Пожарникам 6ях. При этом ухудшаются условия их охлаждения, так как отсутствует на- текающий поток воздуха на радиаторы. Поэтому двигатель, насос и его трансмиссия должны эффективно работать в течение не менее 6 ч. Виды ПТВ и их возимый запас на АЦ обосновываются на основании опыта тушения пожаров. Так, в соответствии с НПБ 163-98 вместимость цистерны для воды рекомендуется выбирать из ряда от 0,8 до 8 м3 и пода- че лафетного ствола 20 – 40 л/с. Вместимость бака для пенообразователя предлагается равной 6 % от вместимости цистерны (0,08 – 1 м3). Пожарные автоцистерны практически применяются для тушения по- давляющего большинства пожаров. При этом с участием одной АЦ тушат с. 5.6. Распределение продолжительности ликвидации горения п,% 20 10 20 40 60 80 100 120 1 2 1994 1998 .,мин Ри 5 мин до 50 % всех пожаров, с участием двух АЦ – около 35 %, а трех АЦ – ту- шат около 10 % всех пожаров. Стволы РС-50 применяют при тушении около 7,5 %, а на 70 % ис- пользуют от 1 до 3 стволов. Стволами РС-70 тушат около 2 % пожаров. При тушении одним стволом РС-50 1 м3 воды расходуется за время не более 5 мин, а тремя стволами – за время, не превышающее 1,5 мин. Со- поставляя эти результаты со временем продолжительности тушения пожа- ров, легко приходим к выводу, что возимые на АЦ запасы воды не обеспе- чат тушение всех пожаров. Поэтому на АЦ, кроме возимого запаса воды, должен быть предусмотрен забор воды от водопроводной сети и из различных водоемов. В зависимости от условий применения АЦ на них могут устанавли- ваться центробежные насосы с различными рабочими параметрами с пода- чей 30 – 110 л/с и напоре 100 м и больше. Возможно применение насосов высокого давления или комбинированных. При боевой работе на пожарах нефтегазовых предприятий, в лесах, лесобиржах, торфяных разработках ПА могут подвергаться воздействию мощных тепловых потоков (рис. 5.7). Для уменьшения воздействия их на пожарные автомобили ограничивается время их нахождения на одном мес- те, т.е. осуществляется дополнительное маневрирование. Тепловые потоки могут являться причиной повреждения ПА различной степени. В некоторых случаях обгорает краска, растрескиваются стеклянные ограждения, обгорают резинотехнические и пластмассовые детали, загора- Рис. 5.7. Зона минимального безопасного расстояния для конструкционных материалов АЦ при тушении пожара: 1 – площадь излучающей поверхности 100 м2; 2 – при тушении нефтяных фонтанов Е, кВт/м2 30 15 1 2 20 40 60 L, м 3мин ются и сгорают автомобили. Поэтому конструкция ПА по требованию заказ- чика должна обеспечивать теплозащиту основных агрегатов для их защиты от теплового излучения 14,0 и 25 кВт/м2 в течение ограниченного времени. Безопасность от теплового воздействия должна сочетать пассивную (те- плооотражательные покрытия) и активную разомкнутую теплозащиту, в ко- торой вода служит охладителем. Сбор и возвращение в подразделение не требуют каких-либо специ- фических требований для их проведения. Необходимо только для обеспече- ния готовности ПА осуществить техническое обслуживание после пожара в требуемом объеме. Приспособленность к человеку обеспечивается предъявлением к кон- струкции ПА ряда эргономических санитарно-гигиенических требований. На их основании салоны, кабины, отсеки с ПТВ, пульты управления должны быть приспособлены для нахождения и работы в них пожарных различного роста. Ряд требований предъявляется к конструкции салонов. Они должны обогреваться зимой. Для ПА, эксплуатация которых возможна в условиях высоких тепловых потоков, должна быть предусмотрена теплоизоляция ка- бин. Этим должно предотвращаться термическое разложение обивочных ма- териалов, продукты которых загрязняют атмосферу салонов. Совершенствуя конструкцию ПА, не всегда удается реализовать все требования к ним. Поэтому на практике всегда разрабатываются мероприя- тия, в максимальной степени обеспечивающие рациональное использование технических возможностей АЦ. К ним относятся обучение личного состава, организация необходимых условий содержания АЦ в гаражах, выбор мар- шрутов следования на пожары, содержание АЦ в технически исправном со- стоянии. 5.3. Базовые транспортные средства и двигатели пожарных автомобилей Пожарные машины создаются на шасси грузовых автомобилей. К ним предъявляют два основных требования: они должны обладать высокими удельными мощностями и проходимостью. Для АЦ и специальных ПА используются шасси ЗИЛ, ГАЗ, КамАЗ, Урал, МАЗ. Они могут быть полноприводными (колесная формула 8.8.1; 6.6.1; 4.4.1) и неполноприводными (6.4.1; 4.2.2 и др.). Это дает возмож- ность выбирать рациональные шасси для заданных регионов дислокации подразделений ГПС. На шасси этих автомобилей установлены четырехтактные карбюратор- ные двигатели внутреннего сгорания или дизели. Двухтактные двигатели имеют ограниченное применение – только на некоторых мотопомпах. В отличие от грузовых автомобилей двигатели на пожарных машинах эксплуатируются в транспортном и стационарном режимах. Потребителями энергии на ПМ являются пожарные насосы, генераторы электрического тока, приводы пожарных автомобильных лестниц и коленчатых подъемников и т.д. В карбюраторных двигателях смесеобразование бензина с воздухом осуществляется вне их цилиндров. Готовая рабочая смесь поступает в цилин- дры двигателя от карбюратора. Эта смесь при положении поршней вблизи верхней «мертвой» точки воспламеняется от искры свечи зажигания. В дизелях дизельное топливо впрыскивается форсунками в цилиндры при положении поршней вблизи верхней «мертвой» точки. Образовавшаяся смесь распыленного форсункой дизельного топлива и воздуха воспламеняет- ся от сжатия. Работу двигателя внутреннего сгорания (ДВС) характеризует ряд по- казателей. Отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сгора- ния Vc называют степенью сжатия (рис. 5.8): . = cVVa. (5.4) Изменение давления внутри цилиндра двигателя по ходу поршня в различных тактах называют индика- торной диаграммой. Индикаторная диаграмма – диа- грамма изменения давления газа в ци- линдре двигателя в зависимости от из- менения положения поршня, записан- ная с помощью прибора индикатора. Пример такой диаграммы для карбю- раторного двигателя показан на рис. 5.8. Важными параметрами индика- торной диаграммы являются давление в конце такта сжатия Рс , МПа, и дав- ление в конце сгорания Рz , МПа. Площадь a, c, z, b индикаторной диа- граммы характеризует индикаторную работу. Принято считать, что на пор- шень действует некоторое среднее ин- дикаторное давление Рi. Оно на про- тяжении рабочего хода поршня харак- теризует полезную работу. На диа- грамме она обозначена знаком + . Рис. 5.8. Индикаторная диаграмма двигателя: rа – такт всасывания; ас – такт сжатия; сz - повышение давления при сгорании топлива; bz – рабочий ход; br – выхлоп Q1 P, МПа z c r b a S, мм BMT HMT Vh Va Vc Q2 Знаком – обозначена работа, затрачиваемая на всасывание рабочей смеси и удаление отработавших газов. Зная среднее индикаторное давление Рi, МПа, рабочий объем цилинд- ра Vp, л, число цилиндров i, частоту вращения коленчатого вала n, об/мин, определяют индикаторную мощность двигателя, кВт: . . 300nPiVNii, (5.5) где . – тактность двигателя. Мощность, снимаемая с коленчатого вала двигателя, меньше индика- торной мощности, так как часть ее расходуется на преодоление трения ра- бочих деталей, на приведение в действие вспомогательных механизмов (топливного насоса, газа, распределительного механизма и т.д.). Мощ- ность, соответствующая этим потерям, называется мощностью механиче- ских потерь Nм. Полезную мощность, которую можно снимать с коленчатого вала дви- гателя, называют эффективной мощностью, кВт: .е = .i - Nм. (5.6) Совершенство конструкции двигателя оценивают величиной механи- ческого коэффициента полезного действия: .м = .eiNN (5.7) Мощность Ne и Nм определяют на специальных стендах. С помощью тормозных устройств определяют также крутящие моменты Me, Нм, при заданных частотах вращения коленчатого вала n, об/мин. Эффективную мощность, кВт, определяют по формуле Ne = Me . = Me955030nMne. . (5.8) где .е – эффективный крутящий момент, Нм; . – скорость вращения ко- ленчатого вала двигателя, с-1. Важной характеристикой является удельный эффективный расход то- плива ge, кг/(кВт·ч): ge = етNG, (5.9) где Gт – часовой расход топлива, кг/ч. Параметры основных показателей, характеризующих двигатели, при- водятся в табл. 5.2. Таблица 5.2 Показатели Размерность Карбюраторные двигатели Дизели Степень сжатия, . Давление Рс Давление Рz Механический коэффициент полезного действия .м Удельный эффективный рас- ход топлива gе - МПа МПа - г/(кВт.ч) 4 – 10 0,8 – 2,0 3 – 6 0,75 – 0,85 290 – 350 14 – 17 3 – 7 6 – 9 0,7 – 0,83 234 – 265 На пожарных автомобилях предпочтительнее использовать дизели, так как расход топлива в них меньше на 25 – 30 %, чем у карбюраторных двигателей. Одновременно следует указать, что пуск дизеля более тяжел, чем карбюраторного двигателя вследствие различия величины .. Различаются двигатели и по значениям величин, характеризующих токсичность отработавших газов (табл. 5.3). Таблица 5.3 Тип двигателя СН, млн-1 СО, % NOx, млн-1 Сажа, г/м3 Карбюраторный Дизельный 1000 – 3500 50 – 1000 0,2 – 6 0,05 – 0,3 400 – 4500 200 – 2000 0,05 0,1 – 0,3 Концентрацию CO выражают в объемных процентах. Концентрацию СН и ..x записывают в миллионных долях, например: rCH =6CHсм10,VV . (5.10) где rCH – концентрация СН в отработавших газах, млн-1; VCН – парциальный объем СН, м3; Vсм – объем выпускных газов, м3. Очень опасной является сажа. На ней адсорбируется большое количе- ство веществ и она, к сожалению, не улетучивается, а осаждается на пол. Наиболее опасным из них является бенз-.-пирен, так как по некоторым данным он является возбудителем онкологических заболеваний. Характеристики двигателей – это зависимости основных показате- лей двигателей (Ne, Me и ge ) от частоты вращения его коленчатого вала n, об/мин. Характеристику Ne = f(n) называют скоростной (кривая 1 на рис.5.9). Скоростную характеристику, полученную при полной подаче топлива, на- зывают внешней. Характеристики, получаемые при неполной подаче топ- лива, называют частичными (кривая 2 на рис 5.9). В характеристиках указывают минимальные обороты двигателя nmin; обороты nN, соответствующие максимальной мощности Ne max, и обороты максимального крутящего момента nMe max. Рис. 5.9. Скоростная характеристика двигателя: 1 – внешняя характеристика; 2 – частичная характеристика; 3 – крутящий момент; 4 – удельный расход топлива; 5 – регуляторные характеристики 1 2 3 4 5 Ne, кВт Me, Hм Nemax MeN ge г n, об/мин n, max nN nmin Memax В случае установки на двигателе ограничителей скорости Ne и Me из- меняются, как показано прямыми 5(см. рис 5.9) Максимальная скорость nmax отличается от nN на величину около 10 %. Из рис. 5.9 следует, что область, ограниченная внешней скоростной характеристикой (кривая 1) и диапазоном скоростей от до nN, явля- ется областью, в которой эксплуатируются двигатели. Для примера приво- дится внешняя скоростная характеристика дизеля КамАЗ-740.11 мощно- стью 176 кВт (рис. 5.10). maxMen В документации на двигатели наиболее часто указывают Ne max и nN. По параметрам этих величин можно построить внешнюю скоростную характеристику двигателя, используя формулу Ne = Ne max 23, NNNnnnаbcnnn ...... ........ ........ (5.11) где n – текущие значения частот вращения вала двигателя, об/мин. Для карбюраторных двигателей а = b = с = 1, а для дизелей а = 0,53; b = 1,56 и с = 1,09. Приводимые в справочниках значения Ne max и nN получены на осно- вании стендовых испытаний. На автомобилях же мощность частично расходуется на привод вентилятора, компрессора, часть ее теряется в глушителе и т.д. Поэтому в расчетах эту часть энергии учитывают ко- эффициентом коррекции Кк. Для двухосных автомобилей Кк = 0,88, а для трехосных Кк = 0,85. nMemax Рис. 5.10. Внешняя скоростная характеристика двигателя КамАЗ-740.11: 1 – крутящий момент; 2 – внешняя скоростная характеристика; 3 – удельный расход топлива 1 2 3 850 800 750 180 100 230 1000 2000 200 n, об/мин Mk,Hм Ne,кВт ge,г/(кВт·ч) |
|