МОБИЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ГОРЮЧЕ-СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
MOBILE LABORATORY FOR QUALITY CONTROL OF FUEL AND LUBRICANTS

Изобретение относится к подвижным лабораториям контроля качества горюче-смазочных материалов, преимущественно топлив, смазочных масел, специальных жидкостей, в том числе обезличенных или трофейных, и может быть использована силовыми ведомствами и другими структурами в местах хранения и применения горючего в полевых условиях.
Перед авторами стояла техническая задача создания мобильной лаборатории контроля качества горюче-смазочных материалов для нужд силовых ведомств и других структур, обладающей высокой проходимостью, полной автономностью по энергоснабжению и обеспечению необходимых условий жизнедеятельности экипажа не менее трех суток, которая в кратчайшие сроки может быть развернута на удалении от стационарных лабораторий в местах хранения и применения горюче-смазочных материалов, способную в полевых условиях, при любых погодных условиях оперативно (до 15 минут) с помощью стандартных и экспресс - методов идентифицировать и в короткие сроки оценивать показатели качества автомобильных бензинов, топлив для реактивных двигателей, дизельных топлив, смазочных масел, специальных жидкостей, в том числе обезличенных и трофейных, в объеме контрольного испытания в соответствии с требованиями «Инструкции по контролю и обеспечению сохранения качества нефтепродуктов в организациях нефтепродуктообеспечения», утвержденной приказом Министра энергетики Российской Федерации 2003 г. №231.
Основная задача мобильной лаборатории контроля качества горючесмазочных материалов в короткие сроки оценить качество большего объема проб горюче-смазочных материалов и в полевых условиях выдать заключение о возможности их применения в вооружении военной и специальной технике, а также доставлять пробы, не прошедшие экспресс-контроль, в стационарную лабораторию для оценки их качества с использованием стандартных методов испытаний.
При изучении источников патентной и научно-технической информации были выявлены мобильные лаборатории наиболее близкие по назначению к создаваемой авторами мобильной лаборатории контроля качества горюче-смазочных материалов.
Известна мобильная химико-аналитическая лаборатория, включающая автомобиль-фургон с размещенной в нем контрольно-измерительной аппаратурой для измерения различных показателей качества связанная с бортовой ЭВМ имеющей принтер, автономный энергоузел в виде бензинового двигателя с электрогенератором, размещенным в изолированном отсеке в задней части кузова с отдельной дверью. Лаборатория имеет защиту от помех, заземление, шумоглушение, амортизацию, кондиционер, систему отопления, вытяжной бокс с вентилятором, компактную лабораторную мойку, компрессор, линии газоподачи от баллонов с инертными газами, систему водоподготовки для лабораторных нужд, генератором водорода, а также емкостями для дистиллированной воды и лабораторного слива, рабочий, вспомогательный и письменный столы, при этом контрольно-измерительная аппаратура установлена на плите, снабженной амортизаторами и прикрепленной к дополнительно установленным лабораторным столам, снабженным выдвижными ящиками, в которых размещены химико-аналитическое оборудование и принадлежности, реактивы, кабели соединительные, лабораторная посуда, расходные материалы (RU, патент №2251496 В60Р 3/14).
Недостатком мобильной химико-аналитической лаборатории является ограниченная область применения, т.к. она используется для проведения анализов состава и свойств природной и технологической воды морского порта, содержания токсичных компонентов, выхлопных газов, идентификации нефтепродуктов из розливов.
Известна также мобильная лаборатория моторных масел, включающая теплоизолированный корпус, установленный на раме транспортного средства, приборы, реактивы и материалы для определения качественного и количественного состава моторных масел, в том числе ИК-Фурье спектрометр, установленный на виброзащищенной платформе, емкости для отбора и хранения проб моторных масел, датчики температуры и давления, информационные выходы которых подключены к информационно-вычислительному комплексу с базой данных, снабженная системой очистки удаляемых газов, соединенной с вытяжным шкафом, теплоизолированный корпус лаборатории установлен на раме транспортного средства посредством амортизаторов (RU, патент №127933U1 G01N 33/22).
Недостатком мобильной лаборатория моторных масел является ограниченная область применения, то есть невозможность проведения анализа моторных топлив, что снижает ее эффективность.
Наиболее близкой по технической сущности и взятой за прототип является мобильная лаборатория горючего, состоящая из теплоизолированного корпуса, установленного на шасси транспортного средства и содержащая систему пожаротушения, водопроводно-канализационную систему, размещенный между кабиной водителя и теплоизолированным корпусом автономный энергоузел, электрогенератор которого имеет стабилизатор напряжения, размещенные внутри корпуса вдоль его стен рабочие столы с ящиками для хранения реактивов и лабораторной посуды для отбора проб горючего из различных средств хранения, испытательное оборудование для определения температуры помутнения, кристаллизации и застывания жидких нефтяных топлив и моторных масел, средств определения количества горючего и содержания отстойной воды в емкостях для хранения, внешнего вида горючего, содержания механических примесей, плотности горючего, содержание водорастворимых кислот и щелочей, вязкости кинематической и крепости спиртов, эксикатора для кювет, закрепленный на виброзащищенной платформе на столе ИК-Фурье спектрометр, программного блока управления последовательностью операций контроля, связанного с информативным выходом ИК-Фурье спектрометра, средств измерения наличия и количества присадок в горючем, вида смазочных материалов, октанового числа, цетанового числа и содержания моющих присадок в автомобильных бензинах, библиотеки нормативных значений показателей качества горючего, подключенные к блоку управления датчики температуры, влажности и давления, при этом пол выполнен из двойного настила, в который вложены трубопроводы, связанные со снабженной фильтрами-очистителями водопроводно-канализационной системой слива воды от рабочих столов. (RU, патент №82492 G01N 33/22 - прототип).
Недостатками лаборатории являются низкая ее эффективность из-за испытаний ограниченного количества показателей качества моторных топлив и смазочных масел, отсутствия возможности идентификации и определения компонентного состава смазочных масел. Кроме того, лаборатория обладает низкой проходимостью, так как смонтирована на базовом шасси не имеющем полный привод. Отсутствие систем жизнеобеспечения снижает ее востребованность в условиях удаленной работы от стационарной лаборатории в зимних условиях.
Технический результат - повышение эффективности мобильной лаборатории за счет расширения номенклатуры контролируемых показателей качества горюче-смазочных материалов, применения экспрессных приборов для сокращения времени испытания с одновременным повышением проходимости и улучшением условий жизнедеятельности экипажа.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной мобильной лаборатории контроля качества горюче-смазочных материалов состоящей из теплоизолированного цельнометаллического кузова-фургона, разделенного на отсеки и установленного на базовом шасси транспортного средства, содержащей систему энергообеспечения с автономным электрическим бензиновым генератором и заземлением электрооборудования, систему пожаротушения с встроенными пожарными извещателями, вентиляционную и водопроводно-канализационную системы с фильтрами-очистителями отводимых паров и воды, лабораторный отсек, внутренняя обшивка и утепление которого выполнены из негорючих материалов, стойких к нефтепродуктам и кислотам, в котором по продольным стенам закреплены рабочие столы с ящиками для размещения на виброзащищенных платформах ИК-Фурье спектрометра, испытательного оборудования, контрольно-измерительной аппаратуры для определения внешнего вида, содержания воды и механических примесей, плотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, вязкости кинематической, крепости спиртов, температуры помутнения, кристаллизации и застывания, октанового и цетанового чисел, а так же состава горюче-смазочных материалов, ЭВМ с принтером, связанного с информационными выходами приборов контроля качества нефтепродуктов, лабораторной посуды, рабочей документации, согласно изобретению, кузов-фургон лаборатории смонтирован на шасси полноприводного автомобиля повышенной проходимости, а мобильная лаборатория контроля качества горюче-смазочных материалов дополнительно содержит автоматизированную систему идентификации и контроля качества обезличенных и трофейных топлив и смазочных масел, аппарат для определения предельной температуры фильтруемости дизельных топлив, анализатор фракционного состава светлых нефтепродуктов, портативный экспрессный контролер топлив «ПЭК-Т», автономный программируемый дизельный отопитель установленный в лабораторном отсеке, проточный водонагреватель, встроенный в водопроводно-канализационную систему и резервный источник электропитания в виде индивидуальной аккумуляторной батареи повышенной емкости с универсальным преобразователем напряжения 12/220 В, при этом прибор для определения кинематической вязкости масел выполнен с возможностью испытания кинематической вязкости как при положительных так и отрицательных температурах испытываемого продукта, а пробы горючего, химреактивы, средства замера количества горючего и содержания отстойной воды в нем, инвентарь для отбора проб горюче-смазочных материалов и элементы системы энергоснабжения размещены в изолированном грузовом отсеке, который размещен в задней части кузова-фургона, а также тем, что содержит приспособление оперативной маскировки закрепленного на крыше кузова-фургона.
На фиг. 1 представлена схема размещения узлов и элементов мобильной лаборатории контроля качества горюче-смазочных материалов (общий вид сбоку без стенки);
фиг. 2 тоже (вид сверху без крыши);
фиг. 3 представлена мобильная лаборатория контроля качества горюче-смазочных материалов с развернутым приспособлением оперативной маскировки (вид сверху).
Мобильная лаборатория контроля качества горюче-смазочных материалов содержит теплоизолированный цельнометаллический кузов-фургон 1 на полноприводном шасси 2 повышенной проходимости Газель 4x4. В кузове-фургоне смонтированы инженерные системы, обеспечивающие функционирование лаборатории:
система пожаротушения с огнетушителями 3, пожарными извещателями 4;
система вентиляции с кондиционером 5, фильтрующими вентиляционными установками 6, автономным программируемым дизельным отопителем 7, воздуходувными коробами и дефлекторами 8 с разводкой от отопителя;
система энергообеспечения с разъемом 9 для подключения питания от внешнего источника, например, промышленная сеть 220 В, автономного электрического бензинового генератора 10 на 5 кВт (как вариант «Зубр ЗЭСБ-5500»), резервного источника - дополнительной аккумуляторной батарей 11 повышенной емкости АКБ 190 А/ч с универсальным преобразователем 12 напряжения 12/220 В (как вариант «Энергия MAP PRO 12-1.3»), устройством заземления 13 в виде штыря с кабелем, распределительным щитом электрическим 14, кабель-каналами с розетками 15;
система водопроводно-канализационная с расходным и сборным баками для воды, проточным водонагревателем на 10 литров (как вариант «Ресанта ВН-10КН»), насосной станцией (как вариант «КАЛИБР СВД-160/1,5Р») размещенных под столом с мойкой 16.
Вдоль стен кузова-фургона смонтированы рабочие столы 17 с ящиками 18 для размещения на виброзащищенных платформах испытательного оборудования, антресолями 19 для хранения лабораторной посуды, рабочей и нормативно-технической документации. Для организации эргономичного размещения рабочих мест столешница стола выполнена целиковой по всему периметру.
Комплект испытательного оборудования лаборатории для оценки качества горюче-смазочных материалов состоит из лабораторной посуды, приборов и контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуры:
прибор 20 экспрессного контроля топлив «ПЭК-Т» по ТУ 38.44710262 разработки ФАУ 25 ГосНИИ МО РФ;
анализатор 21 фракционного состава светлых нефтепродуктов «Полоцк-1» разработки Полоцкого государсвенного университета, республика Беларусь (ссылка на источник - Абаев Г.Н. Математическое описание фракционной разгонки нефтепродуктов и современные методы ее определения. Вестник Полоцкого государсвенного университета. Серия В. Промышленность. Прикладные науки - 2013. №3 - с. 145-149);
аппарат 22 для оценки температуры вспышки в открытом и закрытом тигле, предпочтение отдается автоматическому аппарату марки «Вспышка А» производства ЗАО «БМЦ», республика Беларусь;
аппарат 23 для определения температур крисстализации, помутнения, застывания, предельной температуры фильтруемости дизельных топлив, марки «Мульти Холод» производства НПК «Аммикс», Россия;
прибор 24 для определения кинематической вязкости масел при положительных и отрицательных температурах, разработки ФАУ 25 ГосНИИ МО РФ (ссылка на источник - Зрелов В.Н., Постникова Н.Г., Калинин В.А. Разработка экспрессного номографического метода определения кинематической вязкости топлив и масел // Труды 25 ГосНИИ МО РФ. - М.: ООО «Русло», 2002. Вып. 52. - С. 150-153);
автоматизированная система «АСИ ККТМ» 25 на базе ИК-Фурье спектрометрии для идентификации и контроля качества топлив и масел, а так же для измерения октанового числа, цетанового числа, наличия и количества присадок. Разработка ФАУ 25 ГосНИИ МО РФ, патент РФ №2075062 от 10.03.1997;
комплект посуды и реактивов для определения содержания механических примесей, плотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, крепости спиртов, а так же эксикатор для кювет размещены в ящиках 18;
ЭВМ 26 с принтером для управления приборами, обработки информации и хранения базы данных с результатами испытаний.
Для охлаждения проб автомобильных бензинов при оценке показателя качества фракционный состав в лаборатории смонтирован мини холодильник 27 (как вариант «Бирюса 8»).
В двухсекционном шкафу 28 размещены раскладные стулья 29, спецодежда и индивидуальные средства защиты лаборантов.
В задней части кузова-фургона, отделенного от лабораторного отсека 30 герметичной перегородкой 31 расположен грузовой отсек 32, в котором кроме элементов системы энергоснабжения размещены ящики 33 для хранения и транспортировки проб горючего и химреактивов, размещения инвентаря для отбора проб горючего, средств замера горючего и содержания отстойной воды в емкостях.
В целях обеспечения скрытности мобильной лаборатории во время особого периода, а также уменьшения воздействия на нее ультрафиолетового излучения и атмосферных осадков на крыше кузова-фургона установлено приспособление оперативной маскировки, суть которого состоит в разворачивании из транспортной кассеты 34 свернутого в рулон двустороннего маскировочного тента 35, имеющего возможность замены цвета камуфляжного рисунка на летний или зимний и фиксации его на грунте встроенными стойками 36 (см. фиг. 3).
Работа лаборатории осуществляется следующим образом.
Пример.
В ходе проведения специальной операции у противника захвачен склад с горюче-смазочными материалами, при этом маркировка на резервуарах с топливом и бочках со смазочными материалами не сохранилась. Командованием поставлена задача в короткие сроки определить марки трофейных горюче-смазочных материалов и оценить их качественное состояние для принятия решения о возможности их применения на автомобильной и бронетанковой технике Вооруженных Сил Российской Федерации.
Получив задание на убытие к месту дислокации захваченного склада в зависимости от погодных условий включают обогрев лабораторного отсека посредством автономного дизельного отопителя 7 или охлаждение посредством кондиционера 5 с таким расчетом, что бы до прибытия на место в лабораторном отсеке 30 установилась необходимая для работы испытательного оборудования температура 20°С.
По прибытию к месту работы лаборант убывает на отбор проб горючесмазочных материалов, а водитель-лаборант осуществляет развертывание мобильной лаборатории: устанавливает лабораторию на ровную площадку, осуществляет заземление устройством 13 путем забивания штыря на глубину не менее 0,5 м и подключения кабеля устройства к корпусу кузова-фургона, при необходимости производит маскировку с помощью устройства 34, в зависимости от ситуации подключает лабораторию к одному из трех источников энергоснабжения: к внешнему источнику 220 В через разъем 9 внешнего ввода или к автономному электрическому бензиновому генератору 10 или к резервному источнику 11 - дополнительной аккумуляторной батареи повышенной емкости. В случае подключения лаборатории к резервному источнику 11, во избежание глубокого разряда аккумуляторной батареи, двигатель базового шасси 1 не выключается. Управление системой энергоснабжения осуществляется через универсальный преобразователь 12 напряжения 12/220 В и распределительный щит 14.
При поступлении в мобильную лабораторию на испытания проб горючесмазочных материалов запускают фильтрующие вентиляционные установки 6 и необходимое испытательное оборудование для оценки качества топлив, смазочных масел и специальных жидкостей, достают из ящиков 18 лабораторную посуду: измерительные цилиндры, делительную воронку, мерные стаканы, шприцы-дозаторы, микробюретки и размещают ее на рабочих столах 17, осуществляют пробоподготовку, в т.ч. фильтрование и охлаждение проб автомобильного бензина в мини холодильнике 31. В первую очередь проводят идентификацию трофейных нефтепродуктов на автоматизированной системе «АСИ ККТМ» 25 для определения вида нефтепродуктов в соответствии с методикой по ГОСТ РВ 51560-2000 "Топлива жидкие. Экспресс-метод идентификации и контроля качества".
Определив вид трофейных нефтепродуктов переходят к оценке их качественного состояния. Испытания проводят в соответствии с нормативно-технической документацией на нефтепродукты:
ГОСТ 32513 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические
условия»;
ГОСТ 10227 «Топлива для реактивных двигателей. Технические условия»;
ГОСТ 32511 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия»;
ГОСТ 17479.1 «Масла моторные. Классификация и обозначения»;
ГОСТ 17479.2 «Масла трансмиссионные. Классификация и обозначения»;
ГОСТ 21743 «Масла авиационные. Технические условия»;
ГОСТ 5962 «Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия»;
ГОСТ 28084 «Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия»; и инструкциями по эксплуатации на испытательное оборудование, хранящейся в антресолях 19. В ходе проведения испытаний, в целях соблюдения техники безопасности, а также быстрого реагирования для оказания помощи лаборанту при отравлении, возгорании оборудования и пр. один из членов экипажа лаборатории постоянно находится в кабине 37 базового шасси 1 и через смотровое окно в перегородке 31 страхует работу в лабораторном отсеке.
По окончании испытаний сливают остатки проб в отдельную емкость и вместе с арбитражными пробами помещают в ящики 33 грузового отсека 32, оформляют и распечатывают протокол испытаний с рекомендациями о возможности применения испытанных трофейных нефтепродуктов на военной и специальной технике и докладывают результаты старшему начальнику. Лабораторную посуду моют моющими средствами теплой водой в мойке 16.
Свертывание лаборатории осуществляют в обратном порядке. После проверки надежности крепления оборудования мобильная лаборатория готова к движению.
При минусовой температуре окружающей среды и нахождении мобильной лаборатории вне отапливаемого бокса, в целях исключения случаев выхода из строя испытательного оборудования и размораживания водопроводно-канализационной системы автономный дизельный отопитель 7 программируется на поддержание климатических условий не ниже 5°С.
Таким образом, изложенная в формуле совокупность существующих в изобретении признаков не была обнаружена в изученных источниках, а посему изобретение отвечает патентоспособностью и имеет изобретательский уровень, т.к. потребовалось проведение исследований в рамках импортозамещения по поиску существующих, разработке новых компактных экспресс-методов испытания нефтепродуктов, осуществлены расчеты по компоновке отсеков, применены нестандартные приспособления которые интегрированы в конструкцию лаборатории с соблюдением требований ГОСТ, ТУ, СнИП, и пр.
Результаты испытаний созданной мобильной лаборатории контроля качества горюче-смазочных материалов в ходе специальных учений «Запад 2022» показали, что совокупность технических решений, применение экспрессных методов испытаний нефтепродуктов, оснащенность вспомогательными инженерными системами, положенные в основу изобретения, позволяют в полевых условиях, при любых погодных условиях за короткое время идентифицировать и оценить качество горюче-смазочных материалов в т.ч. обезличенных и трофейных в объеме контрольного испытания, что в конечном итоге влияет на повышение оперативности в принятии решения о их применении на вооружении, военной и специальной технике.