ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Производство лесопожарного агрегата на базе самоходного шасси ВТЗ-30 СШ

Рекомендуемая область пременения

Борьба с лесными пожарами в пригородных лесах

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта  - решение проблемы тушения лесных пожаров в условиях недостаточного финансирования. Проблема борьбы с лесными пожарами является одной из наиболее актуальных в лесном хозяйстве Российской Федерации. Она стала важной составной частью более общей проблемы – охраны окружающей среды. Ориентация в борьбе с лесными пожарами на механическое наращивание количества тракторов с плугами и бульдозерным оборудованием, а также пожарные автоцистерны и вездеходы не обеспечивает выполнения поставленной задачи в современных экономических условиях.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Особую остроту в настоящее время принимает проблема сохранения лесов в условиях дефицита средств, выделяемых на охрану. Недостаточное финансирование лесной охраны обусловливает необходимость поиска новых подходов к её организации, механизации и тактике тушения лесных пожаров. Разрушительное действие стихийных пожаров высокой интенсивности вызывает необходимость эффективного управления огнем и борьбы с ними.

Сезонный характер работ по борьбе с лесными пожарами, значительное варьирование пожарной нагрузки и количества вводимых в действие людских и технических ресурсов приводят к тому, что существующая система охраны лесов становится сложной и неоднородной. В её состав входят как специализированные лесопожарные службы, так и неспециализированные подразделения различных предприятий, осуществляющих ведение лесного хозяйства или привлекаемых для тушения пожаров в порядке временной мобилизации.

Количество сил лесопожарных формирований и их развитие определяются в регионах в зависимости от их финансовых возможностей, накопленных знаний по борьбе с лесными пожарами и уровня применения новейших научных разработок в области охраны лесов. В зависимости от объемов работ, численности сил и средств пожаротушения, лесорастительных условий, в которых  ведутся работы, должны формироваться технологические комплексы с различными техническими средствами, которые бы обеспечивали своевременную ликвидацию возникающих загораний и эффективное тушение распространившихся на значительные площади пожаров.

В то же время ориентация в борьбе с лесными пожарами на механическое наращивание количества тракторов с плугами и бульдозерным оборудованием, а также пожарные автоцистерны и вездеходы не обеспечивает выполнения поставленной задачи в современных экономических условиях.

Тушение лесных пожаров по существующим технологиям связано с использованием недостаточно производительного ручного труда, что приводит к увеличению выгоревших лесных площадей. Для борьбы с лесными пожарами  необходимы высокопроизводительные, энергосберегающие, экономически  выгодные технологии.

Для их внедрения нужны многофункциональные, недорогие, эффективные средства механизации, обеспечивающие тушение пожаров в начальной стадии их развития.  Также необходима высокопроизводительная техника для локализации и тушения крупных лесных пожаров.

При удалённости пожаров от места базирования и отсутствии развитой дорожной сети доставка пожарных и оборудования возможна только воздушным транспортом, что вызывает кажущееся удорожание работ. Применение на удалённых пожарах наземных методов тушения с доставкой оборудования по лесным дорогам и бездорожью приводит к повышению расходов на доставку и времени прибытия к очагу горения, то есть увеличению выгоревших лесных площадей и затрат времени на тушение в 2,1 - 4,6 раза по сравнению с авиационными методами. Труд лесных пожарных в настоящее время в основном ручной, повышение его производительности актуально и необходимо за счёт механизации работ с применением авиатранспортабельной техники. 

Наиболее перспективным в настоящее время в связи с недостаточным финансированием лесной охраны, на наш взгляд, является применение на лесопожарных работах малогабаритных средств пожаротушения. Для  различных лесорастительных условий Сибири – это лесопожарные агрегаты на базе минитракторов и лёгких колёсных тракторов, которые позволяют существенно повысить эффективность работ по  борьбе с лесными пожарами прямым и косвенным методами, а также работ по проведению профилактических  выжиганий для снижения пожарной опасности лесов.

Одной из самых распространённых технологических операций при локализации лесных низовых пожаров является выполнение отжига от минерализованной опорной полосы. Для прокладки опорных полос используются плуги, покровосдиратели и фрезы различных типов.

Основные факторы нарушения экологии при выполнении лесопожарных работ возникают при:

-       загрязнении окружающей среды выхлопными газами двигателей тракторов;

-       повреждении живого напочвенного покрова и уплотнении почвы гусеничными движителями тяжёлых тракторов;

-       разрушении напочвенного покрова и повреждениях древостоев техническими средствами пожаротушения при выполнении лесопожарных работ;

-       выгорании лесов с выбросами в атмосферу диоксида углерода и продуктов пиролиза, а также поглощением кислорода от несвоевременно потушенных на излишне выгоревших лесных площадях пожаров;

-       повреждения живого напочвенного мохово–лишайникового покрова при выполнении лесохозяйственных (лесопожарных) работ в лесах криолитозоны, приводящих в возникновению термокарста и солифлюкции.

Состояние атмосферного воздуха, от которого зависят климат и биосфера Земли, является определяющим фактором для жизни человека, существования животного и растительного мира, а также для плодородия почвы. Наряду с промышленными предприятиями источником загрязнения являются тракторы, автомобильный транс­порт, моторизированный инструмент, другие машины. В 1998 г. в лесном хозяйстве насчитывалось 19,3 тыс. тракторов суммарной мощностью 120,4 тыс. кВт.

Нормы выбросов вредных веществ с отработавшими газами тракторных дизелей представлены в таблице 1.1 и ГОСТ 17.2.2.OS-97. Годовые выбросы твердых частиц (сажи, золы, сульфа­тов, растворимых органических веществ и пыли) не должны превышать 1 г/(кВт-ч), что немного выше, чем в США.

Снижение выбросов выхлопных газов двигателями лесопожарных агрегатов может быть достигнуто за счёт применения оптимизированных к требованиям технологических процессов по мощности и массе тракторных агрегатов, повышении коэффициента их соответствия условиям внешней среды, снижении энергоёмкости технологических процессов выполнения работ в лесном хозяйстве.

Повреждения живого напочвенного покрова и уплотнение почвы движителями тракторов приводят к механическим и абразивным повреждениям корневых систем деревьев и, как следствию, появлению корневой гнили. Избежать данного явления полностью невозможно, но применение тракторов  с меньшей массой на ряде работ значительно снижает негативные явления движения тракторов по лесным массивам.

Плужные рабочие органы, применяемые для прокладки минерализованных полос и подготовке почвы под лесные культуры, не всегда эффективны при работе на лесных почвах, насыщенных корневыми включениями, приводящими к заякориванию агрегата на непреодолимых препятствиях, завалам пластов в борозды и перекрытию их проводниками горения. Обрывы корней при прокладке заградительных полос приводят к возникновению корневой гнили и болезням деревьев. При выполнении лесопожарных работ тракторы, работающие на прокладке минерализованных заградительных полос, производят значительные повреждения лесных массивов, как при тушении лесного пожара, так и при следовании к очагу горения вне дорог по лесу.

Технология тушения пожаров в зеленомошных лесах связана с выполнением опорных минерализованных полос, при этом наиболее трудоёмкой операцией является процесс разрубания мохового покрова с содержащимися в нём древесными включениями ручным инструментом с последующим скатыванием в рулон и отбрасыванием с полосы. Производительность труда рабочего на этой операции составляет 48 м/ч. Применение взрывчатых материалов позволяет прокладывать опорную полосу со скоростью до 150 м/ч, тракторов с бульдозерными отвалами 150 - 1000 м/ч, однако применение последних сдерживается сложностью доставки тяжёлой техники в требуемое место в нужный момент времени.

Тяжёлые лесопожарные агрегаты на базе средних танков могут решить проблему локализации пожаров посредством высокопроизводительной (6 - 10 км/ч) прокладки заградительных минерализованных полос шириной 3,5 м, обладают высокими транспортными скоростями до 50 км/ч. Однако при движении к очагу пожара вне дорог один такой агрегат вызывает  нарушения лесных массивов на площади 3,5 га на пути движения 10 км, что ограничивает их применение.

Преобладание хвойных деревьев в наших лесах (в которых пожары легко возникают и могут быстро развиваться) требует постоянного внимания к вопросам противопожарной профилактики, способам и средствам быстрой ликвидации возникающих загораний. Поэтому охрана лесов от пожаров  занимает одну из первоочередных задач в работе органов лесоохраны, требует больших денежных и материальных затрат. Случайный характер процессов возникновения и развития лесных пожаров, резкое варьирование горимости лесов во времени и по территории, наличие жестких ограничений на допустимое время принятия и реализации решений по борьбе с огнем обусловливает высокие требования к организации и тактике тушения лесных пожаров.

Количество лесопожарных сил, их развитие определяются в регионах в зависимости от финансовых возможностей, накопленных знаний по борьбе с лесными пожарами и уровнем применения новейших научных разработок в области охраны леса. В то же время ориентация в борьбе с лесными пожарами на механическое наращивание количества гусеничных тракторов с плугами, ёмкостями для воды и бульдозерами, а также пожарных автоцистерн и вездеходов не обеспечивает выполнения поставленной задачи в современных экономических условиях.

Прибытие гусеничных агрегатов к очагу горения на расстояние в десятки километров сдерживается их низкими транспортными скоростями, особенно при движении вне дорог. Это приводит к переходу пожаров в категорию крупных, для тушения которых нужны уже не бригада лесников, а мобилизация сил районов и десятки дней тяжёлого труда, а в худшем случае - просто ожидание дождей.

Колёсные трактора и лесопожарные агрегаты на их базе могут использоваться только в относительно лёгких лесорастительных условиях, например - в ленточных борах и на особо охраняемых территориях. В то же время к месту лесного пожара они прибывают на 70 – 75 % быстрее бульдозеров.

В начальной стадии развития на площади до 10 га пожары могут быть потушены силами одного звена в составе пяти человек с ручным или моторизированным инструментом, а также запасом воды не менее 500 литров. Для этой цели может использоваться оснащённый необходимым лесопожарным оборудованием лёгкий колёсный трактор, который после прокладки опорной минерализованной полосы может использоваться для подвозки воды в мягкой ёмкости из ближайшего источника воды. Оптимальным вариантом доставки звеньев лесных пожарных следует считать их выезд на автомобилях типа УАЗ 3303 или ГАЗ - 66.

Из сказанного следует, что  выполнение лесопожарных работ существующими техническими средствами по принятым технологиям приводит к существенным нарушениям лесных биогеоценозов, ландшафтов и состояния почвенно-травяных покровов. В то же время при использовании малопроизводительного ручного труда на борьбе с пожарами низкие темпы тушения приводят к увеличению выгоревших площадей и, как следствие, увеличению выгорания кислорода и выбросов продуктов пиролиза.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

По характеру воздействия на кромку лесного пожара выделяют две основные группы способов тушения: прямые и косвенные. При оперативной борьбе с лесными пожарами широко используются косвенные методы тушения, сущность которых заключается в создании противопожарных барьеров различной ширины в зависимости от вида и интенсивности лесного пожара.

 Обычно такие барьеры прокладывают перед кромкой пожара на некотором расстоянии от нее. Принято считать, что при использовании косвенных методов тушения происходит увеличение пройденной огнем площади по сравнению с прямым тушением. Однако это справедливо не для всех случаев. При определенных соотношениях производительности тушения и скорости распространения горения применение косвенных методов дает больший эффект по времени тушения и сокращению пройденной огнем площади. Кроме того, при косвенных способах тушения создаются более благоприятные условия для выполнения работ (меньшая задымленность, отсутствие воздействия огня на лесных пожарных и технику, возможность прокладки опорной полосы по более удобным местам).

Следует отметить, в таёжных условиях Сибири косвенные способы тушения, особенно при борьбе с крупными пожарами,  являются достаточно эффективными и широко применяются в практике охраны лесов от пожаров.

Лесопожарные работы в тяжелых таежных условиях сдерживаются из-за отсутствия совершенных технологий, в том числе при создании противопожарных барьеров в различных лесорастительных условиях. Поэтому одной из актуальных проблем, имеющих большое научно-техническое значение, является совершенствование технологий   тушения  пожаров на  различных стадиях их развития посредством разработки новых технических  средств.Наиболее перспективным в настоящее время в связи с недостаточным финансированием лесной охраны, на наш взгляд, является применение на лесопожарных работах малогабаритных средств пожаротушения.

Одной из самых распространённых технологических операций при локализации лесных низовых пожаров является выполнение отжига от минерализованной опорной полосы. Для прокладки опорных полос используются плуги, покровосдиратели и фрезы различных типов.

Создание высокопроизводительных  малоэнергоёмких лесохозяйственных агрегатов требует всестороннего теоретического и экспериментального изучения их динамики и характера процессов взаимодействия рабочих органов с внешней средой,  решения задач обоснования параметров и режимов работы, а также снижения затрат энергии на выполнение технологического процесса. Энергоёмкость резания грунта при прокладке опорной полосы (Вт ?ч/м ³) у плужных рабочих органов по сравнению с фрезами ниже.

В то же время минимальные значения затрат энергии для достижения конкретного результата (Вт?ч/м²)у рабочих органов типа торцовых фрез достигаются экскавированным на слой лесных горючих материалов грунтом.

Разработка торцовых фрез, работающих при оптимальных режимах резания лесных почв и имеющих рациональные геометрические параметры рабочих органов на стадии проектирования позволит повысить производительность лесопожарных орудий, снизить их массу, сократить сроки создания новой техники.

Схема лесопожарного агрегата на базе самоходного шасси ВТЗ-30 СШ

Рис. - Чертёж лесопожарного агрегата на базе самоходного шасси СШ – 16 М

1 - базовый трактор, 2 - толкатель клиновой, 3 - контейнер для лесопожарного оборудования, 4 - ёмкость для огнегасящей жидкости, 5 - шланговая катушка, 6 - фреза с навеской и опорной лыжей, 7 - вал привода фрезы с шарнирами равной угловой скорости, 8 - гидроцилиндр подъёма фрезы, 9 - редуктор, 10 - насос для огнетушащей жидкости

Описание конструкции проектного агрегата

Лесопожарный агрегат на базе самоходного шасси  ВТЗ – 30 СШ производства  Владимирского тракторного завода предназначен для тушения лесных пожаров посредством;

-  прокладки опорных полос в лесных почвах для выполнения от них отжига при локализации и тушении лесных пожаров;

- подачи воды в зону горения по гибкому шлангу;

- расчистки трасс минерализованных опорных полос;

- доставки оборудования лесных пожарных и запаса воды;

- заправки ранцевых лесных опрыскивателей (РЛО).

Также он может использоваться для решения вопросов и задач гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций, например при защите лесных поселков от катастрофических лестных пожаров путём прокладки заградительных барьеров методом выжигания напочвенных лесных горючих материалов. Оборудование агрегатируется с самоходным шасси ВТЗ – 30 СШ. 

Результаты работы проектного агрегата представлены на рис. 2

Рисунок 2 – Минерализованная опорная полоса, проложенная проектным агрегатом

Принцип работы

Наиболее перспективным в настоящее время в связи с недостаточным финансированием лесной охраны является применение на лесопожарных работах малогабаритных средств пожаротушения. Для  различных лесорастительных условий Сибири это лесопожарные агрегаты на базе колёсных (в том числе малогабаритных) тракторов, а также зажигательные аппараты, что позволяет существенно повысить эффективность лесопожарных работ при   борьбе с лесными пожарами.

Разработка высокомобильных лесопожарных орудий и агрегатов для тушения лесных пожаров на ранних стадиях их развития по эффективным в плане экологии технологиям связана с разработкой малоэнергоёмких рабочих органов для прокладки опорных полос в лесах различных типов. Создание новых лесопожарных агрегатов и разработка оптимизированных технологий их применения позволят снизить ущерб от пожаров и их последствий, сократить экологические нарушения от самого процесса тушения.

Одной из актуальных проблем, имеющих большое научно-техническое значение, является совершенствование технологий   тушения  пожаров на  различных стадиях их развития посредством разработки новых технических  средств.

Наиболее перспективным в настоящее время в связи с недостаточным финансированием лесной охраны, на наш взгляд, является применение на лесопожарных работах малогабаритных средств пожаротушения на базе минитракторов и лёгких колёсных тракторов, которые позволяют существенно повысить эффективность работ по  борьбе с лесными пожарами прямым и косвенным методами.

Для этой цели нужны многофункциональные, недорогие, эффективные средства механизации, обеспечивающие тушение пожаров в начальной стадии их развития. При удалённости пожаров от места базирования и отсутствии развитой дорожной сети доставка пожарных и оборудования возможна только воздушным транспортом, что вызывает кажущееся удорожание работ.

Применение на удалённых пожарах наземных методов тушения с доставкой оборудования по лесным дорогам и бездорожью приводит к повышению расходов на доставку и времени прибытия к очагу горения, то есть увеличению выгоревших лесных площадей и затрат времени на тушение в 2,1 - 4,6 раза по сравнению с авиационными методами.

В то же время труд лесных пожарных в настоящее время в основном ручной, повышение его производительности актуально и необходимо за счёт механизации работ с применением авиатранспортабельной техники. 

Одной из самых распространённых технологических операций при локализации лесных низовых пожаров является выполнение отжига от минерализованной опорной полосы. Для прокладки опорных полос используются плуги, покровосдиратели и фрезы различных типов.

В зависимости от объемов работ, численности сил и средств пожаротушения, лесорастительных условий, в которых  ведутся работы, должны формироваться технологические комплексы с различными техническими средствами, которые бы обеспечивали своевременную ликвидацию возникающих загораний и эффективное тушение распространившихся на значительные площади пожаров.

В таблице 1 представлены  расчётные значения энергоёмкости прокладки опорной или заградительной полосы рабочими органами различных типов.

При этом следует учитывать, что полоса, выполненная активными рабочими органами, по своей ширина может превышать ширину их захвата в 4 – 7 раз, пассивными – на более чем в 2 раза (за счёт отвала пластов плужными или клиновыми рабочими органами лесопожарных агрегатов).

Таблица 1 - Зависимость энергозатрат на единицу объёма разработанного грунта  и площади опорной или заградительной полосы для лесопожарных орудий и агрегатов различных типов

* При подсчётах принимается, что затраты мощности на самопередвижение лесопожарных агрегатов составляют 20 %.

** Выделены три минимальных значения энергоёмкости создания полосы с учётом укрытия лесных горючих материалов негорючими веществами

Примечание: МТ-1 – тяговый модуль на базе бензопилы «Урал»; АЛТ-55 – агрегат лесопожарный на базе среднего танка Т-55; ПФТ – полосопрокладыватель фрезерный торцовый.

Как следует из представленных в таблице 1  данных, энергоёмкость рабочего процесса создания полосы с учётом укрытия лесных горючих материалов грунтом у фрезерных рабочих органов существенно ниже, чем у плужных.

Для прокладки опорных полос перспективно использование торцовых фрез с осью вращения, параллельной продольной оси трактора, вырезающих в лесных почвах сегментную канавку и минерализующих прилегающую к ней полосу экскавированным грунтом.

Применение энергетических средств с оптимизированными к усло­виям работы параметрами позволит повысить КПД и производительность агрегатов, обеспечить рациональный коэффициент загрузки двигателей и, как следствие, сократить затраты энергии на вы­полнение лесохозяйственных работ.

При формировании машинного парка лесхозов в современных экономических условиях необходима ставка на их оснащение недорогими высокопроизводительными  орудиями.Одним из путей выполнения поставленной задачи может быть широкое применение в лесном хозяйстве  орудия для прокладки опорных полос к тракторам класса тяги 2 – 9 кН.

К недостаткам существующих конструкций лесопожарных агрегатов с торцовыми фрезами можно отнести необоснованную скорость резания, что вызывает повышенную энергоёмкость процесса и, как следствие, снижение производительности агрегатов.

Оборудование работает следующим образом:

базовый трактор движется по предполагаемому периметру распространения пожара на определённом расстоянии от его кромки;

фреза вырезает в лесной почве сегментную канавку и минерализует прилегающую к ней полосу экскавированным грунтом;

от проложенной опорной полосы выполняется отжиг навстречу направлению распространения пожара;

выжженный заградительный барьер требуемой ширины останавливает распространение пожара и локализует его;

вода используется для заправки РЛО членов бригады при окарауливании пожара;

шланговая катушка используется при дотушивании очагов горения.

Тип орудия                                                        навесное

Базовые трактора                                          ВТЗ-30 СШ

Тип рабочего органа                                      торцовая фреза

Параметры опорной полосы, м:

глубина                                                              0,15

ширина                                                              0,52

Габаритные размеры агрегата, мм, не более:

длина                                                                 4650                      

высота                                                              2570

ширина                                                              1600

Масса оборудования, кг, не более             95

Изменение конструкции механизма привода орудия и его навешивания на шасси позволит снизить его массу и улучшить технические характеристики лесопожарного  агрегата по сравнению с аналогами, что положительно сказывается на технико–эксплуатационных показателях агрегата при работе в лесу. 

Возможно применение орудия для решения задач  лесного хозяйства, а также гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций, а именно спасения лесных посёлков от пожаров.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

В состав агрегата лесопожарного помимо самоходного шасси входят фрезерный рабочий орган с двухскоростным приводом, ёмкость для огнетушащей жидкости, шланговая катушка и контейнер для лесопожарного оборудования.

Себестоимость применения агрегата ниже, чем при использовании традиционных технологий тушения лесных пожаров с прокладкой минерализованных опорных и заградительных полос с применением взрывчатых веществ.

В авиалесоохране для прокладки опорных полос используют взрывчатые материалы в виде шланговых зарядов. Производительность прокладки опорных полос с использованием взрывчатых материалов составляет  120 – 150 м/ч на одного рабочего, выполнение опорных полос с использованием лопат – 30 – 50 м/ч.

Прокладка   минерализованных опорных полос при тушении лесных пожаров производится в базовом варианте бригадой авиалесоохраны из 5 человек с применением взрывчатых материалов – шлангового заряда аммонала ПШ – 30 – 12 с  доставкой на вертолёте МИ – 8 (МИ – 17). После прокладки опорных полос от них производится отжиг.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Работает агрегат следующим образом. При выезде на пожар агрегат грузится в фюзеляж вертолёта и отправляется на пожар. По прибытии на место пожара на него монтируется снятый при перевозке защитный каркас. Агрегат приезжает на кромку пожара на определённом расстоянии до неё (примерно 60 м).  При прокладке опорной полосы фреза, навешенная под шасси, приводится во вращение от вала отбора мощности (ВОМ) через раздаточный редуктор. Включается ВОМ, фреза приводится во вращение и опускается на грунт, после чего шасси начинает движение. Фреза ножами режет грунт и отбрасывает его в направлении вращения. Отброшенный грунт падает рядом с полосой, увеличивая  её ширину. Производительность агрегата на прокладке опорных полос за один час сменного времени 1,53 км. Расчет стоимости материалов необходимых для изготовления проектного оборудования, приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Расчёт стоимости материалов

Сравним тушение лесного пожара силами авиалесоохраны по существующей технологии с прокладкой опорных полос для локализации очага горения по существующей технологии (с использованием для прокладки минерализованной полосы шланговых зарядов) и по новой технологии (доставка на пожар предлагаемого агрегата).

Цена самоходного шасси ВТЗ – 30 СШ по данным прайс - листа Красноярского «Агромашхолдинга» на 01.04. 2006 г. составляет 308000 руб. Цена взрывчатых материалов (шланговых зарядов аммонала в упаковках по 20 кг) составляет 9,75 руб/кг. Норма закладки зарядов 1 кг/м. 

Для проектного варианта капитальные вложения 375,521 тыс. руб.

Число часов работы базового варианта и проектного орудия определяется из расчета их загрузки в течение одного лесопожарного сезона. Расчет выполняется на основании следующих исходных данных:

число пожаров в сезон на одну команду лесных пожарных в авиационной охране лесов – 25 пожаров*;

расстояние от места базирования техники до очага горения 115 км;

скорость распространения фронтальной кромки пожара 3 м/мин;

вид пожара – низовой средней интенсивности.

Базовый вариант – отправка на тушение пожара бригады десантников лесной охраны с запасом взрывчатых веществ, воды и зажигательным аппаратом для выполнения отжига от опорной минерализованной полосы, прокладываемой взрывом шланговых зарядов  при локализации лесного низового пожара.

Альтернативный вариант тушения – доставка на пожар самоходного шасси ВТЗ – 30 СШ, оборудованного фрезерным полосопрокладывателем для прокладки минполос.

- время обнаружения пожара с самолёта и вызова вертолёта с бригадой  лесных пожарных 1,25 часа;

- производительность лесных пожарных на прокладке опорных минерализованных полос взрывчатыми материалами 150 м/ч;

- производительность  техническая проектного агрегата 1,55 км/ч, эксплуатационная 1,55 · 0,6 = 0,93 км/ч.

Расчёт сравнительных вариантов тушения, экономического и экологического ущерба

Доставка бригад лесных пожарных  к месту лесного пожара выполняется с учётом грузоподъёмности летательных аппаратов, габаритных размеров и массы транспортируемого груза, его характеристик, расстояний перевозки, а также времени на выполнение регламентных работ, заправки и отдыха экипажей между рейсами. Продолжительность доставки людей  и техники на лесной пожар Т_Д определяется по формуле

Т_Д = (Д : V) + t_пасс,                                    

где: Д - расстояние перевозки, Д = 115 км;

       V - средняя скорость полёта, V = 180 км/ч

        t_пасс - пассивное время (среднее время, необходимое для погрузки и разгрузки летательного аппарата, выполнения регламентных работ и т.п. на один рейс), t_пасс = 0,5 ч.

 Т_ДБ = (115 : 180) +0,5 = 1,13 ч.      

Время развития пожара от его возникновения до обнаружения 1.25 ч и от обнаружения до прибытия пожарных 1,13 ч составит в сумме 1.25 + 1,13 = 2,38 ч.

         Площадь пожара S за это время составит 18 га.

 Периметр пожара на момент начала тушения Р_НАЧ, км при известной его площади S определяется по выражению:

, Р_НАЧ=2,12 км.

Скорость роста периметра пожара V_РП, км/ч определяется по выражению:

, V_РП=0,89 км/ч.

Время локализации пожара Т_л, ч по базовому Т_лБ и новому Т_лН вариантам:

,  

где  V_Л  - скорость локализации периметра пожара по базовому и новому вариантам, км/ч.

Т_лБ=6,95 ч. Т_лН=4,37 ч.

Периметр пожара к концу тушения Р_К, км по базовому Р_кБ и новому Р_кН вариантам определяется по формуле:

Р_кБ = V_лБ  · Т_лБ,                         Р_кН  = V_лН · Т_лН.

Подставляя численные значения, определим периметры:

 Р_кБ = 0,65  · 6,95= 4,52 км.    Р_кН  = 0,93 · 4,37 =4,06 км.

Выгоревшие площади S, га по базовому S_Б и S_Н вариантам  определяются по формулам:

S_Б = 4 · Р_кБ,                        S_Н = 4 · Р_кН.    

Подставляя численные значения, определим выгоревшие за время тушения площади:

S_Б = 4 · 4,52 = 18,08 га,   S_Н = 4 · 4,06 = 16,24 га.

Сокращение выгоревших площадей 

?S = (S^б - S^н) · ?,         

где ?, - число пожаров в сезон на одну бригаду,  шт.

         ?S = (18.08 – 16.24)  · 25 = 46 га.

Исходя из запаса древесины на гектаре З_д и таксе на неё при отпуске на корню для конкретного субъекта Российской Федерации Ц_л, определяются ущерб оп гибели леса на гектаре У_ср по выражению:

У_ср = Ц_л хЗ_д руб/га.                   У_ср = 86 · 200 = 17200 руб.

Величина предотвращённого ущерба У, руб. определяется как:

У = У_ср · П · ?S,  

где У _ср - ущерб от пожара на площади 1 га;

П – доля погибшего леса при пожара (в расчётах принимается значение 0,25).                                 

У = 17200· 0,25 · 46 = 197800 руб.

Определим протяженность опорной полосы по базовому (П_сез.б) и проектному (П_сез.п) вариантам:

П_сез=Р_к N,

где N -  число пожаров в сезон на одну команду. П_сез.б=113 км. П_сез.п=101,5 км.

Рассчитаем время работы базовой бригады  Т_эб и проектного агрегата Т_эп за один пожароопасный сезон, ч

Тэ.б = (1,13 ·2 + 6,95)·25 = 230ч, Тэ.п = (1,13 ·2 + 4,37)·25 = 165 ч

Расчет заработной платы рабочих за 1 час показывает:

1 - Базовый вариант 522,50 руб/ч

2 - Проектный вариант: Тракторист 39,30 руб/ч,  Рабочие 142,26  руб/ч. итого 181,56 руб/ч

Затраты  на взрывчатые вещества Зв определятся по выражению:

Зв = Ц_в · Н_р · L_п,: Т_п

где Ц_в – цена взрывчатых веществ (аммонала) руб/кг;

      Н_р – норма расхода взрывчатых веществ на 1 метр опорной полосы, кг;

      L_п, - протяжённость проложенных взрывчатыми веществами опорных полос за сезон, м;

    Т_п – время работы бригады на прокладке опорных полос , ч.

Зв = 4790 руб/ч.

Расчет затрат на эксплуатацию техники по базовому и проектному варианту сведен в таблицу 3

Таблица 3 - Расчет затрат на эксплуатацию техники

Затраты по базовому варианту 6004,74 руб/ч

Затраты по проектному варианту 472,38 руб/ч

Экономия текущих затрат на тушение пожаров в год составит 776,5 тыс. руб., срок окупаемости агрегата 0,5 года.

 Технико-экономические показатели эффективности проекта представлены в таблице 4

Технико-экономические показатели

Новые потребительские свойства продукции

Высокая эффективность технологического процесса
Последнее обеспечивается за счет снижения расходов на зарплату, исключе-ния применения дорогостоящих взрывчатых веществ.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Данное оборудование по одному функциональному назначению прошло этап экспериментального освоения и отработку технологии в двух лесхозах Красноярского края.
Коммерческий анализ выполненных работ и успешный опыт эксплуатации оборудования в лесхозе СибГТУ и Мининском опытно-механизированном лесхозах Красноярского края подтверждает конкурентные преимущества технологии локализации лесных пожаров прокладкой минерализованных опорных полос с применением проектного агрегата.
Трудности в освоении технологии отсутствуют, так как авиалесоохрана Красноярского края использует данный метод с использованием взрывчатых веществ и ручного инструмента постоянно. Освоение агрегата в производственных условиях заказчика, а при необходимости и сервисные работы в ходе эксплуатации, выполняются специалистами разработчика.
В настоящее время имеется комплект технической документации. Данному оборудованию не требуются усилия для сопровождения, кроме соблюдения правил эксплуатации.

Предлагаемые инвестиции

2,5 млн. руб.

Рынки сбыта

Оборудование может применяться как в наземной, так и в авиационной зо-нах лесоохраны в лесорастительных условиях, соответствующих возможностям движения данного агрегата под пологом леса на всей территории РФ.
Как показывают результаты исследовательских испытаний, энергоёмкость рабочего процесса данного агрегата в 1,5 – 2,0 раза ниже по сравнению а анало-гами.
Таким образом, применение этого оборудования в лесном хозяйстве позво-лит снизить сроки тушения лесных пожаров и стоимость работ, уменьшить выго-ревшие площади леса, сократить выбросы диоксида углерода в окружающую сре-ду.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология и оборудование для ее реализации не имеет ана-логов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

08.11.2006