多功能森林消防車改進設計及分析

孫杰

摘 要：作為最為嚴重的自然災害之一，森林火災已成為各國關注的重點內容，諸多國家都在不斷的研發森林消防車來應對森林火災，并且可及時的將消防員與消防器材運送至火災現場。我國近年來在森林消防車的改造方面取得了一定的成果，本文將重點對森林消防車的改進設計與分析進行論述。

關鍵詞：多功能；森林消防車；改進設計及分析

森林消防車對于預防及控制森林火災具有重要作用。在我國境內具有較大的山區與林區，每年夏季時經常發生森林火災，若單純的依靠人為滅火，不僅無法提升滅火的效率，更會對人身安全造成一定的威脅。為此我國相關部門必須加大力度對森林消防車進行技術改進，使其適應滅火需求。

1 多功能消防車整車總體設計需求

對于森林消防車的技術改造必須符合我國的基本森林分布狀況，具備高性能與高效的滅火能力。通過對消防車輛的底盤、高揚程泡沫滅火技術與高壓水槍的技術改造，來提升森林消防車的工作性能，為有效的抑制火情提供充足的技術保障。對于森林消防車設計的總體需求如下：第一，消防車各性能指標數必須與計劃一致。第二，在進行改造時必須嚴格遵守相關的法律法規，避免發生侵權行為。第三，改裝后對相關的性能進行檢驗，確保消防車的正常運行。第四，對于改裝的各部件進行合理的布置，以便于拆組。第五，對改裝過程中的各種矛盾進行協調，確保改裝工作的順利進行。

2 多功能森林消防車的各方面改進設計

2.1 關于前頂撞裝置的改進設計

第一，確定前頂撞的結構改造方案。當森林消防車行駛在森林中時，經常遇見障礙物，若強行通過則必然對消防車造成損害，進而影響消防車的工作效率，為此必須對消防車的前頂撞裝置進行改進。為確保消防車具有良好的穩定性，可用兩塊分別長為1290mm，厚度為15mm的鋼板以1450的夾角進行焊接，形成強有力的前頂撞裝置，將刀片固定在鋼板下方，使其免受障礙物的困擾。

第二，切割機理。在無外力支持進行灌木桿的切割時，若僅僅依靠自身的抗彎能PW是無法與刀片的切割力P相比擬的。然而若將刀片進行高速的旋轉，則會產生較大的加速度，并且會產生與前進方向相反的慣性力Pg，當加速度增大時，慣性力會變大，莖稈的抗彎能力則會愈強。

2.2 關于防火開溝器的改進設計

對于防火開溝器的設計必須符合如下要求：首先，對開溝器進行合理的設計，使其與消防車的整體搭配，避免使消防車的性能受到影響。其次，由于森林火災具有不確定性，只有加強開溝器的自動化設計，才能使其適應多變的情況。最后，必須確保刀片的強度與鋼度，使其能夠從容的適應森林的工況。

第一，確定合理的開溝器方案。就目前的森林消防車的實際情況而言，犁式開溝器使較為常見的開溝器。其整體主要由其部分構成：上承載部件主要用于對開溝器進行固定與支撐；中承載部件主要起承上啟下作用，承上則是連接圓柱導軌與液壓桿，啟下則是連接下承載部件；下承載部件主要用于將刀片進行整合，同時通過三點與中承載部件進行連接，鏵式犁的間距為590mm。

第二，對液壓缸與液壓回路進行設計。開溝器的液壓回路主要包括五方面內容，即液壓缸、三位四通電磁換向閥、溢流閥、液壓泵與液壓泵驅動機。其中液壓缸是核心部位，在對液壓回路進行設計前，必須對液壓系統的工作壓力進行確定。

第三，進行鏵式犁開溝器的防火試驗。在對犁式開溝器設計完畢后，必須對開溝器進行防火試驗，以此來斷定其性能是否符合需求。應將試驗的地點選在雜草叢生之地，速度設為一檔，并且只需進行一次試驗，若試驗結果在95%以上，則視為改造成功，若低于此數值，則必須進行重新改造。

2.3 關于車箱的改進設計

對于車箱的改造應具體符合如下要求：首先，經過合理的改造，需要使消防車能夠攜帶更多的消防器材，實現多種不同的消防功能。其次，車箱結構需要與消防車底盤匹配，既需與底盤的承受力相適應，又必須在遵守規定的情況下與外形匹配。最后，確保各消防設施之間具有獨立性，便于隨時的應用。為承載大量的水與泡沫，并且保證其能夠得到合理的應用，應合理的對儲存罐進行改造。目前較為適合的水儲存罐的尺寸為2940*770*1500mm，泡沫儲存罐的的合理尺寸為1100*700*1700mm，在實際的滅火工作中，車箱尾部的裝置可將水與泡沫進行混合，之后再進行噴射，有效的達到滅火目的。

3 對多功能森林消防車的分析

第一，對車箱結構進行靜態分析。由于車骨架是整車的重要組成部分，因此必須確保車骨架的強度。就目前情況而言，我國的森林消防車主要采用的是鋼骨架結構，通過采用Mechanical整體自動化技術對網格進行自動的劃分。由于車箱與車架通過縱梁進行連接，因此對于車箱的約束位置應選為車箱與車架固定的縱梁之上，約束的方式采用固定約束的方式進行，消防車的載荷量應按照滿載時的重量乘以動載荷量來進行計算。

第二，對車箱結構進行模態分析。進行模態分析時無需增加外載荷，只需增加一定的約束條件即可。消防車在行駛過程中，必須確保車箱具有足夠的靜強度與剛度，此外還必須對消防車的振動情況進行考慮，為避免發生共振現象，車箱固有的振動頻率必須大于其工作頻率。

第三，對車骨架的強度進行分析。消防車的車骨架支撐著各種零部件，并且還需承受各種部件傳遞給它的力矩，為此，車骨架的設計必須滿足如下需求：其一，車骨架的選擇必須符合消防車的整體布置需求。由于森林消防工作具有復雜多變的情形，車內的各零部件必須具有良好的配合且需相互獨立。其二，車骨架必須具有較高的強度與剛度。其三，車骨架的質量應足夠的輕巧，以此來提升消防車整體的輕量化。其四，車骨架的結構應盡可能的簡單，便于在出現故障時可隨時進行拆卸。其五，車骨架應盡可能與車身及各總成相匹配，以此提升消防車的穩定性，避免在運行過程中出現安全事故。

第四，對驅動橋殼的強度進行分析。由于對森林消防車進行改裝后，其載荷必然會發生變化，為滿足使用需求，相關技術人員必須對車橋結構的強度進行分析。其中主要包括對橋殼的靜態分析，即對最大向力工況、最大牽引力工況與最大制動力工況進行分析，還包括對驅動橋殼的疲勞分析與模態分析。

第五，對消防車的重心參數進行分析。該分析主要包括以下兩種方式，即實驗法與估算法。首先，實驗法。在對消防車的水平位置進行測量時，需要清楚的了解消防車的總體質量與前軸軸荷，并通過如下的公式進行計算：

（其中L代表軸距，L1代表消防車重心與前軸之間的距離，G0代表消防車的總質量，G1代表前軸承載量。）其次，估算法。該方式主要被應用于消防車設計的初級階段。在設計的初級階段中，由于所有零部件的位置已被固定，因此只需估算其重心位置，便可得知其是否符合相應的標準，若不符合，則必須進行重新改造，直至符合標準為止。

4 結束語

森林消防車對于森林防火具有至關重要的作用，傳統的森林消防車已無法適應現代化的發展形勢，因此只有對其進行改造，使其同時具有多方面的性能，才能有效的為森林防火提供保障，切實的對森林火災進行防控，避免造成更大的損失，同時維護消防員的安全。

參考文獻

[1]錢嘯冬，茹煜，汪東，等.森林防火開溝犁的設計及性能分析[J].林業科技開發，2016， 1（4）：118-123.

[2] 王哲，鄭燕萍，汪東，等.輪式多功能森林消防車的設計[J].消防科學與技術，2016（2）：244-247.

[3] 孟瑩，于文華，蔡亞光.森林消防車整車行駛平順性試驗研究[J].林業機械與木工設備，2015（3）：22-26.