства. Разработки и рекомендации ученых игнорируются годами, сетует Григорий Главацкий, о них вспоминают, лишь когда грянул гром./itogi.ru/

---