RAMPĂ DE ASALT ACȚIONATĂ HIDRAULIC ASSAULT RAMP HYDRAULICALLY DRIVEN CS II Dr. Ing. Ioan LEPĂDATU; CS I Dr. Ing. Corneliu CRISTESCU; Ing. Liliana DUMITRESCU; Ing. Polifron Alexandru CHIRIȚĂ; CS III Dr. Ing. Radu RĂDOI; CS II Dr. Ing. Cătălin DUMITRESCU. Institutul de Cercetări pentru Hidraulică şi Pneumatică (INOE 2000 IHP) E-mail: lepadatu.ihp@fluidas.ro Rezumat : În articol se prezintă o rampă mobilă extensibilă cu acționare hidraulică, concepută și realizată de INOE 2000 - IHP, montată pe autovehicul, pentru accesul, din exterior, la nivelurile superioare ale clădirilor. În lucrare se prezintă componenţa structurală a echipamentului, caracteristicile tehnice și, de asemenea, utilitatea echipamentului pentru acțiunile Jandarmeriei Române, în misiunile sale de a asigura ordinea și siguranța publică. Abstract: the paper presents a mechanical-hydraulic mobile equipment made by INOE 2000 - IHP at the request of the "Romanian Gendarmerie" for staff to access the upper floors of buildings, balconies, terraces, etc. in the context of specific measures and interventions to ensure public order, saving human lives, anti-terrorism, etc. Cuvinte cheie: rampă mobilă extensibilă de asalt, echipament mobil de intervenție, acţionare hidraulică. Keywords: mobile assault extensible ramp, operative intervention equipment, hydraulic drive. 1. INTRODUCERE După cum se ştie, Jandarmeria Română are un rol foarte important în păstrare ordinii publice şi asigurarea securităţii cetăţenilor. Pentru aceasta, trebuie să acţioneze, uneori, în condiţii deosebite, care trebuie, totuşi, prevăzute, anticipate şi procedurate, pentru a avea o eficacitate maximă în acţiunile sale. În acelaşi timp, trebuie avute în vedere şi echipamentele specifice necesare care să corespundă scopului propus. O situaţie deosebită în activitatea Jandarmeriei constă în necesitatea intervenţiei rapide, din exterior, în interiorul unor clădirilor, acivitate pentru care este nevoie de un echipament specializat, care să opereze în condiţii de siguranţă totală pentru personalul implicat. În articol, se prezintă un asemenea echipament, pe care Jandarmeria Română şi-a propus să îl aibă, şi anume. Rampă mobilă extensibilă cu acţionare hidraulică pentru acces în interiorul clădirilor la nivelele superioare, până la o înălţime maximă de 10 m. Ca urmare a câştigării unei licitaţii publice, Institutul de Cercetări pentru Hidraulică şi Pneumatică INOE 2000 - IHP din Bucureşti a conceput, realizat fizic şi testat un prototip pentru o rampă mobilă extensibilă, cu acţionare hidraulică, montată pe autovehicul pentru accesul, dinspre exterior, în interiorul clădirilor la nivelele superioare Echipamente de acest fel sunt folosite şi în străinătate. Deocamdată, în ţată nu există o ofertă de asemenea echipamente, fapt ce a condus la realizarea lor prin forţe proprii. Echipamentul a fost conceput ca un echipament mobil cu acţionare hidraulică şi se află acum în dotarea Jandarmeriei Române, fiind testat şi recepţionat, rezultatele fiind conforme cu documentaţiei tehnice.
2. CONDIȚII GENERALE IMPUSE PRODUSULUI Rampa mobilă extensibilă cu acţionare hidraulică, prezentată în figura 1, a şi b, a fost proiectată să fie montată pe platforma unui autocamion tip DAC, pentru a fi deplasată rapid în zonele de interes. O asemenea situaţie deosebită constă în necesitatea intervenţiei rapide din exterior, în interiorul unor clădiri, pentru care este nevoie de un echipament specializat, care să opereze în condiţii de siguranţă totală pentru personalul implicat. b) Realizare fizică a) Model 3D Fig. 1 Rampa mobilă extensibilă cu acţionare hidraulică Condiția tehnică deosebită impusă de beneficiar la proiectare a fost aceea a realizării unui ansamblu autonom independent de autocamionul pe care se montează, singurele elemente dependente de el fiind prinderea prin suruburi de ginzile sasiului. De asemenea, o altă condiţie a fost aceea a alimentării instalaţiei hidraulice de acţionare de la un grup hidraulic acţionat cu motor termic pe benzină. Echipamentul este proiectat să poată fi montat pe orice altă platformă purtătoare cu dimensiuni corespunzătoare, fiind aplicat pe platforma autovehiculului prin asamblări demontabile direct pe şasiul acestuia. Produsul este destinat asigurării accesului utilizatorilor la înălţimi de max. 10 m (nivele superioare ale clădirilor, balcoane, terase, etc.) pentru intervenţii în cadrul misiunilor de asigurare a ordinii publice şi siguranţei cetăţenilor, acţiunilor speciale precum şi pentru salvarea şi evacuarea de la înălţime. Lucru efectiv cu rampa mobilă extensibilă cu acţionare hidraulică se face după ce autocamionul purtător a fost amplasat pe poziţie, lângă clădirea vizată, la distanţa necesară pentru a garanta contactul rampei cu zidul construcţiei, când se poate trece efectiv la executarea operaţiei de accesare a clădirii de către echipe special antrenate şi având dotatea necesară executării misiunii. Rabaterae şi extinderea rampei se face de către şoferul autocamionului, de asemenea, instruit în acest scop. 3. PERFORMANŢE TEHNICE IMPUSE Principalele caracteristici şi performanţe tehnico - operaţionale ale prototipului de rampă mobilă cu acţionare hidraulică, pentru acces la înălţime, sunt următoarele: - numărul de rampe extensibile paralele... 2; - înălţimea maximă de ridicare a rampelor de acces:... 10 m; - unghiul maxim de rabatere a rampelor de acces:... 37 o ; - sarcina maximă pe platforma superioară pliabilă:... 300 kg; - sarcina maximă repartizată pe rampa de acces:... 1500 kg; - sarcina maximă pe platforma pliabilă... 300 kg;
Rampa mobilă extensibilă cu acţionare hidraulică este montată pe un autovehicul tip DAC şi este un produs cu complexitate deosebită, deoarece în componenţa sa se regăsesc atât subansambluri de construcţii metalice sudate, cât şi subansambluri mecano-hidraulice, precum şi subansambluri electrice de acţionare, comandă, control, interblocare, intercondiţionare şi monitorizare a mişcărilor specifice celor două rampei 4. CONCEPȚIA GENERALĂ A PRODUSULUI Produsul este conceput ca un ansamblu integrat de sisteme modulare de scări / platforme / rampe cu acţionare hidraulică, montate pe platforma unui autovehicul purtător de tipul autoutilitară marca AB, varianta 16230 F. Pentru acţionarea mecanismelor de lucru, produsul utilizează o sursă independentă de putere. Componenţa structural fizică a echipamentului amplasat pe platforma autocamionului se poate urmări în proiectul prezentat în figura 2a, iar fizic în figura 2b, şi este următoarea: 1. Rampă extensibilă; 2. Mecanism de ridicare; 3. Cadru de susţinere; 4. Rampă de aşteptare: 5. Echipamentul hidraulic; 6. Echipamentul electric; 7. Treaptă rabatabilă. a) b) Fig. 2 Rampa mobilă extensibilă
5. RAMPA EXTENSIBILĂ Rampa extensibilă este o platformă pe care personalul operativ se deplasează de pe rampa de aşteptare la locul de intervenţie aflat la max. 10 m înălţime de la sol. În figura 3a, se poate urmării concepţia de realizare a rampei, dar echipamentul conţine două asemenea rampe, care pot fi acţionate independent sau concomitent, cum se vede în realizarea fizică, figura 3b. a) b) Fig. 3 Rampă extensibilă Componenţa rampei extensibile, figurii 3, este următoarele: 1 - Tronson de bază; 2 - Tronon extensibil sau mobil; 3 - Platformă pliabilă ; 4 - Mecanism de pliere; 5 - Balustradă laterală. În interiorul tronsonului de bază este montat un cilindru hidraulic de cursă mare, care, având corpul fixat pe tronsonul de bază şi tija articulată la tronsonul extensibil, produce extinderea rampei. De asemenea, trebuie remarcată existenţa unei balustrăzi pe o singură parte, care este, de asemenea extensibilă. Cu aceste subansambluri principale se realizează toate funcţiunile necesare.
6. MECANISMUL DE RIDICARE Mecanismul de ridicare asigură poziţionarea la diverse înălţimi a capătului rampei extensibile prin înclinarea acesteia la un unghi de max. 37 0, [1]. Mecanismul de ridicare, prezentat ca proiect în figura 4a şi ca realizare fizică în figura 4 b, are în structura sa următoarele componente principale: 1- un braţ de încovoiere; 2 - două braţe de întindere; 3 - un cilindru hidraulic. a) proiect b) realizare Fig. 4 Mecanism de ridicare Lungimea braţului de întindere se poate ajusta cu ajutorul unui şurub cu filet stânga/dreapta pentru a putea prelua erorile de execuţie inevitabile prelucrărilor în lungimi mari. 7. CADRUL DE SUSŢINERE Cadrul de susţinere este o structură sudată din profile rectangulare tip 200 x 100; 150 x 100 şi 100 x 100 se fixează cu şuruburi şi piuliţe de traversele şasiului camionului, prezentat în figura 5a ca proiect, iar în figura 5b ca realizare fizică. Pe cadrul de susţinere se fixează articulaţiile de basculare a rampei basculante şi articulaţiile braţelor de întindere şi cilindru hidraulic. Tot pe acest cadru se fixează şi platforma de aşteptare. a) proiect b) realizare Fig. 5 Cadru de sustinere
8. PLATFORMA DE AŞTEPTARE Este o structură sudată din profile rectangulare care se aşază pe cadrul de susţinere (poziţia 4, figura 2). Treapta rabatabilă (poziţia 7, figura 2), face trecerea de la platformă la rampa basculantă. Pe părţile laterale ale rampei se fixează mâna curentă rabatabilă. Scara de acces este extensibilă şi rabatabilă. În poziţia de transport scara este pliată şi rabătută sub platforma de aşteptare în poziţie verticală. În poziţia de lucru/operativă, scara se rabate în poziţie înclinată şi se extinde până la contactul cu solul. 9. PREZENTAREA ECHIPAMENTULUI HIDRAULIC DE ACŢIONARE Echipamentul hidraulic de acţionare este un ansamblu de componente necesare pentru generarea fluidului sub presiune şi distribuţia acestuia, pentru realizarea regimurilor de lucru necesare, în conformitate cu cerinţele din caietul de sarci, în condiţii de siguranţă în funcţionare /exploatare şi respectarea securităţii muncii operatorilor. [2], [3] Echipamentul hidraulic de acţionare este realizat fizic în conformitate cu schemele hidraulice de mai jos, unde sunt redate toate componentele hidraulice necesare pentru a realiza toate fazele ciclului de lucru, inclusiv componentele necesare pentru monitorizarea, intercondiţionarea şi securizarea mişcărilor. Echipamentul hidraulic are rolul de a activa cilindrii hidraulici ai celor două mecanisme ale echipamentului şi anume: cilindrii mecanismului de ridicare, figura 6a, şi cilindrii rampei extensibile, figura 6b. a) pentru cilindri de ridicare b) pentru cilindri de extindere Fig. 6 Schemele hidraulice de acţionare Sursa de energie primară pentru acţionarea hidraulică este independentă de autovehiculul purtător şi anume s-a ales un motor termic pe benzină de 14 CP la 3600 rot/min. Motorul termic antrenează două pompe cu cilindree fixă, P1 şi P2, prima pentru acţionarea cilindrilor de ridicare, 16.1 şi 16.2, iar a doua, pentru acţionarea cilindrilor de extindere, 5.1 și 5.2. Fluidul sub presiune de la pompa P1 este refulat printr-un bloc hidraulic 5.1 către nişte distribuitoare hidraulice, 13.1 şi 13.2, de la care, prin intermediul unor ventile de protecţie la spargerea furturilor, 7.1 şi 7.1, şi a unor supape de sens deblocabile, 8.1 şi 8.2, se comandă ridicarea platformelor. Pe circuitele de coborâre sunt prevăzute nişte ventile de frânare, 9.1 şi 9.2, pentru controlul vitezelor la coborâre. Pe blocul din mijloc este montat grupul de reglare a presiunii constituit dintr-o supapă de presiune 11.1, care asigură limitarea presiunii, şi un distribuitor de descărcare a presiunii 12.1.
Blocul hidraulic de extindere este identic cu cel prezentat, şi asigură comanda de extindereretragere pentru cilindrii hidraulici de extindere, corespunzători celor două platforme, fiind alimentat de pompa hidraulică P2. În figurile 7 şi 8 sunt prezentate blocurile hidraulice, iar în figurile 9 şi 10, se prezintă testarea în laborator şi, respectiv, montarea pe platforma echipamentului, lângă cilindrul de ridicare. Fig. 7 Blocul hidraulic de ridicare Fig. 8 Blocul hidraulic de extindere Fig. 10 Montarea pe platformă Fig. 9 Testarea în laborator Comanda echipamentul hidraulic este realizată de echipamentul electric. 10. PREZENTAREA ECHIPAMENTULUI ELECTRIC Energia mecanică necesară pentru acţionarea pompelor hidrostatice este preluată de la un motor termic pe benzină, acesta fiind o sursă independentă de autocamionul purtător. În acest sens, pentru alimentarea, comanda şi monitorizarea funcţionării echipamentului mobil, s-a conceput şi realizat un echipament electric specific care se montează pe acelaşi cadru de bază al echipamentului, ca şi grupul hidraulic de presiune. Sistemul electric de comandă pentru rampa mobilă extensibilă este compus dintr-un cofret electric şi o consolă de operare. Echipamentul se alimenteaza cu tensiune de 24 Vcc de la bordul autovehiculului prin intermediul unei siguranţe de protecţie. Cofretul electric, figura 11, conţine un mini automat programabil (AP) produs de Schneider Electric tip TWDLCDA24DRF, prezentat în figura 12, care are 24 intrări/ieşiri, 10 ieşiri pe releu. Pe capacul cofretului electric se află un buton ciupercă pentru oprire în caz de urgenţă. Consola de operare, figura 11, conţine 4 butoane fără reţinere cu leduri de confirmare pentru actionarea cilindrilor hidraulici ai celor două platforme, un buton basculant pentru selectarea platformei de comandat şi unul de tip ciupercă pentru oprire în caz de urgenţă. Cu ajutorul comutatorului cu 3 pozitii se poate selecta platforma de acţionat.
Fig. 11 Cofretul şi consola de operare Fig. 12 Interiorul cofretului cu AP Cofretul electric este montat lângă grupul hidraulic, iar consola operatorului este legat de cofretul printr-un cablu cu 16 fire. La cofretul electric vor mai fi conectate cablurile de la acumulatorul maşinii şi de la electromagneţii distribuitoarelor hidraulice. Logica de comandă s-a realizat prin intermediul unui automat programabil care are implementat un program de funcţionare. 11. VERIFICAREA EXPERIMENTALĂ LA BENEFICIAR A ECHIPAMENTULUI În urma finalizării echipamentului, conform specificaţiei tehnice, acesta a fost supus la două categorii de verificări [3], şi anume: 11.1. Verificări şi reglări funcţionale la executant. Verificarea funcţionării la executant, figiura 13 a, b şi c, a constat în verificarea funcţională, cu realizarea mişcărilor/curselor necesare, precum şi reglarea parametrilor de lucru [4], în conform documentaţiei tehnice de execuţie şi testare. Testările funcţionale sau făcut atât fără sarcină, cât şi cu încărcare, în conformitate cu documentaţia tehnică. a) Fig. 13 Testarea la executant b) c)
11.2. Verificări operaţionale la beneficiar. Verificările la beneficiar, figura 14 a şi b, au constat din realizarea efectivă a tuturor comenzilor şi a mişcărilor specifice, în cadrul unor proceduri specifice de testare operaţională cu personal specializat şi antrenat şi, în mod deosebit, verificarea realizării înălţimii maxime de 10 m. a) a) Fig. 14 Testarea la beneficiar cu personal apecializat Prototipul realizat şi prezentat în articoli se află, deja, în dotarea şi exploatare Jandarmeriei Române, care, în urma utilizării şi testării acestuia, în condiţii reale, cu evidenţierea performanţelor tehnice prevăzute, intenţionează să achiziţioneze mai multe exemplare, utilizabile în mai multe judeţe din ţară. În acest context, se apreciază că rampa mobilă extensibilă, prezentată şi în figura 15 a şi b,, răspunde, într-adevăr, unei necesităţi reale şi poate fi multiplicat în mai multe exemplare. a) proiect 3D b) realizare Fig. 15 Rampa mobilă extensibilă autopurtată
12. CONCLUZII În articol se face prezentarea generală unui prototip de rampă mobilă extensibilă cu acţionare hidraulică montată pe un autovehicul. Prototipul a permis efectuarea testărilor în faţa beneficiarului şi a demonstrat performanţele tehnice pentru care a fost proiectat. Testările efectuate au validat soluţiia constructivă propusă. În articol se face prezentarea părţilor mecanice şi a instalaţiilor hidraulice şi electrice ale unui prototip de rampă mobilă extensibilă cu acţionare hidraulică montată pe un autovehicul, alimentat cu energie de la un motor termic pe benzină, idependent de autovehiculul purtător. Se descrie componenţa schemei hidraulice în detaliu, de unde rezultă funcţionarea instalaţiei hidraulice la realizarea fazelor de lucru. De asemenea, se prezintă componenţa instalaţiei electrice şi montarea acestei pe structura echipamnetului. În urma testelor de laborator, făcute în cadrul institutului, instalaţiile hidraulică şi electrică au fost avizate penntru montare. După montarea completă, prototipul rampei mobile extensibile, la beneficiar a fost supus testărilor necesare pentru a demonstra performanţele tehnice pentru care a fost proiectat. Testările efectuate au validat soluţiia de acţionare propusă, iar echipamentul poate intra în producţia de serie. In final, se paote conchide că : - prototipul a permis efectuarea testărilor la executant şi la beneficiar ; - prototipul a demonstrat performanţele tehnice pentru care a fost proiectat; - testările efectuate au validat soluţiia constructivă propusă; - în urma realizării testelor, prototipul a fost omologat; - echipamentul poate intra în producţia de serie. Produsul conceput şi realizat de Institutul de Cercetări pentru Hidraulică şi Pneumatică (INOE 2000 IHP) reprezintă o noutate pe plan naţional întrucât acest produs nu a fost în atenţia entităţilor de cercetare-dezvoltare sau a unităţilor productive şi nici nu a fost fabricat până acum în România. BIBLIOGRAFIE [1] N. I. Manolescu, Fr. Kovacs, A. Orănescu, Teoria mecanismelor şi a maşinilor. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1972. [2] D. Vasiliu, N. Vasiliu, I. Catană, Transmisii hidraulice şi electrohidraulice, Vol. II, Reglarea maşinilor hidraulice volumice. [3] A. Oprean, C. Ispas, E. Ciobanu, Al. Dorin, S. Medar, A. Olaru, D. Prodan, Acţionări şi automatizări hidraulice, Modelare, simulare, încercare (Hydraulic drive and automation. Modeling, simulation, testing), Technical Printing House, Bucharest, 1989. [4]. C. Calinoiu, Senzori si traductoare (Sensors and transducers), vol. I, Editura Tehnică, Bucuresti, 2009.