CC BY
398
Научно-технические разработки
УДК 614.8: 621. 22
В.И. Гергель к.т.н., В.А. Тарновский (НПО «Простор»), С.П. Тодосейчук к.т.н.
РУЧНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ. ОПЫТ СОЗДАНИЯ И ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ НА ПРИМЕРЕ НПО «ПРОСТОР»
В статье описан порядок создания ручного гидравлического инструмента специального назначения - инструмента для выполнения аварийноспасательных и специальных аварийно-восстановительных работ, а также монтажнодемонтажных работ в зонах техногенньх аварий и катастроф
С.П. Тодосейчук
Использование гидравлики в различных областях техники, в промышленности, на транспорте, в строительстве чрезвычайно разнообразно. Мы коснемся лишь небольшой, но стремительно развивающейся в последнее время области применения гидравлики — ручного гидравлического инструмента.
Классификация
Инструмент, который приводится в движение посредством рабочей жидкости под давлением, можно в общем виде разделить на два класса.
Первый — это гидростатический инструмент, у которого скорость перемещения рабочих органов не превышает 0,2 м/с. Такой инструмент приводится в действие от ручного гидравлического насоса, либо от гидравлической насосной станции с подачей, как правило, не более 5 л/мин. Рабочее давление такого инструмента от 25 до 80 МПа. К этому классу инструмента относятся все силовые цилиндры (домкраты), ножницы (кусачки), резаки, пломбировщики и т.п., а также специальный аварийно-спасательный инструмент, используемый при ликвидации ЧС и тушении пожаров. Инструмент данного класса имеет небольшую массу (10-12 кг) и даже со встроенным гидроприводом, в качестве которого может быть использован ручной гидравлический насос, масса инструмента не превышает 15-17 кг. Масса ручного гидравлического аварийно-спасательного инструмента не должна быть более 25 кг [1,3].
Второй класс ручного гидроинструмента — гидродинамический инструмент. Рабочие органы такого инструмента приводятся в действие при помощи гидравлического мотора (если речь, например, идет о режущих инструментах — пилах, сверлильных машинах, перфораторах и т.п.), либо скоростным потоком рабочей жидкости (это, прежде всего, отбойные молотки и бетоноломы). Гидравлические насосные станции, как правило, рассчитаны на рабочее давление 12—16 МПа и обеспечивают подачу гидравлической жидкости в диапазоне 20—40 л/мин. Гидродинамический инструмент предназначен для проведения крупномасштабных спасательных и аварийно-восстановительных работ, либо для выполнения строительных, дорожных и коммунальных работ. Масса и габариты ручного гидродинамического инструмента сопоставимых с гидростатическим; однако, скорость движения рабочих органов у гидродинамического инструмента значительно выше. Применительно к режущему инструменту (дисковые, цепные пилы), она может составлять до 100 м/с. Для инструмента ударного действия, предназначенного для разрушения прочных горных пород, бетона и т.п. (бетоноломы, перфораторы, отбойные молотки), помимо скорости, важен еще и такой параметр, как частота удара. В ударном инструменте динамическая составляющая измеряется десятками Герц.
Гидростатический инструмент
Сравнение по удельной работе
Основные требования к гидравлическому специальному инструменту для выполнения аварийно-спасательных работ и работ на пожаре определены нормативными документами: ГОСТ Р 22.9.01—95 [1], ГОСТ Р 50982—96 [2] и системой государственных стандартов ГОСТ Р 50983—96, ГОСТ Р 50987—96 [3]. Этот специальный инструмент может выполнять различную работу: резать металл, перекусывать
арматуру, перемещать бетонные плиты и т.п. Тем не менее, различный по массе, геометрическим и силовым параметрам инструмент можно сравнивать и сопоставлять при помощи энергетических или удельных энергетических характеристик, мощности и коэффициента полезного действия.
Подробное описание и обстоятельный сравнительный анализ аварийно-спасательного инструмента отечественного и зарубежного производства, был дан в работе [4]. Авторами был проанализирован весь выпускавшийся на тот момент гидравлический спасательный инструмент и выполнено его сравнение, которое позволило различать однотипное оборудование по сложности выполнения тех или иных видов работ. В качестве универсального расчетного параметра для такого сопоставления предложено использовать параметр «удельная работа» (А.), которая определяется как отношение полезной или полной работы, совершаемой инструментом к его массе. При этом полезная или полная работа инструмента рассчитывается по формуле:
Ап = F Ь, Дж,
где: F — усилие, развиваемое инструментом при резании (перемещении), Н;
L — величина перемещения режущих (рабочих) элементов, м.
В пределах одного класса оборудования, особенно квазистатического, сравнение по этому параметру можно считать корректным. Так, например, для аварийно-спасательного инструмента режущего типа (кусачки, разжим-кусачки, ножницы) этот параметр для всех существующих марок отечественных и импортных инструментов оказался в пределах 1,0-2,5 кДж/кг. Разбиение этого диапазона на три части, позволило получить дополнительную градацию по мощности инструмента в пределах одного вида: легкий — 1,0-1,5 кДж/кг; средний —
1,5-2,0 кДж/кг и тяжелый — 2,0—2,5 кДж/кг. Такой подход позволяет, в соответствии с решаемыми задачами при проведении аварийно-спасательных работ, выбирать оптимальный состав и мощность спасательного оборудования. Так, например, НПО «Простор» выпускает по этой классификации комплект легкого спасательного инструмента «Инспектор» для ГАИ, ВАИ и ГПС. Этот же комплект может использоваться мобильными службами спасения. Комплект средней мощности — «Спасатель-63» предназначается для укладки во все пожарные автомобили и аварийно-спасательные и пожарно-спасательные машины первой помощи. Этот же комплект, так же, как комплект оборудования тяжелого вида «Спасатель-25», предназначен для работы в зонах чрезвычайных ситуаций, при разборе завалов и т.п. По пути расширения размерного ряда выпускаемого инструмента идут и некоторые зарубежные фирмы, создавая однотипный инструмент различной мощности. В этом случае, например, легкий комплект можно составлять из инструментов соответствующей мощности.
Для силовых гидроцилиндров и домкратов параметр Ауд оказался несколько выше, чем, например, у разжима или кусачек. Но и здесь, с точки зрения
оптимизации состава оборудования, оказалась возможной и полезной градация внутри вида по трем категориям: легкая, средняя и тяжелая. Для первых двух категорий диапазон удельной работы лежит в пределах, соответственно, 2,0—3,5 и 3,0—5,0 кДж/кг.
Силовые грузоподъемные цилиндры
общепромышленного назначения, несмотря на то, что имеют упрощенную по сравнению со специализированным инструментом систему подвода рабочей жидкости, тем не менее, сохраняют величину удельного параметра на уровне, не превышающем 5 кДж/кг.
Прогресс без неожиданностей или что лучше — сталь или алюминий?
Совершенствующиеся технологии производства и опыт эксплуатации гидравлического аварийно-спасательного инструмента, как в нашей стране, так и за рубежом практически не изменили ни параметрических, ни эксплуатационных параметров инструмента. Анализируя работоспособность спасательного оборудования, выпускаемого различными производителями, и работающего на различном давлении (25, 32, 63, 70 и 80 МПа), можно отметить чрезвычайную устойчивость параметра «удельная работа». Однотипный инструмент со схожими силовыми параметрами (постоянное усилие на штоке Q = const) имеет практически одно значение Ауд, которое не зависит от уровня используемого рабочего давления. Объясняется это тем, что утолщение стенок силового гидроцилиндра, неизбежное с ростом давления, компенсируется снижением его габаритов. Повысить мощность инструмента или увеличить параметр удельной работы, можно уменьшая массу инструмента. Это возможно, например, за счет применения в конструкции инструмента, вместо высоколегированных сталей, материалов с малой плотностью. Использование передовых технологий оборонного комплекса сделало возможным применение специальных алюминиевых сплавов высокой прочности, плотность которых втрое меньше, чем у стали. Тем не менее, проведенные сравнительные расчеты массы гидроцилиндров из высоколегированной стали и алюминиевого сплава В95, дают не однозначный результат.
1 ! М/Ч / МСГ
2
0 ф
8 І f w №
4
Р МПа
25 32
41)
50
63
80
Рис. 1. График изменения отношения массы алюминиевого гидроцилиндра к массе стального с ростом рабочего давления
Научно-технические разработки
Научно-технические разработки
На графике (рис. 1) показано изменение отношения массы алюминиевого гидроцилиндра к массе стального (МАЛ/МСТ) с ростом рабочего давления. Из графика следует, что при использовании алюминиевого сплава эффект снижения массы достигается при давлении ниже ~50 МПа (МАЛ/МСТ = 1). При рабочем давлении в 63 МПа и выше масса силового гидроцилиндра из алюминиевого сплава по сравнению с массой стального возрастает. Интересный результат был получен при сопоставлении силовых элементов гидравлического разжима РГ-25 и РГ-63, выпускаемого НПО «Простор». Первоначально эти детали изготавливались из высоколегированной стали (рис. 2).
Сравнение по этому параметру показывает, что мощность ручного гидростатического инструмента, как правило, не превышает 2 кВт, в то время как гидравлическая мощность, необходимая для эффективной работы гидродинамического инструмента должна быть не ниже 6-8 кВт.
Для сравнения, ручной, электромеханический инструмент значительно уступает гидравлическому именно по мощности; следовательно, и по производительности в разы. Мощность даже самого тяжелого электроинструмента не превышает
1,5-2 кВт. На рис. 3 показано соотношение мощностей для гидростатического (аварийно-спасательного) инструмента и инструмента ударного действия с электро- и гидроприводом (гидродинамического).
а) б)
Рис. 2. Силовые детали гидравлического разжима: а) РГ-25, б) РГ-63
С переходом на алюминиевый сплав В95, масса детали абсолютно не изменилась. Тем не менее, в цикле изготовления целого ряда узлов гидравлического инструмента алюминиевые сплавы имеют заметное предпочтение по режимам механической обработки, что, в конечном итоге, сокращает трудоемкость производства и в целом производственные затраты.
Мощность — универсальный параметр
Вполне очевидно, что, чем легче инструмент и чем ниже его динамические характеристики (в данном случае скорость перемещения рабочих органов), тем меньше величина его удельной работы. По этой причине гидродинамический инструмент по параметру «удельная работа» будет превосходить гидростатический инструмент. Однако, для инструмента, который выполняет работу за счет вращения режущего элемента или ударного действия бойка с высокой частотой перемещения, параметр удельной работы становится практически неприемлемым.
Для сравнения гидростатического и гидродинамического инструмента лучше воспользоваться величиной мощности или, применительно к гидравлическому инструменту, — «гидравлической мощностью» (^). Эффективная или полная мощность гидравлической системы определяется мощностью, отдаваемой гидравлическим насосом и имеет выражение [5]:
Р'<2
60
кВт,
где: р — давление в гидросистеме, МПа;
О — расход или подача насоса, л/мин.
Рис. 3. Сравнение инструмента различного типа и мощности
Гидродинамический инструмент
Остановимся подробно на том, что следует понимать под определением «гидродинамический инструмент», применительно к инструменту и оборудованию аварийно-спасательного назначения. Впервые работа по систематизации, классификации и определению технических характеристик гидродинамического аварийно-спасательного инструмента была проведена специалистами ФГУ ВНИИ ГОЧС в рамках выполнения НИР «Разработка аварийно-спасательного инструмента гидродинамического действия» (п. 3. 4. 6) плана НИОКР-2001 МЧС России [6]. В результате проведенных исследований был определен первоначальный (минимальный) состав оборудования, который предназначался для использования аварийно-спасательными подразделениями МЧС России для быстрого разрушения элементов железобетонных конструкций при спасении людей и материальных ценностей. Тактико-технические требования определили следующий состав комплекта гидравлического инструмента: две гидравлические станции с приводом от ДВС, отбойный молоток, бетонолом, дрель и перфоратор. Предполагалось, что в таком минималь-
ном комплекте гидравлические станции будут иметь мощность 7 и 12 кВт. Первая предназначалась для привода одного инструмента, вторая — двух. Дрель и отбойный молоток предназначались для сверления отверстий и проделывания проемов в панелях из бетона класса не ниже В7,5 и кирпичных кладках с пределом прочности не ниже 150. Более мощные инструменты, согласно предложенной классификации, это перфоратор и бетонолом. Они предназначались для работы по железобетонам класса не ниже В15 с арматурой класса А-II. По этой классификации отбойный молоток, способный выполнять более тяжелые работы, впервые получил название «бетонолом». Кстати, в иностранных источниках для отбойных молотков принята иная градация. Как правило, они разделены на три класса: класс 40-45 фунтов (т. е. массой до 20 кг); класс 65-70 фунтов (до 30 кг) и тяжелый класс — 90 фунтовый молоток (массой до 40 кг).
С исторической точки зрения первым гидродинамическим инструментом следует считать отбойный молоток. Повсеместное его применение на горных выработках и в шахтах общеизвестно. Первый же ручной гидравлический резчик бетона появился в 1958 г. Это была дисковая пила фирмы «PARTNER», которая изначально предназначалась для выполнения спасательных работ. Следом появились гидравлическая цепная алмазная пила, сверлильная машина и перфоратор. Этот инструмент становился все более и более востребованным. И уже не только для выполнения спасательных работ, а все больше для ведения строительных и монтажных работ. Он стал теснить, широко применяемый в строительстве, пневматический инструмент. Сказалось, прежде всего, преимущество гидравлики перед пневматикой. Да и набор гидроприводного инструмента и оборудования оказался намного богаче и мощней.
Гидравлика или пневматика?
Наиболее ощутимые тенденции к смене оборудования проявились в классе инструмента ударного действия. Традиционным приводом отбойного молота являлся сжатый воздух. Без воздушного компрессора и отбойного молотка не обходилась ни одна стройплощадка. Но сейчас все чаще приходится сталкиваться с альтернативой пневматическому отбойному молотку. Главный недостаток пневматического ударного инструмента - низкий (5—7 %) КПД. А кроме этого: серьезные ограничения по работе в зимних условиях (при отрицательных погодных температурах резко снижается и без того малый КПД); высокие энергозатраты на подготовку и производство сжатого воздуха; высокий уровень шума и вибрации; загрязнение окружающей среды и т.д. Гидравлические бетоноломы практически лишены всех этих недостатков. При сопоставимой массе они значительно мощней пневматических отбойных молотков, обладают существенно меньшим уровнем шума и вибрации, надежно работают в условиях низких температур (до -40 оС), малочувствительны к загрязненности и влажности окружающей среды. Но
главное, конечно КПД. У современных бетоноломов (например, БЛ 16 «Простор») КПД достигает 35 %. Учитывая, что основой бетонолома является гидравлический золотниковый механизм, который имеет теоретический предел по КПД, не превышающий 50 % [7], можно говорить о том, что выбранные конструктивные решения данного бетонолома близки к оптимальным. Для сравнения, ручной электромеханический ударный инструмент имеет расчетный КПД на уровне 15-20 % (рис. 4) [7].
Преимущества очевидны!
Рис. 4. Коэффициент полезного действия инструмента ударного действия
Отметим еще несколько важных преимуществ гидравлического ударного инструмента перед пневматическим, особенно существенных с точки зрения его применения в качестве инструмента при проведении работ в зонах чрезвычайных ситуаций.
1. Гидравлическая насосная станция не требует для своей эксплуатации специального оператора. Учитывая, что мощность двигателя воздушного компрессора практически в два раза превосходит мощность привода гидростанции, а также значительное превосходство гидростанции над компрессором по удельной мощности (отношению мощности энергетической установки к ее массе), получим существенное (до 10 раз) преимущество гидропривода перед пневмоприводом. Это преимущество позволяет работать с гидравлическим инструментом в завалах и местах с ограниченным доступом.
2. Замкнутая гидравлическая система «гидростанция — гидравлические рукава высокого давления
— инструмент» не связаны с атмосферой. Благодаря этому гидроприводным инструментом можно выполнять работы во взрывоопасных условиях и на загрязненных территориях. В тоже время воздушная смесь, используемая в пневмоинструменте, взрывоопасна, к тому же, скапливающаяся в пневмосистеме конденсированная влага является электропроводником. И наоборот, гидравлическая жидкость не токопроводна и не накапливает статическое электричество.
3. Исключительное преимущество гидравлического инструмента состоит в том, что только он, при определенных условиях исполнения, способен работать под водой на значительных глубинах. Это относится, в том числе, и к гидродинамическому инструменту ударного действия.
4. И, наконец, огромное преимущество гидро-
Научно-технические разработки
Научно-технические разработки
приводного инструмента заключено в его возможности работы от гидросистемы любой строительной или дорожно-коммунальной машины.
Рынок — лучший аргумент
Анализ показывает, что направление развития строительного инструмента на основе пневматики практически себя исчерпал. Об этом свидетельствует и динамика наполнения рынка малогабаритной строительной техникой и инструментом. Активно развивают рынок ручного гидродинамического инструмента ведущие зарубежные фирмы: STENLEY, LIFTON, KRUPP, FALCON, DIMAS, JCB. Среди отечественных фирм можно выделить фирмы «Горный инструмент» и НПО «Простор». Причем «Горный инструмент» занимается разработкой отдельных видов гидродинамического инструмента легкого класса на базе гидростанции производительностью 20 л/мин. И занимается этим сравнительно недавно. Концепция гидродинамического оборудования НПО «Простор» изначально была сориентирована на создание полной гаммы более мощного инструмента, отвечающего самому современному уровню и даже превосходящего известные зарубежные аналоги. Несомненно, тут сказался опыт и квалификация специалистов, которые занимаются разработкой гидравлического оборудования, инструмента и техники на протяжении уже 16 лет.
На самой престижной в России международной выставке инструмента в Москве («INTERTOOL-2004») пневматический ударный инструмент не экспонировался, зато практически на каждом стенде с электроинструментом был представлен электроприводной отбойный молоток легкого класса. Производительность, а также эксплуатационные возможности современного электроинструмента ударного действия уже перекрыли возможности пневмооборудования. Отечественный ручной гидродинамический инструмент на этом форуме был представлен полным комплектом инструмента НПО «Простор». Комплект состоит из гидравлической станции МНС 16-30; бетонолома БЛ 16; дисковой (ПД 16) и цепной пилы (ПЦ 16); перфоратора ГП 16 и погруженной помпы ПП 16. Помимо комплекта инструмента, способного выполнять первоочередные работы в зонах чрезвычайных ситуаций, в НПО «Простор» создана гидроприводная установка пожаротушения тонкораспыленной водой (УПТВ). Она может работать от той же базовой гидравлической станции.
Преимущество полного комплекта
Ниже приводится подробное описание наиболее полного состава комплекта гидродинамического инструмента на примере оборудования «Простор».
Гидравлическая насосная станция МНС 16-30 производительностью 30 л/мин предназначена для обеспечения работы гидродинамического инструмента при температуре окружающей среды от +30 оС до -40 оС. Обычно, станция рассчитана на подключение одного инструмента (это выгодно с точки зрения
Рис. 5. Гидравлическая насосная станция МНС 16—30
экономии гидравлических рукавов). Но иногда, по требованию заказчика, станция МНС 16-30 выпускается с блоком переключения на два потребителя (в этом случае инструментом можно работать попеременно). Привод станции — четырехтактный двигатель внутреннего сгорания «HONDA» мощностью 13 л.с. (7,5 кВт), станция запускается вручную, либо при помощи электростартера. Максимальное давление рабочей жидкости — 16 МПа. Полная масса станции 107 кг. Станция оборудована системой принудительного охлаждения, которое может отключаться в холодное время, и при запуске. Маслобак станции снабжен термометром, имеется узел плавной регулировки давления, для удобства транспортировки предусмотрены выдвижные рукоятки и колеса большого диаметра. Сверху станция защищена усиленной откидной крышкой, которая выдерживает вес одного спасателя с инструментом.
Бетонолом гидравлический БЛ 16 (отбойный молоток) это инструмент исключительно ударного действия. Он предназначен для разрушения горных пород, бетона, железобетона, кирпичных и каменных кладок,
Рис. 6. Бетонолом гидравлический БЛ 16
асфальта, мерзлого грунта и т.п. Диапазон рабочего давления 10-14 МПа. В соответствии с современными тенденциями, для повышения энергии удара в конструкции бетонолома использован встроенный пневматический аккумулятор. Бетонолом комплектуется специальным зарядным устройством. Давления зарядки аккумулятора составляет 4 МПа (42 атм.). Наличие встроенного пневмоаккумулятора приводит к сущес-
твенному (в разы) повышению ударной мощности гидравлического инструмента [3]. Бетонолом имеет простой механизм быстрой смены рабочих инструментов, в качестве которых может быть использованы «пика», «лопатка» и пр., имеющие шестигранный хвостовик размером 25 мм (1’’).
Частота удара инструмента составляет 1300— 1800 уд./мин. Энергия удара — 80—85 Дж. Масса бетонолома не превышает 21 кг.
Гидравлический перфоратор ГП 16 относится к классу инструментов ударно-вращательного действия. Инструмент предназначен для проделывания отверстий в бетонных и железобетонных конструкциях, бурения шпуров в скальных грунтах и строительных конструкциях. В случае обрушения жилых зданий, с помощью перфоратора можно проделывать отверстия для подачи воздуха и воды пострадавшим, а также прокладки гидравлических и др. коммуникаций. Технические характеристики перфоратора:
- частота вращения шпинделя 270 об./мин;
- частота ударов инструмента 1980 уд./мин;
- энергия удара бура 27 Дж;
- масса перфоратора (без буровой штанги) 17,6 кг.
В качестве режущего инструмента может быть
использованы буры диаметром до 40 мм и длиной около метра, пробойные керновые буры диаметром до 80 мм или полые керновые коронки диаметром от 40 до 150 мм. Весь инструмент — с хвостовиком SDS тах.
Рис. 8. Пила дисковая ПД16
Пила дисковая ПД 16, оснащенная алмазным диском способна резать железобетон, кирпич, асфальт, твердые горные породы, а также любые металлические конструкции. Диаметр режущего диска — 350 мм. Глубина пропила — 125 мм. Масса пилы без диска — 7,2 кг. Пила выпускается в двух вариантах исполнения; для работы в обычных условиях, а также для работы под водой (морская среда). Универсальные возможности гидроприводной дисковой пилы подтверждены многочисленными испытаниями при резке железобетонных конструкций повышенной прочности, при ликвидации ДТП, при работе на морских глубинах. На рис. 7 показан график зависимости скорости резания (окружной скорости) для бетона в зависимости от диаметра алмазного диска и частоты вращения вала гидромотора. Ориентируясь на этот график, можно выбирать и рассчитывать режимы резания. Эксплуатация пилы за пределами рекомендуемого максимального значения скорости резания приводит к выкрашиванию алмазных частиц и ускоренному износу режущего алмазного диска. Работа со скоростями резания ниже рекомендуемого минимума (35 м/с) не обеспечивает эффективного режима резания (особенно на бетонах высокой прочности) и резкому снижению производительности.
100 200 300
Диаметр диска, мм
Рис. 7. Зависимость скорости резания от диаметра диска и частоты вращения вала
Рис. 9. Пила цепная ПЦ16
Пила цепная ПЦ 16позволяет резать деревья, сваи, шпалы, а при установке алмазной цепи может резать бетон, кирпич, асфальт. Пила может комплектоваться сменными шинами различной длины — от 310 до 510 мм. В зависимости от этого, глубина реза будет составлять 280-480 мм. Линейная скорость резания составляет: для резки дерева — 10-8 м/с; для бетона - до 25 м/с.
Научно-технические разработки
Научно-технические разработки
Регулировка скорости осуществляется путем замены приводной звездочки на гидромоторе. Масса пилы с цепью и шиной 13’’ (310 мм) составляет 9,3 кг.
недостаточно, потери на трение могут составлять до 100 %. На рис. 11 показан экспериментальный график потерь на трение в зависимости от сечения и длины РВД, подключенного к насосной станции с производительностью 30 л/мин и давлением 16 МПа. Вопрос выбора длины рукавных линий и снижения их массы чрезвычайно актуален при проведении спасательных и аварийно-восстановительных работ. Это связано с безопасностью проводимых работ, возможностью работы от удаленно расположенной гидростанции и т.п. Немаловажно это и в связи с использованием инструмента для подводных работ. В табл. 1 приведены рекомендации по выбору параметров РВД в зависимости от производительности гидростанции.
Рис. 10. Помпа погружная ПП16
Помпа погружная ПП 16 в комплекте оборудования, предназначенного для работы в условиях чрезвычайных ситуациях, абсолютно незаменима. С помощью такой самовсасывающей помпы можно откачивать воду (в том числе и загрязненную) из затопленных подвалов, колодцев, шахт; перекачивать различные жидкости, в том числе и нефтепродукты и даже тушить пожары. При общей массе 9,3 кг производительность помпы - 36 м3/ч (600 л/мин); напор воды не менее 30 м; высота всасывания - 28 м. Диаметр присоединяемого пожарного рукава - 51 мм.
Соединительные рукава и муфты
Соединение рабочего инструмента с гидравлической станцией выполняется при помощи рукавов высокого давления (РВД) и быстроразъемных муфт. В комплект гидродинамического инструмента входят два рукава высокого давления, имеющие четырехкратный запас прочности. При этом в линии нагнетания и в линии слива могут быть РВД как одного диаметра, так и разного. Обычно в напорной линии используется РВД меньшего диаметра, чем в линии сброса. Выбор сечения и длины РВД зависит от ряда факторов: рабочего давления и расхода гидравлической жидкости, т.е. скорости ее течения; внутреннего сопротивления в гидроприводе инструмента и потерь на трение в рукавах. С увеличением длины РВД возрастает сопротивление внутреннего трения и если сечение рукава
Рис. 11. Экспериментальный график потерь на трение в зависимости отсечения и длины РВД
Все соединения и подключения в комплекте гидродинамического оборудования выполнены на основе быстроразъемных цанговых муфт. Однако, при необходимости наращивания рукавных линий, следует избегать быстроразъемных соединительных элементов, т.к. это снижает надежность, а главное, повышает внутреннее сопротивление в РВД. В таких случаях следует переходить на свинчиваемые разъемы, а лучше на цельные РВД.
Таблица 1
Рекомендации по выбору гидравлических РВД
Расход гидравлический жидкости, л/мин Длина рукавной линии, м Внутренний диаметр РВД, мм
линия нагнетания линия слива
19 -30 до 15 13
от 15 до 30 16
от 30 до 90 16 19
134-45 до 15 16
от 15 до 30 16 19
от 30 до 90 19 25,4
Гидравлика универсальная
Перечисленным составом оборудования не исчерпываются возможности гидравлики как средства, оборудования и инструмента для предотвращения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. Так на основе гидропривода в НПО «Простор» был разработан водяной насос высокого давления НГП 16-25 (рис. 12), с помощью которого можно перекачивать воду под высоким давлением (до 16 МПа). В последствии на базе этого насоса была создана установка пожаротушения тонкораспыленной водой (УПТВ) (рис. 13).
Рис. 12. Водяной насос высокого давления НГП 16-25
Рис. 13. Установка пожаротушения тонкораспыленной водой (УПТВ)
А вслед за этим появилась идея создания универсальной спасательно-пожарной машины первой помощи (СПМ ПП) легкого типа, в которую будет собран ручной аварийно-спасательный гидравлический инструмент, ручной гидродинамический инструмент, гидравлическая помпа и УПТВ. И все это оборудование, и инструмент будет работать от энергетической установкой, которая использует единый тип привода на основе гидравлики (рис. 14).
Тросороэ ТРГ63
Рис. 14. Единый тип привода на основе гидравлики
Научно-технические разработки
Научно-технические разработки
Сегодня установка пожаротушения имеет сертификат пожарной безопасности и выпускается серийно. Спасательная пожарная машина (СПМ ПП) создана на основе технического задания, разработанного ФГУ ВНИИ ГОЧС МЧС России, совместными усилиями конструкторских бюро НПО «Простор»
и Ульяновского автозавода (рис. 15). Машина прошла всесторонние испытания и рекомендована межведомственной комиссией для принятия на снабжение в системе МЧС России. С 2005 г. на базе НПО «Простор» организованно серийное производство СПМ ПП.
Рис. 15. Спасательная пожарная машина (СПМПП)
Литература
1. ГОСТ Р 22.9.01-95. Аварийно-спасательный инструмент и оборудование. Общие технические требования.
2. ГОСТ Р 50982-96. Инструмент для проведения специальных работ на пожаре. Общие технические требования. Методы испытаний.
3. ГОСТ Р 50983-96, ГОСТ Р 50987-96 Инструмент аварийно-спасательный переносной с гидроприводом. Основные параметры и размеры. Методы испытаний и контроля. Общие технические требования.
4. Гергель В.И., Королев А.М., Пушкин Р.М., Тарновский В.А. Ручной гидравлический аварийно-спасательный инструмент для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. Выпуск 6. — М.: 1994.
5. Наврецкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов. - М.: Машиностроение, 1991.
- 384 с.: ил.
6. Техническое задание на опытно-конструкторскую работу «Разработка аварийно-спасательного инструмента гидродинамического действия» (шифр «Гидродин»). Пункт 3.5.16 Единого тематического плана НИОКР МЧС России на 2001 г.
7. Турбин А.Н., Гуцул В.И. Гидравлический привод в строительной технике. — М.: «СтройПРОФИЛЬ».
- № 10 - 2001.
