Методика комплексной оценки эффективности гидравлического аварийно-спасательного инструмента, применяемого при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на

Этому этапу работы предшествовал анализ технических характеристик инструмента, который показал, что однотипный гидравлический аварийно-спасательный инструмент имеет близкие технические характеристики, но различную стоимость.

В связи с этим возникла необходимость обобщения показателей методами аддитивной и мультипликативной свертки. Эти методы предполагают, что коэффициенты значимости технических показателей (таблица 1) определяются экспертами и поэтому носят субъективный характер. Для преодоления этого недостатка применен известный физический метод анализа размерностей, который позволил сформировать безразмерные комплексные показатели (таблица 2).

Таблица 2 – Физическая сущность безразмерных комплексов

№ п/п	Безразмерные комплексные показатели	Соотношения размерностей безразмерных комплексных показателей	Физическая сущность показателей
1			Удельная масса домкрата
2			Удельный ход штока домкрата
3			Удельная расширяющая сила разжима
4			Удельное расширение разжима
5			Удельная сила резания ножниц
6			Удельная расширяющая сила ножниц
7			Удельная тянущая сила ножниц
8			Удельное раскрытие лезвий
9			Удельный ход штока гидравлического цилиндра
10			Удельная расширяющая сила гидравлического цилиндра
11			Удельная тянущая сила гидравлического цилиндра
12			Удельная подача насоса
13			Удельное давление насоса
14			Удельная мощность двигателя
15			Удельный расход топлива двигателем

Исходя из выбранных величин, характеризующих эффективность домкратов, образован один обобщенный комплекс:

. (1)

Он включает в себя безразмерные комплексы 1 и 2, объединенные с учетом их физического смысла и соответствия роста численных значений показателя лучшей эффективности домкрата.

Аналогично получены обобщенные комплексы для других инструментов (д, р, н, г) и насосной установки (нас, дв):

; (2)

; (3)

; (4)

; (5)

. (6)

Уравнения (1, 2) получены методом мультипликативной свертки из безразмерных комплексов 1, 2 и 3, 4. Числители уравнений отражают полезную работу, знаменатели - затрачиваемую работу на достижение полезного эффекта. Это, по методу аналогий, соответствует коэффициенту технического эффекта инструментов.

Уравнение (3) получено сочетанием методов аддитивной и мультипликативной сверток из безразмерных комплексов 5, 6, 7, 8. Комплексы 5, 6, 7 объединены в одну группу (суммированы) на том основании, что это удельные силы ножниц. Перемножение суммы комплексов 5, 6, 7 на комплекс 7 дает удельную работу. Уравнения (4-6) получены аналогичным приемом.

Таким образом, в числителях уравнений (3, 4) представлена полезная работа, а в знаменателях – потенциальная энергия. Следовательно, физический смысл данных уравнений заключается в удельной энергии ножниц и удельной энергии гидравлического цилиндра, что, по методу аналогий, соответствует коэффициенту технического эффекта этих инструментов.

Обобщенный комплекс нас представляет собой отношение полезной мощности к затрачиваемой мощности насоса, что является общеизвестным фактом в теории насосов, а дв - удельную массу двигателя насосной установки. Таким образом, оба комплекса оценивают работу гидравлического насоса и двигателя внутреннего сгорания, что не входит в задачи данного исследования, поэтому они из дальнейшего исследования исключены.

Физическая сущность обобщенных комплексов, полученных методом свертки, представлена в таблице 3.

Таблица 3- Физическая сущность обобщенных безразмерных комплексов

№ п/п	Обобщенные комплексы	Соотношения размерностей обобщенных комплексов	Физическая сущность комплексов
1.			Удельная энергия домкрата
2.			Удельная энергия разжима
3.			Удельная энергия ножниц
4.			Удельная энергия гидроцилиндра
5			Удельная мощность насоса насосной установки
6			Удельная масса двигателя насосной установки

Следовательно, оценка их эффективности сводится к сравнению величин коэффициентов технического эффекта исследуемых образцов. Чем больше этот коэффициент, тем выше эффективность.

Ввиду разнообразия номенклатуры и неоднородности функций отдельных видов аварийно-спасательного инструмента, его эффективность, как правило, определяется методом экспертных оценок.

Таким образом, обобщенный комплекс для комплекта гидравлического аварийно-спасательного оборудования примет вид:

. (7)

где 1,2,3,4 – коэффициенты значимости (весовые коэффициенты) отдельных исполнительных механизмов в комплекте (соответственно гидравлического цилиндра, разжима, ножниц и домкрата).

Показатели домкратов и разжимов из комплекса можно исключить, так как при проведении аварийно-спасательных работ по ликвидации дорожно-транспортных происшествий они практически не используются. Поэтому уравнение 7 примет следующий вид:

. (8)

Чтобы уйти от экспертных оценок коэффициентов веса, использованы статистические данные МЧС РФ о фактических видах и объемах работ, проведенных пожарно-спасательными подразделениями при ликвидации последствий ДТП. Из всех выполняемых операций выделяются две основные: стабилизация транспортного средства и деблокирование погибших и пострадавших. На этом основании приняты значения весовых коэффициентов оборудования. Они составляют 0,4 для - гидравлических цилиндров и 0,6 - для ножниц.

С учетом принятых коэффициентов веса, обобщенный комплекс для всего оборудования комплекта имеет вид:

. (9)

Уравнение 9 использовано далее, для комплексной оценки и определения путей повышения эффективности гидравлического аварийно-спасательного инструмента.

В третьей главе «Комплексная оценка и пути повышения эффективности гидравлического аварийно-спасательного инструмента» представлено обоснование структуры перспективного комплекта гидравлического аварийно-спасательного инструмента.

Целью комплексной оценки является выбор наилучшего комплекта инструмента. Для этого сформированы условные комплекты из реально существующих гидравлических цилиндров (характеристики их указаны в таблице 4) и образцов ножниц (таблица 5) различных производителей.

Таблица 4 - Значения комплексных показателей и стоимость гидравлических цилиндров

№ п/п	Фирма- изготовитель	Модель гидравлического цилиндра	Комплексный показатель	Стоимость цилиндра (С), тыс. руб.
1	Lukas	R 430	8,06	239,0
2		R 420	10,30	163,4
3		R 422	8,21	178,8
4		R 424	6,39	186,6
5		R 410	6,44	93,4
6		R 412	3,11	108,2
7		R 414	9,84	118,8
8	Holmatro	RA 4321 С	5,45	191,6
9		RA 4331 C	4,46	127,0
10		RA 4322 C	3,39	140,1
11		RA 4332 C	2,22	148,3
12		RA 4311 C	6,67	71,1
13		RA 4313 C	4,86	77,8
14		RA 4315 C	5,53	83,4

Ввиду неполноты достоверных данных о стоимости оборудования других производителей они не включены в таблицу 4.

Таблица 5 - Значения комплексных показателей и стоимость ножниц-разжимов

№ п/п	Фирма изготовитель	Модель ножниц-разжимов	Обобщенный комплексный показатель	Стоимость ножниц-разжимов (С), тыс. руб.
1	Lukas	SC 150	73,68	165,3
2		SC 350	110,88	197,0
3		SC 550	135,73	243,6
4	Weber	SPS 400	236,39	195,0
5	Holmatro	CT 4120 C	55,92	216,1
6		CT 4150 C	47,57	253,7
7	Спрут	НКГС-80	79,90	114,8

Данные в таблицах 4 и 5 отражают коэффициент технического эффекта и стоимость отдельно взятого инструмента, а не совокупность совместного их использования. Поэтому из всего многообразия гидравлических цилиндров и ножниц - разжимов сформированы (по принципу перебора вариантов) гипотетические комплекты, которым присвоены условные номера с 1 по 98 (таблица 6).

Таблица 6 -Условные варианты комплектов гидравлического аварийно-спасательного инструмента