Снижение веса на 40 процентов!Новые пожарные автомобили из композитных материалов на основе стекловолокна (GFRP)
Компания Nagano Pumps, производитель пожарных автомобилей, недавно выпустила первый в Японии новый пожарный автомобиль с использованием композитных материалов из стекловолокна (GFRP).По сравнению с предыдущими типами автомобилей, изготовленными из стальных костей и железных пластин, удалось добиться снижения веса на 40 %, что позволяет увеличить количество перевозимой воды. Пожарный автомобиль из GFRP также является первым в своем роде в Японии, а использование огнестойких фенольных смол в композитных материалах из стекловолокна (GFRP) – первая попытка такого рода в мире.Этот небольшой пожарный автомобиль идеально подходит для узких дорог, недоступных для многих больших пожарных машин, и, как ожидается, получит дальнейшее распространение в городских районах.
Новый пожарный автомобиль, способный реагировать на небольшие пожары
Кузов пожарной машины собирается после того, как производители автомобилей изготавливают специальное шасси и ходовую часть с двигателем и сиденьем водителя, а производители пожарных машин, такие как Nagano Pump Company, отвечают за установку насосов и цистерн для воды.
Кузовная часть типичного пожарного автомобиля изготавливается путем установки железной внешней пластины на раму, собранную из стальных костей, а затем к ней крепится бак для воды.Новый автомобиль имеет интегрированную структуру из каркаса, внешней пластины и водяного бака из GFRP, как небольшой пожарный автомобиль на шасси 3-тонного грузовика.
GFRP обладает большей удельной прочностью, чем железо, и меньшей плотностью, чем алюминий, поэтому удалось добиться более чем на 40% меньшего веса пожарного автомобиля по сравнению с предыдущими моделями при сохранении достаточной прочности.В результате он может перевозить больше воды для пожаротушения, увеличив грузоподъемность до 1 500 литров по сравнению с обычными небольшими пожарными машинами, вмещающими от 700 до 900 литров воды.Глава компании отметил: “Если речь идет о небольшом пожаре с площадью горения около 20 квадратных метров, то 400 литров воды можно сбрасывать каждую минуту, а пожар можно потушить за три минуты подряд”.Другими словами, новый автомобиль вполне способен справиться с небольшими пожарами”.
Хотя GFRP дороже железа, по сравнению с обычными машинами, цена может быть равна цене существующих пожарных машин, поскольку человеко-часы производства могут быть сокращены примерно на 40 процентов.
Начало деятельности компании Nagano Pump по облегчению автомобилей относится к шестилетнему периоду.
По мере усиления мер безопасности пожарные машины становились все тяжелее.Однако, поскольку общий вес автомобиля фиксирован, единственный способ сделать его тяжелее – это уменьшить нагрузку, и облегчение стало важной задачей.
Металлическим материалом, используемым для облегчения, является алюминий.Пожарные машины в Японии изготавливаются из железа, в то время как почти все в Европе – из алюминия.Поэтому компания Nagano Pumps, производитель пожарных машин, заключила техническое партнерство с крупнейшей немецкой компанией Ziegler и несколько лет назад начала работу по производству и продаже алюминиевых автомобилей.
Однако если технология Ziegler лучше всего подходила для средних и крупных пожарных машин, то для обычных небольших автомобилей в Японии нужно было решить целую гору проблем.Поэтому компания Nagano Pumps обратила свой взор на композитные материалы из стекловолокна (GFRP), и эта разработка получила финансовую поддержку со стороны японского Агентства промышленных инноваций префектуры Исикава.
Поскольку этот материал никогда ранее не использовался, не существовало технологии его производства, и его было трудно разрабатывать.Чтобы найти вдохновение, мы посетили завод в Германии, где производятся композитные материалы из углеродного волокна (CFRP) для автомобилей.Однако, в отличие от обычных автомобилей, пожарные машины должны изготавливаться на заказ с учетом специфических функций каждого транспортного средства, поэтому метод производства, ориентированный на массовое производство автомобилей и использующий пресс- формы, не мог быть принят.В итоге мы обратили внимание на стекловолоконные композитные материалы (GFRP), которые представляют собой панели, состоящие из стекловолоконных композитов и сэндвич-структуры из вспененного полиуретана, которые собираются и соединяются вместе, образуя короб.Используя этот процесс, мы смогли удовлетворить потребность в индивидуальном подходе и завершить производство первого в Японии каркаса для вилки из GFRP.
03 Разработка огнестойких материалов для повышения безопасности
Однако существовала еще одна проблема, которую необходимо было решить.Если для стекловолоконных композиционных материалов (GFRP) использовался ненасыщенный уретан, его было легко обрабатывать, но он не был огнестойким и при горении выделял токсичные газы, поэтому было решено использовать для GFRP фенольную смолу, которая обладает отличными огнестойкими свойствами.
Недостатками фенольной смолы являются сложность обработки и плохая стабильность размеров.Поэтому для разработки новой модели мы сотрудничали с корпорацией Bildos (город Комацу), которая имеет большой практический опыт и ноу-хау в использовании композитов, армированных волокном (FRP), таких как те, что используются в производстве интерьеров самолетов, и разработали панели с использованием фенольной смолы GFRP, обеспечив прочность, в три раза превышающую стандартную, и в конечном итоге использовали метод конечных элементов (FEM) для проведения анализа и испытаний автомобиля.
Дизайн экстерьера был поручен компании Scala Design (Германия), которая завоевала международные награды в области дизайна.
