程 鈞，王麗晶

（應(yīng)急管理部上海消防研究所，上海 200032）

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，火災(zāi)呈現(xiàn)出損失大、多樣化等特點(diǎn)，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，救援難度相應(yīng)增大。在很多的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，消防員與消防裝備無(wú)法從建筑物外部進(jìn)行滅火，若進(jìn)入建筑物內(nèi)部進(jìn)行救援，滅火效率低，無(wú)法保障自身的生命安全。在這種情況下，國(guó)內(nèi)外消防車(chē)企業(yè)研發(fā)出了多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)。當(dāng)撲救大型油罐火災(zāi)與中低層建筑內(nèi)部火災(zāi)時(shí)，多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的臂架可以穿透墻壁、窗戶以及房頂?shù)?，直接?duì)準(zhǔn)燃燒物并噴射滅火劑，及時(shí)控制火災(zāi)蔓延，從而快速滅火[1]。多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)可以高效完成救援任務(wù)，保障消防員的生命安全。

1 多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑面積越來(lái)越大，建筑高度越來(lái)越高，機(jī)械化程度越來(lái)越高，建筑內(nèi)人員越來(lái)越密集，現(xiàn)有的普通消防車(chē)已經(jīng)無(wú)法滿足其滅火的需求，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外消防車(chē)生產(chǎn)廠商開(kāi)始著眼于研發(fā)多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)。多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)主要用于大型倉(cāng)庫(kù)、地下室、悶頂火災(zāi)、油罐火災(zāi)、大跨度廠房等危險(xiǎn)性較大的滅火救援現(xiàn)場(chǎng)。多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)被稱為“力氣最大的消防車(chē)”，既能穿透屋頂和墻壁，又可以進(jìn)行大流量噴射滅火，非常實(shí)用，其功能和破拆速度是云梯車(chē)加人工破拆器材所不能比擬的[2]。

2010 年，湖北首臺(tái)多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)投入使用，由牡丹江森田特種車(chē)輛改裝有限責(zé)任公司生產(chǎn)，如圖1 所示。該車(chē)具有起吊、抓舉、破碎、破拆、18 m以上舉高噴射滅火五大功能，其強(qiáng)力臂上設(shè)有液壓鉗、液壓抓斗、液壓破碎錘3 個(gè)接頭，可快速更換，在地震救援中將發(fā)揮重要的作用，并且可以在滅火的同時(shí)進(jìn)行破拆。

圖1 湖北首臺(tái)多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)

2013 年，青島首臺(tái)多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)投入使用，如圖2 所示。這臺(tái)消防車(chē)吊臂的頂端有一個(gè)直徑約30 cm 的鉆頭，既能穿透屋頂和墻壁，也能以3 000 L/min 水的噴速進(jìn)行滅火。

圖2 青島首臺(tái)多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)

2014 年，黑龍江省首輛多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)在哈爾濱投入使用，如圖3 所示。該多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)采用德國(guó)MAN 底盤(pán)，由意大利CTE 公司生產(chǎn)，其下車(chē)部分采用H 形支腿調(diào)平系統(tǒng)，上車(chē)部分采用獨(dú)有的高噴臂與破拆臂雙臂架結(jié)構(gòu)。高噴臂采用強(qiáng)力多邊形截面構(gòu)成的伸縮臂，最大工作高度達(dá)20 m，頂端固定美國(guó)AKRON 公司生產(chǎn)的電動(dòng)水和泡沫兩用消防炮，流量大于等于3 800 L/min。破拆臂是目前世界上最先進(jìn)的技術(shù)，由多節(jié)伸縮臂與折疊臂組成，不僅可以完成起吊工作，還配有液壓剪、抓攏鉗、鑿鉆、銑挖工具進(jìn)行破拆，避免了消防員在滅火過(guò)程中可能受到的傷害。

圖3 黑龍江多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)

2016-08-25，多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)入駐廈門(mén)消防支隊(duì)特勤一中隊(duì)。該多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)配備了15.8 m 的強(qiáng)有力機(jī)械手臂，最多可以吊起4.5 t 的重物，伸縮式功能使它的最大工作高度達(dá)到18 m，并可做110°旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的強(qiáng)臂頂端配有由5 個(gè)刀齒組成的夯錘式炮頭，炮頭既可以噴水和泡沫，又可以進(jìn)行破拆，可用于需要破拆的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，如密閉的油罐、墻壁等。當(dāng)強(qiáng)臂打通障礙物，就可以直接噴入泡沫起到覆蓋阻燃的作用。

2018-11-02，浙江省臺(tái)州市也引進(jìn)了多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)，如圖4 所示。該車(chē)配備了滅火系統(tǒng)、移動(dòng)破拆系統(tǒng)和消防水炮。其中，滅火系統(tǒng)包括A 類(lèi)泡沫和水，移動(dòng)破拆工具組為奧地利進(jìn)口，最大擴(kuò)展壓力為22 t，最大剪切壓力為15 t，消防水炮包括快攻滅火系統(tǒng)和電動(dòng)感消防水炮，快攻滅火系統(tǒng)包括滅火槍、56 m 電動(dòng)卷盤(pán)，它的特點(diǎn)是無(wú)需鋪設(shè)水帶即開(kāi)即用，電動(dòng)感消防水炮的特點(diǎn)是泡沫射程40 m，水直流射程55 m，可通過(guò)駕駛室內(nèi)遙感控制。

圖4 臺(tái)州多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)

2 多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)應(yīng)用技術(shù)研究

2.1 多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的組成

多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)主要包括底盤(pán)、副車(chē)架、臂架、前后支腿和轉(zhuǎn)臺(tái)等，具體的結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖5 多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)整體結(jié)構(gòu)示意圖

多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的底盤(pán)一般根據(jù)重型卡車(chē)進(jìn)行改制而成，底盤(pán)主要根據(jù)其承載重量而進(jìn)行選擇，對(duì)于底盤(pán)的改裝要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

副車(chē)架是和支腿連接在一起的，工作時(shí)是很重要的受力結(jié)構(gòu)。

臂架對(duì)于多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)來(lái)說(shuō)非常的重要，是主要的受力構(gòu)件，它關(guān)系著多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的承載能力、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等整車(chē)性能。

2.2 破拆臂的動(dòng)力學(xué)分析

破拆臂是多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的重要構(gòu)件，它使得多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)可以實(shí)現(xiàn)高噴滅火、破拆、起吊、舉升、照明等功能。因此，需要對(duì)多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的破拆臂進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，具體的仿真分析過(guò)程如圖6 所示。

圖6 破拆臂動(dòng)力學(xué)仿真分析流程圖

從圖6 中可以看出，破拆臂架的動(dòng)力學(xué)分析主要包括多剛體動(dòng)力學(xué)分析和靜力學(xué)模態(tài)分析[3]。通過(guò)多體動(dòng)力學(xué)分析，得到工作過(guò)程中臂架系統(tǒng)各油缸、鉸點(diǎn)受力變化情況以及臂架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況，為臂架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供依據(jù)；通過(guò)模態(tài)分析以及臂架姿態(tài)對(duì)固有頻率影響的探討，得到臂架的振動(dòng)特性，為臂架的減振設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，滅火救援的現(xiàn)實(shí)需要以及技術(shù)的更新，多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)將會(huì)呈現(xiàn)出以下趨勢(shì)：①市場(chǎng)更加活躍。隨著搶險(xiǎn)、救援的場(chǎng)合越來(lái)越復(fù)雜，多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)將會(huì)突顯出其優(yōu)勢(shì)。越來(lái)越多的城市將會(huì)配備多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)，多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的市場(chǎng)將被打開(kāi)，需求量將會(huì)大幅增加，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)隨之變得激烈。②規(guī)格愈加多樣。隨著市場(chǎng)需求的多樣化，多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的種類(lèi)將更加齊全，規(guī)格與參數(shù)也將更加豐富，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的完善。③技術(shù)愈加成熟。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)的需求將不斷增多，客戶將不僅滿足于多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)破拆、噴水滅火等基本功能的實(shí)現(xiàn)，將會(huì)更全面地關(guān)注其質(zhì)量和性能。消防車(chē)企對(duì)研發(fā)投入的增加，也會(huì)使得多功能強(qiáng)臂破拆消防車(chē)技術(shù)更加成熟。