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.
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.
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
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/м 2 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 асбестоткании 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 Ро, Н, равна (рис. 9.43)
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, м 2 ; 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 Rв = 0, тогда можно записать
, (9.15)
где Му – момент удерживающий, Н∙м; Мо – момент опрокидывающий, Н∙м.
Рис. 9.43. Силы, действующие на АГВТ
Из рис. 9.43 следует:
Сила веса определяется по формуле
(9.16)
где m – масса автомобиля, кг; g – земное ускорение, м/с 2 .
. (9.17)
Зная величины Му и Мо, 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 Ку ≥ 2. Для повышения устойчивости АГВТ необходимо применять блокировку рессор.
Некоторые параметры технических характеристик АГВТ приведены в табл. 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 10,5 ВК-1А | КамАЗ-43114 6х6 12,6 ВК-1 |
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.
Устройство автомобиля газоводяного тушения
Автомобили газового тушения (АГТ)
АГТ предназначены для тушения пожаров в закрытых объемах объектов с большими материальными ценностями. К ним относятся музеи, архивы, банки, склады. Кроме того, они могут применяться для тушения пожаров в аккумуляторных, в электроустановках, кабельных тоннелях и др.
Объемное тушение основано на создании в защищенном объекте среды, не поддерживающей горения. Наряду с возможностью быстрого тушения этот способ обеспечивает предотвращение взрывов при накоплении в помещении горючих газов и паров. В качестве огнетушащих составов при этом способе тушения используют инертные газы. К ним относятся двуокись углерода (СО 2 ), азот ( N 2 ) и др. Наиболее широко применяются СО 2 . В АГТ он в количестве 25…30 кг закачивается в баллоны вместимостью 40 л. Следовательно, коэффициент наполнения баллонов находится в пределах 0,62…0,70. Рабочее давление СО в баллонах считается равным 15 МПа. Максимальное его значение не должно превышать 25 МПа.
Принципиальная схема углекислотной установки показана на рис.9.36. При открытом вентиле или запорно-пусковой головке 2 углекислота из баллона 1 поступает в коллектор 3. При открытом вентиле 4 коллектора углекислота по бронированному шлангу 5 поступает к раструбам 7 или лому-пробойнику. У основания каждого раструба или лома имеется кран 6 нажимного действия, позволяющий начинать тушение и прерывать подачу углекислоты непосредственно возле очага пожара.
Запас двуокиси углерода, а следовательно, и количество баллонов на АГТ могут быть различными. Этим обусловливается компоновка АГТ и схемы газовых коммуникаций.
Основные параметры технических характеристик АГТ, выпускаемых заводами, представлены в приводимой ниже таблице.
Число мест боевого расчета
Максимальная скорость движения
Количество рукавных линий/катушек
Масса СО 2 в баллоне
Продолжительность выпуска СО 2
Длина рукава на катушках
Полная масса АГТ
Каждый АГТ состоит из следующих частей: шасси, кузова, баллонных секций и рукавных катушек, рабочего и сигнального коллекторов, дополнительного оборудования и ПТВ, включающего раструбы, ломы- пробойники можно менять местами.
Все рассматриваемые модели АГТ имеют особенности компоновок.
На АГТ-0,25 пять баллонов размещены за кабиной водителя горизонтально с уклоном 15 0 в сторону выпускных головок. Это позволило снизить высоту установки и равномерно разделить нагрузку на площади пола кузова. Четыре баллона размещены в кормовой части платформы автомобиля над секцией для ПТВ. Две рукавные катушки размещены над баллонами на корме пола кузова. Все оборудование размещено внутри бортового кузова и закрыто сверху тентом.
На автомобиле применено пусковое устройство, которым приводится в действие каждый баллон. Это позволяет включать любое количество баллонов.
На АГТ-0,6 четыре баллонные секции (рис.9.37), состоящие каждая из шести баллонов, размещены (по две секции) в передней и задней части кузова. Каждый баллон 1 соединен рабочей трубкой 2 через обратный клапан с рабочим коллектором. Пусковые устройства 3 позволяют вскрывать три баллона с СО 2 . В средней части кузова размещены четыре рукавные катушки 5 по две с каждой стороны. На катушки намотаны резиновые рукава различной длины. Катушки позволяют разматывать с них рукава требуемой длины. На них имеются клапаны 4, обеспечивающие подачу углекислоты только в те рукава, которые предполагается использовать при тушении пожара. На свободных концах рукавов установлены раструбы или ломы-пробойники.
Кузов АГТ-0,6 (рис.9.38) имеет цельнометаллическую конструкцию. Он состоит из каркаса, крыши с рифленым настилом и ограждения по периметру. В каркасе устроены отсеки для баллонных секций и рукавных катушек. Отсеки рукавных катушек закрыты шторной дверью. Боковые стенки отсеков для баллонных секций закрываются дверьми, состоящими из двух половинок. Откидная лестница сзади обеспечивает подъем на крышу кузова.
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.
Автомобили газоводяного тушения (АГВТ)
В перечне пожарных автомобилей целевого применения 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.
Впервые АГВТ был применен в нашей стране в 1967 г., когда успешно был потушен пожар нефтяного фонтана с дебитом 6000 т/сутки. С тех пор тушение горящих газовых (нефтяных) фонтанов осуществляется в основном АГВТ.
Для рационального тушение 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 плоскостях;
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.
Гидравлическая жидкость из бака 1 может подаваться насосами 3,4 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 3 и гидромоторов 8 и 11.
В качестве гидравлической жидкости применяют масло ВМГ3, МГЕ и др. 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 расстоянии 1…2 метров 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/м 2 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 с лоринготелефонной аппаратурой.
Одним из параметров, характеризующих совершенство ТРД, является тяга. Она находится в пределах 10…50 кН. Тяга ТРД является причиной опрокидывающей силы. Поэтому становится важным обеспечение устойчивости АГВТ против опрокидывания.
Опрокидывающая сила Р 0 равна (рис.9.43)
где: Т – тяга, Н; R — реактивная сила водяной струи, Н
Реактивная сила водяной струи определяется
где: ω — площадь насадка лафетного ствола, м 2 ; 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
где: М у –момент удерживающий, Нм; М о – момент опрокидывающий, Нм.
Из рис.9.43 можно записать:
где: G a — сила веса, Н.
Сила веса определяется по формуле
где: m — масса автомобиля, кг; g — земное ускорение, м/с 2 .
Сила опрокидывающая, Н
Зная величины М у и М о , определяют запас устойчивости
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.9.7.
Продолжительность маневров ТРД достаточно мала. Так, ТРД АГВТ-150 время поворота в любую сторону до максимального значения равно 8 с, вверх – 13, а вниз – 4 с.
