ях. 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)