Реферат: Насосы и пожарные автомобили

XVII - XVIII вв. подготовили почву для небывалого научно-технического прогресса. Большие успехи науки позволили достичь значительных результатов и в создании пожарно-технического оборудования. Начиная со второй половины XVIII в., появляется техника, изменившая тактику и способы борьбы с огнем. Меняется и облик пожарных формирований. Начинается период повсеместного образования профессиональных команд.

До 30-х годов XIX столетия ручные водозаливные (водоливные) трубы были основным техническим средством тушения пожаров. Над их созданием работал ряд выдающихся механиков того времени. Только в России использовалось свыше 20 типов ручных насосов собственного производства.Тщательное хранение секретов производства, отсутствие обмена информацией приводило к тому, что изобретатели независимо друг от друга создавали несовершенные насосы.

Например, насос английского производства 1766 г. и немецкий образца 1785г. объединял один недостаток- вода из них выбрасывалась через стационарный ствол, который мог вращаться только вокруг своей оси. А так как дальность действия водяной струи этих насосов составляла примерно 6-7 метров, то приходилось их устанавливать на минимальном расстоянии от очага пожара. По этой причине очень много воды попадало на огонь. Большая ее часть разливалась бесцельно. В то же время еще в 1672 г. братья Ван дёр Хейде предложили заменить неудобную поворотную шейку рукавами, при этом дальность действия водяной струи уже составляла примерно 10 метров.

Заливные пожарные трубы (не насосы, а именно трубы, т.к. под трубой подразумевали устройство только для тушения огня, тогда как термин “насос” употребляли для обозначения механизма для перекачивания не только воды, но и других жидкостей) не имели рукавов для всасывания воды из естественных водоисточников, а снабжались специальными заливными ящиками, куда вода подавалась ведрами. Подача воды на пожарах с помощью подобных насосов требовала больших затрат ручного труда. Например, в середине XVIII в. для обслуживания одной трубы необходимо былопримерно 50 человек. Из них 30 человек ведрами носили воду в короб, 12 - в две смены качали коромысло насоса, и 8 - обслуживали выкидные рукава и ствол.

Различали большие, средние и мелкие заливные трубы, производительность которых была соответственно 18, 15 и 12 ведер в минуту (в литрах соответственно 216, 180 и 144 л/мин). В комплект большой и средней труб входили рукава длиной 40 м, а малой - длиной 16 м. Малая труба - это одноцилиндровый поршневой насос, переносимый двумя пожарными. Ее использовали для тушения огня на верхних этажах зданий. Воду к ней подавали большой и средней трубами, первая из которых устанавливалась возле здания и подавала воду в короб средней трубы. В зависимости от местонахождения очага пожара средняя труба устанавливалась либо на первом этаже, либо выше. А уже отсюда воду качали в короб малой трубы. Позднее ведра заменили бочками, которые вместе с трубами перевозились на повозках. Компоновка таких повозок была разной. В Венгрии, например, трубно-бочечный ход запрягали парой лошадей, а насос размещали между сиденьем кучера и бочкой. Такая компоновка имеет ряд недостатков.

Во-первых, площадку для перевозки насоса целесообразно устраивать позади бочки-легче снимать трубу с хода. Кроме того, при этом имеется возможность использовать для перевозки людей и другого снаряжения три свободных стороны (слева, справа и сзади). В Польше получили широкое распространение (особенно в малонаселенных районах) одноконные двухколесные конно-бочечныехода. С их помощью доставляли емкости, рассчитанные на 180 - 216л воды. Использовались также и четырехколесные пароконные повозки с большой бочкой, вмещавшей 48 л воды. На таких повозках перевозили также лестницы и пожарных. В России в XIX в. перевозку людей и инструментов осуществляли на конных линейках, представляющих собой четырехколесную рессорную повозку, в которую впрягали четверку или тройку лошадей. В начальный период использования их изготовляли почти целиком из древесины, а затем ряд элементов стали делать из металла. Это повысило прочность линеек и сделало их более легкими. Этими и другими усовершенствованиями добивались сокращения времени прибытия на пожары.

У американских пожарных в 1882 г. использовался для перевозок трубо-линеечный ход. В отличие от известных у этого хода больше диаметр колес, а под скамейками на уровне задней оси предусматривалось место для ручной трубы. Такая компоновка позволила перевозить больший набор пожарных инструментов.

Общей деталью всех ходов являлась их яркая окраска. В начале XX в. конные хода тщательно отделывали и использовали для покраски красные эмали. Отдельные металлические части окрашивались в черный цвет, а деревянные детали покрывали лаком. Германские мастера, например, украшали ободья двухметровых деревянных колес, кузова и дышла ходов затейливым орнаментом и резьбой, сам насос расписывали. Словом, конный ход своим обликом напоминал дворянскую карету.

Весь пожарный обоз в начале XXI в. был выкатным. По тревоге повозки выкатывались вручную на улицу; одновременно выводились из конюшен лошади. При этом способе закладки обоза время сбора по тревоге составляло 90 - 105 секунд. С помощью различных усовершенствований (подвесная сбруя и т.п.) время сбора было снижено и составило 50 секунд. Эта работа требовала постоянных тренировок и была очень тяжелой, так как типовой обоз пожарных команд был очень громоздким. Например, обоз петербургской команды состоял из линейки для боевого расчета и инструмента (отсюда название: линеечный или трубо-линеечный ход при наличии ручной трубы); насосно-бочечных или бочечных ходов (40-ведерной бочки с ручным насосом или без него) и повозки для багров (багорного хода). Позднее в состав обоза включили и механические лестницы.

Работы по модернизации поршневых насосов в конце XVIII -начале XX вв. не внесли принципиальных изменений. Их дальнейшее усовершенствование касалось, в основном, конструктивных элементов. Появляются шлифованные латунные поршни, шаровые клапаны, заливные коробки из листового железа взамен деревянных, обшитых медью и т.п. Например, в шестидесятых годах XIX столетия французская труба имела чугунные цилиндры, резиновые шаровые клапаны, кожаные поршни. Российский инженер Густав Лист, трубам которого неоднократно присуждались медали высшего достоинства, отказался от применения кожаных клапанов и поршней, заменив их медными. Это усовершенствование повысило надежность трубы и ее работоспособность.

Основное направление совершенствования переносных насосов - снижение их веса, что позволяло ускорить подачу “первого ствола” при тушении пожаров в многоэтажных зданиях. В 60-х годах прошлого века большой интерес вызвала новинка -гидропульт, который предназначался для пользования населением. Печать того времени уделяла гидропульту много внимания. Но как было показано выше, в 1450г. в Вюрцбурге уже имелись устройства, имевшие с гидропультом больше общего, нежели отличий. Поэтому можно говорить лишь о создании брандспойтов нового поколения, их модернизации. Различали два вида гидропультов: гидропульт-ведро и гидропульт-костыль. В отличие от брандспойта в его поршне имелся открывающийся клапан. В верхней части насоса, ниже сальника для прохода штока поршня, имелся штуцер, к которому присоединялся выкидной рукав с металлическим стволом. В первом случае жидкость всасывалась насосом из ведра, а во втором - гидропульт конструктивно не был соединен с резервуаром. Подобный насос использовался во многих странах. Один из создателей гидропульта нового поколения - русский механик Павел Зарубин, получивший в 1864 г. за этот насос золотую медаль Экономического общества. Вот что он писал о своем изобретении: “Бесспорно, что гидропульт по своему внешнему устройству есть такой ручной насос, удобнее которого до сих пор не было, и что он может принести большую пользу каждому домовладельцу, если случится тушить не вполне еще развившийся пожар...” Подобные насосы применялись около ста лет.

В XVIII - XIX вв. создается большое количество центробежных насосов различного типа. Причем их конструкции зачастую не учитывали имеющихся достижений. Так случилось, например, с Эйлером, предложившим худшую по сравнению с насосом Папена конструкцию центробежного насоса. В 1838 г. русским инженером А. Саблуковым вторично изобретается насос Папена. Основу его конструкции составляет цилиндрический корпус, соединенный посредством патрубка с резервуаром, наполняемым водой. Внутри корпуса устанавливалось четырехлопастное колесо с радиальными лопатками. Принцип действия насоса был основан на отбрасывании воды вращающимися лопатками от центра насоса к цилиндрическому патрубку с выкидным отверстием. Все устройство насоса отличалось простотой, так как в нем не было трущихся частей, кроме вала с насаженными на нем лопатками. По мнению автора, преимущество подобных насосов перед поршневыми заключалось в простоте конструкции, небольших габаритах, небольшими потерями на трении. Кроме того, насосы могли работать при наличии в воде примесей песка и глины.

В 1851 г. на Всемирной выставке в Лондоне уже был представлен целый ряд центробежных насосов, прошедших испытания. В таблице приведены их основные технические характеристики.

Автор насоса	Подача, л/с	Напор, м	Число оборотов в минуту, об/мин	КПД, %
Эпольд	93,6	5,9	788	68
Гвин	22,0	4,2	670	19
Бессемер	64,3	1,0	60	22,5

Однако возможности и этих насосов были ограничены, не говоря уже о заливных пожарных трубах, производительность которых составляла порядка 3 л/с. По данным американских и английских практиков, для успешного тушения наружного пожара требовалось подавать 42000 ведер в час (140 л/с).

Изобретение парового двигателя внесло коренные изменения и в деле борьбы с огнем. Началась эра механизации труда пожарных. В 1829 г. в Лондоне инженеры Брайтуайт и Эриксон сконструировали первый пожарный паровой насос. Внешне он напоминал скорее паровоз и состоял из парового котла, паровой машины и поршневого насоса. Котел цилиндрической формы вмещал до 125 л воды. Под котлом размещалась печь, отделенная от других частей насоса, а рядом с ней - ящик для угля и место для кочегара. Котел помещался внутри кожуха из металлических листов, а пространство между ними заполнялось водой. Для увеличения скорости образования пара изобретатели установили над печью медные трубы, по которым циркулировала вода. Первый насос транспортировался с помощью конной тяги, а его производительность достигала до 1000 л/мин.

После некоторых усовершенствований в 1841 г. к производству паровых насосов приступил ряд фирм, среди которых наиболее известными стали фирмы “Шанд, Мейсон и К°”, “Мер-ривитер и сыновья” в Англии, фирма “Ли” в США. Производительность насосов уже к этому времени достигала 2000 - 3000 л/мин, а дальность подачи струи - до 40 м и более. Конструкцию паровых насосов в значительной степени определял способ их доставки. Помимо насосов на конной тяге, появились стационарные насосы, а также размещаемые на пожарных судах. Последние зачастую не имели собственного парового котла, поскольку для их работы использовался пар пароходного котла. Стационарные насосы, устанавливаемые на фабриках и заводах, также использовали пар от внешних установок. По числу цилиндров насосы подразделялись на одно-, двух- и трехцилиндровые, причем созданы были они как с вертикальным расположением цилиндров, так и с горизонтальным. Лучшими считались насосы прямого действия, у которых поршни парового и насосного цилиндра соединялись между собой тягой. У них давление пара на поршень парового цилиндра без толчков и ударов плавно передавалось на поршень насосного цилиндра. Несмотря на высокую производительность, паровые пожарные насосы XIX в. не получили широкого распространения. Так, например, в Лондоне в 1879 г. один паровой насос приходился на 300 тыс. жителей, в Нью-Йорке-4 насоса на 100 тыс. жителей. До изобретения двигателя внутреннего сгорания паровой насос был единственным эффективным средством в борьбе с огнем. Ими оснащались профессиональные пожарные команды почти во всем мире. Практическое использование паровых насосов говорило само за себя. Во время одного из больших пожаров в Лондоне девятью такими насосами было подано 4 млн литров воды. Чтобы достигнуть тех же результатов ручными насосами, необходимо было бы задействовать 41 такой насос и 1900 человек обслуживающего персонала. При этом расходы в первом случае составили бы 4 фунта стерлингов, а во втором обошлись бы в 476 фунтов (т.е. 1:120).

Ручные насосы оставались главным образом в добровольных командах, так как на приобретение паровых насосов не хватало средств. Например, паровой пожарный насос фирмы “Гуго Герман Мейра” из Риги оценивался в 3,5 тыс. рублей, в то время, как полный пожарный обоз по тому же денежному курсу для фабрик, заводов, сельской местности стоил 257 рублей. А ручной насос стоил 10650 франков, что в конце XIX в. составляло около 4 тыс. руб. Производительность французского насоса была 150 ведер в минуту, а его вес - 150 пудов. Дороговизна паровых пожарных насосов, с одной стороны, и стремление увеличить производительность ручных насосов, с другой стороны, привели в конце прошлого века к созданию целого семейства необычных устройств для тушения пожаров. Одним из представителей этого семейства стала “пожарная труба, сочлененная с велосипедом”, появившаяся во многих пожарных командах Парижа. Это устройство представляло собой два соединенных велосипеда, между которыми устанавливались помпа и ящик с парусиновыми рукавами длиной 150 - 180 м. Такой тандем был рассчитан на 4 пожарных. По прибытии на место тушения пожара задние колеса устанавливались на специальную стойку, а насос приводился в действие велосипедными педалями при помощи специальных механизмов. Пожарные велосипеды были признаны весьма удобными и, например, в США, имелись повсеместно. Готовность к подаче воды с момента прибытия на пожар составляла 2,5 минуты, а производительность насоса составляла 10 тыс. литров воды в час. Дальность подачи воды у подобных устройств не превышала 30 м.

Пожарный велосипед, созданный в Бельгии, принципиально отличался от французского. Он также был создан на основе двух сочлененных велосипедов, но служил лишь как средство передвижения трех пожарных и доставки в прицепной тележке 100 м рукавов, ручного поршневого насоса, ключа для отпирания гидрантов и спасательной веревки. На среднем сиденье велосипеда находился начальник выезда, управляющий движением. В его распоряжении находились и тормоза. По прибытии на место пожарные подсоединяли рукав к ближайшему гидранту и приступали к тушению.

Идея использования мускулатуры ног коснулась и пожарных линеек. Например, днище линейки пожарного обоза с насосом “Магируса”, находящегося на вооружении немецких пожарных, посредством механической передачи соединялось с поршнем насоса. Переступая поочередно на положенные вдоль линейки брусья, пожарные приводили в действие насос. Кроме 14 пожарных, на линейке размещались рукава, всасывающий короб насоса, 2 брандспойта и пр. Изумление жителей Берлина вызывал так называемый “самодвигатель”, представляющий собой четырехколесную тележку, приводимую в движение усилиями ног. Этот агрегат представлял собой род сложного велосипеда, “который мог двигаться со скоростью, - как писали журналы тех лет, - превышающей скорость экипажа с лошадью”. В печати также отмечалось, что использование таких повозок избавляет от необходимости содержания в пожарных командах лошадей.

Однако технический прогресс прочно входил в жизнь. Идея создания автомобиля появилась одновременно с появлением паровой машины. И люди реализовали свою мечту. В 1769 г. французский инженер Кюно создает первый паровой автомобиль, скорость передвижения которого составляла 5 км/час. В 1858 г. фирмой “Ковель-Йорск” создается первый паровой пожарный автомобиль. Внешний вид его напоминал паровоз. Обслуживало его 2 человека, один их которых непосредственно управлял движением, а другой следил за работой паровой машины. Производительность парового поршневого насоса составляла 5 тыс. л/мин при давлении 5 атм. Уже следующие разработки позволили повысить производительность насоса до 6 тыс. л/мин. Первые пожарные автомобили оказались крайне неудобными. Дело в том, что для поднятия давления пара до 10-12 атм. затрачивалось 10-15 минут. Поэтому для обеспечения постоянной готовности к выезду необходимо было все время поддерживать давление пара в котле до 4-6 атм. Кроме того, они передвигались с малой скоростью и выезжали на пожар после конного обоза. Начальник пожарной команды г. Неаполя, характеризуя опыт использования автомобилей, отмечал, что “автомобили не могут при своем теперешнем устройстве заменить лошадей. Конная тяга удовлетворяет нас. Несколько хороших лошадей могут использоваться 12 - 14лет. Нам нужна сила, перевозящая примерно 3 тонны на экипаж, быстрота передвижения и немедленное действие насоса на месте; ни один из автомобилей не отвечает подобным условиям”. И, как отмечали специалисты, прибытие такой техники через 15 - 20 минут после развития пожара оказывалось бесполезным - команда приезжала на пепелище.

Для сокращения времени готовности насоса к работе принимались различные меры. Например, у ряда автомобилей имелась система постоянного подогрева воды. Однако это не было выходом из положения. Задача быстрого разведения паров подобных насосов была решена русским изобретателем А. Шпаковским. В 1867 г. весь мир облетела весть о создании им первой форсунки. Им же была проведена сравнительная оценка топлива для паровых машин, в качестве которого использовали уголь, скипидар и нефть. Пока велась дискуссия о рентабельности пульверизации жидкого топлива в паровых котлах, Шпаковский на своем заводе создал паровую машину (локомобиль Шпаковского) с распылением жидкого топлива при сжигании его в топке парового котла. Таким образом, первая в мире форсунка была использована в пожарной технике. Производительность насоса локомобиля составляла 50 ведер воды в минуту, а его полный вес - 20 пудов. Расход скипидара - около 12 л/час. Максимальная производительность достигалась через 3 - 4 минуты после начала работы. Дальность действия водяной струи составляла более 30 м. Стоил локомобиль 2 тыс. рублей, а его экипаж состоял из трех человек. Как сообщала печать, пожарные насосы с пульверизацией жидкого топлива показали хорошие результаты при тушении крупного пожара в Санкт-Петербурге в 1868 г., когда двумя насосами в течение трех суток без перерыва было доставлено свыше 1 млн ведер воды. В результате успешных действий были спасены материальные ценности на сотни тысяч рублей. Стоимость же израсходованного скипидара для насосов не превышала 400 рублей.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--