地面大型森林消防裝備發(fā)展現(xiàn)狀研究

姜晨龍　叢靜華　汪東

摘要地面大型森林消防裝備、空中撲救裝備和消防隊(duì)員單兵作戰(zhàn)構(gòu)成了全方位聯(lián)合作戰(zhàn)的森林消防格局，地面大型森林消防裝備作為森林消防裝備的重要組成部分發(fā)揮著不可替代的作用。文章介紹了國(guó)內(nèi)外防火推土機(jī)、防火犁和防火耙、清林割灌機(jī)和森林消防車4種地面大型森林消防裝備的主要功用和發(fā)展現(xiàn)狀，以期自主研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的地面大型森林消防裝備。

關(guān)鍵詞地面大型森林消防裝備；防火推土機(jī)；防火犁；防火耙；清林割灌機(jī)；森林消防車

中圖分類號(hào)S762.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）12-03595-03

基金項(xiàng)目中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（LGQN201403）。

作者簡(jiǎn)介姜晨龍（1988- ），男，江蘇南通人，助教，碩士，從事林業(yè)裝備方面研究。

要撲救高強(qiáng)度的森林火災(zāi)，除了運(yùn)用好風(fēng)力滅火機(jī)、便攜式水泵、高壓細(xì)水霧滅火機(jī)、油鋸、便攜式割灌機(jī)等便攜式單兵作戰(zhàn)武器之外，大型森林消防裝備這一群體作戰(zhàn)武器的運(yùn)用也尤為關(guān)鍵。大型森林消防裝備可以參與直接撲救和間接撲救，其強(qiáng)大的性能可以滿足撲救地面中高強(qiáng)度火和控制大面積火災(zāi)的要求。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在使用地面大型森林消防裝備、空中撲救裝備和森林消防隊(duì)伍聯(lián)合作戰(zhàn)方面有著顯著優(yōu)勢(shì)[1]。近些年，我國(guó)森林消防單兵裝備和空中撲救裝備都取得了一定的發(fā)展，但是地面大型森林消防裝備發(fā)展緩慢，技術(shù)相對(duì)落后，這也導(dǎo)致我國(guó)森林消防很難形成全方位聯(lián)合作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)，森林消防基本還是采用單兵武器下的人海戰(zhàn)術(shù)。所以進(jìn)行地面大型森林消防裝備的研究就顯得尤為重要，該文分別介紹了防火推土機(jī)、防火犁和防火耙、大型清林割灌機(jī)和森林消防車的功用以及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況。

1防火推土機(jī)

防火推土機(jī)是被林區(qū)廣泛應(yīng)用的工程機(jī)械，一般由履帶式拖拉機(jī)和前置推土鏟組成，其主要作用是在消防隊(duì)員無(wú)法通過(guò)的灌木叢中開辟出防火通道，推倒樹干和殘干，推走倒木和樹樁，清除地面可燃物，是建立防火線和防火隔離帶的有效工具。此外推土機(jī)與其他撲救力量協(xié)同可參與直接滅火和間接滅火戰(zhàn)斗，在火勢(shì)大、范圍小的火場(chǎng)，其戰(zhàn)術(shù)為推土機(jī)面對(duì)火場(chǎng)中心，將可燃物由外向里推向火場(chǎng)，將明火壓滅。如此沿火場(chǎng)一周后，形成包圍火場(chǎng)的生土帶，明火被碾壓滅后，形成阻隔系統(tǒng)，這樣林火就不再蔓延。在火勢(shì)強(qiáng)度不高、移動(dòng)速度慢、范圍大的火場(chǎng)，推土機(jī)可距離火場(chǎng)1～3 m處，背對(duì)火場(chǎng)中心，將可燃物由內(nèi)向外推離火場(chǎng)，形成一條平行隔離帶，從而起到林火阻隔作用。在火勢(shì)強(qiáng)度高、移動(dòng)速度快的火場(chǎng)，采用間接滅火的方式，推土機(jī)在火頭兩翼快速建立控制線，或者在火頭前方數(shù)百米處建立控制線，然后在控制線的一側(cè)向火頭方向燒逆風(fēng)火，當(dāng)火頭與逆風(fēng)火相遇時(shí)，因逆風(fēng)火已經(jīng)將火頭與控制線之間的可燃物燒除，形成較寬的阻隔帶，林火就可能熄滅[2-3]。

目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家，特別是美國(guó)西部使用推土機(jī)、空中撲救力量和地面撲火隊(duì)等聯(lián)合作戰(zhàn)的經(jīng)驗(yàn)，被各國(guó)廣泛應(yīng)用。推土機(jī)在森林火災(zāi)撲救作業(yè)和開設(shè)防火線作業(yè)中起到了不可替代的作用，效果也非常顯著。美國(guó)的卡特彼勒、日本的小松、德國(guó)的利勃海爾集團(tuán)等公司在推土機(jī)技術(shù)開發(fā)方面處于領(lǐng)先地位。

2防火犁和防火耙

2.1防火犁根據(jù)條件的不同，有多種開設(shè)防火線的方法，目前主要采用機(jī)耕法，使用拖拉機(jī)牽引防火犁開設(shè)生土隔離帶，防火犁根據(jù)犁體的不同又分為鏵式犁和圓盤犁。

美國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家防火犁的發(fā)展比較成熟。美國(guó)的防火犁主要采用圓盤犁的形式，美國(guó)ER Tillage公司研制生產(chǎn)了TerraRiser Model 3000SA、TerraRiser Model 3000R2和TerraRiser Model 4000R2等系列防火圓盤犁，該系列防火圓盤犁均采用拖拉機(jī)牽引的方式，廣泛應(yīng)用在美國(guó)的森林防火作業(yè)中。

我國(guó)的防火犁大多采用鏵式犁的形式，因?yàn)闆](méi)有專門用于開設(shè)防火線的防火犁，一般直接采用農(nóng)用犁進(jìn)行作業(yè)，由于農(nóng)用犁的工作條件與防火犁的工作條件有很大差異，而且防火犁的犁體曲面與農(nóng)用犁有很大的不同，因此導(dǎo)致防火線覆蓋效果不理想，防火效果較差，并且工作效率較低。基于這種情況，南京森林警察學(xué)院的叢靜華教授對(duì)防火犁進(jìn)行了深入研究，在2003年首次提出了用于耕翻防火線的懸掛式鏵式犁，該犁具有效率高、翻垡性能好、覆蓋效果好等特點(diǎn)，從而填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)防火犁研究的空白。

2.2防火耙防火線開設(shè)的另一種技術(shù)措施是使用拖拉機(jī)牽引防火耙進(jìn)行翻耕作業(yè)。防火耙主要應(yīng)用在雜草灌叢的林地開設(shè)防火線，圓盤耙的主要工作部件是圓犁刀和對(duì)稱的球面犁體，工作時(shí)依靠自身重量強(qiáng)行入土。優(yōu)點(diǎn)是切斷樹根、樹茬和雜草的能力較強(qiáng)，不易被雜草堵塞，遇到粗根則自其上滾過(guò)，不會(huì)使?fàn)恳侠瓩C(jī)熄火，而且圓盤耙轉(zhuǎn)動(dòng)面也不易損壞，在多草根、樹根和多石塊的土壤條件下比鏵式犁更有優(yōu)勢(shì)[4-6]。

3清林割灌機(jī)

灌木和草本是地表可燃物主要組成部分，是林分內(nèi)重要的活可燃物。割灌不僅可以減少地表的活可燃物負(fù)荷量，還可以降低可燃物分布的連續(xù)性，破壞其因自身生長(zhǎng)而形成的水平分布連續(xù)性以及與喬木、草本之間的垂直分布連續(xù)性（以防止和控制地表火向林冠火的演變蔓延）。這樣可以有效避免林火發(fā)生時(shí)的水平蔓延和垂直蔓延。割灌機(jī)還可以開設(shè)防火通道、人員避難的安全島、直升飛機(jī)停放平臺(tái)等。

早在20世紀(jì) 90 年代，美國(guó)、加拿大等國(guó)家就開始進(jìn)行大型割灌機(jī)的研究，并已經(jīng)有多款產(chǎn)品在森林消防領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。這些產(chǎn)品的共同特點(diǎn)是：自身無(wú)動(dòng)力源，使用時(shí)與其他動(dòng)力機(jī)械配置使用，采用全液壓驅(qū)動(dòng)與控制的方式，主要分為刨銑式和切割式。刨銑式割灌機(jī)具有切割和粉碎的作用，主要分為軸式刨銑和盤式刨銑2種。美國(guó)D&M Machine Division，Inc 研究開發(fā)了 Slashbuster系列清林割灌機(jī)，該機(jī)是采用盤式刨銑的方式，與挖掘機(jī)配合使用，具有作業(yè)范圍寬、作業(yè)靈活等特點(diǎn)。 加拿大DENIS CIMAF Inc.公司研制的 DAH系列清林割灌機(jī)是采用軸式刨銑，在直軸上安裝硬質(zhì)合金刀齒，當(dāng)直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)林地進(jìn)行刨銑[7-10]。切割式割灌機(jī)相比刨銑式割灌機(jī)，只有切割的功能，主要針對(duì)灌木和草本進(jìn)行切割作業(yè)，主要分為往復(fù)式切割和圓鋸片式切割。法國(guó)NOREMAT公司研制生產(chǎn)了Lamier系列圓鋸片式割灌機(jī)和Sécateur系列往復(fù)式割灌機(jī)，該類割灌機(jī)采用與拖拉機(jī)懸掛的形式，通過(guò)液壓懸臂的伸縮可以改變作業(yè)幅度。

我國(guó)森林消防主要配備的是便攜式割灌機(jī)，便攜式割灌機(jī)相比大型清林割灌機(jī)具有勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)效率低等缺點(diǎn)。而大型高效清林割灌機(jī)具有作業(yè)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，是防火清林割灌機(jī)的發(fā)展方向。黑龍江省森林工程與環(huán)境研究所在2004年對(duì)多功能清林割灌機(jī)進(jìn)行了引進(jìn)研究，北京林業(yè)大學(xué)俞國(guó)勝教授在自走式割灌機(jī)和液壓懸臂式割灌機(jī)方面進(jìn)行了研究，都取得了一定的成果。但是專門針對(duì)森林消防的大型割灌設(shè)備還很缺乏，所以有必要針對(duì)森林消防的特點(diǎn)研制開發(fā)適合森林消防需求的大型清林割灌設(shè)備。

4森林消防車

森林消防車是森林消防的重要裝備之一，它可以將消防人員和消防器材迅速帶到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，并利用車載的滅火裝置來(lái)?yè)錅缁蚩刂粕只馂?zāi)。由于運(yùn)載的需要和森林地形的復(fù)雜性，運(yùn)載能力和越野通過(guò)性能是衡量森林消防車的重要指標(biāo)。根據(jù)行走方式不同主要分為輪式和履帶式。

國(guó)外森林消防車發(fā)展較先進(jìn)的主要集中在歐洲、加拿大和美國(guó)等國(guó)家和地區(qū)，主要特點(diǎn)是大功率和集成化，價(jià)格極其昂貴。德國(guó)梅賽德斯-奔馳公司研制開發(fā)的Unimog系列森林消防車，該車有著大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，在極端地形中可以提供高的離地間隙，從而保證車輛超強(qiáng)的通過(guò)性能，此外還配有高壓霧化噴射、防護(hù)格柵以及樹枝防護(hù)架等自我保護(hù)系統(tǒng)，自我保護(hù)系統(tǒng)的配置有助于車輛穿過(guò)火墻。車輛提供6 000 L容量的水或泡沫液罐，高、中、低壓泵，水龍帶卷軸，存放鐵鏟、斧頭及其他工具的儲(chǔ)物箱，以及用于撲救草地和地面火災(zāi)的地面噴射器等。芬蘭西蘇（SISU）公司制造的NA-140雙體鉸接式兩棲運(yùn)輸車，該車多采用輕質(zhì)材料（鋁合金車架、玻璃鋼車廂、橡膠履帶等），平均接地壓強(qiáng)很小（ 9～14 kPa）， 加之該車選用大功率的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)， 所以該車具有良好的通過(guò)性和越野性能， 特別適合在沒(méi)有道路的山區(qū)、林區(qū)、沼澤地等場(chǎng)合使用，可用于向火場(chǎng)運(yùn)輸消防裝備和消防人員[11]。奧地利斯太爾-戴姆勒-普赫公司生產(chǎn)的Pinzgauer系列越野車，采用中央管狀車架保護(hù)傳動(dòng)裝置，車頭前端安裝有鋼制護(hù)板。發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在車廂內(nèi)，動(dòng)力由Z式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從管外走進(jìn)管內(nèi)，除了方便維修外，還可以最大限度增加車底凈高，增強(qiáng)通行性。車橋與車輪間采用低一級(jí)齒輪設(shè)計(jì)，使離地間隙高達(dá)335 mm。中央脊梁獨(dú)立懸掛全動(dòng)驅(qū)動(dòng)，其出眾的底盤結(jié)構(gòu)既可以用作森林消防運(yùn)輸車，也可以用作越野消防作戰(zhàn)車。捷克太脫拉（Tatra）公司研制生產(chǎn)的太脫拉越野消防車與Pinzgauer森林消防車同樣都采用中央脊梁獨(dú)立懸掛全動(dòng)驅(qū)動(dòng)，越野性能非常優(yōu)越，有4輪驅(qū)動(dòng)和6輪驅(qū)動(dòng)，最大功率可達(dá)325 kW。美國(guó)AMG公司在悍馬越野車底盤基礎(chǔ)上改裝形成森林消防車，該消防車充分繼承了悍馬的越野性能，保證了消防車在林地和沼澤的通過(guò)性。車上配備有泡沫滅火系統(tǒng)和300加侖（約1 136 L）的水箱。美國(guó)北極星工業(yè)（Polaris Industries Inc.）利用研制生產(chǎn)的ATV全地形車底盤加裝配套的氣罐驅(qū)動(dòng)式高壓噴霧系統(tǒng)配合高效環(huán)保的滅火劑及其他配套裝備對(duì)各類火源進(jìn)行撲滅。

我國(guó)從 20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行森林消防車的研究。1987年，由部隊(duì)承擔(dān)的531森林消防車的研制改裝取得成功，該車以531裝甲車為主體，用加拿大產(chǎn)的MARK3型5馬力自帶動(dòng)力的水泵及水槍為吸噴水系統(tǒng)，最大揚(yáng)程30 m，可直接撲打樹冠火。1988年，北京林業(yè)大學(xué)研制了CGL25/5 型輪式森林消防車，該車采用6輪驅(qū)動(dòng)， 具有較好的越野性能，車上除消防泵外， 還配備有手抬機(jī)動(dòng)泵和小型滅火機(jī)具， 可用于我國(guó)淺山和丘陵地區(qū)撲救中等強(qiáng)度以下的火災(zāi)。1993年，哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所研制成功了SX2 輪式越野森林消防車，該車以國(guó)產(chǎn)越野性能較強(qiáng)的集運(yùn)車作為底盤，采用6輪驅(qū)動(dòng)、最大爬坡角度25°、最快速度為37.9 km/h。1994 年，北京林業(yè)大學(xué)研制了6MX 系列車載可卸式森林消防裝置， 該裝置由水箱、輕型消防泵、膠管卷筒、射水槍和管道系統(tǒng)等部件組成，具有裝拆迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。1995 年， 北京林業(yè)大學(xué)和北京北方車輛制造廠聯(lián)合研制出了BFC804 型履帶式森林消防車。該車具有強(qiáng)大的滅火能力和超群的水陸越野性能、滿載總質(zhì)量14 536 kg、最大爬坡角度32°、最小轉(zhuǎn)彎半徑1.5 m、水上可浮渡、最高車速50 km/h；主消防設(shè)備水箱容積1 500 L、水泵揚(yáng)程80 m、水槍有效射程 25 m（水平），并能點(diǎn)射和連續(xù)射。2010年，湖南江麓機(jī)電科技（集團(tuán)）有限公司研制了SXD09多功能履帶式森林消防車，該車采用了軍用履帶裝甲車輛的技術(shù)和成熟可靠的零部件，具備多種森林滅火裝置和手段，水滅火消防裝置為基本配置，除此之外，還可根據(jù)滅火作業(yè)的需要在車上臨時(shí)安裝推土鏟、耕翻犁、滅火炮（彈）和風(fēng)力滅火機(jī)等裝置。2011年，哈爾濱第一機(jī)械集團(tuán)有限公司完成了第一輛蟒式全地形森林消防車的改裝工作，該車性能極其優(yōu)越，可在沒(méi)有任何道路的情況下，自由穿行于丘陵、沼澤、森林等地帶，對(duì)林區(qū)內(nèi)任何位置發(fā)生的火情，均可起到快速運(yùn)兵、控制火勢(shì)的作用。隨車配置了撲火指揮導(dǎo)航儀和GPS導(dǎo)航跟蹤系統(tǒng)等裝備，取水滅火裝備能以林區(qū)內(nèi)自然水源取水滅火，并且可以進(jìn)行隔離帶碾壓、噴淋阻隔林火蔓延。此外，泰州林海集團(tuán)研制了LH300ATV 森林消防系統(tǒng)，該系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容主要是將林海自主研制生產(chǎn)的ATV 全地形車和各種滅火技術(shù)有機(jī)地融合在一起，一般由細(xì)水霧消防全地形車、消防泵接力傳輸消防全地形車、風(fēng)力滅火消防全地形車和人員運(yùn)輸消防全地形車組成[12-13]。

通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)研制的幾款履帶式森林消防車大多是在軍用履帶式裝甲輸送車的基礎(chǔ)上改裝而來(lái)，主要以運(yùn)輸消防人員和器材為主，行進(jìn)速度相對(duì)較慢，載水量不足，不能適應(yīng)快速滅火和用水滅火的要求。國(guó)內(nèi)輪式森林消防車大多在城市消防車的基礎(chǔ)上改裝而來(lái)，其野外通過(guò)性差，功能比較單一。目前很少有專門用于森林防火的多功能輪式森林消防車方面的相關(guān)研究。因此，多功能輪式森林消防車的開發(fā)研究將是未來(lái)森林消防車研制的方向。

5結(jié)語(yǔ)

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)地面大型森林消防裝備的發(fā)展還相對(duì)落后，專門針對(duì)森林消防的地面大型裝備還很缺少，要撲滅高強(qiáng)度火和控制大面積的森林火災(zāi)，就必須要有系列化的地面大型森林消防裝備作支撐，所以發(fā)展地面大型森林消防裝備尤為關(guān)鍵。我國(guó)地面大型森林消防裝備的發(fā)展一方面要積極學(xué)習(xí)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)與裝備，另一方面應(yīng)結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況， 綜合分析地面大型森林消防裝備的功能需求，自主研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的地面大型森林消防裝備。裝備的研發(fā)既要充分利用高速發(fā)展的現(xiàn)代技術(shù)和新型材料， 提高裝備的整體技術(shù)含量， 又要遵循實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性原則， 從理論和技術(shù)原理的深層次上對(duì)裝備的結(jié)構(gòu)、性能、功用真正做到科學(xué)合理和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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