Введение к работе
Актуальность темы. В подразделениях пожарной охраны России пожарная техника эксплуатируется не всегда эффективно. Используемая в настоящее время наземная техника не решает вопросы доставки огнетушащих веществ (ОТВ) на расстояние более 100 м. Использование специальной авиации не всегда возможно ввиду больших финансовых затрат и зависимости от метеоусловий.
Существующие наземные технические средства предназначены только для доставки воды, водных растворов и пен на расстояние до 100 м, порошковых составов - до 70 м. Они имеют высокую стоимость и требуют больших материальных затрат на техническое обслуживание. Разработаны новые вещества и составы, огнетушащая способность, которых, по многим параметрам превосходит водные растворы и пены.
Часть исследований в настоящей работе выполнялись в соответствии с техническим заданием в рамках выполненных научно-исследовательских работ (НИР) «Ствол», «Выстрел». Результаты исследований позволяют сделать выводы, что создание принципиально новых технических средств и методов доставки на удаленное расстояние ОТВ при ликвидации сложных пожаров является актуальной задачей. Актуальность применения стволовых систем метания контейнеров особенно очевидна при тушении пожаров газовых и нефтяных фонтанов в заболоченной тундре, когда необходимо расчищать устья скважин и сбивать пламя ударной волной.
Цель работы – повышение эффективности тушения сложных пожаров на основе разработки метода пожаротушения с применением стволовых установок доставки контейнеров с огнетушащими веществами на удаленное расстояние.
Объект исследования – метод доставки контейнеров с ОТВ для целей пожаротушения с применением стволовых установок по схеме с присоединенной камерой.
Предмет исследования – метод метания и доставки контейнеров с ОТВ на удаленные расстояния с применением стволовых установок по схеме с присоединенной камерой.
Научная задача – разработать надежные методы моделирования процессов, протекающих при работе стволовых установок контейнерной доставки ОТВ по схеме с присоединенной камерой.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи диссертационного исследования:
-
Исследовать механику полета контейнеров доставки ОТВ на удаленные расстояния. Разработать основные положения внешней баллистики полета технологического контейнера. Разработать прикладную программу для ПЭВМ по расчету траектории полета контейнера в воздушном пространстве.
-
Разработать метод доставки ОТВ в контейнерах с применением установок, работающих по схеме с присоединенной камерой подгона.
-
Исследовать двухфазную двухскоростную математическую модель эстафетной схемы выстрела стволовой установки контейнерами с присоединенной камерой подгона.
-
Выполнить анализ баллистической эффективности установки для метания контейнеров с камерами подгона калибров 30, 100, 125 мм при различных условиях заряжания.
Научная новизна работы.
-
Разработаны основные положения внешней баллистики и прикладная программа для ПЭВМ по расчету траектории полета технологического контейнера в воздушном пространстве.
-
Разработан метод доставки ОТВ в контейнерах с применением установок, работающих по схеме с присоединенной камерой подгона
-
Разработаны основные принципы двухфазной двухскоростной математической модели эстафетной схемы выстрела и механизма задержки зажигания дополнительного заряда.
-
Выполнен анализ баллистической эффективности стволовых установок для метания контейнеров с камерами подгона калибров 30, 100, 125 мм.
Все результаты диссертационной работы были получены автором лично или при его участии.
На защиту выносятся:
математическая модель внешней баллистики технологического контейнера; прикладная программа для ПЭВМ по расчету траектории полета контейнера в воздушном пространстве;
математические модели: эстафетной схемы выстрела (внутренняя баллистика) стволовой установки контейнерами с присоединенной камерой подгона; газодинамического устройства воспламенения, с помощью которого обеспечивается необходимая задержка зажигания дополнительного заряда;
результаты анализа баллистической эффективности стволовых установок для метания контейнеров с камерами подгона калибров 30, 100, 125 мм при различных условиях заряжания.
Методы исследований. Теоретические и экспериментальные исследования выполнены с использованием: методов анализа и синтеза технических систем; математического моделирования физических процессов c использованием пакетов MathCad, Excel, Turbo-Pascal; методов расчета полета тел; методов газодинамического моделирования; экспериментальных модельных исследований механики полета контейнеров. Работа включает в себя теоретические исследования на основе теорий внешней баллистики, движения частиц в газах, внутренней баллистики и планирования эксперимента.
Достоверность результатов работы. Исследования полета контейнеров подтверждаются теоретическими и экспериментальными исследованиями внешней баллистики при метании контейнеров на удаленные расстояния. Достоверность результатов исследований эффективности метания контейнера с камерой подгона подтверждается проведением экспериментальных исследований. При сопоставлении аналитических расчетных данных и результатов экспериментов погрешность составила 2 - 3%.
Практическая ценность работы состоит в том, что основные положения, изложенные в диссертации, могут быть использованы подразделениями пожарной охраны для локализации и ликвидации сложных пожаров с применением стволовых установок по схеме с присоединенной камерой, в условиях, когда применение другой техники не представляется возможным. Разработана математическая модель внешней баллистики полета контейнера и программа для ПЭВМ, которые позволяют проводить расчеты для определения траектории и дальности полета контейнеров с ОТВ.
Реализация и внедрение результатов работы.
Разработаны и предложены рекомендации по применению стволовых установок пожаротушения по схеме с присоединенной камерой на объектах промышленного и гражданского назначения.
Материалы диссертации использованы в учебном процессе кафедры «Пожарная безопасность» Санкт-Петербургского филиала Военной академии тыла и транспорта имени генерала армии А.В. Хрулева (лекционные курсы по дисциплинам «Производственная и пожарная автоматика», «Пожарная тактика», «Пожарная безопасность объектов и населенных пунктов», дипломное проектирование).
Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования обсуждались на международных и всероссийских научно-практических конференциях: на 3-й научно-практической конференции «Развитие ВУЗА через развитие науки» - ТфВИТУ, 2005 г.; на 2-ой международной научно-практической конференции «Развитие ВУЗА через развитие науки» - ТфВИТУ, 2005 г.; на Всероссийской научной конференции «Современная баллистика и смежные вопросы механики» - Томский ГУ, 2009 г.; на международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» - СГАУ, 2009, 2011 гг.; на XXIII международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности» - Москва, ВВЦ, 2011 г.; на межрегиональной выставке «Охрана труда. Пожарная безопасность - 2011» - СПб, РВК «Стачек 47», 2011 г.; на 15-й Всероссийской научно-практической конференции «Технические средства противодействия терроризму» - РАРАН, 2012 г.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 9 печатных статей, в том числе 6 - в журналах, рекомендуемых ВАК; подготовлены 2 отчета по НИР.
Объем и структура диссертации. Материал диссертации изложен на 187 страницах машинописного текста и содержит 7 таблиц, 51 рисунок, список литературы из 140 наименований. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, 10-ти приложений.
