безбородко. Учебник для слушателей и курсантов высших пожарнотехнических образовательных учреждений

• Название: Учебник для слушателей и курсантов высших пожарнотехнических образовательных учреждений
• Анкор: безбородко.docx
• Дата: 12.02.2018
• Размер: 40.6 Mb.
• Имя файла: безбородко.docx
• Тип: Учебник; #15489
• страница: 31 из 32

АГТ-1 имеет свои особенности компоновки. За кабиной в кузове сооружены четыре секции по 10 баллонов с каждой стороны. В двух секциях в кормовой части кузова размещены рукавные катушки по две с каждой стороны. Все секции закрываются шторными дверями.

Большим недостатком АГТ является то, что заполнение баллонов диоксидом углерода возможно только их взвешиванием. Выполнение этой процедуры требует больших затрат труда.
9.8. Автомобили газоводяного тушения
В перечне пожарных автомобилей целевого применения автомобили газоводяного тушения (АГВТ) занимают особое положение. Это обусловлено как областью их применения, так и спецификой механизма тушения пожара.

Основу АГВТ составляют турбореактивные двигатели (ТРД). Высокая скорость их отработавших газов (рис. 9.39) обусловливает гидродинамический срыв пламени. Особенно эффективным он оказался при тушении горящих нефтяных и газовых фонтанов. Для улучшения механизма тушения в струю отработавших газов вводят воду. Это хотя и снижает их скорость и температуру (рис. 9.40), но обеспечивает охлаждение фронта пламени горящего фонтана.

v_т, м/с

S, м

1

2

Рис. 9.39. График изменения скорости отработавшего газа:

1 – без воды; 2 – при подаче воды
с расходом 60 л/с

2

1

S, м

t, ^oC

Рис. 9.40. Графики изменения
температуры отработавшего газа:

1 – без воды; 2 – при подаче воды
с расходом 60 л/с


Впервые АГВТ был применен в нашей стране в 1967 г., когда успешно был потушен пожар нефтяного фонтана с дебитом 6000 т/сут. С тех пор тушение горящих газовых (нефтяных) фонтанов осуществляется в основном АГВТ.

Для рационального тушения пожаров АГВТ должны удовлетворять ряду требований:

базовое шасси для них должно быть высокой проходимости, так как они используются в условиях бездорожья;

ТРД должны иметь большую тягу с достаточно большим количеством отработавших газов;

направление огнетушащей струи (отработавшие газы и введенная в них вода) должно регулироваться в вертикальной или горизонтальной плоскости;

в конструкции АГВТ должны предусматриваться устройства, обеспечивающие его устойчивость при работе ТРД.

АГВТ состоит из базового шасси 1 (рис. 9.41), турбореактивного двигателя 6, подъемно-поворотного устройства для него 7, лафетных стволов 5, цистерны 4 с топливом для ТРД, тепловой защиты 3 и бака 10 для воды, обеспечивающей защиту от теплового излучения.

Управление направлением газоводяной струи турбореактивного двигателя 6 осуществляется гидроприводами, включенными в гидравлическую систему (рис. 9.42). В нее входят гидромотор 8 поворота двигателя, гидроцилиндры 9 его подъема, гидроцилиндры 10 блокировки рессор и гидромотор насосного агрегата 11, питающего систему орошения.

3

2

4

5

6

7

8

3

9

10

1


Рис. 9.41. АГВТ-150(43114):

1 – шасси; 2 – кабина; 3 – система орошения; 4 – цистерна для топлива; 5 – лафетный ствол; 6 – ТРД; 7 – подъемно-поворотное устройство; 8 – гидроцилиндр подъема;
9 – механизм блокировки рессор; 10 – бак для воды

9

10

8

7

6

5

4

3

2

1

18

Т

Р

17

16

15

14

13

12

11

Рис. 9.42. Гидравлическая схема привода:

1 – бак; 2 – насос; 3 – коробка отбора мощности; 4 – насос от двигателя; 5 – блок обратных клапанов; 6 – манометр; 7 – блок клапанов; 8 – гидромотор поворота двигателя;
9 – гидроцилиндры подъема двигателя; 10 – блокировка рессор; 11 – насосный агрегат системы орошения; 12 – бак для воды; 13 – гидрораспределители; 14 – предохранитель; 15 – щуп; 16 – фильтр; 17 – ручной насос; 18 – дренажная линия

Гидравлическая жидкость из бака 1 может подаваться насосами 2, 4 или 17 в напорную линию Р. От нее через соответствующие клапаны 7 или гидрораспределители 13 она поступает в исполнительные механизмы. При их выключении гидравлическая жидкость поступает к гидрораспределителю 13, а затем по трубопроводу Т через фильтр 16 в бак 1. По дренажному трубопроводу 18 жидкость сливается в бак 1 от гидронасоса 2 и гидромоторов 8 и 11.

В качестве гидравлической жидкости применяют масло ВМГ3, МГЕ и другие масла. Давление в системе 16 МПа.

Подача воды в поток отработавших газов осуществляется лафетными стволами. Они укрепляются на корпусе ТРД так, что водяные струи входят в газовый поток на 1 – 2 м от сопла ТРД.

На АГВТ устанавливают лафетные стволы с диаметром насадка 36 мм и расходами 20 л/с. Вода к ним подается от ПНС, насосно-рукавных автомобилей или пожарных автоцистерн.

При тушении пожаров АГВТ устанавливают на небольших расстояниях от горящего факела. Поэтому на них предусматривается защита от тепловых потоков до 25 кВт/м² для обеспечения безопасной работы.

Для защиты АГВТ от теплового потока пожара устанавливают оросители щелевого типа. Щелевые насадки ориентированы на орошение кабины боевого расчета, цистерны с горючим для ТРД и бака с горючим для АГВТ и колес. Для защиты от теплового излучения горящего факела рекомендуется применять съемные экраны из асбестоткани и других материалов. Ими возможно защищать колеса автомобиля, бензобаки, кабину.

Система запуска и управления ТРД дистанционная. Пульт управления выносной. Управление возможно на расстоянии до 50 м. На АГВТ предусматривается управление при помощи лоринготелефонной аппаратуры.

Одним из параметров, характеризующих совершенство ТРД, является тяга. Она находится в пределах 10 – 50 кН; и под действием тяги ТРД возникает опрокидывающая сила. Поэтому становится важным обеспечение устойчивости АГВТ против опрокидывания.

Опрокидывающая сила Р_о, Н, равна (рис. 9.43)

P_o = T + R, (9.13)

где Т – тяга, Н; R – реактивная сила водяной струи, Н.

Реактивная сила водяной струи, Н, определяется по формуле

, (9.14)

где ω – площадь насадка лафетного ствола, м²; р – давление у насадка, Па; n – количество лафетных стволов.

В вертикальной плоскости опрокидывающая сила в поперечном направлении равна

.

В горизонтальной плоскости ее величину определим по формуле

.

Опрокидывание произойдет в случае R_в = 0, тогда можно записать

, (9.15)

где М_у – момент удерживающий, Н∙м; М_о – момент опрокидывающий, Н∙м.




Р_о

Р_с



Р_о

Р_о

Р_о

Gа



А

В

а

b

а

h

R_а

R_в

Рис. 9.43. Силы, действующие на АГВТ
Из рис. 9.43 следует:



где G_a – сила веса, Н.

Сила веса определяется по формуле

(9.16)

где m – масса автомобиля, кг; g – земное ускорение, м/с².

Опрокидывающая сила Р_с, Н,

. (9.17)

Зная величины М_у и М_о, определяют запас устойчивости:

. (9.18)

Запас устойчивости для грузоподъемных стреловых машин принимается равным 1,4. При работе ТРД сила тяги может резко изменяться, например, при резком изменении частоты вращения двигателя, поэтому запас устойчивости принимается К_у ≥ 2. Для повышения устойчивости АГВТ необходимо применять блокировку рессор.

Некоторые параметры технических характеристик АГВТ приведены в табл. 9.6.

Таблица 9.6

Показатели	Размер- ность	АГВТ-100(131) мод.141	АГВТ-150(43114)
Тип шасси Колесная формула Мощность двигателя Удельная мощность Максимальная скорость Тип ТРД Количество лафетных стволов Расход воды Вместимость топливных баков Производительность по газоводяной смеси Углы поворота ТРД: вверх вниз вправо и влево	– – кВт кВт/т км/ч шт. л/с л кг/с град.	ЗИЛ-131 6х6 110 10,5 80 ВК-1А 3 60 2000 100 60 20 40	КамАЗ-43114 6х6 164 12,6 80 ВК-1 4 90 2700 150 60 15 45

Продолжительность маневров ТРД достаточно мала. Так, для ТРД АГВТ-150 время поворота в любую сторону до максимального значения равно 8 с, вверх – 13, а вниз – 4 с.

9.9. Защита ПА от теплового излучения пожаров
Наиболее часто тушение пожаров с помощью ПА производится подачей огнетушащих веществ по развернутым до необходимой длины рукавным линиям. В этих случаях ПА устанавливаются на большом расстоянии от места горения. Однако в случаях тушения пожаров при подаче воды лафетными стволами необходимо ПА приближать к зоне горения. Такие условия создаются при тушении лесных пожаров, горении торфа, при пожарах на газонефтяных предприятиях, лесоскладах и т.д.

Если для тушения используются ПА газоводяного, порошкового или комбинированного тушения, то подача огнетушащих веществ производится непосредственно с автомобиля, как и в случае тушения с помощью подачи воды лафетными стволами из автоцистерны или автонасосов.

Зона, из которой такие ПА производят тушение, ограничивается максимальной длиной струи огнетушащих веществ и находится в непосредственной близости от объекта тушения. Так, при подаче воды лафетными стволами автоцистерн длина струи достигает 60 м, а пены – до 30 м. Подача порошка производится на расстояние 30 – 35 м, а для АГВТ эта величина составляет только 10 – 12 м.

При тушении пожаров с автомобиля повышается эффективность боевых действий подразделений, так как сокращается время боевого развертывания; кроме того, увеличивается длина струи огнетушащих веществ, так как отсутствуют потери напора в рукавах.

Узлы, детали и конструкционные материалы серийных ПА пригодны
для эксплуатации в нормальных условиях, которые определены
допускаемыми интервалами температур +40…-40 ^оС , давлений, влажности
воздуха и т.д. В паспортных данных на ПА не указываются величины по-
верхностной плотности лучистого потока. Однако большинство элементов
ПА работоспособны при плотности потока солнечного излучения до 1,0
кВт/м². При таких потоках теплового излучения нагрев элементов пожар-
ной надстройки ПА может достигать 60 – 70 ^оС.

В зонах, непосредственно примыкающих к фронту пожара, условия использования ПА характеризуются воздействиями на них следующих опасных факторов: лучистых и конвективных тепловых потоков от пожара; задымленности, загазованности и токсичности окружающей среды; повышенной температуры окружающей среды (главным образом, земли). Это факторы постоянно действующие. Случайными опасными факторами могут быть воздействия на ПА элементов разрушающихся конструкций, выбросы нефтепродуктов и газов, взрывы.

Вблизи фронта пламени наибольшую опасность представляет воздействие теплового излучения, на долю которого, по некоторым источникам, приходится до 90 % от всего выделяющегося при горении тепла.

Величины поверхностной плотности лучистого потока зависят от расстояния до фронта пламени. Значения тепловых потоков представлены на рис. 9.44.

Таким образом, при подаче ОВ лафетными стволами пожарные автомобили могут подвергаться воздействию тепловых потоков плотностью
10 – 20 кВт/м².

1

3

4

2

Е, кВт/м

L, м

Рис. 9.44. Величины поверхностной плотности лучистого потока при различных
расстояниях от фронта пламени:

1 – распыленный нефтяной фонтан с дебитом 2·10⁶ м³/сут; 2 – штабель дров высотой
12 м; 3 – факел сжиженного газа с расходом 10 кг/с; 4 – штабель лесоматериалов 6х6х6 м
Важным является также и то, что в ближних к очагам зонах горения могут изменяться скорости и направления воздушных потоков и температура воздуха. Так, на крупных пожарах древесины скорость подсоса воздуха к очагу горения может достигать 15 м/с, а температура воздуха может увеличиваться до 100 – 150 ^оС.

При тушении пожаров ПА облучаются мощными потоками тепловых излучений. Это приводит к нагреву их наружных поверхностей. Боковые стенки вертикальных наружных поверхностей при тепловых потоках 7 –
25 кВт/м² нагреваются до 200 – 400 ^оС (рис. 9.45). Внутренние поверхности нагреваются до 80 – 220 ^оС. Эти установившиеся значения температур нагрева достигаются в течение 2 – 3 мин. Тушение пожара в таких условиях в течение 2 – 3 минут становится опасным для ПА.

Безопасность ПА на пожарах определяется в основном уровнем его устойчивости к воздействию тепловых излучений – теплоустойчивостью.

Теплоустойчивость ПА – это его свойство сохранять в течение определенного времени в условиях тепловых воздействий несущую и ограждающую способность корпуса и кабины, оптимальные параметры микроклимата кабины и теплового состояния его механизмов и систем. Следовательно, ею будет определяться возможность тушения пожара с одной боевой позиции ПА, т.е. без ее смены.

Воздействие тепловых потоков на ПА может приводить к ряду нежелательных последствий.

Пожарный автомобиль сам может быть источником пожара. На каждом из них сосредоточивается большое количество горючих материалов. Так, горючесмазочные материалы, краска, пластмассы, дерево, пожарные рукава в сумме составляют массу более 1000 кг. Многие из них разрушаются при нагреве 100 – 150 ^оС. Так, при 110 – 130 ^оС вспучивается и начинает обгорать краска. При такой же температуре изменяется плотность резинотехнических изделий и происходит их возгорание. Поэтому иногда приходится менять боевые позиции. Причинами изменения боевых позиций могут быть и чрезмерный нагрев воздуха в кабинах боевых расчетов. Все это приводит к увеличению времени тушения пожара и, естественно, к росту ущерба от него.
1

2

3

4

6

5

7

, мин

0

t, ^оС

Рис. 9.45. Кинематика нагрева вертикальных поверхностей непрозрачного ограждения:

наружные поверхности; внутренние поверхности

1, 5 – 25 кВт/м²; 2 – 19 кВт/м²; 3 – 11 кВт/м²; 4, 6 – 7 кВт/м²;
7 – безопасная зона в кабине боевого расчета
Продолжительность боевой работы АЦ при подаче воды лафетными стволами из цистерны, а также подачи ОВ автомобилями порошкового или комбинированного тушения в зонах воздействия тепловых излучений соизмерима с временем их расходования. Поэтому и эти ПА подвергаются действию тепловых потоков большой интенсивности. Это сильно ограничивает продолжительность безопасной работы по управлению лафетными стволами. Если своевременно не изменить боевую позицию, то ПА могут загораться и сгорать. При воздействии теплового излучения пожара на ПА повышается температура его корпуса. Вследствие этого происходит потеря им несущей и ограждающей способности. В результате потери несущей способности затрудняется и даже становится невозможной эксплуатация ПА из-за заклинивания дверей кабины и крышек отсеков вследствие деформации, уменьшения прочности элементов конструкции автолестниц, коленчатых подъемников и т.д.

Вследствие потери ограждающей способности нарушается герметичность конструкции из-за образования трещин или разрушения ее элементов. Наиболее часто разрушаются остекления кабины, пиролиз материалов уплотнений или интерьера.

Типичными повреждениями ПА при воздействии на них тепловых потоков являются: обгорание лакокрасочных покрытий, резинотехнических изделий, пожарных напорных рукавов, уложенных в отсеках. Почти на всех ПА при их облучении лопаются фары, разрушаются стеклянные ограждения, проблесковые маячки.

При тушении пожаров на объектах нефтехимических предприятий, лесобирж, складов хлопка, лесного массива ПА сгорали.

В ряде случаев из-за сильного теплового воздействия пожары на лесоскладах, на самолетах, на химзаводе не удавалось потушить.

Наименее устойчива к воздействию тепловых излучений, кроме корпуса, кабина боевого расчета.

Теплоустойчивость кабины особенно важна потому, что в ней находятся боевые расчеты. При облучении ПА тепловыми потоками в кабину поступает до 70 % тепла, выделяющегося в результате излучения. До 50 % поступления тепла приходится на прозрачные ограждения. Конвективная составляющая менее существенна. В общем тепловом балансе она составляет около 25 % общих теплопоступлений.

Плотность теплового излучения, проникающего через прозрачные ограждения, достигает 10 – 15 кВт/м². Это превышает предельнодопустимые нагрузки для человека без средств защиты (3 – 4 кВт/м²). В результате этого температура воздуха в кабине на уровне головы человека достигает значений на 30 – 90 % превышающих допустимую величину (45 ^оС).

При воздействии тепловых потоков 7 – 19 кВт/м² температура внутренних поверхностей непрозрачного ограждения через 4 – 5 мин достигает значений 80 – 220 ^оС. Внутренние поверхности прозрачных ограждений (при таких же значениях тепловых потоков) нагреваются до 80 – 160 ^оС.

Чрезмерный нагрев элементов конструкций и оборудования кабины приводит к термическому разложению некоторых конструкционных материалов. Это является причиной образования в атмосфере кабин окислов углерода, азота и других веществ. Их концентрация может превышать ПДК в 2 –9 раз.

Для серийно выпускаемых АЦ целесообразно определить критические значения плотности теплового излучения, вызывающие наступление предельного состояния микроклиматического параметра для трех случаев: плотность потока теплового излучения, проникающего через прозрачные ограждения; нагревание внутренних поверхностей стенок кабины; нагрев воздушного пространства на уровне головы человека. Они будут определять область безопасной работы боевого расчета. Для АЦ-40(130)63Б они представлены зоной