7 Расчёт и обоснование оптимальных параметровогневого тренажера ствольщика

Расчет геометрических параметров тренажера:

Рассчитаем ширина и высота тренажера: поперечный размер (диаметр) распыленной струи в рабочей области составляет около d = 1,5 м и, соответственно, площадь сечения распыленной струи в этой области составляет:

S = πd²/4 (40)

где S- площадь поперечного сечения струи

S =3,14·1,5·1,5/4 = 1,75 м²

Представляется, что поперечное сечение объема, заполненного пламенем в тренажере ствольщика должно примерно в 6-10 раз превышать сечение струи в её рабочей области. Учитывая удобство строительства данного тренажера из морских контейнеров с поперечным сечением 2,5х2,7 м, то есть 6,75 м², можно предложить проекты тренажера ствольщика из 2 составленных боковыми сторонами контейнеров и из 3 контейнеров. Поперечные сечения будут:

для двух контейнеров: 6,75·2 = 13,5 м²,то есть в 7,7 раз больше рабочего сечения струи.

Для трех контейнеров: 6,75·3 = 20,25 м², то есть в 11,5 раз больше рабочего сечения струи.

Учитывая, что конструкция из двух соединенных боковыми сторонами контейнеров значительно проще тройной конструкции из-за необходимости объединять внутреннее пространство контейнеров путем удаления внутренних боковых стен с установкой на их месте колонн или с устройством подвеса кровли за наружную конструкцию, представляется разумным остановиться на двойном контейнерном тренажере.

Рассчитаем длина тренажера: решение строить тренажер ствольщика из морских контейнеров диктует следующие возможности выбора длины тренажера:

• принять длину тренажера равной длине стандартного морского контейнера (20 футов/6 метров или 40 футов/ 12 метров)

• при необходимости иной длины, изменять длину морских контейнеров в процессе строительства тренажера, то есть удлинять или укорачивать стандартные контейнеры.

Рассчитаем оптимальную длину тренажера: представляется, что зона возможного тушения в тренажере по глубине должна быть не менее глубины тушения ручными стволами, то есть не менее 5 метров. На случай появления пожарной техники, обеспечивающей повышенную глубину тушения, представляется разумным несколько увеличить эту зону.Также необходимо иметь возможность устраивать учебную позицию ствольщика не только снаружи от тренажера, но и внутри его, так, что бы на позицию ствольщика действовали контролируемые опасные факторы пожара. С учетом этих требований целесообразно увеличить длину огневого тренажера до 6 метров. Данная величина близка к длине 20-футовых морских контейнеров, так что для первого приближения представляется возможным использовать 20-футовые морские контейнеры без изменения их длины.

8 Расчет площади очага горения

Выберем схему расположения горючей нагрузки в топочной камере огневого тренажера.Для создания мощного очага горения, устойчивого к попыткам тушения ручным стволом требуется при выборе схемы расположения горючей нагрузки в топочной камере выполнить три условия:

• Обеспечить достаточную площадь горения для выделения большого количества летучих и обеспечения высокой тепловой мощности очага.

• Обеспечить взаимный подогрев отдельных порций горючей нагрузки для повышения стабильности горения при попытках тушения за счет обогрева потушенных частей очага пламенем, тепловым излучением и высокой общеобъёмной температурой других, ещё не потушенных частей очага

• Обеспечить благоприятные для горения условия локального газообмена, приток воздуха к локальным очагам.

Также при выборе схемы размещения горючей нагрузки следует учитывать удобство работы, с огневым тренажером при загрузке топливом, проведении занятий (удобство продвижения со стволом среди топливных полок модельного очага), разгрузке тренажера от остатка углей, золы и несгоревшего топлива, удобство дозагрузки горящего тренажера топлива.

Представляется, что для выполнения данных условий рационально применить укладку твердого топлива на полках, расположенных в несколько ярусов вдоль всей задней и половины длины боковых стен. Необходимо провести расчет варианта с числом ярусов, равным 2, 3 и 4.

Перед расчетом характеристик горючей нагрузки при различных вариантах её организации, примем, что площадь горения следует установить исходя из возможностей водяного ствола, применяемого при тренировках, по тушению очагов горения. При использовании ствола наименьшей производительности, РС-50, с расходом воды 3,5 л/с, рассчитаем приблизительную площадь очага, которую можно потушить таким стволом:

S(рс-50) = Q (рс-50) / I(норм) (41)

S = 3,5/0,1 = 35 м².

То есть следует стремиться к организации схемы размещения горючей нагрузке с суммарной площадью горения 30 м2, имея ввиду добавить ещё 5 м2 за счет размещения передвижных очагов-препятствий.

Рассмотрим доступные варианты: Вариант А:

горючая нагрузка расположена на полках вдоль задней стены и боковых стен на половину их длины. По высоте стен расположены 2 яруса полок.

Длина боковых полок составляет половину длины боковой стены контейнера, сумарная длина полок есть сумма длин боковых полок и задних полок:

суммаL= сумма L(бок.полок) +сумма L(задних) (42)

при том:

L(бок.полок) = 2 х ½ L(контейнера) (43)

Сумма L = N [2 х ½L(контейнера) +L(задних)] (44)

Учитывая, что

S = произведение Lиb, и сумма L приближается к N(1/2 L(контейнера)

получим, что ширина полки bприблизительно составляет:

b = S/N1/2L(контейнера) (45)

b = 30/2(2 х 6/2+2(6-4) = 1,5 метра.

Полки такой ширины весьма неудобны, так как очень неудобно производить загрузку таких полок топливом, особенно нижней полки. К тому же между полками останется пространство шириной

Ш(св.простр.) = Ш — 2b = 5 – 2х1,5 = 2 метра.

Свободное пространство шириной всего 2 метра затруднит продвижение и маневрирование ствольщика со стволом, особенно в присутствии инструктора. Выполнение упражнений при установке локальных очагов-препятствий станет очень сложным.

Рассмотрим вариант Б:

Горючая нагрузка расположена на полках вдоль задней стены и боковых стен на половину их длины. По высоте стен расположены 3 яруса полок (N= 3). Длина боковых полок составляет половину длины боковой стены контейнера, суммарная длина полок есть сумма длин боковых полок и задних полок:

b = S/(N(2х1/2L+N(6-2b)) (46)

b = 30/(3(2x1/2x6)+3х4) = 30/30 = 1 метр.

Расстояние по высоте между полками при высоте потолка тренажера 2,4 метра, h (межполочное) = 2,4 / N+1 = 2,4/4 = 0,6 м. Такой вариант вполне удобен.

Рассмотрим вариант В: горючая нагрузка расположена на полках вдоль задней стены и боковых стен на половину их длины. По высоте стен расположены 4 яруса полок (N = 4). Длина боковых полок составляет половину длины боковой стены контейнера, суммарная длина полок есть сумма длин боковых полок и заних полок:

b = S/(N(2х1/2L+N(6-2b)) (47)

b = 30/(4(2x1/2x6)+4х4,5) = 30/41,5 = 0,73 метра.

Межполочное расстояние по высоте:

h (межполочное) = 2,4 / N+1 = 2,4/5 = 0,48 м. Это также приемлемый вариант, однако менее удобный из-за малого межполочного расстояния.

Выбираем вариант Б — трехъярусное расположение полок для размещения горючей нагрузки. Ширину полки примем равной 1 метр.

Рассчитаем площадь очага горения:

S = Nx 3 x 2 xb + N(5-2b) = 3x3x2x1+3(5-2) = 18+9 = 27 м2.

Для наращивания площади очага нарастим длину боковых полок на 0,5 м, тогда приращение площади горения составит:

∆S = 0,5x2N = 0,5x6 = 3 м²

Суммарная площадь очагов горения на полках составит:

27+3 = 30 м².

Длина боковых полок составляет 3,5 м, длина задних полок составляет 3 м, число ярусов полок — 3 яруса.