Компоновочная схема пожарной автоцистерны
FIRE ROAD-TANKER LAYOUT DIAGRAM

Изобретение относится к области пожарной техники и совершенствует технические характеристики основного пожарного автомобиля общего применения - пожарной автоцистерны.
Объектом изобретения является компоновочная схема пожарной автоцистерны. Область применения изобретения - создание пожарной автоцистерны на шасси автомобиля рамной конструкции.
Известен пожарный грузовой автомобиль (см. патент RU 2 126 284 C1, МПК А62С 27/00 опубликован 20.02.1999), который содержит цистерну с водой и сообщенный с ней насос высокого давления. При этом ведущий вал насоса высокого давления выполнен с возможностью подсоединения к карданному валу приводного двигателя пожарной машины. Недостатком является расположение цистерны для воды в верхней части пожарной надстройки, что существенно повышает центр тяжести автомобиля.
Известна спасательно-пожарная машина первой помощи (см. патент RU № 43178 U1, МПК А62С 27/00, публикация 10.01.2005), содержащая транспортное средство с кабиной и кузовом с дверями, в котором размещены источники энергии, аварийно-спасательный инструмент и оборудование, включающее противопожарное. Двери кузова выполнены шторного типа с двух боковых и задней стенок. Источники энергии объединены в единую энергетическую установку, которая размещена в кузове с возможностью извлечения и перемещения. Противопожарное оборудование выполнено в виде установки пожаротушения тонкораспыленной водой. Объём воды в спасательно-пожарной машине всего 300 литров, чего может не хватить для локализации развившегося пожара.
Известен механизированный передвижной пожарно-спасательный комплекс (патент РФ № 54795, МПК А62С 27/00, опубликован 27.07.2006). Указанный комплекс, установленный на шасси, содержит корпус, снабженный отсеками для пожарного и спасательного оборудования, электрогенератора, внутри которого установлена цистерна для воды, в которой размещена ёмкость для пенообразователя, высоконапорная помпа, а на задней части корпуса расположены гидрокоммуникации для комбинированной подачи огнетушащего состава в зону горения, лестница для подъема на крышу корпуса, где размещены переносной лафетный ствол, осветительная мачта с прожекторами, всасывающий рукав, лестница. Недостатком комплекса является то, что по сути это прицеп на колесах, не оборудованный двигателем и способный передвигаться только в тандеме с транспортным средством. При буксировке прицепа ухудшаются маневренность, управляемость, топливная экономичность автомобиля и в тоже время увеличивается время разгона и тормозной путь.
Известен пожарно-спасательный автомобиль (см. патент RU № 2304994, МПК А62С 27/00, опубликован 27.08.2007), включающий установленный на шасси автомобиля надрамник, на котором закреплен посредством упругих опор пожарный модуль, состоящий из цистерны для воды, бака для пенообразующей жидкости, лафетного ствола, отсеков для размещения вспомогательного оборудования, включая пожарные рукава, огнетушители и аварийно-спасательный инструмент и насосную установку. Сдвинутая на задние колеса цистерна для воды, приводит к значительной нагрузке и смещению центра тяжести на заднюю ось, что снижает устойчивость пожарной машины.
Известен пожарный автомобиль (см. патент RU № 73206, МПК А62С 27/00, опубликован 20.05.2008), содержащий установленный на шасси автомобиля надрамник, на котором закреплен посредством упругих опор пожарный модуль, состоящий из цистерны для воды, бака для пенообразующей жидкости, лафетного ствола, отсеков для размещения вспомогательного оборудования и насосной установки. Насосная установка установлена на раме и снабжена автономным двигателем внутреннего сгорания с радиатором водяного охлаждения. Цистерна подключена к всасывающему патрубку насоса и размещена непосредственно за кабиной водителя автомобиля между передними и задними колесами автомобиля, упругие опоры надрамника, размещенные под цистерной для воды, подпружинены. Верхний край цистерны для воды по высоте равен верхней точке кабины, что говорит о высоком центре тяжести автомобиля, что в свою очередь отрицательно сказывается на курсовой устойчивости автомобиля.
Известен пожарный автомобиль (см. патент RU № 84230 U1, МПК А62С 27/00, опубликован 10.07.2009), который содержит установленный на шасси малотоннажного автомобиля пожарный модуль, состоящий из цистерны для воды, размещенной непосредственно за кабиной экипажа, бака для пенообразующей жидкости, отсеков для размещения вспомогательного оборудования и центробежного насоса высокого давления, соединенного через карданный вал и дисковое фрикционное сцепление с автономным двигателем внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива с двумя радиаторами водяного охлаждения с электрическими вентиляторами, электрогенератором и расположенным в нише пожарного модуля бензобаком. Бак для пенообразующей жидкости размещен на стенке цистерны для воды, а электрические вентиляторы имеют противоположное направление вращения. Вертикально установленная цистерна для воды, размещенная непосредственно за кабиной экипажа, вместе с баком для пенообразующей жидкости значительно поднимают центр тяжести автомобиля, что отрицательно сказывается на устойчивости автомобиля при движении.
Известен пожарный автомобиль (см. патент RU № 73792 U1, МПК А62С 27/00, опубликован 28.06.2010), содержащий базовое шасси с кабиной, ёмкость цистерны, установленную на надрамнике, кузов с кузовными отсеками и установленным на нем пожарно-техническим оборудованием, пожарный насос, отличающийся тем, что продольная ось ёмкости цистерны расположена перпендикулярно продольной оси рамы автомобиля, по меньшей мере, два кузовных отсека образованы с двух сторон за цистерной и, по меньшей мере, один - с каждой стороны кузова, ниже его. Недостатком изобретения является высокий центр тяжести пожарного автомобиля, а также воздействие сил инерции воды на стенки цистерны, установленной перпендикулярно оси рамы, которые снижает устойчивость автоцистерны против опрокидывания на поворотах.
Известен пожарный автомобиль (см. патент RU № 100727 U1, МПК А62С 27/00, опубликован 27.12.2010), который содержит базовое шасси с кабиной, установленный на шасси на надрамнике кузов с боковыми кузовными отсеками и с установленным на нем пожарно-техническим оборудованием. В кузове установлены цистерна для воды и пожарный насос, в кузовных отсеках размещены пожарные рукава, пожарные стволы, переходники, трехходовые разветвители и водосборники, прочее пожарно-техническое оборудование. Кузовной отсек для пожарных стволов, переходников, трехходовых разветвителей и водосборников снабжен по меньшей мере одним фиксирующим устройством, прикрепленным к стенке кузовного отсека. Фиксирующее устройство выполнено в виде разнесенных по высоте по меньшей мере одной горизонтальной жесткой пластины, горизонтального эластичного упругого жгута с проушинами, надетыми на зацепы, и по меньшей мере одной вертикальной упругой пластины. Высокий центр тяжести пожарного автомобиля ухудшает управляемость пожарным автомобилем и снижает устойчивость автоцистерны против опрокидывания на поворотах.
Известен двухосный пожарный автомобиль (см. патент RU № 159342 U1, МПК А62С 27/00, опубликован 10.02.2016) с увеличенной способностью к преодолению препятствий типа пороговых неровностей, отличающийся тем, что он оснащен двумя резервуарами одинакового объема, один из которых располагается над передней осью автомобиля, другой - над его задней осью, имеются также насосы для перекачки жидкости из одного резервуара в другой, в исходном состоянии резервуары заполнены жидкостью наполовину; во время преодоления крупных пороговых препятствий (величиной более половины радиуса колеса) производится поочередная перекачка пламягасящей жидкости: сначала из переднего резервуара в задний, что уменьшает нагрузку на переднюю ось и, согласно теории движения автомобиля, облегчает процесс преодоления колесами передней ведущей оси порогового препятствия, затем из заднего резервуара в передний с получением того же полезного эффекта при преодолении колесами задней оси порогового препятствия. Недостатком является наполовину заполненные жидкостью резервуары в исходном состоянии, что при движении по магистрали, поворотах и торможении автомобиля вызовет большие перемещения жидкого груза внутри резервуаров и приведёт к существенному снижению продольной и поперечной устойчивости и управляемости пожарным автомобилем.
Известна пожарная машина (см. патент США US7234534B2 МПК А62С 27/00 Опубликовано 26.06.2007) включающая в себя шасси, насос для жидкости и корпус, имеющий отделение. В одном из вариантов привод насоса проходит через поперечный элемент рамы. В другом варианте корпус содержит противоположные боковые секции, между которыми расположен насос. Система хранения огнетушащей жидкости содержит один или несколько резервуаров или других контейнеров, сконфигурированных для хранения одного или нескольких огнегасящих составов, таких как вода, пена, жидкие химикаты, сухие химические вещества и тому подобное. Система хранения расположена на раме перед модулем насосной. Расположение системы хранения огнетушащих составов на раме поднимают центр тяжести автомобиля, а колебания и перемещения жидкого груза внутри большого резервуара приводят к существенному снижению управляемости пожарным автомобилем.
Известен пожарный автомобиль (см. патент США US7784554B2 , МПК А62С 27/00, опубликован 31.08.2010) включающий шасси и кабину оператора. Кабина оператора является наклоняемой. Пожарный автомобиль также включает в себя пожарный насос, расположенный на шасси расположенный под задней частью кабины оператора. Размещение пожарного насоса в таком месте обеспечивает транспортное средство улучшенной маневренностью или управляемостью, уменьшенной общей длиной, высотой, дополнительной вместимостью для хранения и удобна в обслуживании. Транспортное средство также содержит систему хранения огнетушащих составов, которая содержит один или несколько резервуаров или других контейнеров, сконфигурированных для хранения одного или нескольких огнетушащих составов, таких как вода, пена, жидкие химикаты, сухие химические вещества и тому подобное. На примере показана система хранения, содержащая большой резервуар для воды и меньший резервуар для пенообразователя. Резервуар для воды представляет собой прямоугольную ёмкость, установленную на шасси за кабиной. Такое расположение резервуара с водой поднимают центр тяжести автомобиля и приводят к существенному снижению продольной и поперечной устойчивости пожарным автомобилем.
Наиболее близким по выполняемым изобретением задачам, является устройство пожаротушения по патенту США US6915860B2 МПК А62С 27/00 публикованному 2005-07-12. Устройство пожаротушения включает в себя моторизованное транспортное средство с высоким дорожным просветом, имеющее шасси с задними ведущими колесами, и резервуар с огнетушащим веществом, прикрепленный к шасси, причем резервуар имеет первую и вторую части, при этом ширина второй части, расположенной между первой частью и шасси, больше ширины первой, что обеспечивает снижение центра тяжести резервуара. Недостатками аналога является, во-первых: резервуар для воды выполнен из сварных металлических пластин, что значительно утяжеляет конструкцию и в целом массу автомобиля снижая полезную грузоподъемность, во-вторых: резервуар имеет большое количество внутренних перегородок, что усложняет техническую эксплуатацию цистерны, в-третьих: в конструкции автомобиля отсутствуют отсеки для пожарно-технического вооружения и аварийно-спасательного инструмента, что ограничивает круг выполняемых задач пожарного автомобиля.
В настоящее время, при создании кузова пожарной автоцистерны всю пожарную надстройку, включающую цистерну для воды, насос, отсеки и пеналы для пожарно-технического и аварийно-спасательного оборудования, устанавливают на верхней части рамы. Причем, цистерны изготавливают стальными, в форме куба или прямоугольного параллелепипеда. При такой компоновочной схеме пожарной надстройки велика вероятность бокового опрокидывания пожарного автомобиля, которая зависит от соотношения ширины колеи транспортного средства и высоты центра тяжести. При неизменной ширине колеи, чем выше центр тяжести, тем ниже устойчивость автомобиля против бокового опрокидывания на поворотах и косогорах. Учитывая, что большую часть массы пожарной надстройки составляет цистерна с водой, снижение центра тяжести цистерны являются актуальной проблемой. Ещё одной существенной проблемой являются колебания и перемещения жидкого груза внутри большого резервуара, которые приводят к значительному снижению продольной и поперечной устойчивости и управляемости пожарным автомобилем и увеличивают нагрузки на конструкцию цистерны.
Задачами изобретения и путями их решения является, во-первых: снижение центра тяжести пожарной автоцистерны, путем смещения ёмкостей с водой в нижнюю плоскость; во-вторых: снижение воздействия динамических нагрузок от инерционного движения жидкости на стенки цистерны, путем замены большой цистерны на несколько меньших по размеру ёмкостей, с таким же в совокупности объёмом.
Технический результат, на которые направлено изобретение - устойчивость пожарного автомобиля при движении на высоких скоростях при поворотах и маневрировании, что повышает безопасность движения и сокращает время движения к месту пожара.
Пояснения к изобретению представлены на чертеже, где изображены пожарный автомобиль в двух проекциях и ёмкость в разрезе. В качестве примера приведена компоновочная схема на шасси автомобиля ГАЗ-330232. На раме (4) автомобиля посредством кронштейнов (12) и хомутов (9) закрепляются ёмкости (2) для воды (13), изготовленные из лёгкого и прочного материала. Емкости (2) соединены между собой по принципу сообщающихся сосудов, в области днища, трубками (3). На каждой ёмкости в верхней части имеется дыхательная арматура (10), а в нижней части сливное отверстие с пробкой (14). Как минимум на двух ёмкостях, по одной с правого и левого борта, имеются заправочные горловины (1). Верхняя часть надстройки (5) состоит из отсеков (6) для оборудования и расположена над ёмкостями (2) для воды, на надрамнике рамы (4). В ней находятся автономная установка для подачи тонкораспыленной воды высокого давления (не показана), мотопомпа (не показана), аварийно-спасательное оборудование (7). Как минимум одна из ёмкостей имеет патрубок (11), для соединения с установкой для подачи тонкораспыленной воды высокого давления (не показан), и датчиком уровня воды (8).
Компоновочная схема пожарной автоцистерны показана на конкретном шасси автомобиля лишь в качестве примера, т.к. технический результат достигается при применении изобретения на любом шасси автомобиля рамной конструкции или другой самоходной техники, независимо от колёсной формулы и геометрических размеров. Количество, расположение и объём ёмкостей устанавливается в зависимости от особенностей модификации шасси автомобиля и условия, что суммарная масса ёмкостей с водой, массы пожарной надстройки с оборудованием, не должна превышать максимальной грузоподъёмности автомобиля. Применение в компоновочной схеме вместо одной большой цистерны несколько мелких позволит при производстве использовать вместо тяжёлой листовой стали лёгкий алюминиевый сплав, углепластик или композитные материалы, что снизит снаряженную массу пожарной автоцистерны и увеличивает массу полезной нагрузки. Компоновочная схема пожарной автоцистерны совершенствует эргономику автомобиля, т.к. отсеки для насоса, мотопомпы, пожарно-технического вооружения и аварийно-спасательного инструмента находятся на уровне рук пожарного. Рекомендуется при предлагаемой компоновочной схеме использование автономной установки для подачи тонкораспыленной воды высокого давления и мотопомпы для забора воды, которые закреплены в отсеках быстросъемными механизмами, это позволит избежать применения двигателя автомобиля в качестве силовой установки насоса, и соответственно дополнительных карданных передач, проходящих через раму автомобиля.