Концептуальные подходы к созданию и технические решения зарубежных пожарных автомобилей нового поколения

Пожарная техника

УДК 614.846

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ЗАРУБЕЖНЫХ ПОЖАРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Ю. Ф. Яковенко, К. Ю. Яковенко

Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России

Рассмотрены проблемы поиска специалистами многих стран оптимальной концепции пожарных автомобилей нового поколения, которые должны заменить в начале нового века действующий парк пожарных машин. Дан анализ основных направлений поиска, приведены оригинальные компоновочные и технические решения.

Вначале XXI века обеспечение качества выпускаемой продукции стало одной из наиболее актуальных проблем в мире. Особенно важна она для современной России.

Экономическая и политическая ситуация в стране не могла не коснуться отрасли пожарного машиностроения (понятие "отрасли" здесь чисто условное). Но дело не только в кризисе 90-х годов. Проблемы возникли значительно раньше.

Еще в 80-е годы технологии и оборудование заводов-изготовителей отечественных пожарных автомобилей (ПА) оказались морально и физически устаревшими. Практически невостребованным был опыт ведущих зарубежных фирм-изготовителей ПА, таких как Ивеко Магирус, Метц, Циглер (Германия), Розенбауер (Австрия), Сидес, Камива (Франция), Сильвани (Италия), Бронто Лифт (Финляндия) и др.

К началу 90-х годов продукция заводов-изготовителей ПА имела ограниченную номенклатуру, низкие, по сравнению с зарубежными аналогами, технический уровень и качество изготовления. В результате наши ПА оказались неконкурентоспособными на внешнем рынке (в основном это были страны Ближнего Востока), а внутренней конкуренции не было вообще (вся продукция распределялась по нарядам Союзглавмаша, а не по заявкам гарнизонов).

В то же время в 90-е годы произошел своеобразный прорыв в качественном уровне и технологии изготовления зарубежных ПА нового поколения, которые в настоящее время отличаются совершенством специальных шасси, на базе которых они созданы, высоким уровнем производственного исполнения, дизайна и безопасности. Хотя, надо при-

знать, существенных изменений в технологии пожаротушения не произошло.

Какова должна быть государственная политика в области повышения качества выпускаемых ПА, особенно с учетом перехода ГПС в систему МЧС? Каковы возможные пути сотрудничества российских производителей с ведущими зарубежными фирмами в создании отечественных ПА нового поколения? Следует ли стремиться к достижению высшего мирового уровня качества при существующей экономической ситуации в России и заданном уровне ресурсного обеспечения пожарной охраны?

Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо знать не только состояние, в котором находится отечественное пожарное машиностроение, но достигнутый мировой уровень создания и производства ПА.

Для проведения такого анализа недостаточно объема одной журнальной статьи. Поэтому предполагается, что проблемы будут рассмотрены в серии публикаций на эту тему.

Итак, наступил XXI век...

В его преддверии активизировались поиски концептуальной модели ПА, которая была бы адекватной новому веку и отражала изменения в условиях и тактике пожаротушения.

Инициатива, как обычно в таких случаях, исходила от органов пожарной охраны различного уровня и нашла свое выражение в предложениях по совершенствованию типов, параметров и конструкции ПА. Эти предложения были вынесены на обсуждение пожарно-технической общественности (в виде публикаций и дискуссий на страницах национальных и международных профессиональных изданий).

Можно выделить три обстоятельства, которые явились предпосылками для разработки моделей ПА "концепткар - 2000":

• усложнение условий движения к месту вызова и тушения пожаров;

• расширение сфер деятельности оперативных подразделений пожарной охраны;

• сокращение финансовых ресурсов, направленных на создание, приобретение и содержание парка ПА в разных странах.

Все обсуждавшиеся концепции (многие из которых уже реализованы в первые годы нового века) можно свести к нижеследующему перечню.

1. Концепция "пожарная команда - 2000", разработанная специалистами Великобритании. Согласно концепции, в "пожарной части - 2000" на пожар должно выезжать отделение в составе 3 ПА:

• автомобиль быстрого реагирования (АБР) с боевым расчетом 4 человека;

• автоцистерна (АЦ) с выдвижной лестницей, насосом и аварийно-спасательным оборудованием;

• АЦ с насосом 75 л/с и цистерной 2500 л.

2. Базисная концепция (концепция универсальных моделей). Разработана специалистами военизированной и добровольной пожарной охраны Германии. Имеет много общих черт с предыдущей концепцией.

3. Адресная концепция (концепция дифференциальных моделей), предполагающая адресную ориентацию ПА к определенному виду и классу пожара.

4. Концепция "1 + 7", разработанная руководителями Технического комитета по предупреждению и тушению пожаров (СПБ). Предполагает изменение численности боевого расчета на АЦ — от формулы (1 + 5) к формуле (1 + 7) с целью снижения потребности в дополнительном личном составе при тушении пожаров.

5. Концепция "быстрого реагирования", являющаяся фрагментом ранее рассмотренных концепций (1 - 4). Предусматривает придание свойств "быстрого реагирования" ПА среднего класса за счет повышения динамики движения и оперативности развертывания.

6. Концепция "суперкомпоновки", являющаяся следствием проблем, связанных с постоянно увеличивающейся интенсивностью дорожного движения и плотностью застройки в городах (супернизкие, суперузкие, суперплотные ПА).

7. Модульная концепция, получающая дальнейшее развитие и совершенствование (блочно-мо-дульный принцип, принцип прицепных модулей, съемных надстроек, модульная система И0С-2000, предусматривающая внутреннюю трансформацию объема кузова под размещение оборудования различной конфигурации).

8. Концепция безопасного ПА, предусматривающая два направления обеспечения безопасности ПА: безопасность личного состава (1) и безопасность окружающей среды (2).

9. Концепция повышения огнетушащей эффективности ПА. Постоянные поиски направлены на решение главной цели — тушение пожара в кратчайшие сроки с минимальными потерями. Приемлемость каждого концептуального решения оценивается с позиций технико-экономической эффективности. В качестве примера можно сослаться на получающую все большее распространение технологию импульсного пожаротушения.

10. "Алюминиевая" концепция, относящаяся к области технологии и позволяющая существенно снизить массу и повысить долговечность пожарной надстройки.

На международной выставке "Интершутц-2000", состоявшейся летом 2000 года в г. Аугсбурге (Германия), ряд фирм представил свои концептуальные модели перспективных ПА, в которых нашли отражение фрагменты изложенных выше концепций.

Фирма Ziegler экспонировала концептуальную модель-2000 (Ziegler-Concept Fire Truck) пожарной автоцистерны среднего класса (полная масса около 14 т) на шасси Mercedes-Benz 1325 AF Atego (4 х 4), с удельной мощностью двигателя 17,5 л.с./т. Боевой расчет автоцистерны — (1 + 8), что соответствует концепции CTIF (концепция 4 из представленного выше перечня) (рис. 1).

РИС. 1. Концептуальный пожарный автомобиль (concept fire truck-2000) фирмы Ziegler, Германия

Среди других отличительных признаков АЦ

можно назвать:

• применение объединенной кабины водителя и боевого расчета, изготовленной из стеклопластика;

• цистерну из стеклопластика вместимостью 1600 л;

• применение двух видов пенообразователя: многоцелевого (100 л) и для тушения пожаров класса А (50 л);

• применение насоса, отвечающего как требованиям DIN (1600 л/мин при 8 бар), так и требованиям евронорм EN (2000 л/мин при 10 бар), с максимальной подачей 3400 л/мин при 8 бар;

• размещение ПТВ в отсеках кузова по функциональному назначению: тушение - защита - спасение - техпомощь;

• наличие генератора пены для подачи воздушной пены при концентрации пенообразователя менее 1 %;

• выдвигаемый водопенный ствол;

• применение катушки с электрокабелем длиной 50 м для подключения к сети 220 В;

• применение световой мачты с пневматическим приводом и двумя прожекторами 2 х 1000 Вт;

• размещение по верхнему обводу кузова неоновых ламп для освещения пространства вокруг автомобиля;

• применение проблесковых маяков, встроенных в конструкцию надстройки (4 шт.), кроме основной СГУ, выполненной в виде балки и расположенной над кабиной водителя.

В сопроводительных проспектных материалах на эту АЦ фирма предлагает обсудить другие предложения специалистов, направленные на совершенствование предложенной концепции.

Независимо от фирмы Ziegler подобную же концептуальную модель ПА создали фирмы Mercedes-Benz (шасси), Magirus (пожарная надстройка) совместно со специалистами пожарной охраны Ганновера (Германия) (рис. 2).

РИС. 2. Концептуальный пожарный автомобиль, созданный фирмами Mercedes-Benz и IVECO Magirus совместно с пожарной охраной Ганновера (Германия) для всемирной выставки ЭКСПО - 2000

Машина с полной массой 16 т создана на базе шасси Mercedes Econic 1828 с двигателем мощностью 280 л.с. (удельная мощность 17,5 л.с./т), снабжена автоматической трансмиссией Allison, регулируемой пневмоподвеской, АБС и другими элементами. Управляемая задняя ось облегчает маневрирование на месте пожара и в транспортном потоке при скорости до 30 км/ч: при большей скорости управление задней осью блокируется в целях безопасности.

Оригинальная компоновка с передней кабиной напоминает автобусную (с большой площадью остекления). Кабина боевого расчета выполнена отдельно от кабины водителя и интегрирована в пожарную надстройку, что уже вызвало неодобрение пожарных.

Машина вывозит 2000 л воды и 200 л пенообразователя, снабжена насосом производительностью 1600 л/мин при 8 бар, имеет полный комплект аварийно-спасательного оборудования.

Весьма оригинально выполнен ряд конструктивных элементов, что является предметом отдельного анализа.

Изготовлено 6 образцов подобного ПА для защиты Всемирной выставки ЭКСП0-2000 в Ганновере и последующей опытной эксплуатации. По результатам опытной эксплуатации будет принято решение о целесообразности дальнейшего производства этого концептуального автомобиля.

Пример реализации в производстве представленной выше "алюминиевой" концепции (п. 10) показан на рис. 3.

Это пожарный автомобиль фирмы Розенбауэр, отличающийся современной компоновкой и целым рядом прогрессивных технических решений. Дизайн этого автомобиля вобрал в себя все основные представления о пожарном автомобиле начала нового столетия.

Рассматривая концепции создания ПА нового поколения, необходимо отметить следующее обстоятельство.

Даже простое рассмотрение проспектных материалов показывает, что между ПА, выпускаемыми фирмами Европы и США, существуют заметные, принципиальные отличия. По сути имеются два противоположных концептуальных подхода к созданию отдельных моделей и формированию парка ПА, характеризующих отличия в тактике применения технических средств при тушении пожаров.

РИС. 3. Концептуальный пожарный автомобиль, созданный по АТ- технологии фирмой К^епЬаиег, Австрия

Рассмотрим каждый из подходов более подробно.

Американский подход

Американские производители ПА отказались от концепции сверхсложных систем, которая становится все более востребованной в Европе, хотя отнюдь не по соображениям технической неосуществимости.

Как фирмы, работающие в этой области, так и служба пожарной охраны США сделали выбор в пользу трех главных критериев, которые являются определяющими при создании ПА:

1. эффективность при тушении пожара любой сложности;

2. скорость и эффективность при спасании людей;

3. надежность, безопасность и простота конструкции ПА.

Эффективность при тушении пожара, по мнению американских специалистов, можно обеспечить применением ПА, которые в Европе классифицируются как "тяжелые".

Как правило, это длиннобазные, крупногабаритные ПА с компоновкой, совершенно не традиционной для европейских автомобилей: передней кабиной (а не кабиной над двигателем), малыми углами свеса, средним расположением насоса, размещением личного состава спиной по ходу движения автомобиля. Пример компоновки подобных ПА представлен на рис. 4.

Полная масса таких ПА составляет около 18т (двухосные) или 26 т (трехосные автомобили), удельная мощность — не ниже 20 л.с./т.

Специалисты считают, что при той планировке городов, которая сформировалась в США (широкие просторные проспекты, удобные подъезды к домам), преобладающее применение мощных тяжелых ПА является оправданным, поскольку не ограничивается оперативность их движения.

Эффективность тушения обеспечивается применением мощных насосов: подача наиболее распространенного в США насоса составляет 1500 галлонов/мин (5678 л/мин), что в 2,5 раза выше подачи

РИС. 4. Традиционная компоновка американского пожарного автомобиля для города

аналогичного европейского насоса (2400 л/мин). Необходимая степень диспергирования воды обеспечивается введением в комплектацию весьма совершенных ручных и лафетных стволов с регулируемым распылом.

Такое сочетание мощных насосов и совершенных стволов должно обеспечивать универсальность тушения пожаров любого класса.

Скорость и эффективность при спасании людей обеспечиваются применением универсальных автолестниц, оборудованных насосом с подачей 1500 галлонов/мин (5678 л/мин) и цистерной вместимостью 300 - 500 галлонов (1135 - 1900 л) воды. По сути такие ПА можно классифицировать как по-жарно-спасательные.

Такие ПА весьма популярны в США. Например, в программе производства фирмы Баг1еу значится 6 моделей подобных автомобилей, с высотой подъема от 60 до 109 футов (от 18 до 33 м).

Установленный на вершине лестницы лафетный ствол рассчитан на максимальную подачу, которую обеспечивает насос (5678 л/мин), тогда как у соответствующих европейских АЛ этот показатель не превышает 2000 л/мин.

Для столь большой подачи предназначена стационарная выдвижная магистраль диаметром 100 мм. Естественно, колена автолестницы рассчитаны на эту повышенную нагрузку.

Безусловно, подобная концепция АЛ обеспечивает оперативность спасательных операций, однако монтаж их возможен опять-таки на шасси тяжелого класса; соответственно, маневренность таких АЛ на месте пожара оказывается ограниченной.

Необходимость учета критерия надежности, безопасности и простоты конструкции ПА специалисты США обосновывают следующим образом.

Пожарный автомобиль — сложная техническая система. Чем больше компонентов в системе, тем выше вероятность отказов и срывов, поэтому усложнение конструкции приводит к снижению надежности.

Кроме того, пожар — не лучшая рабочая среда для тонкой электронной аппаратуры, которой в последнее время все чаще оснащаются европейские ПА. По самой своей природе и функциональному назначению такое оборудование требует более высокой квалификации со стороны персонала как при оперативном использовании, так и при техническом обслуживании. При наличии подобной техники специальная подготовка персонала и специальная техническая служба для обслуживания становятся необходимостью, что является большой проблемой для США.

0бъясняется это тем обстоятельством, что многие американские пожарные части укомплектованы добровольцами — преданными своему делу, отлич-

но подготовленными, но лишь в качестве пожарных, а не специалистов по управлению и обслуживанию сложных технических систем.

Эта давняя традиция и создала потребность в простом, надежном и прочном пожарном оборудовании, которым оснащаются ПА. Упор на простоту и надежность оборудования специалисты США считают чрезвычайно важным фактором, учитывая также те трудные и опасные условия, в которых приходится работать пожарным: непогода, высокие температуры, ядовитый дым, обледенение и пр.

Однако при всей важности приведенных критериев определяющей при разработке и реализации концепции создания ПА в США является проблема рентабельности.

Это значит, что при сравнительном экономическом анализе двух "конкурирующих" концепций в США учитывают стоимость дополнительных устройств и расходы на оплату их операторов, сравнивая их с теми выгодами, которые реально принесет внедрение конкретной модели ПА.

Следует отметить, что основная тенденция в США состоит в том, чтобы по мере целесообразности встраивать в конструкцию пожарных автолестниц, авпоследнее время и автоподъемников, бортовые насосные системы, водяные и пенные емкости, силовые электроагрегаты и другие элементы. При этом экономическая оценка такой "тактической единицы" производится по особой статье, ибо эта установка выполняет иные функции и служит иным целям, чем классические европейские пожарные машины.

Европейский подход

Основной критерий, на котором базируется европейская концепция создания ПА (рис. 5), заключается в следующем: при любых обстоятельствах пожарные подразделения, получающие вызов на пожар, должны обеспечивать спасание людей, затем — организовать тушение. А меньшие по размеру и весу ПА, обладающие более высокой мобильностью и маневренностью, в условиях высокой интенсивности уличного движения и плотной застройки европейских городов в состоянии более оперативно доставить к месту пожара силы и средства для выполнения возложенных на пожарную охрану задач.

Именно потому в парке ПА европейских стран доминируют ПА легкого и среднего классов, а тяжелые ПА (основная тактическая единица в США) используются в основном для защиты пожароопасных объектов, а также в качестве специальных ПА, для которых оперативность не является преобладающим фактором.

Европейские производители ПА не считают целесообразной установку на городских ПА сверхмощных насосных систем, ограничиваясь применением на ПА среднего класса насосов с подачей

РИС. 5. Компоновка европейского пожарного автомобиля нового поколения

2400 л/мин или комбинированных насосов. Хотя модельные ряды насосных агрегатов, выпускаемых европейскими фирмами, значительно шире: конкретный тип насоса устанавливается в зависимости от функционального назначения ПА (городские, объектовые, аэродромные и т.д.).

В Европе разработана концепция многофункциональных ПА (по типу американских), однако она находится в стадии обсуждения и не поддерживается однозначно пожарной охраной разных стран. Тем не менее в программах производства некоторых фирм такие модели начинают появляться (АЦ с лестницей, аварийно-спасательные ПА с насосной установкой и т.п.).

С принятием европейских норм БК 1846 "Пожарные автомобили" структура типоразмерных рядов ПА установлена нормативно, поэтому дальнейшее развитие их концепции идет в направлении совершенствования технического уровня ПА — как оперативных транспортных средств, так и технических средств тушения. Подробнее эти проблемы рассмотреть в объеме журнальной статьи достаточно сложно.

Однако два обстоятельства концептуального характера можно отметить в данном обзоре: это постоянно растущий уровень дизайна современных европейских ПА и повышение степени автоматизации управления агрегатами и системами ПА, что в корне отличает их от американских ПА.

Последние модели ПА, предлагаемые потребителю европейскими фирмами, оснащены весьма сложными системами электронных датчиков, индикаторов, органов управления, а также сложными механизмами, встроенными элементами бортовой диагностики, обеспечивающими полностью автоматическую работу агрегатов и постоянный контроль за их состоянием.

Эти технические решения стали нормой для современных европейских ПА, и фирмы вынуждены организовывать курсы по обучению операторов, которым предстоит работать на таких машинах и обслуживать их. Именно эти обстоятельства амери-

канские специалисты считают неприемлемыми для пожарной охраны США по причинам, приведенным выше.

Вместе с тем намечается некоторое сближение американской и европейской концепций ПА. И та, и другая концепции предусматривают применение пожарных автомобилей первой помощи (американская версия "First-Out" Attack, или ПА первой атаки). Американская фирма Darley в проспектах 2000 года называет такой автомобиль "моделью тысячелетия" (Millenium Models). В Европе создание автомобиля первой помощи предусмотрено нормами EN 1846.

В Европе начинают производиться многофункциональные автомобили (о чем было сказано выше), что является главной тенденцией в США.

В то же время пожарная охрана США приобретает (или организует производство в дочерних фирмах европейских компаний) такие сугубо европейские ПА, как коленчатые подъемники фирмы Бронто, автоматические автолестницы Магирус, ПА корпорации Розенбауэр, которые не вписываются в американскую концепцию.

Новый концептуальный автомобиль Conzept-bus-2000, созданный в Германии пожарной охраной Ганновера совместно с фирмами Мерседес и Магирус (рис. 2), с полным основанием можно отнести к продукту двух, на первый взгляд противоположных, концепций.

В заключение следует остановиться еще на одном аспекте рассматриваемой проблемы.

В нашей стране господствующая идеология в создании ПА базируется на использовании для этих целей коммерческих шасси грузовых автомобилей. При прогнозируемой на начало века интенсивности дорожного движения ПА на таких шасси будут статичными, ничем не отличаясь от других участников транспортного потока.

Между тем в мире еще в конце прошлого века наметилась тенденция к применению специальных шасси для ПА.

Анализ технических характеристик специальных шасси, которые поставляются автомобильными корпорациями фирмам-изготовителям ПА, позволяет сделать вывод: в мире завершен переход на выпуск шасси нового поколения, которые по многим параметрам превосходят заменяемые модели. Этому есть свое объяснение: мировые автомобильные гиганты делят сферы влияния, и производство моделей "из прошлого" оказывается только на руку конкурентам.

Новинки грузового автомобилестроения фирмы и компании демонстрируют на международных автосалонах коммерческих и специальных транспортных средств, которые проходят под девизом: "Мы ведем процветающее дело!"

К сожалению, отечественные производители пока не нашли своей ниши в этом "процветающем деле": технический уровень наших грузовиков как базы для создания ПА кардинально уступает техническому уровню соответствующей продукции зарубежных (ведущих и не ведущих) фирм. Перспективы на то, что отечественные шасси, прежде всего среднего и тяжелого классов, в ближайшее время достигнут (в стандартном исполнении) уровня зарубежных весьма проблематичны. Хотя надежды на создание специальных шасси для ПА имеются.

С учетом проведенного в настоящей статье анализа, новая идеология производства отечественных ПА должна базироваться на исполнении следующих решений:

а) применение для создания ПА специальных шасси, параметры которых адекватны их функциональному назначению, а именно:

удельная мощность не менее 20 л.с./т; максимальная скорость не ниже 100 км/ч; повышенная эффективность торможения за счет применения апробированных решений: АБС, стабилизаторов устойчивости, системы экстренного растормаживания и т.п.;

б) реализация принципа "суперплотной" компоновки, успешно апробированного в ходе работ над АЦ вагонного типа, еще в прошлом веке созданной ВНИИП0, ВНИИТЭ и французской фирмой "Сидес", и позволяющего снизить высоту центра тяжести ПА, его габаритную ширину, улучшить обзорность с места водителя, маневренность и другие параметры.

Реализация этих, а также ряда других частных решений позволит снизить динамические габариты ПА и обеспечить условия его оперативного и безопасного движения к месту вызова;

в) проведение работ по повышению огнетуша-щей эффективности ПА и существенному изменению традиционного подхода к комплектации ПА, с включением оборудования для проведения аварийно-спасательных работ.

Тем самым могут быть созданы предпосылки для модернизации и структурной реконструкции действующего парка пожарных автомобилей в стране.

ЛИТЕРАТУРА

1. Проспектные и информационные материалы фирм-изготовителей пожарных автомобилей.

2. Материалы реферативного журнала ВНИИТИ "Пожарная охрана" (1999 - 2002 гг.).

Поступила в редакцию 22.01.03.