CC BY
53
УДК 621.22
Гомонай М.В., Топоров A.B., Смирнов М.В.
ПРИМЕНЕНИЕ СЖАТОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ ДЛЯ ПРИВОДА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНОГО
ИНСТРУМЕНТА
В статье предложено в качестве источника энергии для привода аварийно-спасательного инструмента использовать газ под давлением. Дана принципиальная схема генератора давления, и конструкция испытательног стенда. Приведены, результаты, испытаний по использованию сжатого газа в виде источника энергии.
Ключевые слова: гидравлический аварийно-спасательный инструмент, пневмогидронасос, конструкция, испытания, стенд.
Gomani M.V., Toporov V.A., Smirnov M.V.
THE USE OF COMPRESSED GAS AS AN ENERGY SOURCE TO DRIVE THE
HYDRAULIC RESCUE TOOL
The article suggested as a source of energy to drive rescue tool to use a gas under pressure. Given a schematic diagram of the pressure generator and the design of the test stand. The results of tests on using compressed gas as a source of energy.
Keywords: hydraulic rescue tools, pneumohydraulic, design, testing, stand.
Для привода гидравлического аварийно-спасательного инструмента используются насосные станции с ручным, электрическим и бензиновым приводом. Недостатком насосов с двигателями внутреннего сгорания является трудоемкость обслуживания, необходимость хранения и транспортировки топлива, проблемы с запуском при низких температурах. Ручные насосы просты в эксплуатации и обслуживании, однако менее эффективны по сравнению с бензиновыми и требуют для работы дополнительную единицу расчета из числа личного состава. Электрические насосные станции имеют ограниченное время работы, определяемое емкостью батарей [4].
Для устранения указанных недостатков взамен традиционно применяемых двигателей внутреннего сгорания и мускульной силы человека предлагается в качестве источника энергии для привода использовать газ под давлением, получаемый при сгорании пиропатрона. В ранее предложенной конструкции накопленный в ресивере газ воздействует на рабочую жидкость, которая по шлангам высокого давления подается к исполнительному органу [1]. Недо-
статками данного устройства является необходимость использования двух пирогенераторов давления для функционирования гидравлического аварийно-спасательного инструмента и непосредственный контакт горячих газов, выделяемых при сгорании пиропатрона, с маслом, что может повлечь его окисление или возгорание.
Авторами разработана новая схема привода аварийно-спасательного инструмента (рисунок 1). Описание конструкции и принципа работы.
Предлагаемый комплекс для привода гидравлического аварийно-спасательного инструмента содержит исполнительный механизм 1 с установленным рабочим органом. В качестве рабочих органов могут быть использованы, например, ножницы, расширители или резаки. Пирогенератор давления содержит пневмогидронасос рабочей среды 2, соединенный с исполнительным механизмом 1 шлангами высокого давления 3, имеющими быстроразъемные соединения на концах. Ресивер 4 присоединяется к пневмогидронасосу рабочей среды 2 при помощи шланга 5.
Рисунок 1 Принципиальная схема нирш'снсратора давления (а) и ресивера (б) 1 исполнительный механизм; 2 пневмогидронаеое рабочей среды; 3 шланг высокхнх) давления; 4 ресивер; 5 шланг; 6 цилиндрическая емкость; 7 крышка; 8 штуцер; 9 затвор; 10 сменный пиропатрон; 11 предохранительный клапан
Ресивер состоит из вертикальной цилиндрической емкости 6, способной воспринимать давление, верхняя торцевая часть которой снабжена отверстием с крышкой 7, предназначенным для очистки емкости 6. Штуцер 8 служит для подключения шланга 5, идущмх) к пневмогид-ронаеоеу рабочей среды 2. Затвор 9, снабженный системой инициации нирох'енератора давления, устанавливается в емкость 6 и фиксирует сменный пиропатрон 10 в рабочем положении. Предохранительный клапан 11 служит для предотвращения превышения давления внутри емкости 4 выше критическохх) значения.
Гидравли чеекий аварийно спасательный инструмент с нирох'енератором давления рабочей среды работает следующим образом.
По прибытии к месту работы необходимый но технологии рабочий орган присоединяют к исполнительному механизму 1, после чмх) шлангами высокохх) давления 3 исполнительный механизм 1 подсоединяется к пневмогидро-наеоеу рабочей среды 2, заполненному рабочей жидкостью. В емкость 6 устанавливается пиропатрон 10 и запирается затвором 9, снабженным системой инициации пиропатрона. После ини-
циации и сгорания заряда пиропатрона 10 в емкости 6 создается избыточное давление газов. Газы иод давлением из ресивера 4 но шлангу 5, присоединенному к штуцеру 8, поступают к пневмогидронаеоеу рабочей среды 2, преобразующему давление газов в давление рабочей среды, которая но шлангам высокохх) давления 3 подается к исполнительному механизму 1, приводя ei'o в действие.
Методика проведения эксперимента.
Для проверки работоспособности предложенной схемы изготовлен специальный испытательный стенд (рисунок 2).
Поскольку первоначальной задачей является проверка принципиальной работоспособности гидравли чеекохх) аварийно спасательнохх) инструмента при ei'o приводе от сжатохх) газа, в качестве источника давления применяется баллон со сжатым воздухом 1 под давлением 26 МПа [2|. Для понижения давления воздуха баллон оснащен редуктором. Редуцированное давление воздуха составляет 0.6 МПа. Для преобразования давления сжатохх) воздуха в давление жидкости, стенд оснащен пневмогидронаеоеом 2 марки Haskell MS 188. Выходное отверстие
Гомонай М.В., Топоров А.В., Смирнов М.В.
пневмогидронаеоеа 2 соединяется шлангами вы- гидравлического инструмента соединена с ба-еокого давления 3 с гидравлическим инструмен- ком 5, объемом 1 литр. Бак 5 соединяется со том 4 марки «Ермак» [3]. Выходная магистраль входным отверстием пневмогидронаеоеа 2.
Рисунок 2 Схема экспериментального стенда 1 баллон со сжатым воздухом; 2 пневмогидронасое; 3 шланги высокого давления; 4
гидравлический инструмент; 5 бак
Работает установка следующим образом. Сжатый воздух от баллона подается в пневмогидронасое, где давление воздуха преобразуется в давление жидкости. Жидкость иод давлением но шлангам подается к исполнительному органу и приводит его в движение. Таким образом, обеспечивается привод аварийно спасательного инструмента от сжатого воздуха.
Учитывая величину редуцированного давления воздуха 0,6 МПа и расход 0,28 м3/мин по рабочей диаграмме насоса (рисунок 3), определяют давление и расход рабочей жидкости.
Для используемого пневмогидронаеоеа давление рабочей жидкости составляет 600 атм (60
3
3
кальной линией давления в 600 атм получа-3
нормальное давление для данной марки насоса. Такое давление рабочей жидкости и расход являются достаточными для нормального функционирования гидравлического аварийно спасательного инструмента марки «Ермак» [31.
Рисунок 3 Пневмогидравличеекая характеристика насоса Haskell MS-188
В ходе проведенных предварительных испытаний при давлении воздуха 0,55 МПа и расходе 237 л/мин гидравлический инструмент уверенно перекусывал стальную арматуру диметром 8 мм. Давление воздуха в баллоне рабочим объемом 8 литров составляло 26 МПа. При таких характеристиках баллона время непрерывной работы установки составило 24 мин.
Заключение.
Представленный стенд продемонстрировал на практике возможность применения сжатого
газа в качестве источника энергии для привода аварийно спасательного инструмента (ножницы универсальные, кусачки, расширители и в другом инструменте). Время непрерывной работы устройства сопоставимо с временем работы аккумуляторного гидравлического насоса [4| и составило 24 мин.
Габариты входящих в состав устройства компонентов позволяют выполнить устройство в едином блоке, с возможностью транспортировки за спиной.
Литература
1. Пучков П.В.. Топорова Е.А.. Топоров A.B. Киселев В.В.. Марков В.В. Гидравлический аварийно-спасательный инструмент с пиро-геиератором давления рабочей среды. Патент на полезную модель RU 115267 U1 от 27.04.2012.
2. Смирнов М.В.. Топоров A.B.. Моисеев Ю.Н. Стенд для привода гидравлического аварийно спасательного инструмента от источника сжатого воздуха Пожарная и аварийная безопасность. // Сборник материалов X Международной научно-практической конференции.
посвященной 25-летию МЧС России Иваново, 2015. С. 183 184.
3. Руководство по эксплуатации гидравлического аварийно-спасательного инструмента «Ермак» Красноармейск. НПО «Простор» 2013 г. 23 с.
4. Лавринеико Д.Ф.. Петренко П.П.. Баринов М.Ф.. Мясников Д.В.. Основы применения аварийно-спасательного инструмента и оборудования. Учебное пособие. Академия гражданской защиты МЧС России Химки. 2014. С. 54.
Рецензент: кандидат технических наук Мясников Д.В.
