CC BY
4
УДК 614.843.3
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПОСОБ РЕМОНТА НАПОРНЫХ ПОЖАРНЫХ РУКАВОВ
И. В. САРАЕВ, А. Д. СЕМЕНОВ
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Иваново E-mail: saraev-i-v@mail.ru, sad8_3@mail.ru
В статье представлены результаты опроса экспертной группы в области проведения ремонта напорных пожарных рукавов. При этом выявлено, что ремонт рукавов является достаточно трудоёмким процессом, требующим не только оборудованной материальной базы подразделения, но и значительного количества времени, а также задействованного личного состава. Наряду с этим, решён ряд задач по разработке альтернативного способа ремонта напорных пожарных рукавов, а также алгоритма его реализации в стационарных и полевых условиях.
Ключевые слова: ремонт, пожарный рукав, заклёпка, обзор, алгоритм.
ALTERNATIVE METHOD OF REPAIRING PRESSURE FIRE HOSES
I. V. SARAEV, A. D. SEMENOV
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education
«Ivanovo Fire Rescue Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo E-mail: saraev-i-v@mail.ru, sad8_3@mail.ru
The article presents the results of a survey of an expert group in the field of repair of pressure fire hoses. At the same time, it was revealed that the repair of sleeves is a rather laborious process, requiring not only the equipped material base of the unit, but also a significant amount of time, as well as the personnel involved. Along with this, a number of tasks have been solved to develop an alternative method for repairing pressure fire hoses, as well as an algorithm for its implementation in stationary and field conditions.
Key words: repairs, fire hose, rivet, review, algorithm.
Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера является основной задачей Министерств и Ведомств для достижения целей обеспечения государственной и общественной безопасности в рамках реализации Стратегии1 национальной безопасности Российской Федерации.
Концепция2 общественной безопасности в Российской Федерации подразумевает непрерывное улучшение и поддержание достаточной готовности сил и средств обеспечения общественной безопасности, включая систему вызова экстренных оперативных служб по всей территории страны, защиту населения
© Сараев И. В., Семенов А. Д.
1 Указ Президента Российской Федерации от 2 июля 2021 года № 400 «О Стратегии национальной безопасности Российской Федерации»
2 Указ Президента Российской Федерации от 14 ноября 2013 года Пр-2685 «Концепция общественной безопасности в Российской Федерации»
от чрезвычайных ситуаций как природного, так и техногенного характера, а также обеспечение пожарной безопасности и безопасности на водных объектах. Помимо этого, важной задачей является повышение уровня материального и технического оснащения сил обеспечения общественной безопасности.
Согласно статистике применения пожарной техники, в подразделениях МЧС России известно, что пожарные рукава относятся к основному виду пожарно-технического оборудования и от их надёжности зависит успешность проведения боевых действий по тушению пожара и проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ. Пожарные рукава, по большей степени, неприхотливы при эксплуатации и не требуют каких-либо специальных условий применения, при этом они используются на порядок чаще, чем другое пожарно-техническое оборудование и вооружение.
В настоящее время техническое обслуживание и ремонт пожарных рукавов, осуществляется исключительно на линиях обслуживания пожарных рукавов (ЛОПР) в пожарных частях или на специализированных рукавных базах, обслуживающих несколько пожарных частей.
Таким образом можно сформулировать гипотезу исследования - разработка способа оперативного ремонта рукавов (гибких трубопроводов) может повысить эффективность действий ПСП МЧС России за счёт сокращения времени ремонта рукавов непосредственно на месте пожара.
Целью работы - является разработка способа ремонта напорных пожарных рукавов,
позволяющего проводить их оперативный ремонт в стационарных и полевых условиях.
С целью подтверждения актуальности проводимого исследования был проведён опрос экспертов (сотрудников ПСП, занимающихся ремонтом рукавов), который наглядно демонстрирует важность рассматриваемого вопроса (рис. 1). В ходе опроса, экспертам предлагалось оценить актуальность изучения вопроса ремонта пожарных рукавов по 10-и бальной шкале, где 10 баллов - наибольшая актуальность, а 0 баллов наименьшая.
Наряду с актуальностью, эксперты отвечали на многие другие вопросы, одним из которых была и оценка трудоёмкости мероприятий по восстановлению (ремонту) рукавов (рис. 2).
Балл 12
10 «■■•• твт тттттт тт mm «шиша»••• • • • mm mm • •• •
• •• •• • • т •• m • • ••«
8 ••••• •• ••• •••
м • « • • •• m
6 mm ••«••••
• • «m m m »• »• тттт mm
4 • • • mm
• mm • • m
2 • • mm
m m mm
0 чел.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Рис. 1. Результаты опроса экспертов в области актуальности исследования
Балл 12
10 • ••• • ••• тттт т тт т
т т т т т т т т ттт твттт
8 т • •••• •••••••• •••• ••• ттт тт
т тттт т т тт т тттт тт т ттмт тт ттт
6 ••• т тт т ттт • •
• • • тт тт тт ттт т т т тт
4 ••• •• ••
м •
2 • • •
• •
0 чел.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Рис. 2. Результаты оценки трудоёмкости ремонта рукавов
Из данных рис. 2. следует, что в настоящее время ремонт рукавов является достаточно трудоёмким процессом, в котором задействовано от 2 до 4 человек личного состава
ПСП. Из данных опроса также известно, что наиболее часто происходят порывы, порезы или «свищи».
В настоящее время ремонт рукавов
3
производится в соответствии с приказом и подразумевает:
1) приклеивание заплат;
2) вулканизация сырой резиной.
Проведение ремонта традиционными
способами возможно только в ПСП с использованием специализированного инструмента, что является их основным недостатком. В связи с этим был разработан новый способ оперативного ремонта рукавов путем заклепывания «свища» на месте пожара, который может проводиться одним человеком, что позволит ускорить процесс и повысить эффективность действий ПСП МЧС России. Однако перед этим необходимо изучить разные виды заклепочных соединений, начиная с горячей клёпки, которая используется для силовых или прочноплотных креплений при диаметре заклёпок более 8-10 мм, в то время как заклёпки меньшего диаметра применяют в креплениях в холодную [4-11].
Горячее заклепывание включает несколько этапов: предварительную формовку заклепки, нагревание головки заклепки до пластического состояния при температуре около 900-1000 °С, введение заклепки в заранее подготовленное отверстие и осаждение противоположного конца заклепки с помощью клепального инструмента, прессового или ударного действия. Таким образом образуется замыкающая головка и заклепка при остывании усаживается, плотно сжимая соединяемые элементы (рис. 3, а, б) [4-11]. Далее, при остывании, заклёпка усаживается и плотно сжимает соединяемые детали.
а) б)
Рис. 3. Схема горячего клепания
На практике при определении параметров заклепочных соединений учитываются конструктивные особенности и условия эксплуатации конечного изделия, такие как рабочая температура, требования к герметичности и воздействие агрессивных сред. При холодном клепании усадка заклепки достигается
3 Приказ МЧС России от 01.10.2020 № 737 «Об утверждении руководства по организации материально-технического обеспечения МЧС России (Приложение № 43)»
благодаря пластической деформации ее материала при расклепывании. В этом случае, осевая сила, сжимающая соединенные детали, значительно ниже, чем при горячем заклепывании, и зависит от уровня пластической деформации заклепок, который может варьироваться и иметь постоянное значение только при механическом клепании [4-11].
При выполнении холодного клепания, нагартовка заклёпки положительно влияет на общую прочность соединения, так как упрочняет материал заклепки. В машиностроении применяется больше холодное клепание, так как оно не наносит теплового воздействия на соединяемые материалы и позволяет получить прочное соединение без искажения размеров и положения деталей. В специальных (специализированных) соединениях применяют различные заклепки в зависимости от условий их применения, используя коррозионностойкие стали, жаропрочные и жаростойкие сплавы [411].
Для соединения изделий из цветных металлов и крепления мягких материалов к металлическим, используют заклепки из бронзы, латуни, меди, алюминия и его сплавов. При необходимости повышенной стойкости к коррозии используют заклепки из нержавеющих сталей, никелевых или титановых сплавов, а также монель-металла. Для создания силовых соединений из алюминиевых сплавов зачастую используют заклепки из дюралюминия Д1, Д16 [4-11].
Неразъемные соединения могут быть выполнены несколькими способами, такими как:
1) стержневые;
2) трубчатые;
3) пистонные;
4) закладные;
5) специальные.
Стержневые заклёпки (рис. 4) наиболее часто используются в соединениях, испытывающих высокие нагрузки. При этом стержень заклёпки должен быть сделан из прочной закаленной стали и устанавливаться в отверстие с «натягом», чтобы предотвратить расклепывание. Для создания замыкающей головки заклёпки используют завальцовку колец из пластичного металла в кольцевые выточки стержня. [4-11].
1 ч
¥
1
Рис. 4. Стержневые заклёпки
Рис. 5. Трубчатые и полутрубчатые заклёпки
Трубчатые заклёпки в основном применяют для соединений, несущих небольшие нагрузки.
Для изготовления заклёпок используют сортовые трубки. Закладную головку обычно формируют заранее (рис. 5). Свободный край заклёпки раскрывают с помощью пуансона, а крепление большего диаметра - с помощью вращающейся вальцовки [4-11].
В свою очередь, пистонные заклёпки производятся из трубок с тонкими стенками (примерно 0,2-0,5 мм), такие заклёпки чаще всего используются для соединения мягких материалов, таких как ткань, кожа, пластмассы и т.д.
Простейшая форма пистонной заклёпки - развальцованная трубка с двух сторон на плоскость (рис. 6 а) или внутрь (рис. 6 б).
Если невозможно использовать клепальный инструмент для создания замыкающей головки, то применяются закладные заклёпки, которые устанавливаются и закрепляются с одной стороны [4-11].
а) б)
Рис. 6. Пистонные заклёпки
Обычно это простые трубчатые заклёпки, протыкаемые пуансоном, с перемычкой на конце стержня заклёпки (рис. 7, а) или коническим вырезом (рис. 7, в). При прошивании пуансон развальцовывает металл, образуя замыкающую головку (рис. 7, б, г).
Существуют специальные дистанционные заклёпки, которые используются для соединения деталей, находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга (рис. 8) и представляют особый тип заклёпок.
ш
Рис. 8. Специальные заклёпки
Из информации, представленной выше, становится понятно, что идея неразъёмных (заклёпочных) соединений нашла широкое применение в различных областях машиностроения и не только. Такой способ крепления
применяется не только для крепежа металлических конструкций, но и стеклянных, деревянных, кожаных и других материалов. Стоит отметить, что в настоящее время неразъёмный (заклёпочный) способ крепления не применял-
ся для реализации нужд пожаротушения, особенно для ремонта пожарных рукавов.
Но прежде чем применять неразъёмный (заклёпочный) способ крепления при ремонте пожарных рукавов стоит разобрать состав и структуру последних.
Напорные пожарные рукава состоят4 из тканого каркаса и внутреннего гидроизоляционного покрытия (рис. 9). ■■
Рис. 9. Общий вид напорного пожарного рукава: 1 - внешний тканный каркас;
2 - внутренний гидроизоляционный слой
Каркас напорных пожарных рукавов создаётся из натуральных нитей, синтетических и химических волокон.
Внутреннее гидроизоляционное покрытие создаётся из различных материалов, таких как резина, латекс или полиуретан.
В зависимости от цели и уровня стойкости к воздействию внешней среды, каркас напорного пожарного рукава может быть оборудован наружным защитным покрытием или пропиткой.
Наружное и внутреннее покрытие рукава, являющиеся частью каркаса, могут использоваться для создания цельной конструкции.
Перфорированный напорный пожарный рукав производится без внутреннего гидроизоляционного и наружного покрытия.
Схемы5 конструкций пожарных рукавов представлены на рис. 10.
а)
б)
в)
Рис. 10. Схемы конструкций пожарных рукавов: а - прорезиненный рукав с внутренним гидроизоляционным слоем; б - латексированный рукав; в - рукав с двусторонним покрытием; 1 - армирующий каркас рукава; 2 - внутренний слой; 3 - наружный защитный слой
Таким образом, напорный пожарный рукав, в зависимости от его вида, представляет собой изделие, состоящее из наружного защитного слоя, армирующего каркаса и внутреннего прорезиненного слоя, воздействие клёпки, на которые предстоит исследовать в дальнейшей работе.
Предлагаемый способ оперативного ремонта рукавов может быть применен для ремонта рукавов диаметрами РЫ 50-150 вне зависимости от материала, из которого изготовлен рукав (рис. 11):
1) необходимо раскатать повреждённый рукав, если ремонт производится в условиях подразделения (стационарные условия) или слить с него воду, если ремонт проводится непосредственно на месте пожара (полевые условия);
4 ГОСТР 51049-2019 Техника пожарная. Рукава пожарные напорные. Общие технические требования. Методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2019. 27 с.
2) выделить место повреждения рукава любым удобным способом и подручными материалами, например, отметить место повреждения, выделив его маркером и (или) вставить в место повреждения предмет (спичку, палочку и др.), но таким образом, чтобы исключить дополнительное повреждение рукава;
3) установить на заклёпку шайбу и резиновую прокладку;
4) полученную конструкцию вставляем в паз на разрабатываемом устройстве;
5) помещаем устройство во внутреннюю полость повреждённого пожарного рукава через ближайшую соединительную головку;
6) перемещаем разрабатываемое устройство внутри пожарного рукава путём наклона рукава к, отмеченному ранее, месту повреждения и вставляем в него заклёпку. Пе-
5 НПБ 152-2000 «Техника пожарная. Рукава пожарные напорные. Технические требования пожарной безопасности. Методы испытаний»
ремещение разрабатываемого устройства осуществляется за счёт его массы;
7) фиксируя полученную конструкцию с наружной стороны рукава, извлекаем её из паза разрабатываемого устройства;
8) перемещаем разрабатываемое устройство в области повреждения таким образом, чтобы повреждённый участок рукава оказался по его центру, а затем опираем заклёпку на корпус устройства;
9) надеваем резиновую прокладку и металлическую шайбу на выступающую из пожарного рукава часть заклёпки;
10) при помощи столярного молота заклёпываем отверстие на повреждённом участке рукава;
11) после технологических операций, указанных выше, извлекаем разрабатываемое устройство из рукава по кратчайшему пути до соединительной арматуры;
12) после чего можем продолжить боевые действия по тушению пожара или испытываем рукав с дальнейшей постановкой его в расчёт.
Следует отметить, что данная технология не требует специальных знаний и умений оператора при проведении ремонтных работ, а также не требует какого-либо дополнительного технологического оборудования.
Разработанный алгоритм для ремонта пожарных рукавов имеет преимущественные отличия, заключающиеся в том, что позволяет осуществить оперативный и качественный ремонт напорных пожарных рукавов как на месте пожара, так и в условиях ПСП. Данный факт существенно повысит эффективность действий целевых подразделений при тушении пожаров и проведении аварийно-спасательных работ за счёт снижения временных затрат на восстановление работоспособности рукавов.
Таким образом, проведён анализ методов и способов клёпки, применительно к рукавам, который показал, что большинство существующих методов неразъёмного крепления (клёпки) применимы исключительно для крепления металлических конструкций. При этом, для ремонта рукавов, применим метод холодного клепания. Причём сама клёпка должна представлять собой цельную конструкцию с круглой либо плоской головкой. Выявлено, что в качестве материала заклёпки предпочтительно использовать соединения цветных металлов, а также из меди, алюминия и алюминиевых сплавов.
|_Отказ (выход из строя) пожарного рукава__\
_±_ _*_
| На пожаре ] т [ На испытаниях ]
[ Слить вод| из рукава ]
| Отметить место повреждения |
[ Собрать заклёпку ]
| Установить заклепку в устройство ]
Поместить устройство в рукав че!з^тоздинительную головку_
[ Переместить устройство до повреждённого места |
Придерживая клёпку - извлечь её из паза устройства
I
_Переместить устройство под клёпку_
Установить на выступающую часть клёпки _резиновую прокладку и шайбу_^
I
I Произвести заклёпывание I
Г
[ Извлечь устройство из рукава |
Вернуть рукав в боевой расчёт
Рис. 11. Алгоритм реализации технологии оперативного ремонта
В результате чего разработан способ оперативного ремонта рукавов способом клёпки, который включает в себя одиннадцать пунктов (технологических операций). Теоретическую ценностью технологических операций по ремонту рукавов (гибких трубопроводов) подкрепляет разработанный алгоритм реализации технологии оперативного ремонта. При этом, разработанный способ применим для напорных пожарных рукавов вне зависимости от их условных проходов (DN 50-150) и материалов, способом, ранее не применяемом для этих целей. По сравнению с существующими способами ремонта, применяемый способ сокращает время ремонта с 24 часов до 5 минут, при этом позволяет проводить ремонт рукавов в стационарных и полевых условиях, что является одновременно и практически значимым результатом.
Работа выполнена при поддержке Фонда содействия инновациям.
Список литературы
1. Орлов П. И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн. 2. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 574 с.
2. Орлов П. И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 2-х книгах. Кн. 2. Изд. 3-е, исправл. М.: Машиностроение, 1988. 544 с.
3. Орлов П. И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 2-х книгах. Кн. 1. Изд. 3-е, исправл. М.: Машиностроение, 1988. 560 с.
4. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х томах. Т 1. 8-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001. 920 с.
5. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х томах. Т 2. 8-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001. 912 с.
6. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х томах. Т 3. 8-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001. 864 с.
7. Скойбеда А. Т., Кузьмин А. В., Макей-чик Н. Н. Детали машин и основы конструирования: учебник. Мн.: Высшая школа, 2006. 560 с.
8. Ложкин Ю. В. Виды соединений материалов: учебно-методическое пособие к лабораторным занятиям по курсу «Технологии соединений материалов в художественных изделиях» для студентов специальностей 261001 «Технология художественной обработки материалов» и 070603 «Искусство интерьера». Ижевск: ИжГТУ, 2008. 64 с.
References
1. Orlov P. I. Osnovy konstruirovaniya. Spravochno-metodicheskoye posobiye v 3-kh kni-gakh [Design basics. Reference manual in 3
books] Kn. 2. Izd. 2-ye, pererab. i dop. M.: Mashi-nostroyeniye, 1977. 574 p.
2. Orlov P. I. Osnovy konstruirovaniya. Spravochno-metodicheskoye posobiye v 2-kh kni-gakh [Design basics. Reference manual in 2 books]. Kn. 2. Izd. 3-ye, ispravl. M.: Mashi-nostroyeniye, 1988. 544 p.
3. Orlov P. I. Osnovy konstruirovaniya. Spravochno-metodicheskoye posobiye v 2-kh kni-gakh [Design basics. Reference manual in 2 books]. Kn. 1. Izd. 3-ye, ispravl. M.: Mashi-nostroyeniye, 1988. 560 p.
4. Anur'yev V. I. Spravochnik konstruktora-mashinostroitelya: v 3-kh tomakh. T 1 [Handbook of the designer-machine builder: in 3 volumes]. 8-ye izd., pererab. i dop. M.: Mashinostroyeniye, 2001.920 p.
5. Anur'yev V. I. Spravochnik konstruktora-mashinostroitelya: v 3-kh tomakh. T 2 [Handbook of the designer-machine builder: in 3 volumes] 8-ye izd., pererab. i dop. M.: Mashinostroyeniye, 2001.912 p.
6. Anur'yev V. I. Spravochnik konstruktora-mashinostroitelya: v 3-kh tomakh. T 3 [Handbook of the designer-machine builder: in 3 volumes]. 8-ye izd., pererab. i dop. M.: Mashinostroyeniye, 2001.864 p.
7. Skoybeda A. T., Kuz'min A. V., Ma-keychik N. N. Detali mashin i osnovy konstruirovaniya: uchebnik [Machine parts and design basics: a textbook.]. Mn.: Vysshaya shkola, 2006. 560 p.
8. Lozhkin Yu. V. Vidy soyedineniy materi-alov: uchebno-metodicheskoye posobiye k labora-tornym zanyatiyam po kursu «Tekhnologii soyedineniy materialov v khudozhestvennykh izdeli-yakh» dlya studentov spetsial'nostey 261001 «Tekhnologiya khudozhestvennoy obrabotki materialov» i 070603 «Iskusstvo inter'yera» [Types of compounds of materials: teaching aid for laboratory classes on the course "Technologies of compounds of materials in art products" for students of specialties 261001 "Technology of artistic processing of materials" and 070603 "Interior art"]. Izhevsk: IzhGTU, 2008. 64 p.
Сараев Иван Витальевич
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
Кандидат технических наук
E-mail: saraev-i-v@mail.ru
Saraev Ivan Vitalevitch
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy
of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies
and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
Candidate of Technical Sciences
E-mail: saraev-i-v@mail.ru
Семенов Андрей Дмитриевич
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
кандидат технических наук
E-mail: sad8_3@mail.ru,
Semenov Andrey Dmitrievich
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy
of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies
and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
candidate of technical sciences
E-mail: sad8_3@mail.ru.
