CC BY
70
В. Д. ЗАХМАТОВ, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник Института телекоммуникаций и глобального информационного пространства НАН Украины (Украина, 03186, г. Киев, Чоколовский б-р, 13; e-mail: [email protected])
УДК 004.2
ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗРАБОТКИ ПОЖАРНЫХ МАШИН НА ВОЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ И КОЛЕСНЫХ ШАССИ
Описана история создания пожарных машин на гусеничных и колесных шасси. Обоснован перспективный вариант разработки импульсно-распылительной пожарной машины на шасси тяжелого грузового автомобиля. Сделаны выводы относительно практической реализации моделей и перспективности их практического применения.
Ключевые слова: многоствольный модуль; системы импульсного тушения и защиты; гусеничные и колесные шасси; взрывопожарная защита; комбинированное, гибко управляемое импульсное тушение.
Введение
В настоящее время наиболее перспективной разработкой в области техники для активной ликвидации последствий различных аварий и катастроф, например пожаротушения, взрывопредотвращения, локализации, дезактивации и даже контроля массовых беспорядков, является техника универсальной защиты путем гибко управляемого универсального распыления. Наиболее мощной и гибко управляемой установкой является многоствольный модуль универсального импульсного распыления различных огнетушащих и защитных составов, а также природных материалов выстрелом и залпами. Модуль может быть смонтирован на бронированном, гусеничном шасси или традиционном для пожарной охраны шасси колесного автомобиля. Оптимальным вариантом для любой страны является создание по-жарно-спасательного автомобиля многоплановой защиты на шасси отечественного производства.
Перспективная задача
Для Украины оптимальным вариантом является пожарно-защитный комплекс, распыляющий выстрелом или залпом (далее — ПЗКРВЗ), на базе шасси КрАЗ-6322 с пожарной надстройкой — многоствольным залпово-распылительным модулем (далее — МЗРМ). ПЗКРВЗ распыляет огнетушащие составы (ОС) и природные материалы (ПМ) выстрелами из одного ствола или залпами из нескольких стволов.
ПЗКРВЗ предназначен для быстрого и эффективного решения следующих задач:
1) тушение масштабное и дистанционное пожаров классов А, В, С, Б, а также поджогов (впервые), включая террористические и диверсионные с применением боевых зажигательных веществ;
© Захматов В. Д., 2013
2) обеспечение маневрирования войск и ведение ими боевых действий в обширных зонах массовых пожаров, возникших вследствие применения зажигательного и объемно-детонирующего (термобарического) видов вооружений;
3) быстрая постановка маскировочных завес (МЗ) и ложных целей (ЛЦ) заданных размеров и конфигураций;
4) предотвращение и локализация объемных взрывов газопаропылевоздушных сред;
5) локализация (осаждение) и дезактивация токсичных облаков и дымовых завес;
6) локализация радиоактивной пыли путем осаждения облаков и связывания (фиксации) пыли, осажденной на различных поверхностях, с помощью создания адсорбционных пленок, плотно прилегающих к различным поверхностям;
7) контроль массовых беспорядков путем имитации природных, локальных, пылевых бурь и шквалов на заданной площади в течение заданного времени.
Базовый автомобиль на шасси КрАЗ уверенно работает в экстремальных природных, климатических и дорожных условиях всех континентов в диапазоне температур от минус 50 до +60 °С на высоте до 5000 м над уровнем моря, преодолевает водные преграды глубиной до 1,5 м, снежный покров — до 0,6 м. Он оборудован системой централизованной подкачки шин, обеспечивающей высокую проходимость по грунтам с низкой несущей способностью. По заказу потребителя базовый автомобиль может быть оснащен как левосторонним, так и правосторонним рулевым управлением, броневой защитой кабины, теплосветозащитными экранами и импульсными оросителями для защиты колес, ка-
бины, кузова, распылительного модуля, основных узлов и агрегатов.
История создания пожарных машин на военных шасси
С конца 40-х годов XX века известна пожарная машина на шасси Т-34, на башенном посадочном погоне которой были смонтированы стандартный лафетный гидравлический ствол с интенсивностью подачи 30 л/с и цистерна на 3-5 т воды. Этот проект был реализован в Сибири, где арсеналы и склады с боеприпасами подвержены частым возгораниям от лесных пожаров. Данная пожарная машина успешно применялась при тушении пожаров на складах боеприпасов и горящих лесов вокруг этих складов. Экипаж машины состоял из 2 человек — водителя и оператора, управляющего лафетным стволом, и находился под защитой противоснарядной брони [1,2].
В начале 70-х годов по заданию Главного ракет-но-артиллерийского управления (ГРАУ) Минобороны СССР была разработана гусеничная пожарная машина ГПМ-54 (рис. 1), несущая 10 т воды и до 2 т пенообразователя, с лафетным стволом с интенсивностью подачи воды до 40 л/с. Однако, как показала практика, эта машина, хотя и превосходила значительно по своим огнетушащим возможностям пожарные колесные стандартные машины, например АЦ-40, АА-40 (соответствуя 2-3 АЦ-40, 4-5 АА-40), и соответствовала аэродромным тяжелым пожарным машинам АА-60 и АА-70, но без дозаправки или поддержки другими пожарными машинами самостоятельно не способна была обеспечить тушение локального очага в штабеле боеприпасов после 6-8 мин свободного развития пожара. Шасси было разбронировано, а противоснарядную броню заменили 20-мм листы, способные успешно защитить только от стрелкового оружия или пулеметов, но не способные противостоять прямому попаданию ракет или снарядов, как правило, часто разлетающихся хаотично по различным траекториям из горящих штабелей. Наиболее крупным недостатком машины являлось то, что при подаче воды нельзя было маневрировать, в частности быстро выехать из зоны, опасной по тепловому воздействию от пламени пожара. Поэтому машины ГПМ-54 загорались при тушении штабеля с дистанции 10-20 м, но чаще просто не могли подъехать к горящему штабелю на дистанцию эффективного тушения.
Например, для тушения пожара штабелей боеприпасов на 61-м арсенале под Лозовой привезли пять "пожарных танков" ГПМ-54. Первый "танк" быстро вышел из строя из-за перегрева двигателя под воздействием тепловых излучений и работы в атмосфере, обедненной кислородом и сильно загрязненной, что типично для ГПМ-54. На другой день
уже четыре ГПМ-54 не могли работать, потому что температура в районе пожара была для них слишком высока [3]. Такие случаи были и раньше. Так, в 1982 г. на крупнейшем арсенале Главного ракетно-артиллерийского управления (ГРАУ) в Йошкар-Оле сгорели две ГПМ-54 с экипажами. Первая машина с опытным водителем прапорщиком и оператором лафетного ствола — начальником объектовой пожарной части тушила горящий штабель с наиболее эффективной дистанции — 10 м. Когда запас воды иссяк, из-за сильного задымления двигатель машины заглох, и его не смогли запустить. Огонь от штабеля охватил машину. Вторая машина во главе с заместителем начальника части поехала выручать первую, сбила с нее пламя, но и у нее заглох двигатель. В результате обе машины сгорели вместе с экипажами [4].
Эти недостатки ГПМ-54 были отмечены в ряде приказов по ГРАУ МО СССР в 1983 г., и на их основании были приняты резолюции о необходимости создания новых, бронированных, ГПМ. Новой разработкой стала импульсная многоствольная установка на шасси танка Т-62 "Импульс-3" с башенной 50-ствольной установкой (рис. 2), в каждом стволе которой размещены распылительные заряды с электровоспламенителями, по 20-30 кг распыляемого ОС или ПМ в зависимости от их плотности и влажности (в контейнерах — жидкие, вязкие или порошковые; в канале ствола—сыпучие, зафиксированные с обеих сторон пыжами). Гусеничная бронированная пожарная машина (ГБПМ) "Импульс-3М" создана по заданию ГРАУ МО СССР для дистанционного тушения (с относительно безопасных расстояний — до 100 м) горящих штабелей боеприпасов. Шасси было мало изменено: убраны боеукладки, за счет чего увеличен свободный объем обитаемого отделения; ускорена эвакуация экипажа; сохранены фильтры очистки воздуха от токсичных и радиоактивных пы-лей, аэрозолей и броня, защищающая от снарядов, обрушений и крупных осколков. Замена башни с орудием на многоствольный модуль (ММ) позволила облегчить шасси на 3-5 т, повысить скорость и маневренность "Импульс-3М", навесить теплоотража-тельные экраны, импульсные распылители для внешнего охлаждения и внутренней защиты обитаемого и моторного отделений. Стволы многоствольной установки могут заряжаться различными ОС: жидкостями, растворами, гелями, порошками и сыпучими материалами, что впервые позволит обеспечить одновременно и эффективное тушение, и ликвидацию последствий аварий. Если запас контейнеров с ОС закончится, то есть компактные распылительные патроны — до 500 шт. в боеукладках на 10 перезарядок стволов.
Рис. 1. Гусеничная пожарная гидравлическая машина ГПМ-54 на разбронированном шасси танка Т-54 (а) и модификация ГПМ — чешская SPOT-55 (б)
Впервые создана пожарная машина, способная обеспечить гибко регулируемое (по масштабам, дальности и виду) тушение путем последовательного распыления различных огнетушащих и защитных составов (жидкие, вязкие, клейкие, гели, порошки) и экологически чистых природных материалов (грунт, грязь, пыль, песок, снег и др.). Дополнительно по желанию заказчика шасси и установка оснащались светотеплозащитными экранами и имели теплоотражающую светлую окраску. Учитывая опыт гибели машин ГПМ-54 с экипажами при тушении горящих штабелей боеприпасов, разработчики предусмотрели на новой ГБПМ "Импульс-3" фиксированные на внешней броне импульсные распылители воды и гелей, создающие при распылении пенообразный теплопоглощающий слой на кузове (броне) машины [5].
ГБПМ "Импульс-3" эксплуатируется с начала 90-х годов: 7 машин — в объектовых военизированных пожарных частях (ВПЧ) Украины (Чернобыль, Полтава, Черкассы, Черниговская обл., Гнединцы, Симферополь); 15 машин — в России (из них 4 — в Башкортостане), 5 машин — в Йемене. Однако, как показала практика, при эксплуатации ГБПМ "Импульс-3" противоснарядная броня необходима только при прямых попаданиях снарядов и ракет, разлетающихся из горящих штабелей ящиков с бое-
Рис. 2. ГБПМ "Импульс-3М" с башенной 50-ствольной установкой (разработка и производство КТЦ и ДРМЗ по патенту автора) (а) и немецкая ГБПМ на шасси танка "Леопард" (б)
припасами, а гусеничное танковое шасси создает немалые трудности при эксплуатации в пожарных частях, малопригодно для длительных маршей и требует частых регулярных ремонтов. Рынок для ГБПМ "Импульс-3" ограничен, поэтому целесообразно спроектировать ММ на шасси автомобиля с широким рынком сбыта, налаженной системой ремонта и поставкой необходимых запчастей.
Работа ГБПМ "Импульс-3" в России и на Украине дала богатый материал в плане выявления достоинств и недостатков машины и их анализа. ГБПМ "Импульс-3", как упомянуто выше, проектировалась для тушения горящих штабелей деревянных ящиков с боеприпасами. Но впервые эта машина была применена для тушения газовых скважин и нефтяных фонтанов в составе Полтавского отряда по ликвидации аварий на газонефтяных промыслах. Тактика применения машины отрабатывалась на полигоне Полтавского отряда. Залповое распыление более чем из двух стволов было реализовано впервые в мире. Этим способом можно моделировать локальные, природные газопылевые и газопесчаные "вихри", "бури", газоводяные "шквалы" и "снежные метели" с гибко регулируемыми параметрами (кинетическая энергия для преодоления интенсивного, мощного пламени на большой площади, ширина и высота фронта "вихря" для одновременного тушения сразу на большой площади).
Именно этот (последний) параметр позволяет осуществлять тушение с минимальными удельными расходами ОС, а также подготовку и масштабное мощное тушение за короткое время; комбинированное тушение с регулируемыми интервалами между подачей различных ОС; тушение поджогов и масштабных пожаров с помощью массового применения зажигательных боеприпасов и огнеметов; предотвращение и локализацию объемных взрывов пыле-, паро-, капельно-газовых облаков; мгновенную постановку светотеплозащитных экранов и маскировочных завес; локализацию и дезактивацию токсичных выбросов, облаков, осадков; локализацию радиоактивной пыли в облаках и осажденной пыли на различных поверхностях; локализацию и утилизацию розливов нефти на воде и побережье (рис. 3).
При залповом распылении многократно снижается отдача по сравнению с распылением такой же массы из одного ствола (например, при распылении 200 кг огнетушащего порошка (ОП) залпом из 10 стволов "Импульс-3М" по сравнению с распылением 200 кг из одного ствола пневмоимпульсного одноствольного модуля на салазках, внедренного еще в 80-е годы в Газпроме и широко применяющегося до настоящего времени в отрядах по ликвидации горящих газовых скважин (см. рис. 4,а)). При этом дальность распыления при залповом выбросе ОП в 5-6 раз выше (до 100-120 м), чем при распылении из одного ствола (20 м). По сравнению с 5-тонной порошковой машиной ОП-5 (см. рис. 4,6) залп из 10 стволов ГБПМ "Импульс-3М" позволяет потушить такую же площадь (до 1000 м2), следовательно при залповой импульсной подаче коэффициент полезного использования ОП возрастает в 25 раз.
Первая распыляющая выстрелом или залпом многоствольная пожарная установка на полозьях была испытана в 1982 г., и с тех пор продолжаются работы по совершенствованию многоствольных систем в плане повышения определяющих огнетушащую эффективность основных тактико-технических характеристик (масса метаемого состава, начальная скорость распыления, время перезаряжания, безотказность, надежность работы, дальнобойность, проникающая способность, площадь фронта распыленного огнетушащего состава). Установлены оптимальные калибр и длина ствола, разработана компоновка многоствольной системы, созданы элементы раздельно-гильзового заряжания: вышибной заряд и герметичная цилиндрическая емкость-гильза, обеспечивающая быстрое заряжение в ствол и долговременное (до 10-15 лет) гарантированное хранение любого огнетушащего состава (порошка, геля, жидкости) с различными характеристиками (дисперсностью, удельным весом, плотностью, вязкостью, смачиваемостью, химической активностью).
Рис.3. Опытный 10-ствольный модуль, монтируемый на прицепах, шасси, палубах катеров и кораблей
Рис. 4. Одноствольный пневмоимпульсный модуль на салазках (а) и пневматическая порошковая машина ОП-5 с 5 т ОП(6)
Это позволяет сосредотачивать достаточные запасы огнетушащих боеприпасов во многих местах, атак-же монтировать заряженные многоствольные модули на многих опасных участках, обеспечивать их многолетнее нахождение в режиме ожидания; всегда и незамедлительно оказывать комбинированное огне-тушащее воздействие с помощью нескольких последовательных (с регулируемыми интервалами) зал-
пов различных распыленных огнетушащих составов. Тонкодисперсное, высококонцентрированное распыление этих составов мощными скоростными газовыми потоками обеспечивает высокоэффективное использование их в зонах горения (над раскаленной поверхностью горящего материала и внутри его) с комплексным воздействием, сочетающим одновременно разрушение, охлаждение всей структуры и объема зоны горения. При этом обеспечивается проникновение ОС в горящие конструкции со сложной конфигурацией поверхности. Значительные приоритетные исследования в области механики и динамики импульсных многофазных потоков, а также внутренней и внешней баллистики взрывных многоствольных систем позволили установить ряд новых закономерностей процессов образования, распространения и огнетушащего воздействия импульсных газодисперсных струй и многоструйных потоков. На основе анализа этих новых закономерностей разработаны новые уникальные методы гибкого и оперативного управления скоростью, кинетической энергией, дальностью, масштабами, кратностью и видом воздействия огнетушащих потоков.
Отработаны также методы многоцелевого защитного воздействия путем управляемого комбинированного распыления различных защитных составов из многоствольных установок, в том числе постановка светотеплозащитных завес заданных размеров, конфигураций и сред, предотвращающих воспламенение и взрывы газовых, паровых и пылевых сред. Отработаны методы создания мощных направленных потоков, способных разрушить и локализовать выбросы активных веществ, а также локализовать активные пыли и аэрозоли на разных по сложности конфигурации поверхностях. Пневмо-импульсные ствольные установки или 9-ствольные 120-мм пирогазогенераторные установки не обеспечивают быстрого и эффективного пожаротушения. В июле 1985 г. в г. Йошкар-Ола, в июне 1987 г. в г. Балаклея прошли полигонные испытания 10-стволь-ных установок со стволами из 120-мм минометных труб, с маломощными вышибными зарядами. Эти установки обеспечивали выброс порошка лишь на расстояние до 15 м, создавая низкоскоростное и малоконцентрированное газопорошковое облако, не способное оказать заметного огнетушащего воздействия на горящий полноразмерный штабель.
В мае-июне 1988 г. в г. Балаклея на арсенале боеприпасов в были проведены испытания по тушению пяти модельных штабелей тары — ящиков с боеприпасами (размером 12 м по фронту, 6 м в глубину и 3,5 м в высоту) с помощью традиционной пожарной техники: ГПМ-54, трех пожарных машин АПЦ-40, турбореактивной установки АГВТ. Ни одна из этих установок не сумела потушить три горящих
штабеля после 8 мин свободного горения. Штабеля полностью сгорели за 20-25 мин. Содержащиеся в них несколько гильз с пороховыми зарядами взорвались на 10-12-й минутах с начала пожара штабеля и были потушены только тогда, когда ящики обрушились и превратились в груду горящих обломков. Такое же неэффективное тушение 4-го штабеля отмечено у одноствольной пневмоимпульсной установки с калибром ствола 300 мм, содержащей 200 кг ОП, и 9-ствольной пирогенераторной установки с калибром стволов 120 мм, содержащей по 15 кг порошка в каждом стволе. Установки состоят на вооружении противофонтанных частей Газпрома (Россия) и Нефтегаза (Украина) [2, 4]. Они сложны по конструкции, перезаряжаются не менее чем за 40 мин и распыляют ОП не более чем на 15 м, создавая при этом низкоскоростной и маломощный газопорошковый поток, сбивающий пламя на некоторое время, но не обеспечивающий тушения горящих деревянных поверхностей с высокотемпературной поверхностью.
В августе 1988 г. были успешно проведены испытания по тушению трех штабелей размерами 15x6,5x3,5 м двумя 200-мм многоствольными установками, смонтированными на шасси зенитных двухосных лафетов: 25-ствольной откатной и 30-стволь-ной безоткатной системами импульсного распыления. Тушение двух других штабелей осуществлялось с помощью гидромонитора с интенсивностью подачи воды 80 л/с, работающего от двух пожарных машин с насосами —АПЦ-40 и газотурбинной установки АГВТ, распыляющей воду струей посредством газотурбинного двигателя. За 15 с 25-стволь-ная откатная установка сделала три залпа из 8; 8 и 9 стволов с расстояния 25 м по штабелю, свободно горевшему 8 мин. Пламя и дым были сбиты полностью с наружной поверхности штабеля. Газопорошковые высокоскоростные вихри проникли внутрь штабеля по межящичным вертикальным и горизонтальным щелям. Во всем объеме штабеля и вокруг него была создана плотная газопорошковая среда типа "колпак" с концентрацией, достаточной для тушения. Плотный "колпак" существовал над штабелем в течение 5-6 мин. За это время был перекрыт доступ кислорода к горящим поверхностям, а огне-тушащая газопорошковая среда проникла к горящим поверхностям по межящичным вертикальным и горизонтальным щелям, служившим путями подсоса кислорода к очагу пожара.
Для достижения наибольшего эффекта первый и второй залпы осуществлялись водой из пяти стволов из двух нижних ствольных рядов установки: ог-нетушащий газоводяной шквал плотно заполнил все пространство зоны горения внутри штабеля и эффективно потушил пожар. При варианте тушения
только порошком необходимы дополнительные залпы "шквалом" (вихрем) тонкораспыленной воды или продолжительная подача воды из традиционных ручных или лафетных стволов, так как без достаточно полного охлаждения обугленной древесины не может быть достигнуто окончательное тушение. Например, после двух залпов порошковыми "вихрями" (пыльные "смерчи") и рассеяния образовавшегося газопорошкового облака на штабель потребовалась дополнительно заливка ручным стволом в течение 5-7 мин нескольких малых источников дыма — потенциальных очагов повторного возгорания.
Затем тот же штабель разожгли повторно; время свободного горения — 12 мин. Одновременные залпы из ММ по траекториям, расположенным под прямым углом, по фронту штабеля из 25-ствольной откатной установки и с торца штабеля из 30-стволь-ной установки позволили сбить огонь и полностью затушить штабель взаимодействующими газоводяными "шквалами". При тушении по той же схеме горизонтально ориентированными порошковыми "смерчами" понадобилась работа пожарного с ручным стволом в течение 2,5 мин. В связи с этим может возникнуть вопрос: зачем нужны порошковые "смерчи", если водяные "шквалы" тушат быстрее и эффективнее, но дальность тушения порошкового "смерча" в 1,5-1,7 раза больше? Для тушения развитого пожара с сильным теплосветоизлучением и высокой вероятностью взрывов сначала с дальней (безопасной) дистанции создается порошковый "вихрь", сбивающий пламя, снижающий тепловое излучение и обеспечивающий подвоз ММ на дистанцию действия водяного "шквала", который быстро осаждает порошковое облако, обеспечивая видимость для последующих прицельных "шквалов" по интенсивно дымящимся, повторно возгорающимся фрагментам штабеля.
Тушение 3-го штабеля мощной компактной струей воды было длительным (до 40 мин) и потребовало не менее 10 пожарных машин АЦ-40 с водой. Это означало фактический неуспех тушения — невозможность предотвращения перехода горения штабеля во взрыв боеприпасов на непотушенном участке. К концу тушения штабель был полностью разрушен в результате комбинированного воздействия: теплового — пожара и ударного — водяной струи.
Штабель, который тушили с помощью АГВТ, сгорел быстрее всех (примерно за 4-5 мин после начала тушения), вследствие того что тушащее воздействие имело локальный характер, а раздутие пламени мощным спутным потоком воздуха было тотальным (имело гораздо больший, в 10-20 раз, масштаб). В итоге вокруг относительно небольшой
зоны тушения образовалась в 3-5 раз большая зона с интенсифицированным горением с большим белым пламенем. В результате этого суммарное воздействие можно было классифицировать не только как неэффективное тушение, но и как тушение, сильно способствующее усилению горения и, как следствие, переходу горения во взрыв боеприпасов. Поэтому штабель быстро сгорел и обрушился.
Анализ результатов экспериментов не оставил сомнений в том, что наиболее эффективный метод тушения — это импульсное тонкодисперсное распыление воды сразу по всему фронту участка горения (со стороны направления залпа) с мощным проникающим эффектом, обеспечивающим тотальное разрушение, охлаждение и разбавление конденсированной зоны горения. Разработка многоствольных установок на шасси лафетов, грузовых автомобилей и танков и унитарных герметичных патронов с различными огнетушащими составами позволила реализовать комбинированный способ импульсного тушения. Первые два залпа порошком массой по 150-250 кг из 8-10 стволов (15-25 кг порошка в каждом стволе) осуществляется с дальней дистанции и обеспечивает сбивание пламени, локализацию очага, снижение температуры в штабеле, исключение возможности развития горения во взрыв боеприпасов. Снижение интенсивности теплоизлучения и временное предотвращение вероятности взрыва позволяют многоствольной установке быстро подъехать к штабелю и с расстояния 15-20 м произвести 1-3 залпа распыленной водой. Туманообраз-ный, оптически плотный, мощный скоростной шквал с широким фронтом окутывает штабель, проникает внутрь его и обеспечивает мощный объемный и поверхностный охлаждающий эффект по всей площади горения. Последний залп можно сделать пенообразователем или загущенной жидкостью, налипающей на потушенные нагретые поверхности, что обеспечивает изоляцию их от притока тепла и окислителя и окончательно исключает возможность повторного воспламенения.
Для машины "Импульс-3М" наиболее мощным является залп из 10 стволов, позволяющий за 1-2 с сбить пламя на площади от 500 до 1100 м2, причем без перезаряжания машина способна осуществить пять таких залпов. Экспериментально установлены предельная дальность тушения таким способом: до 50 м — розливов нефтепродуктов, до 70 м — штабелей дерева, до 100 м — газовых фонтанов с дебитом до 1106 м3 и давлением до 140 атм. Эксперименты с упомянутым газовым фонтаном позволили определить примерную вероятность тушения фонтана: с дистанции 25 м—100 %, 50 м — до80 %, 75 м — до 60 %, 100 м — до40 %. Основную роль в определении вероятности тушения играла аэроди-
намическая обстановка на траектории движения потока и наличие отражающих конструкций вокруг скважины. Слитный залп из двух установок "Им-пульс-3М", имеющих по 10 стволов каждая, обеспечивает 100 %-ное тушение газового фонтана с дебитом до 2,5106 м3 и давлением до 200 атм с дистанции 50-75 м и 60 %-ное — с дистанции 100 м.
Убедительно преимущества импульсного тушения были продемонстрированы в Варвинском р-не Черниговской обл. при тушении высокодебитной газовой скважины с дебитом 1,5106 м3 и давлением до 150 атм, состоящей из трех струй газа — вертикальной и двух горизонтальных, направленных в диаметрально противоположные стороны. Длина факелов пламени составляла 15-20 м, а максимальный диаметр — до 2,5 м. Сначала скважину с дистанций от 15 до 30 м безуспешно тушили двумя пожарными машинами с насосами и лафетными стволами с интенсивностью подачи до 60 л/с (фирмы "Розенбауэр", Австрия), смонтированными на шасси "КамАЗ", шестью переносными лафетными стволами с интенсивностью подачи воды 20 л/с от двух насосных пожарных машин, обслуживаемыми 25 пожарными, работающими в высокоопасной зоне. За 15 мин интенсивной работы по фонтану было выпущено более 220 т воды, но при этом удалось достичь лишь кратковременного тушения одной струи газа, и только при условии, что по ней было сосредоточено воздействие всех стволов. Однако после переноса подачи воды на другую газовую струю ранее потушенная вновь воспламенялась.
На втором этапе машины "КамАЗ" сменила по-рошково-пневматическая пожарная машина АП-5 с 5,5 т огнетушащего порошка и лафетным стволом с интенсивностью подачи до 50 л/с и дальностью — до 20 м. АП-5 выбросила весь запас порошка с максимальной интенсивностью подачи за 2 мин при одновременной работе шести переносных лафетных стволов (120 л/с воды суммарно), однако не было достигнуто кратковременное тушение даже одной струи газа. Затем на смену АП-5 вступила в действие газоводяная машина АГВТ-150 с газотурбинными авиационными двигателями, распыляющая до 90 л/с воды в виде мощного газоводяного потока диаметром до 5 м и дальностью подачи до 30 м. При этом, как и в первом случае, было достигнуто временное тушение только одной струи, пока на нее непосредственно воздействовал газоводяной поток. Таким образом, попытки потушить скважину оказались неудачными, несмотря на интенсивную работу 4-6 машин и 25-40 пожарных в опасной зоне в течение 25 мин, подачу более 500 т воды и 5,5 т порошка.
Последняя атака была проведена ГБПМ "Им-пульс-3М" с дистанции 40 м. Всего лишь одним зал-
пом из 10 стволов, распылением 200 кг ОП в виде мощного газопылевого "вихря" диаметром до 5 м было достигнуто тушение прямым воздействием за 1 с двух горизонтальных струй газа, а через 3-4 с — вертикальной струи за счет эффекта эжекции этой струей газопорошкового облака, образовавшегося после тушения двух горизонтальных струй. Во втором и третьем экспериментах все три газовые скважины были потушены одним залпом с прицелом, измененным по вертикали. В четвертом эксперименте первым залпом были потушены горизонтальные скважины, а вторым через 10 с — вертикальная. Во всех случаях повторных воспламенений не наблюдалось.
Позднее была проведена серия экспериментов по тушению трехструйной скважины залпами из 10 стволов с дистанции 50мс изменением углов горизонтального и вертикального наведения. Эти эксперименты позволили определить оптимальные параметры подготовки залпов: взаимную расстановку стволов, участвующих в залпах, горизонтальное и вертикальное наведение их при тушении горящего фонтана, расположенного на открытой поверхности.
В объектовых пожарно-спасательных частях МНС Украины находится семь 50-ствольных установок "Импульс-3М" на шасси танка Т-62. Шасси претерпело некоторые изменения: убраны боеуклад-ки для снарядов и патронов, что заметно увеличило свободный объем обитаемого отделения танка и обеспечило возможность быстрой аварийной эвакуации из пораженной горящей машины; полностью сохранена броня, защищающая от снарядов, обрушений и крупных осколков, а также система избыточного давления в обитаемом отделении и фильтры очистки воздуха, что надежно зашищало экипаж от токсичных, бактериологических и радиоактивных пылей и аэрозолей. Снятие с танка боеукладок и замена бронированной башни с артиллерийским орудием на многоствольную установку позволили облегчить танк на 3-5 т, что привело к повышению скорости и маневренности машины, а также оснастить ее навесными теплоотражательными экранами из тонких металлических листов, крепящихся на стойках на расстоянии 5-10 см от брони; импульсными системами, охлаждающими броню тонкораспыленной водой снаружи и тушащими возгорания в обитаемом и моторном отсеках.
Стволы многоствольной установки могут заряжаться различными огнетушащими составами — жидкостями, растворами, гелями, порошками и сыпучими материалами. Благодаря этому одна пожарная машина может осуществить впервые полностью автономное комбинированное эффективное тушение различных видов пожаров. Если запасы контейнеров с огнетушащими составами закончи-
лись, а компактные распылительные патроны еще есть (в боеукладках для снарядов возможно разместить до 500 патронов—10 полных залпов, а контейнеры может подвозить только транспортная машина) можно заряжать стволы и эффективно распылять из них различные природные материалы (грунт, грязь, песок, вода любой степени загрязненности, пыль, снег, лед и пр.).
Таким образом, работа данной установки в незначительной мере зависит от подвоза контейнеров с огнетушащим составом. При полном срабатывании всех стволов (например, при пяти залпах из 10 стволов) можно потушить штабель боеприпасов не более чем за 1 мин после 10 мин свободного горения штабеля. Такую работу за 10-15 мин могут выполнить не менее четырех традиционных пожарных танков ГПМ-54. Однако такого количества пожарных танков нет ни в одном из российских и украинских арсеналов. Кроме того, трудно реализовать на практике их согласованную работу по горящему штабелю на открытой местности, а по штабелю внутри обваловки могут одновременно работать не менее двух машин ГПМ-54, или "Импульс-3М", или импульсных установок на шасси прицепов или артиллерийских лафетов. Такие 9-16-ствольные установки могут стоить 10-15 тыс. долл., в то время как "Импульс-3М" стоит до 100 тыс. долл., а ГПМ-54 — до 140 тыс. долл. Прицепные многоствольные установки могут транспортироваться к горящему штабелю стандартными пожарными и другими машинами, которые могут быстро доставить установку на позицию тушения и удалиться в безопасное место. Все виды ММ залпового распыления уже выпускались и могут быть выпущены на украинских заводах без импортных комплектующих. Вполне реально за 1-2 года оснастить этими установками наиболее крупные базы и арсеналы боеприпасов, а за 3-5 лет — и все остальные склады боеприпасов на Украине. Это позволит многократно снизить вероятность таких катастрофических пожаров и взрывов на арсеналах, базах и складах боеприпасов, какие имели место в Лозовой, Ново-Бог-дановке и ряде российских арсеналов.
Известны опытно-промышленные образцы многоствольных импульсно-распылительных установок (рис. 5) на колесных и гусеничных шасси. На Горь-ковском автомобильном заводе в Нижнем Новгороде разработана (с использованием опыта разработки "Импульс-3М") 22-ствольная установка "Ветлу-га", распыляющая порошок выстрелом. Однако она лишена главных достоинств "Импульс-3М": не может создавать мощные огнетушащие вихри, так как залповое распыление возможно не более чем из двух стволов на расстояние до 40 м; не способна распылять жидкости, вязкие составы (наиболее эффектив-
Рис. 5. Импульсная 22-ствольная установка порохового распыления "Ветлуга" (Горьковский автозавод) (а) и 5-стволь-ная установка порохового распыления воды на базе танковых огнеметов (ВНИИПО, Москва) (б)
ные для тушения) и природные материалы. Пяти-ствольная установка на базе патронных огнеметов (ВНИИПО) сложна в эксплуатации и распыляет посредством выстрела только очищенную воду с пенообразователем на расстояние до 60 м при залпе из двух стволов. Пятиствольная пневмоимпульсная порошковая установка выбрасывает одновременно 200 кг порошка, но только из одного ствола, обеспечивая дальность тушения не более 20 м. Кроме того, перезаряжание установки крайне длительно и трудоемко — по 40 мин каждый ствол [5].
Современный этап развития проекта
Опытно-промышленная партия ГБПМ "Им-пульс-3" испытывалась на практике с 1992 г. Эксплуатация осуществлялась в военизированных пожарных частях (ВПЧ) Украины (7 машин) и России (12 машин) с целью защиты нефтегазовых, химических, энергетических (атомных) объектов, шахт, в том числе в условиях Крайнего Севера (Норильск). Собраны сведения об опыте эксплуатации, замечания, анализ имеющегося опыта испытаний и реальной эксплуатации ГПМ-54, что позволило сформулировать предложения по модернизации ПЗКРВЗ. На их основе возможна разработка ТЗ на конструи-
рование новой ГБПМ "Импульс-Х" или ПЗКРВЗ на колесной базе, которая будет иметь более широкий рынок сбыта.
Однако другие страны не ждут, когда на Украине и в России, наконец, продолжат работу над замороженным в 1992 г. проектом ММ. Например, в Чехии разработан проект многоствольного модуля (рис. 6) с учетом всех недостатков машин "Импульс-3М", выявленных в процессе эксплуатации с 1993 г. в пожарных объектовых частях России и Украины. В Китае начаты работы по созданию ММ на шасси основного пожарного автомобиля (рис. 7). Основные параметры всех вышеперечисленных пожарных машин и перспективного проекта приведены в таблице.
Для реализации проекта по созданию ПЗКРВЗ на Украине наиболее целесообразно выбрать шасси КрАЗ по ряду причин:
1) это единственный тяжелый грузовой автомобиль украинского производства;
2) до настоящего времени КрАЗ еще продается в страны СНГ;
3) имеется опыт изготовления на базе шасси КрАЗ-6322 многоствольных реактивных систем залпового огня (РСЗО): "Бастион-01(02)" с 40-ствольной РСЗО-БМ-21 "Град" с калибром стволов 120 мм и "Бастион-3" с 16-стволь-ной РСЗО-9К57 "Ураган" с калибром стволов 220 мм (рис. 8) [6]. Последняя машина при залпе из двух стволов сопоставима по мощности отдачи с залпом из 10 стволов ГПМ "Импульс-3".
Имеющийся опыт производства РСЗО на базе КрАЗ дает основание считать, что проект ПЗКРВЗ будет не только успешным, но и не потребует много времени (возможно, не более года) и относительно небольшого финансирования.
Исходными данными для определения финансирования проекта могут быть данные по проекту "Импульс-3", финансирование которого в период с 1988 по 1991 гг. составило 2,15 млн. руб. За время выполнения работ по проекту были изготовлены и испытаны на полигонах экспериментальные и опытно-промышленные образцы "Импульс-1", "Импульс-2", "Импульс-2М", "Импульс-3", "Им-пульс-3М". После завершения проекта изготовлено 30 машин себестоимостью (заводской стоимостью) 35 680 долл., которые были проданы на территории Украины, а также в Россию и Йемен по цене от 50 тыс. до 200 тыс. долл.
Данные ПЗКРВЗ являются первыми универсальными пожарно-спасательными машинами в мире, которые способны распылять широкий диапазон ОС и инертных материалов. В частности, ПЗКРВЗ обеспечивают тонкодисперсное, масштаб-
Рис. 6. Многоствольный модуль с числом стволов, определяемым грузоподъемностью шасси
Рис. 7. Вариант компоновки ММ на шасси пожарного автомобиля
Рис. 8. Боевая машина "Бастион-3"
ное, эффективное по дальности и, как следствие, результативное распыление жидких, вязких и порошковых ОС, а также природных негорючих материалов — грунта, грязи, песка, пыли, снега. Исходя из опыта работы с ГПМ-54 можно предположить следующие параметры тушения ПЗКРВЗ при подаче ОС одним залпом из 10 стволов калибром 200 мм: • при распылении из каждого ствола по 20 кг огнетушащего порошка марки ПСБ-3 или "Пирант" — дальность подачи до 120 м, ширина фронта огнетушащего потока от 1,5 до 12 м, площадь сбития пламени с возможными повторными воспламенениями до 950-1000 м2, включая площадь окончательного тушения до 600-700 м2;
Параметры пожарных машин на военных шасси
Параметр Гидравлические традиционные Импульсная пневматика Холостой патрон
ГПМ-54 (Украина-Россия) SPOT-55 (Чехия) МТЛБ (Украина) Т-119 (Китай) 5-ствольная порошковая (Украина) IFEX-Леопард (Германия) Водомет Т-55 (Россия) Ветлуга (Россия) Импульс-ЗМ/ПЗКРВЗ (Украина)
М,6щ> т 43 42,5 40 18 38 45 43 25 36/21,6
¿туш. м 15-20 50 15-20 35 35 45 40 50 80-120
Код, КГ/с 40 2x70 40 60 20 20 20 30 20-200
180-200 300-400 200-250 150 350 1500 1500 250-300 2000-3000
Мос, т 9 + + 1,5 м3 пена + + 0,3 м3 ОПС 11,8 + + 1,8 м3 пена + + 0,5 м3 ОПС 10 5 9 10 10 330 1000-1250
Огнетушащий состав Вода очищенная и с пенообразователем Порошок Вода очищенная и с пенообразователем Порошок Вода, раствор, гели вязкие, порошки, песок, грязь, пыль
Время перезаряжания, мин 60 60 25 25 160 35 30 25 35
Стоимость, тыс. долл. 110 390 145 120 350 1200 250 200 100/200
Характеристики Ограниченное применение пожарными из-за сочетания низких ТТХ: тяжелы, маломаневренны, малоэффективны, сложны в управлении. Маловероятно тушение развитых пожаров, особенно в труднодоступных зонах из-за больших удельных расходов ОС, малой дальности тушения, отсутствия систем защиты экипажа (демонтированных с целью увеличить возимый запас ОС). Дороги в производстве и работе. Сложности тушения и длительное перезаряжание. Ремонт только у высококвалифицированных специалистов от фирмы-изготовителя Маломощное залповое распыление, малая дальность, низкая эффективность тушения Тушение с безопасной дистанции. Автономная длительная работа в безводной местности, зонах катастроф. Облегченное, маневренное шасси
Примечание. Мобщ, Мос — масса соответственно общая и ОС; Гпод — скорость подачи ОС; £туш, 5туш — дальность и площадь тушения.
• при распылении из каждого ствола по 10 кг воды — дальность подачи до 75 м, ширина фронта огнетушащего потока от 1,5 до 15 м, площадь сбития пламени с возможными повторными воспламенениями до 750-800 м2, площадь окончательного тушения до 400-500 м2. Перезаряжание и возимый запас контейнеров — 50 контейнеров в каналах стволов и 50 контейнеров запасных в стеллажах, а также от 200 до 1000 компактных гильзовых распылительных зарядов в стеллажах для распыления из стволов природных материалов после окончания запаса контейнеров. Перезаряжание природными материалами осуществляется путем их непосредственной засыпки в каналы стволов, для чего стволы поднимаются вверх под углом не менее 20°. Распылительные заряды с инициирующим устройством состоят из картонной гильзы, заполненной зарядом штатного пороха, электровоспламенителя или штатной электрокапсюльной втулки.
Новые пожарные машины ПЗКРВЗ "Шквал-50" могут комплектоваться универсальными ручными распылителями для защиты машин от возгораний при сильном тепловом воздействии или использовании демонстрантами бутылок с зажигательной смесью, для дотушивания локальных повторных возгораний после залпового тушения. Распылители применяются экипажем ПЗКРВЗ для решения следующих задач:
1) тонкодисперсное распыление жидкостей и гелей в радиусе до 12 м для тушения горящих твердых материалов. Впервые одним распылением за 1 с тушится очаг горящего дерева 0,1А площадью 1,1 м2 после 6 мин свободного горения;
2) тушение локальных очагов лесных пожаров экологически чистыми природными материалами — песком, грунтом, грязью, пылью, водой, снегом в радиусе до 25 м по горизонтали и до 14 м в высоту;
3) осаждение и дезактивация токсичных облаков вокруг машины;
4) распыление сорбентов на расстояние до 10 м для локализации розливов нефти на воде;
5) распыление гелей на расстояние до 15 м для локализации радиоактивной пыли на машине;
6) тушение поджогов машины, например от бутылок с зажигательными самовозгорающи-
мися смесями, широко применяемыми демонстрантами и террористами.
Масса распылителя — 5,6 кг в заряженном состоянии. Комплектуется рюкзаком с 10 контейнерами общей массой 11 кг. Перезаряжание производится за 3-5 с контейнерами в виде однолитровых пластиковых легких бутылок, содержащих распылительные патроны (холостые), огнетушащие жидкости, гели, пенообразователи, порошки и многие природные материалы. Полностью безопасен при эксплуатации. Характеризуется высокой эффективностью, стабильностью и безотказностью работы при температурах от минус 40 до +40 °С, любой влажности, запыленности, загрязнения.
Огнетушащие возможности. Один традиционный огнетушитель массой от 16 до 21 кг, содержащий 10 кг порошка или воды, способен реально потушить от 3 до 6 м кромки низового лесного пожара или до 5 м2 горящей травы или низкого кустарника. К горящим кустам кустарника высотой более 0,5-1,0 м и тем более к отдельному горящему дереву с таким огнетушителем (малого радиуса распыления) невозможно подступиться. Кроме того, после тушения его надо везти на станцию перезарядки. Реальный радиус переноски вручную от автомашины — до 100 м. При использовании взрывчатых веществ для прокладки 1 м минерализованной полосы или тушения кромки пожара нужно не менее 1,2 кг тротила.
Распылитель ПРИВ с 10 контейнерами способен потушить до 50 м кромки низового пожара и до 20 м2 горящей площади в радиусе до 500 м. Распылитель обеспечивает автономную (при носимом запасе холостых патронов массой 15-25 г) длительную работу в радиусе до нескольких километров, с многократным тушением множества локальных очагов лесного пожара на большой территории, включая труднодоступные участки (холмы, горы, ущелья, тайга, степь, джунгли), к которым практически нет доступа для автотранспорта и поэтому там невозможна работа с тяжелыми и громоздкими огнетушителями.
И последнее. Возможности организации производства в России, на Украине и за рубежом реальны, если их осуществлять на работающих заводах оборонного комплекса, изготавливающих РСЗО, минометы, артиллерию.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кимстач И. Ф., Девлишев П. П., Евтюшкин Н. М.Пожарная тактика. — М. : Стройиздат, 1984. — 590 с.
2. Пожарная техника. Каталог-справочник. — М. : ЦНИИТЭ; Строймаш, 1988. — 250 с.
3. ЩербакЮ. Пожарные танки боятся огня // Газета по-киевски. — 29.08.2008г.—№ 196(1294).
4. Пожарная энциклопедия. — М., 2009. — 569 с.
5. Захматов В. Д., Шкарабура М. Г. Нова техшка гасшня пожеж на нафтогазових об'ектах // Нафтова i газова промисловгсть. — 1996. — № 1. — С. 52-56.
6. Холдинговая компания "АвтоКрАЗ": рекламный проспект. — Киев-Кременчуг, 2012. — 26 с.
Материал поступил в редакцию 27 марта 2013 г.
= English
HISTORY AND PERSPECTIVES FOR DEVELOPMENT FIRE MACHINES AT MILITARY CATERPILLAR AND WHEEL CHASSIS
ZAKHMATOV V. D., Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher, Institute of Telecommunications and Global Information Space of Ukraine Academy of Sciences (Chokolovskiy Parkway, 13, Kiev, 03186, Ukraine; e-mail address: [email protected])
ABSTRACT
In the article of history of fire machines, mounted at military wheel and caterpillar chassis are described. There were defined specifically features of these fire-machines for fire-fighting at explosive able objects and at hard-to-reached areas of consequences of emergencies — accidents and catastrophes. It is necessary to consider these features in models of new improve object. The variant of supporting pulsed fire and explosion protection multibarrels module, mounted at chassis of heavy truck was considered in the article. There draw up comparison table, illustrate the not small advantages of new fire-machines with the help of pulse means in different variants of the accident development. There were made conclusions according to practical implementation of the pulse fire-machines and study's perspectives.
Keywords: multibarrels module; pulse extinction and protection systems; caterpillar and wheel chassis; fire and explosion protection; combine, flexible control pulse extinguishing.
REFERENCES
1. Kimstach I. F., Devlishev P. P., EvtushkinN. M. Pozharnaya taktika [Fire tactic]. Moscow, Stroyizdat, 1984. 590 p.
2. Pozharnaya tekhnika. Katolog-spravochnik [Fire-technics. Reference book]. Moscow, TsNIITE, Stroy-mashPubl., 1988. 250 p.
3. Shcherbak Yu. Pozharnyye tanki boyatsya ognya [Fire-tank afraid fire]. Gazetapo-kiyevski — Newspaper on Kiev, 29.08.2008, no. 196(1294).
4. Pozharnaya entsiklopediya [Fire encyclopedia]. Moscow, 2010. 569 p.
5. Zakhmatov V. D., Shkarabura M. G. Nova tekhnika gasinnya pozhezh na naftogasovikh obyektakh [New fire-technique at oil-gas objects]. Naftova i Gazova promislovist — Oil & Gas, 1996, no. 1, pp. 52-56.
6. Kholdingovaya kompaniya "AvtoKrAZ": reklamnyy prospect [AvtoKraz holding company. Fair brochure]. Kiev-Kremenchug, 2012. 26 p.
