Системы дополнительного охлаждения и обогрева пожарного автомобиля

Системы охлаждения

Особенностью эксплуатации двигателей многих пожарных автомобилей является их длительная работа в стационарном режиме (на стоянке) для привода специальных агрегатов: пожарных насосов, гидравлических насосов, электрогенераторов и т.д. Затраты мощности на привод этих агрегатов могут достигать 70-80 % максимальной мощности двигателя. Например, пожарный насос ПН-40УВ на номинальном режиме потребляет мощность 65-66 кВт (89-90 л.с.).

Штатные системы охлаждения (СО) большинства грузовых автомобилей обеспечивают нормальный температурный режим работы двигателя при условии обдува радиатора набегающим потоком воздуха. В стационарных условиях, эффективность системы охлаждения сильно снижается, так как отвод теплоты от радиатора обеспечивается только работой вентилятора. При высокой температуре окружающего воздуха это может привести к перегреву двигателя. Между тем, согласно требованиям НПБ 163-97 должна обеспечиваться непрерывная 6-часовая работа насосной установки пожарной автоцистерны в диапазоне внешних температур от –40 до +40 ºС.

Для обеспечения надёжной работы двигателя некоторые модели пожарных автомобилей оборудуют системами дополнительного охлаждения, в основе которых лежит теплообменный аппарат (теплообменник).

Теплообменник, как правило, монтируется на двигателе между радиатором и рубашкой охлаждения, и является дополнительным элементом к штатной системы охлаждения базового шасси.

Исключение составляют внедорожные автомобили, для которых движение на малой скорости при высокой нагрузке на двигатель является штатным режимом эксплуатации.

1, 2 – трубопроводы; 3 – вентили; 4 – пожарный насос; 5 – теплообменник

Если температура воды (охлаждающей жидкости) при работе пожарного насоса в системе охлаждения двигателя превышает 95 °С, то необходимо включить дополнительную систему охлаждения. Для этого следует открыть вентили 3. При этом вода из напорной полости пожарного насоса по трубопроводу 1 поступит в змеевик теплообменника. Пройдя по змеевику и трубопроводу 2, она (уже нагретая) поступит во всасывающую полость пожарного насоса. Регулируя степень открытия вентилей добиваются установления требуемого температурного режима работы двигателя. При этом количество воды, протекающей в дополнительной системе охлаждения, составляет 5-10 % подачи пожарного насоса. После работы пожарного насоса с использованием дополнительной системы охлаждения необходимо удалить воду из системы. Для этого во время подачи воды насосом необходимо закрыть вентиль 3 от напорной полости пожарного насоса, открыть вентиль 3 во всасывающую полость пожарного насоса и сливной кран (заглушку), установленный на трубопроводах 1, 2. Работающий пожарный насос высосет воду из трубопроводов дополнительной системы охлаждения. После этого следует закрыть вентиль 3 и сливной кран.

Некоторые типы основных пожарных автомобилей могут оборудоваться системами с дополнительными теплообменниками для механизмов трансмиссий автомобиля. Необходимость применения таких систем обусловлена тем, что при эксплуатации пожарного автомобиля на стоянке в качестве мотор-насосного агрегата возможен перегрев коробки передач, коробки отбора мощности. Для охлаждения этих механизмов устанавливают теплообменники, принципиально не отличающиеся от рассмотренного выше. Размещают в их чаще всего в картерах соответствующих узлов трансмиссии.

На современных так называемых адаптированных шасси, специально предназначенных для установки надстроек пожарных автомобилей, устанавливают дополнительные радиаторы для охлаждения рабочей жидкости гидроусилителей рулевого управления (ГУР). Радиаторы ГУР располагают в зоне воздушного потока, создаваемого вентилятором системы охлаждения.

На многих современных пожарных автоцистернах с насосами ПН-40УВ, НЦПН-40/100 и т.п. системы дополнительного охлаждения не устанавливаются, если шасси оснащено двигателем мощностью более 130 кВт. Для этих двигателей потребляемая насосом мощность составляет менее 50% от максимальной мощности двигателя, и усиливать систему охлаждения нет необходимости. Системы дополнительного охлаждения не устанавливаются и в тех случаях, когда адаптированное пожарное шасси снабжено специальным радиатором с резко увеличенной поверхностью теплоотдачи. Примером может являться автоцистерна АЦ-0,8-40/2 (530104) 002ММ, которая оснащена двигателем Д-245 с максимальной мощностью 80 кВт и насосом НЦПК-40/100-4/400 (потребляемая мощность свыше 60 кВт, т.е. 75 % от максимальной мощности двигателя). Штатная система охлаждения ЗИЛ-5301 при такой нагрузке на двигатель не может обеспечить его нормальный температурный режим, поэтому на адаптированную модификацию этого шасси (ЗИЛ-530104) устанавливается специальный радиатор и новый дефлектор вентилятора.

Теплообменник

1 – змеевик; 2 – крышка; 3 – штуцеры; 4 – резиновая прокладка; 5 – корпус

В корпусе теплообменника 5 установлен трубопровод-змеевик 1. Концы латунной трубки змеевика 1 выведены на крышку 2, и вместе со штуцерами 3 припаяны к ней. Змеевик 1 с крышкой 2 крепится болтами в корпусе теплообменника 5. Между крышкой и корпусом имеется резиновая прокладка 4. На входе в корпус теплообменника устанавливается термостат. При работе пожарного насоса охлаждающая жидкость из двигателя поступает в корпус теплообменника и охлаждается за счёт передачи тепла воде, которая подаётся в змеевик по трубопроводу от пожарного насоса. Отдавшая часть тепла охлаждающая жидкость поступает в радиатор и далее циркулирует по штатной системе охлаждения.

Змеевик теплообменника посредством трубопроводов 1 и 2 соединён с всасывающей и напорной полостями пожарного насоса.

Вывод. Теплообменник является дополнительным элементом к штатной системе охлаждения базового шасси.

Техническое обслуживание

При ежедневном техническом обслуживании (ЕТО) необходимо проверить лёгкость открывания и закрывания вентилей трубопроводов, а также убедиться в отсутствии подтекания воды или охлаждающей жидкости из элементов системы.

Во время работы на пожаре или учении необходимо:

• осуществлять постоянный контроль за нагревом охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя; температура должна находиться в пределах 80-95 °С. Этот температурный режим устанавливается регулированием открытия вентилей в дополнительной системе охлаждения;
• следить за положением и состоянием заслонок жалюзи;
• проверять отсутствие течи воды из системы.

По возвращению с пожара или учения необходимо устранить неисправности системы, выявленные при эксплуатации пожарного автомобиля.

Техническое обслуживание № 1 и 2 включает операции ЕТО и дополнительно проверку крепления узлов системы (вентилей, теплообменников, трубопроводов).

При сезонном техническом обслуживании (СО) во время подготовке к летнему периоду эксплуатации пожарного автомобиля необходимо включить в работу и проверить дополнительную систему охлаждения, а при подготовке к зимнему периоду эксплуатации – отключить систему, продув трубопроводы сжатым воздухом. Отключение системы производится при температуре окружающего воздуха ниже +10 °С.

Неисправности системы дополнительного охлаждения могут быть вызваны разгерметизацией или засорением трубопроводов системы, их глубокой коррозией или разрушением. Неисправные вентили, установленные на насосе, могут быть причиной неудовлетворительной работы системы вакуумирования.

Вывод. Качественное проведение технического обслуживания обеспечивает исправную работу дополнительной системы охлаждения.

Система обогрева

Пожарные автомобили, в зависимости от их конструктивного исполнения могут оборудоваться различными системами дополнительного обогрева кабины расчёта, ёмкости цистерны и насосного отсека.

Большинство пожарных автоцистерн, находящихся в эксплуатации, имеют изменённую систему выпуска отработавших газов. Так, отработавшие газы двигателей пожарных автомобилей используются в системе забора воды пожарным насосом и для обогрева цистерн, кабин расчётов, насосного отсека.

1 – двигатель; 2 – приёмные трубы; 3 – цистерна; 4 – газоструйный вакуум-аппарат; 5 – проставка; 6, 7 – фланцевое соединение; 8 – глушитель; 9 – выпускные трубы; 10 – обогреватель (батарея); 11 – пожарный насос

Для этого перед глушителем 8 установлен газоструйный вакуум-аппарат 4, к которому по приёмным трубам 2 поступают отработавшие газы из двигателя. Пройдя распределительную камеру газоструйного вакуум-аппарата поток отработавших газов через проставку 5, может следовать в двух направлениях (в зависимости от периода эксплуатации пожарного автомобиля – летнему или зимнему). Переключение трактов осуществляется с помощью переставной стальной вставки-заглушки.

В зимний период эксплуатации вставка-заглушка из фланцевого соединения 7 перестанавливается во фланцевое соединение 6. В этом случае отработавшие газы из глушителя через проставку 5 поступают в трубу, проходящую под днищем цистерны и далее через обогреватель (батарею) 10 в атмосферу. Батарея, представляющий собой отлитый из алюминиевого сплава оребрённый цилиндр, крепится к раме автомобиля под насосом. Проходящие через батарею отработавшие газы отдают тепло в насосный отсек. На трубе, проходящей под цистерной на некоторых моделях пожарных автомобилей, может устанавливаться обогреватель цистерны, представляющий собой трубу, окруженную по длине кожухом для концентрации теплоты. На период летней эксплуатации вставка-заглушка должна быть удалена из фланцевого соединения 6 и установлена во фланец 7.

У пожарных автомобилей других моделей с обогревом насосного отсека отработавшими газами принцип устройства системы выпуска сохраняется, хотя в зависимости от назначения и от особенностей компоновки кузова конструктивно может отличаться.

В настоящее время на пожарных автомобилях зачастую устанавливают автономные системы на основе серийных отопительно-вентиляционных установок, предназначенные для обеспечения требуемого температурного режима в кабине расчёта и в насосном отсеке.

Так, на пожарной автоцистерне АЦ-3,0-40 (43206) 1МИ в отсеке под кабиной расчёта с правой стороны монтируются на ложементах отопительно-вентиляционная установка ОВ-65 и автономный топливный бак для дизельного топлива. Подача топлива от топливного бака к отопительно-вентиляционной установке осуществляется по топливопроводу, в который встроен электромагнитный клапан, обеспечивающий дистанционное открытие и закрытие топливопровода со встроенным устройством электроподогрева топлива. Электроподогрев топлива включается только на период запуска отопительно-вентиляционной установки (на время удерживания кнопки «ПУСК» на щите управления).

Воздух, нагретый в отопительно-вентиляционной установке, проходит через воздуховоды в кабину расчёта и в насосный отсек. В качестве воздуховода, обеспечивающего подачу воздуха в насосный отсек, используется правая опорная труба надрамника. Продукты сгорания топлива через газо-направляющий патрубок отопительно-вентиляционной установки и отвод выбрасываются в атмосферу.

Вывод. Для обеспечения надёжной работы автоцистерн и насосно-рукавных автомобилей, предусматривается система дополнительного охлаждения, а также в зависимости конструктивного исполнения они могут оборудоваться различными системами дополнительного обогрева кабины расчёта, ёмкости цистерны и насосного отсека.

Цистерна для воды и её устройство

Для хранения и транспортирования воды и пенообразователя пожарная автоцистерна имеет цистерну и пенобак.

Цистерна представляет собой, как правило, цельносварную конструкцию из конструкционной стали, которая может после сварки оцинковываться или обрабатываться специальными смолами. В последнее время пожарные автоцистерны начали оснащаться цистернами, изготовленными из армированного стеклопластика марки НПТ (смола ненасыщенная полиэфирная бесстирольная, ткань конструкционная).

Цистерны пожарных автомобилей в поперечном сечении могут иметь эллиптическую форму или форму, близкую к квадрату с закругленными углами. Цистерны с эллиптической формой достаточно жесткие, поэтому имеют более тонкие стенки и меньшую массу. Они устанавливаются, как правило, на пожарные автомобили, смонтированные на шасси с небольшой грузоподъёмностью (например, ГАЗ-66). На большинстве пожарных автомобилей используются цистерны с поперечным сечением, близким к квадратному. Такая форма более выгодна с точки зрения компоновки и конструкции кузова. Цистерна пожарного автомобиля АЦ-40(431410)63Б представляет собой обечайку, закрытую с обеих сторон приваренными днищами. В верхней части цистерны имеется горловина 3 с откидной крышкой 4 и резиновым уплотнением. Горловина служит лазом при осмотре и ремонте внутренней полости цистерны, а при необходимости – для заправки цистерны водой.

1, 4 – крышка; 2 – трубка контрольная; 3 – горловина; 5 – кронштейн; 6 – труба; 7 – патрубок; 8 – труба заборная; 9 – отстойник; 10 – опора передняя; 11, 14 – амортизатор; 12 – болт; 13 – опора задняя; 15 – брусок; 16 – рычаг; 17 – кран сливной; 18 – стремянка; 19 – волнолом; 20 – гидроконтакт датчика уровня воды; 21 – штуцер

Под крышкой 1 установлена контрольная трубка 2 с выходом через днище цистерны. При заполнении цистерны водой, лишняя вода будет выливаться по этой трубке из цистерны. В днище цистерны имеется отстойник 9 со сливным краном 17. Управление краном производится рычагом 16. Забор воды из цистерны осуществляется по трубе 8. На заднем днище цистерны на кронштейне 5 устанавливают тахометр. К задней торцевой стенке приварены фланец, патрубок 7, труба 6 для подсоединения водопенных коммуникаций и (на машинах поздних выпусков) штуцеры 21 для установки датчиков уровня воды в цистерне.

При заполненной цистерне вода происходит замыкание электрической цепи через гидроконтакты 20 датчиков уровня, и на щитке приборов загораются соответствующие индикаторы, сигнализирующие об уровне воды в цистерне. Внутри цистерны установлены продольные и поперечные волноломы 19. Они тормозят перемещение жидкости, увеличивая устойчивость пожарного автомобиля при его движении. Крепление цистерны трехточечное. Спереди цистерна опорами 10 через амортизаторы 11 крепится к шарнирной балке. В задней части опорами 13 через амортизаторы 14 на бруске 15 цистерна устанавливается на раму шасси, к которой крепится стремянками 18.

На пожарных автомобилях северного варианта исполнения цистерны для воды устраивают с подогревом и теплоизоляцией. Для этой цели на некоторых пожарных автоцистернах, в цистерне установлена труба, по которой проходят отработавшие газы двигателя, а ее наружная поверхность покрыта теплоизоляционным слоем.

Бак для пенообразователя (пенобак) и его устройство

Бак для пенообразователя (пенобак) изготавливают из нержавеющей стали. На пожарных автоцистернах внутренний объем пенобака составляет не менее 6% объема цистерны для воды. Пенобак на большинстве пожарных автоцистерн установлен в насосном отсеке.

1 – днище; 2 – обечайка; 3 – горловина; 4 – крышка; 5 – отстойник; 6 – волнолом; 7 – заглушка; 8 – штуцер

К обечайке 2 приварены два днища 1. В верхней части бака имеется горловина 3, закрываемая крышкой 4, для заполнения бака пенообразователем. В баке имеется отстойник 5, закрываемый заглушкой 7. Внутри бака установлены волноломы 6. К штуцеру 8 присоединяется трубопровод, идущий к пеносмесителю пожарного насоса.

В ходе эксплуатации пожарного автомобиля производится техническое обслуживание специального кузова и емкостей для огнетушащих веществ.

На некоторых типах современных пожарных автоцистерн, цистерну и пенобак выполняют в виде единого сварного блока (модуля). Например, на АЦ-2,5-40 (433362) ПМ-540 модуль цистерна-пенобак выполнен как единое целое: внутри корпуса цистерны с полезным объемом 2,5 м³ монтируется (вварен) бак для пенообразователя емкостью 200 литров.

Вывод. Для хранения и транспортирования воды и пенообразователя пожарная автоцистерна имеет цистерну и пенобак.

Вывод общий. Для обеспечения надёжной работы автоцистерн и насосно-рукавных автомобилей в суровом климате, предусматриваются системы дополнительного охлаждения и обогрева кабины боевого расчёта, ёмкости цистерны и насосного отсека. Для доставки к месту пожара огнетушащих веществ, автоцистерны и насосно-рукавные автомобили комплектуются специальными емкостями.