Projekt pod názvem Integrovaná cisternová nástavba hasičského vozu vyrobená hybridní technologií se blíží k funkčnímu vzorku

Dovolte, abych Vám představil výzkumný projekt, který byl schválen a započal v druhé polovině roku 2014. Jedná se o výzkumný projekt pod názvem Integrovaná cisternová nástavba hasičského vozu vyrobená hybridní technologií, který je z části spolufinancován Technologickou agenturou ČR a konec projektu je naplánován na konec roku 2016, tedy stále se na něm pracuje. Zde tímto článkem bychom Vám chtěli lehce přiblížit popis a dosavadní průběh daného projektu, který svou náplní má velice blízko požární technice.

Řešitelem projektu je firma Sicar s.r.o., která má dlouholeté zkušenosti s individuálními přestavbami sanitních a hasičských vozidel. Zde firma Sicar zajišťuje koncepční, konstrukční práce a vlastní výrobu funkčních vzorků nástavby pro vybrané typy nákladních podvozků. Dalšími spoluřešiteli jsou firma Vision Consulting Automotive s.r.o. a strojní fakulta ČVUT v Praze.

Vision Consulting Automotive se zabývá technickou podporou projektu v oblasti konstrukčních prací, pevnostního dimenzování konstrukce a dalšími počítačovými simulacemi. Klíčoví zaměstnanci této společnosti mají více než 30leté zkušenosti s podobnými typy úloh ve strojírenském oboru a automotive. ČVUT Praha zajišťuje výzkumnou činnost v oblasti použitých nekonvenčních materiálů podpořenou mechanickými zkouškami v materiálové laboratoři.

Za hlavní cíle projektu klademe vyvinout moderní, lehkou, dostatečně tuhou a přitom levnou integrovanou cisternovou nástavbu hasičského vozu. To znamená, že při návrhu konstrukce nástavby se zaměřujeme hlavně na použití alternativních recyklovatelných materiálů s vysokou tuhostí a odolností jako na bázi polypropylenových panelů a sendvičů. Obdobná řešení hasičských nástaveb jsou na světových trzích známá již desítky let, avšak v našem regionu nejsou přes řadu nesporných výhod stále rozšířená.

Dalším významným faktorem, který považujeme za zásadní, je bezpečnost vozidla a jeho osádky. Pomocí numerických simulací řešíme dynamickou odolnost nástavby v případě potenciálně možných dopravních nehod. Na ukázku jmenujme alespoň čelní náraz vozidla se zatížením od setrvačných účinků v nádrži přepravovaného média, časté převrácení vozidla a další nehodové scénáře.

První dílčí etapa projektu, která již skončila, byla vyhrazena pro posouzení stávajících řešení a hledání nových návrhů hasičské nástavby. Tyto návrhy byly zpracovány do řady konstrukčních studií a konzultovány se známým designérem doc. ing. arch. Patrikem Kotasem. Současně i v diskusi na webu pozary.cz byla v září 2014 zveřejněna anketa, kde jsme se vás tázali na vaše zkušenosti s aktuálně používanými typy hasičských vozidel a žádali jsme vás o návrhy na možná zlepšení. Zde bychom si dovolili znovu za vaše podnětné náměty poděkovat.

Po vyhodnocení výsledků vyplývá, že nástavbu naší koncepce by uvítalo téměř 80 % respondentů, přičemž faktor bezpečnosti osádky je důležitý rovněž v téměř 80 % odpovědí. Na základě těchto zpracovaných vstupů bylo možné navrhnout první alternativní prototypy možných nástaveb pro starší, avšak stále používaný podvozek vozidla Tatra 815 PR2.

Po posouzení tuhosti konstrukce vypracovaných návrhů byl vytvořen prvotní virtuální prototyp pro nástavbu vozidla Tatra 815 CAS32. Tento prototyp je ideově totožný se sériově vyráběnou nástavbou, skládá se ze tří samostatných segmentů – přední skříň pro hasičskou výzbroj, nádrž na hasivo s pěnidlem a zadní skříň pro čerpadlo. Vlastní nádrž na hasivo je vhodně rozdělena vlnolamy, které konstrukci zároveň výrazně vyztužují. Objem nádrže byl zachován původních 9000 l.

Virtuální prototyp nástavby s integrovanou cisternovou nádrží byl podroben řadě pevnostních statických i dynamických simulacím a výpočtům. Aktuálně řešíme pevnost nástavby při převrácení hasičského vozidla a další typy nárazů do silničních překážek. V těchto simulacích jsme schopni posoudit a zmapovat dynamické účinky kapaliny na konstrukci nádrže, a vhodně tak dimenzovat celou navrhovanou konstrukci nástavby a její připojení k podvozku vozidla.

Pro správnou identifikaci numerických modelů je nutné podrobně zmapovat materiálové vlastnosti použitých materiálů. Proto jsme ve spolupráci s ČVUT Praha navrhli a provedli desítky laboratorních materiálových zkoušek. Zkušební vzorky byly následně vyhodnoceny a výsledky zapracovány ve formě parametrů materiálových modelů do virtuálního prototypu nástavby.

Tyto materiálové charakteristiky jsou nezbytné pro korektní pevnostní posouzení konstrukce a jejích kritických míst. Společně s ČVUT se dále zabýváme časovou životností navržené nástavby a možnostmi výroby hybridní technologií kombinovanou s lehkými sendvičovými panely. Na ukázce níže je zobrazen svařený vzorek při dynamické zkoušce ohybem.

Plánem na letošní rok je dokončit virtuální model nástavby a začít se stavbou funkčního vzorku pro vozidlo Tatra 815. Do té doby nás čeká ještě mnoho práce na modifikacích celé nástavby a implementaci hybridní technologie, jejímž cílem je výrazné snížení hmotnosti nástavby při zachování její vysoké tuhosti.