Особенности эксплуатации пожарной аварийно-спасательной техники (стр. 2 )

По этой причине и максимальная скорость этих автомобилей находится в пределах 60-85 км/ч, что не соответствует нормативным требованиям.

С целью определения необходимой величины удельной мощности в КИИ МЧС были проведены расчёты зависимости динамического фактора от скорости движения пожарных автоцистерн повышенной проходимости АЦ-40(131)137, АЦ-30(66)148, АЦ-40(375)Ц1 при включенной высшей ступени раздаточной коробки и коэффициенте сопротивления качению f=0,1. Указанные условия соответствуют эксплуатации АЦ повышенной проходимости при тушении торфяников, лесных пожаров и в зимний период времени.

Расчёты показали, что для получения максимальной скорости движения этих автомобилей необходимо, чтобы оптимальная величина удельной мощности Nуд. находилась в пределах 30-40 кВт/Т. При этом дальнейшее увеличение удельной мощности становится нецелесообразно как экономически, так и для повышения оперативности подразделений.

Тягово-скоростные свойства ПАСМ зависят от многих факторов, которые можно условно разделить на две группы: конструктивные и эксплуатационные.

К конструктивным следует отнести: параметры двигателя трансмиссии, компоновочные решения и весовые параметры машины.

К эксплутационным следует отнести: качество выполнения технического обслуживания и ремонта, квалификационную подготовку водительского состава.

В настоящее время в МЧС Беларуси принимаются меры по созданию новых образцов пожарной аварийно-спасательной техники. В связи с этим важно требуемые тактико-технические характеристики и в первую очередь тягово-скоростные будущей машины задавать уже в процессе подготовки технического задания и проектирования.

В техническом задании необходимо указывать: технико-экономическое обоснование разработки нового автомобиля, назначение, технические характеристики, показатели качества, а также дополнительные требования в соответствии с ГОСТ 51709-2001.

Для определения необходимых параметров характеристик двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства машины в заданных дорожных условиях для технического задания должны быть известны следующие данные:

тип и назначение машины; колесная формула; условия эксплуатации; грузоподъемность; максимальная скорость; максимальный преодолеваемый подъем; типы двигателя и трансмиссии; вместимость емкостей цистерны и пенобака; характеристики насосной установки; специальные тактико-технические характеристики машины по тушению пожара и выполнению аварийно-спасательных работ.

Исходя из данных, представленных в техническом задании, конструкторы анализируют технические характеристики существующих машин и с учетом перспективных направлений их развития выбирают те характеристики существующих машин, которые необходимы для расчёта тягово-скоростных свойств будущей машины. Для такого расчёта необходимо установить:  весовые и размерные параметры, коэффициент полезного действия трансмиссии, размеры шины, коэффициент сопротивления воздуха.

Часто при проектировании новой пожарной аварийно-спасательной машины используется базовое шасси грузового или легкового автомобиля, которые применяются в эксплуатации для грузовых или пассажирских перевозок. Требуемая максимальная мощность двигателя определяется из условия обеспечения максимальной скорости движения пожарного аварийно-спасательного автомобиля при заданном дорожном сопротивлении шu. Величина заданного дорожного сопротивления шu для пожарных аварийно-спасательных автомобилей отличаются от транспортных грузовых или легковых автомобилей. Отличие составляют: повышение скорости движения, преимущественное движения по бездорожью при тушении пожаров на торфяниках, лесных пожаров и тушение сухой травы и т. д.

С увеличением скорости движения величина коэффициента сопротивления качению соответственно увеличивается. Для определения этого коэффициента можно применить эмпирическую формулу:

,  (1.4)

где: f0– коэффициент сопротивления качению при малых скоростях движения;

  х - скорость движения автомобиля

- эмпирический коэффициент, зависящий от типа шин, равный в среднем 1400-1600.

Для грузовых автомобилей при средней скорости движения х =15 м/с и значений =1500, f0 =0,012 будет равна 0,0138.

Принимая превышение средней скорости движения АЦ по сравнению с грузовыми автомобилями 40 %, что составляет 23,4 м/с, получим значение f для АЦ:

f=0,012(1+0,36)=0,016

То есть за счёт форсированного режима движения АЦ повышение сопротивления качению незначительно по сравнению с грузовыми автомобилями и составляет в среднем:

Из анализа боевой работы подразделений МЧС Республики Беларусь за 1999-2000 г. все выезды АЦ по тревоге на тушение пожаров распределяется в процентах:

в домах и сооружениях – 56 % на лесные пожары -7% пожары на торфяниках -13 % горение сухой травы, кустарников -24%.

В земнее время года (пять месяцев) и весеннюю распутицу в боевом расчёте находятся АЦ повышенной проходимости: АЦ-40(131)137, АЦ-40(375)Ц1 и в сельской местности – АЦ-30(66)148. Эти же автомобили высжают на тушение лесных пожаров, на торфяниках, тушение сухой травы и кустарников с движением по бездорожью и плохим грунтовым дорогам, где коэффициент сопротивления качению достигает больших величин f =0,1-0,3 (песок). В  зимнее время АЦ движутся к месту пожара по укатанному снегу, особенно в сельской местности с f=0,07-0,1. Исходя из анализа дорожных условий эксплуатации АЦ, рекомендаций КИИ, величину заданного дорожного сопротивления шu можно принять:

для АЦ и аэродромных стартовых пожарных аварийно-спасательных повышенной и высокой проходимости шu = 0,08-0,1 для пожарных аварийно-спасательных автомобилей обычной проходимости шu =0,015-0,025 для легковых автомобилей быстрого реагирования в зависимости от их класса шu =0,025-0,04

Исходя из уравнения мощного баланса, необходимую мощность двигателя Neu при движении на максимальной скорости Umax можно определить по формуле:

,  (1.5)         

где: зт - коэффициент полезного действия трансмиссии;

КВ -  коэффициент сопротивления воздуха;

АВ – лобовая площадь;

g - ускорение свободного падения.

Максимальная мощность карбюраторного двигателя определяется по формуле:

,  (1.6)

где: a, b, c - коэффициенты, значение которых зависит от типа и конструкции двигателя. 

NеN – мощность двигателя на номинальном режиме частоты вращения коленчатого вала nN.

Для карбюраторных двигателей a = b = c = 1 , а для дизелей - a = 0,53; b = 1,56; c = 1,09.

Величина отношения у современных карбюраторных двигателей пожарных автомобилей на шасси грузовых автомобилей равна 0,9ч1, а легковых -  0,9ч1,15.

При установке на пожарной аварийно-спасательный автомобиль дизельного двигателя величина  Nemax= Neυ

Расчётная мощность многих современных двигателей вместо формулы (1.4) определяется с помощью других эмпирических зависимостей.

По расчётной максимальной мощности двигателя Nemax выбирается необходимый двигатель, выпускаемый промышленностью.

При выборе необходимого двигателя для пожарного аварийно - спасательного автомобиля оценку следует делать по такому наиболее важному показателю, как приспособленность к дорожным условиям.

Приспособленность к дорожным условиям характеризуется крутизной кривой крутящего момента Ме в интервале частоты вращения коленчатого вала от nM до nN. То есть определяется способность двигателя преодолению возможного увеличения сопротивления движению пожарного автомобиля без перехода на пониженную передачу. Приспособленность двигателя к изменению нагрузки оценивается величиной коэффициента приспособляемости Кпр, который определяется по формуле:

,  (1.7)

где:  Меmax – максимальный крутящий момент;

МеN – крутящий момент, соответствующий максимальной мощности двигателя при частоте nN.

Из формулы (1.7) видно, что с увеличением значения коэффициента приспособляемости двигателя возрастает запас его мощности. Который можно использовать автомобилем для разгона на дороге с определенным сопротивлением. При этом автомобиль будет обладать лучшей приспособленностью, средней скорости и сможет преодолевать подъемы без дополнительного переключения передачи.

К конструктивным мерам тягово–скоростных свойств ПАСМ, кроме установки двигателя повышенной мощности, следует также отнести:

применение отключающих вентиляторов в процессе прогрева двигателя; обеспечение оптимального температурного режима системы охлаждения двигателя путем установки специальных подогревателей; устройство локальных подогревателей нижней части двигателя и трансмиссии автомобиля; оборудование утеплительных кожухов нижней части двигателя; оснащение жалюзи радиатора автоматической системы управления; подбор оптимальных передаточных чисел трансмиссии, обеспечивающих лучшую динамику разгона.

  Из формулы по определению динамического фактора:

,  (1.8)

видно, что для улучшения динамических показателей пожарного автомобиля необходимо повысить окружную силу Pк. на ведущих колёсах и обеспечить оптимальный вес автомобиля Gа.. Это соотношение оценивается в определённой степени величиной удельной мощности автомобиля.

В связи с этим часто применяется дополнительная комплектация пожарным оборудованием АЦ в подразделениях МЧС, что увеличивает её полную массу, снижая динамический фактор, а также устойчивость автомобиля против заноса и опрокидывания и в целом безопасность движения.