» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Январь, 2021 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №1 (46) 2021
Автор: Ласточкина Дина Владимировна, студент
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Мотобур для тушения лесных пожаров
Дата публикации: 11.01.2021
УДК 630.432
МОТОБУР ДЛЯ ТУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ
Ласточкина Дина Владимировна
студентка
Поволжский государственный
технологический университет, г. Йошкар-Ола
Аннотация.
В статье представлен способ тушения лесных
пожаров индивидуальными огнеборцами и схема устройства
для его осуществления. Предлагаемое устройство работает по принципу бурения и направленного
разбрасывания грунта с более глубоких влажных слоев земли на зону возгорания. В
статье приводятся формулы для определения силы резания и расчет необходимой
мощности двигателя.
Ключевые слова: мотобур, тушение, лесные пожары, резание почвы.
Проблема повышения эффективности тушения лесных пожаров ежегодно
является актуальным вопросом в летний
сезон [1]. Крупные лесные пожары в центральной части России в 2010 году выявили
ряд недостатков и противоречий, одно из них оснащенность индивидуальных огнеборцев [2].
Повысить эффективность тушения лесных пожаров огнеборцами можно с использованием устройства на базе
бензопилы (мотобур) путем механического срезания почвы
и присыпания им возгораний. На рисунке 1 представлена кинематическая схема
устройства, состоящего из двигателя 1, ведущей звездочкой привода бензопилы 2,
находящаяся в зацеплении с помощью цепи со звездочкой 3, лопастной разбрасыватель
4, зубчатой пары 5, подавателя 6, шнека 7,
заключенного в трубу 8, режущих элементов 9.
Устройство работает следующим образом. При работе двигателя
вращающий момент с помощью цепи передаётся со звездочки 2 на звездочку 3,
которая в свою очередь приводит во вращение лопастной разбрызгиватель 4 и
зубчатую пару 5 со шнеком 7. В процессе работы устройства оператор осуществляет
касание с грунтом вращающихся ножей 9, которые разбрасывают сухой гумус, листья
и при дальнейшем погружении в грунт происходит разрыхление грунта ножами 9 с
одновременным подъёмом по шнеку 7 подавателю 6,
передающий грунт лопастному разбрызгивателю, который выбрасывает его на зону
возгорания.
Рис.1. Устройство мотобура для тушения пожара
Для корректировки направления грунта в полете вертикальной
плоскости в устройстве может быть установлен корректор направления. Направление
в горизонтальной плоскости осуществляется вращением устройства относительно оси
шнека. Предложенное устройство значительно повысит эффективность пожаротушения.
Процесс бурения состоит из трех фаз: резание ножом слоя
почвы, транспортирование его винтовой поверхностью шнека и отбрасывания грунта
на поверхность возгорания. В процессе работы шнек делает два движения: рабочее
- резание вокруг оси и подачу вдоль оси шнека.
В процессе бурения шнек испытывает напряжение, вызываемыми
сопротивлением резанию, в результате деформации срезаемого грунта, трением
между подымаемой почвой и поверхностью шнека и
стенками трубы.
Основными параметрами характеризующие работоспособность
предлагаемого устройства на первом этапе исследования будет необходимый момент
на резание почвы.
Усилие резания определяется выражением [3]:
,
где F – площадь деформации для одной режущей кромки, см2;
f1 – коэффициент трения между ножом грунтом;
k – коэффициент
пропорциональности кгс/см2, зависящий от
физических свойств почв;
δ – угол,
образуемый режущей кромкой.
Учитывая, что шнек имеет два ножа, подача, на оду режущую
кромку за один оборот (см) составит S=S/2.
Полагая, что сила сопротивления внедрения лезвия
пропорциональна его длине, найдем общий момент резания, кг/см
[3]:
где k1 – коэффициент пропорциональности кгс/см2, зависящий от физических свойств почвы и
толщины лезвия,
ψ – угол
наклона силы сопротивления почвы внедрению лезвия к плоскости, нормальной оси
вращения,
r – ширина лезвия, см.
Техника эксперимента. Зададим исходные данные и определим
значения общего момента резания. Дано k=3,0 кгс/см2;
S==1,0 см; r= 4 см; δ=250;
f= 0,5; k1= 3,6; ψ=540.
Н/м.
По полученному значению момента резания при заданных
условиях можно предположить, что мощности двигателя ручной бензопилы в 3-4 л.с.
будет достаточно для осуществления процесса бурения.
Исходя из полученных формул на общий момент для резания и
осевую силу влияют: механические
свойства почвы, диметр и подача шнека. Чем выше предел прочности почвы, тем
больше сопротивление резанию. Значительно влияют на силы резания геометрические
параметры режущего ножа δ, угол наклона режущей
кромки ψ и радиус при вершине резца. При
уменьшении угла δ осевая сила уменьшается, а тангенсальная – увеличивается, тем самым и увеличивается
крутящий момент.
Выводы по работе:
1. Разработан способ индивидуального тушения лесных пожаров
и предложена схема устройства для бурения и отбрасывания почвы на поверхность
возгорания.
2. Предложены основные формулы для расчета бурения, которые
позволяют определить влияние геометрических параметров на процесс резания почвы
мотобуром.
Список литературы:
- Соколова Г.В. Метод долгосрочного прогноза показателей пожарной опасности в лесах Приамурья на основе учета параметров атмосферной циркуляции // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - 2014. - № 5. - С. 50-62.
- Иванова Л. В. Лесные пожары 2010 года - очередная причина изменений в лесном кодексе // Север и рынок: формирование экономического порядка. - 2011. - Т.1, № 27. - С. 103-108.
- Технология и техника бурения : учеб. пособие / В.С. Войтенко [и др.] ; под общ. ред. В.С. Войтенко. В 2 ч. Ч. 1. Горные породы и буровая техника. - Минск: Новое знание; М.: ИНФРА- М, 2013. - 237 с.
- Spinelli, R., Nati, C. & Magagnotti, N. 2009. Using modified foragers to harvest short-rotation
- poplar plantations. Biomass and Bioenergy 33, 817–821
- Spinelli, R., Nati, C. & Magagnotti, N. 2009. Using modified foragers to harvest short-rotation poplar plantations. Biomass and Bioenergy 33, 817–821
Комментарии: