一種國(guó)產(chǎn)泡沫－水兩用 多自由度空間炮的基本性能研究

侯紅鑫

摘要：目前一線消防救援隊(duì)伍普遍配發(fā)的常規(guī)移動(dòng)消防炮必須固定在地面，且通常情況下只能在一個(gè)平面內(nèi)實(shí)施滅火，面對(duì)復(fù)雜多樣的警情，普通移動(dòng)炮滅火角度無法滿足火場(chǎng)實(shí)際需要。從普通移動(dòng)炮火場(chǎng)處置過程中所普遍存在的局限性入手，通過設(shè)定不同規(guī)格的夾具及預(yù)設(shè)平臺(tái)，保證消防救援隊(duì)伍能夠在處置現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)建立安全的水槍陣地，保證消防炮射流能夠觸及火場(chǎng)的各個(gè)角落，最大限度保證了各類滅火戰(zhàn)斗行動(dòng)的高效完成。

關(guān)鍵詞：消防水炮；多自由度空間炮；滅火角度；作戰(zhàn)效能

中圖分類號(hào)：TU998.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1227（2022）12-0015-04

目前，隨著我國(guó)各類建筑物空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜、施工技術(shù)越來越高，相鄰建筑物之間的空間普遍較為狹小，火災(zāi)事故發(fā)生后消防車通常無法有效靠近起火部位，而由于傳統(tǒng)的消防炮通常只能設(shè)置在地面上且通常只能在一個(gè)平面內(nèi)實(shí)施滅火（如圖1所示），一旦燃燒部位在消防炮的射水角度范圍之外，由于滅火劑無法直擊火點(diǎn)，處置現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際滅火效果也就只能屬于“隔靴搔癢”的范疇。事實(shí)上，在油類火災(zāi)處置過程中傳統(tǒng)移動(dòng)炮同樣存在著諸多安全隱患，特別在登罐作業(yè)的處置過程中，由于傳統(tǒng)消防炮無法有效固結(jié)于罐壁之上，水壓較小時(shí)會(huì)顯著影響消防炮自身的有效射程，而當(dāng)水壓較大時(shí)，放置于罐壁之上的移動(dòng)炮容易被高壓水流打飛，給現(xiàn)場(chǎng)參與滅火行動(dòng)的消防救援人員帶來極大的安全隱患。因此，如何應(yīng)用有效的滅火裝備，使其在有限的空間內(nèi)快速建立起滅火陣地，在滅火的過程中能夠保證噴射裝具自身的穩(wěn)定，能夠第一時(shí)間有效控制初起火勢(shì)的蔓延擴(kuò)大，成為一線消防指戰(zhàn)員需要解決的當(dāng)務(wù)之急。

針對(duì)傳統(tǒng)消防炮使用過程中所普遍存在的實(shí)際噴射角度只能在單一平面內(nèi)、消防炮陣地選擇困難、供水壓力較大時(shí)消防炮容易被高壓水流打飛、滅火過程中有效射程不足且通常需要消防員近距離使用的劣勢(shì)，通過各類預(yù)設(shè)夾具協(xié)助消防員在狹窄空間內(nèi)短時(shí)間建立作戰(zhàn)陣地，可以將水炮、自擺炮、泡沫炮設(shè)備利用配套的多種夾具快速固定到重點(diǎn)單位易燃部位的各類柱子、電線桿、管線、墻頭、窗臺(tái)、油罐區(qū)圍墻、石化裝置工字鋼架上，有效解決了移動(dòng)水炮只能放置在地面滅火的局限性，并能夠保障任意角度完成滅火藥劑的噴射，最大限度保證了滅火戰(zhàn)斗的快速高效進(jìn)行。按照該理念制備而成的多自由度空間炮還可以普遍應(yīng)用于油罐、大跨度大空間、地下有限空間等多種類別火災(zāi)的實(shí)戰(zhàn)處置過程中，并利用各類夾具將噴射裝置牢牢固定后實(shí)施遠(yuǎn)程操控，切實(shí)提升了隊(duì)伍對(duì)各類火勢(shì)的實(shí)際處置效果，極大地節(jié)省了人力，并有效降低了處置現(xiàn)場(chǎng)消防員傷亡事故發(fā)生概率。利用特制夾具創(chuàng)建立體滅火作戰(zhàn)平臺(tái)如圖2所示（本文所應(yīng)用多自由度空間炮由上海天本實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)并提供）。

1 多自由度空間消防炮夾具的多樣性

目前完全由我國(guó)自主研發(fā)的多自由度空間消防炮固定夾具根據(jù)固定對(duì)象及實(shí)際應(yīng)用的不同，共分為六個(gè)種類：

1.1? 鏈條夾具

根據(jù)中國(guó)建筑多為方形柱的特點(diǎn)，特別是大型地下車庫(kù)等部位等類別的地下有限空間內(nèi)部支撐柱普遍呈方形結(jié)構(gòu)，應(yīng)用我國(guó)自主研發(fā)的鏈條夾具能夠有效克服進(jìn)口消防炮夾具只能將噴射裝置固定于樹木或水管等圓形物體之上的技術(shù)瓶頸，考慮到固定管線相對(duì)較細(xì)且極易導(dǎo)致鏈條滑落問題的出現(xiàn)，鏈條夾具上還相應(yīng)增加了起到防滑作用的外加橫桿夾具配套使用，可以在垂直方向牢牢固定各類消防自擺炮，為各類自擺式消防炮實(shí)戰(zhàn)處置過程中增加一個(gè)穩(wěn)固的水平作業(yè)面，真正意義上實(shí)現(xiàn)了各類噴射裝置的全方位固定。

1.2? 型鋼夾具

型鋼夾具可以將噴射裝具牢固固定在直徑250mm以下的各類管線、工字鋼、角鋼、槽鋼等類別的鋼筋鋼管上，打破了國(guó)外固定夾具僅僅只能固定于工字鋼的現(xiàn)狀。特別是在實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)于直徑50mm以下的各種類別的鋼筋鋼管，利用型鋼夾具將噴射夾具固定在兩個(gè)平行排列的管線上，依然能夠保證射流的穩(wěn)定，且長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)噴射裝置不會(huì)在外力作用下發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)。

1.3? 圍堰夾具

圍堰夾具是根據(jù)國(guó)內(nèi)罐區(qū)圍堰的實(shí)際特點(diǎn)開展的針對(duì)性研發(fā)，可以保障將各類滅火器具牢固固結(jié)于各類油罐罐壁甚至工業(yè)廠房、建筑墻頭、窗臺(tái)等部位。此外，對(duì)于輻射熱較強(qiáng)且需要長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的油罐火災(zāi)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員還可利用圍堰夾具為大流量遙控炮提供一個(gè)較為安全的作戰(zhàn)平臺(tái)，能夠在火災(zāi)發(fā)生后第一時(shí)間對(duì)起火罐壁起到較為良好的冷卻效果，應(yīng)用圍堰夾具不但保證了消防射流能夠直擊火點(diǎn)，同時(shí)也最大限度避免了大流量遙控消防炮所需的多條供水管線堵塞現(xiàn)場(chǎng)道路的問題。

1.4? 罐頂夾具

傳統(tǒng)登頂作戰(zhàn)過程中，一線消防員需要攜帶PQ8或PQ16型泡沫管槍登頂作業(yè)，火勢(shì)較大時(shí)需要結(jié)合火情發(fā)展實(shí)際情況在罐頂內(nèi)部浮盤上架設(shè)遙控炮，用以對(duì)火勢(shì)進(jìn)行及時(shí)壓制，但是由于油罐罐壁較為光滑，實(shí)戰(zhàn)過程中各類消防隱患較多，且長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)條件下一線指戰(zhàn)員體能消耗較大且極易受到高溫灼傷。罐頂夾具根據(jù)國(guó)內(nèi)萬噸級(jí)油罐罐頂浮盤邊緣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)予以設(shè)計(jì)，可以保障將各類滅火器具牢固固結(jié)于10萬t、15萬t油罐的罐頂。處置過程中消防員登頂后利用該夾具將固定消防炮有效固結(jié)后即可快速撤離，不但能有效降低現(xiàn)場(chǎng)參與處置消防員自身的體能消耗，還能夠通過遠(yuǎn)程遙控的方式有效保障現(xiàn)場(chǎng)處置人員的自身安全。

1.5? 平板夾具

平板夾具是我國(guó)自主研發(fā)的消防裝備，可以和本文中上述的各類夾具配合使用，且實(shí)際使用過程中不受炮型的限制，即使配合傳統(tǒng)移動(dòng)炮仍然能夠取得良好的滅火效果。此外，應(yīng)用該平板夾具可以在立體空間中為現(xiàn)場(chǎng)參與火災(zāi)處置的各級(jí)消防指戰(zhàn)員構(gòu)筑一個(gè)滅火平臺(tái)，有效解決了傳統(tǒng)消防水炮只能放置在地面滅火的局限性，并能夠保障任意角度完成滅火藥劑的噴射，最大限度保證了滅火戰(zhàn)斗的快速高效進(jìn)行。

1.6? 固定式安裝臺(tái)

目前，我國(guó)部分重點(diǎn)單位在開展單位內(nèi)部各項(xiàng)消防工作的過程中，普遍將裝備預(yù)算主要投入“防”的環(huán)節(jié)，而一旦處置現(xiàn)場(chǎng)存在爆炸、爆燃等危險(xiǎn)情況并且固定消防設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)前已經(jīng)遭到破壞，必將導(dǎo)致火勢(shì)的肆意蔓延，在造成較大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，也相應(yīng)增加了一線消防救援隊(duì)伍的處置難度。因此，各級(jí)消防救援隊(duì)伍可以預(yù)先應(yīng)用固定安裝臺(tái)在轄區(qū)重點(diǎn)單位內(nèi)部重點(diǎn)部位旁邊預(yù)先選定最佳處置位置預(yù)先設(shè)定滅火陣地，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防救援隊(duì)伍可以直接利用該平臺(tái)設(shè)置各類噴射裝具，有效節(jié)約了隊(duì)伍實(shí)際展開至實(shí)際出水所消耗的時(shí)間。此外，固定安裝臺(tái)預(yù)先設(shè)置在轄區(qū)重點(diǎn)單位的重點(diǎn)部位之后，一旦毗鄰建筑發(fā)生火災(zāi)，消防員也同樣能夠第一時(shí)間利用該裝置直接架設(shè)各類滅火器具實(shí)施有效處置。例如，在新建石油儲(chǔ)罐區(qū)時(shí)，可以將它預(yù)設(shè)澆筑在罐區(qū)內(nèi)部多個(gè)重點(diǎn)部位，火災(zāi)處置過程中，消防員到場(chǎng)后可以直接將各類噴射器具直接固定在安裝臺(tái)上開展滅火行動(dòng)，且現(xiàn)場(chǎng)火勢(shì)失控或輻射熱較為強(qiáng)烈時(shí)，一線處置人員可以快速撤離，最大限度降低了火場(chǎng)傷亡事故的發(fā)生。

2 多自由度空間消防炮噴射裝具的多樣性

為了保證改制后消防救援隊(duì)伍能夠有效適應(yīng)“全災(zāi)種、大應(yīng)急”新形勢(shì)新任務(wù)的實(shí)際要求，就需要各級(jí)消防工作者按照由“體育競(jìng)技型”向“實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用型”轉(zhuǎn)變的思路，以戰(zhàn)領(lǐng)訓(xùn)、科學(xué)施訓(xùn)，以“實(shí)戰(zhàn)化”導(dǎo)向?yàn)闋恳袑?shí)淬煉打贏制勝“真功夫”。事實(shí)上，油罐火災(zāi)在處置初期階段，應(yīng)當(dāng)以冷卻起火罐壁及防止災(zāi)情擴(kuò)大為主，明火需要壓縮空氣泡沫消防車、高噴泡沫消防車等特種車輛才能予以有效的處置，但是在實(shí)際處置現(xiàn)場(chǎng)往往由于前期到場(chǎng)的普通水罐消防車將罐壁之間原本已經(jīng)較為狹小的空間全部擠占，當(dāng)特種車輛到場(chǎng)后反而無法靠近起火油罐實(shí)施作業(yè)。為了有效保證該炮在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際滅火效能，多自由度空間消防炮噴射裝具可以利用各類夾具預(yù)先固定在油罐罐壁周邊，發(fā)生火災(zāi)后能夠第一時(shí)間快速出水滅火防止火勢(shì)擴(kuò)大，且不占用現(xiàn)場(chǎng)車輛通行的空間，保證后續(xù)增援力量到場(chǎng)后能夠第一時(shí)間進(jìn)入戰(zhàn)位，第一時(shí)間形成滅火戰(zhàn)斗力，最大限度避免了火災(zāi)處置現(xiàn)場(chǎng)較為混亂問題的出現(xiàn)。為了能夠切實(shí)滿足各類燃燒物質(zhì)引發(fā)的災(zāi)情處置過程中的實(shí)際需要，該炮的實(shí)際噴射裝具分為以下三種類型：

2.1? 多自由度空間水炮

如圖3所示，在6MPa工作壓力條件下，當(dāng)多自由度空間水炮炮體以30L/s流量實(shí)施噴射的過程中，其有效射程能夠達(dá)到60m，且該消防炮能夠直接連接市政消火栓，滅火過程中能夠滿足360°無死角噴射，處置現(xiàn)場(chǎng)能夠快速降溫隔熱，短時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類火災(zāi)的有效壓制。

2.2? 多自由度自擺炮

多自由度自擺炮在火災(zāi)處置現(xiàn)場(chǎng)可以隨時(shí)根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情的蔓延發(fā)展情況調(diào)整噴射角度。整個(gè)炮體質(zhì)量較輕且攜帶方便，處置過程中便于靈活操作。實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)用該炮在30L/s流量條件下能夠自動(dòng)穩(wěn)壓并保持最佳射流狀態(tài)，形成從水平到90°范圍內(nèi)的發(fā)散射束?？赏ㄟ^遠(yuǎn)程遙控的方式以每秒3°的自擺速度實(shí)施自主噴射。

2.3? 多自由度雙頭泡沫炮

目前，我國(guó)一線消防救援站所屬消防車基本配置泡沫滅火裝備通常由水炮、中倍泡沫炮、低倍泡沫槍、中倍泡沫槍、高倍泡沫發(fā)生器等組成，而中倍泡沫炮、高倍泡沫發(fā)生器體積較為龐大，同時(shí)放置會(huì)占據(jù)消防車大量的空間，只能取其一二放置于車上戰(zhàn)備，不上車的裝備往往被束之高閣，這也使得消防車部分泡沫滅火功能嚴(yán)重缺失，無法同時(shí)保障“低倍、中倍、高倍”泡沫同時(shí)噴射的滅火戰(zhàn)術(shù)，而在無法保證中倍、高倍泡沫滅火劑的前提下，由于低倍數(shù)泡沫短時(shí)間內(nèi)泡沫原液即與水分離，單純依靠低倍數(shù)泡沫無法形成對(duì)起火油品的有效壓制效果，短時(shí)間內(nèi)火勢(shì)即可出現(xiàn)復(fù)燃現(xiàn)象，導(dǎo)致火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際滅火效果受裝備的影響而大打折扣。因此，為了保證石油化工火災(zāi)處置現(xiàn)場(chǎng)滅火效能的有效實(shí)現(xiàn)，有必要著眼于一線石油化工處置的實(shí)戰(zhàn)需求，以實(shí)際消防戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法為切入點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有不同種類的移動(dòng)炮進(jìn)行創(chuàng)新，使得同一炮座能夠同時(shí)安裝低倍、中倍、高倍等多種泡沫滅火裝備，使得消防車能夠同時(shí)具有低、中、高倍滅火功能，保證火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)能夠隨時(shí)發(fā)揮它們的滅火功效，最大程度地保證火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的處置效能不受器材裝備的限制。

在應(yīng)用自由度雙頭自擺泡沫炮的過程中，噴射裝置可以采取30°、60°、80°三種噴射角度不間斷地實(shí)現(xiàn)自擺式出水，解決了消防員長(zhǎng)時(shí)間手持泡沫設(shè)備的困難，同時(shí)可以根據(jù)火場(chǎng)實(shí)際需要隨時(shí)更換高、中、低倍泡沫噴射裝備，可將設(shè)備近距離固定在起火油罐附近，實(shí)現(xiàn)同一消防炮的多種滅火功能，規(guī)避消防員手持泡沫設(shè)備近距離滅火的危險(xiǎn)，有效提高滅火效率。

本章節(jié)中所介紹的各類炮口都能夠快速拆卸并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)處置對(duì)象進(jìn)行拆卸，此外，現(xiàn)場(chǎng)處置人員可以遠(yuǎn)距離操作，通過炮頭的自動(dòng)搖擺噴射不但可以有效保證消防員自身的安全，同時(shí)由于不需要作業(yè)人員手持操控，可以最大限度降低一線指戰(zhàn)員的體能消耗。

3 結(jié)語

本文所述多自由度消防炮系列使用特制夾具快速創(chuàng)建立體滅火作戰(zhàn)平臺(tái)，從根本上突破了傳統(tǒng)水炮只能在地面上使用的局限，可以將噴射裝具快速固定到周邊空間的建筑結(jié)構(gòu)上，并保證消防救援人員能夠在狹窄空間內(nèi)快速建立作戰(zhàn)陣地進(jìn)而選擇最佳角度實(shí)施滅火，在實(shí)戰(zhàn)處置過程中可以完成30°、60°、90°三個(gè)角度的不間斷自擺射水，將平面作戰(zhàn)有效轉(zhuǎn)化為立體空間作業(yè)，當(dāng)多自由度空間水炮炮體以30L/s流量實(shí)施噴射的過程中，其有效射程能夠達(dá)到60m，且該消防炮能夠直接連接市政消火栓，滅火過程中能夠滿足360°無死角噴射，能夠在火災(zāi)發(fā)生初期起到良好的降溫隔離作用。該裝置有效解決了消防員長(zhǎng)時(shí)間手持泡沫設(shè)備的體能消耗問題，實(shí)戰(zhàn)處置過程中可以根據(jù)火場(chǎng)實(shí)際需要替換水槍及高、中、低倍泡沫噴射裝備，并通過遠(yuǎn)程遙控的方式最大限度保障消防救援人員的自身安全，為快速處置各類危險(xiǎn)性較大的火災(zāi)提供了強(qiáng)有力的裝備保障，也為我國(guó)消防裝備的國(guó)產(chǎn)化、實(shí)用化、原創(chuàng)化進(jìn)程探索出了一條新的發(fā)展道路。

Study on the Basic Performance of a Domestic

foam Water Dual purpose Multi DOF Space Gun

Hou Hongxin

（Tianjin Xiqing District Fire and Rescue Brigade，Tianjin 300000）

Abstract：At present， the conventional mobile fire monitors commonly distributed by the first-line fire rescue teams must be fixed on the ground， and usually can only extinguish fire in one plane. In the face of complex and diverse alarm situations， the fire extinguishing angle of the conventional mobile fire monitors cannot meet the actual needs of the fire site. Starting from the common limitations in the disposal process of ordinary mobile artillery fire field， by setting different specifications of fixtures and preset platforms， it is ensured that the fire rescue team can timely establish safe water gun positions on the disposal site， ensure that the fire gun jet can reach every corner of the fire field， and maximize the efficient completion of various fire fighting operations.

Keywords：fire water monitor; Multi DOF space gun; Extinguishing angle; Operational effectiveness