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/м² 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 Р_о, Н, равна (рис. 9.43)

P_o = T + R, (9.13)

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, м²; 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

, (9.15)

где М_у – момент удерживающий, Н∙м; М_о – момент опрокидывающий, Н∙м.

Рис. 9.43. Силы, действующие на АГВТ

Из рис. 9.43 следует:

где G_a – сила веса, Н.

Сила веса определяется по формуле

(9.16)

где m – масса автомобиля, кг; g – земное ускорение, м/с².

Опрокидывающая сила Р_с, Н,

. (9.17)

Зная величины М_у и М_о, 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 К_у ≥ 2. Для повышения устойчивости АГВТ необходимо применять блокировку рессор.

Некоторые параметры технических характеристик АГВТ приведены в табл. 9.6.

Таблица 9.6

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.