CC BY
30
p
в B ' _
J* в «
Contact Nodes
_fi_Ma 2-17497 X^force в Ma 2-17497 Y^force r. Ma 2-17497 Z-force
0.02 Время, mc
Рис. 13. График изменения составляющих силы резания в п-ом узле
• 'в1ои1' - напряжения (действительные и разложенные по осям) в элементах модели;
• ^¡воиЛ' - изменение энергий для элементов модели;
• 'spcforcв' - реакции для одноточечных ограничений;
• 'sphout' - напряжения, деформации и значения давления для БРИ-узлов.
Работа, представленная в рамках данной статьи, выполнена авторами на базе кафедры оборудования и автоматизации машиностроения Иркутского государственного технического университета при поддержке Гранта Президента РФ (№ МК-4859.2008.8) в рамках комплексного исследования «Методология, технические и программные средства оптимизации многокоординатной обработки поверхностей свободной формы».
1. Кувшинский 1977.
В.В. Фрезерование. М.:
Библиографический список
Машиностроение,
2. LS-DYNA. KEYWORD USER'S MANUAL (VOLUME I, Livermore Software Technology Corporation, 2001.
УДК 614.841
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ПОЖАРНЫЕ СТВОЛЫ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
А. Г. Осипов1, Ю. Н. Горнов2, П. В. Королев3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Обозначены проблемы тушения пожаров в ЛПК Иркутской области, разработан ряд модернизированного пожарного оборудования. Ил. 4. Табл. 2. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: пожары; пожарное оборудование; ручные и лафетные стволы; водопенный насадок; производительность; дальнобойность; безопасность людей.
1Осипов Артур Геннадьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и стандартизации в машиностроении, тел.: 89501448951
Osipov Arthur Gennadievich, Candidate of technical sciences, associate professor of the chair of Design and Standardization in Mechanical Engineering., tel.: 89501448951
2Горнов Юрий Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и стандартизации в машиностроении.
Gornov Yury Nikolaevich, Candidate of technical sciences, associate professor of the chair of Design and Standardization in Mechanical Engineering.
3Королев Павел Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и стандартизации в машиностроении.
Korolev Pavel Vladimirovich, Candidate of technical sciences, associate professor of the chair of Design and Standardization in Mechanical Engineering.
UNIVERSAL FIRE-HOSES TO EXTINGUISH THE FACILITIES OF TIMBER COMPLEX OF IRKUTSK REGION A. G. Osipov, Yu. N. Gornov, P. V. Korolev
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The authors indicate the problems of fighting fires in the timber industry of the Irkutsk region. A series of upgraded fire equipment is developed. 4 figures. 2 tables. 4 sources.
Key words: fires; fire-fighting equipment; manual and gun-carriage hoses; water-foam nozzle; performance; range; safety of people.
Иркутская область располагает большими лесными массивами, составляющими, наряду с другими природными запасами, национальное богатство России.
Однако большие лесные пожары, а также крупные пожары на объектах лесной и деревообрабатывающей промышленности в масштабе страны ежедневно наносят значительный социальный и экономический ущерб, составляющий десятки млн руб. Эти пожары приводят к ухудшению здоровья и гибели людей, повышению социальной напряженности, уничтожению природных богатств страны, в частности Восточной Сибири, и нарушению экологии окружающей среды.
Вышеотмеченное обуславливает актуальность данной разработки, направленной на повышение эффективности борьбы с пожарами в лесопромышленном комплексе (ЛПК), снижение экологической опасности и улучшение социальной обстановки в Иркутской области.
Лесные пожары, как уже отмечалось, в значительной степени предопределяют уровень экологической опасности. Наиболее неблагоприятными с экологической точки зрения являются лесные пожары, характерные для территории Иркутской области, основную часть которой занимают лесные массивы. Последствия лесных пожаров, в дыму которых содержится порядка 175 токсических соединений, пагубно влияют на окружающую среду и организм человека. Наибольшие изменения биосферы вызывают диоксид углерода, диоксид серы, окись азота, хлористый водород, синильная кислота, фосген и другие токсичные вещества. Наиболее вредное воздействие на организм человека оказывают оксид и диоксид углерода, аммиак, углеводороды, частицы дыма. По ориентировочным расчетам ежегодно в результате лесных пожаров в атмосферу выбрасывается 60 млн т оксида углерода (в пересчете на углерод), 0,15-12 млрд т аммиака и 35-60 млн т твердых аэрозолей.
Наряду с загрязнением атмосферы, при лесных пожарах загрязняется водная среда, разрушается почва, страдают наземные экосистемы. Этим процессам способствуют поверхностно-активные вещества, добавляемые к воде при тушении пожаров.
Несложные расчеты показывают, что каждая минута среднестатистического пожара в последние три года обходится Российской Федерации в 2000 руб. материальных потерь и уносит одну человеческую жизнь в 1 тыс. мин.
Статистические данные свидетельствуют, что более 90% всех пожаров ликвидируются с помощью мобильной пожарной техники, в частности пожарных
машин, оснащенных специальным оборудованием. К основному пожарному оборудованию, вывозимому на пожарных машинах, относятся пожарные стволы для формирования и подачи в зону горения огнетушащих веществ. От их производительности и дальнобойности зависит время тушения и безопасность людей на пожаре.
Для снижения ущерба, причиняемого пожарами на объектах ЛПК Иркутской области, поставлена цель -совершенствование технических средств борьбы с пожарами. Эта цель достигается за счет разработки и внедрения в практику пожаротушения нового эффективного пожарного оборудования, в частности ряда модернизированных высокопроизводительных дальнобойных пожарных стволов.
В результате реализации представленной разработки пожарные подразделения, защищающие объекты лесопромышленного комплекса Иркутской области, получат на вооружение высокопроизводительные дальнобойные стволы, что позволит более эффективно бороться с пожарами на объектах лесной, лесоперерабатывающей и деревообрабатывающей промыш-ленностей и получить определенный социально-экономический эффект.
Новизна высокопроизводительных дальнобойных модернизированных стволов защищена двумя патентами Российской Федерации - Р11 2111782 С1 [1] и Р11 79433 111 [2], а целесообразность практического применения этих стволов подтверждена положительными результатами их огневых испытаний, а также сертификатом первого открытого конкурса инновационных проектов Сибири и Дальнего Востока, проходившего в г. Новосибирске (2009 г.).
Выпускаемые в настоящее время в России ручные (СВП-4, СВПЭ-2, СВПЭ-4, СВПЭ-8), лафетные переносные (СПЛК-20П), лафетные передвижные (возимые ЛС-П20У, ЛС-П40У) и лафетные стационарные (ЛС-С20У, ЛС-С40У, ЛС-С60-100У) пожарные стволы с ручным управлением, предназначенные для формирования и направления струи воды или воздушно-механической пены низкой кратности при тушении пожара, отягощены рядом недостатков, снижающих эффективность их применения. К этим недостаткам, прежде всего, следует отнести их невысокую производительность, ограниченную дальность подачи огнету-шащей струи, а также низкую кратность генерируемой воздушно-механической пены.
Для повышения эффективности функционирования пожарных ручных и лафетных стволов, в частности увеличения производительности и дальнобойности, повышения кратности генерируемой пены, а так-
же расширения тактических возможностей и области их применения в предлагаемых модернизированных стволах имеется универсальный водопенный насадок с эжектирующим устройством, выполненным в виде конфузорно-диффузорного патрубка с определенными геометрическими параметрами [1], а также устройство для подачи присадок, улучшающих огнетушащую способность подаваемых на тушение составов.
Запатентованные геометрические параметры конфузорно-диффузорного патрубка универсального водопенного насадка модернизированных стволов (рис. 1) обеспечивают за счет рациональной степени поджатия и расширения потока ускорение, необходимое для создания эжекционного эффекта на входе патрубка, и безотрывность потока на его выходе при наименьшем гидравлическом сопротивлении патрубка.
зированных пожарных стволов, что позволяет успешно их применять для подачи различных огнетушащих веществ и составов на значительное расстояние и высоту без применения специальной подъемной техники, а также использовать современные способы тушения крупных пожаров навесными струями с относительно безопасного для ствольщиков расстояния.
Кроме того, разработанный водопенный насадок модернизированных пожарных стволов, благодаря своей универсальности, позволяет формировать как водяные, так и пенные струи различного состава и огнетушащей способности. При этом этот насадок способен генерировать пену средней кратности, обладающую повышенной огнетушащей способностью, по сравнению с воздушно-механической пеной низкой кратности, получаемой с помощью существующих водопенных стволов.
Вода
или 7-30
рабочий раствор
ргнетушащий состав
Пенообразователь или присадка Рис. 1. Универсальный водопенный насадок модернизированного пожарного ствола
Оптимальные геометрические параметры конфу-зорно-диффузорного патрубка разработанного водо-пенного насадка, в свою очередь, обеспечивают высокую производительность и дальнобойность модерни-
Для сопоставления возможностей существующего и модернизированного пожарного оборудования в табл. 1 даны тактико-технические характеристики ручных и лафетных пожарных стволов.
Таблица 1
Тактико-технические характеристики ручных и лафетных пожарных стволов_
Параметр Стволы
стандартные экспериментальные
СВП-4 СВПЭ-4 СВПЭ-8 ПЛС-П20 УСО (ручной) УЛСО (лафетный)
Производительность по пене, м /мин 4 4 8 12 24 * 54 *
Рабочее давление, МПа 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6-1,0 0,6-1,0
Расход воды, л/с 5-6 7,9 16 19 16 30
Кратность пены 7 7 7 10 25 * 30 *
Дальность пенной струи, м Дальность водяной струи, м 28 18 20 50 60 35-40 * 40 * 55 60
Габаритные размеры, мм длина диаметр (по клыкам ГМ) ширина высота 706 128 715 128 855 142 1405 665 325 450-715 106 1700 665 325
Масса, кг 1,6 2,8 3,8 22 1,0-1,5 23
_* Возможно изменение параметра в сторону увеличения.
Рис. 2. Ручной УСО: 1 - приемный корпус; 2 - углубления для прохода воздуха; 3 - труба для формирования водяной или воздушно-пенной струи; 4 - воздушные отверстия; 5 - цапковая соединительная напорная головка для подсоединения напорного рукава
Ручной универсальный ствол Осиповых (УСО), являющийся модернизированным воздушно-пенным стволом (СВП), схематично показан на рис.2.
Этот пожарный ствол состоит из приемного корпуса с углублениями, расположенными на его выходе по периметру; формирующей трубы с воздушными отверстиями и цапковой соединительной напорной головки для подсоединения пожарного рукава.
УСО работает по воде следующим образом: поток воды под давлением, создаваемым посторонним насосом, подается по рукавной линии в напорную головку приемного корпуса и ускоряется, затем поступает в трубу, где формируется в компактную дальнобойную струю и направляется на тушение горящего или защиту не горящего объекта, или участвует в технологическом процессе увлажнения различных материалов.
По пене УСО работает следующим образом: поток водного раствора пенообразователя (рабочего раствора) под давлением, создаваемым посторонним насосом, подается по рукавной линии в напорную головку приемного корпуса и ускоряется, далее на выходе из него дробится воздухом, поступающим через углубления, и попадает в трубу, где вторично дробится воздухом, поступающим по воздушным отверстиям. Полученная в результате интенсивного дробления рабочего раствора воздухом пена повышенной кратности формируется в трубе в дальнобойную пенную струю и направляется на тушение горящего или защиту не горящего объекта или участвует в технологическом процессе изоляции различных материалов.
Ряд высокопроизводительных дальнобойных универсальных лафетных стволов Осиповых (УЛСО) представлен следующими основными моделями различной производительности: универсальным переносным лафетным стволом - УЛСО-П 30 (рис. 3); универсальным возимым лафетным стволом - УЛСО-В 30 (рис. 4); универсальным стационарным лафетным стволом - УЛСО-С 70 и универсальным передвижным лафетным стволом - УЛСО-П 100.
Тактико-технические характеристики разработанных универсальных лафетных стволов сведены в табл. 2, а их конструкция и работа подробно представлены в патентах [1, 2], паспортах-инструкциях по эксплуатации, а также в цветных проспектах.
Рис. 3. Переносной УЛСО-П 30:1 - корпус-тройник; 2 -разветвление двухрожковое с трубой; 3 - водопенный насадок с эжектирующим устройством; 4 - кожух; 5 -крестообразная опора; 6 - всасывающий шланг
Апробация высокопроизводительных дальнобойных универсальных лафетных стволов проведена в центральной периодической печати, в частности, во всероссийском журнале «Пожарное дело» 2001 г. [3] и 2002 г. [4], на традиционных выставках Сибэкспоцен-тра в г. Иркутске, на V международной Китайско-Российско-Монгольской выставке по науке и технике и ярмарке инновационных технологий в г. Маньчжурия (Китай) 2008 г., а также на I открытом конкурсе инновационных проектов Сибири и Дальнего Востока в г. Новосибирске (2009 г.).
Разработанные УЛСО с успехом применяются для защиты от огня пожароопасных объектов лесопромышленного комплекса Иркутской области, а также на предприятиях переработки и хранения нефти, включая нефтебазы Бурятии.
В настоящее время ведутся деловые переговоры
Рис. 4. УЛСО-В 30, возимый на тележке: 1 - одноосная тележка; 2 - емкость с присадкой; 3 - корпус-тройник с двухрожковым разветвлением и трубой; 4 - водопенный насадок с эжектирующим устройством и всасывающим шлангом; 5 - кожух струйного пеногенератора
Таблица 2
Тактико-технические характеристики УЛСО_
Параметр В 30 С 70 П 100
Производительность, л-с"1:
по воде 25-30 65-75 95-105
по пене 800-1000* 2000-2500* 3000-3500*
Дальнобойность струи, м:
водяной 60-65 65-70 70-75
пенной 45-50 50-55 55-60
Сектор работы, град:
по вертикали 30-70 70-155 30
по горизонтали 360 360 60
Площадь тушения, м2 700-1000 2500-3000 3000-3500
Скорость тушения, м2-с-1 7-8 8-9 9-10
Рабочее давление, МПа 0,7-0,9 0,8-1,0 0,9-1,1
Максимальная масса, кг 75 28 90
Габариты, м:
длина 2,2-2,4 2,0 2,5
ширина 1,0 0,3 1,0
высота 1,3-1,4 1,4 1,5
" Возможно изменение параметра в сторону увеличения.
с зарубежными специалистами о применении разработанных лафетных стволов на пожароопасных объектах Китайской народной республики.
В лесопромышленном комплексе Иркутской области разработанные высокопроизводительные дальнобойные пожарные стволы могут применяться при тушении штабелей леса и готовой продукции лесопе-реработки, для защиты от возгорания штабелей древесины и объектов, расположенных в непосредственной близости от огня, а также в технологическом процессе увлажнения древесины при ее защите от высыхания. При этом может быть существенно повышена
эффективность функционирования как стационарных, так и передвижных лафетных вышек, широко применяемых на объектах лесопромышленного комплекса.
Внедрение в практику тушения лесных пожаров, штабелей леса, а также готовой продукции ЛПК высокопроизводительных дальнобойных универсальных пожарных стволов позволит сократить время пожара, а следовательно, уменьшить число человеческих жертв, сократить материальные потери, сохранить природные лесные богатства, снизить экологическую опасность и получить ощутимый социально-экономический эффект.
Библиографический список
1. Пат. Ри 2111782, МПК 6 А 62 С 31/02, 31/12. Пожарный ствол Осиповых / Г.И. Осипов, А.Г. Осипов, А.В. Осипова. Заявитель и патентообладатель: они же. № 97102129/12; заявл. 11. 02. 1997; опубл. 27.05.98. Бюл. № 15. С 4.
2. Пат. Ри 79433 и1, МПК А 62 С 31/02, 31/12. Универсальный пожарный ствол / А.Г. Осипов, Ю.Н. Горнов, П.В. Королев. Заявитель и патентообладатель ГОУ ИрГТУ.
2008130703/22; заявл. 24.07.2008; опубл. 10.01.2009. Бюл. № 1. С 13.
3. Хомкалов В., Елясов В. Испытания прошли успешно // Пожарное дело, 2001. № 10. С. 36.
4. Осипов Г., Осипов А. Дальнобойные лафетные стволы для резервуарных парков // Пожарное дело, 2002. № 1. С. 38-39.
УДК 621.9.02
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТРАТЕГИЙ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
Б. Б. Пономарев1, Д. Б. Пайкин2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Разработана методика выбора оптимальных параметров стратегий фрезерования поверхностей сложной формы. Приведен алгоритм использования данной методики для окружностной стратегии фрезерования. Дана методика определения «степени оптимальности» стратегии обработки с позиций мгновенной производительности.
1Пономарев Борис Борисович, доктор технических наук, профессор кафедры оборудования и автоматизации машиностроения, тел.: (3952) 405021, e-mail: [email protected]
Ponomarev Boris Borisovich, Doctor of technical sciences, professor of the chair of Machinery and Automation of Mechanical Engineering, tel.: (3952) 405021, e-mail: [email protected]
2Пайкин Дмитрий Борисович, аспирант, тел.: (3952) 652680, e-mail: [email protected] Paikin Dmitry Borisovich, postgraduate student, tel.: (3952) 652680, e-mail: [email protected]
