CC BY
40
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПО ВЫБОРУ АВТОМОБИЛЯ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ, ОБОРУДОВАНИЯ И СРЕДСТВ ТУШЕНИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ Кий В.В. Email: Kiy1145@scientifictext.ru
Кий Владимир Валерьевич - магистр, кафедра пожарной и аварийно-спасательной техники, Воронежский институт (филиал) Ивановская пожарно-спасательная академия государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, г. Воронеж
Аннотация: в статье предлагается ряд мероприятий по совершенствованию технической оснащённости автомобиля первой помощи для ликвидации чрезвычайных ситуаций на территории Тульской области с учетом особенностей региона. Также в статье рассмотрены вопросы по оптимальному выбору шасси, с учётом особенностей Тульского региона, автомобиля первой помощи с точки зрения практичности, эффективности, экономичности. Проведены расчеты оценки мощности и экономических показателей, скоростных характеристик и расчёт тяговых характеристик работы автомобиля первой помощи.
Ключевые слова: техническая оснащённость автомобиля первой помощи, выбор шасси автомобиля первой помощи, совершенствование оборудования автомобиля первой помощи.
TECHNICAL JUSTIFICATION ON THE CHOICE OF THE FIRST-AID CAR, THE EQUIPMENT AND EXTINGUISHING MEANS INTENDED FOR LIQUIDATION OF EMERGENCY SITUATIONS IN THE TERRITORY OF TULA REGION Kiy V.V.
Kiy Vladimir Valeryevich - Magister, DEPARTMENT OF FIRE AND RESCUE EQUIPMENT, VORONEZH INSTITUTE (BRANCH) FIREFIGHTING AND RESCUE IVANOVO BRANCH OF THE ACADEMY OF STATE FIRE FIGHTING SERVICE MINISTRY OF THE RUSSIAN FEDERATION FOR CIVIL DEFENSE, EMERGENCIES AND ELIMINATION OF CONSEQUENCES OF NATURAL DISASTERS, VORONEZH
Abstract: the article proposes a number of measures to improve the technical equipment of the first aid vehicle for emergency response in the Tula region, taking into account the characteristics of the region. The article also discusses the issues of the optimal choice of chassis, taking into account the peculiarities of the Tula region of the first-aid car in terms of practicality, efficiency and economy. Calculations of power estimation and economic indicators, speed characteristics and calculation of traction characteristics of the first-aid car are carried out.
Keywords: technical equipment of the first-aid car, choice of the chassis of the first-aid car, improvement of the equipment of the first-aid car.
УДК 331.225.3
Пожарные автомобили составляют основу технического вооружения Государственной противопожарной службы. На подразделения МЧС Российской Федерации были возложены задачи по тушению пожаров, ликвидации последствий ДТП и оказанию первой доврачебной помощи пострадавшим от чрезвычайных ситуаций (далее-ЧС) людям. Для эффективного выполнения поставленной цели подразделениями пожарной охраны, автомобили,
прибывающие первыми к месту вызова, укомплектовываются всевозможным оборудованием и техникой. Как показывает практика, наиболее действенным и эффективным является оказание помощи пострадавшим в экстренной ситуации в первые десять минут. Но сокращение время прибытия - это одна из составляющих успешного выполнения задачи, автомобили, прибывающие к месту вызова, должны быть укомплектованы всем необходимым комплексом оборудования для ликвидации ЧС.
Аварийно-спасательные автомобили (далее - АСА), автомобили первой помощи (далее -А1III). автомобиль быстрого реагирования (далее - АБР) в своей концепции созданы для оперативных, слаженных и хорошо технически подготовленных операций по оказанию помощи, в том числе при ДТП [1, 17].
Совершенствование АПП сегодня, прежде всего, определяется степенью функциональности и надежности. Весьма существенны также стоимость изделий, затраты на эксплуатацию, качество гарантийного и последующего обслуживания.
Решающее влияние на процесс развития пожара, размеры причиняемого им ущерба, а также на вероятность гибели людей от опасных факторов пожара оказывает фактор времени.
Сокращение времени от момента сообщения о пожаре до начала тушения прибывшими оперативными подразделениями позволяет приступить к ликвидации пожара на более ранней стадии его развития, повышает эффективность тушения и проведения аварийно -спасательных работ, сокращает ущерб и снижает вероятность гибели людей.
Изначально предполагалось, что достичь сокращения времени «свободного» развития пожара можно за счет повышения скорости и маневренности пожарных автомобилей, что и предопределило выбор для реализации на практике идеи создания пожарного автомобиля легкого типа (с полной массой до 7,5 т) новой генерации.
Конечно, было бы весьма желательным, чтобы такие автомобили прибывали к месту пожара как можно быстрее и опережали основные автомобили тушения, но в условиях современного города эффективность задуманного снижается. Высокая интенсивность дорожного движения и плохое состояние дорожного полотна практически уравнивает средние скорости всех автомобилей транспортного потока, а использование пожарным автомобилем своего преимущества при движении «по тревоге» становится затруднительным маневром из-за некорректного поведения других участников движения.
Решение обозначенных проблем связано с применением принципиально новых высокодинамичных транспортных средств, к каковым можно отнести автомобили первой помощи легкого (а в некоторых ситуациях суперлегкого) класса, оснащенных современными средствами тушения и спасения [2, 34].
В Тульском регионе наблюдается острая нехватка автомобилей первой помощи. Изначальная комплектация гарнизона техническими средствами проведённая в 80х годах прошлого века не предусматривала лёгких пожарных автомобилей в качестве полноценной самостоятельной единицы. В отечественном «пожарном» автомобилестроении в восьмидесятые годы прошлого века сложилась достаточно односторонняя тенденция, которая привела к тому, что почти во всех городах и населенных пунктах пожарные подразделения укомплектованы одинаковой пожарной техникой, одинаковыми техническими средствами пожаротушения и аварийно - спасательным оборудованием, без учета условий и специфики городов, регионов, областей.
Изменение сложившейся ситуации, на мой взгляд, кроется в совершенствовании отечественной пожарной техники, особенно аварийно -спасательной. Согласно статистике, около 80% пожаров в жилом секторе городов имеют площадь, не превышающую 30 м2, и вполне могут быть ликвидированы легкими пожарными автомобилями быстрого реагирования, если же пожар происходит на значительном расстоянии от расположения части здесь также необходим АПП, маневренный, быстрый, лёгкий на разгон автомобиль, который доставит расчёт к месту ЧС раньше, чем многотонная АЦ, и в тоже время это должен быть полноприводный автомобиль (способный работать при необходимости за пределами города, ведь регион - это в
основном грунтовое покрытие дорожного полотна), автомобиль повышенной проходимости, укомплектованный оборудованием, необходимым для:
- проведения разведки;
- первоочередных спасательных работ;
- подачи ствола первой помощи;
- установки колонки на пожарный гидрант и прокладки магистральной линии до приезда автоцистерны к месту вызова.
Исходя из анализа характеристики региона, организации в регионе пожарной безопасности, характеристики технических сил и средств, которыми укомплектован Тульский гарнизон, следует вывод о необходимости изменения, а точнее дополнения вооружения Тульского гарнизона пожарной охраны автомобилями первой помощи.
Необходимость включения в расчёт АПП сегодня, прежде всего, определяется его функциональностью. Весьма существенны также стоимость изделий, затраты на эксплуатацию, доступность гарантийного и последующего обслуживания. Вместе с тем опыт эксплуатации АПП, в том числе в пожарной охране зарубежных стран, показывает, что имеются определенные резервы для повышения возможности их функциональной реализации, в первую очередь за счет изменения и актуализации оборудования, а также совершенствования технологии, тактики пожаротушения и проведения аварийно -спасательных работ.
Именно сейчас обстановка в регионе, которая складывалась годами методом проб и ошибок достигла того уровня, когда необходимость изменения к улучшению технических средств пожарной охраны становиться неизбежной. И эту модернизацию сил и средств диктует нам сама жизнь, возникают новые проблемы и ситуации, которые требуют от нас новых решений, порой неординарных, но самое главное не менее эффективных [3, 23].
Из спектра имеющихся АПП сделаем рациональный выбор и определим ту марку, шасси, ГАСИ входящий в комплектацию, которые максимально практично смогут выполнять требования, предъявленные в Тульском регионе.
Для эффективного использования АПП должны удовлетворять ряду следующих требований. При грузоподъемности шасси до 1,5 т масса ПТВ должна быть не менее 800 кг. Полная масса АПП при этом составит 2,5...3,5 т, а необходимый внутренний объем кузова для размещения оборудования должен быть не менее 3,5 м3. При мощности двигателей шасси порядка 65 кВт удельная мощность может достигать значений 18.25 кВт/т.
Пожарные автомобили обычно реализуют 70.80% максимальной скорости и появляются на магистрали с ограничением скорости до 80 км/ч. поэтому скорость базового шасси АПП должна быть не менее 100.120 км/ч. Боевой расчет на АПП должен быть не менее четырех человек. При изложенных выше требованиях, запас огнетушащих веществ на АПП может находиться в пределах 500 кг, пожарные рукава длинной не менее 100 м, насос с подачей до 4 л/с, а ПТВ массой 100 .200 кг.
Анализ условий эксплуатации и технических характеристик указывает на преимущества перед основными АЦ, эффективность применения АПП на примере доказывает успешную реализацию автомобилями первой помощи концепции быстрого реагирования.
При выборе шасси для АПП Тульского региона будем основываться на технических характеристиках автомобилей и способностью гарнизона проводить необходимое техническое обслуживание, капитальные, текущие и сезонные ремонты, наличие в области необходимого количества эксплуатационных материалов или возможность их приобретения [4, 45].
Второй, немаловажный критерий выбора - это максимальная эффективность технических характеристик проектируемого автомобиля, для обозначенного района выезда, а именно:
- радиус поворота (важно выбрать шасси с минимальным радиусом поворота). Во дворах городов Тулы, Щекино, Новомосковска, Ефремова, Суворова и других, а особенно в зимнее время ширина проезда не позволяет крупно- и среднегабаритным автомобилям осуществлять полноценное движение, которое так необходимо в экстренной ситуации;
- повышенная проходимость, а точнее независимость от погодных условии и стечения неблагоприятных обстоятельств, связанных с непредвиденным нарушением дорожного полотна;
- манёвренность, а значит, АПП должен быть выполнен на шасси легкового автомобиля, что обеспечит более быстрыи разгон, расширит возможности при движении по вызову, позволит за счёт меньшей ширины шасси осуществлять движение там, где грузовому автомобилю это не возможно и в случае экстренного торможения значительно сократит тормозной путь;
- возможность перевозить необходимый запас воды и пенообразователя, достаточный для ведения работ до приезда основных сил и средств;
- численность мест экипажа не должна быть менее 3 человек;
- установка технического оборудования, СИЗОД и ГАСИ должна соответствовать необходимой комплектации и не должна вызывать необходимость реконструкции или замены агрегатов базового шасси.
Определив основные критерии шасси, для проектируемого АПП, делаем вывод, что главное условие, предъявляемое при выборе, - адаптация к условиям оперативного использования при тушении пожаров.
Из всех выпускаемых отечественной промышленностью АПП наиболее подходящим по всем ранее обозначенным аспектам является автомобиль быстрого реагирования АПП-2 на шасси микроавтобуса «Газель» ГАЗ-32591 (4х4). Это высокомобильный и малогабаритный комплекс пожаротушения для тушения наиболее часто встречающихся пожаров площадью до ста квадратных метров. Он оснащен 2 - 3 РУПТ 1 - 0,4, спасательным оборудованием и системой пожаротушения большой производительности. Автомобиль быстрого реагирования на базе «Газели» оснащен монитором и 2-3 ранцевыми установками и спасательным оборудованием. Монитор способен подавать воздушно-капельную смесь на расстояние до 35 метров.
Данный автомобиль достаточно мощный, маневренный, обладает достаточной скоростью, грузоподъемностью, полноприводный.
Таким образом, учитывая выше изложенные аргументы, для проектируемого автомобиля первой помощи целесообразно использовать шасси автомобиля ГАЗ-32591 (4х4), так как технические характеристики вполне отвечают требованиям Тульского гарнизона пожарной охраны.
Расчет динамических характеристик АПП-2 ГАЗ-32591(4х4). Оценка мощности и экономических показателей работы автомобиля в условиях эксплуатации производится по его характеристикам. Основными из них являются скоростная и тяговая. В нашем случае основными показателями двигателя, т.е. основными данными будут являться:
Передаточные числа: /кии - передаточное число КПП,
к = I, II, III, IV, V, задний ход.
I = 4,05; | = 2,34 ; I = 1,395; / = 1; I = 0,849; / = 3,51
кпп1 ? ' кпп^ ? ' кппш ? ' кпп1У ' кппу 1 ' з.х. ?
¡гп - передаточное число главной передачи: Iгп = 4,55
Мощность 98 л/с при числе оборотов 5600 об/мин; 98л/с= 72кВт
Расчёт скоростных характеристик АПП-2 ГАЗ-32591(4х4). Скоростная характеристика является характеристикой двигателя автомобиля и представляет собой зависимость его мощности и крутящего момента от угловой скорости коленчатого вала, при постоянном полном открытии дроссельной заслонки и постоянной температуре.
Эффективная мощность двигателя определяется по формуле:
Ре ■ Уп -те ■ 1ц
Ыдвг = -- , (1) , где
Ж-Т
2
Ре - среднее эффективное давление в МН/ м
Уп - рабочий объём цилиндра, в литрах,
COS - угловая скорость вращения вала двигателя, рад/с 1ц - число цилиндров двигателя, Т
" - число тактов в цикле двигателя. Л -3,14.
Среднее значение эффективного давления, для современных двигателей отечественного
2
автомобилестроения составляет Ре=1МН/ м
Учитывая, что при изготовлении пожарных автомобилей используются базовые шасси, для двигателей которых имеются паспортные данные Nе max в киловаттах, при максимальной угловой скорости вращения коленчатого вала cN в рад/сек, скоростную характеристику двигателя автомобиля можно построить по эмпирической формуле (3.2), если известна максимальная мощность Ые max (кВт) и угловая скорость коленчатого вала с max, соответствующая максимальной мощности двигателя
ч2 / \3~
Ыдв1= Ые max
C
с max
■ +
с
с
с max
—
с max
(2)
где Ыдв1 и аг - эффективная мощность (кВт) и угловая скорость коленчатого вала (рад/с) в искомой точке скоростной характеристики двигателя.
Задаваясь угловыми скоростями и определив соответствующие им значения мощностей
N дв г , можно построить скоростную характеристику двигателя N двi = /(аг) , а затем и
характеристику крутящего момента Мдвi = / (ая)
Для проектируемого А1II1-2 при п=900 об/мин, та будет равна 94,2рад/с, при числе оборотов 5600 те будет равна 586 рад/с .
Выбираем шаг вычислений а = 40рад / с. В результате расчетов получатся следующие данные для построения скоростной характеристики мощности
Ыддх (94,2) = 72
(
94,2 ( 94,24
■ + I -
—
586 ^ 586
94,2 586
ч3Л
= 13кВт
Ыдв2 (130)=18,7 кВт Ыдв3 (170)=25,9 кВт Ыдв А (210) =34,8 кВт Ыдв 5 (250)=38,4 кВт Ыдв 6 (290)=44,8 кВт Ыдв п (330)=50,2 кВт Ыдв $ (370)=56,1 кВт Ыдв 9 (410)= 60,9 кВт Ыдв w (450)=64,8 кВт Ыдв п(490)=68,4 кВт Ыдви(530) = 70,3 кВт Ыдви(586) = 72 кВт
2
Скоростная характеристика крутящего момента строится аналогично. Значение момента для каждой принятой угловой скорости вращения коленчатого вала определяем по формуле (3)
MÓ6Í = —103 (Я • м) (3) ci
Полученные расчётные значения моментов также сведём в таблицу 1
тг „ NÓ6Í
Для максимальных значений расчёт крутящего момента составит
Таблица 1. Данные для построения скоростной характеристики
№ n/n срад/с N двг(кВт) Мдвг(Я .м)
1 94,2 13 138
2 130 18,7 143,9
3 170 25,9 152,4
4 210 34,8 165,7
5 250 38,4 155,6
6 290 44,8 154,5
7 330 50,2 152,1
8 370 56,1 151,6
9 410 60,9 148,5
10 450 64,8 144,3
11 490 68,4 139,5
12 530 70,3 132,6
13 586 72 122,9
Мде2 (130) = 143,9Н .м Мдв3 (170) = 152,4Н .м МдеА (210) = 165,7 Н .м Мде5 (250) = 155,6Н .м Мде6 (290) = 154,5Н .м Мде1 (330) = 152,1Н .м Мде9 (410) = 148,5Н .м Мде о (450)= 144,3Н .м Мдеп (490) = 139,5Н .м Мдеп (530) = 132,6Н .м Мдеи (586) = 122,9Н .м
На основании полученных значений построим график внешних скоростных характеристик Nде = /(р) и М(де) = /(р) для автомобиля
Рис. 1. График внешних скоростных характеристик
Из приведенных на рисунке 1 кривых можно сделать следующие выводы:
- при угловой скорости коленчатого вала 94,2 рад/с (©min) двигатель развивает мощность 13 кВт;
- при угловой скорости коленчатого вала около 210 рад/с (©min) двигатель достигает
максимальную величину крутящего момента равного примерно 165,7 Н • .м (Мдв), после чего с увеличением угловой скорости коленчатого вала величина крутящего момента уменьшается;
- при угловой скорости коленчатого вала 586 рад/с (©max) двигатель развивает максимальную мощность 72кВт.
Разработка и внедрение проектируемого АПП в гарнизоне позволит не только сократить эксплуатационные расходы на основные АЦ, но и уменьшить количества людей погибших при пожарах, сократить материальные убытки от пожаров, за счёт более оперативного прибытия к месту вызова и их ликвидации на начальной стадии развития.
Дальнейшим этапом развития и более широкого применения АПП в регионе является тщательный анализ его последующей эксплуатации, выявление преимуществ и недостатков в процессе работы на пожарах и авариях, что впоследствии явно укажет на необходимые пути совершенствования технических приёмов эксплуатации.
Список литературы /References
1. Пресное А.И. Пожарные автомобили // Учебник водителя пожарногоавтомобиля. Санкт-Петербург, 2006. С. 31.
2. Баловнев В.И. Автомобили и тракторы // Краткий справочник. М.: Издательский центр «Академия», 2008. С. 309.
3. Безбородько М.Д. Пожарная техника. 2-е издание, перераб. и доп. М: ВИПТШ МВД СССР, 1989. 334 с.
4. Якоеенко Ю.Ф. Современные пожарные автомобили. // М: Стройиздат, 1988. 235 с.
