ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЖАРНОЙ НАДСТРОЙКИ ПОЖАРНОГО АВТОМОБИЛЯ ПУТЕМ МОДЕРНИЗАЦИИ ПОЖАРНОЙ АВТОЦИСТЕРНЫ АЦ 8.0-40 (43118) ПО ЗАПРАВКЕ ОГНЕТУШАЩИМ ВЕЩЕСТВОМ

EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF THE FIRE SUPERSTRUCTURE OF A FIRE TRUCK BY UPGRADING THE FIRE TANKER AC 8.0-40 (43118) FOR REFUELING WITH A FIRE EXTINGUISHING AGENT

Alexey Lebedev

student of the Institute of Correspondence and Distance Learning Saint Petersburg University of the Ministry of Emergency Situations of Russia

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена эффективность пожарной надстройки в виде модернизации одного из элемента пожарной надстройки пожарного автомобиля.

ABSTRACT

The article considers the effectiveness of the fire superstructure in the form of modernization of one of the elements of the fire superstructure of a fire truck.

Ключевые слова: пожарная надстройка, пожарный автомобиль, узлы и механизмы, оборудование, деталь.

Keywords: fire superstructure, fire truck, components and mechanisms, equipment, detail.

В качестве объекта для модернизации был выбран патрубок заправки пожарной автоцистерны АЦ 8.0-40 (43118) [4], располагающийся на крыше пожарной надстройки (рис. 1). Для оценки надежности и выбора конструкции проведем прочностной расчет стыкового сварного шва.

Рисунок 1. Расположение патрубка заправки пожарной автоцистерны АЦ-8-40 (43118) через заливную горловину

Проведем оценку влияния предлагаемой модернизации на действия пожарного подразделения и прочностные характеристики разработки.

При проектировании сварных конструкций прочность их определяется на основании расчетов, которые сводятся к определению напряжений, возникающих в элементах изделия от нагрузок.

В практике используются два метода расчета конструкций, а именно по предельному состоянию и по допускаемому напряжению.

При расчете конструкций по допускаемым напряжениям условие прочности имеет вид σ[σ], где σ - напряжение в опасном сечении элемента, [σ] - допускаемое напряжение, которое составляет некоторую часть от предела текучести стали:

                                                                         (1)

где n - коэффициент запаса прочности.

Коэффициент запаса прочности имеет различные значения в зависимости от ряда условий (характера нагрузки, толщины листов, марки стали и др.). Для стали марки Ст3, допускаемое напряжение составляет [σ]=1600 кгс/см²; для пролетных строений железнодорожных мостов (для той же марки стали) [σ]=1400 кгс/см². Так как предел текучести стали Ст3 σ_т=2400 кгс/см², то коэффициент запаса прочности для первого случая будет [3]:

                                                              (2)

для второго случая:

                                                             (3)

Для металлов, не обладающих выраженным пределом текучести, запас прочности определяют из отношения предела прочности разрыву σ_п к допускаемому напряжению [σ]. В этом случае коэффициент запаса прочности обычно составляет.

В случае действия осевых нагрузок напряжения вычисляют по формуле:

                                                                           (4)

где P - осевое усилие, кгс; F - площадь поперечного сечения элемента, см².

Более точным методом расчета конструкций, учитывающим условия работы, однородность материала конструкции и др., является метод расчета по предельным состояниям. Первый метод применяется в машиностроении, второй - при проектировании всех строительных конструкций.

При расчете конструкции по предельному состоянию условие прочности записывается в виде:

                                                                         (5)

где N - расчетное усилие, кгс; F - площадь сечения, см²; R - расчетное сопротивление материала, кгс/см²; m - коэффициент условий работы, который учитывает степень ответственности конструкции, возможность дополнительных деформаций при эксплуатации, жесткость узлов.

Расчетные сопротивления металла стыковых швов R^св_с устанавливаются [2]. По этим нормам для стыковых швов, выполненных ручной и полуавтоматической сваркой на стали Ст3, расчетное сопротивление R^св_с при растяжении равно (при условии применения обычных способов контроля швов - наружный осмотр и обмер швов) R^св_с=1800 кгс/см²; при более сложных и точных способах контроля (рентгено- и гаммаграфия, ультразвуковая и магнитографическая дефектоскопия) - R^св_с=2100 кгс/см²; при срезе - Rсвс=1300 кгс/см².

При выполнении указанными видами сварки угловых швов на стали Ст3 при всех способах контроля величина расчетного сопротивления при растяжении, сжатии и срезе принимается R^св_у=1500 кгс/см².

Стыковые швы на прочность рассчитываются по формуле:

                                                                     (6)

где N- расчетная продольная сила, действующая на соединение, кгс; R^св_с - расчетное сопротивление сварного стыкового соединения растяжению или сжатию, кгс/см²; δ - толщина металла в расчетном сечении, см; l - длина шва, см.

Рисунок 2. Нагрузки на сварные швы

На рисунке 2: а - стыковой, б - угловой лобовой, в - угловой фланговый.

Максимальное усилие N для угловых лобовых швов рассчитывают по формуле:

                                                               (7)

где K - катет шва, см; l- длина шва, см; R^св_с - расчетное сопротивление срезу, кгс/см².

Коэффициент 0,7 показывает, что расчет ведется из предположения разрушения шва по гипотенузе прямоугольного треугольника (форма сечения углового шва).

Расчетные данные сварного шва и предложенного метода модернизации показали, что прочность патрубка допустима для дальнейшей эксплуатации пожарной техники.

Правильность установки пожарно-технического вооружения на крыше автоцистерны и в самой автоцистерне является основным требованием, предъявляемому к пожарному автомобилю. Эффективность размещения будет показывать время развертывания сил и средств при пожаре и т.п. [5].

В статье предложено провести модернизацию пожарной автоцистерны (рис. 3), увеличение длины патрубка заполнения цистерны с выводом его на борт (рис. 2), на примере АЦ 8,0-40 (43118). Таким образом, подсоединение к патрубку (рис. 4) напорного рукава позволит осуществлять заправку цистерны из гидранта без подъема пожарного на крышу автомобиля. При этом время заправки цистерны сократиться на время подъема пожарного на крышу пожарной автоцистерны.

Рисунок 3. Размещение патрубка для заполнения цистерны водой      

Рисунок 4. Общий вид патрубка для заполнения цистерны водой

Таким образом, расчет прочности сварного шва для модернизации патрубка заправки автоцистерны показал, что прочности конструкции патрубка достаточно для дальнейшей эксплуатации. Подсоединение к патрубку напорного рукава позволит осуществлять заправку цистерны из гидранта без подъема пожарного на крышу автомобиля.

Список литературы:

1. ГОСТ Р 53325-2012. Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний.
2. ГОСТ Р 58715-2019. Техника пожарная. Специальные пожарные автомобили. Общие технические требования. Методы испытаний.
3. Автоцистерны пожарные. Методы технического обслуживания и планового ремонта/ Руководство по эксплуатации 28К7-00.00.000 РЭ. 2018. – 29 с.
4. Автоцистерна пожарная АЦ 8.0-40 (43118) / Руководство по эксплуатации 32Р-00.00.000 РЭ. 2019. – 21 с.
5. Самохвалов, Ю.П. Приспособленность пожарных автомобилей основного назначения к работе пожарных / Ю.П. Самохвалов Диссертация канд. техн. наук / АГПС. – 2007. – 237 с.