CC BY
10
УДК 614.843(075.32) Ад 'юнкт 1.В. ПаснаК -
Львiвський ДУ безпеки життедшльностг
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТРИВАЛОСТ1 ДО1ЗДУ БАГАТОФУНКЦЮНАЛЬНОГО ПОЖЕЖНОГО ПРИЧЕПА ДО М1СЦЯ ВИНИКНЕННЯ ПОЖЕЖ1
Наведено результати експериментальних дослщжень тривалостi дшзду багато-функцiонального пожежного причепа до мюця виникнення пожежi на основi методу дробово-факторного експерименту. Отримано адекватну емшричну залежнiсть про-цесу впливу на тривалiсть дшзду до мiсця виникнення пожежi багатофункцюнально-го пожежного причепа опору дороги, кшькос^ поворотiв причепа, маси причепа та вщсташ до мiсця виникнення пожеж^ Встановлено, що на тривалють дшзду багато-функцiонального пожежного причепа найбшьше впливае вiдстань до мюця виникнення пожежi.
Ключовг слова: пожежний причеп, тривалють дшзду, дробово-факторний ек-сперимент, лiквiдацiя пожежi.
Постановка проблеми. Одним з основних напрямюв швидко! лжвщацц пожеж1 е зменшення штервалу часу до подач1 перших ствсшв на гасшня пожеж1 завдяки оперативносл прибуття до мюця пожежъ З щею метою у Льв1вському державному ушверситеп безпеки життедяльносл було розроблено багатофун-кцюнальний пожежний причеп [1-3].
Робота багатофункцюнального причепа полягае в можливосп його експлуатацп з квадроциклом, мотоциклом та вручну, оскшьки його ширина не перевищуе ширину керма зазначених вище транспортних засоб1в, що дае змогу здшснювати рух по шшохщних тротуарах тд час затор1в у процеа перемщен-ня. Пожежогасшня може здшснюватися як вщ зовшшшх вододжерел, так 1 вщ вбудовано! емност за допомогою пожежно-рятувального обладнання, яким причеп комплектуеться залежно вщ специф1ки об'екта. За допомогою освгглю-вально! щогли в шчний час здшснюеться осветления мюця проведення опера-тивних дш. Внаслщок таких можливостей пщвищуеться маневренють та про-хщнють причепа, що призводить до зменшення часу вшьного розвитку пожежъ
Для встановлення впливу факгор1в залежно вщ специф1ки об'екта на тривалють до!зду багатофункцюнального пожежного причепа до мюця виникнення пожеш було поставлено завдання провести його експериментальне досль дження.
Мета роботи. Здшснити експериментальне дослщження тривалосп до!зду багатофункцюнального пожежного причепа до мюця виникнення пожеж^
Виклад основного матер1алу. Експериментальне дослщження тривалосп до!зду багатофункцюнального пожежного причепа до мюця виникнення пожеш проводимо на основ! методу дробовофакторного експерименту 24-1, який е шв-реплжою вщ повнофакторного експерименту 24 з метою визна-чення впливу на тривалють до!зду опору дороги ^ кшькосл поворотав причепа К, маси причепа М та вщсташ до мюця виникнення пожеж1 X Коефщент опору дороги / [4] вщображае вид дол1вки, по якш рухаеться причеп.
1 Наук. кер1вник: доц. О.Е. Васильева, канд. техн. наук
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни
Експериментальнi дослдження зпдно з [5] проводили у такш послщов-ностi вiдповiдно до план-матриц експериментальних дослiджень (табл. 2): 7, 1, 7, 2, 3, 8, 4, 5, 6, 6, 3, 1, 2, 4, 5, 8. Здшснимо кодування факгорiв, перевiвши нату-ральнi величини в безрозмiрнi (табл. 1).
Табл. 1. Рiвнi змти (факторы;
Ивень )актор1в г К М, кг 5, м
назва кодоване значення X = / 1п X1 X 2 = к 1п XX 2 3% = М 1п XX 3 XX 4 = 5 1п XX 4
Верхнш +1 0,2 -1,6094 5 1,6094 500 6,2146 1000 6,9078
Основний 0 0,106 - 3 - 300 - 650 -
Нижнш -1 0,012 -4,4228 1 0 100 4,6052 300 5,7038
Скориставшись табл. 1, побудуемо матрицю планування та результата дробовофакторного експерименту 24-1, де вщображаемо результати дослiджень, кожне з яких проведено двiчi.
Табл. 2. План-матриця експериментальних дослгджень
№ досл1ду Xl X2 Xз X4- XlX2Xз т1, с т2, с т, с 1пт
1 - 1 - 1 - 1 - 1 28 26 27 3,2958
2 + 1 - 1 - 1 + 1 120 126 123 4,8122
3 - 1 + 1 - 1 + 1 94 96 95 4,5539
4 + 1 + 1 - 1 - 1 54 54 54 3,9890
5 - 1 - 1 + 1 + 1 107 101 104 4,6444
6 + 1 - 1 + 1 - 1 47 49 48 3,8712
7 - 1 + 1 + 1 - 1 48 48 48 3,8712
8 + 1 + 1 + 1 + 1 156 164 160 5,0752
Здшснивши перетворення незалежних змiнних XXi (табл. 1) в безрозмiрнi величини за залежнютю
х = 2• (1пXi - 1пX{тах) +1 (1)
' 1п X - 1п X ■ '
111 тах т тт
отримали
X! = 0,7109 • 1п / + 2,1441,
Х2 = 1,2427 • 1пК -1, 2 (2) Х3 = 1,2427• 1пМ -6,7229,
X4 = 1,6611 • 1п5 -10,4748.
Рiвняння в кодових змiнних з введениям члешв, як враховують взаемо-дiю факгс^в мае вигляд
У = Ьо + 11X1 + b2X 2 + ЬзX 3 + b4X 4 + Ь^^ 2 + (3)
+ЬlзXlX 3 + Ьl4XlX 4 + Ь23X 2X 3 + Ь24^ 2X 4 +134^ зX 4.
Коефщенти для моделi (3) з врахуванням експериментально отриманих значень визначаемо за залежнютю
1 М
Ь„ = ^ Е Xг„ 1пТ , (4)
™ 1=1
де: Xin - код фактора; т - середне значення результатiв експериментальних дослщжень за певних значень факторiв; N - кшьюсть дослiдiв.
За результатами експериментальних дослщжень було отримано значення коефщентш рiвняння регресп (3): b0 = 4,2641; = 0,1729; b2 = 0,1082; b3 = 0,1014; b4 = 0,5073; b12 = -0,0130; b13 = -0,0651; b14 = -0,0005; b23 = -0,0005; b24 = -0,0651; b34 = -0,0 1 30.
За умови однаково1 юлькосл паралельних дослiдiв r (у нашому випадку r=2) на кожному поеднанш рiвнiв факторiв вiдтворюванiсть перевiряеться за крт^ем Кохрена [6].
G = ^SF * G(0,05; N; f„), (5)
S р
де: Sjimax - найбiльше значення дисперсп розсiювання Spi; N - кшьюсть дос-лiдiв (у нашому випадку N=8); fr - кшьюсть ступешв вiльностi кожно1 ощнки (у нашому випадку f=r-1=2-1=1); G(0,05; N; fr) - табличне значення критерт Кохрена [5].
16
Диспершя розсiюваностi визначаеться за залежнiстю Sр = ^ S|,-, де S|,- -
i=1
дисперсiя розсiюваностi на кожному дослщ; Spi = 1дт,(12) - lnTT. У нашому випадку за результатами експериментальних дослщжень S р = 0,007941. Тодi кри-терiй Кохрена буде дорiвнювати
S2- 0 001421 G = = 0,001421 = 0,178945 < G(0 0581) = 0,680. S2 0,007941 (0,05;8;1)
Отже, зпдно з [7], для нашого випадку вщгворюванють дослiду забезпе-чуеться.
Оцiнку значущосп коефiцiентiв регресп здiйснюемо за допомогою кри-терю Стьюдента [6-7]. Коефщент вважаеться значущим, якщо виконуеться не-рiвнiсть з урахуванням половини довжини довiрчого iнтервалу:
|b,| > Abi = t(0,05;f )S (bi) (6)
де f(o,o5; f) - критичне значення критерiю Стьюдента для f=N (r-1) (для нашого випадку маемо f=8(2-1)=8, а=0,05; згiдно з [7] f=2,31).
S 2 0,007941
S (bi) = ±1—!- = ±J" 2 ' = ±0,007874 I N ■ r \82(2 -1)2
Отже, половина довжини довiрчого iнтервалу:
Abi = 2,31 ■ 0,007874 = 0,018189.
Встановлено, що значущими коефiцiентами моделi е |b„| = 4,2641;
|bi| = 0,1729; \b2\ = 0,1082; |b3| = 0,1014; |b4| = 0,5073; (b^ = 0,0651; |b24| = 0,0651, а
коефщенти ^ = 0,0130; |bu| = 0,0005; |b23| = 0,0005; |b34| = 0,0130 - незначущими.
З врахуванням значущих коефiцiентiв, модель (3) набуде вигляду:
Нацюнальний лiсотехнiчний унiверситет УкраУни
У = 4,2641 + 0,1729^ + 0,108^^ 2 + 0,1014X3 +
+0,507^^4 - 0,0651^3 - 0,065IX2X4. . ( )
Перевiрку адекватностi моделi здiйснюемо за критерiем Фiшера. Стверджу-вати, що модель е адекватна, можна у випадку, коли виконуеться нерiвнiсть [6]:
52
Р = 5. < ^(0 05. А. /2), (8)
де 52д - дисперсiя адекватностi, визначаеться за залежнютю
г ы -
51 = ^ Е Опт - У-)2, (9)
N - т -=1
де: У- - розрахункове значення параметра згiдно зi залежнютю (7) пiсля тд-становки значень (-1) та (+1) зпдно з план-матрицею експериментальних дослщжень; Р(0,05;/ь/2) - критичне значення критерт Фiшера при а-0,05; /1-N - т;/>-N (г-1). У нашому випадку маемо/1-8-7=1 (т - число члешв апрокси-муючого полiнома, у цьому випадку т=7), /2-8(2-1)-8, отож, зпдно з таблич-ними значеннями [7] Ркр-5,32.
5| - дисперсш вщтворюваносп
5 = 0,007941 = 0,0009926. 8(2 -1)
Значення параметра У- знаходимо за рiвнянням (7). Маемо У1 = 3,2441; У2 = 4,8649; У3 = 4,4751; У4 = 4,0667; У5 = 4,7219; У6 = 3,7927; У7 = 3,9237; У8 = 5,0237.
За залежнiстю (9) знаходимо дисперсiю адекватностi модели
5 2д = —• 0,0352734 = 0,0705468 . 8 - 7
У зв'язку з тим, що 52д > 5|, маемо:
Р = « = 00009926 = 0,014 < = 5,32.
5 2 0,0705468 (0,; /1; /2)
Таким чином модель (7) адекватна.
Щоб встановити точнють опису експериментальних даних рiвнянням регресп, визначаемо коефiцiент множинно! кореляцп за залежнiстю
N
Е (1п т - У-)2
* = 11--^-, (10)
Е Опт - т*)2
-=1
де Т* - середне значення функцп 1п Т.
Здшснивши необхiднi розрахунки, знаходимо коефщент множинно! кореляцп:
R = . 1 - 0,0352734 = 0,9929455. 2,5089340
Як бачимо, коефiцieнт R наближаeтьcя до 1, а отже, piвняння (7) майже повнicтю опиcye pезyльтати екcпеpиментальних доcлiджень■
Для здшшення пеpеходy до моделi в натypальних змiнних пiдcтавимо (2) в (7) та ^оведемо обpахyнок■ Внаcлiдок цього отpимаeмо модель пpоцеcy впливу на тpивалicть до'зду т до мюця пожежi багатофyнкцiонального пожеж-ного ^ичепа опоpy доpоги f кiлькоcтi повоpотiв пpичепа K, маcи пpичепа M та вщеташ до мicця виникнення пожежi S:
Г = 0 2974 • f0,4340 . K0,9819 . M-0,0475-0,0575-ln f . s0,9S0S-0,l344.lnK (11)
Також pозглянемо, як безпоcеpедньо впливае на тpивалicть до'зду т до мюця пожежi багатофyнкцiонального пожежного ^ичет кожен iз чинникiв■ Для ветановлення адекватноcтi математично' моделi пpи викоpиcтаннi cеpеднiх значень (/=0,10б, K=3, М=300 кг, S=6S0 м) було виконано конфольш доошджен-ня. На пiдcтавi отpиманих pезyльтатiв будуемо гpафiчнi залежноеи тpивалоcтi до'зду пpичепа та зд^нюемо поpiвняння pезyльтатiв з контpольними екcпеpи-ментальними випpобyваннями■
Вiдноcнy похибку доошду визначаемо за залежнicтю:
0=Гкд Гмод. .100%, гк.д.
(12)
де: ткд - отpимане значення тpивалоcтi до'зду пpичепа пiд чаc контpольного екcпеpиментального доcлiдження; тмод. - тpивалicть до'зду за моделлю.
Поpiвнявши pезyльтати гpафiчних залежноcтей та здiйcнивши pозpахy-нок вiдноcноï похибки доcлiдy було ветановлено, що модель пpоцеcy впливу на тpивалicть до'зду т до мюця пожежi багатофyнкцiонального пожежного ^ичет опоpy доpоги f, кiлькоcтi повоpотiв пpичепа K, маcи пpичепа M та вщеташ до мicця виникнення пожежi S вiдноcно pезyльтатiв конфольних екcпеpименталь-них доcлiджень мае похибку до 7 %.
Рис. 1. Залeжнiсmь тривалостi доИзду ^mena т eid опору дороги f при сeрeднix знaчeнняx чиннишв (K=3, М=300 кг, S=650м):
1) за моделлю; 2) контрольне експериментальне доЫдження
Рис. 2. Зaлeжнiсть тривaлостi до'пду nричena т вiд ктькост1 nовороmiв K при сeрeднix знaчeнняx чиннишв (f=G,1G6, M=3GG кг, S=65G м):
1) за моделлю; 2) контрольне експериментальне до^дження
Нащональний лкотехшчний yнiвeрcитeт Укршни
100 200 300 400 500 300 400 500 600 700 800 900 1000 Maca причепа М, кг Вистань до мюця виникнення пожсла S, м
Рис. 3. Зaлeжнiсть тривaлостi доИзду npwena т eid Maси причeпa M при cepedHix знaчeнняx чиннишв (f=0,106, K=3, S=650м):
1) за моделлю; 2) контрольне експериментальне доЫдження
Рис. 4. Зaлeжнiсть тривaлостi доИзду npwena т eid eid^a^ до мшця виник^ння пожeжi S при сeрeднix знaчeнняx чиннишв (f=0,106, K=3, М=300 кг):
1) за моделлю; 2) контрольне експериментальне доЫдження
Проaнaлiзyвaвши грaфiчнi зaлeжноcтi, вcтaновлeно, що si збiльшeнням опору дороги зf=0,012 доf=0,2 (в 16,67 рaз) тривaлicть до'зду т до мюця пож^жш бaгaтофyнкцiонaльного пожeжного ^mern вб^^шус^^ в 1,34 рaзa. У рaзi збiльшeння кiлькоcтi поворотiв з К=1 до К=5 (в 5 рaз) тр^^ють до'зду причeпa збiльшyeтьcя в 1,2 рaзa. Змiнa мacи причeпa з М=100 кг до М=500 кг (в 5 рaз) призводить до зроегання тривaлоcтi до'зду в 1,15 рaзa. У рaзi збiльшeння вщега-нi до мicця виникнeння з S=300 м до S=1000 м (в 3,33 рaзи), тривaлicть
до'зду причeпa збiльшyeтьcя в 2,65 рaзa. Oтжe, бaчимо, що m тривaлicть до'зду до мicця пожeжi бaгaтофyнкцiонaльного пожeжного причeпa нaйбiльшe вшивое вiдcтaнь до мicця виникгення пожeжi. Висновки:
1. Oтримaно aдeквaтнy eмпiричнy зaлeжнicть процecy впливу та тривaлicть до'зду т до мюця пожeжi бaгaтофyнкцiонaльного пожeжного причeпa опору дорогиf кiлькоcтi поворотiв причeпa K, мacи причeпa M тa вiдcтa-нi до мicця виник^ння пожeжi S, котрa вiдноcно рeзyльтaтiв контроль-них eкcпeримeнтaльних доcлiджeнь мae похибку до 7 %.
2. Maтeмaтичнa модeль повнicтю опиcye доcлiджyвaний процec, оcкiльки коeфiцieнт множинно'' корeляцiï 0,9929455 нaближaeтьcя до 1.
3. Ha тр^ол^ть до'зду до мюця пожeжi бaгaтофyнкцiонaльного пожeжного причeпa нaйбiльшe впливое вiдcтaнь до мicця виниктення пожeжi. У рaзi ïï збiльшeння з S=300 м до S=1000 м (в 3,33 розо), тр^ол^ть до'зду при-чeпa збiльшyeтьcя в 2,65 розо. У рaзi збiльшeння опору дороги з f=0,012 доf=0,2 (в 16,67 роз), тривaлicть до'зду т до мicця пожeжi богато-фyнкцiонaльного пожeжного причeпa збiльшyeтьcя в 1,34 розо. У рaзi збiльшeння кiлькоcтi поворотов з К=1 до К=5 (у 5 рaзiв), тривaлicть до'зду причeпa збiльшyeтьcя в 1,2 розо. Змiнa мacи ^mern з М=100 кг до М=500 кг (у 5 рaзiв) призводить до зроетоння тривaлоcтi до'зду в 1,15 рaзa.
Лiтeрaтyрa
1. Пот. 63299 У^та, МПК (2011.01), А62С 27/00. Бaгaтофyнкцiонaльний пожeжний причт / I.B. nacnax, O.E. Вacильeвa, Е.М. Гулда, П.М. Гощук, А.Г. Penxac, I.O. Мовчон. № u 2011 01338; зоявл. 07.02.2011; опубл. 10.10.2011, Бюл. № 19.
2. Паснак 1.В. Ушверсальний багатофункцiональний пожежний причш / 1.В. Паснак, О.Е. Васильева // Строительство, материаловедение, машиностроение // Сборник научных трудов. - Днепропетровск : Изд-во ГВУЗ ПГАСА. - 2011. - Вип. 62. - С. 272-276.
3. Паснак 1.В. Вплив критичного часу пожежi в примщенш промислового тдприемства на технологи 11 л^щацн / 1.В. Паснак // Науковий вюник НЛТУ Укра1ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Украши. - 2012. - Вип. 22.6. - С. 103-114.
4. Гащук П.М. Теорiя автомобiля: Колесо : навч. поабн. [для студ. ВНЗ] / П.М. Гащук, Т.Г. Мисьюв. - Львiв : Вид-во "Украшсью технолоп!", 2010. - 256 с.
5. Большев Л.Н. Таблицы математической статистики / Л.Н. Большев, Н.В. Смирнов. -М. : Изд-во "Наука". Главная редакция физико-математической литературы, 1983. - 416 с.
6. Винарский М.С. Планирование эксперимента в технологических исследованиях / М.С. Винарский, М.В. Лурье. - К. : Вид-во "Технка", 1975. - 168 с.
7. Семенов С.А. Планирование эксперимента в химии и химической технологи : учебно-метод. пособ. / С.А. Семенов. - М. : Изд-во ИПЦ МИТХТ, 2001. - 93 с.
Паснак И.В. Экспериментальное исследование времени доезда многофункционального пожарного прицепа к месту возникновения пожара
Представлены результаты экспериментальных исследований времени доезда многофункционального пожарного прицепа к месту возникновения пожара на основе метода дробно-факторного эксперимента. Получена адекватная эмпирическая зависимость процесса воздействия на время доезда к месту пожара многофункционального пожарного прицепа сопротивления дороги, количества поворотов прицепа, массы прицепа и расстояния до места возникновения пожара. Установлено, что на время доезда многофункционального пожарного прицепа наибольшее влияние имеет расстояние до места возникновения пожара.
Ключевые слова: пожарный прицеп, время доезда, дробно-факторный эксперимент, ликвидация пожара.
Pasnak I.V. Experimental investigation of arriving time of multifunctional fire trailer to the fire origin
The articles deals with the results of experimental investigation of arriving of multifunctional fire trailer to the fire origin based on the fractional and factorial experiment. An equivalent empirical dependence of the process of influence of road resistance, number of trailer turnings, weight of trailer and distance to the fire origin on the time of arriving to the place of fire origin be multifunctional fire trailer is received. It was determined that the distance to the place of fire origin has the influence on the time of the arriving of multifunctional fire trailer.
Keywords: fire trailer, time of arriving, fractional and factorial experiment, fire suppression.
