Насосные установки пожарных автомобилей

Насосные установки состоят из пожарного насоса и привода к нему, системы забора воды, системы дозирования пенообразователя и необходимых элементов коммуникаций. Коммуникации включают трубопроводы, соединяющие пожарный насос с системами забора воды, подачи пенообразователя, цистернами и баками для огнетушащих веществ. Регулирование подачи огнетушащих веществ к ручным и лафетным стволам осуществляется водопроводной арматурой. На пожарных машинах используется арматура, включающая краны, вентили, задвижки, клапана.

Совокупность трубопроводов, соединяющих пожарный насос с другими частями насосных установок, и установленной на них водопроводной арматуры, образуют водопенные коммуникации (ВПК) пожарных машин.

Требования к насосным установкам

Насосные установки посредством водопенных коммуникаций обеспечивают:

забор воды из естественных или искусственных водоисточников, водопроводных пожарных сетей и собственных цистерн;

подачу воды от насоса к ручным и лафетным стволам;

забор пенообразователя из пенобаков или посторонних источников и, после смешивания его в насосе, подачу к водопенным стволам или пеногенераторам;

функции дополнительного охлаждения или обогрева элементов, или агрегатов пожарных автоцистерн (при их наличии на пожарных машинах);

промывку системы подачи пенообразователя.

К насосным установкам пожарных автомобилей предъявляется ряд специфических требований, способствующих обеспечению эффективной подачи воды при эксплуатации насоса в различных условиях работы и с различными режимами.

Изложенные требования являются основными, а по желанию заказчика они могут быть изменены или устранены.

Установленные на автоцистернах насосы и системы к ним должны обеспечивать подачу воды и раствора пенообразователя с водородным показателем (рН от 7 до 10, плотностью 1000 кг/м³ и массовой концентрацией твердых частиц до 0,5 % при максимальном размере 3 мм).

Привод насоса передает мощность от двигателя к насосу через дополнительную трансмиссию. Во избежание перегрева двигателя потребляемая мощность насосной установки не должна превышать 70 % номинальной мощности двигателя.

Привод должен обеспечивать работу насоса во время стоянки и в движении. Он должен обеспечить включение насоса при холостых оборотах двигателя и выключение при частичной нагрузке на насос.

Насосная установка может размещаться в специальном кормовом отсеке (заднее размещение) или в средней части автомобиля (в салоне). При заднем расположении насосной установки должен предусматриваться обогрев насосного отсека для предотвращения замерзания воды в насосе или трубопроводах в зимних условиях. В различных условиях эксплуатации насосная установка должна эффективно работать без перегрева привода насоса в течение не менее 6 ч.

Специальные требования предъявляются к органам управления насосной установкой. Рукоятки (рычаги) на пульте управления вне кабины боевого расчета должны располагаться слева направо:

рычаг включения вакуумного насоса;

рычаг выключения сцепления;

рычаг регулирования частоты вращения вала насоса.

При расположении насоса в задней части автомобиля органы управления должны быть размещены с левой стороны по ходу движения ПА.

32. Арматура водопенных коммуникаций пожарных автоцистерн.

Управление потоками огнетушащих веществ в водопенных коммуникациях пожарных автоцистерн производят с помощью вентилей. Оно может осуществляться вручную или устройствами с гидравлическим или пневматическим приводом.

На автоцистернах применяются различные типы конструкций вентилей: краны, вентили трубопроводные, задвижки. При обозначении вентилей указываются его тип, максимальное значение диаметра проходного отверстия. Например, кран Ду-20 означает, что этот вентиль – кран с условным диаметром, равным 20 мм.

Устройство крана Ду-20 показано на рис. 7.12. В таком положении трубопровод не перекрыт. При повороте рукоятки 8 будет вращаться шток 5 и соединенный с ним шар 2 с отверстием. При этом будет перекрываться проходное отверстие между отверстием в шаре и отверстиями в корпусе 1 и штуцере 12. Это приведет к уменьшению количества перетекающей жидкости в единицу времени. При повороте рукоятки на 90о отверстие в шаре будет расположено перпендикулярно отверстию в корпусе 1 и штуцере 12. Трубопровод будет перекрыт. Краны используют, главным образом, для перекрытия трубопроводов.

Вентили трубопроводные применяют для регулирования количества перетекающей жидкости по трубопроводам и их перекрытия. Устройство наиболее простого вентиля показано на рис. 7.13. При вращении маховика 5 клапан 7 будет открывать проходное отверстие в корпусе 1. По мере его открытия будет увеличиваться количество перетекающей жидкости.

В вентилях перекрытие проходного отверстия осуществляется с помощью клапана. В технической документации на пожарную технику вентили называют клапанами, если они кроме ручного управления имеют устройства для пневмо- или гидропривода, и задвижками, если привод ручной.

На автоцистернах устанавливают винтовые задвижки (вентили) с условным проходом 70, 40 и 15 мм (Ду-70, Ду-40 и Ду-15). Их устройство показано на рис. 7.14. При вращении маховика 5 шпиндель 7 перемещается в латунной гайке 4. Она зафиксирована в крышке 6 двумя винтами. На нижнем конце шпинделя 7 имеется выточка вокруг его тела. В нее вставлены два полукольца, которые фланцем 8 двумя винтами закреплены сверху клапана. Поэтому при вращении шпинделя клапан не вращается. Этим обеспечивается надежная посадка клапана на седло и предотвращаются разрушения резиновой прокладки 9.

Клапаны применяются на автоцистернах, где предусмотрено гидравлическое или пневматическое управление водопенными коммуникациями. Клапан Ду-80 (рис. 7.15) служит для открывания и закрывания трубопровода, обеспечивающего поступление воды из цистерны в насос. В цилиндре 6 перемещается поршень 5 с уплотнительными кольцами 4. На штоке поршня устанавливается клапан 11. Его устройство аналогично винтовой задвижке. Поршень 5 отжимается пружиной 9 в нижнюю часть цилиндра. Управление клапаном может осуществляться вручную или сжатым воздухом.

Ручное управление осуществляется при вращении маховика 7 по часовой стрелке. Он соединен со шпинделем 10, имеющим резьбу. При вращении он будет перемещаться по резьбе втулки, закрепленной в верхней части крышки 8. Шпиндель 10, упираясь утолщенной частью в торец втулки, зафиксированной во внутренней полости хвостовика поршня, будет перемещать поршень и клапан 11. Вода при этом будет поступать из цистерны к насосу. При вращении маховика 7 против часовой стрелки клапан перекроет доступ воды из цистерны в насос.

Управление сжатым воздухом осуществляется при поступлении воздуха через штуцер 2 в цилиндр 6. Под давлением сжатого воздуха поршень 5 будет перемещаться вверх, сжимая пружину 9, и поднимет клапан 11. При стравливании воздуха из цилиндра под действием разжимающейся пружины поршень будет перемещаться вниз и закроет отверстие. Аналогично описанному устроен клапан Ду-32, применяемый для включения баков с пенообразователем. Они различаются только диаметрами проходных сечений, закрываемых клапанами. Клапаны Ду-80 и Ду-32 открываются с помощью сжатого воздуха. Поэтому, если они были открыты вручную, управление ими с помощью сжатого воздуха невозможно. Пожарные насосы, системы заполнения водой и подачи пенообразователя, а также цистерны и баки для огнетушащих веществ на пожарных автоцистернах соединены системой трубопроводов с перекрывной арматурой. Образовавшуюся систему называют водопенными коммуникациями (ВПК).

ВПК обеспечивают выполнение следующих функций:

заполнение цистерны водой из водоема, от гидранта, а также из других цистерн;

подачу воды в рукавные линии или лафетный ствол при ее заборе из цистерны, гидранта, водоема;

подачу пенообразователя из пенобака к смесителю;

подачу раствора пенообразователя в рукавные линии, лафетный ствол;

забор пенообразователя из другой цистерны;

забор пенообразователя из цистерны, если она заполнена им вместо воды;

промывку водой системы подачи пенообразователя.

33. Водопенные коммуникации АЦ.

К насосу и ВПК предъявляются ряд общих требований. Они должны выдерживать статическое пробное давление не менее 1,5 Р_ном в течение трех минут без разрушений и остаточных деформаций. В системе и цистернах должен полностью обеспечиваться слив воды и удаление пенообразователя.

Принципиальные схемы ВПК на всех автоцистернах практически одинаковы. На различных автоцистернах они могут иметь разное конструктивное исполнение. Управление водопенными коммуникациями может осуществляться заслонками или вентилями. В последнем случае их привод может быть смешанным, т.е. он может осуществляться вручную или с помощью пневмо- или гидропривода. В зависимости от типа установленного пожарного насоса могут использоваться различные вакуумные насосы. На АЦ могут отсутствовать отдельные элементы, например лафетные стволы и т.д.

Принципиальная схема ВПК автоцистерн представлена на рис. 7.16. Насос 1 соединен серией трубопроводов с цистерной 6, пенобаком 4, лафетным стволом 5. Они при включении находящихся на них задвижек, клапанов и вентилей обеспечивают выполнение всех функций ВПК.

Подача воды из цистерны. При открытом вакуумном кране д и вентиле на трубопроводе а вода заполняет насос 1. Перекрыв вакуумный кран и открыв задвижку 7, если к патрубку присоединены напорные рукава, возможно включать насос 1 и подавать воду к стволу.

Путь воды: 6, а, б, 1, 7, рукавная линия.

Подача воды из открытого водоема или водопроводной сети. Путь воды: всасывающие рукава, б, 1, 7 или б, 1, 7, е, 5 или б, 1, ж, 6.

Подача пенообразователя из пенобака 4. При включенных вентиле на трубопроводе г и кране на пеносмесителе 2 включится в работу струйный насос пеносмесителя водой, поступающей из коллектора насоса 1. Пенообразователь по трубопроводу г поступит к пеносмесителю 2 и далее во всасывающий трубопровод б. Раствор пеносмесителя из насоса 1 может поступать в лафетный ствол 5 или через задвижки 7 к рукавным линиям.

При закрытом вентиле на трубопроводе г пенообразователь может поступать в насос от другой цистерны, подсоединенный к штуцеру
тройника 3.

Промывка системы подачи пены. Промывка системы может осуществляться при включенном вентиле на трубопроводе з водой из цистерны 6. Путь воды: 6, з, г, б, 1, 7, рукавная линия (или лафетный ствол). При этом из насосной установки будут удалены остатки пенообразователя.

Промывка насосной установки может быть осуществлена и водой, подаваемой из другой емкости в штуцер тройника 3 на трубопроводе г.

Огнетушащие вещества насосом подаются к ручным (или лафетному) стволам по рукавным линиям. Насос и рукавные линии образуют единую систему. Ее равновесное состояние определяется материальным и энергетическим балансом.

Материальный баланс выражается условием равенства подачи насоса расходу в рукавной линии. Энергетический баланс – равенством напора насоса напору, используемому в рукавной линии. Этот напор определяется по соотношению:

Н = Н_г + Н_ств + h_вс + h_н, м , (7.1)

где Н_г – подъем жидкости на высоту, м; Н_ств – создание свободного напора, м; h_вс – преодоление сопротивления во всасывающей линии, м; h_н – преодоление сопротивления в рукавной линии, м.

34. Компоновка пожарных автомобилей.

Общие требования. Пожарные автомобили созданы на базе грузовых автомобилей общего назначения, состоящих из трех основных частей: двигателя, шасси и кузова.

На большинстве автомобилей установлены поршневые карбюраторные двигатели или дизели. Часто двигатели расположены впереди кабины. На шасси для некоторых аэродромных пожарных автомобилей кабины размещаются впереди двигателя.

Шасси объединяет несущую систему, трансмиссию, мосты, подвеску, колеса, рулевое управление и тормозные системы. Они могут быть полноприводными (4х4; 6х6) и неполноприводными (4х2; 6х2; 6х4).

Кузов грузового автомобиля, размещаемый на раме шасси, состоит из платформы под груз и кабины водителя.

Для создания пожарных машин на шасси грузовых автомобилей сооружают пожарную надстройку. В зависимости от назначения пожарного автомобиля надстройка может включать кабину (салон) для боевого расчета, различные механизмы, цистерны и баки для ОТВ, пожарно-техническое вооружение.

Пожарная надстройка является, таким образом, перевозимым грузом. Масса этого груза постоянна, т.е. пожарный автомобиль не имеет холостых пробегов. По определению, он эксплуатируется в транспортном режиме и в режиме боевой эксплуатации на пожарах.

Компоновка пожарных автомобилей должна быть такой, чтобы реализовались его технические возможности в транспортном режиме, в условиях, ограничивающих маневрирование, и в стационарных режимах при воздействии опасных факторов пожара.

Технический уровень и совершенство конструкции пожарной надстройки, а также рациональность ее компоновки с базовым шасси должны обеспечивать реализацию всех требований, предъявляемых к пожарным автомобилям. При этом компоновка должна:

не снижать показателей безопасности базового шасси;

обеспечивать в минимальное время осуществление боевых действий с безопасностью для личного состава;

удовлетворять требованиям охраны труда пожарных и окружающей среды.

Все эти требования будут рассматриваться применительно к автоцистернам. Это обусловлено тем, что они составляют основную массу ПМ, АЦ укомплектованы наиболее многочисленными боевыми расчетами. АЦ перевозят смещаемые и несмещаемые грузы. Более 99 % всех пожаров тушат боевые расчеты АЦ.

Некоторые особенности компоновок других типов ПА будут рассмотрены при описании их конструкций.

Особенности компоновок АЦ. Компоновка АЦ обеспечивает рациональное взаимное расположение элементов надстройки и агрегатов базового шасси. От ее совершенства зависит возможность наиболее эффективной реализации технических возможностей АЦ. В основном она зависит от численности боевых расчетов, а также взаимного расположения емкостей для огнетушащих веществ и пожарного насоса. Последнее будет определять и компоновку отсеков для пожарно-технического вооружения.

Требования к компоновке АЦ формулирует заказчик. Ее анализ важен также и для потребителя.

Две особенности важны для компоновок АЦ.

Первая особенность, важная для всех ПА, – это размещение салона боевого расчета за кабиной базового шасси. Вторая особенность состоит в том, что размещение цистерны для воды, по существу, определяет всю компоновку.

Размещение цистерны может быть осуществлено вдоль или поперек продольной оси базового шасси (рис. 7.20). Оно и определяет собой возможности и ограничения компоновок ПН и ПТВ. Так, при поперечном размещении цистерны пожарный насос можно установить только сзади в кормовом насосном отсеке.

Рис. 7.20. Классификация компоновок АЦ

Компоновка салонов. В зависимости от численности боевого расчета АЦ, как и другие ПА, могут иметь посадочные формулы 1+2; 1+5; 1+8. Каждой из них соответствует своя компоновка салона. Во многих ПА и некоторых АЦ используется кабина базового шасси (рис. 7.21, а). В АЦ могут быть салоны с одним (рис. 7.21, б) или двумя рядами сидений. В салонах возможно размещение СИЗОД или установка пожарного насоса (рис. 7.21, б).

Несколько иная компоновка АЦ на шасси КамАЗ (рис. 7.21, г). Кабина боевого расчета отделена от кабины водителя промежутком с. Кроме того, отсеки 4 могут быть посередине и в кормовой части.

Подножки для доступа в салон устраивают на высоте, обеспечивающей пожарным малого роста свободное пользование ими. Размеры кабин салонов, дверей у них, а также сидений определены, исходя из роста высоких пожарных.

Все соединяемые детали салона должны иметь уплотнения, препятствующие проникновению в кабину пыли, атмосферных осадков и потере тепла. В салоне размещают один или несколько огнетушителей, а также аптечку. Оборудование должно размещаться так, чтобы исключалась возможность его самопроизвольного перемещения при движении автомобиля, а острые углы не наносили травму пожарным.

Сосуды для ОТВ. На АЦ имеются цистерны для воды и баки для пенообразователя. Вместимость цистерн и их форма во многом влияют на компоновку и безопасность движения.

Традиционно в нашей стране цистерны компоновались вдоль продольной оси базового шасси. На АЦ с большой вместимостью цистерн стали применять поперечное их размещение (рис. 7.21, в, г). Такая компоновка позволяет более рационально распределять массу ПА по осям, что обеспечивает в случае полноприводных шасси более равномерную реализацию тяговых сил на колесах и улучшает управляемость АЦ.

Цистерны большой вместимости в поперечном сечении имеют прямоугольную форму. По сравнению с другими формами (круглое или эллиптическое) в этом случае значительно уменьшается высота центра массы Н. Этот фактор улучшает безопасность движения АЦ по косогору или при повороте, так как в этом случае должно выполняться соответственно одно из двух условий:

tg β ≤ В/2H или v ≤ , (7.7)

где β – угол косогора; В – колея базы АЦ; Н – высота центра массы АЦ;
R – минимальный радиус поворота АЦ; g – ускорение свободного падения.

Отношение К = 2В/H называют коэффициентом устойчивости автомобиля против опрокидывания. При заданной колее В его величина зависит только от Н. Чем она больше, тем меньший угол β можно преодолеть и c меньшей скоростью осуществить поворот.

В зависимости от степени заполнения цистерны К уменьшается на
8 – 10 %. Поэтому необходимо после тушения пожара заполнять цистерну водой. Это требуется и БУПО для обеспечения боевой готовности АЦ.

В отличие от грузовых автомобилей пожарные автоцистерны перевозят смещающиеся грузы. В АЦ таким грузом является вода. Ее колебания оказывают большое влияние на безопасность движения. Гашение колебаний жидкости осуществляется волноломами.

Волноломы – это перегородки, устанавливаемые поперек цистерны перпендикулярно его продольной оси. Площадь перегородки должна составлять до 95 % от площади поперечного сечения цистерны. Гашение колебаний жидкости волноломами происходит более интенсивно, если их устанавливать под углом 30 – 35^о с наклоном в сторону кормы. В АЦ с поперечным расположением цистерны и пенобаков волноломы устанавливают вдоль оси автомобиля. Гашение колебаний жидкости может осуществляться и губчатым заполнителем, например, на основе полиуретана.

Пожарные насосы. В мировой практике применяют переднее, среднее и заднее размещение насосов. Переднее расположение, главным образом, шестеренных насосов применяется на маломощных, упрощенных автоцистернах. В нашей стране преимущественное распространение получили компоновочные схемы с задним размещением насосов (рис. 7.21).

Схемы компоновок со средним расположением насосов имеют ряд достоинств: улучшаются условия управления насосом, упрощается конструкция трансмиссии, что позволяет уменьшать не только ее массу, но и высоту центра массы, нет необходимости специально обогревать насос. Однако такая схема компоновки имеет и существенные изъяны. Во-первых, возрастает травмоопасность личного состава в кабине в случае ДТП. Во-вторых, вывод всасывающих патрубков на стороны делает забор воды менее удобным, чем в случае компоновки с задним расположением насоса.

Компоновка насоса должна обеспечивать управление насосом пожарными любого роста. Этому же требованию должны удовлетворять расположение сливных кранов, кранов включения дополнительной системы охлаждения двигателя при ее наличии.

Кузов АЦ. В кузовах размещают емкости для ОТВ, насосы с водопенными коммуникациями, приводы их управления и пожарно-техническое вооружение ПТВ. Кузова компонуют из различных деталей в зависимости от принятого способа расположения цистерны для воды. В случае размещения цистерны вдоль шасси кузов изготавливают из двух цельнометаллических бескаркасных тумб. Они крепятся к кронштейнам цистерны болтами. Тумбы внутри разделены на отсеки, в которых размещается ПТВ.

В различных конструкциях АЦ по их борту в тумбах может быть по
2 – 4 отсека. Отсеки снаружи закрываются дверями с замками. Двери навешивают на петлях. Двери могут быть выполнены по схеме, открывающимися вверх с подпружиненными телескопическими стойками или шторного типа.

Пространство между тумбами и задним днищем цистерны используется под насосное отделение. В случае среднего размещения насоса в кормовой части образуется отсек для ПТВ.

Размещение отсеков для ПТВ и его крепление влияет на продолжительность боевого развертывания. Различие в размещении и креплении ПТВ прослеживается на рис. 7.22, характеризующем время его снятия и прокладку рукавной линии с первым стволом. Из этого рисунка следует, что необходимо размещать отсеки и крепить ПТВ в них так, чтобы оно было одинаково доступно пожарным различного роста. Его крепление должно позволять снятие в минимальное время.

В современных АЦ, отсеки относительно зоны доступности для пожарных различного роста, размещены по-разному (рис. 7.23). На этом рисунке показаны зоны доступности аб (размеры 740 и 1970 мм), указана оценка в баллах различных ее частей. У ряда АЦ размещение отсеков не очень удачно.

В зависимости от размещения цистерны отсеки могут располагаться по бортам кузова (7.24, а) или по бортам, но только у кормы АЦ (7.24, б). В первом случае больший простор доступа к машине и отсекам. Во втором случае все ПТВ сосредоточено более компактно. ПТВ в отсеках этого типа расположено в выдвижных ящиках и на полках.

Очевидно, что в этом случае необходимо более четкое выполнение обязанностей пожарными, чтобы они не мешали друг другу. Кроме того, ящики для ПТВ выдвижные.

Следовательно, появляется дополнительная операция по выдвижению ящиков и их фиксации в наклонном положении. При такой компоновке часть ПТВ размещается в выдвижном ящике в верхней части насосного отсека. Такое размещение ПТВ менее удобно, чем в случае, когда отсеки находятся вдоль бортов АЦ.

Обоснование выбора АЦ для гарнизона ГПС. Требования к АЦ и особенностям их компоновки изложены в нормах пожарной безопасности. Они являются основой для разработки технических заданий на производство новых АЦ или их модернизации. Их обосновывают специалисты ГПС. Реализуются требования в производстве. Знание этих требований, реализованных в конструкции АЦ, важно и при обосновании выбора пожарных машин для гарнизонов ГПС.

Рациональным порядком является следующее:

1. Оценивается территория по природно-климатическим условиям.

2. Устанавливается категория эксплуатации АЦ.

3. Проверяется состояние пожарной водопроводной сети и определяется наличие в регионе естественных и искусственных водоисточников.

На основании изложенного обосновывается требование к шасси АЦ, вместимости цистерны для воды. Эти факторы будут определять и численность боевого расчета. Необходимо также учитывать структуру имеющегося парка АЦ как по шасси, так и по типу двигателей. Унификация АЦ, предотвращение их многомарочности будет способствовать лучшей организации их содержания в состоянии технической готовности и обеспечения их технического обслуживания и ремонта.

35.Требования Правил по охране труда в подразделениях государственной противопожарной службы МЧС России (ПОТРО-01-2002) (Приказ МЧС России от 31 декабря 2002 года № 630). Раздел Гараж(помещения пожарной техники и техобслуживания)Порядок и сроки испытания пожарно-технического вооружения, оборудования, аппаратов и приборов.