Обеспечение технической готовности и работоспособности пожарных автоцистерн объектовых пожарных частей в условиях низких температур

Государственная противопожарная служба (ГПС) входит в состав Министерства внутренних дел Российской Федерации в качестве самостоятельной оперативной службы. Подразделения ГПС обеспечивают организацию предупреждения и тушения пожаров и делятся на две группы: территориальные и объектовые. Территориальные подразделения осуществляют свои функции в городах и населенных пунктах. Объектовые подразделения ГПС создаются на крупных предприятиях различных отраслей промышленности, энергетики, культурно — просветительных учреждений и т. д.

На протяжении последних десятилетий особенности организации и функционирования территориальных подразделений ГПС интенсивно исследовались. Их результаты изложены в ряде диссертационных работ и публикаций [22, 23, 32, 94]. В течение этого периода были выполнены многочисленные исследования по эксплуатации пожарной техники. По этому направлению опубликованы монографии [47, 49, 64, 108, 109, 110, 111] и выполнены диссертационные работы [4, 21,43,69, 103, 104].

Результаты указанных трудов позволили, во-первых, обосновать проблемы по совершенствованию деятельности подразделений ГПС. Важным, во-вторых, стало дальнейшее совершенствование эксплуатации пожарных машин, повышение надежности их работы, обеспечение боевой готовности. В-третьих, на основании ряда работ [3, 4, 5, 95, 109 и др.] было показано, что в области пожаротушения и эксплуатации пожарной техники, наиболее тяжелыми, являются условия при низких температурах, т. е. зимой.

Основные выводы из многочисленных литературных источников по эксплуатации пожарных автомобилей (ПА) сводятся к следующему. Наиболее сложная оперативная обстановка с пожарами складывается в зимних условиях. В этот период по сравнению с другими периодами, происходит наибольшее количество пожаров. Продолжительность их тушения также наибольшая.

При низких температурах увеличивается время следования ПА на пожа ры, ускоряется износ элементов, увеличивается расход топлива, что обусловлено ухудшением условий дорожного движения, а также пониженной скоростью прогрева силового агрегата и масла в трансмиссии, что не позволяет в первые минуты движения обеспечить подведение к ведущим колесам полной мощности.

Тушение затяжных и крупных пожаров сопровождается значительным ухудшением условий подачи воды вследствие образования льда на внутренних поверхностях рукавной арматуры и стволов. В этих условиях случается замерзание воды в полостях пожарных центробежных насосов. Значительные трудности обнаруживаются при разборке рукавных линий после тушения пожаров.

Особенности эксплуатации ПА в условиях низких температур учитываются в соответствующих нормативных документах. Для регионов России с длительными периодами эксплуатации ПА в условиях низких температур уменьшены нормативы пробегов АЦ между техническим обслуживанием, снижены величины пробегов ПА до капитального ремонта, увеличена нормативная трудоемкость выполнения работ по техническому обслуживанию № 2, текущему и капитальному ремонту [86]. Эти особенности учтены также в Концепции развития производства пожарных автомобилей в РФ, где записано: «разработать и организовать производство ПА, ориентированные на эксплуатацию в холодных климатических условиях РФ», (п. 20.2, стр. 12).

Сформулированные выводы сделаны, как было указано, на основании обобщения и исследований функционирования территориальных подразделений ГПС. К сожалению, никем не исследовались особенности эксплуатации ПА объектовых пожарных частей (ОПЧ) и обеспечения их технической готовности и работоспособности в зимний период. Основу парка пожарных автомобилей ОПЧ составляют пожарные автоцистерны (АЦ). Они составляют свыше 70% парка основных ПА в подразделениях Первого управлений ГУ ГПС МВД РФ [74]. В связи с этим изучение особенностей эксплуатации АЦ в ОПЧ в зимний период является актуальной задачей.

Техническая готовность и работоспособность АЦ определяется рядом факторов. Первой группой из них, является заложенный в конструкцию узлов, агрегатов и механизмов уровень качества, определяющий в свою очередь надежность их работы. Эта группа факторов имеет государственное значение, ей всегда придавалось особое значение [38, 60, 64, 71, 77].

Второй группой факторов, в значительной мере влияющей на другие, является приспособленность базовых агрегатов, специальных узлов и механизмов, пожарно-технического оборудования АЦ к особенностям эксплуатации при экстремальных значениях параметров окружающей среды. Эти вопросы рассмотрены в работах [3, 5, 15, 21, 42, 43, 69, 109].

Третьей группой факторов является квалификация и опыт личного состава, эксплуатирующего машины. В ГПС это находит отражение в уставах и наставлениях, приказах МВД [19, 84, 85, 86, 87, 88].

Пожары на объектах различных отраслей промышленности могут носить затяжной характер и превращаться в крупные пожары, тушение которых длится многие часы. При этом фактор времени оперативного реагирования подразделений ГПС на вызовы является решающим в снижении, как числа человеческих жертв, так и размера материального ущерба от пожаров. Количество пожаров в регионах, обслуживаемых территориальными подразделениями ГПС в последние годы находятся на уровне 270.310 тысяч в год. Крупные же пожары составляют от этого количества 0,04.0,4%, ущерб же от них достигает 10.17% [96]. Для недопущения перерастания ординарных пожаров (аварий) в крупные пожары или катастрофы на пожаро — взрывооопасных объектах необходимо обеспечивать высокую мобильность, постоянную техническую готовность и работоспособность АЦ при любых погодных условиях.

Цель диссертационной работы — изучение особенностей эксплуатации АЦ в объектовых пожарных частях для обоснования путей обеспечения их технической готовности и работоспособности в условиях низких температур. Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

— на примере объектовых пожарных частей ОАО «Химпром» изучить особенности эксплуатации АЦ в зимний период;

— создать подвижную экспериментальную установку на базе АЦ для оценки теплового состояния силового агрегата и вывозимых огнетушащих веществ;

— аналитически и экспериментально исследовать изменение теплового состояния силового агрегата, при тепловой подготовке в условиях гаража пожарного депо и огнетушащих веществ — в период внегаражного пребывания АЦ;

— обосновать рациональные значения начального теплового состояния силового агрегата АЦ и предельные значения теплового состояния огнетушащих веществ в условиях низких температур;

— аналитически обосновать и экспериментально подтвердить энергозатраты на поддержание рациональных значений температур силового агрегата и огнетушащих веществ АЦ;

— обосновать возможные пути повышения технической готовности и работоспособности АЦ объектовых пожарных частей в зимний период эксплуатации, а также параметры систем обеспечения рациональных тепловых режимов элементов силового агрегата и огнетушащих веществ специальной АЦ для объектовых ПЧ.

Объекты исследования — силовой агрегат, огнетушащие вещества в цистерне и пенобаке АЦ, отсек с СИЗОД.

Предмет исследования — оценка влияния теплового состояния силового агрегата, огнетушащих веществ в цистерне и пенобаке на техническую готовность АЦ и ее работоспособность в условиях низких температур.

Методы исследований — математическое моделирование, экспериментальные исследования, лабораторные опыты и натурные испытания.

Научная новизна диссертации состоит в том, что впервые:

— проанализированы особенности дежурства АЦ в ОПЧ;

— обоснован способ подогрева и рациональные схемы размещения электрических подогревателей элементов силового агрегата АЦ;

— экспериментально подтверждена целесообразность поддержания в условиях гаража температуры охлаждающей жидкости и моторного масла в картере двигателя + 50 °C, масла в коробке перемены передач (КПП) +40°С;

— определены мощности электрических подогревателей, необходимые для локальной тепловой подготовки силового агрегата и огнетушащих веществ в условиях гаража, а также параметры систем активной и пассивной тепловой защиты элементов, обеспечивающие неограниченную хладоустойчивостъ емкостей с огнетушащими веществами и модуля со средствами индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД), в период внегаражного пребывания АЦ;

— теоретически обоснованы и экспериментально проверены способы и средства локальной тепловой подготовки элементов АЦ в режиме ожидания, а также систем активной и пассивной тепловой защиты хладочувствительных элементов АЦ в условиях низких температур.

Достоверность результатов и выводов обеспечивается: их широкой экспериментальной проверкой в лабораторных и натурных испытаниях, включая эксперименты по оценке эффективности систем активной и пассивной тепловой защиты элементов АЦиспользованием методов аналитического описания процессов с сопоставлением результатов с фундаментальными зависимостями известными в литературе и полученных другими методами и авторамиоснащением современной аппаратурой экспериментальной подвижной испытательной установки на базе АЦ в период нахождения ее в боевом расчете пожарной частиадекватностью результатов математического моделирования и экспериментальных данныхапробацией материалов исследования подтвержденных актами практической реализации.

Практическая значимость диссертации состоит в следующем:

— обоснованы и выбраны энергоэффективные способы и средства тепловой подготовки элементов АЦ в условиях гаража;

— определены температурные и временные границы хладоустойчивости элементов АЦ-40(130)63Б и АЦ-40(433 104)001 при низких температурах, которые отражены в соответствующих номограммах и таблицах.

— установлена возможность увеличения на 20.25% средней скорости движения АЦ, при движении на пожар в условиях низких температур;

— разработаны и испытаны средства тепловой защиты ОТВ и СИЗОД специальной АЦ, приспособленной для работы в условиях низких температур.

Практическую ценность имеют:

— разработанные технологические основы тепловой подготовки АЦ в условиях гаража, средства локального электрического подогрева элементов АЦ, а также системы электрического питания, коммутации и защиты, реализованные в устройствах размещенных на АЦ.

— разработанные активные и пассивные средства тепловой защиты элементов АЦ.

— установка для проверки герметичности внутренней полости пожарного насоса АЦ, при помощи специального устройства с воздушным струйным вакуумным насосом.

— способ активной тепловой защиты рукавных линий за счет подпитки общего потока подогретой водой из цистерны АЦ;

— устройство (МП — 80), позволяющее производить автоматическое, за счет разности давлений в питающих линиях, переключение рукавных линий, благодаря чему обеспечивается непрерывная подача огнетушащих веществ к пожарным стволам;

— обоснование основных подходов, позволяющих ускорить разработку основной АЦ общего применения для объектовых пожарных частей и других специальных автомобилей, приспособленных для работы в условиях низких температур.

Результаты работы могут быть использованы для аналитической оценки значений разовой и циклической хладоустойчивости автофургонов, автоцистерн, железнодорожных, речных, морских, авиа танк — контейнеров, повышения технической готовности и хладоустойчивости транспортных средств специального назначения. Разработанные технологии огнезащиты пенополиуретана (а также пе-нополистирола, карбамидо и фенол — формальдегидных пенопластов) алюмоси-ликатным покрытием «Силофор», позволяют существенно увеличивать огнеус-тойчивость теплоизоляционных конструкций транспортных средств и в строительстве.

Апробация и практическая реализация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы были представлены и обсуждены на Всероссийской научно — практической конференции по проблемам пожарной безопасности в 1999 г., IV Международной конференции «Полимерные материалы пониженной горючести» г. Волгоград 17−19 октября 2000 г., факультете охраны труда Нишского госуниверситета на Международной научно — практической конференции охраны труда в 2000 г., научных семинарах кафедр Академии ГПС МВД России, г. Москва и Чувашского госуниверситета, г. Чебоксары. Материалы исследований используются в учебном процессе Академии ГПС МВД РФ по дисциплине «Пожарная техника», а также на занятиях по служебной подготовке в гарнизоне пожарной охраны Чувашской Республики.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 6 печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложения. Работа без приложения содержит 276 страниц машинописного текста, иллюстрированных 93 рисунками и 36 таблицами. В библиографии приведены 111 литературных источников.

9. Результаты работы могут быть использованы для аналитической оценки значений разовой и циклической хладоустойчивости автофургонов, автоцистерн, железнодорожных, речных, морских танк — контейнеров, транспортных средств специального назначения. Разработанные технологии огнезащиты пенополиуретана (а также пенополистирола, карбамидо и фенол — формальдегидных пенопла-стов) алюмосиликатным покрытием «Силофор», позволяют существенно увеличить огнестойкость теплоизоляции транспортных средств и строительных конструкций.