Budowa pojazdów specjalnych, w tym wozów strażackich, to złożony proces, który wymaga integracji zaawansowanych systemów mechanicznych i elektronicznych. Współczesne wozy strażackie są wyposażone w szereg urządzeń, które mają za zadanie wspierać strażaków w trudnych i niebezpiecznych akcjach. Kluczowymi elementami w ich konstrukcji są między innymi systemy elektroniczne, stabilizatory ciśnienia oraz rozwiązania zapewniające stabilność podwozia i bezpieczeństwo operacyjne.
Elektronika w Pojazdach Specjalnych: Wyzwania i Rozwiązania
Specyfika Warunków Pracy
Elektronika w samochodach pożarniczych, zwłaszcza gaśniczych, musi sprostać ekstremalnym warunkom pracy. Jak podkreślają strażacy, są to warunki charakteryzujące się obecnością wody, dużą wilgotnością oraz silnym wpływem czynników atmosferycznych, zarówno zimą, jak i latem. Właśnie dlatego tak ważne jest, aby rozwiązania elektroniczne były jak najmniej podatne na awarie w tak wymagającym środowisku.
Problemy z Istniejącymi Rozwiązaniami
W przeszłości i nadal pojawiają się problemy z działaniem niektórych elementów elektronicznych. Do najczęściej zgłaszanych należą:
- Wskaźniki poziomu wody i środka pianotwórczego: Urządzenia elektroniczne do pokazywania poziomu wody psuły się jako jedne z pierwszych w samochodach. Prawdopodobną przyczyną uszkodzenia elektronicznych wskaźników wody było to, że zbiorniki w wozach są robione jako zespolone zbiorniki wody i środka pianotwórczego z laminatów lub żywic. W miejscu rozdzielenia zbiorników pojawiały się dziury, środek pianotwórczy dostawał się do wody i z nią mieszał, co powodowało zacinanie się elementów elektroniki umieszczonych w zbiorniku. Brak wiarygodnego wskazania poziomu wody jest bardzo niewygodny dla kierowcy i może być niebezpieczny dla strażaków prowadzących działania gaśnicze. Bez sprawnego urządzenia, które pokazuje poziom wody, kierowca praktycznie nie ma żadnej innej możliwości stwierdzenia, ile ma wody. Wskaźnik poziomu wody, środka pianotwórczego oraz otwarcia skrytek i podestów działa czasem kiedy chce i jak chce, co uniemożliwia zaufanie do jego wskazań.
- "Fala świetlna": Urządzenia te często całkowicie nie działają, mimo że bezpiecznik jest sprawny, co wskazuje na usterkę elektroniki. Producent informuje, że "fala świetlna" jest produktem innego producenta, a klawisze są zbyt małe do obsługi, zwłaszcza podczas akcji, gdy strażak jest w rękawicach lub się spieszy.
- Stabilizatory ciśnienia: System automatycznego nastawu ciśnienia (regulacji obrotów) rozregulowywał się, co skutkowało uzyskiwaniem niższych wartości ciśnienia na wyjściu niż zadane. Urządzenia te, opracowane kilka lat temu jako dosyć proste urządzenia analogowe, faktycznie wymagały ponownej kalibracji po pewnym czasie.
- Sygnalizacja otwartych żaluzji, klap itp.: Czujniki i osprzęt są dostarczane wraz z żaluzjami od innych producentów, co oznacza brak wpływu na funkcjonowanie sygnalizacji przez dostawcę elektroniki.
Użytkownicy podkreślają, że choć elektronika jest potrzebna i wręcz niezbędna, problemem jest jakość wykonania. Istnieje obawa, że strażacy są "królikami doświadczalnymi" dla prototypowych rozwiązań.
Nowe Technologie i Urządzenia "ProTech"
W odpowiedzi na zgłoszone problemy, firmy specjalizujące się w elektronice dla pojazdów specjalnych, takie jak "ProTech" (dawniej "Euro-Elektronik"), stale pracują nad udoskonaleniem swoich produktów. Współpracują również z producentami zabudów, np. z firmą "Pojazdy Specjalistyczne-Zbigniew Szczęśniak". Celem jest profesjonalne wykonanie urządzeń i eliminacja błędów montażowych oraz uszkodzeń związanych z eksploatacją. Większość elektroniki jest pokrywana epoksydem lub specjalnym lakierem (zabezpieczenie przed wilgocią i wodą), elementy użyte do budowy są specjalnie dobierane (np. zdolne do funkcjonowania w skrajnych temperaturach), a gotowe urządzenia przechodzą rygorystyczne testy (wymrażanie, wibracje, wygrzewanie przez minimum 12 godzin, zasilanie za wysokim napięciem). Wśród nowości i zmodyfikowanych urządzeń znajdują się:
- UniPanel 7: Panel montowany w kabinach pojazdów, informujący o otwartych klapach, wysuniętych podestach, wysuniętym maszcie oraz ilości wody i środka pianotwórczego. Urządzenie starszego typu zostało zmodyfikowane, zmieniono maskę czołową na maskownicę ze specjalnej polimerowej folii twardej (dostępne są również odmiany językowe z maskami foliowymi solwentowymi, odporne na wodę i promieniowanie UV, z wystającymi LED-ami kontrolnymi).
- Atmos PMC-1: Mikroprocesorowy miernik ciśnień montowany w kabinie z wyraźnym, czytelnym polem wyświetlacza, zapewniającym doskonałą widoczność nawet w słoneczny dzień. Urządzenie wyposażone jest w algorytmy auto-testu, które samodzielnie sprawdzają system na okoliczność niektórych awarii.
- EnergySAV: Rozbudowane urządzenie mikroprocesorowe do analizowania kondycji akumulatora, ochrony wybranych obwodów pojazdu przed napięciami za niskimi i za wysokimi. Urządzenie realizuje również funkcję oszczędzania energii - może samoczynnie odłączyć wybrane odbiorniki w razie stwierdzenia złej kondycji akumulatora. Posiada czytelny, duży wyświetlacz informujący o aktualnym napięciu pokładowym 12V lub 24V. EnergySAV jest również rejestratorem historii stanów napięcia, co może (w razie serwisu) ukazać wahania napięcia w instalacji pojazdu z przedziału ostatnich 2 godzin pracy urządzenia. Wyposażone jest w klawisz awaryjnego zablokowania trybu pracy automatycznej.
- AquaTest (wodowskaz): Został zmodyfikowany - zmieniono program wewnętrznego procesora, aby uzyskać sygnalizację brudnej elektrody pomiarowej, a także obniżono jeszcze bardziej energię potrzebną do pracy urządzenia. Zmienił się także design obudowy, z maską ze specjalnej folii twardej odpornej na wodę i promieniowanie UV. W opracowaniu jest również wersja cyfrowa z dużym, jasnym wyświetlaczem na panelu czołowym, która będzie mogła współpracować z czujnikami ciśnienia (jako opcja pracy bez dotychczasowej elektrody pomiarowej ze stali).
- AquaDISP: Urządzenie wskaźnikowe, montowane okazjonalnie na życzenie odbiorcy. Współpracuje z bliźniaczym urządzeniem "AquaTest" i umożliwia ukazanie stanu napełnienia zbiornika w innym miejscu niż tył zabudowy i kabina.
- ASCer: Najnowsza mikroprocesorowa "perełka", która zastąpiła analogowe stabilizatory ciśnienia. Cyfrowo stabilizuje ciśnienie 6 i 8 bar, posiada jasny, czytelny wyświetlacz LED, który pokazuje aktualną wartość w instalacji gaśniczej pojazdu, oraz dwa wygodne duże klawisze membranowe do wyboru ciśnienia stabilizacji lub wyłączenia trybu automatycznego. System ASCer posiada wtyk uniwersalny, umożliwiający zdalne sterowanie i współpracę z wodowskazami AquaTest w nowej wersji. Prawidłowo podłączony AquaTest może "poinformować" ASCer o niskim stanie wody, co spowoduje ustalenie obrotów minimalnych silnika pojazdu.
- Systemy dozowania środków pianotwórczych "Omega" (wersja 2.0): Automatyczne systemy dozowania środków pianotwórczych, które pracują z jednostkami straży.
W kontekście "fali świetlnej", producent opracował swój sterownik fali, wygodny i czytelny, jednak projekt został zatrzymany, ponieważ urządzenia musiałyby być oferowane kompletami wraz z belką lamp, a firma nie dysponuje możliwościami produkcji samej belki z lampami. Próbowano skontaktować się z producentem aktualnej fali świetlnej w sprawie zmian sterownika lub klawiatury sterującej, lecz nie wyrażono zainteresowania zmianami. Istnieją nadzieje na wznowienie projektu własnej "fali świetlnej", gdy tylko będzie możliwe produkowanie do niej belki.
Proces Budowy Samochodu Strażackiego
Od Zamówienia do Realizacji
Powstawanie wozu strażackiego rozpoczyna się od pomysłu i procesu przetargowego. Gdy jednostka dysponuje środkami na zakup pojazdu, następuje etap wyboru, podczas którego zapoznaje się z parametrami pojazdów w katalogach, galeriach i sąsiednich jednostkach. Następnie precyzuje swoje oczekiwania w szczegółowej specyfikacji przetargowej, określając podwozie, pojemność zbiornika na wodę, oświetlenie czy nawet herb gminy/miasta na drzwiach. Po zamknięciu przetargu i wyborze ofert, po podpisaniu umowy z wykonawcą, rozpoczyna się złożony proces realizacji. Mimo szczegółowej specyfikacji, jednostka zamawiająca nadal ma wpływ na wiele kwestii, gdyż papier "przyjmie wszystko", ale niekoniecznie może być dobrze zinterpretowane, lub pewnych rzeczy nie da się zrealizować z powodu konfliktu technicznego.
Etapy Produkcji
W chwili podpisania umowy specyfikacja zamówienia jest weryfikowana przez pracowników firmy odpowiedzialnych za projekt, realizację i zamówienie materiałów. Pierwszą ważną fazą jest projekt, a drugą - podwozie. Najczęściej pojazdy zabudowywane są na standardowych podwoziach, które są na bieżąco dostarczane producentom. W przypadku niestandardowych podwozi czas realizacji może się wydłużyć, ponieważ baza samochodu ratowniczego musi być specjalnie ściągnięta pod dane zamówienie, co wiąże się z całkowicie nowym projektem. Może to dotyczyć pojazdów z kabinami, które nie są fabrycznie brygadowe, lub zamówień na pojazdy specjalistyczne (np. "Rotator", "Mobilab"). W takich sytuacjach czas zabudowy wydłuża się jeszcze bardziej ze względu na współpracę z innymi firmami, które montują specjalistyczny sprzęt, np. dźwigi czy HDS.
Gdy podwozie jest już w zakładzie, rozpoczyna się właściwy proces zabudowy. Specjaliści z różnych działów częściowo "rozbrajają" pojazd, aby dostosować go pod klienta: demontują nadkola (jeśli nie są w kolorze zgodnym ze specyfikacją), modyfikują instalację elektryczną w kabinie oraz reorganizują inne elementy, takie jak fotele. Równocześnie w innym dziale powstaje zabudowa pojazdu lub jej elementy. Większe firmy posiadają specjalistyczne maszyny (lasery, prasy, komory lakiernicze), co pozwala im na pracę na miejscu bez korzystania z pomocy firm zewnętrznych. Wiele standardowych projektów opiera się na gotowym szkielecie zabudowy, który jest przytwierdzany do ramy podwozia, a następnie uzbrajany w autopompę, żaluzje, oświetlenie czy ściany grodziowe. Na tym etapie jednostka może zapoznać się z wykonywaną pracą i zgłosić uwagi. Następnie pracownicy dostosowują pojazd zgodnie ze szczegółową specyfikacją, kończąc podstawowe działania, takie jak montaż autopompy, masztu oświetleniowego, oświetlenia wewnętrznego i zewnętrznego czy szybkiego natarcia.
Certyfikacja i Odbiór Pojazdu
Kiedy auto jest wstępnie gotowe, przechodzi szczegółową inspekcję techniczną oraz jest sprawdzane pod każdym względem w zakresie jego możliwości. Pozytywne przejście etapów kontroli pozwala na ewentualne poprawki i konfigurację w hali serwisowej. Aby nowy pojazd mógł być włączony do podziału bojowego, musi posiadać certyfikat CNBOP. Samochody zabudowywane seryjnie zazwyczaj otrzymują certyfikat wraz z pojawieniem się pierwszego egzemplarza danego modelu. Pojazdy bez certyfikatu muszą udać się do Józefowa, aby zdobyć zaświadczenie poprzez liczne testy na specjalistycznych urządzeniach i torach do jazdy w różnych warunkach. Centrum Naukowe sprawdza dany egzemplarz pod każdym względem, aby wykluczyć najmniejsze niedociągnięcia. W przypadku nowo zabudowanych pojazdów przez czołowych producentów uzyskanie certyfikatu nie stanowi problemu, gdyż w fazie projektu uwzględniony jest szereg warunków, jakie pojazd musi spełniać.
Gdy pojazd jest ukończony i posiada certyfikat CNBOP, często w tym momencie strażacy przywożą swój sprzęt do zamontowania, a pracownicy firmy dostosowują zabudowę. Nowi użytkownicy są również szkoleni z obsługi nowego nabytku, zarówno teoretycznie, jak i praktycznie. Finalnie następuje odbiór pojazdu według specjalnego protokołu, z dokładnym i szczegółowym sprawdzeniem wykonanej pracy.
Wady "Wieku Dziecięcego" i Odpowiedzialność Zamawiającego
Często zdarza się, że odebrane pojazdy wracają do firmy zabudowującej na poprawki lub usterki zgłoszone przez użytkowników, nazywane "wadami wieku dziecięcego". Każda sytuacja jest indywidualna. Ważne jest, aby pamiętać, że firma realizuje zamówienie zgodnie z wolą i specyfikacją zamawiającego. Jeśli dany podmiot nie interesuje się swoim zabudowywanym pojazdem i przyjeżdża tylko formalnie odebrać auto, nie powinien dziwić się, dlaczego dany projekt wygląda tak, a nie inaczej. Jakość wykonania i funkcjonowanie pojazdu zależy w dużej mierze od zaangażowania zamawiającego w proces projektowania i odbioru.
Wybrane Aspekty Konstrukcyjne i Wyposażenia
Systemy Stabilizacji w Podwoziach Pojazdów
Nowoczesne ciężkie samochody ratowniczo-gaśnicze, takie jak P.S. Bocar Sp.z o.o. zabudowany na podwoziu MAN TGM 18.340 BB (4x4), o dopuszczalnej masie całkowitej 18 t, wyposażone są w zaawansowane systemy zawieszenia. Zawieszenie obydwu osi składa się z parabolicznych stalowych resorów piórowych, amortyzatorów teleskopowych oraz stabilizatorów, które zapewniają stabilność pojazdu podczas jazdy i operacji.
Specjalistyczne Wyposażenie Dodatkowe: Ładowarka Teleskopowa Bobcat T40.180SLP
Jednostki straży pożarnej inwestują również w specjalistyczny sprzęt wspomagający, taki jak ładowarka teleskopowa Bobcat T40.180SLP, zakupiona przez OSP Gąbin. Maszyna ta zapewnia udźwig 4 ton, ma napęd na cztery koła i silnik wysokoprężny o mocy 100 KM. Maksymalna wysokość podnoszenia wynosi 17,5 m. Jest ona wyposażona w stabilizatory, które pozwalają drużynie strażackiej zbliżyć się do budynku bez utraty zasięgu, co jest kluczowe podczas akcji ratowniczych na wysokościach lub w trudno dostępnych miejscach. Ładowarka wykorzystuje cztery główne rodzaje osprzętu: kosz ratunkowy (platforma osobowa), widły paletowe, łyżka kombinowana z chwytakiem oraz chwytak do drzew, co czyni ją niezwykle wszechstronnym narzędziem w działaniach strażackich, np. do ewakuacji osób, przenoszenia płonącego siana, robienia dziur w dachach czy podnoszenia ciężarów w obszarach niedostępnych dla ciężkich dźwigów.
Ewolucja Konstrukcji: Przykład Jelcza 005
Samochody gaśnicze Jelcz 003, produkowane w JZS na początku lat siedemdziesiątych, nie spełniały już w pełni oczekiwań jednostek straży ze względu na przestarzałe podwozia, ograniczoną nośność i brak napędu na dwie osie. Brak autopompy o wydajności 1600 l/min był największym mankamentem.
W 1972 roku powstał pierwszy prototyp nowego pojazdu GBA 2,5/16, oznaczony jako Jelcz 005, oparty na prototypowym wówczas podwoziu Star 244L. Produkcja seryjna ruszyła w 1975 roku. Podwozie Star 244L charakteryzowało się ramą z podłużnic o przekroju ceowym i poprzeczek. Zawieszenie składało się z piórowych, półeliptycznych, podłużnych resorów z amortyzatorami typu Armstrong. Napęd stanowił silnik wysokoprężny typu S359 o mocy 150 KM. Przeniesienie napędu na dwa mosty odbywało się za pośrednictwem 6-biegowej mechanicznej skrzyni biegów S5-45 oraz dwustopniowej skrzyni rozdzielczej. Włączanie i wyłączanie przedniego napędu odbywało się elektropneumatycznie z miejsca kierowcy, bez konieczności zatrzymywania pojazdu. Również elektropneumatycznie sterowano blokadą mechanizmu różnicowego tylnego mostu napędowego. Samochód wyposażono w bębnowe hamulce z pneumatycznym wspomaganiem nadciśnieniowym.
Nadwozie specjalne Jelcza 005 było całkowicie metalowe, charakteryzujące się prostą i kanciastą linią. Składało się z czterech części, tworzących dwa quasi-moduły. Pierwszy z nich, umieszczony za seryjną kabiną Stara, mieścił 4-osobowy przedział załogi oraz przelotową skrytkę z autopompą, urządzeniem szybkiego natarcia i zbiornikiem na środek pianotwórczy. Kabina załogi była połączona z kabiną seryjną Stara gumowym rękawem, co umożliwiało komunikację. W tylnej ścianie kabiny znajdowała się skrytka na sprzęt z drzwiami przesuwnymi.
Zbiornik na środek pianotwórczy o pojemności 250 litrów posiadał elektryczny wskaźnik poziomu. Moduł mieszczący zbiornik na wodę znajdował się centralnie nad tylną osią pojazdu. Zbiornik, wykonany z blachy stalowej, miał falochrony, właz rewizyjny oraz elektryczny wskaźnik poziomu wody. Górna obniżona część nadwozia była wykonana w formie podestu roboczego. Na dachu zainstalowano drabinę wysuwaną D10W. Działko wodno-pianowe zamocowano na dachu po prawej stronie pojazdu, obsługiwane ręcznie. Urządzenie szybkiego natarcia składało się ze zwijadła obrotowego i węża o długości 40 m.
Jelcz 005 był nową jakością w segmencie krajowych średnich samochodów gaśniczych. Zastosowanie podwozia Stara serii 200 umożliwiło skonstruowanie niezawodnego napędu autopompy typu A16/8, produkowanej w Świdnickiej Fabryce Urządzeń Przemysłowych. Autopompa była napędzana silnikiem samochodu poprzez przystawkę skrzyni biegów i wał przegubowy, z możliwością pracy zarówno na postoju, jak i w czasie jazdy. Zasysanie wody odbywało się poprzez urządzenie inżektorowe wbudowane w układ wydechowy silnika. Integralnym elementem był dozownik środka pianotwórczego Rosenbauera RVMA 200, zapewniający automatyczne stałe procentowe zasysanie środka pianotwórczego.
Istotną zaletą była również zastosowanie podwozia z napędem na dwie osie i blokadą mechanizmu różnicowego, co zapewniało dobre właściwości jezdne również poza drogami utwardzonymi. Jednostka napędowa S359 cechowała się wysoką kulturą pracy, trwałością i łatwością rozruchu. W latach 1975-1979 wyprodukowano 936 egzemplarzy Jelcza 005. Dużym minusem egzemplarzy z pierwszych trzech lat produkcji był brak wspomagania układu kierowniczego. Jelcz 005 był pierwszym w PRL-u seryjnym samochodem pożarniczym, w którym zastosowano podnoszone do góry żaluzje z profili aluminiowych.
Techniczne Rozwiązania Wskaźników Poziomu Wody
Budowa prostego i niezawodnego wskaźnika poziomu wody w zbiorniku wozu strażackiego na 7 poziomów, zasilanego z 24V, to wyzwanie techniczne. Diody LED powinny świecić pełną jasnością, a układ musi być odporny na warunki pracy.
Wskaźniki Oparte na Elektrodach
Jednym z proponowanych rozwiązań jest wykorzystanie elektrod. Najprościej można to zrobić nie na wzmacniaczu operacyjnym, lecz na bramkach CMOS ze Schmittem, np. CD4584/MC14584 (albo CD40106), z 7 elektrodami i 7 wyjściami LED. Wyjścia można wzmocnić tranzystorem, np. BC557C, jeśli diody 10mm świecą słabo. Końcówki elektrod mogą być wykonane z węglowych szczotek od małego silniczka, co zapewnia dobre przewodnictwo i łatwość lutowania. Węglowe elektrody mają przewagę nad drutem miedzianym, a połączenie należy uszczelnić. Układy CMOS, dzięki bardzo dużej rezystancji wejściowej i znikomemu prądowi wejściowemu (nawet pA), działają nawet na wodzie bardzo czystej (zdemineralizowanej). Problemem jest jednak to, że woda morska przewodzi całkiem dobrze, ale inna woda bardzo różnie, w zależności od tego, jaką wodę się nabierze, wskaźnik będzie ją sygnalizował albo nie. Dodatkowo, użycie elektrod w kontakcie z wodą może powodować korozję.
Wskaźniki Oparte na Kontaktronach i Pływakach Magnetycznych
Inną, często rekomendowaną metodą, która eliminuje fizyczny kontakt elektroniki z płynem, jest system oparty na kontaktronach i pływaku z magnesem. Budowa jest bardzo prosta i elektronika nie ma fizycznego kontaktu z płynem. Wymagana jest taka sama liczba diod LED (lub żarówek) i kontaktronów, ile poziomów chcemy monitorować, oraz kontaktrony minus jedna dioda 1N4001. System składa się z rurki (aluminiowej lub PCV) oraz pływaka z magnesem, poruszającego się po rurce, w której umieszczone są kontaktrony. Aby zapewnić ciągłe wskazanie poziomu, pływak/magnes powinien mieć długość co najmniej taką, jak odległość między dwoma kontaktronami. Magnes w pewnym położeniu powinien zwierać jednocześnie dwa kontaktrony, a poprzedni kontaktron jest rozwierany nieco później, gdy następny jest już zwarty. Kontaktrony mogą być umieszczone blisko siebie w łańcuchach, gdzie każdy łańcuch z następnego poziomu pokrywa się z ostatnim kontaktronem poprzedniego łańcucha. Gotowe czujniki na kontaktronach są dostępne w handlu, co ułatwia budowę. Takie rozwiązanie jest uważane za prostsze i bardziej niezawodne, ponieważ nie wymaga regularnego czyszczenia elektrod w zbiorniku.
tags: #woz #strazacki #budowa #stabilizator