Компоновка пожарного автомобиля

Общие требования. Компоновка – составление целого из частей. В пожарном автомобиле, как уже указывалось, частями являются базовые шасси и пожарная надстройка для размещения цистерн и баков для огнетушащих веществ, пожарного насоса и пожарного оборудования, дополнительная кабина (салон) для личного состава.

На большинстве автомобилей установлены поршневые карбюраторные двигатели или дизели. Наиболее часто двигатели расположены впереди кабины.

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 огнетушащих веществ, пожарно-техническое вооружение.

Пожарная надстройка с содержимым в ней оборудованием и огнетушащими веществами является, таким образом, перевозимым грузом. Масса этого груза постоянна, т.е. пожарный автомобиль не имеет холостых пробегов. По определению, он эксплуатируется в оперативном, т.е. транспортном режиме и в режиме стационарном, когда ПА установлен для выполнения основных работ, т.е. когда работает двигатель и потребители его энергии.

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

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

не снижать характеристик безопасности базового шасси;

обеспечивать в минимальное время осуществление действий по тушению пожаров 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. Важно и то, что большинство пожаров тушат автоцистернами.

Осуществляя компоновку ПА в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, выполняются следующие общие требования:

а) величина полной массы ПА не должна превышать 95% от величины максимальной массы, установленной для базового шасси;

б) удельная мощность (отношение максимальной мощности двигателя к полной массе ПА) должна быть не менее 11 кВт/т;

в) компоновка составных частей на раме автомобиля должна обеспечивать рациональное распределение массы ПА между осями. При этом нагрузка на управляемую ось должна составлять не менее 25% от полной массы ПА. Нагрузка на колеса правого и левого борта могут различаться не более ±1% от полной массы.

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

Компоновка пожарного автомобиля должна удовлетворять требованиям эргономики, т.е. она должна соответствовать антропометрическим свойствам человека. Основным параметром ее является рост человека. Все остальные размеры (ширина плеч, таза, длины рук и т.д.) определяются его ростом.

Антропометрическая характеристика пожарных принята по величине роста пожарных средней полосы европейской части нашей страны. Было установлено, что рост пожарных характеризуется нормальным законом распределения. Средний рост рост пожарных принят равным 170,5 см. По 5% пожарных самого низкого и самого высокого роста были исключены, как очень редко встречающиеся. Следовательно, учитывались пожарные 5 перцентилей (164,5 см) и 95 перцентилей рост 188,5 см).

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 расчетов, а также взаимного расположения цистерн и баков для огнетушащих веществ и пожарного насоса. Последнее будет определять и компоновку отсеков для пожарного оборудования (ПО).

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. 10.5). Оно и определяет собой возможности и ограничения компоновок ПН и П). Так, при поперечном размещении цистерны пожарный насос можно установить только сзади в кормовом насосном отсеке.

Рис. 10.5. Классификация компоновок АЦ

Компоновка салонов. В зависимости от численности боевого расчета АЦ, как и другие ПА, могут иметь посадочные формулы 1+2; 1+6; 1+8. Каждой из них соответствует своя компоновка салона. Во многих ПА и некоторых АЦ используется кабина базового шасси (рис. 10.6, а). В АЦ могут быть салоны с одним (рис. 10.6, б) или двумя рядами сидений. В салонах возможно размещение СИЗОД или установка пожарного насоса (рис. 10.6, б).

Несколько иная компоновка АЦ на шасси КамАЗ (рис. 10.6, 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.

Удобство размещения пожарных в КБР ПА оценивается такими конструктивными параметрами КБР, как длина, ширина, высота КБР; высота расположения сиденья; глубина сиденья; угол наклона подушки сиденья; угол, образованный подушкой и спинкой сиденья; угол наклона спинки сиденья (рис.10.7).

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.

Рис.10.7 Параметры, характеризующие удобство занимаемой позы пожарных в КБР при следовании к месту пожара и оказывающие влияние на основные конструктивные размеры КБР:

α – угол, характеризующий наклон туловища (спинки сиденья);

β – угол, между бедром и туловищем (угол между подушкой и спинкой сиденья);

γ – угол между бедром и голенью;

х – угол наклона полушки сиденья;

h_с – высота сиденья;

1,2,3,4 – проекция стопы, голени, бедра, туловища на горизонтальную плоскость;

⁰ – длина туловища пожарного с головой 95Р в каске;

Δ – расстояние между каской пожарного и потолком салона КБР;

Н_{КБР –} высота КБР;

L_КБР – длина КБР.

Значения х и α зависят от высоты сиденья h_с. Так, при значениях h_с = 290…330 мм х рекомендуется принимать соответственно равным 10⁰…8⁰. Угол α может изменяться в более широких пределах. Для минимального значения h_с = 290 мм рекомендуется α = 5⁰…20⁰, а при максимальном его значении рекомендуется α = 3⁰…18⁰.

Независимо от величины h_с углы и рекомендуются в пределах 85⁰ ≤ β ≤ 100⁰ и 90⁰ ≤ γ ≤ 120⁰.

Сиденья, сооруженные с указанными параметрами обеспечат комфортные условия пожарным при движении пожарного автомобиля.

Традиционно в нашей стране цистерны устанавливали вдоль продольной оси базового шасси. На АЦ с большой вместимостью цистерн стали применять поперечное их размещение (рис. 10.6, 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.

В зависимости от степени заполнения цистерны Н уменьшается на
8 – 10 %. Поэтому необходимо после тушения пожара заполнять цистерну водой. Это требуется для обеспечения оперативной 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. На 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. 10.5).

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 цистерны и баки для огнетушащих веществ, 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 ПО.

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 ПО.

Перечень ПО, возимого на АЦ, включает более 50 наименований различных приспособлений и устройств. На других ПА, например, автомобилях специального применения, перечень ПТВ значительно меньше.

Пожарное оборудование на пожарных автомобилях используется крайне неравномерно. Частота его применения на АЦ изменяются в очень широких пределах. Так, пожарные насосы включаются в работу на всех пожарах. Рукава всасывающие, в зависимости от их диаметра и развития водопроводной сети в городах, используются на 4…10%. всех пожаров. Пожарные напорные рукава диаметром 51 мм применяют на 80% пожаров, а диаметром 77 мм – только на 20% пожаров; а, например, гидроэлеватор – только на 1,1% всех случаев тушения пожаров.

Различные образцы ПО различаются по массе, размерам и занимаемым ими объемам. Так, масса комплекта пожарных рукавов на АЦ-40(131)137 составляет 270 кг, а объем, занимаемый ими равен 35…40% объема отсеков. Масса колонки пожарной равна 18 кг, а габаритные размеры находятся в пределах 430х190х1090 мм, пеносмесители различного типа имеют массу 4,6…6 кг при длине 420…520 мм, стволы различного назначения при длине до 450 мм имеют массу до 2 кг и т.д. Общая масса возимого и снимаемого с ПА пожарно-технического вооружения находятся в пределах 500…700 кг.

Например, на АЦ-40(131)153 в правых отсеках масса ПО была равна 250 кг, в левых – 200 кг и на крыше – 300 кг. Такое же распределение по массе реализовано на АЦ, сооруженное на шасси Урал-5556.

Размещение ПО должно удовлетворять ряду требований: способствовать минимальному времени боевого развертывания ПА, не снижать его оперативной подвижности, его крепление, как и размещение должно быть травмобезопасным.

Для реализации изложенных требований размещение ПО в отсеках ПА должно подчиняться принципу эргономики, согласно которому «… оборудование, органы управления и приборы должны располагаться в соответствии с логикой деятельности человека».

При размещении ПО в отсеках АЦ следует учитывать возможности:

группировки их по функциональному назначению;

значимости, на сколько оно важно для выполнения определенной группы операций;

оптимального размещения по конфигурации ПО, его массы, геометрических размеров;

последовательного использования, согласно которому оно используется при организации работы;

частоты использования; в соответствии, с чем элементы, наиболее часто используемые, должны находиться в самых удобных местах;

рациональной доступности оборудования для пожарных различного роста.

Эти принципы (или возможности) трудно согласовать между собой. Поэтому при разработке схемы размещения ПО на АЦ должен быть разумный компромисс.

Размещение отсеков для ПО и его крепление влияет на продолжительность подготовки и тушения пожара. Различие в размещении и креплении ПТВ прослеживается на рис. 10.8, характеризующем время его снятия и прокладку рукавной линии с первым стволом. Из этого рисунка следует, что необходимо размещать отсеки и крепить ПО в них так, чтобы оно было одинаково досягаемо пожарным различного роста.

Рис.10.8. Продолжительность снятии ПТВ и подачи первого ствола пожарными различного роста. Снятие ПТВ: 1 – на АЦ Шкода 2 – на АЦ Ельч (Польша). Подача первого ствола: 3 – Скутенг; 4 – Шкода; 5 - Ельч

Досягаемость размещения ПО в горизонтальной и вертикальной плоскостях определяется ростом пожарных. В составе караула обычно бывают пожарные разного роста.

Для облегчения работы по снятию и извлечению ПО из отсеков ПА следует, чтобы пожарные выполняли ее стоя, не изменяя позы (не поднимаясь на цыпочки и не приседая). А для этого необходимо, чтобы досягаемость до оборудования пожарными самого высокого роста (95-го перцентиля) и самого низкого роста (5-го перцентиля) была одинаковой.

Досягаемость в вертикальной плоскости определяется суммой расстояния до плечевой точки (Н _р ^0,95р) и длины руки. Досягаемость в горизонтальной плоскости определяется только длиной руки. Таким образом, область 1 на рис.10.9 будет определять область досягаемости пожарным самого высокого роста.

Рис.10.9. Зоны вертикальной и горизонтальной досягаемости:

1 – пожарными 95-го перцентиля;

2 – пожарными 5-го перцентиля.

Аналогичным образом можно обосновать область досягаемости пожарными самого низкого роста. Совместив обе зоны доступности, легко определить рациональную зону досягаемости 90% пожарных различного роста. На рис.10.10, она определяется: в вертикальной плоскости высотами 1920 и 910 мм, а в горизонтальной плоскости – величиной 390 мм. Именно в этой зоне наиболее рационально размещать отсеки с ПО. К сожалению, на некоторых АЦ эта зона (рис.10.10) используется нерационально.

Рис.10.10. Расположение отсеков относительно уровня земли:

1 – АЦП-6/3 (Урал-5557); 2 – АЦ-40(43202); 3 – АЦ-40(131)137; 4 – АЦ-40(130)63Б; 5 – АЦ –Болгария; 6 – ТLF – (ГДР); 7 – АЦ-3,2-40(4331).

Для рационального размещения пожарного оборудования проанализируем зоны досягаемости пожарными в сечении отсека и дадим им оценку в соответствии с ГОСТ 122.-33-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работы стоя.

1. Наиболее удобная зона работы – 1060…1360 мм (зона для размещения наиболее важного и часто используемого оборудования);

2. Верхняя удобная зона работы – 1360…1520 мм (зона для размещения основного оборудования);

3. Нижняя удобная рабочая зона – 910…1060 мм (зона для размещения громоздкого, наиболее тяжелого оборудования);

4. Верхняя менее удобная рабочая зона 1520…1720 мм (зона для размещения редко используемого не громоздкого и не тяжелого оборудования);

5. Верхняя неудобная рабочая зона – 1720…1920 мм (зона для размещения вспомогательного оборудования).

Зона досягаемости по размещению оборудования представлена на рис.10.11. Оценив зоны в баллах, и суммируя их, получим суммарную бальную оценку. Естественно, что в зонах с высокими значениями (4…8 баллов) размещают оборудование, которое необходимо для прокладки рукавной линии для подачи первого ствола и постановки автомобиля на водоисточник.

Зоны горизонтальной досягаемости, мм	Зоны вертикальной досягаемости
баллы
				баллы	мм
				0*	≤ 2320 > 1920
					> 1720
					> 1520
					> 1360
					> 1110
					> 910
					> 600
					> 300
					>0

Рис.10.11. Зоны вертикальной доступности и горизонтальной досягаемости в отсеках пожарного оборудования

В зависимости от размещения цистерны отсеки могут располагаться по бортам кузова (10.10, а) или по бортам, но только у кормы АЦ (10.102, 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 нормативных документах. 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.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1. Чем обусловлена необходимость согласования режимов работы двигателя ПА и потребителем энергии.

2. Ограничения использования мощности двигателя и частоты вращения его коленчатого вала. Изложите обоснование.

3. Общий порядок согласования режимов работы двигателя автоцистерны с пожарным насосом.

4. Проанализируйте расходы топлива в поле режимов мощности двигателя.

5. Сравните расходы топлива при работе пожарного насоса с минимальной и максимальной величинами подачи воды.

6. Причины образования токсичных веществ в отработавших газах двигателя. Их распределение в зависимости от режимов его работы.

7. Изложите общие требования к компоновке пожарных автомобилей.

8. Основные факторы, определяющие классификацию компоновок автоцистерн.

9. Основные особенности размещения пожарного оборудования в отсеках автоцистерн.

10. Проанализируйте влияние роста пожарных на компоновку пожарного оборудования в отсеках автоцистерн.