CC BY
12
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 614.846 Ад 'юнкт М. З. Лаврiвський - Львiвський ДУБЖ;
доц. Р.В. Зтько, канд. техн. наук; доц. 1.С. Лозовий, канд. техн. наук -
НУ "Львiвська полiтехнiка"
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПОЖЕЖНОГО АВТОМОБ1ЛЯ МОДУЛЬНОГО КОМПОНУВАННЯ ДЛЯ ГАС1ННЯ Л1СОВИХ ПОЖЕЖ
Запропоновано методику експериментального дослщження робочих процеав пожежних машин, адаптованих для використання в надзвичайних ситуащях. Методика базусться на використанш комплексу апаратури, який дае змогу всебiчно оцши-ти низку параметрiв i порiвняти отриманi результати з результатами теоретичних до-слщжень. Дослiдження здiйснювали для манiпулятора, який можна встановити на пожежний автомобшь модульного компонування.
Ключов1 слова: пожежш автомобiлi, модульнiсть, багатофункцiональнiсть, ль совi пожежi.
Вступ. Робота автомобшв, що зад1яш для лжвщаци надзвичайних ситуацш мае ютотш вщмшност пор1вняно з автомобшями загального призна-чення. Вщмшносл полягають у потреб1 максимального використання дина-м1чних характеристик автомобшя шд час руху до мюця надзвичайно! ситу-аци, реал1защя можливост досягнення м1сця надзвичайно! поди з врахуван-ням характеристик прохщност машини (у випадку бездор1жжя) або И манев-реност (у випадку вузьких дор1г). Окремо варто розглядати можливють ефе-ктивно лжвщовувати наслщки надзвичайних ситуацш (наявшсть необхщного обладнання, енергозабезпечешсть, можливють ефективного використання на-явного обладнання) [1-3]. Для реал1зацн таких завдань доцшьно використову-вати модульне компонування автомобшя, спещальне додаткове обладнання (кран-маншулятор, лебщка), заддавати способи зменшення динам1чних на-вантажень на агрегати автомобшя. Ефект у раз1 зниження динам1чних наван-тажень у трансмюн може бути отриманий за рахунок розчленування найбшь-шо! шерцшно! ланки розрахунково! динам1чно! схеми машини. Такою ланкою е поступально рухома маса машини. У цьому випадку поздовжш пружш { дисипативш елементи, що стосуються вантажного автомобшя, доцшьно роз-ташувати м1ж пожежною цистерною { рамою. Прикладом нового ршення може бути послщовне пружне зчеплення цистерни або модул1в-контейнер1в з пожежним обладнанням.
Постановка задачь Застосування модульного компонування автомобшя для лшвщаци надзвичайних ситуацш дае змогу ефектившше використо-вувати його за основним призначенням. Перев1рка ефективност полягае у визначенш характеристик автомобшя шд час руху та роботи { пор1вняння !х з параметрами базового автомобшя чи з визначеними контрольними параметрами для цього виду функцюнування. Таку перев1рку доцшьно здшснювати
Науковий вкиик НЛТУ УкраТни. - 2010. - Вип. 20.2
за допомогою комп'ютерного моделювання. Але вхiднi параметри та характеристики варто брати 3i зразкiв пожежно! технiки, що використовуеться безпо-середньо пiд час гасшня пожеж. Для перевiрки точност роботи математично! моделi та пакета прикладних програм використовували триетапну !х апроба-цiю, яка складалась з таких етапiв [4]:
® • о •
• перев1рка адекватност1 моделей та пакетт на основ1 анатзу тестових задач
статики i динамжи руху МС;
• зiставлення результатов вiдомих дослiджень з отриманими результатами;
• зютавлення результатов чисельного i натурного експерименпв.
Першi два етапи шдтвердження адекватност модел1 i пакета прикладних програм функщонування дослщжуваного автомобiля, адаптованого для лжвщаци надзвичайних ситуацш показали коректнiсть побудовано! модел^ правильнiсть логiки пакета i чистоту !х запису. Проведення оцiнкових випро-бувань полягае у порiвняннi числових значень роботи моделi i пакета прикладних програм з числовими значеннями характеристик конкретно! моделi машини, за результатами якого отримують контрольш значення величин па-раметрiв автомобшя.
Результати дослiдження. Для реалiзацil мети ощнкових випробувань розроблено спецiальну методику випробувань на основi узагальненого алгоритму здшснення дослiджень пiд час фiзичного моделювання [5, 6]. Створен-ня експериментального зразка автомобiля для лжвщаци надзвичайних ситу-ацiИ, а по^м його доопрацювання потребувало б багато часу, матерiальних та штелектуальних ресурсiв. Тому вирiшено взяти базовi елементи майбутньо! машини, визначити !хш параметри та характеристики i змоделювати за допомогою моделi та пакета прикладних програм. Вщпала б потреба у багаторазо-вому перероблюванш i вдосконаленнi вихiдного зразка, що надало б позитив-ний ефект стосовно економп та ефективностi розроблення.
Тому особливютю методики е одночасне отримання необхщних ек-спериментальних параметрiв та характеристик з подальшим !х порiвнянням з параметрами та характеристиками, отриманими за допомогою пакета прик-ладних програм.
Автомобiль для лшвщаци надзвичайних ситуацiИ повинен у сво!й конструкци реалiзовувати такi принципи, як унiверсальнiсть, модульнiсть компонування, швидка та ефективна пристосовуванiсть (можливють переоб-ладнання) до конкретно! ситуаци, ефективнiсть руху до мiсця поди (прохо-дження бездорiжжя, подолання завалiв тощо), ефективнiсть реалiзацi! постав-лених завдань (гасшня пожеж^ розбирання завалiв, евакуацiя людей). Тому, для визначення необхщних параметрiв та характеристик майбутньо! машини, вирiшено взяти типовi зразки АЦ-40 (рис. 1) i маншулятор "Palfinger", вста-новлений на автомобш МАЗ (рис. 2). АЦ-40 на базi автомобiля ЗиЛ-131 мае хорошi транспортнi характеристики та можливiсть ефективно боротися iз по-жежами. Маншулятор "Palfinger" перемщуе вантажi на вщстань 7 метрiв вагою до 2,5 т. Встановлення маншулятора на АЦ-40 надало б можливють роз-ширити !! оперативнi можливостi.
Рис. 1. Пожежна автоцистерна АЦ-40 на 6a3i автомобшя ЗиЛ-131 з установленим комплектом апаратури для визначення спектру характеристик транспортних засобiв
Рис. 2. Мантулятор "Palfinger ", встановлений на автомобл МАЗ
Методика проведення оцшкових випробовувань складаеться з визначення параметр1в та характеристик: 1 - автомобшя АЦ-40; 2 - маншулятора "РаШ^ег" на баз1 автомобшя МАЗ.
Пщ час дослщження АЦ-40 визначали !! транспорт! характеристики: навантаження в трансмюи, швидюсть руху, витрата палива, оберти двигуна, в1бронавантажешсть кузова на дорогах з р1зними коефщентами опору рухо-в1. Для реал1заци мети оцшкових випробувань розроблено спещальну методику випробувань, що базуеться на зам1р1 низки параметр1в автомобшя за ра-хунок застосування комплексу апаратури для визначення спектра характеристик транспортних засоб1в та !хшх робочих оргашв { агрегат1в (рис. 3). Комплекс апаратури дасть змогу всеб1чно оцшити низку параметр1в { пор1в-няти отримаш результати з результатами, отриманими за допомогою пакета прикладних програм. Комплекс апаратури дасть змогу також автоматизувати обробляння даних.
Рис. 3. Схема тдключення Рис. 4. Схема розмщення давачiв
вимiрювального обладнання на манiпуляторi "Palfinger"
1 - давач тиску води у ствола; 2 - в1бродавач1 на кронштейнi манипулятора;
3 - давач видовження мантулятора; 4 - давач кутових перемщень мантулятора;
5 - тензодавачi напружень стояка мантулятора
До комплексу давачiв, як n0Tpi6H0 використовувати в експерименл, належать: давачi визначення величини обертового моменту в трансмюи, давач обер™ двигуна, витратомiр палива, давач перемщення автомобшя i визначення його швидкост руху ("п'яте" колесо), давачi перемщення вантажiв,
Шуствий Iticiiiik- НЛТУ yKpa'1'ни. - 2G1G. - Вип. 2G.2
давачi тдоку вoди в cтвoлi, давачi вiбpoпpишвидшeнь. Живлення кoмплeкcy здiИcнюeтьcя вiд акyмyлятopнoï батаpeï автoмoбiля з пoдальшим пepeтвopeн-ням напpyги дo нeoбxiднoï poбoчoï для блoкiв живлення, АЦП i мoдeмy. Блo-ки живлення забезпечують cтабiлiзацiю живлення i заxиcт вщ пepeвантажeн-ня i наведень.
Мюця poзмiщeння давачiв на манiпyлятopi "Palfinger" наведеш на pиc. 4. На p^. 5 зoбpажeнo poзмiщeння давачiв тиcкy (1) та вiбpацiИ на Rpo^ штeИнi cтвoла (2), видoвжeння (3) на базoвiИ ceкцiï манiпyлятopа i давача вiб-pацiИ на кyзoвi (4) автoмoбiля.
Рис. S. Розмщення давачiв тиску (1) та вiбрацiй на кронштейн ствола (2), видовження (3) на базовй секци машпулятора i давача вiбрацiй на Ky3oei (4)
автомобтя
Рoбoтa мaнiпyлятoрa. Шд чаc дocлiджeння po6O™ манiпyлятopа то-тpiбнo визначити мoжливocтi манiпyлятopа пiд чаc пepeмiщeння вантажу i викopиcтання пiд чаc манiпyлювання cтвoлoм для гаciння пoжeжi.
Пepeмiщeння вантажу дocлiджyвали в oкpeмиx пoлoжeнняx маншуля-тopа. Пpи цьoмy визначалиcя пoлoжeння, у якиx навантаження на елементи будуть наИвищими. Хoча математична мoдeль oпиcy буде плocкoю, для маш-пyлятopа дocлiджyвалиcя пoлoжeння у вcix тpьox вимipаx.
Замipи викoнyвали з кoнтeйнepoм вагoю 1 т (p^. б, а). Такoж зшмали-cя xаpактepиcтики манiпyлятopа пiд чаc дого poбoти iз cтвoлoм (pиc. б, б).
Cnoci6 рeecтрaцiï i тривaлicть 4acy 3anicy. Обpoблeння peзyльтатiв випpoбoвyвань. Закoн вeликиx чиceл кoнcтатye факт CTirnoCTi дeякиx cepeд-нix значень у pазi вeликoгo чиcла дocлiдiв. Влаcтивicть cтiИкocтi циx значень за велигаго чиcла дocлiдiв лeгкo пepeвipяeтьcя eкcпepимeнтальнo. Так, нап-pиклад, пocтyпoвo збiльшyючи oб,eм вибipки eкcпepимeнтальнoгo матepiалy (збiльшyючи кiлькicть дocлiдiв), мoжна пoмiтити, щo cepeдньoаpифмeтичнe значення паpамeтpа peагye на це збiльшeння вce менше i менше i за дoc-татньo вeликoгo чиcла дocлiдiв ^а^ич^ пepecтаe змiнюватиcя. Далi, якщo npo^c, щo вивчаeтьcя oднopiдниИ i cтацioнаpниИ, xаpактepиcтики poзciян-ня - диcпepciя i cepeдньoквадpатичнe вiдxилeння будуть етшю.
3. Тeхнoлoгiя тa ycтaткyвaння дeрeвooбрoбних пiдприeмcтв
77
Рис. 6. Робота машпулятора з контейнером (а) i замЬри характеристик машпулятора тд час роботи зi стволом (б)
Певна розбiжнiсть результата пояснюеться принциповою рiзницею в природi похибок, як iснують пiд час визначення експериментальних величин. Пiд час проведення натурного експерименту нагромаджуються постiйнi i випадковi похибки вимiрювально! апаратури i оператора. Пiд час роботи пакета прикладних програм похибки залежать вщ прийнятих припущень i вщ задано! допустимо! похибки чисельного штегрування системи рiвнянь. Зага-лом, результати, яю повиннi бути отриманi шд час фiзичного i чисельного ек-спериментiв, можуть вiдрiзнятися в межах 20-25 %.
Аналiз отриманих результатов. 1з спектра виконаних дослiджень найнаочшшим е перепад тиску пiд час роботи ствола (рис. 7), змша тиску вщ м1шмального до максимального (рис. 8).
1 ** ♦♦♦ ♦♦
Г ♦
♦ V « и
♦
►
О 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Рис. 7. Змти тиску тд час роботи ствола з тиском 3 атм
Щкавим е вплив роботи ствола на вiбронавантаженiсть ствола шд час змши тиску (рис. 9).
Висновки. Складено методику експериментального дослщження робо-чих процешв пожежних машин, адаптованих для використання в надзвичайних ситуацiях, зокрема для гасiння лiсових пожеж. Методика базуеться на викорис-таннi комплексу апаратури, який дае змогу всебiчно оцiнити низку параметрiв i порiвняти отриманi результати з результатами теоретичних дослiджень.
Науковий вкиик НЛТУ Украши. - 2010. - Вип. 20.2
s !-
Я
14 12 10 8 6 4 2 0
J t
/ è ♦
¥ ♦ ♦ ♦
♦ 1 i
Т, с
10 20 30 40
Рис. 8. Змта тиску вiд 3 до 12 атм
50
0,435 0,43 0.425
(N
<
и
% 0.42
Éù
0,415 0,41 0.405
г
Il MiLL
Т ТО Т1IÏÏ
ш
ГИТИПТ т%
шш к
* Вертикальш коливання » Поисречш коливання
Ж
lliuL
I lit Ml
J i
.Lui ........■ ■...........
f ^ ГТТГ ^ffflff ît^îш T
ШМШМИМП mu M мммим ИМ ИЛ—шш—i
! T T î
шшшшш
■M
T, с
0 10 20 30 40 50
Рис. 9. Вiбронавантаженiсть ствола тд час змти тиску вiд 3 до 12 атм
Рис. 10. ЕскЬний вигляд автомобшя адаптованого для лiквiдацiï
надзвичайних ситуацш
Отримаш результати також можуть слугувати основою для формуван-ня вихщних параметрiв математичноï моделi для моделювання роботи по-жежного автомобшя (рис. 10).
Пiд час натурного експерименту як дослщний зразок використовували АЦ-40 на базi вантажного автомобшя ЗиЛ-131 вантажопiдiймальнiстю 5 т. Для оцшювання роботи манiпулятора використовувався маншулятор "Palfinger" моделi РК120001 з вильотом стрши 7 метрiв, робочим тиском системи 30 МПа i вантажопiдiймальнiстю 3 т.
Лггература
1. В1кович 1.А. Задачi по адаптаци автомобiлiв середньо'1' вантажопiдйомностi для ix ефективно'1' участ в лшвщаци надзвичайних ситуацiй / 1.А. Вшович, М.З. Лаврiвський // Збiр-ник наукових справ. - Львiв : Вид-во СПОЛОМ. - 2005. - Вип. 6. - С. 156-162.
2. Вжович 1.А. Розроблення принцитв адаптаци транспортних засобiв для потреб лш-вщаци наслiдкiв надзвичайних ситуацш / I. А. Вiкович, М.З. Лаврiвський // Пожежна безпека : зб. наук. праць. - Львiв : Вид-во ЛДУБЖД. - 2006. - Вип. 8. - С. 46-50.
3. Лавр1вський М.З. Проблеми розвитку манiпуляторiв, як шарнiрно-зчленованих ме-хашчних систем / М.З. Лаврiвський, Р.В. Зшько, I.C. Лозовий // Пожежна безпека : зб. наук. праць. - Львiв : Вид-во ЛДУБЖД. - 2008. - Вип. 13. - С. 58-64.
4. Зшько Р.В. Апробащя математично'1' моделi роботи i руху автонавантажувача // Вю-ник Технологичного унiверситету Подiлля. - Хмельницький : Вид-во ТУП. - 2000. - Вип. 3. -С. 129-134.
5. Черевко Ю.М. Узагальнений алгоритм проведення дослщжень при фiзичному моде-люваннi / Ю.М. Черевко, 1.А. Вiкович, Р.В. Зшько // Вюник ЖДТУ. - Сер. : Техтчт науки. -2008. - Вип. Ш (46), т. II. - С. - 37-44.
6. Нефедов А.Ф. Планирование эксперимента и моделирование при исследовании эксплуатационных свойств автомобилей / А.Ф. Нефедов, Л.Н. Височин. - Львов : Изд-во "Вища шк.", 1976. - 160 с.
Лавривский М.З., Зинько Р.В., Лозовый И.С. Методика экспериментального исследования пожарного автомобиля модульной компоновки для гашения лесных пожаров
Предложена методика экспериментального исследования рабочих процессов пожарных машин, адаптированных для использования в чрезвычайных ситуациях. Методика базируется на использовании комплекса аппаратуры, который дает возможность всесторонне оценить ряд параметров и сравнить полученные результаты с результатами теоретических исследований. Исследования осуществляли для манипулятора, который можно установить на пожарный автомобиль модульной компоновки.
Ключевые слова: пожарные автомобили, модульность, многофункциональность, лесные пожары.
Lavrivskiy M.Z., Zin 'ko R.V., Lozovyj I.S. A method of experimental research of fire car of module arrangement is for extinguishing of forest fires
The method of experimental research of workings processes of fire trucks, adapted for the use in extraordinary situations is offered. A method is based on drawing on the complex of apparatus, which enables comprehensively to estimate the row of parameters and compare the got results to the results of theoretical researches. Researches carried out for a manipulator which can be set on the fire car of module arrangement.
Keywords: fire cars, modularity, multifunctionness, forest fires.
УДК502.74:591.5(47.81) Мол. наук. ствроб. Б.А. Омельчук-
Музей "Золоч1вський замок "
ДЕРЕВИНА ТА КАМ1НЬ В ОБОРОННОМУ БУД1ВНИЦТВ1 СТАРОСАМБ1РСЬКОГО П1ДГ1Р'Я У XШ-XVI СТ.
Проанал1зовано процес поступового переходу вщ дом1нуючо! системи де-рев'яно-земляних укршлень княжо! доби до мурованого оборонного буд1вництва за-
