漆燚 季方 李力 殷豪 張佳

摘要：針對(duì)森林火災(zāi)的特點(diǎn)及現(xiàn)有減災(zāi)救援裝備的局限性，通過(guò)對(duì)火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)，利用火箭彈射程遠(yuǎn)、短時(shí)間內(nèi)齊射密度大的特點(diǎn)，研制一款主要用于普通森林消防車無(wú)法到達(dá)或消防人員不易靠近的大面積火災(zāi)救援、火勢(shì)壓制、隔離、撲滅的滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)的研制與應(yīng)用可減少消防人員作業(yè)過(guò)程潛在危險(xiǎn)，提高保障森林資源安全的能力。

關(guān)鍵詞：火箭式；遠(yuǎn)距；森林消防；滅火系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：X932? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1227（2024）03-0013-04

森林、草原資源是我國(guó)自然資源的重要組成部分，是林業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人民生活的物質(zhì)財(cái)富，更是良好生態(tài)環(huán)境的重要保障。森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性極大、處置救助較為困難的自然災(zāi)害，其危害已引起各國(guó)的普遍重視。

目前森林草原火災(zāi)撲救主要有單兵人工滅火、地面消防車輛和航空滅火三種手段。單兵人工滅火需要投入大量的人力前線滅火，危險(xiǎn)系數(shù)大，滅火效率低，作業(yè)安全無(wú)保障。普通森林消防車噴灑水系滅火劑，噴水距離較近，最遠(yuǎn)不超過(guò)50m，在山間林區(qū)無(wú)路通行的情況下很難發(fā)揮作用?，F(xiàn)代消防飛機(jī)按其飛行原理可分為固定翼飛機(jī)和直升機(jī)兩大類。固定翼消防飛機(jī)飛行速度快、航程遠(yuǎn)、載重量大，能夠有效撲滅過(guò)火面積不超過(guò)2000m2的小面積火災(zāi)，但其不僅成本高，還受水源地、天氣等環(huán)境因素限制，不能廣泛應(yīng)用。

近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了新型滅火裝備，如重慶長(zhǎng)安工業(yè)集團(tuán)研制的SLM105型森林滅火發(fā)射系統(tǒng)[1]，主要采用單管發(fā)射器發(fā)射單發(fā)裝填4.5kg滅火劑的滅火彈，可有效抑制火勢(shì)蔓延，在距離火場(chǎng)300～1000m處發(fā)射，一定程度上減小了作業(yè)人員的生命危險(xiǎn)。但其射程較近，且發(fā)射精度較低，作業(yè)效果較差，不能完全滿足森林消防所需。

1 火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

1.1? 火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

在分析森林火災(zāi)的特點(diǎn)及現(xiàn)有減災(zāi)救援裝備的局限性的基礎(chǔ)上，以中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)江山重工研究院有限公司先進(jìn)的國(guó)家火箭炮研發(fā)平臺(tái)、制造等相關(guān)技術(shù)和多年的專用車改裝生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，研究與開(kāi)發(fā)火箭式遠(yuǎn)距森林消防滅火系統(tǒng)：一種不受地形地勢(shì)所限、靈活機(jī)動(dòng)、便于攜帶、遠(yuǎn)距密集發(fā)射、滅火面積大、安全高效的滅火系統(tǒng)。

火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)主要應(yīng)用于森林、草原等林場(chǎng)、草場(chǎng)的消防滅火。對(duì)于各種林木、草坪的滅火，特別是對(duì)于人員不易進(jìn)入的懸崖壁等場(chǎng)合，采用車載火箭多管遠(yuǎn)距發(fā)射，機(jī)動(dòng)快速、著彈精準(zhǔn)，能達(dá)到顯著的滅火效果，實(shí)現(xiàn)森林草原火災(zāi)的火勢(shì)壓制、隔離與撲滅。

總體設(shè)計(jì)在調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)森林火災(zāi)消防需求進(jìn)行分析并確定實(shí)現(xiàn)方案，初步選擇運(yùn)行體的類型及具體型號(hào)，確定定向器的型式、數(shù)量及各部件的結(jié)構(gòu)式樣，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行總體布局（如各部件的結(jié)構(gòu)尺寸、相互配置、重量、重心分布等）。

火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)選用東風(fēng)民用底盤作為運(yùn)載體，采用平板式起落架[2]、行星減速箱式方向機(jī)[3]等結(jié)構(gòu)。在技術(shù)設(shè)計(jì)中，對(duì)總體結(jié)構(gòu)和各主要系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算與仿真分析，通過(guò)計(jì)算與分析，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)可自動(dòng)定位滅火系統(tǒng)與火場(chǎng)坐標(biāo)，自動(dòng)進(jìn)行彈道解算[4]，并根據(jù)風(fēng)速風(fēng)向和定向信息進(jìn)行修正，通過(guò)自動(dòng)操瞄系統(tǒng)控制定向器俯仰與回轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)整射向射角，最后實(shí)施火箭滅火彈發(fā)射，實(shí)現(xiàn)高效大面積遠(yuǎn)距滅火作業(yè)。采用電缸式高低機(jī)并通過(guò)對(duì)其受力點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大限度降低舉升力。底架聯(lián)接采用改裝車行業(yè)通用聯(lián)接形式，并采取厚薄雙螺母防松技術(shù)[5]。在自動(dòng)、電動(dòng)的基礎(chǔ)上加裝簡(jiǎn)易手動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)的手操功能。火箭式遠(yuǎn)距森林消防滅火系統(tǒng)總體布置見(jiàn)圖1。

主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)：底盤軸數(shù)：2軸；底盤軸距：3800mm；最大行駛速度：84km/h；燃油續(xù)駛里程：500km；發(fā)射管數(shù)：24管；發(fā)射管口徑：122mm；射程：1～3km （覆蓋）；單發(fā)撒布面積：100m2。

火箭式遠(yuǎn)距森林消防滅火系統(tǒng)三維模型見(jiàn)圖2，作業(yè)場(chǎng)景效果圖見(jiàn)圖3。

1.2? 滅火彈單元

目前，世界上的滅火劑共有六種：水、泡沫滅火劑、干化學(xué)滅火劑、干粉滅火劑、二氧化碳滅火劑和清潔滅火劑，火災(zāi)種類大體分為A類、B類、C類和D類四種，各種滅火劑都有其各自的特點(diǎn)和用途。森林火災(zāi)應(yīng)屬于A類：可燃性固體物質(zhì)火災(zāi)。火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)滅火彈自身攜帶燃燒劑、氧化劑和滅火劑，以熱氣流高速向后噴出，利用產(chǎn)生的反作用力向前運(yùn)動(dòng)將滅火劑拋射至目標(biāo)火場(chǎng)。為保證拋射精度，滅火彈定向管設(shè)有螺旋導(dǎo)槽，滅火彈在定向管內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受到發(fā)動(dòng)機(jī)推力、閉鎖力、定向管對(duì)定心部撞擊力、螺旋導(dǎo)槽對(duì)定向鈕的碰撞力及彈重力等作用[6]，滅火彈會(huì)以旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)進(jìn)行飛行，液態(tài)滅火劑會(huì)影響滅火彈著彈精度，故火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)滅火彈滅火部采用干粉滅火劑。

火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)滅火彈射程1～3km，內(nèi)裝干粉滅火劑，單發(fā)撒布面積100m2，齊射24發(fā)滅火面積可達(dá)2000m2。滅火彈由引信、滅火部、火箭部組成，見(jiàn)圖4。滅火彈能在不同的山地和平面觸發(fā)引爆，可根據(jù)火場(chǎng)實(shí)際情況分別選擇碰炸、擦地炸、近地炸等不同引信工作方式，開(kāi)倉(cāng)藥爆炸[7]。同時(shí)具備延時(shí)自毀功能，確保滅火彈可靠作用。殼體[8]材料選用非金屬工程塑料材料。122mm火箭滅火彈見(jiàn)圖5。

1.3? 試驗(yàn)驗(yàn)證

1.3.1? 滅火彈靜態(tài)滅火試驗(yàn)

2021年6月16日，滅火彈項(xiàng)目組在試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了3發(fā)滅火彈滅火部靜態(tài)滅火試驗(yàn)，試驗(yàn)品數(shù)量3發(fā)，試驗(yàn)品技術(shù)狀態(tài)見(jiàn)表1。

1.3.1.1? 試驗(yàn)方法

將自制試驗(yàn)架放置于平坦空曠地面并將其固定，隨后進(jìn)行滅火部裝藥，然后按照滅火試驗(yàn)方案布置好試驗(yàn)火堆（火堆數(shù)量為3個(gè)，每個(gè)火堆直徑1m厚度10cm，火堆材料為松針，3個(gè)火堆布設(shè)位置如圖6所示，火堆燃燒時(shí)火焰高度不超過(guò)2m）。滅火試驗(yàn)整體方案示意圖見(jiàn)圖7。

1.3.1.2? 試驗(yàn)結(jié)論

綜上得出滅火彈滅火部可對(duì)A處、B處火點(diǎn)進(jìn)行滅火，對(duì)C處火點(diǎn)進(jìn)行有效抑制。

1.3.2? 綜合試驗(yàn)及山林滅火研究性演練

2021年8月，火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)在我國(guó)某試驗(yàn)基地完成外場(chǎng)綜合靶試試驗(yàn)，見(jiàn)圖12。本次綜合靶試共發(fā)射8發(fā)滅火彈，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，火箭式遠(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)各功能完備，性能達(dá)標(biāo)。

2022年5月，該系統(tǒng)參加湖北省軍分區(qū)組織的軍地聯(lián)合應(yīng)急救援研究性演練，演練現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置目標(biāo)火源為1.5km外，普通森林消防車和消防人員不易到達(dá)的山林火，過(guò)火總面積約1000m2?；鸺竭h(yuǎn)距森林滅火系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)裝填、瞄校后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)炮，先后采用單射1發(fā)、連射2發(fā)和齊射13發(fā)的方式進(jìn)行了滅火作業(yè)發(fā)射。滅火作業(yè)發(fā)射見(jiàn)圖13，滅火彈命中火場(chǎng)見(jiàn)圖14。

作為最前沿、最先進(jìn)的遠(yuǎn)距滅火系統(tǒng)，本次研究性演練采用連射方式共發(fā)射122mm滅火彈16發(fā)，全部精準(zhǔn)命中遠(yuǎn)方1.5km處目標(biāo)火場(chǎng)內(nèi)，中心點(diǎn)處山火被撲滅，周邊火勢(shì)得到有效壓制與撲滅，只留有零星余火。無(wú)人機(jī)空中偵察滅火效果見(jiàn)圖15。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)森林、草原火災(zāi)突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、危險(xiǎn)性高和處置救助困難的特點(diǎn)，以及現(xiàn)有裝備無(wú)法有效滿足救災(zāi)需求，避免救援人員傷亡的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)火箭式遠(yuǎn)程森林消防滅火系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，研制一款射程遠(yuǎn)、滅火效率高、安全可靠的森林、草原滅火系統(tǒng)。本系統(tǒng)在研制過(guò)程中，模塊化設(shè)計(jì)大大降低了裝配過(guò)程的工作時(shí)間和難度，整車裝配前先按照總裝要求對(duì)汽車底盤進(jìn)行改裝，主要根據(jù)整車氣路、電路需求對(duì)底盤氣路和電路進(jìn)行改裝與線路敷設(shè)，并在底盤大梁相應(yīng)位置安裝定位支耳和止推板，底盤車架尾部進(jìn)行后尾燈的拆卸與移位，并按照相關(guān)規(guī)范完成側(cè)防護(hù)和后下部防護(hù)的汽改工作，保證整車側(cè)后防護(hù)滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

該系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用將提高保障森林資源安全的能力，提高我國(guó)森林防火裝備水平，避免消防人員救災(zāi)傷亡。

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