Модернизация пожарной аварийно-спасательной техники

Содержание

• Введение
• 1. Анализ сроков службы ПАСА
• 2. Анализ работы ПАСА и определение среднего времени выезда и прибытия ПАСА к месту вызова
• 3. Сравнительный анализ общего и приведенного пробега ПАСА, обоснование необходимости модернизации пожарной надстройки

Введение

Анализ сроков службы пожарной аварийно-спасательной техники показывает, что в связи с недостаточным обновлением средний возраст ее неуклонно увеличивается. При этом надежность, эксплуатационные свойства, а следовательно, и боеготовность техники, и в особенности пожарных автоцистерн, соответственно снижается. Средний срок службы пожарной автоцистерны в настоящее время превышает 18 лет, вследствие чего появляется большое количество отказов цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания, тормозной системы, кузова, цистерны, вакуумной системы и других агрегатов и систем. Сравнительный анализ показывает, что надежность базового шасси пожарной автоцистерны в целом значительно выше пожарной надстройки. Это объясняется тем, что пробег шасси пожарной автоцистерны за нормативный срок эксплуатации (10 лет) в несколько раз меньше грузопассажирского транспорта, а надежность специальных агрегатов сравнительно низкая.

В связи с этим весьма актуально выполнение оценки параметров надежности, эксплуатационных свойств пожарной автоцистерны с учетом длительности сроков эксплуатации, а также разработка направлений модернизации.

С учетом целей модернизации обосновываются наиболее рациональные направления их проведения, формируются задачи и требования, определяются свойства надежности, эксплуатационные свойства, которые должны быть у АЦ после модернизации.

1. Анализ сроков службы ПАСА

Министерством по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь совместно с Главами администраций субъектов Республики Беларусь и местного самоуправления принимаются меры по улучшению обстановки с пожарами в стране, совершенствованию деятельности органов власти и организаций в области обеспечения пожарной безопасности.

В результате совместной проведенной работы за последние годы удалось несколько стабилизировать обстановку с пожарами на территории Республики Беларусь и достигнуть некоторого улучшения основных показателей в профилактике и борьбе с пожарами.

Эффективное использование технических средств и новых технологий является одним из основных факторов, влияющих на снижение людских и материальных потерь при пожарах, успешного их тушения и проведение спасательных работ.

Вместе с тем, необходимо отметить, что уровень защищенности населения от пожаров на территории Республики Беларусь остается неудовлетворительным.

Учитывая важность выполнения задач по тушению пожаров и проведения аварийно-спасательных работ, остается актуальной проблема обеспечения боеготовности подразделений по чрезвычайным ситуациям, их оснащения современным пожарным аварийно-спасательным оборудованием и техникой.

Следует отметить, что наряду с имеющимися успехами по техническому перевооружению пожарных подразделений, в настоящее время обеспеченность подразделений МЧС Республики Беларусь свидетельствует об ограниченных возможностях подразделений выполнять возложенные на нее функции по тушению пожаров и проведению аварийно-спасательных работ.

модернизация пожарная аварийная спасательная

Проблема обеспеченности пожарной техникой подразделений по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь сложилась в середине 90-х годов по причине практического отсутствия выделения финансовых средств из Государственного бюджета, в результате чего увеличилось количество подлежащей списанию пожарной техники, что привело к увеличению сроков эксплуатации парка пожарных автомобилей сверх положенного. К 2006 году сложилась ситуация, что около 57,4% основных и специальных пожарных автомобилей подлежало списанию.

Анализ технических средств по срокам эксплуатации:

2006 год: общее количество 4471 ед., из них до 15 лет 1907 ед. (42,6%), свыше 15 лет 2564 ед. (57,4%);

2007 год: общее количество 4632 ед., из них до 15 лет 1837 ед. (39,7%), свыше 15 лет 2795 ед. (60,3%);

2008 год: общее количество 4828 ед., из них до 15 лет 1978 ед. (40,9%), свыше 15 лет 2850 ед. (59,1%);

2009 год: общее количество 4858 ед., из них до 15 лет 2008 ед. (41,4%), свыше 15 лет 2850 ед. (58,6%);

2010 год: общее количество 5221 ед., из них до 15 лет 2094 ед. (40,1%), свыше 15 лет 3127 ед. (59,9%);

На протяжении последних лет снабжение материально-техническими ресурсами органов управления и подразделений по чрезвычайным ситуациям не позволяет кардинально решить проблему качественного укомплектования подразделений по чрезвычайным ситуациям современной пожарно-спасательной техникой. Так, несмотря на проведенные ранее закупки, обеспеченность подразделений МЧС Республики Беларусь основными видами пожарной техники, согласно имеющейся штатной положенности, в настоящее время составляет:

основные пожарные автомобили — 2388 ед. (обеспеченность — 86,2%);

специальные пожарные автомобили — 689 ед. (обеспеченность — 79,8%);

инженерная техника — 252 ед. (обеспеченность — 78,9%);

вспомогательная техника — 1892 ед. (обеспеченность — 95,7%).

Так, исходя из анализа представленных материалов по эксплуатации ПАСА результаты следующие:

· пожарные автоцистерны:

В соответствии со статистическими данными пожарные автоцистерны, составляющие подавляющее большинство пожарной техники и выполняющие основную роль в пожаротушении, распределяются по продолжительности своей эксплуатации следующим образом: до 7 лет составляют 16%, от 7 до 10 лет — 1,7%, от 10 до 15 лет — 13,9% и свыше 15 лет — 68,4%. С каждым годом если не будет проводиться интенсивное обновление пожарных автоцистерн, это соотношение будет неуклонно меняться в худшую сторону. При этом появляется большое количество отказов, возрастает вероятность несвоевременного прибытия АЦ к месту ЧС, что приводит к увеличению гибели людей, материального ущерба, к последствиям политического и морального характера, которые трудно оценить экономическими показателями.

· автомобили быстрого реагирования:

Широкое применение спасательными службами автомобилей быстрого реагирования (АБР) является одним из наиболее перспективных направлений повышения эффективности применения ПАСА. Использование этих автомобилей обеспечивает значительное уменьшение ущерба от ЧС и снижение эксплуатационных затрат на их приобретение и содержание. АБР обеспечивают быстрое прибытие первых подразделений к месту ЧС для принятия первоочередных, незамедлительных мер по разведке, локализации пожара или аварии и, самое главное, спасания пострадавших и оказания им первой помощи. Количество данного вида техники со сроком эксплуатации до 7 лет составляет 89 ед. (это 61% от всего количества АБР), свыше 15 лет составляет 18 ед. (это 12,3% от всего количества АБР).

· пожарные насосные станции, автомобили рукавные, автомобили насосно-рукавные:

Автомобили рукавные (АР) предназначены для доставки к месту пожара большого количества предварительно соединенных между собой напорных рукавов и их механизированной прокладки в виде одной или двух параллельных магистральных линий, которыми соединяют установленную на водоисточник пожарную насосную станцию (ПНС) с пожарными АЦ и другими основными пожарными автомобилями, непосредственно участвующими в пожаротушении, а также при подаче воды в перекачку с использованием АЦ. ПНС и АР применяют для ликвидации крупных пожаров в городах, на промышленных объектах, при возгорании лесоскладов, торфяных месторождений. а также во всех случаях, когда требуется подача воды в большом количестве из отдаленных водоисточников. Таким образом перебои в работе данного вида техники вызовут увеличение времени локализации и ликвидации ЧС. Количество ПНС со сроком эксплуатации свыше 15 лет составляет 70 ед. (это 94,3% от всего количества ПНС), количество АР со сроком эксплуатации свыше 15 лет составляет 57 ед. (это 96,6% от всего количества АР), количество АНР со сроком эксплуатации свыше 15 лет составляет 38 ед. (это 97,4% от всего количества АНР)

· автомобили порошкового тушения, автомобили газо-водяного тушения, автомобили аэродромные, автомобили воздушно-пенного тушения:

Для тушения пожаров на объектах нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей и химической промышленности используются специальные огнетушащие вещества: пена, порошки, газ и галоидированные углеводороды. Их доставку и подачу осуществляют пожарные автомобили целевого применения — воздушно-пенного, порошкового, комбинированного, газоводяного тушения. Для спасания людей, ликвидации аварий и тушения пожаров в самолетах предназначены пожарные аэродромные автомобили. От своевременности прибытия данных ПАСА и бесперебойности их работы зависит величина ущерба от ЧС. Количество АП со сроком эксплуатации свыше 15 лет составляет 22 ед. (это 95,6% от всего количества АП), количество АГВТ со сроком эксплуатации свыше 15 лет составляет 2 ед. (это 100% от всего количества АГВТ), количество АА со сроком эксплуатации свыше 15 лет составляет 4 ед. (это 100% от всего количества АА), количество АВП со сроком эксплуатации свыше 15 лет составляет 15 ед. (это 62,6% от всего количества АВП).

· автолестницы, автоподъемники:

Автолестницы и коленчатые подъемники относят к мобильным спасательным средствам, служащим для ликвидации ЧС на высоте. В настоящее время они обеспечивают проведение необходимых работ на высоте до 70 м. В связи с этим неисправности в работе данных автомобилей представляют угрозу жизни эвакуируемого населения и личного состава подразделений. Количество АЛ со сроком эксплуатации свыше 15 лет составляет 75 ед. (это 66,4% от всего количества АЛ), количество АКП со сроком эксплуатации свыше 15 лет составляет 15 ед. (это 51,8% от всего количества АКП).

Анализ сроков службы ПАСА показывает, что средний их возраст неуклонно растет и приближается к 20-ти годам при нормативном 10 лет. В связи с этим их надежность снижается с увеличением числа отказов и неисправностей, что приводит к снижению средней скорости их движения, увеличению ущерба и гибели людей на пожарах.

Был выполнен анализ сроков службы АЦ с целью прогнозирования перспектив обновления и определения стратегии управления их техническим состоянием на ближайшие 5-6 лет.

Расчет проводился по двум вариантам.

Расчет по первому варианту выполнялся исходя из сложившейся в течение последних лет практики ежегодного приобретения и постановки в боевой расчет не более 20 единиц новых автоцистерн.

Расчет по второму варианту предполагал условия достаточного и полного финансирования органов и подразделений по чрезвычайным ситуациям, позволяющего осуществлять ежегодное обновление 200 автоцистерн.

1 — менее 7 лет — 16% (328 АЦ);

2 — от 7 до 10 лет — 1,7% (35 АЦ);

3 — от 10 до 15 лет — 13,9% (285 АЦ);

4 — более 15 лет — 68,4% (1400 АЦ)

Рисунок 1 — Распределение всего парка АЦ (2048 шт.) по срокам службы в 2011 г.

Исходными параметрами для расчетов послужили статические отчетные данные за 2011 г. (рисунок 1), согласно которым более половины 1400 цистерн, находящихся на вооружении в ОПЧС, имели срок службы более 15 лет, при среднем сроке службы 17-20 лет. Причем, в строю еще находятся автомобили со сроком службы 35 и более лет.

В ходе расчетов было принято, что внутри каждой из четырех возрастных групп (до 7 лет эксплуатации; 7-10 лет; 10-15 лет и более 15 лет) автоцистерны по срокам службы распределены равномерно. Было также принято, что число подлежащих списанию самых старых автоцистерн соответствует числу вновь вводимых в эксплуатацию, т.е.20 единиц в год по первому варианту.

1 — менее 7 лет — 13% (264 АЦ);

2 — от 7 до 10 лет — 9% (182 АЦ);

3 — от 10 до 15 лет — 8% (160 АЦ);

4 — более 15 лет — 70% (1442 АЦ)

Рисунок 2 — Прогнозируемое распределение парка АЦ (2048 шт.) по срокам службы в 2016 г. (1-й вариант расчета)

Анализ результатов расчета показывает, что в случае сохранения тенденций обновления парка ПАСА (первый вариант) в течение 5-6 лет основная масса автоцистерн перешагнет 15-летний рубеж эксплуатации. Их станет 1442 единиц, т. е 70% от общего числа парка АЦ.

Если принять, что проблема оптимизации срока службы решена и ежегодное обновление парка АЦ происходит по 200 единиц, то в течение ближайших 5 лет будут списаны очень старые автомобили (старше 25 лет), а старше 15 лет перестанут доминировать в подразделениях. Их число сократится с 1400 до 542 единиц, т.е. с 68,4% до 26% от общего числа, а взамен будут введены в строй современные автоцистерны со сроком эксплуатации до 7 лет (1164 единиц, или 57% от общего числа).

1 — менее 7 лет — 57% (1164 АЦ);

2 — от 7 до 10 лет — 9% (182 АЦ);

3 — от 10 до 15 лет — 8% (160 АЦ);

4 — более 15 лет — 26% (542 АЦ)

Рисунок 3 — Прогнозируемое распределение парка АЦ (2154 шт.) по срокам службы в 2016 г. (2-й вариант расчета)

Из анализа указанных вариантов обновления парка АЦ видно, что в ближайшие годы надежность техники будет резко снижаться. Будет появляться все больше неисправностей и отказов в работе как систем и агрегатов, обеспечивающих безопасность движения, так и специальных агрегатов, обеспечивающих подачу огнетушащих веществ для тушения пожара.

2. Анализ работы ПАСА и определение среднего времени выезда и прибытия ПАСА к месту вызова

С созданием МЧС функции подразделений по ЧС значительно расширились, появились новые виды техники: инженерная техника, аварийно-спасательные автомобили целевого применения, много новых образцов аварийно-спасательного инструмента. У нас на вооружении имеются самолеты, вертолеты. Анализируя частоту выездов ПАСА на пожары, можно сделать вывод, что наиболее востребованы и выполнят свыше 90% всей боевой работы по спасению людей и тушению пожаров бовые расчеты на пожарных автоцистернах.

Данные из сводных таблиц боевых действий по ЧС за 2011 г.:

• автоцистерны выезжали — 20530 раз;

• автолестницы и коленчатые подъемники — 1400 раз;

• автомобили быстрого реагирования — 4976 раз;

• пожарные насосные станции — 15 раз;

• автомобили воздушно-пенного тушения — 5 раз;

• автомобили порошкового тушения, автомобили комбинированного тушения — 5 раз.

Анализ применения ПАСА при тушении пожаров и ликвидации ЧС показывает на острую необходимость разработки модельного ряда и типажа техники.

Явно прослеживается динамика изменений как выездов, так и боевой работы техники:

• в 2002 г. пожарные автоцистерны выезжали на пожары 37500 раз, количество же АБР, выезжавших на пожары, было незначительным;

• в 2006 г. АЦ выезжали 25782 раза, автолестницы и коленчатые подъемники — 1533 раза, АБР — 3671 раз.

• в 2007 г. АЦ выезжали 22761 раз, автолестницы и коленчатые подъемники — 1427 раза, АБР — 5170 раз.

• в 2008 г. АЦ выезжали 20976 раз, АБР — 5976 раз.

Доля использования АБР на пожарах увеличивается по сравнению с пожарными автоцистернами. На данный момент на одну АЦ приходится 12-19 выездов в год, на АБР — свыше 40 выездов.

В последние годы модельный ряд ПАСА пополнился АБР, но их у нас мало ? только146. Основная причина ? низкая проходимость АБР на шасси низкопольного МАЗА — МАЗ-437041-280.

3. Сравнительный анализ общего и приведенного пробега ПАСА, обоснование необходимости модернизации пожарной надстройки

Анализ сводных таблиц боевых действий ОПЧС, обработка статистических данных применения ПАСА при тушении пожаров показывают, что потенциал парка не используется в полном объеме. Существующий парк ПАСА устарел технически и морально. Остро назрела необходимость изменения его качественной составляющей — типоразмерной структуры с одновременной модернизацией ПАСА, имеющих длительные сроки эксплуатации. Модельный ряд ПАСА, доставшийся МЧС Республики Беларусь от СССР 80-х годов прошлого столетия не отражает современных потребностей ОПЧС. В связи с этим в настоящее время необходимо принимать кардинальные меры по разработке научно обоснованной концепции модернизации парка ПАСА для повышения их эффективности при техническом обеспечении работ при ликвидации ЧС, а также в построении оптимального модельного ряда и типажа ПАСА для ОПЧС Республики Беларусь.

Существующий парк наиболее востребованных АЦ имеет большие сроки эксплуатации. Сравнительный анализ их надежности показывает, что базовое шасси из-за незначительного пробега еще может в дальнейшем эксплуатироваться после качественного ремонта. Однако пожарная надстройка имеет сравнительно низкую надежность (долговечность) и требует основательной модернизации. Особенно низкую надежность имеют такие специальные агрегаты, как цистерна, кузов, газоструйный вакуум-аппарат, дополнительное электрооборудование и др. На основе полученных данных можно сделать вывод, что основным направлением принимаемых мер по повышению надежности основных пожарных автомобилей общего применения должен быть стратегический курс на выполнения их модернизации с обеспечением высокого качества проектирования и изготовления.

Перспективная программа модернизации ПАСА

Пожарные АЦ

1. Компоновка пожарной автоцистерны влияет на ее тягово-скоростные свойства. Подавляющая часть пожарных автоцистерн имеет размещение пеналов с всасывающими рукавами, лестниц с выступающими частями на крыше, создавая повышенное сопротивление воздуха. С целью улучшения аэродинамических показателей пожарных автомобилей и улучшения их тягово-скоростных свойств рекомендуется выполнить научно-исследовательскую работу по ГНТП с определением предельно допустимого угла наклона спинки водителя и положения корпуса водителя при управлении ПАСА с бескапотной кабиной, а также на АЦ старого выпуска установить обтекатели (устройства для снижения аэродинамического сопротивления). За счёт чего решить вопрос выпуска кабины в кабинном цехе МАЗ с пониженной высотой, обтекаемой формы. При этом снизить коэффициент обтекаемости К0, площадь лобового сопротивления F, что уменьшит силу сопротивления воздуха Рв, которая вычисляется из выражения:

2. Устойчивость АЦ характеризуется коэффициентом поперечной устойчивости против опрокидывания з, который без учета крена кузова определяется по формуле:

где В — колея автомобиля, м;

h — высота центра тяжести, м.

Из формулы видно, что с увеличением колеи и понижением центра тяжести АЦ ее поперечная устойчивость против опрокидывания будет повышаться. В связи с этим для уменьшения вероятности опрокидывания необходимо в процессе проектирования пожарной автоцистерны снизить высоту пожарной надстройки и ее центра тяжести при максимальном использовании имеющейся колеи, увеличить коэффициент использования объема отсеков для хранения ПТВ:

3. Обеспечить размещение ПТВ в отсеках исходя из функционального назначения: установка АЦ на водоисточник, прокладка рукавных линий, подача ОВ на тушение пожара.

4. Разработать изготовление из пластика емкости для воды модульного типа с набором взаимозаменяемых блоков в зависимости от грузоподъемности автомобиля. В настоящее емкость для воды, выполненная из стали, имеет низкую надежность из-за ее коррозии. Выполняемые в большом объеме сварочные работы значительно снижают коэффициент технического использования АЦ. Это в большей степени относится к постоянному восстановлению цистерны и пенобака, панелей насосного отсека.

5. Двигатель внутреннего сгорания АЦ обеспечить установкой второго компрессора для повышения ТТХ:

? уменьшения времени создания давления в пневмоприводе;

? разработки и внедрения новой вакуумной системы, что обеспечивает сокращение времени забора воды из водоисточника, времени подачи огнетушащих веществ в очаг пожара, что в свою очередь снижает ущерб от пожаров и гибели людей. С другой стороны, повышается надежность новой вакуумной системы и двигателя внутреннего сгорания. Существующий газоструйный вакуум-аппарат, работающий в крайне неблагоприятных условиях, имеет низкие показатели надежности: сравнительно быстро прогорают выхлопные трубы от коллектора двигателя до струйного насоса, его заслонки, оси, прокладки крышек, возникают трещины в корпусе и крышках;

? разработки и внедрения дополнительной пневмоподвески;

? разгрузки подвески и шин с помощью пневмоподушек.

Большую опасность представляет также пропуск воздуха в пневмоприводе, особенно в шлангах и диафрагмах тормозных камер, т.к. это может привести к внезапному разрыву шланга или диафрагмы, с последующим возможным ДТП. В соответствии с ГОСТ 51709-2001 п.4.1 запрещена дальнейшая эксплуатация автомобиля с наличием пропуска воздуха в диафрагме и шланге тормозной камеры до их замены. Очень важно именно для пожарных автоцистерн с пневмоприводом не допускать заметного пропуска воздуха в тормозной системе при стоянке в режиме ожидания, т.к. наличие оптимального давления ускоряет выезд и обеспечивает безопасность автомобиля. Поэтому необходимо систематически контролировать герметичность пневмопривода системы по манометру во время дежурных суток и при необходимости в осмотровой канаве определять места даже незначительной утечки с помощью мыльной воды. Однако на практике трудно своевременно обнаруживать и устранять негерметичность пневмопривода, в результате чего оперативность выезда по тревоге и безопасность движения АЦ значительно снижается.

Установка второго компрессора обеспечит оптимальное давление воздуха в пневмоприводе тормозной системы ПАСА.

Сжатый воздух от компрессора подается к рессиверу пневмопривода тормозной системы ПАСА. Компрессор оборудуется автоматическим выключателем (рис.3.1.) который предназначен для остановки электродвигателя и компрессора, когда давление в резервуаре будет превышать 0,72 МПа и пуска, когда давление в резервуаре понизится до 6,5 МПа.

Рис. 3.1 Автоматический выключатель и принципиальная электрическая схема.

Автоматический выключатель состоит из диафрагмы 1 и шайбы 2, корпуса 3, гайки 4, штока 5, пружины 6, рычага 7, фиксатора 8, гайки регулировочной 9 и микропереключателя 10. Выключатель крепится к резервуару посредством резьбового штуцера 11.

При повышении давления воздуха свыше 0,72 МПа диафрагма 1, преодолевая сопротивление пружины 6, перемещает шток 5 вверх. Шток 5 воздействует на рычаг 7 и контакт микропереключателя 10, вследствие чего разрывается электрическая цепь. Электродвигатель выключается и компрессор прекращает работу.

При понижении давления в резервуаре до 6,5 МПа под воздействием пружины 6 шток 5 перемещается вниз, электрическая цепь замыкается и компрессор включается в работу.

Указанная система обеспечит повышение оперативности выезда пожарных автоцистерн по тревоге. В процессе технического обслуживания необходимо контролировать величину максимального давления воздуха в пневмоприводе, которое устанавливается с помощью регулировочного клапана и должна быть в пределах 7атм. Уменьшение указанных пределов давления приводит к снижению эффективности торможения и увеличению тормозного пути. Повышение давления также нежелательно, т.к. ускоряет износ шлангов и диафрагм тормозных камер, а также цилиндро-поршневой группы компрессора, особенно, когда срабатывает предохранительный клапан. В случае срабатывания предохранительного клапана воздух «стравливается» в атмосферу, что приводит еще и к дополнительному расходованию топлива.

6. Подвеску АЦ (рессоры) усилить дополнительными листами. На МАЗах повысить устойчивость против опрокидывания дополнительным оборудованием задней подвески стабилизатором поперечной устойчивости.

Одним из эксплуатационных требований, предъявляемых к пожарному аварийно-спасательному автомобилю (ПАСА), является обеспечение максимальной плавности хода. Плавность хода — это совокупность свойств автомобиля, характеризующих его способность двигаться по дорогам с неровной поверхностью и обеспечивающих ограничение вибрационных и ударных нагрузок на водителя, боевой расчет, соединения, узлы и агрегаты кузова в пределах установленных норм. Возникающие в процессе движения автомобиля колебания из-за неровностей дороги, оказывают влияние не только на плавность хода, но и на многие другие эксплуатационно-технические свойства ПАСА. Эксплуатация ПАСА в отличие от грузопассажирского транспорта характеризуется форсированным режимом движения. Если при движении грузовых автомобилей по плохим дорогам средняя скорость движения уменьшается на 40…50 %, а межремонтный пробег снижается на 35…40 %, то для ПАСА эти и многие другие показатели имеют существенные отличия. Во-первых, средняя скорость движения ПАСА при следовании на пожар в 1,2 — 1,5 раза выше по сравнению с грузовым транспортом. Во-вторых, водители ПАСА для обеспечения безопасности движения вынуждены применять торможение в 3-5 раз чаще по сравнению с обычным автомобилем. Вследствие этого увеличивается интенсивность ударных нагрузок и колебаний подрессоренных масс ПАСА, что приводит к ускоренному износу, выходу из строя крепежных соединений, узлов и агрегатов.

Кроме этого, специфика эксплуатации ПАСА — продолжительное нахождение перегруженного автомобиля в режиме ожидания в гараже приводит к значительным изменениям в подвеске и как следствие этого ? к снижению плавности хода. Так, например, автомобиль с базовым шасси ГАЗ-66-01, согласно техническим характеристикам, должен иметь полную массу 5800 кг. Пожарная автоцистерна на базовом шасси этого автомобиля АЦ-30 (66) 184 имеет полную массу 6120 кг. То есть, этот автомобиль перегружен на 320 кг. Соответственно имеет превышение полной массы, пожарная автоцистерна АЦ-40 (131) 137 — 11100 кг вместо 10185 кг для грузового автомобиля ЗиЛ-131. Современные пожарные автоцистерны на базе шасси МАЗ-533702-270Р3, МАЗ-4370041-280Р8, также имеют предельную полную массу. По указанным причинам подвеска этих автомобилей, находящихся в боеготовности, будет иметь большую остаточную деформацию упругих элементов, которая с увеличением сроков службы будет неуклонно возрастать. Известно, что деформация fо упругого элемента подвески при ее статическом положении зависит от ее жесткости и силы тяжести подрессоренной массы ПАСА:

где mп — величина подрессоренной массы, кг;

с — жесткость подвески, Н/м.

В процессе нахождения под постоянной предельной нагрузкой упругие элементы подвески ПАСА получают остаточную деформацию, равную по величине ?f. При этом статический прогиб упругих элементов будет снижаться, а жесткость будет увеличиваться на величину ?с. С учетом этого равенство (1) будет иметь вид:

Плавность хода автомобиля оценивается с помощью таких измерителей колебаний, как период Т, амплитуда Z, скорость х, ускорение j, скорость нарастания ускорения колебаний j.

Проанализируем процесс изменения этих показателей плавности хода ПАСА в процессе длительной эксплуатации. Одним из измерителей плавности хода является период колебаний Т в секундах, время, в течение которого пожарная надстройка совершает полное колебательное движение. Очевидно, что просевшая подвеска ПАСА после длительной эксплуатации будет иметь сравнительно малый период колебаний по сравнению с новым автомобилем. Нормативный статический прогиб передних подвесок грузовых автомобилей должен составлять 0,06…0,1 м, а задних — 0,07…0,1 м. Общей тенденцией является стремление к увеличению статических прогибов подвески. В расчетах вместо периода колебаний применяется частота колебаний щ в герцах (Гц) — число колебаний в секунду, которая равна:

В практике частоту колебаний можно определить числом колебаний в минуту:

Связь между частотами щ и n определяется из равенства:

Таким образом, с увеличением жесткости подвески с + ?с, соответственно увеличивается и частота собственных колебаний.

Выполнив преобразования получим:

Исходя из анализа этого равенства можно сделать вывод, что в результате остаточной деформации упругих элементов подвески автомобиля, частота ее собственных колебаний будет также возрастать, увеличивая ударные нагрузки, действующие на пожарную надстройку ПАСА. При этом ускорение отдельных элементов (сопряжений, отдельных узлов, агрегатов) подрессоренных масс при форсированном режиме движения достигает больших величин и имеет широкий спектр частот. Этот спектр можно условно разделить на два диапазона: колебания низкой частоты (0…25 Гц), создаваемые взаимодействием автомобиля с дорогой, и высокой частоты (свыше 25 Гц), обусловленные неравномерностью работы двигателя и агрегатов трансмиссии, дополнительной трансмиссии и пожарного насоса. Заслуживает внимания низкочастотный спектр колебаний, который зависит от условий движения, параметров подвески и автомобиля.

При расчетах колебаний пожарной надстройки в низкочастотном диапазоне все подрессоренные массы можно объединить в одну массу mo с моментом инерции Iy относительно поперечной оси, проходящей через центр масс, и Ix — относительно продольной.

Исключением являются ПАСА для перевозки жидких огнетушащих веществ. В этом случае жидкий груз учитывается с определением приведенного момента инерции относительно поперечной и продольной осей. При оценке плавности хода пожарных автоцистерн необходимо также учитывать возможное совпадение частот собственных колебаний жидкого груза в цистерне и подрессоренной массы автомобиля с частотой вынужденных колебаний (от неровностей дороги), что может привести к существенному повышению амплитуды колебаний.

Расчетная схема одномассовой колебательной системы вынужденных колебаний подвески автомобиля приведена на рисунке 3.2.

Система подвески состоит из

подрессоренной массы mп, упругих элементов с жесткостью с + ?с, гасящего устройства (амортизатора) с сопротивлением, равным К.

Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний динамической одномассовой системы с одной степенью свободы имеет следующий вид:

или, сделав преобразование, получим:

где Z — перемещение центра массы системы;

— сопротивление подвески;

q (t) — возмущающая сила, которая действует на систему;

— частота колебаний, Гц.

Одномассовая колебательная система, представленная на рис.3.2, не полностью отражает действительный колебательный процесс, который происходит при движении ПАСА по неровной дороге. Автомобиль представляет собой сложную динамическую систему, которая состоит из большого количества масс, соединенных различными упругими связями. Колебательные процессы возникают в результате взаимодействия ПАСА с дорогой, причем возмущающие силы зачастую значительно больше по величине по сравнению с грузопассажирским транспортом.

Подрессоренные массы автомобиля при движении по неровной дороге могут совершать сложное колебательное движение с шестью степенями свободы. При этом кузов может перемещаться поступательно вдоль трех взаимно перпендикулярных осей X,Y,Z и одновременно иметь угловые перемещения относительно каждой из указанных осей (рис.3.3).

В наибольшей степени плавность хода грузопассажирского транспорта определяется колебаниями в вертикальной плоскости — поступательные вертикальные перемещения относительно вертикальной оси (подпрыгивание) и угловое колебание кузова в продольной плоскости автомобиля (галопирование). Для ПАСА с его кратковременным движением к месту вызова с максимально возможной, безопасной скоростью, плавность хода необходимо рассматривать в тесной взаимосвязи с поперечной устойчивостью против опрокидывания, то есть с учетом угловых колебаний кузова в поперечной плоскости. В процессе форсированного режима движения ПАСА, поперечный крен кузова, колебания его относительно центра крена оказывают существенное влияние как на поперечную устойчивость против опрокидывания, так и на плавность хода автомобиля.

Установлено, что величина предельно допустимого поперечного крена кузова,бх с учетом перемещений жидкого груза в емкости, определяется по формуле:

где mk — масса кузова, кг;

j — боковое ускорение, м/с2;

— плечо крена кузова, м;

mr — масса груза, кг;

Y — смещение центра тяжести жидкого груза в горизонтальном направлении, м;

Zв — смещение центра тяжести жидкого груза в вертикальном направлении, м;

— суммарная угловая жесткость подвески и шин, Н/м.

При оценке плавности хода ПАСА необходимо учитывать значение такого основного параметра подвески, как полный ее ход, который определяется как перемещение по вертикали моста (оси) относительно подрессоренных масс кузова от нижнего до верхнего ограничителей хода. Предельный ход зависимой подвески ПАСА на базе грузовых автомобилей может быть для переднего моста в пределах 0,16…0,22 м и для заднего — 0, 20…0,24 м. ПАСА на базе легковых автомобилей (штабные, АБР) имеют полный ход подвесок несколько больше и составляет 0,18…0,50 м.

Полный ход подвески состоит из хода отбоя ?от и хода сжатия ?сж. Ход отбоя — это перемещение моста (оси) от положения, соответствующего статической нагрузке, до нижнего ограничителя. Ход сжатия — это перемещение моста (оси) от статического положения до верхнего ограничителя.

Поскольку, в результате длительной эксплуатации и продолжительной стоянки ПАСА в режиме ожидания величина ?сж будет неуклонно уменьшаться на величину ?f (2), то это приведет к возникновению частых ударов в верхний ограничитель хода при движении автомобиля по неровной дороге. С учетом этого необходимо предусматривать, что бы соотношение ?сж/?от>1. Такое соотношение можно обеспечить в процессе изготовления в условиях предприятия и ремонта рессор в условиях мастерских учреждения «Производственно-технический центр» областных (г. Минска) УМЧС. Кроме этого, поскольку жесткость подвески оказывает влияние на поперечную устойчивость ПАСА против опрокидывания, заводам изготовителям с целью снижения крена кузова на поворотах необходимо оборудовать переднюю подвеску дополнительно стабилизатором поперечного крена, а рессоры усиливать установкой дополнительных листов.

7. В цистерне установить гасители с перфорированными отверстиями, имеющими насадки.

Практика эксплуатации пожарных автоцистерн и экспериментальные исследования показали, что при частичном заполнении емкости жидким грузом происходит его перемещение с ударным взаимодействием в стенки цистерны со значительным снижением устойчивости автомобиля.

Одним из применяемых способов по ограничению перемещения жидкости является установка в цистерне неподвижно закрепленных вертикальных перфорированных поперечных гасителей с круглыми гладкими отверстиями в них. Такая конструкция гасителей, во-первых, не обеспечивает эффективного гашения перемещений жидкости, во-вторых, затрудняет техническое обслуживание и ремонт внутренней полости цистерны и самих гасителей. Из гидравлики известно, что истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке имеет существенное отличие по сравнению с отверстием, имеющим насадок. Патрубок можно считать насадком в том случае, если он увеличивает расход простого отверстия.

Анализ существующих гасителей показывает, что отверстия в них выполнены гладкими с помощью штампов с плоскими цилиндрическими перфораторами.

При движении автоцистерны и торможении жидкий груз перемещается в продольном направлении через отверстия в поперечных гасителях, образуя в каждом гладком отверстии струю. Расход и скорость жидкости при вытекании через отверстие определяется по следующим формулам:

Тогда мощность потока жидкости, вытекающей через выходное отверстие в гасителе, будет равна:

где г — удельный вес, Н?м3;

Q — расход жидкости, м3?с;

х — скорость истечения жидкости, м?с;

м — коэффициент расхода;

щ — площадь отверстия, м2;

Н0 — действующий напор, м;

ц — коэффициент скорости.

Максимальная величина результирующей силы давления жидкости Р в момент времени, когда жидкость вступает в ударное взаимодействие со стенкой цистерны, будет равна:

где МТ — масса жидкости, кг;

jТ — величина замедления при торможении.

Величина замедления при торможении зависит от коэффициента сцепления колеса с дорогой и равна jТ=цgg. Для асфальтобетонных сухих покрытий цg=0,7ч0,8. Отсюда jТ можно принять равным 7-8 м?с2. Давление жидкости с учетом предыдущего выражения и площади поперечного сечения цистерны равно:

Исходя из анализа применяемых емкостей автоцистерны, можно принять площадь поперечного сечения цистерны 2 м2, а массу перевозимой жидкости 2500 кг.

Определим величину давления Р0:

С учетом соотношения, что 1 м напора равен 9806 Н?м2, получим расчетную величину Н0:

Анализируя выражение мощности потока жидкости, можно сделать вывод, что при равенстве площадей щ и напоров Н0 кинетическая энергия и пропускная способность при истечении жидкости через отверстие в тонкой стенке и через насадки будет отличаться соответственно значениями коэффициента расхода м и коэффициента скорости ц.

Значения ц для отверстия в тонкой стенке в среднем имеют большее значение по сравнению с внешним цилиндрическим насадком и составляют соответственно величины цт. с=0,97 и цнас=0,82.

Значения м для отверстия в тонкой стенке в среднем имеют меньшее значение по сравнению с внешним цилиндрическим насадком и составляют соответственно величины мт. с=0,62 и мнас=0,82.

Если пропускная способность Q внешнего цилиндрического насадка будет больше по сравнению с отверстием в тонкой стенке, то кинетическая энергия струи вытекающей из цилиндрического насадка будет уже меньше, чем у отверстия в тонкой стенке.

Последнее соотношение объясняется тем, что мт. с цт. с2> мнас цнас2, т.е., подставив приведенные численные значения в это неравенство, получим 0,58 (т. с) >0,55 (нас).

Выполним сравнительный анализ потерь напора и коэффициентов скорости и расхода через гладкое отверстие и цилиндрический насадок. Потери напора при истечении из гладкого отверстия будут состоять:

? из потерь при перемещении жидкости через отверстие в тонкой стенке:

? потери при внезапном расширении струи от сжатого сечения:

где коэффициент потерь тонкой стенки;

коэффициент кинетической энергии.

Рассматривая значение этих потерь, можно определить величину коэффициента скорости:

Площадь струи в сжатом сечении щс будет равна:

где коэффициент полного совершенного сжатия.

Тогда расход через отверстие равен:

Рассматривая истечение жидкости через перфорированное отверстие, как через насадок, определим величину коэффициента скорости по формуле:

где коэффициент сопротивления трения по длине, который можно определить с применением, приближенной эмпирической формулы Дарси:

Величина длины насадка L принимается при перфорации отверстия, равной:

где величина удлинения стенок насадка при деформации в процессе перфорирования отверстия;

коэффициент сопротивления отнесенный к скорости выхода, т.е.

где коэффициент сжатия внутри насадка.

Тогда

Принимая и выполнив преобразования, получим:

Из анализа вышеприведенных формул видно, что из-за дополнительных сопротивлений коэффициент скорости при истечении жидкости через насадок значительно меньше по сравнению с гладким отверстием. Поскольку коэффициент расхода , то расход жидкости Q через цилиндрический насадок будет равен:

Анализ выражений для расхода показывает, что расход жидкости из насадка будет больше по сравнению с расходом из гладкого отверстия. То есть можно сделать вывод, что за счет значительного увеличения дополнительного сопротивления в насадках перфорированных отверстий гасителей будет осуществляться более эффективное гашение колебаний жидкости по сравнению с гладкими отверстиями.

8. На новых МАЗах подвеску пожарной надстройки выполнить совместно с крыльями автомобиля, крылья прикрепить на кронштейн, а кронштейн — к раме.

9. В насосном отсеке всасывающий патрубок пожарного насоса выполнить так, чтобы при подсоединении всасывающего рукава дверцу отсека можно было закрывать. Дверца должна быть выполнена на завесах и открываться вверх с защитой водителя от атмосферных осадков, иметь остекление для контроля работы пожарного насоса при ее закрытии в зимнее время.

Автолестницы, автоколенчатые подъемники

1. Автолестницы и коленчатые подъемники относят к мобильным спасательным средствам, служащим для ликвидации ЧС на высоте. В настоящее время они обеспечивают проведение необходимых работ на высоте до 70 м. В связи с этим любые неисправности в работе данных автомобилей представляют угрозу жизни эвакуируемого населения и личного состава подразделений. Для своевременного предотвращения неисправностей, в гидроприводе и электроприводе установить узлы, позволяющие диагностировать устройство, обеспечивающее безопасность работы.

2. На автоколенчатых подъемниках установить дополнительно на каждом колене лестницы с переходами между коленами, что повысит универсальность их использования.

3. Понизить кабину водителя, башенный механизм, тем самым повысить коэффициент поперечной устойчивости против опрокидывания з (см. выше).

Автомобили рукавные

1. Основным недостатком рукавных автомобилей является неудобство укладки и перевозки рукавов после подачи ОВ, так как их объем и вес значительно увеличивается за счет остатков воды. Необходимо обеспечить опускание задней стенки вниз на тросах с пневмоприводом для складывания и перевозки рукавов, что позволит увеличить объем для размещения рукавов, не изменяя размеры автомобиля.

Пожарные насосные станции

1. Применение современных ПНС для тушения крупных резервуарных парков с хранением нефтепродуктов создает определенные трудности, так как подача пенообразователя через пеносмесители ПС-12 ограничивает ввод количества пеногенераторов на тушение не более двенадцати. Для повышения тактико-технических возможностей ПНС предлагается установить мощный пеносмеситель ПС-19 обеспечивающий работу на всю производительность насоса в отличии от ПС-12 и позволяющий подавать девятнадцать пеногенераторов одновременно.

Общими мероприятиями для всех видов ПАСА, на наш взгляд, должны быть:

широкое применение диагностирования в процессе технического обслуживания и ремонта ПАСА; обеспечение подразделений по ЧС необходимым диагностическим оборудованием, позволяющим выполнять углубленное (поэлементное) диагностирование;

увеличение штатов рабочих производственных мастерских ПТЦ, выполнение реконструкции участков с увеличением количества машиномест;

организация учебных инструктивных занятий для повышения профессионального уровня рабочих ПТЦ и водительского состава подразделений по ЧС с целью качественного выполнения работ по ремонту и техническому обслуживанию ПАСТ;

введение жесткого контроля со стороны начальствующего состава за качеством ухода, технического обслуживания и ремонта техники. С начальствующим составом необходимо организовать проведение методических занятий по освоению методики проверки техники.