АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНОЙ ЛЕСТНИЦЫ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ СЛУЖБЫ СПАСЕНИЯ И АВТОЛЕСТНИЦ (ВАРИАНТЫ)
AUTOMATED SUPPLYING DEVICE OF FIRE ESCAPE EMERGENCY LADDER FOR RESCUE VEHICLES AND FIRE MOTOR LADDERS (VERSIONS)

Изобретение относится к пожарно-спасательной технике, а именно к оборудованию пожарно-спасательных автомобилей типов АЦЛ, АЦПК, АПСЛ (по классификации ГОСТ Р 53247-2009) и универсальных автомобилей службы спасения типа АСС, применяемых для ведения пожарно-спасательных и эвакуационных работ на высотных зданиях и сооружениях. Предлагаемое техническое решение может быть использовано при создании перспективных моделей указанных типов автомобилей или для модернизации находящегося в ведении МЧС действующего парка этих машин.
Известно устройство управления перемещением лестницы, входящее в состав автомобиля для производства высотных работ (описание к патенту KR 100742175 (В1), опубликован 2007.07.18). Устройство включает в себя установленную на колесном шасси (на автомобиле) раздвижную лестницу с подъемным устройством, гидравлический привод вращения (подъема лестницы по углу места), гидравлический привод выдвижения и складывания лестницы, датчик длины лестницы, датчик поворота лестницы, выход датчиков соединен с контроллером, который управляет приводами по сигналам с пульта управления. Данное устройство представляет собой двухстепенной следящий гидравлический привод. Выдвижные опоры - аутригеры в составе устройства не предусмотрены, поскольку в устройстве отсутствует привод азимутального наведения верхней оконечности лестницы на точку прицеливания, что требует достаточно точного изначального позиционирования автомобиля по азимутальному направлению лестницы на цель ее доставки, например на окно верхнего этажа здания. Автоматическая подача лестницы к цели доставки также не предусмотрена. Названные особенности устройства-аналога не позволяют доставить верхнюю оконечность лестницы с размещенной на ней люлькой к цели назначения достаточно быстро, что является недостатком устройства.
Известно автоматическое устройство управления наклоном выдвижной поворотной лестницы или подъемной консоли, устанавливаемой на транспортном средстве (описание к патенту ЕР 0063709 (А1), дата публикации 1982.12.31). Данный аналог включает выдвижную лестницу, установленную на поворотной площадке, которая, в свою очередь, установлена на транспортном средстве и снабжена устройством поворота вокруг вертикальной оси (азимутальным приводом). Лестница или подъемная консоль снабжена также устройством углового подъема, т.е. поворота ее основания вокруг горизонтальной оси, т.е. снабжена угломестным приводом. Азимутальный и угломестный приводы управляются с помощью микропроцессора. Отличительной особенностью данного аналога является оборудование его датчиками угла наклона поворотной площадки в двух поперечных направлениях (плоскостях). Выходы датчиков связаны с микропроцессором, что позволяет алгоритмически учесть при управлении приводами отклонение положения поворотной площадки от горизонтального положения. Поскольку в данном аналоге, так же как и в предыдущем, не предусмотрены выдвижные опоры транспортного средства, но при этом азимутальный поворот осуществляется, то данное техническое решение пригодно для подачи выдвижных лестниц и консолей сравнительно небольшой длины (10-12 метров), т.к. в противном случае не будет обеспечена необходимая устойчивость всей конструкции. Автоматизация подачи спасательной лестницы к цели доставки в аналоге не предусмотрена.
По совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по первому и второму вариантам является устройство подачи раздвижной пожарно-спасательной лестницы, которое используется в серийных автомобилях-автолестницах марок АЛ-30 и АЛ-50, производство ОАО «Пожтехника», г. Торжок Тверской области (подробное описание конструкции автолестницы АЛ-30 имеется на Интернет-ресурсе http://pogtex.ru/). Указанное устройство принимается за прототип обоих вариантов изобретения и включает в себя следующие функциональные блоки, установленные на раме автомобиля: автономную систему энергоснабжения (мотор автомобиля, гидростанцию, аккумуляторы), раздвижную спасательную лестницу, привод телескопирования лестницы (выдвигание-сдвигание комплекта колен), азимутальный привод с приводом (поворот опорно-поворотного основания лестницы влево или вправо от транспортного положения вокруг вертикальной оси), угломестный привод (подъем-опускание комплекта колен), устройство горизонтального выравнивания лестницы. Кроме того, в устройство-прототип входят установленный на несущей раме автомобиля комплекс опорных домкратов, представляющий собой четыре выдвижные опоры с гидравлическим приводом.
Для подачи спасательной лестницы на верхние этажи здания пожарный расчет осуществляет сначала установку автомобиля на выдвижные опоры для придания его раме устойчивого положения на грунте, при этом отклонение вертикальной оси опорно-поворотного устройства может составлять не более 7°. Далее оператор, управляя одновременно или попеременно тремя названными приводами, с визуальной коррекцией положения оконечности лестницы, подает ее в требуемую точку пространства, т.е. в окно, на балкон или на крышу многоэтажного здания. Управление приводами перемещения лестницы осуществляется из кабины с помощью манипуляторов-джойстиков. Во избежание дополнительных нагрузок, возникающих при установке автолестницы на наклонной площадке, и для улучшения условий поднимания по лестнице служит механизм бокового горизонтального выравнивания, что обеспечивает горизонтальность ступеней при азимутальном повороте лестницы. Механизм выравнивания включается в работу при угле подъема лестницы свыше 30°. При поперечном наклоне влево комплект колен разворачивается вправо, при наклоне влево - разворачивается вправо. Выравнивание происходит автоматически. Механизм управляется ртутными переключателями, которые следят за горизонтальностью ступеней колен. Развертывание раздвижной пожарно-спасательной лестницы в условиях пожара на верхних этажах здания должно осуществляться по нормативам в кратчайшее время и обеспечивается согласованной работой высококлассного пожарного расчета, что на практике не всегда имеет место. Таким образом, эффективность спасательных работ с применением данного аналога в значительной мере зависит от субъективного фактора, причем не только от квалификации, уровня тренировки и физического состояния оператора, управляющего процессом подачи (разворачивания) лестницы, но и от согласованной слаженной работы всего пожарного расчета. Автоматизация процесса подачи лестницы к цели назначения в прототипе не предусмотрена. С особенностями процесса управления подачей лестницы в устройстве-прототипе можно ознакомиться с помощью интерактивного тренажера «Автолестница пожарная АЛ-50».Видеоролик опубликован на Интернет-ресурсе
http://www.zamitza.ru/4/index.php?option=com_icatalog&task=showltem&id=30<emid=17.
Изобретение имеет своей целью усовершенствование, в соответствии с возможностями современной техники, оборудования автомобилей службы спасения и пожарных автолестниц. При использовании изобретения в обоих его вариантах исполнения достигаются следующие важные технические результаты.
1. Уменьшается время, необходимое для подачи лестницы на верхние этажи здания.
2. Повышается надежность и точность ориентирования лестницы в процессе ее подачи к цели, за счет чего снижается значение субъективного фактора при проведении аварийно-спасательных работ.
Совокупность заявленных технических результатов по первому варианту изобретения достигается тем, что автоматизированное устройство подачи пожарно-спасательной лестницы для автомобилей службы спасения и автолестниц, включающее в себя установленную на раму автомобиля автономную систему энергоснабжения, соединенную питающими магистралями со всеми энергопотребляющими элементами патентуемого устройства, комплекс опорных домкратов с приводами, включающее раздвижную спасательную лестницу, привод телескопирования, азимутальный привод, угломестный привод, устройство горизонтального выравнивания лестницы, согласно изобретению дополнительно включает в себя связанный с лестницей датчик - измеритель расстояния до цели подачи лестницы, связанный с лестницей датчик азимутального положения лестницы относительно рамы автомобиля, связанный с лестницей датчик угломестного положения лестницы относительно горизонта, связанный с лестницей датчик текущей длины лестницы, установленное на раме автомобиля устройство прицеливания, связанный с устройством прицеливания датчик азимутального положения устройства прицеливания относительно рамы автомобиля, связанный с устройством прицеливания датчик угломестного положения устройства прицеливания относительно горизонта, центральный контроллер, который соответствующими входами связан со всеми указанными датчиками, а соответствующими выходами связан со всеми указанными приводами, образуя автоматизированную следящую систему.
Совокупность заявленных технических результатов по второму варианту изобретения достигается тем, что в автоматизированном устройстве подачи пожарно-спасательной лестницы для автомобилей службы спасения и автолестниц, включающем в себя установленную на раму автомобиля автономную систему энергоснабжения, соединенную питающими магистралями со всеми энергопотребляющими элементами патентуемого устройства, комплекс опорных домкратов с приводами, включающем также раздвижную спасательную лестницу, привод телескопирования, азимутальный привод, угломестный привод, устройство горизонтального выравнивания лестницы, согласно изобретению комплекс опорных домкратов и устройство горизонтального выравнивания лестницы выполнены как единый функциональный узел в виде устройства автоматического горизонтирования рамы автомобиля, при этом патентуемое устройство дополнительно включает в себя связанный с лестницей датчик - измеритель расстояния до цели подачи лестницы, связанный с лестницей датчик азимутального положения лестницы относительно рамы автомобиля, связанный с лестницей датчик угломестного положения лестницы относительно горизонта, связанный с лестницей датчик текущей длины лестницы, установленное на раме автомобиля устройство прицеливания, связанный с устройством прицеливания датчик азимутального положения устройства прицеливания относительно рамы автомобиля, связанный с устройством прицеливания датчик угломестного положения устройства прицеливания относительно горизонта, центральный контроллер, который соответствующими входами связан со всеми указанными датчиками, а соответствующими выходами связан со всеми указанными приводами, образуя автоматизированную следящую систему.
На Фиг.1 изображена функциональная схема автоматизированного устройства подачи пожарно-спасательной лестницы для автомобилей службы спасения и автолестниц по первому варианту.
На Фиг.2 изображена функциональная схема автоматизированного устройства подачи пожарно-спасательной лестницы для автомобилей службы спасения и автолестниц по второму варианту.
На Фиг.3 изображен общий вид автомобиля службы спасения АСС-1 на базе автомобильного шасси МАЗ 5337, оборудованного автоматизированным устройством подачи пожарно-спасательной лестницы.
Автоматизированное устройство подачи пожарно-спасательной лестницы по первому варианту (Фиг.1) включает в свой состав установленную на раму (1) автомобиля автономную систему энергоснабжения (2), соединенную питающими магистралями со всеми энергопотребляющими элементами системы. В качестве системы энергоснабжения может быть использована генераторная система с приводом от мотора автомобиля, аккумуляторная батарея и насосная гидростанция (в том случае, если приводы являются гидравлическими). В патентуемое устройство входит комплекс опорных выдвижных домкратов с приводами (3). Устройство также включает раздвижную спасательную лестницу (4), привод телескопирования (5) (т.е. механизм и привод изменения длины лестницы), азимутальный привод (6) (т.е. опорно-поворотное устройство с механизмом и приводом вращения лестницы вокруг вертикальной оси), угломестный привод (7) (т.е. привод с механизмом углового подъема-опускания лестницы). В состав патентуемого устройства входят также устройство (8) для горизонтального выравнивания лестницы, которое установлено на лестнице (4) и представляет собой механизм бокового горизонтального выравнивания, подобный применяемому в прототипе. Связанный с лестницей датчик (9) - измеритель расстояния до цели подачи лестницы установлен на верхней оконечности лестницы (4) и может представлять собой лазерный дальномер. Патентуемое устройство включает также связанный с лестницей через механизм азимутального привода (6) или иным способом датчик (10) азимутального положения лестницы (4) относительно рамы (1), связанный с лестницей датчик (11) угломестного положения лестницы относительно горизонта, связанный с лестницей (4) датчик (12) текущей длины лестницы и установленное на раме (1) устройство прицеливания (13). Устройство прицеливания (13) может представлять собой оптическое устройство, аналогичное оптическому прицелу стрелкового оружия, устройство, аналогичное лазерному целеуказателю стрелкового оружия, или просто устройство типа прорезь-мушка, установленные на турели с возможностью азимутального и угломестного перемещений в шарнирных опорах. Кроме того, в состав патентуемого устройства входит связанный с устройством прицеливания (13) и рамой (1) датчик (14) азимутального положения устройства прицеливания относительно рамы (1), связанный с устройством прицеливания (13) датчик (15) угломестного положения устройства прицеливания (13) относительно горизонта и важнейшая часть патентуемого устройства - центральный контроллер (16), который соответствующими входами связан со всеми указанными датчиками, а соответствующими выходами связан со всеми указанными приводами, образуя автоматизированную следящую систему, управляемую от пульта (17), который также связан с центральным контроллером (16). Центральный контроллер представляет собой управляющий бортовой компьютер, выполненный на базе микропроцессоров. Аналогичный контроллер применен, например, в техническом решении по патенту RU №2229670 (опубликован 27.05.2004). Разновидности исполнения патентуемого устройства (в рамках как первого, так и второго вариантов) могут быть основаны на современных компьютерных технологиях работы в режиме реального времени с видеосигналами от малогабаритных телевизионных камер, которые позволяют использовать такие камеры в качестве устройств, функционально подобных как задающим датчикам (13), (14), (16), так и датчикам текущего положения рабочего органа (8), (9), (10), (11). Разновидности исполнения, в которых функции всех или некоторых из указанных датчиков выполняются с применением телевизионных камер, также полностью отвечают сущности изобретения по обоим его вариантам. Пример выполнения следящего привода наведения с использованием видеокамер в качестве датчиков координат представлен в описании к патенту RU №2381524, опубликованному 10.02.2010 г. Теория и типовые схемы более старых подобных решений приведены в книге: Грязин Г.Н. Оптико-электронные системы для обзора пространства: Системы телевидения. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отд., 1988. - 224 с.
Работа автоматизированного устройства подачи пожарно-спасательной лестницы по первому варианту происходит следующим образом.
При необходимости подачи верхней оконечности спасательной лестницы (4) к цели, т.е. в заданную точку пространства (в окно, на балкон или на крышу многоэтажного здания), автомобиль службы спасения или автолестница подгоняется к стене здания на расстояние, обеспечивающее достижение цели верхней оконечностью лестницы (4). На верхней оконечности при этом может быть укреплена спасательная люлька с пожарным расчетом и специальными средствами или другое оборудование. Положение рамы (1) автомобиля относительно стены здания при этом может быть любым, что определяется условиями подъезда автомобиля к аварийному зданию в условиях чрезвычайного происшествия, что весьма важно. Затем с помощью комплекса опорных выдвижных домкратов (3) осуществляется установка автомобиля на опоры. Далее оператором осуществляется прицеливание с помощью устройства прицеливания (13) в заданную точку пространства и с пульта управления (17) подается команда на подачу лестницы к цели. Весь дальнейший процесс разворачивания лестницы (4) происходит автоматически. При этом устройство работает как классическая следящая трехстепенная система наведения, использующая принцип управления по рассогласованию сигналов с азимутальных датчиков (10) и (14), угломестных датчиков (11) и (15), а также датчиков (9) и (12). При этом устройство (8) для горизонтального выравнивания лестницы работает точно так же, как и в прототипе.
Автоматизированное устройство подачи пожарно-спасательной лестницы по второму варианту (Фиг.2) имеет аналогичный первому варианту состав функциональных узлов (элементов). Оно отличается от устройства по первому варианту тем, что в нем комплекс опорных выдвижных домкратов с приводами (3) и устройство горизонтального выравнивания лестницы (8) выполнены как единый функциональный узел (3&8), в качестве которого предусмотрено использование устройства автоматического горизонтирования рамы (1) автомобиля, установленное на этой раме. К известным устройствам автоматического горизонтирования относятся, например, электромеханическое устройство по патенту RU №2367762 (опубликован 20.09.2009 г.) или гидравлическое устройство по патенту RU №2196893 (опубликован 2003.01.20).
Работа автоматизированного устройства подачи пожарно-спасательной лестницы по второму варианту отличается от первого варианта тем, что установка автомобиля на опорные домкраты осуществляется автоматически, при этом осуществляется точное горизонтирование рамы (1), что одновременно обеспечивает горизонтальное выравнивание лестницы во всех ее возможных положениях. Отдельное устройство горизонтального выравнивания лестницы в этом случае оказывается не нужным.
Заявленные технические результаты связаны с сущностью изобретения в обоих вариантах его исполнения следующим образом соответственно.
1. Автоматическое функционирование приводов позволяет реализовать наиболее эффективные алгоритмы управления скоростями азимутального и угломестного перемещений верхней оконечности спасательной лестницы, в результате чего время ее подачи к цели может быть сокращено до теоретического минимума, который определяется динамическими и прочностными возможностями элементов приводов (5), (6), (7) и лестницы (4). При этом управление всем процессом может выполняться одним человеком, не имеющим специальной профессиональной подготовки, что может иметь значение в условиях чрезвычайной ситуации.
2. Надежность и точность ориентирования лестницы в процессе ее подачи к цели, за счет чего снижается значение субъективного фактора при проведении аварийно-спасательных работ, обеспечивается практически полной автоматизацией процесса.
Патентуемое автоматизированное устройство подачи пожарно-спасательной лестницы для автомобилей службы спасения и автолестниц в обоих вариантах его выполнения отвечает критерию промышленной применимости, т.к. может быть изготовлено промышленным способом без применения специальных технологий и оборудования на базе современного машиностроительного предприятия с электромеханическим профилем производства, имеющего опыт производства следящих электромеханических или электрогидравлических приводов.