Анализ боевой работы пожарных подразделений ФГКУ «6 ОТРЯД по Новосибирской области ФПС МЧС России» за 2012-2013 г

Анализ данных, характеризующих обстановку с пожарами в подразделениях Новосибирского гарнизона , а именно ФГКУ «6 ОТРЯД по Новосибирской области ФПС МЧС России» за 2011-2012 год, позволяет сделать вывод о том, что служба пожаротушения и дежурные караулы подразделений «ФГКУ 6 ОТРЯД ФПС по Новосибирской области МЧС России», реализуя требования нормативных актов, приказов, указаний Главного управления по Новосибирской области ФПС МЧС России, в целом решили организационные и практические вопросы, связанные с тушением пожаров.

В 2012 года подразделения 6 отряда совершили 367 боевых выезда, за аналогичный период прошлого года (АППГ) - 284 выезда, что на 83 выезда меньше. Сведения о выездах подразделений гарнизона за 2012 -2013 г.г. приведены в таблице 1.1.

Табл. 1.1 Сведения о выездах подразделений гарнизона за 2012 - 2013г.

№ п/п	Цель выезда	2012 г.	2013г.
1.	Пожары района выезда ФГКУ «6 ОТРЯД по НСО ФП С МЧС России »
2.	Загорания
3.	Лесные пожары (трава, пух, мусор)
4.	Аварии
5.	Ложные вызовы
6.	Пожарно-тактические учения, отработки планов, ПТЗ и т.п.
7.	Оказание помощи населению, службам города, объектов и т.п.
	Всего:

Анализируя обобщенные данные (табл. 1.1) работы подразделений ФГКУ «6 отряд по новосибирской области ФПС МЧС России» за 2013 год, следует отметить значительное увеличения количества выездов по сравнению с АППГ:

- пожары – на 12 случаев;

-ложные выезда – на 18 случаев.

Значительное уменьшения произошло с АППГ:

- загорания – на 14 случаев;

- лесные пожары (трава, пух, мусор) – на 62 случая;

- оказание помощи населению, службам района, объектов и т.п. – на 45 случаев.

В 2013 году на пожарах погибло 39 человек (в АППГ - 48 человека), количество получивших травмы составило 10 человека (в АППГ - 12 человек). В процессе ликвидации пожаров спасено 22 человек (в АППГ - 22 человек).

Из 64 пожаров, произошедших в 2012 года, личным составом дежурных караулов потушено 20 пожаров, подручными средствами населением до прибытия подразделений пожарной охраны - 37 пожара, дежурным караулом ФГКУ ПЧ-15 «6 отряд ФПС по Новосибирской области » СУ ФПС № 57 - 2 пожар. Сведения приведены на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Сведения по тушению пожаров подразделениями СУ ФПС № 2 в 2009 - 2010 г.г.

В 2010 года на 14-ти пожарах работы по спасанию людей и ликвидации горения производились звеньями ГДЗС. 28 раз были привлечены специальные пожарные автомобили, таблица 1.2.

Табл. 1.2 Сведения по использованию специальной пожарной техники на пожарах в 2012 - 2013г.

Специальные пожарные автомобили	2012 г.	2013 г.
АЛ, АКП, АПТ, ШТС
Всего:

Один из показателей боевых действий подразделений при выезде дежурного караула по тревоге определяет - время обработки вызова, сбор л/с и следование к месту вызова, и тем самым определяется оперативное время реагирования. В таблице 1.3 представлены сведения по оперативному реагированию подразделений ФГКУ 6 отряд ФПС по Новосибирской области 20012 – 2013 г.г. и приведены среднее время прибытия подразделений по ДПСС и по Российской Федерации за 2012 год.

Табл. 1.3 Показатели оперативного реагирования с момента сообщения о пожаре до момента прибытия к месту вызова

Время прибытия первого подразделения (мин.)	Количество пожаров (%)	Среднее время прибытия, мин.
20012 года	2013 года	2012 год	2013 год	ДПСС	Российской Федерации
До 5 минут	30 (57,7%)	37 (57,69%)	7,1	9,8	8,2	11,71
6 - 10 минут	8 (15,4%)	17 (26,92%)
Более 10 минут	14 (26,9%)	10 (15,39%)

Анализируя данные таблицы 1.3, видно, что в 2013 году в сравнении с АППГ уменьшилось количество пожаров на которые первые подразделения прибывали за время до 5 минут на 0,01% и более 10 минут на 11,51 % и соответственно, среднее время прибытия на пожары в 2013 года составило 9,8 минуты, что на 2,7 мин больше чем за АППГ..

Основные показатели динамики тушения пожаров отражены в диаграммах (рис. 1.2-1.4) (за исключением 12 пожаров, которые ликвидированы населением и СПЧ № 6 СУ ФПС №57 до прибытия подразделений Специального управления ФПС №2 МЧС России).

Табл. 1.4 Количество пожаров (%) в первом полугодии 2009-2010 г.г. в зависимости с момента подачи первого ствола на тушения до времени локализации

Время локализации	Количество пожаров (%)
2009 год	2010 год
До 5 минут	14 (29,1)	14 (26,92)
6 - 15 минут	8 (16,7)	12 (23,07)
16-30 минут	16 (33,4)	18 (34,62)
31-60 минут	10 (20,8)	8 (15,39)
Более 60 минут

Среднее время локализации составило:

- СУ ФПС №2 МЧС России – 11,5 минут (2010 год.);

- ДПСС – 12,5 минут (за 2009 год);

- Российской Федерации -14,31 минут (за 2009 год)

Рис. 1.2 Время (%) с момента подачи первого ствола до его локализации в первом полугодии 2009-2010 г.г.

Анализ таблицы 1.4 и диаграммы на рисунке 1.2 свидетельствует об ухудшении показателя боевых действий подразделений гарнизона по локализации произошедших в 2010 года пожаров с АППГ. Количество пожаров локализованных с промежутком 6 – 15 минут увеличились - 6,37% и 16-30 минут- 1,22% и значительно уменьшилось количество пожаров с промежутком времени локализации до 5 минут на 2,18% и с 31-60 минут на 5,6 % соответственно. Причинами ухудшения данного показателя являются:

- увеличение времени прибытия (реагирования) подразделений;

- медленное боевое развертывание;

- не правильный выбор решающего направления;

- слабые знания оперативным составом расчета сил и средств, а также недостаточное количество стволов, поданных на тушение.

Выше перечисленные причины способствовали свободному развитию пожара, увеличению его площади и как следствие привели к необходимости сосредоточения дополнительных сил и средств и увеличению времени локализации.

Показатели времени с момента локализации пожара до его ликвидации в 2009 году отражены на диаграмме, рисунок 1.3.

Рис. 1.3 Время с момента локализации пожара до ликвидации в первом полугодии 2009- 2010 г.г.

Среднее время ликвидации составило:

- СУ ФПС №2 МЧС России – 9,42 минут (за 2010 год.);

- ДПСС – 23,5 минут (за 2009 год);

- Российской Федерации -26,22 минут (за 2009 год).

Анализ диаграммы (рис.1.3) показывает, что количество пожаров с временем ликвидации до 5 минут с 31-60 минут уменьшилось на 3,83% и 8,66 и соответственно увеличилось их количество с временем ликвидации 6-15 минут на 5,75% и с 16-30 минут на 6,73 минуты. Данный показатель как и предыдущий также ухудшился. Причиной происшедшего являются:

- увеличение времени реагирования и локализации (большая площадь пожара - продолжительное тушение);

- низкая эффективность работы ствольщиков (тушение по дыму, не непосредственная подача огнетушащего состава в очаг пожара).

Показатель времени тушения с момента подачи первого ствола до его ликвидации открытого горения отражены на диаграмме, рисунок 1.4.

Среднее время ликвидации составило:

- СУ ФПС №2 МЧС России – 22,7 минут (2010 год.);

- ДПСС – 34,4 минут (за 2009 год);

- Российской Федерации -36,89 минут (за 2009 год).

Рис. 1.4 Время тушения (%) с момента подачи первого ствола до его ликвидации открытого горения в первом полугодии 2009- 2010 г.г.

Ухудшение показателей локализации и ликвидации в 2010 году отразилось в целом на показателе времени тушения. Из диаграммы (рис.1.4) следует, что количество пожаров потушенных до 15 минут выросло в 2010 году в сравнении с 2009 годом на 28,59% и уменьшилось их количество с периодом тушения с 16 минут и более на 28,49%. Это произошло по причине:

- слабых тактических действий ствольщиков на позициях, заключающихся в неумелом маневрировании пожарным стволом и не продвижении в глубь площади пожара по мере его ликвидации;

-увеличение времени прибытия (реагирования) подразделений;

- медленное боевое развертывание на участках тушения;

- не правильный выбор решающего направления на самих участках тушения;

- слабые знания оперативным составом расчета сил и средств, а также недостаточное количество стволов, поданных на тушение.

Хотя в гарнизоне сложилась неудовлетворительная обстановка с материально-техническим обеспечением и отсутствием денежных средств на приобретение ГСМ, проведенный анализ по тушению пожаров, ПТУ и проведению проверок боеготовности в период комплексных проверок СПЧ в течении 2010 года, позволяет сделать вывод о том, что оперативный состав гарнизона, выступающий в роли РТП, продолжает допускать ошибки и недостатки при ведении боевых действий, характер которых отражен в таблице 1.5.

Табл. 1.5 Ошибки, допущенные РТП в первом полугодии 2010 г.

№ п/п	Характер ошибок	Руководство подразделений	Начальник караула (РТП)	Ком. отделения	Всего:
1.	Не организована работа оперативного штаба			-
2.	Не передача данных на ЕДДС (ПСЧ)			-
3.	Не уточнение обстановки у НУТ
4.	Слабые знания ОТО объекта
5.	Отсутствие взаимодействия с администрацией, службами жизнеобеспечения.			-
6.	Не созданы НУТ	-
7.	Медленное боевое развертывание	-
8.	Недостаточное количество поданных стволов на тушение	-
9.	Не установлена АЦ на ПГ (ПВ)	-
10.	Не задействованы стационарные установки пожаротушения
11.	Не организовано спасание людей, эвакуация материальных ценностей
12.	Недостатки при тушении электроустановок:
- не получен допуск на тушение электроустановок	-
- не заземлен ствол или насос	-
- не использовали диэлек- трические средства	-
13.	Недостатки в вопросах ГДЗС:
	- отсутствие постового на посту безопасности	-
- экипировка звена ГДЗС	-
- отсутствие связи созвеном ГДЗС
- ведение служебной документации постовым	-
- не создан КПП			-
14.	Не задействована спецтехника			-
15.	Недостатки при проведении разведки:
- разведка организована в одном направлении
- неправильный выбор решающего направления
16.	Отсутствие контроля за исполнением распоряжений РТП			-
17.	Неправильная прокладка рукавных линий	-
18.	Нарушение правил охраны труда	-
19.	Не создан резерв сил и средств
20.	Слабые знания расчета сил и средств	-
	Итого:

Анализ данных, приведенных в таблице 1.5, свидетельствует о том, что оперативный начальствующий состав повышением своего профессионального мастерства должным образом занимается слабо и продолжает допускать тактические ошибки.

1.2 Анализ использования специальной пожарной техники

За период с 2007 года по 2010 год на пожары для проведения работ по спасанию людей и ликвидации горения 110 раз были привлечены специальные пожарные автомобили. Сравнительные данные по использованию специальной пожарной техники на пожарах в 2007 – 2010 годах приведены в таблице 1.6.

Табл. 1.6 Сведения по использованию специальной пожарной техники на пожарах в 2007 - 2010г.г.

Специальные пожарные автомобили	2007 год	2008 год	2009 г.	2010 г.
АСА-20, АД-90
АЛ-50, АКП-50, АПТ-22, МШТС
АР-2
Всего:

Анализируя данные таблицы 1.6, можно увидеть, что для проведения работ по спасанию людей и ликвидации горения, очень часто привлекаются специальные пожарные автомобили. Значительную долю в использовании специальной техники занимают место аварийно-спасательные автомобили. За рассматриваемый период количество выездов автомобилей АСА-20 увеличилось почти в 2 раза и составляет 29,1% от общего количества выездов специальных пожарных автомобилей, рисунок1.5. Это еще раз свидетельствует о необходимости в разработке аварийно-спасательного автомобиля.

Рис. 1.5 Сведения о привлечении специальной пожарной техники

1.3 Анализ наличия и состояния пожарной техники

Подразделения СУ ФПС №2 МЧС России укомплектовано 84-мя пожарными автомобилями основного, специального и вспомогательного назначения на различных базовых шасси, год выпуска которых колеблется от 1963 до 2010.

Табл. 1.7 Распределение пожарных автомобилей по назначению

Пожарные автомобили	Количество	Процентное отношение,%	Срок эксплуатации
до 10 лет, шт / (%)	свыше 10 лет, шт / (%)
Основные			15 / (35,7%)	27 / (64,3%)
Специальные			8 / (53,3%)	7 / (46,7%)
Вспомогательные			9 / (33,3%)	18 / (66,7%)
Всего			32 / (38,1%)	52 / (61,9%)

Больше половины имеющихся на вооружении СУ ФПС №2 МЧС России пожарных автомобилей подлежит списанию, так как эксплуатируются более 10 лет. Это еще раз говорит о необходимости разработки новых пожарных автомобилей как основного, так и специального назначения.

2 Техника для проведения аварийно-спасательных

работ

2.1 Зарубежные автомобили

Пожарный автомобиль технической службы RW 2 фирмы IVЕКО МАGIRUS, Германия (рис.2.1). Предназначен для доставки комплекта специального оборудования на место проведения аварийно-спасательных работ, удаление дыма, освещения рабочей зоны, обеспечение энергией специализированного электроинструмента.

Рис. 2.1 Пожарный автомобиль технической службы RW 2 фирмы IVЕКО МАGIRUS

На автомобиле с колесной формулой 4x4 и дизельным двигателем мощностью 189 кВт размещена канатная лебедка с гидравлическим приводом (5т), электрогенератор с защитно-отключающим устройством (20кВт), световая мачта со светильниками заливного света (высота выдвижения 7 м), потребляемая мощность 4кВт.

Автомобиль доставляет на место аварии комплект спасательных средств, специальную и защитную одежду, средства оказания первой медицинской помощи, набор гидравлического и электромеханического инструмента.

В России выпуск аналогичной техники Минстройдормашем прекращен в 1984 году.

Пожарный автомобиль технической службы RFС II фирмы ROSENBAUER, Австрия, рисунок 2.2. Предназначен для доставки комплекта спецоборудования на место проведения работ, освещения рабочей зоны, проведения грузоподъёмных операций.

Рис. 2.2 Пожарный автомобиль технической службы RFС II фирмы ROSENBAUER

Боевой расчет- 3 человека. Мощность двигателя 124 кВт. Колесная формула 4x4. Усилие лебедки - 5т. Генератор мощностью 20 кВт, напряжение 380/220 В. Осветительная мачта -7м. Грузоподъёмность крана при вылете стрелы 1,7м- 3,5 т; 2,4м- 2,5т; 5м- 1,2т. Полная масса 11800 кг.

Американская фирма «American la France» по заказам муниципалитетов изготовляет пожарные автомобили для проведения аварийно-спасательных работ при дорожно-транспортных происшествиях, авариях на предприятиях нефтехимической промышленности, авиа- и железнодорожных катастрофах и других случаях, требующих оказания срочной технической помощи.

Автомобили изготавливаются на шасси разных фирм с колесной формулой 4x2, полной массой 20 т и мощностью дизельного двигателя до 262 кВт. Автомобиль перевозит до 80 различных единиц спасательного оборудования.

2.2 Отечественные автомобили

Автомобиль аварийно-спасательный АСА (4310) ПМ- 523 предназначен для (рис.2.3):

- доставки к месту аварии или пожара боевого расчета, специального аварийно-спасательного инструмента, оборудования, средств связи и освещения;

- проведения аварийно-спасательных работ;

- освещения мест тушения пожара или аварии;

- удаления дыма и подачи свежего воздуха;

- разборки строительных конструкций и поднятия грузов с помощью крана.

Рис. 2.3 Автомобиль аварийно-спасательный АСА (4310) ПМ- 523

Автомобиль рассчитан на эксплуатацию в районах с умеренным климатом, при температуре окружающего воздуха от -40° до + 40° С. Боевой расчет 3 человека, мощность двигателя 162 кВт (220 л.с.), колесная формула 6x6. Максимальное тяговое усиление лебедки при подаче троса вперед -3,5 т; назад- 5 т. Генератор мощностью 20 кВт, напряжение 230 В, осветительная мачта- высота подъёма- 6м. Грузоподъёмность крана- Зт, угол поворота + 180градусов_? максимальная высота подъёма груза — 6м. Полная масса автомобиля 15100 кг.

Пожарно-спасательный автомобиль ПСА 2,0-40/2 (43206) предназначен (рис.2.4):

для тушения пожаров и ликвидации чрезвычайных ситуаций в жилых и общественных зданиях, на промышленных объектах, транспортных средствах;

для доставки к месту пожара или чрезвычайной ситуации (аварии) боевого пожарно-спасательного расчета, запаса огнетушащих веществ, пожарно-технического вооружения, специального оборудования и инструмента, средств радиосвязи и освещения;

для подачи в очаг пожара огнетушащих веществ (воды или воздушно-механической пены) через стационарный лафетный ствол, ручные стволы и ручной ствол-распылитель высокого давления с забором воды из цистерны, открытого водоема или гидранта, а пенообразователя из штатного пенобака или сторонней емкости;

насосная установка оборудована насосом центробежным пожарным комбинированным НЦПК-40/100-4/400, водо-пенные коммуникации оснащены стволом-распылителем высокого давления с катушкой рукавной СРВДК-2/400-60, на крыше ПСА установлен стационарный лафетный ствол ЛС-С20У;

для проведения аварийно-спасательных и специальных (вскрытие и разборка строительных конструкций, проведение спасательных работ с высот, освобождение пострадавших из под завалов и т.п.) работ;

для освещения мест проведения работ;

система обогрева кабины боевого расчета и насосного отсека выполнена на основе автономной отопительной установки типа ОВ65-0010-В на дизельном топливе;

кузов для размещения пожарно-технического вооружения (ПТВ) и аварийно-спасательного оборудования и инструмента (АСО) изготовлен с широким применением листового материала из алюминиевого сплава и нержавеющей стали, двери боковых отсеков выполнены шторными.

Рис. 2.4 Пожарно-спасательный автомобиль ПСА 2,0-40/2 (43206)

Вся вышеперечисленная техника позволяет проводить аварийно-спасательные работы в местах, куда она может пройти по относительно хорошим дорогам. Но данная техника не позволяет проводить аварийно-спасательные работы в труднодоступных местах (горные районы, болота, тундра и т.д.), в условиях бездорожья и при наводнении.

3 Конструирование пожарно-спасательного автомобиля

. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНОГО АВТОМОБИЛЯ

1.1. Назначение и область применения ПСА

Пожарно-спасательный автомобиль предназначен для тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ на месте пожара или чрезвычайного происшествия.

1.2. Выбор шасси, силового агрегата и надстройки ПСА

Для правильного выбора шасси и силового агрегата проектируемого пожарного автомобиля следует исходя из среднестатистической продолжительности следования пожарного автомобиля и нормированного значения радиуса выезда, определить максимальную скорость движения - J_{А мах} при заданных условиях эксплуатации

J_{А мах} = R / (t_СЛ^. с₁^. с₂^. с₃^. с₄),(1)

где R - протяженность (радиус) выезда, км;

с₁- коэффициент использования мощности (0,4);

с₂- коэффициент развития мощности (0,8);

с₃- коэффициент учета климатических условий (0,85);

с₄- коэффициент учета дорожных условий (0,95);

J_{А мах} - максимальная техническая скорость автомобиля, км^. ч^-1.

J_{А мах} = 4 ^. 60 / (18 ^. 0,4 ^. 0,8 ^. 0,85 ^. 0,95) = 51,6 км^. ч^-1

Для удобства выбора прототипа шасси и силового агрегата параметры технических характеристик рассматриваемых моделей-аналогов сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Параметры технических характеристик сравниваемых ПА

Наименование параметра	Обозначение	Страна, фирма, модель ПА, год выпуска
Россия	Прототип (проект)
1.Тип	(АСА)	«АСА-20»	«ПСА-16»
2.Колесная формула шасси		4x2 КамАЗ-4326	6x6 КамАЗ-43101
3.Компоновочная схема		КЛ	КЛ
4.Положение кабины		КНД	КНД
5.Номинальная грузоподъемность, кг	mН
6.Полная масса, кг	mА
7.Удельная мощ- ность, кВт. т-1	NУД	8,5
8.Габариты,мм длина ширина высота	L А × В А × Н А
9.Максимальная ско- рость, км. ч-1	JАmах
10.Расход топлива, л /100 км	QS
11.Тип, модель двигателя		ДТV 8В	ДТV 8В
12.Максимальная мощность, кВт	NЕ mах
13.Частота вращения коленчатого вала при NЕ мах	NN
14.Максимальный вращающий мо- мент, Н.м	МЕmах
15.Масса двигателя, кг	mд

Где КЛ – классическая компоновка; КЗД – кабина за двигателем; КНД – кабина над двигателем; ДТV8В – дизельный турбированный V- образный 8 – цилиндровый, расположен вдоль.

Выбор пожарной надстройки полностью зависит от заданного типа пожарной машины и современных тенденций инженерного дизайна. Проанализировав характерные для ПСА сборочные единицы, агрегаты, крупное пожарно-техническое оборудование и количество личного состава (боевого расчета), заполним 1, 2, и 3 столбцы таблицы 2.

Пожарно-техническое вооружение вывозимое автоцистерны, его размещение и массовые характеристики указаны в приложении 1.

Таблица 2. Характеристики сборочных единиц и агрегатов проектируемого пожарного автомобиля

Наименование сборочной единицы, агрегата	Масса, кг	Координаты центра масс	Статические моменты, кг.м
хi, М	zi, М	Mi.хi	Mi.zi
Шасси (G1)		2,5	1,2
Двигатель (G2)		-0,5	1,4	-417,5
Команда(G3)	3×85	-0,3	2,2	-76,5
Надстройка:
Кабина-салон(G4)		-0,4	1,6	-200
Кузов(G5)			2,2
Кран манипулятор(G6)		6,6
Осветительная мачта(G7)		0,9
ПТО в кузове: 1 и 5 отсек(G8) 2 и 6 отсек(G9) 3 и 7 отсек(G10) 4 и 8 отсек(G11)		1,5 2,5 5,5	1,9 1,9 1,9 1,9
Всего

В качестве прототипа ходовой части ПСА предлагаем использовать шасси типа «КамАЗ».

На шасси устанавливаем кабину для водителя и команды из двух человек (1+2) и платформу с дополнительным оборудованием.

Кабина АСА имеет две двери. Внутренняя облицовка кабины, покрытие пола, входных дверей выполнены из твердого нескользящего материала. Сиденья водителя и членов команды выполнены из каучука, причем первое может регулироваться в 4-х направлениях, обеспечивая удобное положение водителю.

Вдоль задней стенки кабины, устанавливается ящик с оборудованием

Для визуальной и звуковой сигнализации, а также осуществления связи ПСА оснащается проблесковыми маяками, сиреной, громкоговорителями и радиооборудованием.

2. КОМПОНОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНОГО АВТОМОБИЛЯ

2.1. Разработка компоновочной схемы

Разработка компоновочной схемы ПА начинается с определения его собственной (снаряженной) массы без учета массы надстройки. С учетом коэффициента снаряженной массы, собственная масса снаряженного ПА - m_С определяется как:

m_С = m_Н^.q, (2)

где m_Н – номинальная грузоподъемность, кг (масса перевозимого груза, указанная в технической характеристике автомобиля);

q – коэффициент снаряженной массы.

m_С = 6000 ^. 1,4= 8400 кг.

Полная масса ПА - m_А (кг) определяется как сумма следующих масс:

m_А = m_Н + m_C + 85 z = m_Н (1 + q) + 85 z, (3)

где z – число мест в кабине (салоне) боевого расчета, включая водителя.

m_А = 6000 + 8400 + 85^. 3 = 14655 кг.

При определении числа осей ПА прежде всего следует учесть единые международные нормы весовых ограничений для автотранспортных средств, обусловленные прочностью дорожных покрытий. Для ПА, относящихся к автомобилям группы Б, предназначенным для эксплуатации по всей сети дорог, допустимая нагрузка на одинарную неуправляемую ось должна быть не более 60000 Н, на одинарную управляемую ось – 45000 Н. Тогда общее число осей – к определяется:

к =(G_А – к_УG_У) / G_НУ + к_У,(4)

где G_А - полный вес автомобиля G_А= m_А^.g = 11560 ^. 9,8 = 113288Н;

g - ускорение свободного падения, м^.с^-2;

к_У - число управляемых осей;

G_У-весовая нагрузка на управляемую ось, Н;

G_НУ - допустимая весовая нагрузка на неуправляемую ось, Н.

к = (113288 – 1 ^. 45000) / 60000 + 1 = 2,13 ≈ 3.

Минимальное число осей – к_minопределяется из условия возможности установившегося движения ПА с небольшой скоростью в заданных дорожных условиях по сцеплению:

к_min > G_А^. y_max (1 - 0,3 j_Р ) / (G_НУ^. j_Р),

где y_max– максимальное значение коэффициента суммарного сопротивления дороги, для расчетов принимается 0,15;

j_Р – расчетный коэффициент сцепления, принимается равным 0,4.

к_min = 3 > 113288 ^. 0,15(1 - 0,3 ^. 0,4) / (60000 ^. 0,4) = 0,62.

Колесная база – L является одним из наиболее важных параметров конструкции ПА. Ее значение определяется в соответствии с формулой:

L = G_Н ( l_К + D + 0,5 l_ПЛ) / (G_Н + G₀ – G₁),(5)

где G_Н - номинальный вес груза, Н;

l_К - расстояние от передней оси автомобиля до задней стенки кабины,

для автомобилей с колесной формулой 6×6, l_К = 360 мм;

D- зазор между задней стенкой кабины и кузовом D @ 100 мм;

l_ПЛ - длина грузовой платформы, выбирается по прототипу или в зависимости от габаритов размещаемого оборудования, мм;

G₀, G₁ - весовая нагрузка на переднюю ось автомобиля без груза и с грузом, автомобилей с кабиной за двигателем G₀= 0,75G₁ = 0,75 × 45000 = 33750 Н.

L = 39200 (360 + 100 + 0,5 ^. 6000) / (39200 + 36000 – 45000) = 4491 мм.

2.2. Определение координат ЦТ и развесовки по осям

При компоновке необходимо чтобы пожарная надстройка не перегружала шасси, не изменяла распределение весовых нагрузок по осям, не поднимала центр тяжести, не увеличивала габариты машины, не ухудшала параметры профильной проходимости. Максимальная высота расположения оборудования не должна превышать 1,8 м от поверхности земли. Размещение оборудования в глубину отсека должно быть не более 0,6 м.

На основании проработки размещения пожарного оборудования, обеспечивающего оптимальные тактико-технические показатели ПА, составляется эскизная компоновка и схема весовых нагрузок, действующих на ПА (Рис. 1).

Координаты центра тяжести ПА (мм) определяются как:

х_Gа = å(G_i^. х_i) / G_А; y_Gа = å(G_i^. y_i) / G_А; z_Gа = å(G_i^. z_i) / G_А, (6)

где х_Gа, y_Gа, z_Gа –координаты центра тяжести ПА по осям Ох, Оy, Оz;

G_i – вес отдельных элементов конструкции ПА, Н;

G_А– полный вес ПА, равный сумме G_i, Н;

х_i, y_i, z_i – координаты центров тяжести отдельных элементов

конструкции ПА по осям Ох, Оy, Оz, мм.

х_Gа = 292471/113288 = 2,58 м.

z_Gа = 162876/113288= 1,43 м.

Распределения полного веса ПА на заднюю ось – G₂ и переднюю ось – G₁ (H) вычисляется по нижеследующим формулам. Полученные результаты сравниваются с предварительно принятыми значениями:

G₂ + G₃ = 0,7×G_A;

где а₁ – расстояние от передней оси до центра тяжести ПА, мм;

L – колесная база ПА, мм.

G₂ = 0,7×113288 = 79301,6 Н (8092 кг),

G₁ = 113288 – 79301,6 = 33986 H (3468 кг).

Рисунок.1 Схема к определению колесной базы.

Рисунок.2 Схема весовых нагрузок действующих на ПА.

3. ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНОГО АВТОМОБИЛЯ

Способность ПА в кратчайший срок прибывать к месту вызова оценивается главным образом его тягово-скоростными свойствами. Они предопределяют диапазон скоростей движения и предельные ускорения ПА, возможные на тяговом режиме по техническим характеристикам двигателя и сцеплению ведущих колес с дорогой в различных эксплуатационных условиях.

3.1. Выбор параметров тягового расчета

Для проведения тягового расчета необходимо выбрать типоразмер пневматических шин, относительную радиальную деформацию их профиля, механический КПД трансмиссии, коэффициент обтекаемости машины, коэффициент сопротивления движению и предварительно определить динамический и кинематический радиусы колеса, а также площадь Миделя.

3.1.1. Типоразмер шин и радиусы колеса

Выбор пневматических шин производится с учетом их номенклатуры по наиболее нагруженным колесам ПА.

Динамический радиус колеса - r_Д(м)в первом приближении принимается равным статическому радиусу прототипа - r_СТ, который приводится в ГОСТ на пневматические шины.

При отсутствии данных по статическому радиусу для эластичных шин пользуются следующим выражением:

r_Д = 0,5 d + l_Ш^. D^.В_Ш, (8)

где d-посадочный диаметр обода колеса, указанный в маркировке шины в мм или дюймах, м;

l_Ш - относительная радиальная деформация профиля шины (коэффициент смятия шины под нагрузкой), принимаемый l_Ш=0,89…0,9;

D-отношение высоты профиля шины к ее ширине: для обычных автомобильных шин принимается D= 0,85

В_Ш–ширина профиля шины, указанная в маркировке в мм, м.

Шина 425/85 R21 (1260х425-533Р)

Радиус качения колеса (кинематический) - r_К определяется экспериментально. При отсутствии экспериментальных данных для радиальных шин r_К = 1,04 r_Д.

r_д = 0,5 ^. 533+ 0,89 ^. 425 ^. 0,85 = 0,58 м;

r_к = 1,04 ^. 0,58 = 0,6м.

3.1.2. Коэффициент полезного действия трансмиссии

Коэффициент полезного действия механической трансмиссии (КПД) характеризует потери мощности в механизмах трансмиссии при ее передаче от первичного вала коробки передач до ведущих колес.

КПД механической трансмиссии - h_ТР равен произведению коэффициентов полезного действия входящих в трансмиссию механизмов:

h_ТР = h_КП ^. h_ДК ^. h_К ^. h_Г^. h_кр^._, (9)

где h_КП -КПД коробки передач (основной), принимаемый 0,96…0,98;

h_ДК -КПД дополнительной коробки (раздаточной, демультипликатора), варьируемый в пределах 0,93…0,97;

h_К -КПД карданной передачи, для одного шарнира h_{К =} 0,995;

h_Г – КПД главной передачи, варьируемый в пределах 0,93…0,97;

h_кр – КПД колесного редуктора, принимаемый h_кр = 0,96…0,98.

h_тр = 0,98 ^. 0,94 ^. 0,995 ^. 0,94 ^. 0,95= 0,8.

3.1.3. Коэффициент обтекаемости и площадь Миделя

Аэродинамические свойства ПА характеризуются фактором обтекаемости, представляющим собой произведение коэффициента обтекаемости и площади лобового сопротивления (Миделя).

Коэффициент обтекаемости - k_В равен силе сопротивления воздуха, действующей на один квадратный метр лобовой площади ПА при скорости его движения 1 м^.с^-1.

Площадь Миделя – S_М равна площади проекции ПА на плоскость, перпендикулярную его продольной оси. В проектных расчетах она определяется из выражения:

S_М = a ^. В_А ^. Н_А, (10)

где a - коэффициент заполнения площади:

для грузовых автомобилей и автопоездов a = 0,75…0,90;

В_А–габаритная(наибольшая) ширина ПА, определяемая по компоновочной схеме или принимаемая по прототипу, м;

Н_А – габаритная (наибольшая) высота ПА, определяемая по компоновочной схеме или принимаемая по прототипу, м.

S_м = 0,76 ^. 2,5 ^. 3,15 = 5,98 м².

Фактор обтекаемости – К_В определяется как:

К_В = k_В ^. S_М.(11)

К_в = 0,6 ^. 5,98 = 3,59.

3.2. Расчет параметров двигателя пожарного автомобиля

Требуемая эффективная мощность двигателя определяется из уравнения мощностного баланса при движении ПА с максимальной скоростью:

N_ЕJ =( y_J ^. G_А ^.J_{А max} + к_В ^. S_м ^. J_А³ _max )/ 1000 h_ТР, (12)

где N_ЕJ-эффективная мощность двигателя при максимальной скорости движения ПА (кВт);

y_J-коэффициент сопротивления движению, соответствующий четвертой категории дорог, принимается y_J = 0,02.

N_ЕJ = = 53,79 кВт.

Максимальная эффективная мощность двигателя - N_Еmax (кВт) определяется с помощью следующего соотношения:

N_Еmax = N_ЕJ= 41,1 кВт_.(13)

Выбираем двигатель ЯМЗ – 238 ГМ2;

Мощность – 132 кВт;

Частота вращения – 1700 об/мин;

Максимальная критическая мощность 825 при 1300 об/мин;

Удельный расход топлива – 220;

Масса – 1170 кг.

3.2.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешняя скоростная характеристика является основой технического расчета проектируемого двигателя. Ее расчет ведется, как правило, по формуле С.Р. Лейдермана:

N_Е = N_Еmax ^. ( а( n / n_N)+ в(n / n_N)² – с(n / n_N)³),(14)

где N_Е - текущие значения эффективной мощности;

а, в, с – постоянные для каждого типа двигателя коэффициенты:

для дизельного двигателя а = 0,53, в = 1,56, с =1,09;

n -текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, об^.мин^-1;

n_N-частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности двигателя, об^.мин^-1 .

N_Е = 132 ^. ( 0,53(600 / 1700 ) + 1,56(600 / 1700)² – 1,09(600 / 1700)³) = 43,3 кВт.

Эффективный вращающий момент двигателя - М_Е при этом определяется как:

М_Е = 9550 N_Е / n,(15)

где n - текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, об^.мин^-1.

М_Е = 9550 * 43,3 / 600 = 689,56 Н^.м.

Скоростной интервал между задаваемыми значениями частоты вращения коленчатого вала двигателя принимается в диапазоне 500…1000 об/мин. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

Таблица 3. Параметры внешней скоростной характеристики двигателя

N,об.мин-1
NЕ, кВт	33,4425656	72,46673145	109,2032394
МЕ, Н.м	532,2941691	629,1429867	651,8068351	600,2857143

По полученным значениям строим графики соответствующие внешней скоростной характеристики двигателя, рисунок 3.

Рисунок.3 Внешняя скоростная характеристика

3.3. Расчет параметров трансмиссии

Правильный расчет параметров трансмиссии является необходимой предпосылкой получения высоких средних скоростей движения ПА и его хорошей топливной экономичности.

3.3.1. Передаточное число главной передачи

Передаточное число главной передачи - i_Г определяется из условия обеспечения заданной максимальной скорости движения ПА на высшей ступени в коробке передач по формуле:

i_Г = 0,377 ^. r_К ^. n_J / (i_КПВ^. i_ДКВ^. J_{А max}),(16)

где r_К – кинематический радиус качения колеса, м;

i_КПВ – передаточное число высшей ступени основной коробки:

для коробок грузовых автомобилей с числом передач, не превышающим шесть, i_КПВ = 1;

для остальных автомобилей принимается 0,6…1,0;

i_ДКВ – передаточное число высшей передачи дополнительной коробки передач или демультипликатора, в расчетах принимается 1…1,44 (1 – при ее отсутствии);

J_{А max}-максимальная скорость движения автомобиля на прямой передаче,км^.ч^-1;

n_J-частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальной скорости движения ПА, об^.мин^-1. Она определяется через коэффициент оборотистости двигателя:

n_J = J_{А max}^. h_ОД,(17)

где h_ОД – коэффициент оборотистости двигателя, принимаемый для легковых автомобилей и грузовых с дизельным двигателем в пределах 30…35, для грузовых автомобилей с бензиновым двигателем - 35…45.

n_J= 51,59 ^. 30 = 1547,7 об ^. мин^-1.

i_Г = 0,377 ^. 0,6 ^. 1547,7 / (1 ^. 1,2 ^. 51,59) = 5,65.

3.3.2. Передаточное число низшей ступени коробки передач

Передаточное число низшей (первой) ступени основной коробки передач - i_КПН находится из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги:

i_КПН = G_А^. y_max ^. r_Д / (М_Еmax ^. i_ДК ^. i_Г^. h_ТР),(18)

где y_max -максимальное значение суммарного коэффициента сопротивления дороги, принимаемое в расчетах равным 0,4.

i_КПН = 113288 ^. 0,4 ^. 0,58 / (651,8 ^. 1 ^. 5,65 ^. 0,8) =8,92.

Полученное значение первой передачи основной коробки проверяется по условию буксования. Буксования не будет, если выполняется неравенство:

для полноприводных ПА

i_КПН £ G_j^. j_сц ^. r_Д / (М_Еmax ^. i_ДК ^. i_Г ^. h_ТР )(L/(L-h_g*φ_сц)); (19)

где G_j -сцепной вес ПА, т.е. вес приходящийся на ведущую ось, Н;

j_сц - коэффициент сцепления шин с дорогой, принимаемый для сухого шоссе 0,7…0,8;

L – база автомобиля, принимается из компоновочной схемы, м;

h_g – высота центра масс, принимается из компоновочной схемы, м.

i_КПН = 8,92 £ 79301,6 ^. 0,8 ^. 0,58 / (651,8^. 1 ^. 5,65 ^. 0,8) =12,48.

Условие выполняется.

3.3.3. Передаточные числа промежуточных ступеней коробки передач

Передаточные числа промежуточных ступеней коробки передач выбираютcя из условия обеспечения максимальной интенсивности разгона ПА, а также возможности длительного движения при повышенном сопротивлении дороги.

Для использования в процессе разгона ПА наибольшей средней мощности двигателя, частота вращения его коленчатого вала должна находиться в диапазоне частот, близких к частоте, соответствующей максимальной мощности. Тогда передаточное число каждой последующей ступени получается из предыдущего умножением на постоянный множитель ряда геометрической прогрессии. Для i-й ступени коробки передач имеем:

i_{КП i} = (i_КПН ^{m-i .} i_КПВ ^i-1) ^{1 / ( m-1)}, (20)

гдеi_КПi – передаточное число i-й ступени коробки передач;

i_КПН – передаточное число низшей ступени коробки передач;

i_КПВ – передаточное число высшей ступени коробки передач;

m – количество ступеней коробки передач.

i_КП =(8,92^{5-1 .} 1^1--1) ^{1 / ( 5-1)} = 8,92;

i_{КП 2} =5,16; i_{КП 3} =2,98; i_{КП 4} = 1,72; i_{КП 5} = 1.

3.3.4. Передаточное число низшей ступеней дополнительной коробки передач.

Дополнительные коробки передач бывают двух типов: демультипликаторы и раздаточные коробки. Первые применяются в трансмиссиях многоосных ПА с не ведущими передними осями. Раздаточные коробки применяются в трансмиссиях полноприводных ПА.

Передаточное число низшей ступени дополнительной коробки передач определяется из условия обеспечения возможности движения ПА по дороге с заданным суммарным коэффициентом сопротивления:

i_ДКН = G_А^. y_max^. r_Д / (М_Еmax ^. i_КПН ^. i_Г^. h_ТР),

где y_max -максимальное значение суммарного коэффициента сопротивления дороги, принимаемое для ПА с раздаточной коробкой y_max = 0,7…0,9.

i_ДКН – передаточное число низшей ступени дополнительной коробки передач;

i_ДКН = 113288 ^. 0,8 ^. 0,58 / (651,8^. 8,92 ^. 5,65 ^. 0,8) = 2.

Полученное значение i_ДКН проверяется по условию сцепления ведущих колес с дорогой.

i_{ДКН φ} = G_j^. j_сц ^. r_Д / (М_Еmax ^. i_КПН ^. i_Г ^. h_ТР );

где i_{ДКН φ} – передаточное число низшей ступени дополнительной коробки передач по условиям сцепления ведущих колес с дорогой, а также по условию обеспечения минимальной устойчивой скорости движения ПА:

i_{ДКН φ} = 79301,6 ^. 0,7 ^. 0,58 / (651,8^. 8,92 ^. 5,65 ^. 0,8) = 1,22;

i_{ДКН υ} = 0,377 ^. r_к ^. n_min / ( i_КПН ^. i_Г ^. υ_min ),

где i_{ДКН υ}– передаточное число низшей ступени дополнительной коробки передач по условию обеспечения минимальной устойчивой скорости движения ПА;

n_min – минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

υ_min - минимальная устойчивая скорость движения ПА, принимаемая равной 2…3 км/ч.

i_{ДКН υ} = 0,377 ^. 0,6 ^. 600 / (8,92 ^. 5,65 ^. 2) = 1,34.

3.4. Построение тяговой характеристики

Тяговое усилие на колесе определяется из выражения:

F_Кi = М_Е^. i_КПi ^. i_ДК ^. i_Г ^. h_ТР / r_Д,(24)

где F_Кi - тяговое усилие при i-й ступени коробки передач, Н;

М_Е – эффективный вращающий момент двигателя, принимаемый в соответствии с выбранными частотами вращения коленчатого вала по внешней скоростной характеристике, Н^.м;

i_КПi –передаточное число i-й ступени коробки передач.

F_К1 = 532,29 ^. 8,92 ^. 1 ^. 5,65 ^. 0,8 / 0,58 = 37002,1 Н и т.д.

Скорость движения ПА - J_А(м^.с^-1) при заданной частоте вращения коленчатого вала двигателя – n (об^.мин^-1) c учетом передаточного числа трансмиссии вычисляется по формуле:

J_А = 0,105 ^. r_К ^. n / i _ТР, (25)

где r_К – кинематический радиус качения колеса, м;

i _ТР– общее передаточное число трансмиссии, определяемое как:

i _ТР = i_КП ^. i_ДК ^. i_Г. (26)

i _ТР1 =8,92 ^. 1 ^. 5,65 = 50,39.

J_А1 = 0,105 ^. 0,6 ^. 600 /50,39 =0,75 м^.с^-1.

Полученные численные значения сводим в таблицу 4.

Таблица 4. Параметры тяговой характеристики АСА

Пере-дача	Параметр	Частота вращения коленчатого вала двигателя, об.мин-1
	FК1,Н	37002,15384	43734,5493	45310,015	41728,5509
JА, м . с-1	0,750029763	1,375054566	2,000079368	2,62510417
	FК2,Н	21410,94278	25306,57909	26218,20726	24145,8273
JА, м . с-1	1,296193118	2,376354049	3,456514981	4,53667591
	FК3,Н	12389,23747	14643,4102	15170,91513	13971,7523
JА, м . с-1	2,165397684	3,969895755	5,774393825	7,5788919
	FК4,Н	7168,913887	8473,269399	8778,505088	8084,62095
JА, м . с-1	3,871258201	7,097306702	10,3233552	13,5494037
	FК5,Н	4148,223525	4902,976379	5079,598094	4678,08867
JА, м . с-1	6,690265487	12,26548673	17,84070796	23,4159292

По полученным данным строим для каждой передачи тяговую характеристику АСА, представленную на рисунке 4.

Рисунок. 4 Тяговая характеристика пожарного автомобиля

3.5. Построение динамической характеристики

Для построения динамической характеристики ПА пользуются уравнением так называемого динамического фактора:

D = (F_К - F_В) / G_А, (27)

где D – динамический фактор, предложенный академиком Е.А. Чудаковым для сравнительной оценки динамических свойств автомобилей с различными техническими характеристиками;

F_В– сила сопротивления воздуха, определяемая через фактор обтекаемости (формула 11)и скорость движения ПА, Н:

F_В = К_В ^. (J_А) ². (28)

F_В = 3,59 ^. (0,75) ² = 2,01 Н и т.д.

D₁ = (37002,1 - 2,01) / 113288 = 0,32 и т.д.

Результаты расчетов, аналогично порядку построения тяговой характеристики, сводятся в таблицу 5.

Таблица 5. Параметры динамической характеристики АСА