УЧАСТНИК ENERGO-168-ABILOV

Материал из Wiki
Перейти к: навигация, поиск

Пожарная техника

"Пожарную технику мы создаем, В шаг с энергетикой дружно идем" Имя капитана: Абилов Элгиз

  • Фамилия, имя участника, класс: Абилов Элгиз, Рахимов Бекмухаммад, 7Д класс
  • ФИО педагогов-руководителей: Шарифуллина Светлана Александровна
  • Образовательное учреждение: МБОУ Школа № 168 г.о. Самара

URL-http://samara-school-168.ru/

Logo168.jpg

URL-https://www.mindmeister.com/ru/1346275945/_

Конкурсные работы

  • Направление по выбору:Конструирование и моделирование энергетических устройств и моделей
  • Тема: "Пожарная техника"

1. Аннотация

Ежегодно в нашей стране в результате лесных пожаров уничтожаются огромные лесные массивы. Этим бедствиям сопутствует массовая гибель животных, большие экономические потери, исчезновение лесов, растительности и даже деревень.

Лесные пожары, бушующие в России, в том числе в Самарской области, не только причиняют вред населению страны, но и повреждают или уничтожают ценные деревья в лесах, пагубно влияя на возобновление экоресурсов. Отсутствие технических возможностей осложняют экологическую проблему. Поэтому, мы считаем что, развитие специальной робототехники для проведения спасательных и восстановительных операций – это важное направление развития технического оснащения противопожарной безопасности. Основное назначение такой робототехники – работа в экстремальных условиях, опасных или вредных для жизни человека. Мы придумали этот проект, для того чтобы не допустить случаев гибели людей, снизить размеры наносимого лесными пожарами ущерба, предупредить и потушить пожары в лесах.

 Цель проекта: создание технического средства (робота-помощника) для ликвидации лесных пожаров 
 Задачи:
  1. Повысить эффективность тушения лесных пожаров;
  2. Внедрить робототехнику в спасательные работы;
  3. Предотвратить гибели людей работающих в экстремальных условиях.

Основные этапы проекта:

  1. Моделирование;
  2. Конструирование;
  3. Программирование с помощью конструктора LEGO MINDSTORMS EV3.

Для создания модели мы использовали: Набор LEGO Mindstorms EV3. А именно:

  1. Модуль EV3- Служит центром управления и энергетической станцией для робота
  2. Большой мотор - позволяет запрограммировать точные и мощные действия робота
  3. Средний мотор - имеет встроенный датчик вращения (с разрешением 1 градус), но он меньше и легче, чем большой мотор.
Наше техническое средство имеет следующие преимущества:
  1. Движение на гусеницах обеспечивает большую проходимость;
  2. Самостоятельное вождение;
  3. Питается от аккумулятора, поэтому не требует постоянной заправки;
  4. Работает в экстремальных условиях, опасных или вредных для жизни человека;
  5. Защищает экологическую среду.

Мы уверены, что приоритет в этой отрасли должен быть за интеллектуальными, самоуправляемыми и энергитическими системами. Поэтому использование «Пожарной техники» обеспечит нам решение экологических проблем, как в Самарской области, так и во всем мире.

ENERGO-168-ABILOV-Pozharnaya-tehnika.jpg


2. Теоретическая часть (историография вопроса, постановка проблемы (задачи)

17 мая 2011 г. в этот день в рамках международного салона «Комплексная безопасность-2011г.» состоялась XXIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы пожарной безопасности», проводимая ВНИИПО МЧС России. В работе конференции приняли участие: руководство министерства, более 140 ученых и практических работников пожаротушения и лесоохраны из России, стран СНГ и Балтии (Белоруси, Украины, Литвы), а также представители научных и общественных организаций.

Основные темы, которые обсуждались на конференции, - проблемы борьбы с лесоторфяными пожарами, развитие добровольной пожарной охраны в свете принятия в мае 2011 года. Федерального закона № 100-ФЗ «О добровольной пожарной охране». Одной из проблем оказалась, нехватка модернизированной рабочей техники, которая была бы приспособлена для тушения лесных массивов.

Модернизация пожарной техники начиналась еще в дореволюционной России, но до прогресса мы так и не дошли, рассмотрим некоторую пожарную технику и то, как она менялась на протяжении несколько десятков лет. Пожарная охрана дореволюционной России оснащалась в основном ручными пожарными поршневыми насосами, устанавливаемыми на конных обозах. К 1914 г. было 6020 поршневых насосов и 120 паровых пожарных труб (рис. 1). [1]

Рис.1. Пожарный поршневой насос, устанавливаемый на конные обозы (1914г.).


Мощность паровых насосов была 11-30 кВт. Это позволяло при напоре до 15 м обеспечивать подачу воды 750-2250 л/мин. В 1917 г. в стране было около 10 пожарных автомобилей.

После Великой Октябрьской социалистической революции состояние пожарной охраны было крайне тяжелое. К началу 1918 г. в стране не было ни одного промышленного предприятия, производившего пожарную технику и пожарный инвентарь. В пожарных депо-мастерских пожарные Москвы, Петрограда ремонтировали пожарное оборудование и изготовляли пожарный инвентарь кустарным способом. В период социалистической индустриализации и коллективизации сельского хозяйства (1926-1932 гг.) в стране начато планомерное производство пожарных автонасосов. Первой такой машиной был автонасос АМО-Ф-15. Немного позднее, промышленность стала производить пожарные автомобили тяжелого типа, например, с запасом воды 4000 л и пенообразователя 180 л, на большинстве пожарных автомобилей установлен унифицированный насос ПН-40УА. Он развивает напор до 100 м при подаче воды 40 л/с.

При разработке новых пожарных автомобилей учитывается ряд факторов. Во-первых, началось создание пожарных автомобилей на базе грузовых автомобилей с дизельными двигателями. Выпуск таких грузовых автомобилей в стране успешно освоен. Их внедрение обусловлено тем, что дизельные двигатели на 25-30 % расходуют меньше топлива, чем карбюраторные двигатели, работающие на бензине. Во-вторых, осуществлено увеличение мощности двигателей со 110 до 155 кВт и более. В-третьих, большое внимание уделяется как основным, так и специальным пожарным автомобилям.

Таким образом, можно сделать следующие выводы: развитие пожарной техники в России началось приблизительно с начала 17 века; технологический рывок эволюции пожарной техники приходится на вторую половину 20 века. В истории России это связано с Советским Союзом; на территории современной России возможно предотвращение, локализация и тушение не всех видов пожаров, так как прогресс развития техники приостановился; заводы и предприятия Российской Федерации выпускают не все необходимые виды пожарной техники. Поэтому перед нами встала задача модернизировать технику пожаротушения, тем самым повысить эффективность тушения лесных пожаров; внедрить робототехнику в спасательные работы; предотвратить гибель людей работающих в экстремальных условиях на спасательных работах.

3. Практическая часть (средства и методы решения поставленной проблемы) По последним данным, площадь действующих лесных пожаров на территории России в первом полугодии 2018 года составила почти 1,7 млн га. Масштабнее всего сейчас горит Якутия — на регион приходится 1 млн га площади пожаров. В лесах Самарского региона в 2018 году зарегистрировали 12 пожаров на общей площади 26,81 гектара.

"Органы управления лесами опять не готовы к эффективному тушению лесных пожаров: квалифицированных людей не хватает, техника изношена, важнейшие управленческие решения принимаются с многодневным опозданием. Люди по-прежнему жгут траву и мусор даже при самой пожароопасной погоде, нисколько не задумываясь о возможных последствиях - впрочем, многие делали это и на следующий год после катастрофы 2010 года, и даже в самых пострадавших от нее регионах. То, что уроки 2010 года так быстро забылись - и людьми, и уполномоченными органами государственной власти.

Гринпис напоминает: пожары на природных территориях России обычно имеют два отчетливо выраженных максимума - весенний (приходящийся на апрель-май), и летний (приходящийся на июль-август). Первый почти целиком связан с переходом огня с горящей сухой травы на безлесных территориях на леса и торфяники; второй - в первую очередь с неосторожным обращением людей с огнем в лесах в то время, когда эти леса уже достаточно подсыхают, чтобы легко и быстро гореть. Среднемноголетний максимум весенних лесных пожаров приходится как раз примерно на 10 мая, но основная часть площади лесных пожаров в целом по году обычно приходится в России на III квартал. Объектом исследования являются лесные пожары, возникшие за последнее десятилетие.

'Целью работы является создание технического средства для ликвидации лесных пожаров.'

Лес по праву считается важнейшим природным богатством России. Лесная промышленность здесь — одна из ведущих отраслей народного хозяйства. Леса - база охотничьего хозяйства. Они имеют почвозащитное, водоохранное, климатическое значение. В них собирают большое количество ягод, грибов, орехов, лекарственных растений. Задерживая таяние снега и содействуя накоплению влаги в почве, лес благотворно влияет на прилегающие поля, повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Он очищает и освежает воздух, что очень полезно для здоровья человека.

Огромный ущерб лесному хозяйству наносят пожары, которые уничтожают леса, заготовленные лесоматериалы, сено, постройки жилища. Воздействие огня ухудшает почвенно -грунтовые условия, а наиболее интенсивные пожары вообще уничтожают почву. Ослабленные пожарами насаждения резко снижают прирост, заселяются вредными насекомыми, поражаются дереворазрушающими грибами и погибают. Даже беглый низовой огонь в лесу наносит большой ущерб лесному хозяйству: уничтожая молодняк и подрост, пожары часто вызывают смену ценных хвойных и твёрдолиственных пород малоценными лиственными (кустарниковые дубняки, порослевые березняки и осинники). Сильные или повторные пожары превращают высокопроизводительные леса на больших площадях в горельники или каменистые россыпи, осоковые луга и болота, пустыри или заросли кустарников.

Уничтожение огнём прибрежных насаждений способствует быстрому размыву берегов и обмелению рек, сильно ухудшая условия судоходства, сплава древесины, нереста рыбы. Гибель леса в верховьях и по берегам рек приводит к изменению их водного режима и наводнениям, во время которых масса песка и ила выносится на поля и сенокосы. Часто наводнения уничтожают урожай сельскохозяйственных культур, запасы сена, дорожные сооружения, различные строения. Такие явления наиболее обычны в малолесных горных районах.

Борьба с лесными пожарами является основной задачей лесного хозяйства, как в прошлые времена, так и в настоящее время. Этот вопрос касается не только предприятий лесохозяйственного назначения, но и всех, кто не равнодушен к сохранности наших уникальных лесов. Поэтому и мы не смогли не обратить внимания на данную проблему. Итак, для того, чтобы построить пожарную технику мы обратились к следующим этапам:

  1. Моделирование;
  2. Конструирование;
  3. Программирование с помощью конструктора LEGO MINDSTORMS EV3.

Для создания модели робота – помощника «Пожарный вездеход» мы использовали: Набор LEGO Mindstorms EV3. Основными деталями модели являлись:

  1. Модуль EV3, который служит центром управления и энергетической станцией для робота, мы использовали два модуля, один для тяги техники, другой для манипулятора.
  2. Большой мотор - позволяет запрограммировать точные и мощные действия робота
  3. Средний мотор - имеет встроенный датчик вращения (с разрешением 1 градус), но он меньше и легче, чем большой мотор.

Первым этапом, мы приступили к моделированию - это метод исследования на модели, т.е. на аналогах (схемах, структурах, знаковых системах) определенных фрагментов действительности, которые называются оригиналами. Модель – это, прежде всего то, с чем сравнивают. Главное, чтобы между моделью и оригиналом было сходство в каких-то физических характеристиках, или в структуре, или в функциях.

Исходя из этого, мы просмотрели различные новейшие модели и схематично изобразили свою модель и приступили к конструированию. Встретились с трудностью полива пожара, тем самым придумали идею полива (вставили в конструкцию обычный шприц, который наглядным образом изобразил насос). Его поставили на ручное управление, в будущем модернизируем и попробуем полностью сделать робот автономным (без участия людей). Конструирование:

Пожарный ковш предназначен для очистки почвы от горючих материалов (пней, корней и порубочных остатков), создания противопожарных разрывов и минерализованных полос, устройства почвенного заградительного гребня при тушении пожара на склонах для задержки скатывающихся горящих материалов (рис.4).

Рис.4. Ковш
ENERGO-168-ABILOV-Kovsh.jpg

Кран-манипулятор — специальное техническое приспособление (механизм), которое устанавливается на борт данной модели. При помощи этого оборудования осуществляется погрузка различных грузов непосредственно на борт для последующей транспортировки, либо для поднятия и переноса бревен, препятствующих проезду (рис.5).

Рис. 5. Кран-манипулятор
ENERGO-168-ABILOV-Manipulytor.jpg

Пожарный насос - применен более мощный пеносмеситель, позволяющий пенным установкам работать с производительностью до 50 л/с; модернизированный дозатор за счет точной, плавной регулировки экономит пенообразователь; обладает вакуумной системой; для забора воды из открытого водоема (река, озеро) или из резервуара путем погружения помпы (рис.6).

Рис.6. Пожарный насос
ENERGO-168-ABILOV-Nasos.jpg
Следующим и последним этапом было программирование, который впоследствии обеспечивает нам движение робота и осуществляет движение ковша вверх и вниз, а также позволяет управлять манипулятором.
ENERGO-168-ABILOV-Program.jpg


4. Заключение (выводы, отличие (преимущество) от известных решений) Данная тема очень актуальна, так как ежегодно в нашей стране в результате лесных пожаров уничтожаются огромные лесные массивы. Этим бедствиям сопутствует массовая гибель животных, большие экономические потери, исчезновение массивов растительности, производящей кислород и защищающей почву от эрозии, выбросы в атмосферу большого количества мелкодисперсных частиц сажи и углекислого газа, поглощение кислорода. Быстрое и своевременное устранение лесных пожаров поможет спасти лес и экологию. Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций.

Мы представили Вашему вниманию созданную нами действующую технику для ликвидации пожаров на лесных массивах, которая служит для устранения пожара без непосредственного присутствия людей. Мы уверены, что приоритет в этой отрасли должен быть за интеллектуальными, самоуправляемыми и программируемыми системами. Поэтому использование данной техники обеспечит нам решение экологических проблем, как в Самарской области, так и во всем мире.


Список литературы

  1. Авакимов С. С. Технические средства и способы тушения пожаров/ С. С. Авакимов. М., 1981. — 256 с.
  2. Арцыбашев Е. С. Лесные пожары и борьба с ними/ Е. С. Арцыбашев. М, 1974. — 149 с.
  3. Белов С. В. Лесная пирология/ С. В. Белов. Л., 1980. — 58с.
  4. Будзан В. И., Гриднев А. Н. Дипломное проектирование/ В. И. Будзан, А. Н. Гриднев. Уссурийск: ПГСХА, 2003. — 81с.
  5. Епифанова Т. Ю. Денрология/ Т. Ю. Епифанова. Уссурийск: ПГСХА, 2015. — 46с.
  6. Кожухов Н. И. Практикум по экономике, организации и планированию лесного хозяйства. М.: Лесн. пром-ть, 1977. 160 с
  7. Конев Э. В. Физические основы горения растительных материалов/ Э. В. Конев. Новосибирск, 1977. — 239с.
  8. Коровин Г. Н., Андреев Н. А. Авиационная охрана лесов/ Г. Н. Коровин, Н. А. Андреев. М.: Агропромиздат, 1988. — 233с.
  9. Костырина Т. В. Природа лесных пожаров и проект усовершенствования охраны лесов от пожаров/Т. В. Костырина. Уссурийск: ПГСХА, 2000. — 30с.
  10. Кузьмичев Е. П. Работа с населением по предотвращению лесных пожаров/А.М. Кузьмичев. М., Изд-во Весь мир 2006.-128 с.
  11. Лесной Кодекс Российской Федерации М.-2018.- 32 с.
  12. Мелехов И. С., Душа-Гудым С. И. Лесная пирология/ И. С. Мелехов, С. И. Душа-Гудым. М., 1979. — Вып.2. — 80с.
  13. Нестеров В. Г. Горимость леса и способы ее определения/ В. Г. Нестеров. М.: Гослесбумиздат, 1949. — 76с.
  14. «Пожарная техника». Учебник/ /Автор: Безбородько М. Д.,2004 г., 550 стр., Издание: Академия ГПС МЧС России.
  15. Мешалкин Е.А., Чирко В.Е., Родэ Ю.А., Прытков Г.А. Развитие технических средств тушения пожаров в России в XVII-XIX веках // Материалы науч.-истор. конф., 30 ноября 1999 г. - М.: Академия ГПС, 2000. - С. 77-82.
  16. Софронов М. А., Вакуров А. Д. Огонь в лесу/ М. А. Софронов, А. Д. Вакуров. Новосибирск, 1981. — 124с.
  17. Шешуков М. А. инструкция по определению экономического ущерба от лесных пожаров/ М. А. Шешуков. Хабаровск: ДальНИИЛХ, 2014. — 38с.
  18. Щетинский Е. А. Тушение лесных пожаров/ Е. А. Щетинский. М.: ВНИИЦ лесресурс, 1994. — 88с.
  19. Тушение лесных пожаров / Е. А. Щетинский.- М: ВНИИЛМ, 2013.- 103 с.
  20. Экономическое обоснование дипломных проектов: Методические указания для студентов очной и заочной форм обучения специальности 250  # «Лесное хозяйство» / В. В. Острошенко, В. Н. Усов; ФГОУ ВПО ПГСХА.- Уссурийск, 2009.- 61 с.





На главную

На страницу проекта Энергетика для всех-2019