專用底盤機場消防車結(jié)構(gòu)簡析

北京中卓時代消防裝備科技有限公司 劉勇

通過對國際及國內(nèi)專用底盤機場消防車整車結(jié)構(gòu)進行解析，介紹了整車的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)及工作原理。對整車使用時的各種工況進行了說明，并分別介紹了其主要用途。

機場消防車主要用于飛機火災(zāi)的撲救及人員的救援，其一般具有高機動性、高越野性、大載液量、自動化程度高的特點，可在高速行進中進行滅火藥劑的噴射，部分加裝穿刺臂的救援車輛可直接對客機機艙進行穿刺滅火。整車可在3min之內(nèi)到達機場跑道盡頭及周邊的任意區(qū)域并快速實施滅火作業(yè)。我國目前大多數(shù)機場主要以商用底盤機場車為主，雖然能勉強滿足MH 7002—2006《民用航空運輸機場消防站消防裝備配備》相關(guān)標準要求，但是整車實用性不高，存在底盤穩(wěn)定性低、載液量小、自動化程度低、操作繁瑣等弊端。我國目前專用底盤機場車基本上被美國豪士科、奧地利盧森堡亞機場車壟斷，單臺價格在千萬元人民幣以上。截至2016年，國內(nèi)只有一家公司突破這一技術(shù)難題，生產(chǎn)出我國第一輛具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專用底盤機場消防車，目前已經(jīng)在國內(nèi)市場銷售，打破了這一產(chǎn)品被國外企業(yè)壟斷的現(xiàn)狀。

專用底盤機場消防車簡介

新型機場消防車采用專用寬體底盤進行改裝，由后置發(fā)動機、變扭器、變速器、消防動力系統(tǒng)、消防泵系統(tǒng)等組成。駕駛室采用雙門形式，可搭載乘員6人（含駕駛員）。具有行進過程中噴射滅火藥劑的功能，在駕駛室可完成消防設(shè)備及穿刺臂的操作。

1.主要技術(shù)參數(shù)

圖2 某型機場消防車結(jié)構(gòu)組成

新型機場消防車主要技術(shù)參數(shù)如下：整車尺寸（長×寬×高）為11800mm×3050mm×3850mm，整車總質(zhì)量為36800kg，0～80㎞/h加速時間≤35s，整車最高時速為115km/h，載液量為12500L，載干粉量為250kg，最小轉(zhuǎn)彎直徑為30m，接近角為30°，離去角為30°，一次性混合液噴射率為7200L/min，最低穩(wěn)定車速≤5km/h，最大爬坡度≥40%，最大行駛側(cè)坡≥30%，最小離地間隙≥380mm，水泵全功率狀態(tài)下車速≥40km/h，整車使用平均故障間隔里程≥2500km，滅火系統(tǒng)持續(xù)工作時間≥6h，適用環(huán)境溫度范圍為-41℃～+46℃，驅(qū)動形式為6×6，乘員人數(shù)6人。

2.整車結(jié)構(gòu)組成及工作原理

某型機場消防車主要結(jié)構(gòu)組成見圖2，主要由消防副炮及管路、駕駛室控制系統(tǒng)、駕駛室、消防泵及泡沫系統(tǒng)、穿刺臂及消防主炮、罐體、變扭器、艙體、車橋及懸掛、液壓系統(tǒng)、分動箱及底盤傳動系、上裝附加傳動系、發(fā)動機等部件組成。

整車動力系統(tǒng)見圖3，底盤發(fā)動機輸出動力至變扭器，變扭器輸出動力至消防泵、液壓系統(tǒng)及分動箱，輸出至底盤的動力經(jīng)分動箱后進入前后驅(qū)動橋，輸出至液壓泵的動力用來驅(qū)動穿刺臂的液壓系統(tǒng)，輸出至消防泵的動力可直接驅(qū)動消防泵。

后置發(fā)動機選用某品牌TAD16型，根據(jù)發(fā)動機的各項參數(shù)匹配變扭器型號為TD61-1179型變扭器，具體匹配參數(shù)如下。

2.1 發(fā)動機參數(shù)

圖3 某型機場消防車動力系統(tǒng)圖

圖4 發(fā)動機功率曲線圖

發(fā)動機采用某品牌TAD1672VE型，6缸水冷增壓電控柴油發(fā)動機。額定功率為515/1800（kW/r/mi n）；最大扭矩為3200/1260（Nm/r/min）。

2.2 變扭器參數(shù)

變扭器功率為515kW/1800r/min；最大輸入轉(zhuǎn)速為2300 r/min；最大輸入扭矩為3280 Nm。

主輸出1連接變速器；主輸出2連接液壓泵，速比0.978；主輸出3連接消防泵，速比1.12。

2.3 消防泵

消防泵選用某品牌CRQC型消防泵，額定流量為120 L/s，額定工作壓力為150PSI（1.034MPa），軸功率為185 kW，額定轉(zhuǎn)速為2850r/min，速比為1.46（增速）。

圖5 消防泵及泡沫比例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

圖6 負壓環(huán)泵式泡沫比例系統(tǒng)原理圖

當消防泵以額定壓力和流量工作時，泵轉(zhuǎn)速為2850r/min，此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2850/1.46/1.12=1742r/min。由發(fā)動機功率曲線圖可以看出，當發(fā)動機在1742r/min時輸出功率達5 1 5 k W，輸出扭矩達2 8 5 0 Nm。此時消防泵軸功率僅占發(fā)動機總功率的35.9%，發(fā)動機的其余功率可以驅(qū)動底盤高速行駛。消防泵管路及泡沫比例混合系統(tǒng)如圖5所示。

消防管路系統(tǒng)與普通消防車管路系統(tǒng)基本相似，紅色部分為泵體增壓后正壓管路，可以連接水帶或者消防炮進行滅火；綠色部分為罐體或者外部水源進入泵體的負壓管路，利用泵體葉輪旋轉(zhuǎn)形成負壓后將外界的水源吸入至泵體內(nèi)部；黃色部分為泡沫管路。此處針對負壓環(huán)泵式泡沫比例系統(tǒng)加以說明。系統(tǒng)工作原理見圖6。

圖7 專用機場消防車駕駛室對比圖

負壓環(huán)泵式泡沫系統(tǒng)以文丘里原理為基礎(chǔ)進行設(shè)計。需要用泡沫滅火時，先開啟壓力水管路，此時壓力水會直接進入至文丘里管的壓力水入口，經(jīng)由噴口變徑提速形成真空，速度增大后會在比例混合器內(nèi)部形成一個“真空”區(qū)，此時開啟罐出液閥，電控比例閥采集到流量計反饋的流量信號后，通過電控比例球閥調(diào)節(jié)泡沫與水的混合比例，實現(xiàn)水與泡沫有效混合。

2.4 罐體

罐體、泵室及發(fā)動機艙結(jié)構(gòu)與普通消防車一致，這里不再進行闡述。

2.5 駕駛室

駕駛室作為整車的關(guān)鍵部件較為重要。國外同類型的駕駛室進口價格達70～80萬，該駕駛室結(jié)構(gòu)不同于普通的車輛駕駛室，一般采用全景布局設(shè)計，前部流線型設(shè)計較為突出，具體外觀對比見圖7。

由圖7對比可以看出，該類車型駕駛室一般有以下幾個特點：

a.駕駛室一般為弧形設(shè)計，這樣可以在迎風(fēng)面減小風(fēng)阻，提高整車的機動性；

b.駕駛員頂部為大面積弧面鋼化玻璃結(jié)構(gòu)，這樣可以增大駕駛室內(nèi)部人員的視角，提升消防作業(yè)效率，尤其是對于裝有穿刺臂的車輛實用性更高；

c.駕駛室一般為雙門結(jié)構(gòu)布置，由于整個駕駛室寬度近3m，故內(nèi)部空間可搭載的戰(zhàn)斗人員數(shù)量更多。

下面以某型國產(chǎn)專用機場消防車駕駛室為例進行結(jié)構(gòu)及功能說明。

圖8 某型專用底盤駕駛室內(nèi)部布置

駕駛室內(nèi)部設(shè)有6具乘員座椅，可搭載6名戰(zhàn)斗員；駕駛員座椅采用中偏左布置，僅1人便可同時完成駕駛作業(yè)和消防作業(yè)；駕駛室內(nèi)部設(shè)有登頂天窗，在頂炮或者穿刺臂突發(fā)故障時可手動快速應(yīng)急操作；底盤儀表及消防儀表采用集成式控制設(shè)計，方便作業(yè)人員操作；駕駛室內(nèi)部安裝有空調(diào)、暖風(fēng)、除霜器等裝置。

2.6 穿刺救援臂

穿刺救援臂是對飛機進行穿刺，然后對艙體內(nèi)部人員實施救援作業(yè)的裝置。該裝置一般由變扭器驅(qū)動液壓泵提供動力，臂架側(cè)面安裝有伸縮水管，臂架末端安裝有穿刺針和消防主炮，二者的工作模式可通過三通球閥進行切換。當發(fā)生飛機起落架火災(zāi)或者外圍火災(zāi)需要大流量噴射時選用消防炮模式；當艙體內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)需要進行艙內(nèi)滅火時選用穿刺模式。筆者研發(fā)的穿刺臂可對全球最大的空客A380進行穿刺救援。當機艙內(nèi)發(fā)生火災(zāi)無法從外圍實施滅火時，可將舉升臂升起，然后通過刺針將機身刺破，刺針頭部具有小孔，能夠以1 000 L/min的流量呈霧狀撲滅機艙內(nèi)部火災(zāi)。穿刺臂作業(yè)參數(shù)如下，其工作示意圖如圖9所示。

圖9 穿刺臂工作示意圖

穿刺救援臂由1節(jié)主臂、1節(jié)折臂及1節(jié)伸縮臂組成，穿刺臂水炮型號為GTSP80，操控型式為電控；行駛狀態(tài)主炮額定流量為80L/s，臂架舉升狀態(tài)主炮流量為60 L/s，額定工作壓力為1.0MPa；噴射距離：水85m，泡沫80m，俯仰角度為-50°～90°；穿刺針流量為1000 L/min，穿刺針工作方式為液壓蓄能器彈射；最大工作高度為15m，最大工作幅度為10m。

結(jié)語

通過對我國首臺專用底盤機場消防車的結(jié)構(gòu)解析，分析了該類型車輛的工作原理及系統(tǒng)組成。對整車關(guān)鍵技術(shù)如消防動力系統(tǒng)、消防泵系統(tǒng)、泡沫比例系統(tǒng)、駕駛室以及穿刺救援系統(tǒng)等加以解析及說明，上述結(jié)構(gòu)形式布置的車輛必將成為后續(xù)國內(nèi)機場主要裝備的產(chǎn)品，將為推動消防車行業(yè)的科技創(chuàng)新，對國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展作出重要貢獻。