多功能強臂破拆消防車應用技術研究

程 鈞，王麗晶

（應急管理部上海消防研究所，上海 200032）

近年來，隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，火災呈現(xiàn)出損失大、多樣化等特點，火災現(xiàn)場情況復雜，救援難度相應增大。在很多的火災現(xiàn)場，消防員與消防裝備無法從建筑物外部進行滅火，若進入建筑物內部進行救援，滅火效率低，無法保障自身的生命安全。在這種情況下，國內外消防車企業(yè)研發(fā)出了多功能強臂破拆消防車。當撲救大型油罐火災與中低層建筑內部火災時，多功能強臂破拆消防車的臂架可以穿透墻壁、窗戶以及房頂?shù)?，直接對準燃燒物并噴射滅火劑，及時控制火災蔓延，從而快速滅火[1]。多功能強臂破拆消防車可以高效完成救援任務，保障消防員的生命安全。

1 多功能強臂破拆消防車應用現(xiàn)狀分析

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑面積越來越大，建筑高度越來越高，機械化程度越來越高，建筑內人員越來越密集，現(xiàn)有的普通消防車已經(jīng)無法滿足其滅火的需求，越來越多的國內外消防車生產(chǎn)廠商開始著眼于研發(fā)多功能強臂破拆消防車。多功能強臂破拆消防車主要用于大型倉庫、地下室、悶頂火災、油罐火災、大跨度廠房等危險性較大的滅火救援現(xiàn)場。多功能強臂破拆消防車被稱為“力氣最大的消防車”，既能穿透屋頂和墻壁，又可以進行大流量噴射滅火，非常實用，其功能和破拆速度是云梯車加人工破拆器材所不能比擬的[2]。

2010 年，湖北首臺多功能強臂破拆消防車投入使用，由牡丹江森田特種車輛改裝有限責任公司生產(chǎn)，如圖1 所示。該車具有起吊、抓舉、破碎、破拆、18 m以上舉高噴射滅火五大功能，其強力臂上設有液壓鉗、液壓抓斗、液壓破碎錘3 個接頭，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進行破拆。

圖1 湖北首臺多功能強臂破拆消防車

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

圖2 青島首臺多功能強臂破拆消防車

2014 年，黑龍江省首輛多功能強臂破拆消防車在哈爾濱投入使用，如圖3 所示。該多功能強臂破拆消防車采用德國MAN 底盤，由意大利CTE 公司生產(chǎn)，其下車部分采用H 形支腿調平系統(tǒng)，上車部分采用獨有的高噴臂與破拆臂雙臂架結構。高噴臂采用強力多邊形截面構成的伸縮臂，最大工作高度達20 m，頂端固定美國AKRON 公司生產(chǎn)的電動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的技術，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、銑挖工具進行破拆，避免了消防員在滅火過程中可能受到的傷害。

圖3 黑龍江多功能強臂破拆消防車

2016-08-25，多功能強臂破拆消防車入駐廈門消防支隊特勤一中隊。該多功能強臂破拆消防車配備了15.8 m 的強有力機械手臂，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到18 m，并可做110°旋轉動作。多功能強臂破拆消防車的強臂頂端配有由5 個刀齒組成的夯錘式炮頭，炮頭既可以噴水和泡沫，又可以進行破拆，可用于需要破拆的火災現(xiàn)場，如密閉的油罐、墻壁等。當強臂打通障礙物，就可以直接噴入泡沫起到覆蓋阻燃的作用。

2018-11-02，浙江省臺州市也引進了多功能強臂破拆消防車，如圖4 所示。該車配備了滅火系統(tǒng)、移動破拆系統(tǒng)和消防水炮。其中，滅火系統(tǒng)包括A 類泡沫和水，移動破拆工具組為奧地利進口，最大擴展壓力為22 t，最大剪切壓力為15 t，消防水炮包括快攻滅火系統(tǒng)和電動感消防水炮，快攻滅火系統(tǒng)包括滅火槍、56 m 電動卷盤，它的特點是無需鋪設水帶即開即用，電動感消防水炮的特點是泡沫射程40 m，水直流射程55 m，可通過駕駛室內遙感控制。

圖4 臺州多功能強臂破拆消防車

2 多功能強臂破拆消防車應用技術研究

2.1 多功能強臂破拆消防車的組成

多功能強臂破拆消防車主要包括底盤、副車架、臂架、前后支腿和轉臺等，具體的結構如圖5 所示。

圖5 多功能強臂破拆消防車整體結構示意圖

多功能強臂破拆消防車的底盤一般根據(jù)重型卡車進行改制而成，底盤主要根據(jù)其承載重量而進行選擇，對于底盤的改裝要符合國家標準的規(guī)定。

副車架是和支腿連接在一起的，工作時是很重要的受力結構。

臂架對于多功能強臂破拆消防車來說非常的重要，是主要的受力構件，它關系著多功能強臂破拆消防車的承載能力、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性等整車性能。

2.2 破拆臂的動力學分析

破拆臂是多功能強臂破拆消防車的重要構件，它使得多功能強臂破拆消防車可以實現(xiàn)高噴滅火、破拆、起吊、舉升、照明等功能。因此，需要對多功能強臂破拆消防車的破拆臂進行動力學仿真分析，具體的仿真分析過程如圖6 所示。

圖6 破拆臂動力學仿真分析流程圖

從圖6 中可以看出，破拆臂架的動力學分析主要包括多剛體動力學分析和靜力學模態(tài)分析[3]。通過多體動力學分析，得到工作過程中臂架系統(tǒng)各油缸、鉸點受力變化情況以及臂架結構的應力分布情況，為臂架結構的強度設計提供依據(jù)；通過模態(tài)分析以及臂架姿態(tài)對固有頻率影響的探討，得到臂架的振動特性，為臂架的減振設計奠定基礎。

3 結束語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，滅火救援的現(xiàn)實需要以及技術的更新，多功能強臂破拆消防車將會呈現(xiàn)出以下趨勢：①市場更加活躍。隨著搶險、救援的場合越來越復雜，多功能強臂破拆消防車將會突顯出其優(yōu)勢。越來越多的城市將會配備多功能強臂破拆消防車，多功能強臂破拆消防車的市場將被打開，需求量將會大幅增加，市場競爭也會隨之變得激烈。②規(guī)格愈加多樣。隨著市場需求的多樣化，多功能強臂破拆消防車的種類將更加齊全，規(guī)格與參數(shù)也將更加豐富，相應的標準也在不斷的完善。③技術愈加成熟。隨著科學技術發(fā)展，市場對多功能強臂破拆消防車的需求將不斷增多，客戶將不僅滿足于多功能強臂破拆消防車破拆、噴水滅火等基本功能的實現(xiàn)，將會更全面地關注其質量和性能。消防車企對研發(fā)投入的增加，也會使得多功能強臂破拆消防車技術更加成熟。