Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XLVIII-XLIX Международной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике» (Россия, г. Новосибирск, 26 августа 2015 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Машиностроение и машиноведение

Библиографическое описание:
Соколянский В.В. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ КАБИНЫ ПОЖАРНОГО АВТОМОБИЛЯ НА ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА В НЕЙ // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. XLVIII-XLIX междунар. науч.-практ. конф. № 7-8(44). – Новосибирск: СибАК, 2015.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

 

 

ВЛИЯНИЕ  ТЕПЛОВОЙ  ЗАЩИТЫ  КАБИНЫ  ПОЖАРНОГО  АВТОМОБИЛЯ  НА  ПАРАМЕТРЫ  МИКРОКЛИМАТА  В  НЕЙ

Соколянский  Владимир  Владиславович

старший  научный  сотрудник

Научно-исследовательский  институт  горноспасательного  дела,  пожарной  безопасности  и  гражданской  защиты  «Респиратор»

Украина,  г.  Донецк

E-mailvv_sokol@mail.ru

 

INFLUENCE  OF  THERMAL  PROTECTION  OF  THE  CABIN  OF  THE  FIRE  FIGHTING  VEHICLE  ON  MICROCLIMATE  PARAMETERS  IN  IT

Vladimir  Sokolianskii

senior  research  associate

The  “Respirator”  Scientific  Research  Institute  of  Mine-rescue  Work,  Fire  Safety  and  civil  protection,  Ukraine,  Donetsk

 

АННОТАЦИЯ

Для  обеспечения  безопасного  микроклимата  в  кабине  пожарного  автомобиля  на  пожаре  предложены  различные  средства  пассивной  тепловой  защиты  кабины.  На  основе  экспериментальных  данных  и  математического  моделирования  определена  теплостойкость  кабины  автомобиля.  Представлена  сравнительная  характеристика  эффективности  применения  различных  средств  тепловой  защиты.

ABSTRACT

For  providing  a  safe  microclimate  in  a  cabin  of  the  fire  fighting  vehicle  on  the  fire  various  means  of  passive  thermal  protection  of  a  cabin  are  offered.  On  the  basis  of  experimental  data  and  mathematical  modeling  is  defined  of  the  heat  resistance  of  a  cabin  of  the  car.  Submitted  is  The  comparative  characteristic  of  efficiency  of  application  of  various  means  of  thermal  protection

 

Ключевые  слова:  кабина  пожарного  автомобиля;  тепловой  поток  пожара;  тепловая  защита;  безопасный  микроклимат;  теплостойкость.

Keywords:  cabin  of  the  fire  fighting  vehicle;  thermal  stream  of  the  fire;  thermal  protection;  safe  microclimate;  heat  resistance.

 

Пожарные  автомобили  создаются  на  шасси  серийных  грузовых  автомобилей.  Их  кабины  проектируются  и  изготавливаются  с  учетом  защиты  экипажа  от  солнечной  радиации,  температуры  окружающей  среды,  ветра  и  осадков.  Вместе  с  тем  условия  работы  пожарных  автомобилей  кардинально  отличаются  от  условий  работы  автомобилей  народнохозяйственного  назначения.  При  тушении  открытых  пожаров,  при  ликвидации  крупных  промышленных  аварий  тепловое  излучение  от  фронта  пламени  в  10—50  раз  может  превышать  уровень  солнечной  радиации.  Также  значительно  повышается  и  температура  окружающей  среды.  В  результате  этого  нередки  случаи  выхода  из  строя  пожарных  автомобилей.

Особо  уязвимым  местом  в  пожарном  автомобиле  является  его  кабина.  Водитель  может  маневрировать  в  зоне  пожара,  управлять  стационарным  лафетным  стволом,  установленным  на  крыше  автомобиля,  в  случае  опасности  вывести  автомобиль  из  опасной  зоны  только  до  тех  пор,  пока  в  кабине  автомобиля  поддерживается  безопасный  микроклимат  [5].  Поэтому  вопросам  его  обеспечения  необходимо  уделять  первостепенное  внимание.

Средства  обеспечения  комфортного  микроклимата  в  кабине  при  обычных  условиях  эксплуатации  пожарного  автомобиля  заложены  еще  при  его  проектировании.  Обеспечить  безопасный  микроклимат  в  кабине  при  воздействии  мощных  тепловых  потоков  открытого  пожара  возможно  путем  устройства  дополнительной  тепловой  защиты.  Учитывая,  что  для  активной  тепловой  защиты  необходимо  неподвижное  положение  автомобиля  и  дополнительных  расход  огнетушащих  средств  на  создание  защитных  завес,  предложены  способы  пассивной  тепловой  защиты  [7]  путем: 

1.  заполнения  воздушных  прослоек  конструкций  теплоизоляционным  материалом.  В  качестве  материала  теплоизоляции  испытывался  войлок  полугрубошерстный  листовой  (ГОСТ  6308-71)  толщиной  15  мм;

2.  покрытия  наружных  поверхностей  ограждений  материалами  с  высокими  теплоотражательными  свойствами.  Испытывались  стенки,  оклеенные  альфолем  (ГОСТ  618-73)  толщиной  0,05  мм  и  окрашенные  краской  алюминиевой  КО-815  (ГОСТ  11066-64);

3.  экранирования  в  воздушных  прослойках  конструкций  (альфоль  и  краска  алюминиевая  на  одной  или  обеих  стенках  воздушных  прослоек);

4.  применения  специального  остекления  кабин.  Испытаниям  подвергались:  остекление  с  наклеенной  алюминизированной  полиэтилентерефталатной  пленкой,  тонированное  стекло  с  напыленной  окисно-оловянно-сурьмяной  пленкой,  органическое  стекло  (ГОСТ  17622-72)  толщиной  6  мм,  двойное  остекление  из  автомобильного  стекла  и  оргстекла,  установленного  без  воздушной  прослойки;

5.  использования  сеточной  завесы  на  остеклении.  Применялась  сетка  из  стальной  проволоки  диаметром  3  мм  с  размерами  ячеек  10  мм*10  мм,  установленная  снаружи  остекления  кабины.

Кроме  индивидуальных  способов  защиты  испытывались  также:

1.  комплекс  теплозащитных  средств,  позволяющий  длительную  обычную  эксплуатация  пожарного  автомобиля,  оборудованного  средствами  теплозащиты.  Комплекс  средств  состоит  из  окрашенных  аллюминиевой  краской  наружных  стенок  и  заполненных  минеральной  ватой  воздушных  прослоек  ограждений,  листового  оргстекла  и  металлической  сетки  на  окнах  автомобиля;

2.  экспрессредство  теплозащиты,  вывозимое  на  специальной  пожарной  технике  и  устанавливаемое  на  пожарные  автомобили,  прибывающие  к  месту  пожара,  в  возможно  короткие  сроки.  Экспрессредство  включает  в  себя  оклейку  альфолем  наружных  поверхностей  кабины,  оклейку  окон  алюминизированной  полиэтилентерефталатной  пленкой  и  установку  на  окна  металлической  сетки.

Испытания  предложенных  средств  тепловой  защиты  проводились  путем  теоретических  расчетов  по  программе  [4],  дополненной  в  соответствии  с  математической  моделью  [6]  модулями  определения  температурных  полей  в  остеклениях  и  воздушных  прослойках  ограждений.  Результаты  теоретических  расчетов  подтверждались  полномасштабными  натурными  экспериментами  [3].  Расхождения  между  расчетными  и  экспериментально  полученными  данными  не  превышали  12—17  %  —  для  стенок  кабины  и  22—25  %  —  для  ее  остекления.

Для  определения  максимального  уровня  внешних  тепловых  воздействий  и  оценки  эффективности  предложенных  средств  тепловой  защиты  зададимся  предельными  величинами  микроклиматических  параметров  в  кабине  автомобиля  и  определим  границы  теплостойкости  кабин  (применительно  к  пожарному  автомобилю  теплостойкость  —  это  способность  автомобиля  и  экипажа  выполнять  поставленную  задачу  в  заданном  месте  в  течение  заданного  времени).  Отметим  сразу,  что  единого  нормативного  документа,  который  бы  регламентировал  предельно  допустимые  микроклиматические  параметры,  в  настоящее  время  не  существует.

Основным  тепловым  фактором,  определяющим  микроклимат  в  кабине  и  безопасность  человека,  является  температура  воздуха.  Физиологическими  исследованиями  установлены  значения  предельной  температуры:  60—70  oC  —  при  влажности  до  20  %  и  50  oC  —  при  влажности  70—75  %  [1;  9].

Под  воздействием  теплового  потока  пожара  в  первую  очередь  нагреваются  стенки  кабины.  От  них  затем  нагревается  воздух  и  излучается  теплота  на  интерьер  кабины  и  на  водителя  [2].  В  соответствии  с  исследованиями,  проводимыми  ВНИИ  охраны  труда  (г.  Тбилиси),  за  предельную  температуру  нагретых  поверхностей  ограждений  принято  значение  100  oC  при  отсутствии  непосредственного  контакта  тела  человека  с  нагретой  поверхностью.

Другим,  не  менее  важным  фактором  теплового  воздействия  пожара  на  человека  является  тепловое  излучение.  Человек  может  неопределенно  долго  находиться  без  каких-либо  защитных  средств  под  воздействием  теплового  излучения  интенсивностью  1,0—1,4  кВт·м-2  [8].  Для  личного  состава  пожарных  подразделений  допустимым  значением  плотности  теплового  потока  принято  значение  2,5—3,0  кВт·м-2,  при  котором  пожарные  могут  находиться  в  обычном  брезентовом  костюме  без  дополнительных  средств  теплозащиты  длительное  время,  4,2  кВт·м-2,  при  котором  пожарные  могут  работать  в  боевой  одежде  и  касках  с  защитным  стеклом  [8;  9].

Опасность  для  автомобиля  и  человека  на  пожаре  может  представлять  также  ударная  волна  при  взрыве.  Однако  серийные  грузовые  и  пожарные  автомобили  на  стойкость  к  воздействию  ударной  волны  не  рассчитываются  и  не  испытываются.

Значит,  предельными  тепловыми  параметрами  микроклимата  в  кабине  можно  считать:  радиационные  температуры  стенок  —  100  oC;  среднюю  температуру  воздуха  в  кабине  —  60  oC;  интенсивность  теплового  потока  внутри  кабины  —  2,5  кВт·м-2.  На  основании  этих  предельных  параметров  микроклимата  в  кабине  с  помощью  математической  модели  [6]  определены  уровни  теплового  нагружения  кабины,  при  которых  сохраняется  ее  теплостойкость  (таблица  1).

Таблица  1.

Границы  теплостойкости  кабины  автомобиля  ЗИЛ-131

Способ  тепловой

защиты  кабины

Теплостойкость  кабины,  кВт·м-2

по  температурам

тепловому

стенки

стекла

воздуха

потоку

Серийный  автомобиль

1,7

2,5

4,6

8,0

Теплоизоляция  стенок

2,4

2,5

6,1

10,2

Альфоль  снаружи

13,6

2,5

11,0

19,2

Окраска  снаружи

3,5

2,5

6,1

10,6

Альфоль  в  прослойке

5,9

2,5

8,5

14,9

Окраска  прослойки

2,8

2,5

5,6

9,6

Металлизир.  пленка  на  стекле

1,7

7,2

6,1

10,1

Тонированное  стекло

1,7

2,9

5,1

8,8

Органическое  стекло

1,7

3,0

5,2

8,9

Оргстекло  +  сталинит

1,7

3,7

5,6

9,2

Сеточная  завеса  на  стекле

1,7

4,1

5,2

8,9

Комплекс  средств

6,4

6,4

13,3

20,1

Экспрессредства  защиты

16,9

16,8

39,0

>  50

 

Как  показывают  расчеты,  кабина  серийного  автомобиля  сохраняет  теплостойкость  лишь  при  мощности  теплового  потока  1,7  кВт·м-2  (по  температуре  стенки).  Автомобили,  оборудованные  средствами  тепловой  защиты,  обеспечивают  безопасный  микроклимат  в  кабинах  при  больших  уровнях  теплового  излучения  пожара.  Как  и  следовало  ожидать,  максимальной  является  теплостойкость  кабин  автомобилей,  оборудованных  комплексом  теплозащитных  средств  и  экспрессредствами  (соответственно  6,4  кВт·м-2  и  16,8  кВт·м-2  по  температуре  остекления).

Таким  образом,  для  обеспечения  безопасного  микроклимата  в  кабине  пожарного  автомобиля  предложены  различные  средства  пассивной  тепловой  защиты  кабины.  Эффективность  предлагаемых  средств  оценивалась  по  максимальной  величине  теплового  потока,  при  которой  кабина  автомобиля  сохраняет  теплостойкость.  Теплостойкость  кабины  автомобиля  проверялась  по  четырем  тепловым  параметрам  микроклимата:  температурам  внутренней  поверхности  обогреваемой  стенки  и  обогреваемого  остекления,  температуре  воздуха  в  кабине,  тепловому  потоку  внутри  кабины.

 

Список  литературы:

  1. Ажаев  А.Н.  Влияние  высокой  температуры  на  работоспособность  человека  /  А.Н.  Ажаев,  В.И.  Зорилэ,  А.Н.  Кольцов  //  Космическая  биология  и  авиакосмическая  медицина,  1980.  —  С.  35—38.
  2. Бабалов  А.Ф.  Промышленная  теплозащита  в  металлургии  /  А.Ф.  Бабалов.  —  М.:  Металлургия.  —  1971.  —  359  с.
  3. Исхаков  Х.И.  Защита  автотранспортных  средств  от  воздействия  тепловых  потоков  пожара:  Дис.  …  доктора  техн.  наук:  05.05.03,  05.26.01  /  Исхаков  Харис  Исхакович;  Моск.  гос.  техн.  ун-т  им.  Н.Э.  Баумана.  —  М.,  1991.  —  338  с.
  4. Программа  определения  параметров  теплообмена  замкнутых  систем  с  окружающей  средой  /  Х.И.  Исхаков,  В.М.  Астапенко,  А.Н.  Шевляков,  В.В.  Соколянский.  —  М.:  ГФАП  СССР  №  50900000305,  1990.  —  72  с.
  5. Соколянский  В.В.  Микроклимат  в  кабине  пожарного  автомобиля  /  Соколянский  В.В.,  Исхаков  Х.И.,  Кошмаров  Ю.А.  //  Зб.  наук.  пр.  Міжнародної  конференції  «Проблеми  пожежної  безпеки».  —  Київ:  МВС  України,  1995.  —  С.  162—163.
  6. Соколянский  В.В.  Моделирование  процесса  теплообмена  кабины  автомобиля  с  окружающей  средой  //  Вестник  Донбасской  государственной  академии  строительства  и  архитектуры.  —  Макеевка,  1995.  №  95-1(1).  —  С.  142—147.
  7. Соколянский  В.В.  Способы  тепловой  защиты  кабины  пожарного  автомобиля  //  Вестник  Донбасской  государственной  академии  строительства  и  архитектуры.  —  Макеевка,  —  1996.  —  №  96-3(4).  —  С.  144—146.
  8. Тактика  действий  подразделений  пожарной  охраны  при  пожарах  на  автоцистернах  для  перевозки  легковоспламеняющихся  и  горючих  жидкостей:  рекомендации.  /  —  М.:  ВНИИПО,  2004.  —  47  с.
  9. Теребнев  В.В.  Справочник  спасателя–пожарного:  справочник  /  В.В.  Теребнев,  Н.С.  Артемьев,  В.А.  Грачев.  —  М.:  Центр  пропаганды,  2006.  —  294  с.

 

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий