Lekki Wielozadaniowy Pojazd Ratowniczy

Transkrypt

1 ARCHIWUM MOTORYZACJI 2, pp (2006) Lekki Wielozadaniowy Pojazd Ratowniczy PRZEMYSŁAW SIMIŃSKI 1, PIOTR STRYJEK 1, ZBIGNIEW ZIENOWICZ 2 1 Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej, 2 HYDROMEGA sp. z o.o Artykuł przedstawia Lekki Wielozadaniowy Pojazd Ratowniczy. Charakter pojazdu umożliwia wykorzystanie pojazdu w bezpośrednich akcjach związanych z ratowaniem osób z katastrof komunikacyjnych, usuwaniem skutków zniszczeń po zjawiskach atmosferycznych takich jak huragany, wykonywanie przecinek leśnych na terenie zagrożonym pożarem, ewakuację osób z terenów powodziowych oraz w zabezpieczeniu działań logistycznych w trudnym terenie. 1. Wstęp Działania o charakterze ratowniczym przy zwalczaniu skutków klęsk żywiołowych i wypadków, wymuszają stosowanie sprzętu, zdolnego do pracy w określonych warunkach. W przypadku powodzi, pożarów, wypadków na bezdrożach mamy do czynienia ze szczególnie trudnymi warunkami. Dlatego opracowano pojazd o bardzo dobrym przystosowaniu do jazdy w terenie oraz transportu różnymi środkami, w tym samolotami i śmigłowcami (ze względu na możliwość użycia w różnych miejscach na świecie). Jego wyposażenie specjalne oraz konstrukcja są podporządkowane potrzebom ratownictwa i działania w sytuacjach z uwzględnieniem przewożonego wyposażenia, w tym narzędzi hydraulicznych i agregatów. Charakter pojazdu umożliwia wykorzystanie go w bezpośrednich akcjach związanych z ratowaniem osób z katastrof komunikacyjnych, usuwaniem skutków zniszczeń po zjawiskach atmosferycznych, takich jak huragany, wykonywaniem przecinek leśnych na terenie zagrożonym pożarem, ewakuacją osób z terenów powodziowych oraz w zabezpieczaniu działań logistycznych w trudnym terenie. Pojazd (rys.1) jest całkowicie polską myślą techniczną. Jego układ napędowy zbudowany jest w oparciu przekładnie hydrauliczne, dotychczas nie stosowane w pojazdach poruszających się z prędkościami powyżej 40 km/h.

2 94 Przemysław Simiński, Piotr Stryjek, Zbigniew Zienowicz 2. Podstawowa charakterystyka techniczna Rys.1. Pojazd widok ogólny. Fig. 1. Vehicle principal view. Masa własna [t] 2,1 Ładowność [t] 1,5 Moc silnika [kw] 92 Moc jednostkowa [kw/t] 20 Prędkość maksymalna [km/h] 60 Masa holowanej przyczepy [t] 2,2 Opony niskociśnieniowe 31 15, 5 15 Umowny nacisk jednostkowy [kpa] 17,5 Pokonywanie wzniesień (rys.2) [ ] 30 Pokonywanie zboczy (rys. 2) [ ] 30 Pokonywanie przeszkód wodnych pływanie z marszu Promień skrętu [m] przy skręcie kół kierowanych ok. 5 Prześwit [mm] 250 Wymiary [mm] długość 3550 szerokość 2000 wysokość całkowita 2060 Pojazd jest przeznaczony: - do transportu zespołu ratowników wraz z wyposażeniem, - do ciągnięcia agregatów i przyczep, - jako źródło energii do zasilania urządzeń hydraulicznych. 3. Budowa pojazdu Korpus pojazdu stanowi konstrukcję stalową z ramą dolną, dwoma usztywnieniami poprzecznymi, na której zamocowany jest silnik spalinowy oraz wsporniki osi przedniej, środkowej i tylnej. Do usztywnień poprzecznych przyspawane są profile,

3 Lekki Wielozadaniowy Pojazd Ratowniczy 95 stanowiące jednocześnie wzmocnienie platformy nośnej (transportowej) pojazdu rama górna. W części przedniej korpusu znajduje się pulpit sterowniczy, a w części środkowej zostało przyspawane obramowanie ochronne z zamocowanymi na nim szperaczami. Cały korpus pokryty jest szczelnym płaszczem z blach stalowych. Układ kierowniczy (rys. 3) pojazdu składa się z kierownicy, kolumny kierownicy, układu wspomagania z mechanicznym sprzężeniem zwrotnym, drążków kierowniczych osi przedniej, drążka reakcyjnego skrętu osi środkowej, układu pompy hydraulicznej, układu wspomagania. Wspomaganie hydrauliczne układu kierowniczego pozwala na łatwe kierowanie pojazdem w najtrudniejszych warunkach terenowych. Mały promień skrętu (do 4,5 m) uzyskano dzięki skrętnej pierwszej i drugiej (środkowej) osi pojazdu. Układ kierowniczy posiada sprzężenie mechaniczne, które w wypadku awarii hydraulicznego układu wspomagania pozwala na bezpieczne kierowanie pojazdem do chwili jego zatrzymania Rys. 2. Pojazd podczas jazdy terenowej. Fig. 2. Off road tests. Rys. 3. Widok na miejsca kierowcy i pasażera oraz na pojazd w przechyleniu bocznym. Fig. 3. Driver compartment and roll angle test.

4 96 Przemysław Simiński, Piotr Stryjek, Zbigniew Zienowicz Pojazd wyposażony jest w dwa siedzenia z mechaniczną amortyzacją. Posiadają one możliwość regulacji wzdłużnej oraz wychylenia oparcia. Pomiędzy siedzeniami znajduje się dźwignia hamulca ręcznego. Za siedzeniami zamontowano filtr powietrza silnika spalinowego z wlotem zabezpieczającym go przed opadami atmosferycznymi. 4. Układ napędowy Istotną sprawą dla pojazdu był wybór układu napędowego (rys. 4). Wybrano układ hydrauliczny, który pozwala uzyskać zalety trudne do osiągnięcia przy klasycznym układzie napędowym. Przede wszystkim dostępność maksymalnego momentu napędowego występuje wtedy, gdy najbardziej go potrzebujemy, eliminujemy poza tym szereg zespołów, jak skrzynia biegów, sprzęgło, mechanizmy różnicowe, wały napędowe, przez co konstrukcja staję się prostsza. Mówiąc o zaletach tego hydrostatycznego napędu należy wspomnieć jeszcze o: płynnej zmianie przełożeń; wykorzystywaniu dużego obszaru pracy silnika spalinowego - eliminacja rozłączalnych sprzęgieł; błyskawicznej możliwości jazdy do tyłu i możliwości zabezpieczenia silnika napędowego przed rozbieganiem; zabezpieczeniu silnika napędowego przed przeciążeniem w pojeździe nie ma możliwości zadławienia silnika (wydaje się to istotne w ratownictwie); możliwości realizowania jazdy z automatyczną zmianą przełożenia; zasilaniu urządzeń hydraulicznych. Blokowy schemat napędu głównego układu jazdy przedstawiono na rysunku 6. Napęd główny składa się z układu hydraulicznego zasilanego pompą o zmiennej wydajności (1) zamocowanej na silniku spalinowym (2), sześciu silników hydraulicznych zabudowanych indywidualnie dla każdego z kół (4, 6, 8) i sterowanych z bloków sterujących. Sterowanie układem odbywa się poprzez wybranie na przełączniku (17) rodzaju jazdy i za pomocą joysticka (15) wybranie kierunku jazdy (przód lub tył). Regulacja prędkości jazdy odbywa się poprzez pedał gazu (14). Zmiana biegów realizowana jest automatycznie. Układ napędowy realizuje normalny tryb jazdy szosowej oraz tryb jazdy terenowej z blokadą układu różnicowego. Pływanie (rys. 5) realizowane jest przy wykorzystaniu dwóch śrub napędowych (12) zamocowanych symetrycznie z tyłu pojazdu względem jego osi. Sterowanie pływaniem odbywa się poprzez wybranie pozycji pływanie" na przełączniku (17) i następnie za pomocy joysticków (15, 16), które są odpowiedzialne za kierunek pływania. Prędkość pływania regulowana jest pedałem gazu, poprzez płynną zmianę wydajności roboczej pompy głównej, która jest połączoną za pomocą sprzęgła (13) z silnikiem spalinowym (2). Każda ze śrub zasilana jest silnikiem hydraulicznym BOSCH- REXROTH A2FM (10) poprzez przystawkę łożyskową (11). Silniki hydrauliczne podłączone są do hydraulicznego układu zamkniętego głównego układu jazdy. Pracą silników steruje hydrauliczny blok zaworowy (9) zamocowany w tylnej części pojazdu.

5 Lekki Wielozadaniowy Pojazd Ratowniczy 97 Rys. 4 Schemat blokowy układu napędowego. Fig. 4. Block diagram of power transmission system. Układ jazdy pojazdu składa się z elementów mechanicznych wykonawczych oraz elementów układu hydraulicznego, będącego pośrednim źródłem energii, jak również spełniającym funkcje sterujące poprzez odpowiednie sygnały przekazywane z układu elektrycznego, a zadawane przez operatora. Główną i centralną jednostką zasilającą pojazd jest silnik spalinowy. Najważniejszą jednostkę zasilającą w układzie hydraulicznym stanowi pompa tłoczkowa układu jazdy z dobudowaną pompą pomocniczą wspomagania układu kierowniczego, zasilania układów hamulcowych i urządzeń pomocniczych. Wydajność pompy głównej ustawia się automatycznie w stosunku do wychylenia pedału gazu, tzn. proporcjonalnie do zmian obrotów silnika spalinowego.

6 98 Przemysław Simiński, Piotr Stryjek, Zbigniew Zienowicz Koła pojazdu napędzane są silnikami hydraulicznymi. Osie przednia, środkowa i tylna napędzane są silnikami SAUER-DANFOSS TMT 315. Wszystkie silniki hydrauliczne są silnikami gerotorowymi. Układ napędu pojazdu w wodzie stanowią dwie śruby, napędzane tłoczkowymi wysokoobrotowymi silnikami hydraulicznymi BOSCH-REXROTH A2FM. W pojeździe zastosowano silnik wysokoprężny firmy IVECO o pojemności skokowej 2.8 dm 3, turbodoładowany z chłodnicą powietrza doładowywanego, o mocy 92 kw (125 KM). Silnik posiada cztery cylindry ustawione w jednym rzędzie. Jest to silnik o bardzo nowoczesnej konstrukcji. Zasilanie paliwem odbywa się z wykorzystaniem systemu zasobnikowego, tzw. systemu common rail. Dokładne rozpylenie paliwa, dzięki dużemu ciśnieniu roboczemu uzyskiwanemu w tym systemie oraz wtrysk bezpośredni, pozwalają na optymalne spalenie paliwa i przez to na małe jednostkowe zużycie paliwa, niski poziom węglowodorów oraz tlenku węgla w spalinach. Także charakterystyka silnika, tzn. uzyskiwanie dużego momentu obrotowego, przy stosunkowo niskich obrotach wału korbowego, preferuje go do współpracy z pompami hydraulicznymi. Pompa hydrauliczna w pojeździe przyłączana jest bezpośrednio do wału korbowego silnika, w miejscu skrzyni biegów. Sterowanie systemem zasilania paliwa odbywa się poprzez główny sterownik silnika. Wymusza to zastosowanie dodatkowych elementów elektronicznych, w tym szeregu czujników i elementów wykonawczych. Pojazd wyposażony jest w złącze diagnostyczne, charakterystyczne dla marki IVECO, umożliwiające diagnostykę pokładową silnika spalinowego. Diagnosta posiada dostęp nie tylko do tzw. kodów błędu, ale także na podgląd wartości rzeczywistych, jakie można uzyskać drogą elektroniczną ze sterownika o stanie pracy silnika.

7 Lekki Wielozadaniowy Pojazd Ratowniczy 99 Rys. 5. Pojazd w trakcie pływania. Fig. 5. Vehicle during swimming test. 5. Układ hamulcowy Pojazd wyposażony jest w układ hamulcowy (rys. 6) sterowany i zasilany hydraulicznie (rys. 8). Układ zasilany jest z hydraulicznej pompy zasilającej (1) zabudowanej na pompie głównej układu jazdy. Układ posiada ponadto akumulator hydrauliczny (2) służący do podtrzymania pracy układu w przypadku awarii układu hydraulicznego lub pompy zasilającej. Prawidłowość pracy układu kontrolowana jest presostatem, dzięki czemu stan awarii sygnalizowany jest na pulpicie lampką kontrolną niskiego ciśnienia układu hamulcowego (3). Hamulec dynamiczny włączany jest pedałem (4) zabudowanym w podłodze przy pedale gazu. Hamowanie dynamiczne pojazdu realizowane jest wariantowo, tzn.: - poprzez układ hydrauliczny pompy głównej w chwili zwolnienia pedału gazu, tzw. hamowanie silnikiem; - poprzez naciśnięcie pedału hamulca nożnego (4), co powoduje uruchomienie za pośrednictwem zaworu (4) hamulców tarczowych (6, 7), zabudowanych w kołach. Hamulce dynamiczne działają przy sprawnym silniku spalinowym. W przypadku awarii silnika spalinowego akumulator hydrauliczny dzięki zakumulowanej energii oleju pozwala na zatrzymanie pojazdu poprzez naciśnięcie pedału hamulca. Objętość akumulatora hydraulicznego jest wystarczająca do kilkakrotnego zatrzymania pojazdu. Rozładowanie akumulatora hydraulicznego sygnalizowane jest lampką niskiego ciśnienia (3). Akumulator hydrauliczny umożliwia dodatkowo po jego napełnieniu od-

8 100 Przemysław Simiński, Piotr Stryjek, Zbigniew Zienowicz ciążenie pompy na pracę przy obniżonym ciśnieniu roboczym, podnosząc tym samym ogólną sprawność układu hydraulicznego. Akumulator hydrauliczny składa się z płaszcza stalowego z przeponą lub membraną elastyczną oddzielającą olej hydrauliczny od gazu, którym jest w tym przypadku azot. Olej hydrauliczny pompowany przez pompę do zbiornika (płaszcza stalowego) spręża azot, kumulując w ten sposób energię, która wyzwalana jest w przemianie adiabatycznej, jaka zachodzi w procesie rozprężania i sprężania azotu. Rys. 6 Schemat układu hamulcowego. Fig. 6. Diagram of breaking system.

9 Lekki Wielozadaniowy Pojazd Ratowniczy Pozostałe wyposażenie Oświetlenie zewnętrzne pojazdu jest wodoszczelne, co niezbędne jest z uwagi na pływanie pojazdu. Lampy pojazdu zabezpieczone są przed przypadkowym uszkodzeniem mechanicznym. Pojazd wyposażony jest w uchwyty do podwieszania pod śmigłowce, mocowania do platform w czasie transportu, a także uchwyty do holowania. Posiada również hak holowniczy do holowania przyczep o masie do 2,2 tony. Hak zgodny ze stosowanymi w innych pojazdach wojskowych. Pojazd wyposażony jest w wyciągarkę o napędzie hydraulicznym o sile uciągu dwóch ton. Pojazd jest przystosowany do transportu drogą lądową, wodną i kolejową. Wpisuje się on w zarys skrajni kolejowej krajowej, jak i międzynarodowej, według dokumentów standaryzacyjnych. Co bardzo ważne, dzięki kompaktowej budowie, transport pojazdu na standardowej platformie innych pojazdów, np. MAN-STAR, nie powoduje przekroczenia obowiązujących ograniczeń w ruchu drogowym. Pojazd zarówno w przedniej części kadłuba, jak i w tylnej posiada odpowiednie miejsca, mogące służyć do jego pewnego zamocowania podczas transportu. Jest to szczególnie ważne w przypadku konieczności transportu pojazdu, np. na platformie podwieszonej pod śmigłowiec. W wersji ratowniczej propnowane jest wyposażenie: w nożyce hydrauliczne do cięcia; w nóż do cięcia szyb; w uchwyty do mocowania karnistrów, pojemników i skrzynek; przewożenie i zasilanie rozpieraczy hydraulicznych; przewożenie i zasilanie podnośników hydraulicznych; przewożenie zestawu lądowo wodnego do usuwania substancji ropopochodnych. Literatura [1] Sprawozdanie końcowe z realizacji projektu celowego Nr ROW pt.: Lekki wielozadaniowy pojazd ratowniczy. Light Multi-purpose Saving Vehicle S u m m a r y The article presents Light Multi-purpose Saving Vehicle. Character of vehicle makes possible utilization of vehicle in operations connected to saving persons from communication disasters, removing results of destructions after atmospherical effects such as hurricanes, execution cut-through the forest on ground threatened with fire, evacuation of persons from inundation grounds, and in protection of logistic activities in difficult ground.