2020 Fiscal Year Annual Research Report

Clarification of Extinguishing Mechanism of Airburst Blast Extinguishment

Research Project

Project/Area Number	20H02393
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	鳥飼宏之弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (50431432)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	爆風消火 / 微小爆薬 / 消火 / 地震火災 / 大規模林野火災 / ブラスト波 / 反射衝撃波 / 拡散火炎
Outline of Annual Research Achievements	大規模な林野火災や地震火災では，非常に広い範囲に火災が延焼する．そのため燃え拡がった火炎を，通常の消火技術で迅速に消火することは容易ではない．そこで火勢の大きな火災も迅速に消火可能な爆風消火を緊急時の消火手段として用いることを提案し，研究してきている．爆風は次のような機構で消火を達成する．はじめに爆薬などの爆轟によりブラスト波を形成する．このブラスト波が消火対象である火炎に干渉し，火炎内にリヒトマイヤー・メシュコフ不安定性を誘起する．その局所的な流れによって，拡散火炎の火炎面の伸張を引き起こし，局所消炎を形成する．更に，ブラスト波を駆動した爆轟生成気体が，局所消炎を生じた火炎に追い打ちをかけるように干渉することで，火炎全体を吹き飛ばして消火を達成する．これまでに微小爆薬を固体壁面上に設置して起爆する地上起爆(surface burst)の場合や，固体壁面上の空間に爆薬を浮かせて起爆する空中起爆(airburst)の場合の爆風消火を検討してきている．特に空中起爆では，固体壁面が存在することで反射衝撃波が生じ，その衝撃波挙動が爆風の消火能力を向上させると考えられる．そこで本研究は，空中起爆消火実験を固体壁面上，水上そして反射面無しの3つの条件で実施し，各条件で消火特性がどのように変化するかを比較・検討した．消火対象には，全て同一の噴流拡散火炎を用い，爆風の形成には微小爆薬である10 mgのアジ化銀ペレットを使用した結果としては，水上空中起爆＞板あり空中起爆＞板なしの空中起爆という順番で，消火効果が大きいことがわかった．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は，空中起爆の場合の爆風消火の消火機構の解明を目的として，微小爆薬を用いた空中起爆爆風消火実験を行った．そして，爆点と火炎との間の距離と，地面からの高さを変化させて，爆風消火が有効となるeffective rangeを明らかにした．更に，シュリーレン法と高速度カメラを用いてブラスト波の伝播挙動を観察し，爆風消火機構に反射ブラスト波がどのような効果を与えているかを検討した．初年度の研究計画として行うべき実験は，順調に行われている。さらには，高速度カメラも導入した。研究は順調に進んでいるといえる。
Strategy for Future Research Activity	本年度は，空中起爆消火法のスケール則の解明を目指す。そのために，爆発に投入するエネルギ量を変化させて爆風消火実験を行う。特に，これまではアジ化銀ペレット１つを使用して消火実験を行っていた。そこで，本年度は微小爆薬である10 mgのアジ化銀ペレットを２つそして３つまで増加させて，空中起爆爆風消火実験を行う。はじめに，消火特性として爆点の高さと火炎との距離を軸とした消火可能マップを，各爆薬量で作成する。そして，爆薬量の異なる消火マップを統一的に整理できるパラメータの探索を行う。