Специфика функционирования пожарных автомобилей

№116-1,

технические науки

В статье обоснована специфика функционального назначения пожарной техники. Автором рассмотрены основные эксплуатационные характеристики пожарной техники, основные режимы работы и их соотношение по причинам отказов техники.

Похожие материалы

Пожарная техника принадлежит к функциональному назначению автомобилей, которые служат на поддержание безопасности государства, а от поддержания работоспособности которой зависит очень много факторов национального значения.

Эксплуатация пожарных автомобилей (ПА) существенно отличается (рис. 1) от эксплуатации автомобильных транспортных средств (АТС) на базе которых они сконструированы, весьма специфична и заключается в неопределенной частоте и продолжительности выездов, форсированных скоростных и нагрузочных режимах работы основных агрегатов, их неоптимальном тепловом состоянии.

Схема эксплуатационных режимов пожарных автомобилей
Рисунок 1. Схема эксплуатационных режимов пожарных автомобилей

А.Д. Файбишенко и И.М. Мартьянов указывают на следующие различия режимов работы ПА в сравнении с АТС общегражданского назначения:

  • грузовые АТС не всегда загружены полностью, часто совершают холостые пробеги;
  • ПА не имеют «холостых» (ненагруженных) пробегов и при движении к месту пожара должны обеспечить высокую среднюю скорость;
  • у ПА, выезжающего по вызову, при непрогретом ДВС и «холодной» трансмиссии мощность, подводимая к ведущим колесам ПА существенно меньше, чем при прогретых агрегатах. Это приводит к уменьшению примерно на 15…25 % средней скорости движения ПА в зимний период по сравнению с летним в регионах с холодным климатом и на 10…15 % в регионах с умеренным, а также к потере мощности, перерасходу топлива, усиленному износу деталей;
  • переохлаждение двигателей внутреннего сгорания (ДВС) происходит также и при стационарной работе на пожаре, поскольку наиболее распространен (93 % случаев) вариант работы на 3 ствола РСК-50 (расход воды 10…15 л∙с-1) [1]. Такая работа двигателя ПА на режимах частичных нагрузок на пожаре весьма близка к режиму холостого хода;
  • аналогично происходит на крупных и затяжных пожарах зимой, когда ПА находится в резерве, при этом его ДВС работает на холостом ходу.

При выезде по тревоге «холодные» ДВС развивают лишь 60…80 % номинальной мощности [2]. Основные субъективные причины этого известны:

  • искажение фаз газораспределения ДВС и обратный выброс свежего заряда (до 10 %) через не успевающий закрыться впускной клапан [1];
  • плохая испаряемость топлива и обеднение горючей смеси приводит к тому, что крутящий момент и эффективная мощность, снимаемые с коленчатого вала ДВС — уменьшаются;
  • компрессия падает еще и от того, что у непрогретого ДВС вязкость масла велика, т.е. наблюдается запаздывание поступления смазки к парам трения. Вследствие увеличенных зазоров в цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) и режима полусухого трения, в тактах сжатия происходит прорыв до 20…45 % свежего заряда в поддон картера через сопряжение поршень-цилиндр.

Объективной причиной увеличения продолжительности послепускового прогрева ДВС и трансмиссии зимой, является возрастание плотности воздуха при охлаждении с +20 0С до — 40 0С более чем на ¼, и уменьшение наполовину его кинематической вязкости. Вследствие этого способность холодного воздуха «затекать» через неплотности и отбирать теплоту у нагретых узлов ДВС и других агрегатов ПА значительно возрастает, а продолжительность послепускового прогрева — увеличивается. В результате уменьшается скорость движения ПА, а время следования к месту вызова — растет.

Кроме того, при продолжительной подаче воды по пожарным рукавным линиям происходит обледенение внутренней поверхности рукавной арматуры и частично рукавов. Исследованиями М.В. Алешкова установлено, что повышение температуры воды в рукавах на каждые 0,1 0С позволяют увеличить длину магистральных рукавных линий (МРЛ) без их перемерзания на 50 м. Таким образом, ПА не имеют пробегов без нагрузки. Их режимы функционирования обусловлены особенностями тушения пожара. Выезды на пожары происходят в непредсказуемые промежутки времени, периоды их эксплуатации относительно кратковременны. ПА отличаются от других мобильных транспортных средств более широким функциональным назначением. Так, основные ПА предназначены [1] для выполнения следующих работ (рис. 2)

Функциональное назначение основных пожарных автомобилей
Рисунок 2. Функциональное назначение основных пожарных автомобилей

На эффективное выполнение ПА указанных функций значительное влияние оказывают климатические условия эксплуатации.

Так из описаний крупных пожаров за последние 5 лет выбраны данные об отказах и неисправностях элементов НРС, произошедших по причине влияния внешних суровых климатических факторов (рис. 3).

Данные об отказах и неисправностях элементов насосно-рукавной системы
Рисунок 3. Данные об отказах и неисправностях элементов насосно-рукавной системы

Аналогично данные по отказам пожарных автоцистерн представлены в рис. 4.

Данные по отказам пожарных автоцистерн
Рисунок 4. Данные по отказам пожарных автоцистерн

Таким образом, наиболее значительно количество отказов приходится на негативное воздействие низкой температуры и ее перепад через 00С подвержены такие элементы ПА, как двигатели, цистерны с водой, баки с пенообразователем, отсеки с пожарно-техническим вооружением (ПТВ), пожарные рукава, водопенные коммуникации. Часто происходят случаи замерзания воды в насосах пожарных автомобилей (при остановке насосов даже на незначительное время).

Основной ПА на базовом шасси ЗИЛ выезжает на пожар 148…150 раз в год, при этом более 80 % пожаров ликвидируется за время, не превышающее 1 ч. Средняя продолжительность тушения зимнего пожара составляет порядка 3,5 ч, что в 1,5 раза больше чем летом; средний радиус выезда 5,7 км; время работы ДВС при одном пуске во время прогрева при смене караула 9 мин; Соотношение основных режимов работы по величине пробега (в %): пробег по спидометру 30; стационарный нагрузочный режим 45; стационарный не нагрузочный режим 25.

Таким образом, основные ПА эксплуатируются на самых жестких режимах, характеризующихся, прежде всего, короткими радиусами выездов (6…10 км), максимальными нагрузками, работой силовых агрегатов с непрогретыми основными функциональными системами и агрегатами трансмиссии в течение всего периода следования к месту вызова, а также переохлаждением ДВС и агрегатов трансмиссии при работе на месте пожара, особенно в условиях воздействия экстремальных условий окружающей среды.

Список литературы

  1. Хлынин А.Ю., Кропотова Н.А. Пост технического обслуживания и ремонта пожарных автомобилей — надежность техники // Электромеханотроника и управление: пятнадцатая международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Энергия-2020»: Материалы конференции. В 6 т. — Иваново: ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина», 2020. Т. 4. С. 99.
  2. Киселев В.В., Топоров А.В., Кропотова Н.А. Разработка мобильного комплекса для обслуживания, испытания и заправки баллонов дыхательных аппаратов сжатого воздуха // Сетевое издание «Пожарная и аварийная безопасность». — Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2019. № 4 (15), 2019. С. 19 — 23. [Электронный ресурс] URL: http://pab.edufire37.ru/vypusk-4-2019.