CC BY
28УДК 614.846.6 DOI 10.25257^Е.2017.3.9-14
Алешков М. В.
ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫЕ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНЫЕ АВТОМОБИЛИ, РАЗРАБОТАННЫЕ В АКАДЕМИИ ГПС МЧС РОССИИ
В статье изложены материалы, посвящённые разработке высокотехнологичных образцов пожарной и аварийно-спасательной техники, разработанной при участии учёных и специалистов Академии ГПС МЧС России на примере разработки пожарно-спасательного автомобиля с реверсивным движением для тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ в тоннелях.
Ключевые слова: высокотехнологичная техника, пожарная и аварийно-спасательная техника, пожаротушение транспортных тоннелей, разработка специализированной пожарной техники.
Современный пожарный автомобиль перестал быть просто средством доставки личного состава подразделений и огнетушащих веществ - он представляет собой технологически ёмкий комплекс, предназначенный для решения целого ряда функциональных задач, поэтому производители пожарной техники с каждым годом расширяют техническое наполнение выпускаемых машин, увеличивают их функциональные возможности.
При изготовлении такого автомобиля используют новые компоненты и комплектующие, современные технологии (рис. 1), применяют лёгкие сплавы (алюминиевые и титановые) для изготовления корпусных деталей пожарной надстройки, а также используют клеевые технологии соединения элементов кузова и стеклопластик для изготовления цистерн.
Мировые производители пожарно-спаса-тельной техники стараются сделать свои машины более эксклюзивными. Автомобили становятся всё быстрее, мощнее, безопаснее и умнее. На смену механике и человеку приходят компьютеры-
Рисунок 1. Производство современных пожарных автомобилей
автоматы. Чем меньше участие человека в технологическом процессе управления таким автомобилем, тем выше считаются технологии, применённые при его изготовлении.
Значительное внимание производители уделяют дизайну пожарного автомобиля. Примером высочайшего сочетания эргономики и дизайна в области пожарного автомобилестроения является аэродромный пожарный автомобиль «Пантера» производства фирмы «Розенбауэр» (Rosenbauer Group, Австрия) (рис. 2).
Следует отметить, что больших успехов добиваются производители пожарной техники при сотрудничестве с научными подразделениями, специализирующимися на исследованиях особенностей эксплуатации и применении такой техники. Практика внедрения научных знаний позволяет производителям пожарно-технической продукции получать конкурентоспособные образцы техники [2].
Так, в Академии ГПС МЧС России ещё в 1975 году под руководством профессора Михаила Дмитриевича Безбородько сформировалась
Рисунок 2. Аэродромный пожарный автомобиль «Пантера» [1]
научная школа по разработке, созданию и эксплуатации пожарной и аварийно-спасательной техники. За прошедшие годы в рамках научной школы были проведены исследования по целому ряду направлений: исследовалась надёжность пожарной техники, её аварийная безопасность, условия эксплуатации. По этим направлениям было защищено около 30 кандидатских и 2 докторские диссертации. Наработанный исследовательский материал позволил создать массив новых знаний, который был эффективно применён при разработке и создании новых образцов пожарно-спасательной техники [3].
За последние 10 лет учёными Академии ГПС МЧС России совместно с производителями пожарной и аварийно-спасательной техники было выполнено 12 научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) по разработке и созданию таких образцов техники (рис. 3).
Анализируя разработанные при участии Академии ГПС МЧС России образцы техники, можно утверждать, что более 75 % относятся к высокотехнологичным пожарно-спасательным автомобилям:
- мобильный трап ТМ-12 (43118)150ВР, предназначенный для организации потоковой эвакуации людей из социально значимых объектов;
- мобильный комплекс тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ в транспортных тоннелях, состоящий из:
- пожарно-спасательного автомобиля с реверсивным движением ПСА-Т-3,0-40/ 100-4/400 (ПСА-Тоннель);
- высокоманёвренного пожарно-спаса-тельного автомобиля для эвакуации пострадавших при чрезвычайной ситуации (ЧС) в автотранспортных тоннелях ПСА-Ч (IVECO AMT 6339)-57ВР (ПСА-Челнок);
- высокоманёвренный пожарно-спасательный автомобиль ПСА-П-3,5-40/100-4/400 (ПСА-Поворот), в расчёт которого входит малогабаритный дистанционно управляемый передвижной роботизированный комплекс обнаружения и тушения пожара;
- мобильный комплекс «Гюрза» для тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ на объектах с конструкциями из высокопрочных материалов.
Впервые в России была разработана серия пожарной техники в климатическом исполнении ХЛ (для холодных климатических районов), с температурой эксплуатации до -60 °C [4, 5]:
- пожарно-спасательный автомобиль ПСА-С-6,0-40(6339) (ПСА-Север);
- пожарная автоцистерна АЦ-С-8,0-70(6339). Каждый из перечисленных автомобилей
представляет собой технологически ёмкий комплекс, предназначенный для решения целого ряда задач. Технология разработки и создания таких автомобилей состоит из нескольких этапов.
Рисунок 3. Пожарно-спасательный автомобиль для эвакуации пострадавших при чрезвычайных ситуациях в транспортных тоннелях
На первом этапе определяется потребность в такой технике. Анализируются пожары и ЧС, где возникала необходимость привлечения техники с новыми тактико-техническими показателями. Далее проводится анализ мировой практики изготовления и применения такой техники, после чего формируется техническое задание, и детально прорабатываются технические решения по новому образцу техники.
Следующим важным этапом является подбор производителя, технологические возможности которого позволяют обеспечить выпуск такого образца техники. И только после этого осуществляется изготовление, на каждом этапе которого проводится авторский контроль со стороны научного коллектива, предложившего концепцию и техническое решение автомобиля.
Завершающей стадией создания пожарного автомобиля являются его испытания, адаптированные к предполагаемым условиям применения. В случае успешного прохождения испытаний новый образец техники поступает на опытную эксплуатацию в подразделение.
В рамках данной статьи рассмотрим некоторые элементы технологии разработки и создания такого технически сложного образца, как пожарно-спасательный автомобиль с реверсивным движением для тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ в тоннелях (ПСА-Тоннель).
Опыт эксплуатации автотранспортных тоннелей указывает на высокую вероятность аварий и дорожно-транспортных происшествий, сопровождающихся пожарами. Вероятность пожара на транспортном средстве считается наиболее опасной из всех видов опасностей в тоннеле. По данным статистических исследований, дорожно-транспортные происшествия в тоннелях в 1,4 раза чаще приводят к пожарам, чем на скоростном шоссе.
Статистика ЧС в автодорожных тоннелях показывает, что тоннели являются объектами повышенного риска, поскольку происшествия в них сопровождаются выделением газовоздушных смесей, быстрой потерей видимости на путях эвакуации вследствие их задымления. Это препятствует эвакуации людей и автотранспортных средств, а также эффективной работе специальных подразделений, приводит к гибели людей, прекращению функционирования тоннелей на длительный срок.
Крупные пожары, произошедшие в автодорожных тоннелях [6]
24 марта 1999 года
Тоннель Монблан - расположен в Альпийских горах;
- протяжённость 11,6 км;
- соединяет Францию и Италию. Происшествие - загорелся грузовой автомобиль
(из-за плотной стены дыма и высокой температуры пожарным не удалось добраться до очага)
Длительность пожара - более 53 ч Жертвы - погиб 39 человек, из них 1 пожарный Материальный ущерб - сгорело 36 автомобилей, из них 2 пожарные машины
Длительность реконструкции тоннеля - 3 года Стоимость восстановительных работ - 400 млн евро
24 октября 2001 год
Сен-Готардский автомобильный тоннель - находится в Швейцарии - протяжённость 16,9 км
Происшествие - лобовое столкновение двух тяжёлых грузовиков, один из которых вёз покрышки, возникло возгорание. Развитию пожара способствовало то, что при горении покрышек создалась высокая температура и образовалось значительное количество чёрного удушливого дыма. Жертвы - погибло 11 человек
Автодорожные тоннели являются транспортными объектами повышенной опасности, при этом их активное строительство проводится и в Российской Федерации. Особенно широкая структура транспортных тоннелей была заложена при строительстве олимпийских объектов в городе Сочи. И актуальной была и остается задача обеспечения пожарной безопасности этих объектов. Наиболее сложными проблемами в рамках решения этой задачи являются доставка к месту пожара или ЧС
расчёта подразделений, запаса огнетушащих веществ, специального оборудования и инструмента, а также ограниченное пространство для манёвра пожарного автомобиля. Всё это создаёт трудности для оперативного спасения людей и ликвидации пожара.
Для решения поставленных задач в мире уже существуют аналоги специальных автомобилей для тоннелей, несколько крупных всемирно известных производителей выпускают такую технику, однако отечественные производители за такую задачу никогда не брались. Поэтому учёные Академии ГПС МЧС России совместно с инженерным составом ОАО «Варгашинский завод противопожарного и специального оборудования» провели НИОКР. С учётом требований к манёвренности автомобиля было предложено использовать базовое шасси с реверсивным движением IVECO AMT (рис. 4) с колёсной формулой 4x4 и возможностью рулевого управления и передней и задней части кабины раздельно.
Личный состав расчёта размещается в пожарном автомобиле в 2-х кабинах - такая компоновка базового шасси позволяет исключить необходимость выполнения манёвров в задымлённых тоннелях и значительно повышает манёвренность автомобиля.
Для обеспечения движения в задымлённой среде автомобиль оснащён роботизированным комплексом мониторинга окружающего пространства в условиях повышенной задымлённости, состоящего из лафетного ствола с дистанционным управлением, тепловизора и ультразвукового сканера пространства. На ПСА-Тоннель установлен отвал и лебёдка, что также расширяет его функциональные и тактические возможности (рис. 5).
Следующая важная задача, которую необходимо было решить, это обеспечение защиты от опасных факторов пожара как личного состава расчёта, так и самого автомобиля, при этом необходимо было учесть всё [7]:
- пламя;
- тепловой поток;
- повышенную температуру;
- повышенную концентрацию токсичных продуктов горения;
- пониженную концентрацию кислорода;
- снижение видимости в дыму.
Для того чтобы установить предельную температуру среды, допустимую в кабине личного состава расчёта, была произведена оценка переносимости человеком тепловых факторов пожара, характерных для пожаров на транспорте (рис. 6) [8].
Полученные данные позволили обосновать необходимость формирования на автомобиле системы орошения для защиты кабин личного состава расчёта от теплового воздействия. ПСА-Тоннель имеет дренчерную систему орошения, которая оборудована автономным электронасосом, подключённым к системе электрооборудования шасси, и состоит из 20 дренчеров с диаметром сечения отверстия 1,5 мм.
Необходимо было получить данные, касающиеся времени работы системы орошения:
т- —
0>бщ
где W - объём резервного бака, л; Qобщ - общий расход воды при расходе воды из одного дренчера, л/с.
Расход воды для одного дренчера рассчитывается по формуле
где ц - коэффициент расхода дренчера; / - площадь проходного сечения, мм2; H - напор, м.
Установлено, что при работе от автономной ёмкости на 300 л система будет защищать автомобиль в течение 5 мин; если для обеспечения работы системы орошения задействовать основную цистерну автомобиля, то время её работы составит 50 мин. Полученные данные позволили сформировать тактику применения пожарно-спасательного автомобиля [9].
Одним из наиболее важных элементов автомобиля является система жизнеобеспечения личного состава расчёта. Кабины личного состава расчёта автомобиля оборудованы фильтровенти-ляционной установкой ФВУА-100, которая за счёт создания избыточного давления (не менее 0,5 кПа) -препятствует проникновению продуктов горения в кабину - обеспечивает работу экипажа без противогазов и иных средств защиты органов дыхания и зрения при нахождении автомобиля в зоне задымления. ФВУА-100 состоит из центробежного вентилятора, специальных фильтров, воздуховодов, системы управления, запорно-
д, кВт/м2 Т, °С
X, с
Рисунок 6. Переносимость человеком температуры Т и плотности теплового потока д в зависимости от времени х:
-♦— болевой порог; —■— ожоговый порог (для обнажённой кожи)
регулировочной арматуры и контрольно-измерительных приборов и предназначен для очистки от вредных примесей наружного воздуха и подачи его в кабину автомобиля.
Практика тушения пожаров в автотранспортных тоннелях позволяет сделать вывод, что одним из слабых звеньев в системе тушения пожара являются мобильные средства пожаротушения [10]. Связано это с условиями функционирования пожарных автомобилей в задымлённой среде, когда из-за нехватки кислорода двигатель внутреннего сгорания прекращает работать. Для специализированных автомобилей, предназначенных для работы в тоннелях, должна быть предусмотрена система обеспечения двигателя шасси в условиях задымления. ПСА-Тоннель для обеспечения двигателя шасси в условиях задымления оборудован воздушными баллонами и автоматической системой подачи воздуха в воздушную магистраль двигателя с отключением штатного воздухозаборника.
В рамках научных исследований была произведена оценка расхода воздуха для питания двигателя при различных режимах работы двигателя. Определялся расход воздуха при максимальной мощности двигателя:
Q = QK K ,
^в ^т опт и.в '
где Kопт - коэффициент оптимальной топливо-воздушной смеси; ^ - коэффициент избытка воздуха; Qт - расход топлива при максимальной мощности, кг/мин:
где - максимальная мощность двигателя, кВт; qN - удельный расход топлива, г/(кВт-ч).
Тогда объём воздуха, расходуемый за минуту при номинальном давлении, можно рассчитать по формуле
где рв - плотность воздуха, кг/м3; фв - расход воздуха л/мин.
Для обеспечения работы двигателя автомобиля воздухом на время работы до 120 мин (скорость движения 10 км/ч) размещают две кассеты с баллонами БК-50-300К (5 шт., объём 50 л; рис. 7).
Автоматическая система подачи чистого воздуха в воздушную магистраль двигателя оборудована датчиком, определяющим концентрацию продуктов горения в окружающем воздухе и при необходимости передаёт команду исполнительным механизмам на отключение штатного воздухозаборника с подачей чистого воздуха из баллонов.
Таким образом, разработанный и созданный при участии Академии ГПС МЧС России пожарно-спасательный автомобиль ПСА-Тоннель имеет полный набор систем жизнеобеспечения, что по-
Рисунок 7. Кассета с баллонами
зволяет ему выполнять функции тушения пожара и ликвидации ЧС в труднодоступных условиях транспортных тоннелей. При изготовлении этого автомобиля были применены современные высокие технологии, что значительно упростило участие человека в процессе управления автомобилем.
ЛИТЕРАТУРА
1. HD Image Galleries: Panther 8x8 man [Электронный ресурс] // Abctoppictures.net Inc. [сайт]. - Режим доступа: http://abctoppictures.net/panther+8x8+man (Дата обращения 16.08.2017 г.).
2. Дагиров Ш. Ш, Алешков М. В. Основные направления развития современной пожарной техники в России и за рубежом // Материалы XXV Международной научно-технической конференции «Системы безопасности - 2016». - М.: Академия ГПС МЧС России, 2016. - С. 184-188.
3. Научная школа «Разработка, создание и эксплуатация пожарной и аварийно-спасательной техники». Информационный буклет. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2017. - 24 с.
4. Безбородько М. Д., Алешков М. В. Развитие механизированных средств подачи воды на пожарах // Пожаровзрыво-безопасность - 2003. - № 3. - С. 65-69.
5. Безбородько М. Д., Алешков М. В., Копылов Н. П., Ца-риченко С. Г. Формирование парка специальных машин для проведения операций повышенной сложности на критически важных объектах энергетики [Электронный ресурс] // Технологии
техносферной безопасности. - 2012. - № 3 (43). - Режим доступа: http://academygps.ucoz.ru/ttb/2012-3/2012-3.html (Дата обращения 12.08.2017 г.)
6. Давыдкин Н. Ф. Опасность пожаров в автодорожных тоннелях // Метро и тоннели. - 2002. - № 3. - С. 32-35.
7. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». -М.: Проспект, 2014. - 111 с.
8. Исхаков Х. И., Пахомов А. В., Каминский Я. Н. Пожарная безопасность автомобиля. - М.: Транспорт, 1987. - 842 с.
9. Алешков М. В., Тетерин И. М. Техника для модернизации технологий тушения пожаров и спасения людей // Материалы XXI Международной научно-технической конференции «Системы безопасности - 2012». - М.: Академия ГПС МЧС России, 2012. - С. 105-113.
10. Пожарная техника. Учебник / под ред. М. Д. Безбородько. - М.: Академия ГПС МЧС России. - 2015. - 580 с.
Материал поступил в редакцию 11 августа 2017 года.
Aleshkov M.
HIGH-TECH FIRE-RESCUE APPLIANCES DEVELOPED AT STATE FIRE ACADEMY OF EMERCOM OF RUSSIA
ABSTRACT
Purpose. Under the guidance of M.D. Bezborodko, a scientific school on the basis of State Fire Academy of EMERCOM of Russia was established, and for many years of its existence it has carried out a lot of research work in various areas of firefighting equipment development and operation. One of such samples of firefighting equipment is a fire-rescue appliance with a reverse movement for extinguishing fires and performing rescue operations in tunnels.
Methods. To create special firefighting equipment, scientists and specialists of State Fire Academy of EMERCOM of Russia together with production plants have carried out joint research and development works.
Findings. As a result of a number of research and development works, a sample of a special firerescue appliance with a reverse movement designed for extinguishing fires and carrying out emergency rescue operations in tunnels has been developed.
Research application field. Within the article framework, creation and development stages of a special fire rescue appliance designed for extinguishing fires and rescuing people in road tunnels which is currently used in fire service units have been considered.
Conclusions. Studies carried out in the scientific school under the guidance of M.D. Bezborodko allowed creating 12 samples of high-tech special firefighting and emergency rescue equipment for implementing various tasks in fire extinguishment and elimination of emergencies in different operation conditions.
Key words: high-tech equipment, firefighting and emergency rescue equipment, transport tunnels extinguishment, development of special firefighting equipment.
REFERENCES
1. HD Image Galleries: abctoppictures.net Inc. Available at: http://abctoppictures.net/panther+8x8+man (accessed August 16, 2017).
2. Dagirov Sh.Sh., Aleshkov M.V. The main directions of development of modern fire fighting equipment in Russia and abroad. Mat-Iy XXV Mezhdunarodnoi nauch.-tekh. konf. "Sistemy bezopasnosti - 2016" [Materials of the 25th International sci. and tech. conf. "Security Systems - 2016"]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2016, pp. 184-188. (in Russ.).
3. Nauchnaia shkola «Razrabotka, sozdanie i ekspIuatatsiia pozharnoi i avariino-spasatelnoi tekhniki». Informatsionnyi buklet [Scientific school "Development, creation and operation of fire and rescue equipment". Information booklet]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2017. 24 p.
4. Bezborodko M.D., Aleshkov M.V. Development of the firefighting equipment for water supply. Pozharovzryvobezopasnost', 2003, no. 3, pp. 65-69. (in Russ.).
5. Bezborodko M.D., Aleshkov M.V., Kopylov N.P., Tsarichenko S.G. Formation of park of special machines for operations of increased complexity on critical important electric power facilities. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: internet-
zhurnal, 2012, no. 3 (43), available at: http://academygps.ucoz.ru/ ttb/2012-3/2012-3.html (accessed August 12, 2017). (in Russ.).
6. Davydkin N.F. The danger of fires in road tunnels. Metro i tonneli, 2002, no. 3, pp. 32-35. (in Russ.).
7. Federal law of Russia on July 22, 2008, no. 123 "Technical regulations on fire safety requirements". Moscow, Prospekt Publ., 2014. 111 p. (in Russ.).
8. Iskhakov Kh.I., Pakhomov A.V., Kaminsky Ya.N. Pozharnaia bezopasnost' avtomobilia [Fire safety of car]. Moscow, Transport Publ., 1987. 845 p.
9. Aleshkov M.V., Teterin I.M. Technology for upgrading fire-fighting and rescue technologies. Mat-Iy XXI Mezhdunarodnoi nauch.-tekh. konf. "Sistemy bezopasnosti - 2012" [Materials of the 21st International sci. and tech. conf. "Security Systems - 2012"]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2012, pp. 105-113. (in Russ.).
10. Pozharnaia tekhnika [Fire-fighting equipment. Ed. by M.D. Bezborodko]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2015. 580 p.
M^^ail Aleshkov I Grand Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
