Диссертация (1172930), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

При этом усилия,необходимые для перемещения рукавной линии, составляют 964 Н.Следовательно, для перемещения рукавных линий различных диаметровконструкция разрабатываемого робототехнического средства должна обладатьтяговыми усилиями не менее 1000 Н (~100 кг), что обеспечит эффективноеприменение РТС при тушении пожаров.Исследованиетяговыхусилийпроводилосьнагоризонтальныхповерхностях, но в условиях реального пожара при прокладке рукавных линиймогут возникнуть дополнительные трудности, связанные с задеванием рукавнойлинии за строительные конструкции и технологическое оборудование объекта.84Как показывает практика, основным «цепляющимся» местом являетсярукавная арматура в виде полугаек, что также необходимо учитывать при выборемаршрута движения РТС с рукавной линией.2.4 Выводы по второй главе1.

На основании определенного функционала робототехнического средствабыли подобраны огнетушащие составы и средства их подачи. Основнымиконструктивными элементами, обеспечивающими тушение пожаров при помощиразрабатываемойробототехникипожаротушения,являютсядистанционно-управляемый лафетный ствол с расходом огнетушащих веществ от 15 до 20 л/с иствол установки пожаротушения с возможностями гидроабразивной резки.2. Были получены зависимости, позволяющие оценить возникающие токиутечки при тушении пожаров электрооборудования под напряжением припомощи установок пожаротушения с гидроабразивной резкой в зависимости отрасстояния до горящего объекта и напряжения на нем. Полученные зависимостипозволяют оценить не только ток утечки по воде, но и по смеси воды и абразива.3.

В конструкции разрабатываемого РТС необходимо предусмотретьаппараты защиты от токов утечки силой не менее 1 мА, возникающие притушении пожаров электрооборудования под напряжением РТС со стволомустановки пожаротушения с гидроабразивной резкой.4. Для эффективного применения РТС с лафетным стволом были оцененытяговые усилия, которые необходимо прилагать для транспортировки рукавнойлинии на различные расстояния. В результате были получены значениякоэффициентов трения для таких поверхностей как плитка, наливной пол иасфальт. Математическая обработка экспериментальных данных позволилаопределить коэффициент запаса 1,1, который необходимо учитывать при оценкетяговых усилий мобильной робототехники.85ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ТАКТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙУСТАНОВОК ПОЖАРОТУШЕНИЯ С ГИДРОАБРАЗИВНОЙ РЕЗКОЙПРИ ПОДАЧЕ ОГНЕТУШАЩИХ ВЕЩЕСТВНа тактические возможности мобильной робототехники могут оказыватьвлияние многие факторы.

Одними из таких факторов являются гидравлическиепотери напора по длине рукавной линии, в зависимости от которых иопределяется предельная дальность подачи огнетушащих веществ, в особенности,если робототехническое средство не имеет собственного запаса вывозимыхогнетушащих веществ.Специфика применения мобильной робототехники подразумевает под собойсамостоятельное выполнение робототехническим средством функций у местапроведения работ, при управлении оператором, располагающимся на удалении,либо действуя по заложенному алгоритму.

Эти условия исключают присутствиечеловека в зоне проведения работ, следовательно, при осуществлении работ попожаротушению пожарный автомобиль совместно с оператором долженрасполагаться на безопасном расстоянии. Выбор безопасного расстояния такженеобходимо производить с учетом потерь напора.В связи с этим для эффективного применения разрабатываемого образцамобильного робототехнического средства пожаротушения, в конструкциюкоторого интегрирована система пожаротушения с гидроабразивной резкой,необходимо установить предельные расстояния, при которых сохраняютсярабочие характеристики средств тушения и резки.3.1 Анализ гидравлических потерь напорав мобильных системах пожаротушенияКак ранее было замечено, основным показателем, характеризующимпредельное расстояние транспортировки и подачи огнетушащих веществ попожарным напорным рукавам, являются потери напора.

Потери напора могутбыть линейными и местными. Линейные потери напора h л возникают за счет86преодоления гидравлических сопротивлений по длине при трении потокажидкости о стенку трубы (чехол рукава) и между собой. Основным критерием,оказывающим влияние на потери напора по длине, является шероховатостьвнутренней поверхности, по которой происходит движение жидкости, и значениечисла Рейнольдса Re, (зависящего от скорости, внутреннего диаметра и вязкости),характеризующего тип движения потока. Местные потери напора h м возникаюттолько в местах, где наблюдается изменение распределения скоростей в живомсечении потока (расширение или сужение труб, повороты, задвижки и др.).

Общаяже величина потерь представляет собой сумму линейных и местных потерь ивыражается уравнением [109]:hобщ  hл   hм .(3.1)Основной же формулой для расчета потерь напора по длине приустановившемся движении потока для круглых труб является формулаДарси-Вейсбаха, которая имеет вид:l v2hл    ,(3.2)d 2gгде  – коэффициент гидравлического трения; l – длина трубопровода, м;d – диаметр живого сечения, м; v – средняя скорость потока жидкости, м/с;g – ускорение свободного падения, м/с2.Коэффициент  не является постоянной величиной и зависит от числаРейнольдса(где  –иотносительнойабсолютнаяшероховатость,Reшероховатостиравнаясреднейстенок  dвысотевыступовшероховатости, а d – диаметр трубопровода).В начале прошлого века И.И.

Никурадзе провел тщательные исследования иобобщил вопросы, связанные с потерями напора [109-111]. На основанииполученныхзависимость,экспериментальныхпокоторойданныхвозможнобылабылопостроенаопределитьграфическаякоэффициентгидравлического трения  в зависимости от числа Re для труб с равномернозернистой шероховатостью (рисунок 3.1).87Рисунок 3.1 – Зависимость коэффициента гидравлического трения  от Reдля труб с равномерно-зернистой шероховатостьюПервая область характеризует ламинарный режим (Re < 2000), исвидетельствует о том, что шероховатость не оказывает влияние на коэффициентгидравлического трения.Втораяобластьявляетсяпереходнойотламинарноготеченияктурбулентному (Re от 2000 до 4000), в которой коэффицеент гидравлическоготрения начинает возрастать с увеличением числа Re, оставаясь одинаковым длятруб с различной шероховатостью, а позже ввиду усилившегося влиянияотносительной шероховатости, кривые начинают расходиться.Третьяобластьхарактеризуеттурбулентноетечение,вкоторомопределяющим фактором является относительная шероховатость поверхности.Исследования потерь напора и определение факторов, влияющих нагидравлические характеристики потока, в основном проводились для жесткихтрубопроводов, которые во многом отличаются от пожарных напорных рукавов.Вопросы, связанные с гидравлическими потерями в пожарных напорныхрукавах, волновали многих специалистов пожарного дела.

Существовалапроблема оценки эффективности насосно-рукавных систем, которая бы позволила88выявить особенности, влияющие на транспортирующую способность рукавныхлиний, при которых возникают потери напора.Так, в США фирмой Specialty Calculators, Inc., занимающейся разработкойпромышленных калькуляторов для различных процессов и производств, в 1985 г.был представлен калькулятор, предназначенный для определения потерь напора врукавной линии, но как позже выяснилось, расчет получался не совсемкорректный [112].Потерямнапораврукавныхлинияхспособствуютвозникающиегидравлические сопротивления.

Тадеуш Сьцебура в работе [113] подробнорассмотрел значения гидравлических сопротивлений и выявил, что все известныеформулы для расчета потерь напора существенно отличаются друг от друга,следовательно, отличаются и полученные результаты.Так, в работе [114], выполненной Хоанг Зань Бинем на основанииэкспериментальных исследований [113, 115, 116] установлено, что деформациирукава, возникающие при работе рукавных линий во всем диапазоне рабочихдавлений, не оказывают влияния на потери напора.

Однако в работахВ.И. Яковчука [117, 118] говорится, что увеличение давления в рукавных линиях,приводящее к изменению продольных и поперечных размеров рукавов,приводило к уменьшению потерь напора. Позже было установлено, что формулы,по которым проводились расчеты, различны между собой и рекомендуются лишьдля исследуемых рукавов, что может являться причиной расхождения данных итребует дальнейших исследований.Общим для всех работ является установленный факт, что на потери напорасущественно оказывает влияние относительная шероховатость поверхности.Относительная шероховатость внутренней поверхности рукавов являетсяоднимизглавныхкритериев,влияющихнапредельнуюдальностьтранспортировки огнетушащих веществ [119].Потери напора во многом зависят и от коэффициента гидравлическоготрения  , который в свою очередь зависит от числа Рейнольдса Re и89относительной шероховатости   f  Re,  , которые необходимо уточнять дляdновых видов рукавов.Ввиду того, что исследования разных специалистов по определениюгидравлических характеристик рукавных линий приводили к разным результатам,а появляющиеся в подразделениях новые виды рукавов требовали определениягидравлических параметров, необходимых для их эффективного применения, рядисследователей пошел по пути проверки полученных теоретических результатовэкспериментальными методами, приближенными к условиям эксплуатации.Таким образом, были исследованы гидравлические потери в рукавныхлиниях и рукавной арматуре технических средств транспортировки и подачитемпературно-активированной воды [120].

Исследования проводились припомощиизмерительногокомплекса,гдеврежимереальноговременификсировались значения температуры, расхода и давления в начале и в концеисследуемого участка.В результате проведенные исследования позволили установить, что приуменьшении температуры и избыточного давления происходит изменениескорости движения воды, что способствует уменьшению числа Рейнольдса Re,следовательно,возрастаеткоэффициентгидравлическогосопротивления,влияющий на потери напора. Проведенные исследования позволили подчеркнуть,чтонагидравлическиехарактеристикисредствподачитемпературно-активированной воды оказывает большое влияние температура огнетушащеговещества.Благодаря экспериментальному исследованию и проверке полученныхзначений теоретическими методами удалось установить значения коэффициентагидравлического сопротивления для рукавных линий, по которым осуществляетсятранспортировка температурно-активированной воды, а также получить значенияместных сопротивлений при прохождении огнетушащего вещества черезразветвления и другие виды рукавной арматуры.90Исследованиям, проводимым в работе [120], подвергались рукавные линиис диаметром условного прохода от 13 до 80 мм.

Но как показывает ряд работ[121–123] гидравлические характеристики рукавов с диаметрами условногопрохода более 100 мм существенно отличаются. Основное отличие состоит вгидравлическом сопротивлении, которое у рукавов бо́льших диаметров заметноменьше.Это условие подтверждается и в работе [25], где были исследованырукавные линии с диаметром условного прохода более 100 мм.

Характеристики

Список файлов диссертации