Characteristics of the process of extinguishing ground-level forest fires under conditions of different aerosol concentrations of promising fire extinguishing compositions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper defines the optimal conditions and characteristics of spraying fire extinguishing compositions to reduce the temperature in the combustion zone of typical combustible forest materials. A series of experiments was carried out to establish the conditions and characteristics of the processes occurring during localization and elimination of combustion of typical combustible forest materials (wood, mixed forest combustible materials) under conditions of exposure of different dispersion water drops. The times of thermal decomposition of solid combustible materials after suppression of fiery combustion by fire extinguishing compositions based on water with the addition of a foaming agent and FR-Les 01 were determined. The minimum volume and spraying mode (droplet sizes) of aerosols of different concentrations were established to effectively reduce the temperature in the combustion zone.

About the authors

Konstantin O. Ponomarev

Tyumen State University

Author for correspondence.
Email: k.o.ponomarev@utmn.ru

(b. 1993) — Candidate of Science in technology, research scientist, Institute of Environmental and Agricultural Biology

Russian Federation, 6 Volodarskogo Str., Tyumen 625003

Alexander S. Sviridenko

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: sviridenko.55@bk.ru

(b. 1999) — Master student

Russian Federation, 30 Lenin Av., Tomsk 634050

Alena O. Zhdanova

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: zhdanovaao@tpu.ru

(b. 1989) — Candidate of Science in physics and mathematics, senior lecturer, Research School of High-Energy Physics

Russian Federation, 30 Lenin Av., Tomsk 634050

References

  1. Baratov, A. N., V. I. Zabegaev, and S. G. Tsarichenko. 2010. Sposob tusheniya pozhara raspylennoy vodoy s dobavkami [Method of fire extinguishing by means of dispersed water with additives]. Patent RF No. 2403927.
  2. Kopylov, N., E. Moskvilin, D. Fedotkin, and P. Strizhak. 2017. Influence of viscosity of fire-extinguishing solution on forest fires extinguish using aviation. Forestry Eng. J. 6(4):62–67. doi: 10.12737/23436.
  3. Shi, J., W. Ren, and X. Liu. 2020. Novel technology for fire suppression using nitrogen–water mist in enclosed spaces. Geomat. Nat. Haz. Risk 11(1):22–39. doi: 10.1080/ 19475705.2019.1705402.
  4. Solomatin, Y., N. Shlegel, and P. Strizhak. 2019. Secondary atomization of firefighting liquid droplets by their collisions. Atomization Spray. 29(5):429–454. doi: 10.1615/AtomizSpr.2019030766.
  5. Huang, X., X. S. Wang, and G. X. Liao. 2011. Characterization of an effervescent atomization water mist nozzle and its fire suppression tests. P. Combust. Inst. 33(2):2573–2579. doi: 10.1016/j.proci.2010.06.001.
  6. Kopylov, N. P., A. E. Kuznetsov, E. Y. Sushkina, V. I. Novikova, and P. A. Strizhak. 2020. Korrektirovka vysoty sbrosa s samoleta ognetushashchikh veshchestv pri tushenii lesnykh pozharov [Adjusting the height of the aircraft discharge of extinguishing agents when extinguishing forest fires]. Aktual’nye problemy pozharnoy bezopasnosti [Actual problems of fire safety]. Balashikha: VNIIPO. 368–373.
  7. V Greenpeace nazvali 2021 god samym katastroficheskim dlya lesov Rossii [Greenpeace called 2021 the most catastrophic year for Russian forests]. Available at: https:// www.rbc.ru/society/19/09/2021/61470ed89a79471e522f66d9/ (accessed September 20, 2021).
  8. Kopylov, N. P., E. A. Moskvilin, D. V. Fedotkin, and P. A. Strizhak. 2016. Vliyanie vyazkosti ognetushashchego rastvora na tushenie lesnykh pozharov s pomoshch’yu aviatsii [Influence of viscosity of fire-extinguishing solution on forest fires extinguish using aviation]. Lesotekhnicheskiy zh. [Forestry Engineering J.] 6(4):62–67. doi: 10.12737/ 23436.
  9. Kuznetsov, G. V., K. O. Ponomarev, A. V. Zakharevich, and P. A. Strizhak. 2021. Interaction of typical fire-extinguishing liquids with the forest fuel combustion front. J. Eng. Phys. Thermophys. 94(6):1395–1399. doi: 10.1007/ s10891-021-02445-z.
  10. Gao, J., N. S. Rodrigues, P. E. Sojka, and J. Chen. 2014. Measurement of aerodynamic breakup of non-newtonian drops by digital in-line holography. Fluids Engineering Division Summer Meeting Proceedings. Chicago, IL: ASME. 2:FEDSM2014-22039. 6 p. doi: 10.1115/ FEDSM2014-22039.
  11. Baker, T., M. Negri, and V. Bertola. 2018. Atomization of high-viscosity and non-Newtonian fluids by premixing. Atomization Spray. 28(5):403–416. doi: 10.1615/AtomizSpr.v28.i5.20.
  12. Voytkov, I. S., R. S. Volkov, O. V. Vysokomornaya, and A. O. Zhdanova. 2016. Eksperimental’noe issledovanie protsessov tusheniya model’nykh ochagov pozhara raspre-delennymi vo vremeni i prostranstve kapel’nymi potokami vody [Experimental study of model fire seats extinguishing by the distributed in time and space water droplet flows]. Pozharovzryvobezopasnost’ [Fire and Explosion Safety] 25(6):56–65. doi: 10.18322/PVB.2016.25.06.56-65.
  13. Volkov, R. S., G. V. Kuznetsov, and P. A. Strizhak. 2017. Experimental study of the suppression of flaming combustion and thermal decomposition of model ground and crown forest fires. Combust. Explo. Shock Waves 53(6):678–688. doi: 10.1134/S0010508217060089.
  14. Volkov, R. S., G. V. Kuznetsov, and P. A. Strizhak. 2019. Experimental determination of the fire-break size and specific water consumption for effective containment and complete suppression of the front propagation of a typical local wildfire. J. Appl. Mech. Tech. Ph. 60(1):68–79. doi: 10.1134/S0021894419010103.
  15. Kuznetsov, G. V., D. V. Antonov, I. S. Voitkov, A. G. Islamova, S. S. Kropotova, and N. E. Shlegel’. 2021. Mechanisms of heat and mass transfer in the localization of ground forest fires with the use of barrier strips. J. Eng. Phys. Thermophys. 94(3):775–789. doi: 10.1007/s10891-021-02355-0.
  16. Antonov, D. V., I. S. Voitkov, R. S. Volkov, A. O. Zhdanova, G. V. Kuznetsov, I. R. Khasanov, and N. E. Shlegel’. 2018. Vliyanie spetsializirovannykh dobavok na effektivnost’ lokalizatsii plamennogo goreniya i termicheskogo razlozheniya lesnykh goryuchikh [Influence of specialized additives on the efficiency of localization of flame burning and thermal decomposition of forest fuel materials]. Pozharovzryvobezopasnost’ [Fire and Explosion Safety] 27(9):5–16. doi: 10.18322/PVB.2018.27.09.5-16.
  17. Voitkov, I. S., R. S. Volkov, A. O. Zhdanova, G. V. Kuznetsov, and V. E. Nakoryakov. 2018. Physicochemical processes in the interaction of aerosol with the combustion front of forest fuel materials. J. Appl. Mech. Tech. Ph. 59(5): 891–902. doi: 10.1134/S0021894418050176.
  18. Antonov, D. V., R. S. Volkov, I. S. Voitkov, A. O. Zhdanova, and G. V. Kuznetsov. 2018. Influence of special additives in a water aerosol on the suppression of a forest fire with it. J. Eng. Phys. Thermophys. 91(5):1250–1259. doi: 10.1007/s10891-018-1855-3.
  19. GOST R 50588-2012. 2013. Penoobrazovateli dlya tusheniya pozharov / Obshchie tekhnicheskie trebovaniya i metody ispytaniy [Foam concentrates for fire fighting / General technical requirements and test methods]. Moscow: Standartinform. 24 p.
  20. Plamezamedlitel’ dlitel’nogo deystviya FR-Les 01 [Long-acting flame retardant FR-Les 01]. Available at: https://lessnab.com/katalog/lesopozharnoe-oborudovanie/khimicheskie-sredstva-dlya-borby-s-pozharami/plamezamedlitel-fr-sros-134t/ (accessed March 31, 2021).
  21. Antonov, D. V., R. S. Volkov, A. O. Zhdanova, G. V. Kuznetsov, and P. A. Strizhak. 2017. Experimental study of the conditions for quenching forest combustible materials. J. Eng. Phys. Thermophys. 90(3):511–520. doi: 10.1007/ s10891-017-1594-x.
  22. Zhdanova, A. O., G. V. Kuznetsov, and P. A. Strizhak. 2019. Experimental study of regularities in suppression of flame combustion and thermal decomposition of forest combustible materials using aerosols of different dispersiveness. J. Eng. Thermophys. 28(1):43–55. doi: 10.1134/S1810232819010041.
  23. Laoutid, F., L. Bonnaud, M. Alexandre, J. M. Lopez-Cuesta, and P. Dubois. 2009. New prospects in flame retardant polymer materials: From fundamentals to nanocomposites. Mat. Sci. Eng. R 63(3):100–125. doi: 10.1016/ j.mser.2008.09.002.
  24. Vahabi, H., F. Laoutid, M. Mehrpouya, M. R. Saeb, and P. Dubois. 2021. Flame retardant polymer materials: An update and the future for 3D printing developments. Mat. Sci. Eng. R 144:100604. doi: 10.1016/j.mser.2020.100604.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».