Конструирование пожарной автоцистерны

Конструирование пожарной автоцистерны

 

Назначение и область применения ПНС

 

Пожарные насосные станции относятся к основным пожарным автомобилям и предназначены для подачи воды по магистральным пожарным рукавам непосредственно к лафетным стволам или к пожарным автомобилям с последующей подачей воды на пожар. Кроме того, ПНС могут использоваться для создания резервного запаса воды вблизи от места крупного пожара.

Выбор шасси, силового агрегата и надстройки ПНС

 

Для правильного выбора шасси и силового агрегата проектируемого пожарного автомобиля следует исходя из среднестатистической продолжительности следования ПА - t_сл, определяемого по формуле:

 

t _сл = R / с₁^. с₂^. с₃^. с₄^. J _{А мах}

 

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 (0,3…0,4);

с₂ - коэффициент развития мощности (0,8);

с₃ - коэффициент учета климатических условий (0,5…0,9);

с₄ - коэффициент учета дорожных условий (0,3…1,0);

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

t_сл = 8 / 0,3. 0,8^. 0,8^. 0,95^. 99 = 0,44 ч.

J_{А мах} = 8 / (0,44. 0,3. 0,8. 0,8. 0,95) = 99 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	Россия	Россия		Прототип (проект)
1	2	3	4	5	6	7
1. Тип	(ПНС)	ПНС-110				«ПНС-110»
2. Колесная формула шасси		6х6 ЗИЛ-131				4x2 КамАЗ- 4308
3. Компоновочная схема		КЛ				КЛ
4. Положение кабины		КЗД				КНД
5. Номинальная грузоподьемность, кг	MН	5000				6500
6. Полная масса, кг	MА	10800				11500
продолжение таблицы 1
1	2	3	4	5	6	7
7. Пеносмеситель		ПС-12				ПС-12
8. Габариты, мм длина ширина высота	L А ´ В А ´ Н А	7370 2500 2680				7225 2422 2620
9. Максимальная скорость км. ч-1	JАmах	80				105
10. Расход топлива при работе насосной установки в номинальном режиме, кг/с	QS	40				18,4
11. Тип, модель Двигателя привода насоса		дизельный четырехтактный, 2Д-12				V8Д 645
12. Максимальная мощность, кВт	NЕ mах	200				135
13. Частота вращения коленвала при NЕ мах	nN	1350				2200
14. Максимальный вращающий момент, Н.м	МЕmах	402				510
15. Масса двигателя, кг	mд	510				743

 

Где КЛ - классическая компоновка; ПП - переднеприводная компоновка; КЗД - кабина за двигателем; КНД - кабина над двигателем; КПД - кабина перед двигателем.

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

 

Таблица 2 - Характеристики сборочных единиц и агрегатов проектируемого пожарного автомобиля

Наименование сборочной единицы, агрегата	Масса, кг	Габариты, мм l ´ b ´ h	Координаты центра масс		Статические моменты, кг.м
			хi	zi	Mi.хi	Mi.zi
1	2	3	4	5	6	7
1. Кабина	735	2000´2200´2300 GК	1,3	1,25	1430	1375
Команда	3´80
Дополнительное электрооборудование	25
Оборудование в ящике кабины	100
2. Двигатель с коробкой передач	1836	1500´1200´1300 GДВ	0,5	1,1	918	2019,6
3. Топливные баки для ДН	714	GБН	2,6	2,0	1856,4	1428
4. Шасси	7143	7550´2422´1300 GШ	2,8	0,75	20000,4	5357,25
5. Пожарное оборудование, рукава	102	GПТО	4,5	2,25	459	229,5
6. Двигатель насосной установки	817	GДН	3,9	1,5	3186,3	1225,5
7. Насос	204	GПН	5,0	1,5	1020	306
ВСЕГО:	11916

 

Проанализировав основные ПНС, находящиеся на вооружении в нашей стране, выбираем первый способ создания проектируемой машины: на серийное шасси устанавливаем пожарную надстройку, т.е. кабину (салон) боевого расчета и специальную платформу с оборудованием.

В качестве прототипа ходовой части ПНС предлагаем использовать шасси типа «КамАЗ-4308» с передним рулевым управлением.

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

Кабина ПНС 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 ПНС оснащается проблесковыми маяками, сиреной, громкоговорителями и радиооборудованием.

 

Компоновочный расчет пожарной насосной станции

 

Определение технико-эксплуатационных свойств пожарной насосной станции

 

Показатели управляемости

 

Критическая скорость ПА по условиям управляемости -J_УПР(м^.с^-1) определяется по следующей формуле:

J _УПР = (((j _У ² - f ²) / tg q - f) L ^. Cos q. g)^1/2, (47)

 

где j_У - коэффициент сцепления управляемых колес с дорогой, принимаемый в расчетах равным 0,6;

q - максимальный средний угол поворота управляемых колес ПА, обычно q = 0,62…0,7 рад. (35…40⁰);

L - колесная база ПА, м.

J_УПР = (((0,6 ² - 0,02²) / tg 40 - 0,02) 4.347. cos 40. 9,8)^1/2 = 3.79 м^.с^-1

Если ПА движется со скоростью большей, чем J_УПР, то управляемые колеса будут проскальзывать в поперечном направлении и поворот их на еще больший угол не изменит общего направления движения.

Предельный радиус поворота при эластичных шинах - R_Э (м) определяется как:

R _Э = L / (tg (q - s ₁) + tg s ₂), (48)

 

где s ₁ и s ₂ - углы увода колес, соответственно, передней и задней оси, град:

 

s ₁ = F _{s 1} / å k _УВ;

s ₂ = F _{s 2} / å k _УВ, (49)

 

где k _УВ - коэффициент сопротивления уводу одного колеса:

для грузовыхk _УВ = 800…1500 Н^. град^-1.

Предельные значения боковых сил на колесах передней - F_s1 и задней - F_s2(Н) оси, при которых колеса катятся еще без бокового скольжения, определяются из выражений:

 

F _{s 1} = 0,4 j. G ₁;

F _{s 2} = 0,4 j. G ₂, (50)

 

где j - коэффициент сцепления колес с дорогой, принимаемый в расчетах равным 0,6;

G_1, G₂ - силы тяжести от полной массы ПА, приходящиеся, соответственно, на переднюю, заднюю ось автомобиля, Н.

F_s1 = 0,4. 0,6. 35033 = 8407,92 Н;

F_s2 = 0,4. 0,6. 81743,8 = 19618,5 Н;

s₁ = 8407,92 / (1000 +1000) = 4,2 град.;

s₂ = 19618,5 / (1000 +1000+1000+1000) = 4,91 град.;

R_Э = 4,347 / (tg (40 - 4,2) + tg 4,91) = 5,4 м.

Путем сравнения предельного радиуса поворота при эластичных шинах с радиусом поворота при жестких шинах определяют поворачиваемость ПА:

 

R = L / tg q. (51)

 

R= 4,347 / tg 40 = 5,2 м.

В данном случае R_Э больше R, поэтому можно сказать, что пожарная насосная станция обладает недостаточной поворачиваемостью.

 

Выводы

 

В результате проведённых расчётов была спроектирована пожарная насосная станция, представленная на рисунке А1 и состоящяя из: кабины, двигателя с коробкой передач, топливных баков, шасси, отсеков для пожарного оборудования, двигателя насосной установки, насоса ПН-110. Более подробно поэлементный состав АЦ представлен в таблице 3.

В качестве базового шасси выбрано шасси типа «ЗИЛ - 4331». В качестве силового агрегата предлагается использовать наиболее удовлетворяющий по своим характеристикам, дизель «ЗИЛ 645 V 8 Д».

Разработанная АЦ отличается от аналогов модернизированным шасси, лучшими показателями подвижности и экономичности за счет наиболее полного соответствия современным тенденциям инженерного дизайна и использования двигателя ЗИЛ 645. Более подробный сравнительный анализ можно провести на основании численных значений представленных в таблице 2.

Проведенные расчеты показывают, что спроектированный автомобиль обладает удовлетворительными показателями тормозных свойств, устойчивости и управляемости и может быть рекомендован к использованию в частях МЧС и пожарной охраны.

 

Список литературы:

 

1. Осипов А.Г. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. - Иркутск.: ВСИ МВД России, 2007. -110 с.

2. Осипов А.Г. Методические указания по оформлению курсового и дипломного проектов. - Иркутск.: ВСИ МВД России, 2007. -16 с.

3. ГОСТ 12.2.047 - 86. ССБТ. Техника пожарная. Требования и определения.

4. ГОСТ 12.4. 009 - 85. ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов.

5. ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи. - М.: Издательство стандартов, 1968.

6. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД, Общие требования к текстовым документам. - М.: Издательство стандартов, 1968.

7. ГОСТ 2.106-68 ЕСКД. Текстовые документы. - М.: Издательство стандартов, 1968.

8. Пожарная техника: Учебник для высших учебных заведений МВД СССР / Под ред. М.Д. Безбородько. 2-е изд. Доп. и перераб. - М., 1989. - 335 с.

9. Автомобильный справочник НИИАТ. - М.: Транспорт, 1989. -220 с.

пожарный насосный обтекаемость шасси

Конструирование пожарной автоцистерны