◆湖南省汨羅市第一中學 盧 佳 吳宇熙

森林火災不僅會燒毀成片的樹木、傷害森林中的動物，還會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，甚至會破壞生態(tài)平衡。

現(xiàn)有的森林滅火裝備眾多，主要有風力滅火機、滅火水槍、高壓細水霧滅火機、滅火彈等，但森林滅火是一項收效甚微且危險系數(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、設計思路

經(jīng)調(diào)查討論，我們設計在森林中每隔一段距離安裝一個自動式森林滅火裝置，它不僅能在火災發(fā)生初期第一時間檢測到火災情況，還能自動啟動滅火程序并發(fā)送火災預警。該裝置可遠程操控，既能保證消防員的人身安全又能及時將大火撲滅。

我們對自動式森林滅火裝置的外觀、最佳滅火水溫展開了探究。相關研究顯示，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。在滅火實驗中，1 L熱水每秒起到的滅火效果相當于20~30 L的冷水。

圖1 裝置整體設計圖

二、結構設計

圖2 裝置頂部結構圖

裝置頂部采用轉軸形式，可讓“葉片”轉動從而增大噴水的范圍?！叭~”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。

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

裝置管道的外殼使用抗腐蝕性材料，在運輸過程中還能對水進行加熱，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，用來進行水循環(huán)的管道還能檢驗滅火裝備能否正常運行。

圖3 裝置底部結構圖

圖4 裝置管道內(nèi)部結構圖

三、工作原理

當森林火災發(fā)生后，遠程控制相關區(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”轉動，將水蒸氣或水珠噴灑到需要滅火的區(qū)域，最后利用無人機觀測火勢，火被撲滅后滅火裝置自動關閉。