Покращення умов праці рятувальників за рахунок використання пневмогумових підіймачів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський національний автомобільно-дорожній унівеРСИТЕТ

УДК 69.05.658.382

Спеціальність 05.26.01. - охорона праці

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ПОКРАЩЕННЯ УМОВ ПРАЦІ РЯТУВАЛЬНИКІВ ЗА РАХУНОК ВИКОРИСТАННЯ ПНЕВМОГУМОВИХ ПІДІЙМАЧІВ

Аветисян Вадим Георгійович

Харків - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному автомобільно-дорожньому університеті (ХНАДУ) Міністерства освіти і науки України, м. Харків.

Науковий керівник Доктор технічних наук професор Селіванов Станіслав Євгенович, професор кафедри метрології та безпеки життєдіяльності ХНАДУ

Офіційні опоненти:

Доктор технічних наук професор Шапка Олексій Васильович, Українська державна академія залізничного транспорту, професор кафедри охорони праці та навколишнього середовища

Кандидат технічних наук професор Коржик Борис Михайлович, Харківська національна академія міського господарства, завідувач кафедри безпеки життєдіяльності.

Захист відбудеться "_10__" _01____ 2008 р. о _15.00___ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.059.01 при Харківському національному автомобільно-дорожньому університеті за адресою: 61002, м. Харків ГСП, вул. Петровського, 25.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного автомобільно-дорожнього університету.

Автореферат розіслано "__4__"_грудня__2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради І.В. Кіяшко

загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Важливою складовою всього комплексу аварійно-рятувальних робіт є безпека праці рятувальників. Останнім часом в підрозділах МНС України для проведення рятувальних робіт почали використовуватися розроблені та рекомендовані нами нові пневмогумові підіймачі (ПГП), при створенні яких враховано не тільки можливості поліпшення технічних характеристик, але й зміни в технології проведення рятувальних робіт. Принцип роботи ПГП полягає у зміні його об'єму під впливом тиску газу, який подається в середину. ПГП призначені для вилучення людей з-під уламків конструкцій, що можуть з'являтися при руйнуванні будівель, транспортних засобів та інш.

Достоїнством ПГП у порівнянні з іншими засобами механізації рятувальних робіт є: невеликі габарити й власна маса у сполученні з вантажопідйомністю, простота пристрою й надійність в експлуатації.

Відзначимо, що для безпечного застосування ПГП необхідно мати дані результатів теоретичних й експериментальних досліджень, у яких враховано висоту підйому вантажу, його масу, тиск повітря, який треба подати всередину ПГП, і розмір ПГП. Крім того, на ПГП під час роботи може впливати висока температура від нагрітих конструкцій, і тому необхідно передбачити його захист теплоізоляційним матеріалом, а отже, важливим є визначення мінімальної товщини захисної прокладки без зміни експлуатаційних властивостей ПГП.

При розгляданні використування ПГП як засобу механізації для порятунку постраждалих, які знаходяться під уламками в результаті аварійної ситуації, або питання використання ПГП для підняття вантажів недостатньо розглядаються питання, що стосуються самої роботи рятувальника, створення безпечних умов його праці, поліпшення умов його роботи, його вміння скоротити час проведення рятувальних робіт, оцінити час рятування потерпілого з-під уламків.

Всі ці взаємозалежні питання досліджені в роботі, тому тема дисертації є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна роботу виконано на кафедрі безпеки життєдіяльності Харківського національного автомобільно-дорожнього університету, що є базовою кафедрою з питань цивільного захисту МНС України. Напрямок досліджень кафедри відповідає переліку проблем науково-технічного розвитку МНС України, в якому особисту участь бере здобувач. Тема дисертаційної роботи виконувалася за програмою, заданою Державним департаментом пожежної безпеки України в рамках науково-дослідницьких робіт "Розробка рекомендацій з підвищення ефективності підготовки пожежних" (державний реєстраційний № 196 01705) і "Розробка рекомендацій з підвищення ефективності бойової діяльності особового складу пожежної охорони" (державний реєстраційний № 0100 002054), в яких здобувач був співвиконавцем.

Мета дослідження. Поліпшення умов праці рятувальників за рахунок використання пневмогумових підіймачів, шляхом дослідження вантажопідйомності ПГП, теплозахисту; оцінці часу рятування потерпілого з-під уламків зруйнованого будинку, конструкцій транспортних засобів і т.п.; розробки комплексу організаційно-технічних рекомендацій з безпечного використання ПГП під час проведення рятувальних робіт.

Задачі дослідження:

- проаналізувати існуючі прийоми й способи проведення рятувальних робіт рятувальними підрозділами й визначити місце ПГП у комплексі рятувальних робіт;

- розробити математичну модель роботи ПГП прямокутної форми при тиску на нього вантажу різних розмірів і форми, у яких визначити висоту підйому вантажу в залежності від його маси, розмірів ПГП і тиску повітря усередині ПГП;

- дослідити процес захисту ПГП теплоізоляційним матеріалом від нагрітих конструкцій, у результаті чого визначити мінімальну товщину захисної про-кладки;

- розробити комплекс організаційно-технічних рекомендацій з безпечного використання ПГП під час проведення рятувальних робіт;

- оцінити час рятування потерпілого з-під уламків зруйнованого будинку, конструкцій транспортних засобів і т.п.;

- оцінити ефективність рекомендацій з використання ПГП із погляду створення безпечних умов роботи .

Об'єктом дослідження є рятувальні роботи, що проводяться під уламками зруйнованих будинків, споруд, конструкцій транспортних засобів і т.п.

Предметом дослідження є процес використання ПГП для проведення рятувальних робіт на зруйнованих будинках при НС та інших випадках.

Методи дослідження: аналітичний, що базується на використанні теорії пластин й оболонок для розробки математичної моделі роботи ПРП у різних умовах; експериментальний, що використовує теорію планування експерименту, експертні оцінки й імітаційне моделювання; емпіричний, у ході якого вивчався процес проведення рятувальних робіт і робота рятувальників з використанням ПГП.

Достовірність отриманих результатів забезпечується використанням відомого та апробованого науково-методичного апарату, а також збігом результатів, отриманих за допомогою розробленої математичної моделі, з результатами натурних експериментів.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

- отримано наближену математичну залежність висоти підйому конструкції ПГП від його розмірів, тиску повітря, яке подається в середину підіймача, і маси вантажу, відмінною рисою виведення якої є представлення ПГП у вигляді оболонки, що складається з рівномірно навантажених мембран;

- отримано наближений метод розв'язання задачі нестаціонарної теплопровідності щодо прогріву оболонки ПГП під час проведення рятувальних робіт, який відрізняється введенням еквівалентного багатошаровій структурі однорідного шару ізолятора і наступним рішенням начально-крайових задач для рівняння теплопровідності методом Лапласа;

- розроблено спосіб застосування ПГП під час проведення рятувальних робіт, який відрізняється від існуючих орієнтацією на використання отриманих залежностей керівниками рятувальних робіт, що не мають достатнього досвіду.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено спосіб застосування ПГП на етапі ліквідації наслідків ЧС, відмінною рисою якого є орієнтація на використання отриманих залежностей керівниками підрозділів, які не мають достатнього досвіду проведення рятувальних робіт на зруйнованих об'єктах, який дозволяє скоротити час перебування рятувальника в небезпечній зоні за рахунок зменшення часу витягнення потерпілого з-під завалів у середньому на 10 %. Розроблено рекомендації які дозволили внести корективи у процес підготовки особового складу рятувальних підрозділів Харківського гарнізону МНС і враховані при розробці навчальних програм в Університеті цивільного захисту України. Створено зразки ПГП, які були прийняті до виробництва.

Особистий внесок автора. Автор брав участь у розробці промислового зразка ПГП. Проведено аналіз засобів і способів проведення рятувальних робіт на зруйнованих будинках. Розроблено математичну залежність висоти підйому конструкції ПГП прямокутної форми від його розмірів, тиску повітря, що подається усередину ПГП, маси вантажу. Отримано наближений метод розв'язання задачі нестаціонарної теплопровідності щодо прогріву оболонки ПГП під час проведення рятувальних робіт. Проведено експеримент та отримано багатофакторні залежності між основними робочими параметрами, які було впроваджено у способи застосування ПГП.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати роботи доповідались й обговорювались у рамках: Міжнародної конференції “Надзвичайні ситуації: попередження і ліквідація наслідків” (Чорноморський економічний союз, м. Харків, 2000 р.); науково-практичних конференцій „Живучість корабля та безпека на морі” (СВМІ, м. Севастополь, 2001); „Проблеми пожежної безпеки” (ЛІПБ, м. Львів, 2001; АПБУ, м. Харків, 2003; УкрНДІПБ МНС України, м. Київ, 2005); ІІ міжнародної конференції „Надзвичайні ситуації в будівництві” (факультет військової підготовки ХДТУБтаА, м. Харків, 2005 р.); „Об'єднання теорії та практики - залог підвищення боєздатності пожежно-рятувальних підрозділів” (АЦЗУ, м. Харків, 2004 і 2005 р.р.); міжнародного практичного семінару „Методи підвищення ресурсу міських інженерних інфраструктур” (ХДТУБтаА, м. Харків, 2004 р.); Академії цивільного захисту України (2004, 2005 р.р.); XІІІ науково-практичної конференції "Попередження, порятунок, допомога" (АГЗ РФ, Москва, 2006 р.).

Публікації. Основні результати роботи опубліковані у 5 наукових статтях, із котрих всі опубліковані у виданнях, рекомендованих ВАК України, у тому числі одна - без співавторів, а також в одному патенті, одному практичному посібнику та 13 тезах доповідей науково-технічних та науково-практичних конференцій.

Структура й об'єм роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури і трьох додатків. Робота містить 186 сторінок, в тому числі 140 сторінок основного тексту, включає 48 рисунків, 43 таблиці, список літератури з 116 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ містить обґрунтування актуальності теми дисертаційної роботи, її основну мету, задачі дослідження, отримані наукові результати, що виносяться на захист, зв'язок з науковими програмами, наукову новизну і практичне значення роботи.

У першому розділі проведено аналітичний огляд літературних та статистичних джерел з питань проведення рятувальних робіт. Проведено огляд прийомів та способів ведення рятувальних робіт, аналіз травматизму серед рятувальників України. Визначено, що задачі рятування людей із зруйнованих будинків і конструкцій почали розглядатися порівняно давно. у 70-х роках в роботах Є.П. Міхно, М.П. Цивільова розглядалися питання, що стосувалися технології проведення рятувальних робіт на зруйнованих будинках, а використання засобів механізації при проведенні рятувальних робіт розглядались Н.Д. Таракановим, А.Н. Чулкіним, В.В Овчинніковим.

Значний внесок в розробку питань удосконалення рятувальних робіт на зруйнованих внаслідок пожежі будинках зробили С.П. Чумак, Р.А. Дурнєв, М.А. Шахмарьян, Б.І. Чернічко, Н.А. Махутов, В.І. Ларіонов, А.І. Овсянік, А.Г.Чіріков, В.М. Стрілець, О.І Хяннікяйнен, О.О. Братков, В.В. Овчинніков. В роботах цих авторів пропонується удосконалення рятувальних робіт за рахунок покращення організації їх проведення, поліпшення існуючих та винаходу нових технологій проведення рятувальних робіт.

Однак питання охорони праці рятівників, підвищення безпеки та скорочення часу проведення рятувальних робіт за рахунок удосконалення технологій використання засобів малої механізації, зокрема ПГП, залишились нерозглянутими. Відмічено, що скорочення часу та підвищення безпеки при виконанні загального комплексу робіт з рятування потерпілого з-під уламків можна досягти головним чином за рахунок виключення повторного виконання робіт з деблокування постраждалого внаслідок прийняття невірних рішень.

Визначено, що висота підйому вантажу є найбільш важливим показником, який впливає на тактику та безпеку застосування ПГП, в роботі рятувального підрозділу. Для досягнення максимально можливої висоти підйому вантажу потрібно знати можливі залежності висоти підйому уламків будівельної конструкції від їх маси, тиску повітря в середині оболонки ПГП та розмірів підіймача, а також те, як необхідно захистити ПГП у випадку його взаємодії з нагрітою поверхнею вантажу. При цьому час безпосереднього підйому вантажу, якщо ПГП може це зробити, триває до двох-трьох хвилин і суттєво не впливає на загальний час проведення рятувальних робіт.

У другому розділі проведено дослідження закономірностей роботи ПГП, які пов'язують висоту H,м підйому вантажів з їх вагою G, кг, а також розміром S=ab м² підіймача і тиском повітря р, Па, в середині ПГП:

. (1)

пневмогумовий підіймач рятувальний потерпілий

Відмічено, що оскільки принцип роботи ПГП базується на зміні об'єму оболонки під впливом сили k, пропорційної тиску повітря, котре подається в середину оболонки ПГП, на зовнішню поверхню оболонки ПГП діє сила G, яка дорівнює вазі вантажу та спрямована у протилежний бік, а у місці зіткнення оболонки з вантажем виникає зона контакту розміром .

Для вирішення завдання визначення аналітичного виду залежності (1) доцільно застосувати відому теорію вигину пластинок й оболонок. ПГП, як було відзначено раніше, являють собою оболонку, що складається із двох половин армованої гуми, скріплених по контуру.

Знаючи максимальну висоту підйому ПГП Н₀ без навантаження за макси-мально припустимого робочого тиску усередині її, будемо визначати можливу висоту підйому за різних значень маси вантажу G, тиску в ПГП р, розмірів ПГП a. Представивши шукану висоту вираженням:

, (2)

де Н₀ - висота підйому ПГП за паспортного тиску й відсутності вантажу; W(x,y) - прогин поверхні ПГП під дією вантажу.

Моделювати прогин (уздовж осі O,z) подушки будемо прогином вільно закріпленої прямокутної пластини, що лежить на пружній основі. При цьому пружність основи відповідає ступеню "наддуву" (рівню тиску подушки, обумовленому параметром k).

Відомо, що диференціальне рівняння для прогину пластинки, що лежить на пружній основі, є таким:

, (3)

де q(x, y) - одиничне навантаження, створюване вантажем G;

- твердість пластини;

Е - модуль усереднений пружності пластини;

h - товщина пластини;

- оператор Лапласа;

K - реакція пружної основи;

W - прогин.

Граничні умови для вільно закріпленої по краях пластини є наступними:

(4)

Основні функції, що задовольняють граничним умовам, як легко перевірити, будуть:

. (5)

Тому рішення шукаємо у вигляді подвійного ряду:

. (6)

Застосовуючи операцію до одного члена, одержимо:

. (7)

Таким чином, цей член при підстановці здобуває множник:

.

Це означає, що коефіцієнти Фур'є W(x,y) повинні відрізнятися від коефіцієнтів навантаження q(x,y), тобто якщо

, то

(8)

при 0 x а; 0 y b,

(9)

Нехай для визначеності вантаж розподілений у середній частині подушки:

та

Остаточно вираження для визначення прогину набуде вигляду:

, (10)

де , н, - половини сторін прямокутника - основи вантажу.

Рівняння для визначення висоти підйому вантажу ПГП набуде вигляду:

(11)

де Н₀ - висота підйому поверхні ПГП без навантаження.

Рішення рівняння для визначення прогину ПГП проводилося за допомогою середовища "Maple-10". В отримане вираження підставлялися різні значення тиску і розмірів вантажу. На прикладі на рис. 2 показано тривимірний графік висоти підйому вантажу масою 1800 кг, за тиску повітря 0,5 мПа, ПГП, який має розмір 0,60,6 м.

В основі аналізу особливостей використання ПГП в умовах взаємодії з нагрітими поверхнями конструкцій була вимога забезпечення безпеки рятувальників під час роботи за рахунок того, що температура поверхні підіймача не перевищуватиме критичного значення t_кр (=80С), яке визначається властивостями гуми та поліамідів, котрі формують оболонку ПГП. Це викликало необхідність визначення товщини теплоізоляційної прокладки, яка дозволяє застосовувати ПГП для підйому нагрітих елементів будівельних конструкцій. Відмічено, що основна складність розв'язання цієї задачі пов'язана з багатошаровою структурою (5 шарів) оболонки ПГП.

Показано можливість прийняття наступних припущень:

- розгляд прогріву оболонки ПГП, захищеної теплоізолятором у вигляді поведінки одномірного поля температур нескінченних пластин, приведених у контакт з плоскою нескінченною гарячою поверхнею;

- на границі гарячої конструкції із захисним шаром температура протягом всього часу роботи залишається постійною.

Початковою умовою прийнято однорідний початковий розподіл температури в теплоізоляторі та оболонці ПГП:

, (12)

де - початкова температура оболонки, яка вважається відомою.

На зовнішній границі з гарячим тілом (при ) передбачається виконання граничної умови 1-го роду:

, (13)

в якій температура гарячої поверхні конструкції вважається постійною.

Гранична умова на другій зовнішній границі, враховуючи те, що максимальний час застосування ПГП у взаємодії з конструкцією не перевищує 10 хвилин, має вигляд:

. (14)

Тобто оболонка ПГП прогрівається як нескінченна товста конструкція.

Відносно малі часи (та ) прогріву шарів оболонки (у порівнянні із загальним часом прогріву ) та періодичне розміщення цих шарів на довжинах , які долає прогрів за час розглядання процесу , дали можливість перейти до однорідного описання теплофізичних параметрів оболонки ПГП, при якому як інтервал усереднення вибрано інтервал повторюваності властивостей. Відповідні ефективні теплофізичні характеристики оболонки дорівнюють:

- коефіцієнт теплопровідності:

, (15)

де _2р та _2п - відповідно, коефіцієнти теплопровідності гуми та поліаміду, Втм^-1 К^-1;

- питома об'ємна ізобарна теплоємність:

, (16)

де с'_p.2р , та с'_p.2п - питомі об'ємні ізобарні теплоємності, відповідно, гуми та поліаміду, Дж.м^-3 К^-1;

а - коефіцієнт температуропровідності:

.

В результаті показано, що вихідна задача прогріву захищеної теплоізолятором багатошарової оболонки ПГП зводиться до задачі прогріву однорідного півпростору, який є відділеним від гарячої поверхні безмежною пластиною. Відповідна система рівнянь нестаціонарної теплопровідності з початковою умовою (12), а також граничними умовами (13) і (14) на зовнішніх границях системи, що розглядається, та

, (17)

(18)

на границі теплоізолятора та оболонки.

В результаті розв'язання цієї задачі за допомогою перетворення Лапласа, яке було виконано з часовою змінною нестаціонарних полів та , показано, що відносна надлишкова температура оболонки у місці контакту з теплоізолятором

(19)

, (20)

, (21)

- питома об'ємна ізобарна теплоємність теплоізолятора, Джм^-3К^-1;

константа розкладання:

; (22)

- стандартне позначення додаткової функції помилок від аргументу z.

Визначення мінімальної товщини д₁ = д_кр захисного шару тепло ізолятора, враховуючи умову безпечної роботи

,

в термінах функції (20) зводиться до розв'язання відносно величини д₁ рівняння

, (23)

. (24)

Розв'язання рівняння (23) було виконано із застосуванням графічного методу. Для цього в комп'ютерному середовищі Matlab було побудовано номограму (рис. 3) узагальненої залежності відносної температури (20) від безрозмірної змінної:

(25)

за різних значень параметра .

Отриманий графік дозволяє визначити товщину захисного шару теплоізолятора в загальному випадку (при довільному виборі матеріалів як теплоізолятора, так і оболонки ПГП). Для цього необхідно:

1) розрахувати (21) та (24);

2) за графіком провести горизонталь до перетинання з лінією параметра , який було розраховано у першому пункті. Визначити значення , опустивши із отриманої точки перетину перпендикуляр на ось ;

3) за формулою

(26)

розрахувати необхідну товщину захисного шару.

Показано, що у випадку, коли захисним теплоізолятором виступає матеріал з критичною температурою , меншою за температуру гарячої поверхні конструкції , та є відомими коефіцієнт теплопровідності , тепломісткості , температуропровідності , захист ПГП можна забезпечити двошаровим покриттям. Для розрахунків товщини зовнішнього (того, що контактує із гарячою поверхнею) та внутрішнього (того, що контактує з оболонкою ПГП) шарів також можна використовувати побудовану номограму. Кожна лінія номограми відповідає фіксованому значенню параметра К, чисельне значення якого проставлено над лінією.

У третьому розділі наведено результати експериментальної перевірки отриманих аналітичних залежностей.

Порівняння результатів обчислень висоти підйому вантажу за (11) з отриманими у результаті натурних досліджень (під час підйому плит перекриття масою від 1100 кг до 7400 кг) проводилось у точках плану повнофакторного експерименту з використанням запатентованого ПГП марки АСП-10, який має розміри (0,6х0,6)м². Регресійний аналіз експериментальних даних дозволив отримати рівняння виду:

. (27)

Графічні моделі роботи ПГП, одну з яких наведено на рисунку 3, дають наочне уявлення про тактичні можливості ПГП.

Статистичний аналіз отриманих оцінок показав, що результати, які отримано аналітичним шляхом, досить точно описують реальну роботу ПГП у вузькому діапазоні тисків (у розглянутому вище випадку від 0,05 до 0,2 МПа). Проте він є піддіапазоном регламентованого технічною документацією діапазону.

Відмічається, що для визначення залежності висоти підйому будівельних конструкцій від їх маси, тиску повітря, що подається в середину оболонки, та розмірів ПГП доцільно скористатися безпосередніми результатами експериментів (поліноміальними моделями). У той же час залежність (11) може використовуватися як для орієнтовної оцінки ефективності застосування зразків ПГП, які створюються, так і, головним чином, для обгрунтування практичних рекомендацій щодо використання розглянутого обладнання.

Для уточнення рекомендацій керівнику рятувальних робіт, а також уточнення граничних міцносних характеристик ПГП було проведено експерименти з визначення їхніх можливостей, які показали, наприклад, можливість використання ПГП у випадку ушкодження оболонки.

Порівняння залежності температури, до якої нагрівається оболонка ПГП, захищена дерев'яною підкладкою, від часу прогріву було отримано теоретичним шляхом та за результатами відповідного експерименту і наведено на рисунку 6. Розглядався випадок, коли температура гарячої поверхні конструкції дорівнювала 145С. Видно, що розроблений метод визначення товщини захисного шару дає дещо завищені значення.

Відмічено, що дерев'яні трапи і підкладки товщиною близько 10 мм не тільки сприяють збільшенню площини контакту (а відповідно і збільшенню висоти підйому конструкції), але й забезпечують надійний температурний захист оболонки ПГП.

У четвертому розділі наведено заходи із застосування ПГП під час проведення рятувальних робіт та виконано оцінку ефективності створення безпечних умов праці рятувальників.

Основу заходів складає вибір оперативно-тактичних дій залежно від розрахункової висоти, на яку можна підняти або припідняти великогабаритні і важкі елементи будівель і споруд, та температури вантажу. Висоту пропонується визначати за допомогою відповідних регресійних поліноміальних залежностей, отриманих експериментально. Останні можуть бути поданими як у табличному, так і у графічному вигляді. Показано, що коли ПГП є здатним тільки припідняти вантаж, доцільно застосовувати пневмогумовий підіймач у комбінації з іншими засобами малої механізації (наприклад, з лебідками). Коли ПГП підіймає вантаж на висоту згідно зі своїми тактико-технічними характеристиками, але ця висота не є достатньою для проведення безпосередніх рятувальних робіт, пропонується застосовувати систему з двох пневмогумових підіймачів різних типорозмірів. Висновок про необхідність збільшення площі плями контакту ПГП з вантажем, з одного боку, та критичне значення температури поверхні підіймача (t_кр =80С) зумовлюють доцільність використання ПГП у комбінації з трапами і підкладками, виготовленими з азбестової тканини або деревини.

Показано, що цей спосіб доцільно використовувати першим керівникам рятувальних робіт, на прийняття рішення яких впливають: дефіцит часу, пошкоджуючі фактори, а також те, що вага вантажу, який необхідно підняти, визначається орієнтовно за зовнішніми ознаками.

Відмічається, що оперативно-тактичні дії зумовлюють як технічні рекомендації до ПГП, джерела повітря, газових редукторів, теплозахисних трапів і підкладок, сполучних рукавів та додаткового устаткування, так і організаційні заходи, які необхідно виконати, щоб підвищити ефективність рятувальних робіт з вилучення потерпілих, блокованих елементами будівель та споруд. Серед організаційних рекомендацій виділяються пропозиції щодо вдосконалення підготовки особового складу рятувальних підрозділів. Показано, що практична підготовка рятувальників повинна забезпечити скорочення часу виконання окремих операцій, пов'язаних зі збільшенням плями контакту ПГП із вантажем, який необхідно підняти, та із застосуванням ПГП у комплексі з іншим обладнанням. У процесі підготовки керівника рятувальних робіт основну увагу необхідно приділити вмінню застосовувати те спеціальне обладнання, яке є наявним на озброєнні в конкретному рятувальному підрозділі, відповідно до ситуацій, згідно з розробленими таблицями і графіками, а також особистим досвідом участі у проведенні аналогічних робіт.

Для оцінки ефективності розроблених рекомендацій щодо проведення робіт з витягання постраждалого з-під завалу було розроблено імітаційну модель. Вибір характерних рис моделі обґрунтовувався з погляду статистичних показників діяльності особового складу, що відбивають час виконання окремих операцій на зруйнованих будинках. Призначення цієї моделі - представити в цифровому виді функціонування системи “рятувальник - надзвичайна ситуація (наслідки) - засоби механізації ” при виконанні бойової роботи, що представляє собою послідовність завдань, які виконує особовий склад, що використовує різні засоби механізації.

Особливістю імітаційного моделювання була оцінка ймовірності вилучення постраждалого з-під завалу за час, який не перевищує 240 хвилин (відповідає „часу синдрому здавлювання”), залежно від компетентності керівника рятувальних робіт (КР). Як рівень (k) останньої приймалась ймовірність прийняття правильного рішення. Значення k, за яких проводились розрахунки, відповідали середньозваженим результатам, даним експертами для досвідченого (k0,9) та недосвідченого (k0,4) КР. Крім того, розглядалися випадки, коли КР приймає тільки правильні (k1) рішення, а також випадки, коли недосвідчені керівники використовують розроблені рекомендації (k0,7).

Відмічається, що навіть у недосвідченого керівника рятувальних робіт, який вміє користуватись рекомендаціями, розробленими іншими фахівцями, щодо застосування ПГП, шанси на успішне виконання поставленої задачі порятунку потерпілого з-під завалу значно підвищуються. Тобто у процесі підготовки керівника рятувальних робіт необхідно обов'язково здійснювати відповідне навчання, результати якого доцільно відпрацьовувати як на практичних заняттях, так і в ході тактико-спеціальних навчань і командно-штабних тренувань.

ВИСНОВКИ

1. У роботі показано, що для порятунку постраждалих, блокованих великогабаритними і важкими елементами будівель і споруд, що зруйнувалися в результаті надзвичайної ситуації, доцільно використовувати пневмогумові підіймачі, способи застосування яких раніше не були розроблені.

2. Рішення актуальної для рятувальної служби наукової задачі скорочення часу рятувальних робіт та створення безпечних умов праці рятувальникам при використанні обладнання у вигляді пневмогумових підіймачів забезпечує наступна сукупність нових наукових результатів:

- математична модель прогину ПГП при тиску на нього вантажу різних розмірів;

- метод одержання залежності для визначення мінімальної товщини захисного шару при роботі ПГП у контакті з нагрітими поверхнями;

- спосіб застосування ПГП на етапі ліквідації наслідків ЧС, відмінною рисою якого є орієнтація на використання отриманих залежностей керівниками підрозділів, які не мають достатнього досвіду проведення рятувальних робіт на зруйнованих об'єктах.

3. Перевірку достовірності виведених математичних залежностей висоти підйому конструкції ПГП прямокутної форми від їх розмірів, тиску повітря, що подається в середину оболонки підіймача, і маси вантажу було виконано шляхом порівняння апріорних даних з отриманими в ході натурних експериментів на запатентованому зразку. Вона показала, що з 5%-вим рівнем значущості можна говорити про збіг результатів. Це підтверджує працездатність отриманих математичних залежностей. Експериментальна перевірка залежності температури, до якої нагрівається оболонка ПГП, від часу прогріву показала: розв'язана задача прогріву оболонки, яка являє собою багатошарову структуру та є захищеною теплоізоляційним матеріалом, дає дещо завищені значення. Проте, це тільки збільшує рівень безпеки при роботі з ПГП. Перевірку ефективності розробленого способу застосування ПГП під час рятувальних робіт виконано шляхом імітаційного моделювання. Результати показали, що можна очікувати скорочення часу витягання постраждалого з-під завалів у ході проведення рятувальних робіт в середньому на 20-25 хвилин, збільшивши при цьому ймовірність його витягання за час, який дозволяє уникнути „синдрому здавлювання”, майже на 10%. Скорочення визволення постраждалого також скорочує час перебування рятувальників в небезпечній зоні.

4. Скорочення часу рятувальних робіт при використанні пневмогумових підіймачів на сьогодні можна досягти за рахунок реалізації наступної сукупності взаємопов'язаних між собою тактичних, технічних та організаційних рекомендацій, таких як: впровадження пропозицій щодо використання ПГП в керівні документи та навчальний процес оперативно-рятувальної служби цивільного захисту; використання ПГП у комбінації з трапами і підкладками, виготовленими з азбестової тканини або деревини; застосовування ПГП у комбінації з іншими засобами малої механізації.

список публікацій за темою дисертації

Аветисян В.Г., Кузнецов Г.Ф, Семенова Г.Г. Патент РФ. 41418. Пневматический домкрат (подъемная подушка). Бюллетень Полезные модели. Промышленные образцы, №6, 1995.

Аветисян В.Г., Шаршанов А.Я. Особенности использования пневматической подушки при работе с нагретыми поверхностями.// Проблемы пожарной безопасности. Сб. научн. тр. Вып. 16. - Харьков: АГЗУ, 2004. - С. 8-16.

Аветисян В.Г., Сенчихин Ю.Н. Имитационное моделирование ликвидации аварии. // Матеріали міжнародного практичного семінару “Методи підвищення ресурсу міських інженерних інфракструктур” - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2004. - Вип. 26. -С. 100-103.

Аветисян В.Г., Стрілець В.М. Розробка системи підготовки особового складу оперативно-рятувальної служби до проведення робіт на зруйнованих будівлях //Системи обробки інформації. Зб. наук. пр.-Вип. 7(47). - Харків.: Харківській університет повітряних сил, 2005. - С. 3-7.

Аветисян В.Г., Адаменко Н.И., Александров В.Л. Рятувальні роботи під час ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій. Посібник. Київ.: Основа, 2006 с. 239.

Селиванов С.Е., Аветисян В.Г.. Особенности обеспечения безопасности при работе с пневморезиновыми подъемниками. //Вестник ХНАДУ сб. научн. Трудов вып. 36. - Харьков.: ХНАДУ, 2007 с. 37-39.

Аветисян В.Г. Экспериментальное определение рабочих параметров пневморезиновых подъемников. //Восточно-европейский журнал передовых технологий. Вып. 1/4 (25). - Харьков.: НТУ ХПИ, 2007 с. 280-30.

Аветисян В.Г., Стрелец В.М. Пути повышения эффективности аварийно-спасательных работ.//Материалы международной конференции под эгидой Организации Черноморского экономического сотрудничества “Рятування - 2000 rescque”. - Харків.: ІРЕ НАН України, 2000 с. 30-32.

Аветисян В.Г., Стрілець В.М. Імітаційна ергономічна оцінка застосування пневмопідйомного озброєння для проведення аварійно-рятувальних робіт.// Матеріали науково-практичної конференції „Пожежна безпека - 2001”. - Львів: ЛІПБ, 2001. - С.172-173.

Аветисян В.Г., Стрілець В.В. Особливості імітаційної оцінки ефективності проведення аварійно-рятувальних робіт.// Материалы научно-практической конференции „Пожарная безопасность - 2003”. - Харьков: АПБУ, 2003. - С.181-183

Аветисян В.Г., Тригуб В.В. Безопасность труда при работе с гидравлическим аварийно-спасательным инструментом //Матеріали науково-практичної конференції “Об'єднання теорії та практики - залог підвищення боєздатності пожежно-рятувальних підрозділів”. - Харків: АЦЗУ, 2004. с 26-28.

Аветисян В.Г. Визначення робочих параметрів пневмогумових підіймачів. // Матеріали VII Всеукраїнської конференції „Пожежна безпека та аварійно-рятувальна справа (Пожежна безпека-2005)”. - Київ: УкрНДІПБ МНС України, 2005. - С.154-157.

Аветисян В.Г., Сенчихин Ю.Н., Мельниченко А.А. Анализ изобретений в области разработки спасательных устройств. Метательные устройства. //Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції “Пожежна та техногенна безпека”. - Черкаси: ЧІПБ ім.. Героїв Чорнобиля, 2005. с.333-336.

Аветисян В.Г., Сенчихін Ю.М., Гузенко В.А., Деревянко І.Г. Транспортні засоби проведення пожежно-рятувальних робіт на висотах.//Матеріали науково-практичної конференції “Технічні засоби для профілактики надзвичайних ситуацій і ліквідації їх наслідків”. - Харків.: АЦЗУ,Ю 2004 с. 25-26

Аветісян В.Г., Сенчихин Ю.Н. Подготовка курсантов к проведению аварийно-спасательных работ // “Предупреждение, спасение, помощь”. - М.: АГЗ РФ, 2006. с. 74-76;

АНОТАЦІЇ

Аветисян В.Г. Покращення умов праці рятувальників за рахунок використання пневмогумових підіймачів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 - охорона праці - Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2007.

Дисертація присвячена підвищенню безпеки праці рятувальників при застосуванні обладнання у вигляді пневмогумових підіймачів для порятунку постраждалих з-під уламків зруйновних внаслідок пожежі будинків.

В результаті аналізу роботи пневмогумових підіймачів отримано аналітичні залежності висоти підйому конструкції пневмогумовими підіймачами круглої та прямокутної форми від розмірів підіймача, тиску повітря, яке подається в середину підіймача, і маси вантажу. Оцінено мінімальну товщину теплозахисної прокладки, яка повинна знаходитись між пневмогумовою оболонкою підіймача та нагрітою конструкцією. Адекватність аналітичних залежностей було підтверджено експериментально. Встановлено, що ймовірність збігу результатів дорівнює 0,95.

Основу розробленого способу застосування ПГП під час рятувальних робіт складає вибір оперативно-тактичних дій керівником рятувальних робіт, що не має достатнього досвіду проведення рятувальних робіт на зруйнованих будівлях, залежно від розрахованої за допомогою отриманої в роботі регресійної поліноміальної залежності висоти, на яку можна підняти або припідняти великогабаритні і важкі елементи будівель і споруд, та температури вантажу. Скорочення часу безпосереднього виконання рятувальниками окремих операцій пов'язано зі збільшенням плями контакту ПГП із вантажем, який необхідно підняти.

Проведено імітаційну оцінку ефективності застосування розробленого способу. Основні результати роботи знайшли застосування при підготовці керівників гасіння пожежі та рятувальників в ГУ МНС України в Харківській області та в Університеті цивільного захисту України.

Ключові слова: пневмогумовий підіймач, рятувальні роботи, теплопровідність, багатофакторна залежність, імітаційна оцінка.

Аветисян В.Г. Улучшение условий работы спасателей за счет использования пневморезиновых подъемников. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.26.01 - охрана труда - Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Харьков, 2007.

Диссертация посвящена повышению безопасности труда спасателей за счет сокращения времени спасания пострадавших, которые блокированы крупногабаритными и тяжелыми элементами зданий, разрушенных в результате пожара или взрыва, с помощью пневморезиновых подъемников. Для решения этой научной задачи получена следующая совокупность новых научных результатов:

- математическая модель прогиба поверхности ПРП при давлении на него груза различных размеров и массы;

- метод получения зависимости для определения минимальной толщины защитного слоя при работе ПРП в контакте с нагретыми поверхностями;

- способ применения ПРП на этапе ликвидации последствий ЧС, отличительной особенностью которого является ориентация на использование полученных зависимостей руководителями подразделений, которые не имеют достаточного опыта проведения спасательных работ на разрушенных объектах.

Проверка достоверности выведенных аналитических зависимостей высоты подъема конструкций пневмоподъемниками прямоугольной формы от их размеров, давления воздуха внутри оболочки подъемника и массы груза была выполнена путем сравнения априорных данных с полученными в ходе натурных экспериментов на запатентованном образце. Она показала, что с 5%-ным уровнем значимости можно говорить о совпадении результатов. Экспериментальная проверка зависимости температуры, до которой нагревается оболочка подъемника, защищенная деревянной подкладкой, от времени прогрева показала, что решенная аналитическим путем задача прогрева оболочки, представляющей собой многослойную структуру, которая защищена теплоизоляционным материалом, дает несколько завышенные значения. Однако это только увеличивает уровень безопасности при работе с пневморезиновым подъемником. Проверка эффективности разработанного способа использования пневморезинового подъемника выполнена путем имитационного моделирования на ПЭВМ. Ее результаты показали, что можно ожидать сокращения времени извлечения пострадавшего из-под завалов в процессе ликвидации ЧС в среднем на 20-25 минут. Это в свою очередь увеличит вероятность извлечения за время, которое позволит избежать развития синдрома сдавливания у пострадавших, почти на 10%. Сокращение времени спасательной операции по извлечению пострадавшего из завала также сократит время нахождения спасателя в опасной зоне.

Ключевые слова: пневморезиновый подъемник, спасательные работы, теплопроводность, многофакторная зависимость, имитационная оценка.

Avetisian V.G. Improvement of rescuers working conditions by using of pneumatic rubber elevator. Manuscript. Dissertation for seeking the scientific degree of candidate of technical sciences on specialty 05.26.01 protection of labour Kharkiv National Road-Transport University, Kharkiv, 2007.

The dissertation is devoted to the improvement of labour protection by using of fire fighting equipment such as pneumatic rubber elevator to rescue injured from debris of buildings destroyed by fire. Analysis of operating of the airbag analytical dependences of height to which the airbag of rectangular- or circle shape rises the constructions from sizes of airbag, air pressure supplying into elevator and weight of cargo.

It is estimated minimal thickness of heat isolating coating which must be between pneumonic rubber shell of airbag and heated construction. Adequacy of analytical dependences was proved by testing. It is determined the possibility of result coincidences equals 0,95.

Basis of new way of use of fire fighting equipment at rescue evolves choose of operative and tactic actions of incident commander without experience of rescue activities at sites of destroyed buildings. It depends on calculated by received in work regressive polynomial dependence of height allowing lifting heavy or great sizes elements of buildings and constructions and temperature of cargo. Reducing of time for direct acting of rescuers in certain actions is related with the increasing of area of contact of fire fighting equipment with the cargo must be lifted.

It is conducted imitative evaluation of efficiency of use of new device. The main results of work have been widely used in fire drills and training of incident commanders and rescuers of Regional Kharkiv department of MOE of Ukraine

Key words: airbag, rescue, heat conductivity, multi factor dependence, imitative evaluation.

Размещено на Allbest.ru

...