自動(dòng)式森林滅火裝置

◆湖南省汨羅市第一中學(xué) 盧 佳 吳宇熙

森林火災(zāi)不僅會(huì)燒毀成片的樹木、傷害森林中的動(dòng)物，還會(huì)降低植被的生存能力，引發(fā)土壤貧瘠，使森林水源受到污染，甚至?xí)茐纳鷳B(tài)平衡。

現(xiàn)有的森林滅火裝備眾多，主要有風(fēng)力滅火機(jī)、滅火水槍、高壓細(xì)水霧滅火機(jī)、滅火彈等，但森林滅火是一項(xiàng)收效甚微且危險(xiǎn)系數(shù)極高的工作。如何在保證人員安全的前提下快速有效地滅火，防止森林火勢的蔓延？

一、設(shè)計(jì)思路

經(jīng)調(diào)查討論，我們設(shè)計(jì)在森林中每隔一段距離安裝一個(gè)自動(dòng)式森林滅火裝置，它不僅能在火災(zāi)發(fā)生初期第一時(shí)間檢測到火災(zāi)情況，還能自動(dòng)啟動(dòng)滅火程序并發(fā)送火災(zāi)預(yù)警。該裝置可遠(yuǎn)程操控，既能保證消防員的人身安全又能及時(shí)將大火撲滅。

我們對自動(dòng)式森林滅火裝置的外觀、最佳滅火水溫展開了探究。相關(guān)研究顯示，水蒸氣的滅火效果更好，開水的滅火效果比溫水高5倍，比冷水滅火效果高10倍以上。在滅火實(shí)驗(yàn)中，1 L熱水每秒起到的滅火效果相當(dāng)于20~30 L的冷水。

圖1 裝置整體設(shè)計(jì)圖

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2 裝置頂部結(jié)構(gòu)圖

裝置頂部采用轉(zhuǎn)軸形式，可讓“葉片”轉(zhuǎn)動(dòng)從而增大噴水的范圍。“葉”接軸起到固定“葉片”的作用，“葉片”中間有一排二氧化碳排氣孔，水汽排出孔的分布更多、更廣，便于快速滅火。太陽能集熱板位于“葉片”上方，加熱管可吸收太陽能用于加熱水。

裝置底部連接一個(gè)高濃度二氧化碳存儲(chǔ)裝置和蓄水裝置。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，裝置釋放高濃度二氧化碳，撲滅其周邊的大火，保證裝置正常運(yùn)行。蓄水裝置里裝有常溫水以及一個(gè)水泵，水泵能將水送至更高處，增強(qiáng)滅火效果。

裝置管道的外殼使用抗腐蝕性材料，在運(yùn)輸過程中還能對水進(jìn)行加熱，形成一部分水蒸氣和高溫水，管道的隔熱層有助于保持水溫。另外，用來進(jìn)行水循環(huán)的管道還能檢驗(yàn)滅火裝備能否正常運(yùn)行。

圖3 裝置底部結(jié)構(gòu)圖

圖4 裝置管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

三、工作原理

當(dāng)森林火災(zāi)發(fā)生后，遠(yuǎn)程控制相關(guān)區(qū)域的滅火裝置開啟二氧化碳輸送管，減弱裝置周圍的火勢，保證裝置能正常工作。接著打開水汽輸送管，使“葉片”轉(zhuǎn)動(dòng)，將水蒸氣或水珠噴灑到需要滅火的區(qū)域，最后利用無人機(jī)觀測火勢，火被撲滅后滅火裝置自動(dòng)關(guān)閉。