Дипломная (вкр): Проект пожарного аварийно-спасательного автомобиля

Усиление базисных автомобилей при сложных пожарах, авариях, катастрофах, предлагается осуществлять с помощью автомобилей со съёмными надстройками. Пожарная охрана Германии первой начала использовать модульной компоновки, в том числе с прицепным ведущем модулём.

Что касается системы съёма кузова, более рациональной была признана компоновка со съёмными модулями, представлена на рисунке 3.1.

Идея автомобиля со съемными модулями заключается в том, что таким пожарным машинам придаются функции оперативных ПА, и они вводятся в боевой расчет частей, на вооружении которых находятся. Для этого создается гамма модулей - не только со специальным оборудованием и приборами, но и со средствами тушения и устройствами для их подачи

В первую очередь это порошковые установки, которые могут работать без отбора мощности от базового шасси, оборудованного баллонами со сжатым инертным газом. Емкости с пенообразователем, оборудованные пеносмесителями, арматурой и другими принадлежностями. Такой модуль может работать в паре, например, с автоцистерной для подачи воздушно-механической пены, что довольно часто случается в практике тушения пожаров.

Таким образом, автомобиль со сменным съёмным модулем (например с порошковым) может находиться в части в боевом расчёте и выезжать по тревоге на тушение любого пожара. В случае возникновения техногенной аварии, а также крупного или сложного пожара ставиться тот модуль, который необходим в сложившейся фактической обстановки, и прежний автомобиль выполняет новые другие функции.

Это гибкая тактика позволяет с максимальной эффективностью использовать находящуюся на вооружении пожарной охраны мобильную технику, предназначенную в первую очередь для применения в условиях чрезвычайных ситуаций. При этом сокращаются расходы, как на приобретение, так и на эксплуатацию пожарных автомобилей.

.3 Выбор шасси, силового агрегата и пожарной надстройки

Для правильного выбора шасси и силового агрегата проектируемого АСА следует исходя из среднестатистической продолжительности следования и нормированного значения радиуса выезда, определить максимальную скорость движения - υА мах при заданных условиях эксплуатации:

υА мах = R / (τсл ∙с1∙с2∙с3 ∙с4), (3.1)

где R - протяженность (радиус) выезда, км;

с1- коэффициент использования мощности (0,3...0,4);

с2 - коэффициент развития мощности (0,8);

с3- коэффициент учета климатических условий (0,5...0,9);

с4- коэффициент учета дорожных условий (0,3...1,0);

а мах - максимальная техническая скорость автомобиля, км·ч-1.

υА мах = 3 / (0,22 ∙ 0,4 ∙ 0,8 ∙ 0,5 ∙ 0,85) = 100 км·ч-1

В соответствии с исходными данными проекта, нами будут рассмотрены варианты шасси большой грузоподъемности 5...8 т.

Для удобства проведения сравнительного анализа прототипов и выбора шасси и силового агрегата для проектируемой машины, параметры технических характеристик сравниваемых моделей АСА сводим в табл. 3.1. В качестве прототипов разрабатываемой машины нами будут рассмотрены: концепткар пожарного иавтомобиля Европейского Содружества на шасси Мерседес (принят на вооружение в Германии в 2003 г.) и отечественный автомобиль АСА-20, выпускаемый ОАО «Пожтехника». Для всех автомобилей в качестве базы используется шасси повышенной проходимости с колесной формулой 6x6, и полной массой, не превышающей 16000 кг.

В таблице 3.1 использованы следующие сокращения: КЛ - классическая компоновка; ПП - переднеприводная компоновка; КЗД - кабина за двигателем; КНД - кабина над двигателем; КПД - кабина перед двигателем; БР6В - бензиновый рудный 6-и цилиндровый, расположенный вдоль двигатель; ДР4П - дизельный рядный 4 -цилиндровый, расположенный попе-рек двигатель; ДТV8В - дизельный турбированный V- образный 8 - цилиндровый, расположенный вдоль двигатель.

Таблица 3.1 - Характеристики аварийно-спасательных автомобилей

Выбор пожарной надстройки полностью зависит от заданного типа пожарной машины и современного дизайна. Проанализировав характерные для АСА сборочные единицы, агрегаты, крупное пожарно-техническое оборудование и количество личного состава боевого расчёта, заполним таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Характеристики сборочных единиц и агрегатов проектируемого ПА

Проанализировав основные АСА, находящиеся на вооружении в нашей стране и за рубежом, выбираем первый способ создания проектируемой машины: на серийное шасси устанавливаем пожарную надстройку, т.е. кабину (салон) боевого расчета и специальную платформу с оборудованием.

В качестве прототипа ходовой части предлагаем использовать шасси автомобиля «Урал-6370» (6x6) с передним рулевым управлением. Дизельный двигатель обеспечит передвижение автомобиля, работу специальных агрегатов и приспособлений, работу насоса, гидравлической системы, привода подъемного крана. Передача мощности будет осуществлена через механическую зубчатую трансмиссию и сочленённые валы.

На выбранном шасси устанавливаем кабину для водителя и команды из двух человек с посадочной формулой 1+2, платформу с дополнительным оборудованием и огнетушащими веществами.

4. Разработка пожарных модулей надстройки автомобиля

Тушение большинства пожаров в настоящее время осуществляется водой, водными растворами минеральных солеи и воздушно-механической пеной различной кратности. Однако с развитием нефтяной, химической и некоторых других отраслей промышленности тушение водой и водными растворами не всегда становится эффективным и безопасным. Поэтому для тушения электроустановок под напряжением, щелочных металлов, кислородосодержащих веществ и т.п. применяют специальные огнетушащие вещества, включающие порошковые составы, инертные газы, галоидированные углеводороды и другие огнетушащие композиции. В связи с этим на пожарных автомобилях монтируются установки водопенного, полипенного, порошкового, газового, аэрозольного и комбинированного тушения.

.1 Разработка модуля порошкового тушения

На автомобильных установках порошкового тушения в основном используются три способа подачи огнетушащих порошковых составов (ОПС): пневматический, аэрозольный и комбинированный.

При пневматическом способе порошок подается за счет временно создаваемого в емкости избыточного давления газов или постоянного давления, поддерживаемого на уровне 3000...3500 кПа. Этот способ применялся на ранее выпускавшихся пожарных машинах АП-0,7(66)122 и современных автомобилях порошкового тушения АП-4(43101) 001-ТЛ.

При аэрозольном способе под наклонно установленное днище из многослойной воздухопроницаемой ткани компрессором ротационного типа РК-6/1 нагнетается воздух под небольшим давлением 150...200 кПа, достаточным для "псевдоожижения" порошка. При этом порошок по наклонному днищу стекает к сифонным заборникам и далее по трубопроводам поступает к стволам. Этот способ применяется на пожарных машинах АП-3(130) 148.

Предполагаемая схема представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Схема порошковых коммуникаций разрабатываемого модуля:

- предохранительный клапан высокого давления; 2 - манометр высокого давления; 3 - вентиль; 4 - клапан низкого давления; 5 - лафетный ствол; 6 - клапан лафетного ствола; 7 - вентиль; 8 - манометр низкого давления на сосуде; 9 - фильтр линии вакуумной загрузки; 10 - сосуд; 11 - предохранительный клапан; 12 - труба лафетного ствола; 13 - труба рукавной линии; 14 - клапан трубы ручного ствола; 15 - ручной ствол-пистолет; 16 - клапан продувки рукавной линии; 17 - обратный клапан системы продувки; 18 - коллектор низкого давления; 19 - редуктор; 20 - клапан высокого давления; 21 - коллектор высокого давления; 22 - баллон.

При комбинированном способе аэрация сочетается с пневматической подачей под действием избыточного давления.

Наиболее узкими местами этих систем подачи порошка, как и прежде, остаются не механизированные процессы заправки емкостей порошком и предупреждение слеживаемости порошковых составов при длительной эксплуатации порошковых установок.

На основании рассмотрения известные схемы, предлагается новая схема, объединяющая достоинства существующих систем подачи порошка и наиболее подходящая к заданным условиям эксплуатации проектируемого модуля порошкового тушения.

.1.1 Расчет мобильных установок порошкового тушения

Расчет мобильных установок порошкового тушения производится в следующей последовательности.

Определяется расчетным путем объем емкости - VР для порошка:

Vp=GП/ρп+Vc, (4.1)

где Gп - насыпная плотность порошка, кг;

ρп - масса огнетушащего порошка, кг;

Vс - объем свободного пространства - 10 %, м3

Масса порошка - Gп, вывозимого на ПА, определяется по формуле, аналогичной формуле:

Gп = k∙FП∙J∙τp, (4.2)

где k - резервный запас порошка, принимается k=2;

FП - площадь пожара, м2;

J - интенсивность подачи, кг(см2)-1;

τp,- расчетное время тушения, с.

Расчет проводим исходя из максимальной предполагаемой площади пожара, равной для предполагаемых объектов тушения 70 м2. Интенсивность подачи принимаем для спирта т.е. 0,3.

Тогда масса порошка определится как:

Gп = 2∙70∙0,3∙30 = 1260 кг

VР= 1,1∙1260/1100 = 1,26 м3

Расчет требуемого количества сжатого газа (воздуха) проведем по нижеследующей формуле:

Gгаза = Gраб + Gтр. + Gпр., (4.3)

где Gраб. - масса газа, необходимая для создания рабочего давления, кг

Gтр. - масса газа для транспортирование порошка в зону горения, кг;

Gпр- масса газа, необходимая для продувки трубопроводов от оставшегося порошка, кг.

В свою очередь количество газа, необходимое для создания рабочего давления, определим по формуле:

Gраб = Vс∙ρР, (4.4)

где ρР - плотность газа в емкости при рабочем давлении РР. и температуре ТР.

ρР = РР/(R∙Тр), (4.5)

где R - газовая постоянная, Дж (кг·К)-1.

Количество газа, необходимое для транспортировки порошка в зону горения, определим по формуле:

Gтр. = qп∙τтр./kконц., (4.6)

где qп - расход порошка (расчетный), кг·с-1;

τтр. - продолжительность транспортирования порошка, с;

kконц. - коэффициент концентрации газопорошковой смеси для состава марки ПСБ находится в пределах 10...25, (кг порошка / кг газа).

Количество газа, необходимое для продувки коммуникаций составляет:

Gпр = 0,2 ∙ Gраб. (4.7)

По потребному количеству газа определим необходимое для его хранения число баллонов - ZБ:

ZБ = Gгаза / (VБ∙ρБ), (4.8)

где VБ - объём баллона, м3

ρБ - плотность газа в баллоне при давлении и температуре, кг·м-3.

Gраб = 0,252∙0,5 = 0,125

ρp = 4,3∙104/(287∙293) = 0,5

Gпр. = 0,2∙0,125 = 0,025

Gтр. = 30∙30/15 = 60

ZБ = (0,125 + 60 + 0,025) / (0,05∙500) = 2,4