本發(fā)明涉及一種用于森林防火的拖管防火車及其防火方法，屬于森林消防滅火。

背景技術(shù)：

1、森林是地球上最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，而森林火災(zāi)（簡稱林火）嚴(yán)重危害著森林的生態(tài)安全，森林可燃物是林火的物質(zhì)基礎(chǔ)，森林可燃物包括喬木的樹干、樹枝、樹葉；灌木，草本、苔蘚植物等等，同時，森林可燃物也是人類目前唯一可以控制的起火因子。但是，由于林火的發(fā)生多為偏遠(yuǎn)林區(qū)，遠(yuǎn)離城市，地理環(huán)境惡劣，電力交通等基礎(chǔ)設(shè)施匱乏，且因林火具有蔓延迅速的特點，對林火的及時高效防控帶來了諸多挑戰(zhàn)。

2、目前林火撲救材料主要以水和化學(xué)藥劑為主，對于采用水來滅火，常常受到火場附近是否有充足水源的限制，如若沒有則需要耗費時長從遠(yuǎn)處的水源進(jìn)行抽調(diào)；而在化學(xué)藥劑中，固化泡沫滅火劑具備優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機(jī)械耐久性，覆蓋在森林可燃物表面時，可以有效隔絕熱量，形成防火隔離帶，阻止火災(zāi)的蔓延，但其也同樣面臨化學(xué)藥劑及時供給的難題。因此，滅火劑的輸送效率直接影響著滅火設(shè)備的響應(yīng)速度，如何高效的向消防設(shè)備輸送滅火劑對林火撲救的成敗有著重要影響，如公開號為cn118454158a的發(fā)明專利公開了一種無人機(jī)輔助遠(yuǎn)距供水滅火裝置，利用無人機(jī)定點多次投放消防水帶來連接滅火劑與滅火設(shè)備，但此方法需地面人員接收消防水帶后逐個旋接，雖比傳統(tǒng)方法節(jié)省時間，但需要大量人力，且消防水帶在拉出旋接的過程中，可能出現(xiàn)水帶打結(jié)的風(fēng)險。公開號為cn114344779a的發(fā)明專利公開了一種用于森林救援的耐高溫消防救援機(jī)器人，雖有效隔絕了火場溫度對機(jī)器人元件的影響，使用其內(nèi)置水箱可以在火場進(jìn)行滅火救援工作，但當(dāng)內(nèi)置水源用盡后，則需從火場撤離，重新補(bǔ)水，來回周期耗時長，不具備持續(xù)性，如果林火在初期沒有得到有效控制，當(dāng)火勢較大時，則構(gòu)建防火隔離帶是目前最有效的手段。公開號為cn112889460a的發(fā)明專利公開了一種自動建立防火帶機(jī)器人，可以自識別可燃物，并利用圓鋸對灌木進(jìn)行切割，由鏟斗對灌木雜草進(jìn)行處理，同時自帶水箱進(jìn)行水滅火，但在面對高達(dá)林木環(huán)境時，如喬木林存在植被高大超出噴射高度，該機(jī)器人則無法滿足對高大林木的切割構(gòu)建防火隔離帶，致使固化泡沫無法完全覆蓋森林較高位置的樹冠及樹枝導(dǎo)致無法對這些可燃物進(jìn)行防滅火，且目前投入使用的防火車大多存在車體笨重，無法在噴射固化泡沫的路面行走及噴射高度限制等問題；另外固化泡沫在輸送過程中容易凝固，如無法及時噴灑，則導(dǎo)致最終噴灑覆蓋后的效果無法滿足防火要求。

3、基于上述存在的問題，如何提供一種新的固化泡沫防火設(shè)備及防火方法，能在火災(zāi)發(fā)生時，及時開展作業(yè)，對超出噴射高度的樹木進(jìn)行截斷，致使固化泡沫可以均勻覆蓋在所有森林可燃物上，同時，可以在固化泡沫上行進(jìn)但不會破壞固化泡沫表面的輕質(zhì)設(shè)備，并且能保證固化泡沫運(yùn)輸后仍然保持所需的防火效果，最終有效提高建設(shè)森林防火隔離區(qū)的效率，是本發(fā)明所需研究的方向。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種用于森林防火的拖管防火車及其防火方法，能有效解決上述技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于森林防火的拖管防火車，包括伐木機(jī)構(gòu)、噴射機(jī)構(gòu)、水泵、拖管機(jī)構(gòu)、駕駛室和行進(jìn)機(jī)構(gòu)；所述伐木機(jī)構(gòu)、噴射機(jī)構(gòu)、水泵和駕駛室均裝在行進(jìn)機(jī)構(gòu)上。

3、所述伐木機(jī)構(gòu)包括折疊臂、旋轉(zhuǎn)底盤、作業(yè)平臺、夾持器、噴頭一和電鋸，旋轉(zhuǎn)底盤裝在行進(jìn)機(jī)構(gòu)上部、且能相對行進(jìn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動；折疊臂一端與旋轉(zhuǎn)底盤上部固定連接、另一端與作業(yè)平臺連接，用于帶動作業(yè)平臺升降；所述夾持器裝在作業(yè)平臺上，用于對需要鋸斷的樹木進(jìn)行夾持；所述電鋸裝在作業(yè)平臺下部，用于鋸斷樹木；所述噴頭一裝在作業(yè)平臺上，用于噴出固化泡沫進(jìn)行防滅火。

4、所述噴射機(jī)構(gòu)包括噴頭二、支座和電動伸縮桿，支座固定在行進(jìn)機(jī)構(gòu)上，噴頭二裝在支座上、且能相對支座在垂直方向上轉(zhuǎn)動；電動伸縮桿一端與行進(jìn)機(jī)構(gòu)連接、另一端與噴頭二的側(cè)部連接，通過伸縮帶動噴頭二轉(zhuǎn)動進(jìn)行噴射方向調(diào)節(jié)。

5、所述拖管機(jī)構(gòu)由多個組合管首尾相連組成，每個組合管均包括可伸縮軟管和硬管，可伸縮軟管一端與硬管一端連接，其中可伸縮軟管用于對組合管的長度及彎曲度進(jìn)行調(diào)節(jié)；處于拖管機(jī)構(gòu)兩側(cè)最外端的其中一個組合管的可伸縮軟管另一端與水泵一端連接、另一個組合管的硬管另一端與固化泡沫罐連接，其余組合管的可伸縮軟管另一端均與其相鄰組合管的硬管另一端連接；水泵另一端通過水管分別與噴頭一和噴頭二連通，用于將固化泡沫泵送至噴頭一和噴頭二噴出。

6、所述行進(jìn)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動整個防火車移動，駕駛室用于操作人員對行進(jìn)機(jī)構(gòu)、噴射機(jī)構(gòu)和伐木機(jī)構(gòu)的工作進(jìn)行控制。

7、進(jìn)一步，所述可伸縮軟管另一端為變徑端口，且各個組合管的硬管直徑從最靠近防火車的位置向固化泡沫罐依次遞減。采用這種硬管直徑依次遞減的方式，在進(jìn)行固化泡沫輸送時，固化泡沫從直徑較大的位置向直徑較小的位置持續(xù)輸送，從而增加到達(dá)防火車時固化泡沫的流速，便于后續(xù)噴灑時能覆蓋更大的范圍。

8、進(jìn)一步，所述變徑端口內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋和彈簧卡口，所述硬管另一端的外壁設(shè)有外螺紋和彈簧卡扣，硬管另一端與變徑端口通過螺紋、彈簧卡扣和彈簧卡口配合連接。這種結(jié)構(gòu)能保證變徑端口與硬管之間的連接穩(wěn)定性及密封性，從而保證固化泡沫噴灑工作的持續(xù)性。

9、進(jìn)一步，所述折疊臂為液壓機(jī)械臂，便于對工作平臺高度及位置的控制。

10、進(jìn)一步，所述可伸縮軟管內(nèi)設(shè)有多個導(dǎo)流發(fā)泡組，每個導(dǎo)流發(fā)泡組沿可伸縮軟管軸向分布，導(dǎo)流發(fā)泡組包括多個中空軟管，多個中空軟管呈環(huán)形均勻分布在可伸縮軟管內(nèi)，各個中空軟管的一端均與可伸縮軟管內(nèi)壁連接，各個中空軟管的另一端傾斜設(shè)置、且傾斜方向與漿體輸送的方向相同。采用這個結(jié)構(gòu)與硬管直徑依次遞減相結(jié)合，當(dāng)固化泡沫流經(jīng)可伸縮軟管時，可充分利用由于硬管直徑依次遞減使得流體在管路中流速持續(xù)增加及壓強(qiáng)的改變，使流動過程中形成壓力差，在保證漿體不會流出的同時，從固化泡沫罐向拖管機(jī)構(gòu)內(nèi)壓入空氣，同時，泡沫在流速及壓強(qiáng)增加的流動過程中與中空軟管進(jìn)行碰撞，使固化泡沫在拖管機(jī)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行二次發(fā)泡，從而保證固化泡沫噴灑覆蓋在樹木上的防火效果。

11、進(jìn)一步，所述中空軟管的長度為其所在可伸縮軟管內(nèi)徑的1/2至2/3；且各個中空軟管與垂直于可伸縮軟管內(nèi)壁方向的夾角為55°～75°；所述中空軟管的內(nèi)徑為2～4mm。采用該參數(shù)能進(jìn)一步保證固化泡沫在拖管機(jī)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行二次發(fā)泡的效果。

12、進(jìn)一步，所述硬管為聚乙烯水管，可伸縮軟管為金屬波紋管。這兩種材料價格低廉，且能在滿足輕質(zhì)的同時具備一定強(qiáng)度，適應(yīng)野外環(huán)境。所述行進(jìn)機(jī)構(gòu)為履帶車。采用履帶車可以增大與地面的接觸面積，且可以適應(yīng)更多野外環(huán)境，在進(jìn)行固化泡沫作業(yè)時，可以滿足泡沫上行走的需要。

13、進(jìn)一步，所述夾持器內(nèi)裝有齒輪傳動機(jī)構(gòu)，用于使鋸斷的樹木在夾持器中位移，改變受力點，減少移動斷木對伐木機(jī)構(gòu)整體的壓力。

14、上述用于森林防火的拖管防火車的防火方法，具體步驟為：

15、步驟一、當(dāng)森林火災(zāi)發(fā)生時，確認(rèn)火災(zāi)蔓延速度，在合適的區(qū)域劃定防火隔離區(qū)，并將拖管防火車及固化泡沫儲存罐運(yùn)至防火隔離區(qū)附近。

16、步驟二、從運(yùn)載設(shè)備上取下拖管機(jī)構(gòu)和固化泡沫儲存罐，并用拖管機(jī)構(gòu)將固化泡沫儲存罐與防火車相連接，消防人員進(jìn)入防火車駕駛室操作，進(jìn)行防火隔離區(qū)構(gòu)建的作業(yè)工作。

17、步驟三、隨著防火車向防火隔離區(qū)移動，防火車與固化泡沫儲存罐之間的距離持續(xù)增加，進(jìn)而使拖管機(jī)構(gòu)中各個可伸縮軟管在拉力的作用下伸展延長，同時可伸縮軟管具有一定自由彎曲度，保證防火車移動過程中轉(zhuǎn)彎靈活，不受拖管機(jī)構(gòu)的影響。

18、步驟四、當(dāng)防火車到達(dá)步驟一劃定的防火隔離區(qū)后，通過電動伸縮桿對噴頭二的噴射角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時根據(jù)樹冠高度情況驅(qū)動折疊臂帶動工作平臺上升達(dá)到所需位置，然后控制夾持器將需要鋸斷的樹冠進(jìn)行夾持，接著啟動電鋸對樹冠進(jìn)行鋸斷，完成后停止電鋸工作，夾持器始終夾持著被鋸斷的樹冠，使得高度超過噴頭一噴射范圍的樹木去除。

19、步驟五、在固化泡沫罐內(nèi)混合形成固化泡沫，并啟動水泵將固化泡沫經(jīng)過拖管機(jī)構(gòu)及水管泵送至噴頭一和噴頭二噴出，使固化泡沫噴灑覆蓋在所需位置的樹木上，固化泡沫在經(jīng)過拖管機(jī)構(gòu)時受導(dǎo)流發(fā)泡組的作用進(jìn)行二次發(fā)泡，從而保證固化泡沫噴灑覆蓋在樹木上的防火效果。

20、步驟六、在固化泡沫噴灑過程中，根據(jù)火災(zāi)情況及樹木情況通過調(diào)整噴頭一和噴頭二的位置，實現(xiàn)對不同位置的樹木進(jìn)行固化泡沫噴灑覆蓋以適應(yīng)火情發(fā)展，從而在所需位置的未燃樹木上形成防火隔離區(qū)。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用伐木機(jī)構(gòu)、噴射機(jī)構(gòu)、水泵、拖管機(jī)構(gòu)和行進(jìn)機(jī)構(gòu)相結(jié)合方式，具有如下優(yōu)點：

22、1、本發(fā)明中拖管機(jī)構(gòu)中各個硬管直徑靠近防火車依次遞減與導(dǎo)流發(fā)泡組中中空軟管相互配合，當(dāng)固化泡沫流經(jīng)可伸縮軟管時，可充分利用由于硬管直徑依次遞減使得流體在管路中流速持續(xù)增加及壓強(qiáng)的改變，使流動過程中形成壓力差，在保證漿體不會流出的同時，從固化泡沫罐向拖管機(jī)構(gòu)內(nèi)壓入空氣，同時，泡沫在流速及壓強(qiáng)增加的流動過程中與中空軟管進(jìn)行碰撞，使固化泡沫在拖管機(jī)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行二次發(fā)泡，從而保證固化泡沫噴灑覆蓋在樹木上的防火效果。

23、2、本發(fā)明中伐木機(jī)構(gòu)能對過高的樹冠進(jìn)行鋸斷去除，這樣在后續(xù)噴射機(jī)構(gòu)噴灑固化泡沫時能實現(xiàn)對樹木的全覆蓋；接著水泵泵送固化泡沫通過噴頭一和噴頭二將固化泡沫噴灑覆蓋在所需樹木表面，從而在未燃樹木上形成完全覆蓋的防火隔離帶，滿足所需的防滅火需求。

24、3、本發(fā)明的行進(jìn)機(jī)構(gòu)可以增大與地面的接觸面積，且可以適應(yīng)更多野外環(huán)境，在進(jìn)行固化泡沫作業(yè)時，可以滿足泡沫上行走的需要；另外拖管機(jī)構(gòu)具有伸縮功能，這樣在行進(jìn)機(jī)構(gòu)移動時可以使拖管機(jī)構(gòu)依靠行進(jìn)機(jī)構(gòu)動能逐漸伸展實現(xiàn)整體管路的延長，大大增強(qiáng)防火作業(yè)效率，且通過將拖管機(jī)構(gòu)不放置在行進(jìn)機(jī)構(gòu)上，從而降低行進(jìn)機(jī)構(gòu)質(zhì)量，滿足設(shè)備輕質(zhì)的需求，可以高效便捷的輻射大面積防火區(qū)域。