專用底盤機場消防車結構簡析

北京中卓時代消防裝備科技有限公司 劉勇

通過對國際及國內專用底盤機場消防車整車結構進行解析，介紹了整車的主要技術參數、結構及工作原理。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之內到達機場跑道盡頭及周邊的任意區域并快速實施滅火作業。我國目前大多數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》相關標準要求，但是整車實用性不高，存在底盤穩定性低、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，國內只有一家公司突破這一技術難題，生產出我國第一輛具有自主知識產權的專用底盤機場消防車，目前已經在國內市場銷售，打破了這一產品被國外企業壟斷的現狀。

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，由后置發動機、變扭器、變速器、消防動力系統、消防泵系統等組成。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備及穿刺臂的操作。

1.主要技術參數

圖2 某型機場消防車結構組成

新型機場消防車主要技術參數如下：整車尺寸（長×寬×高）為11800mm×3050mm×3850mm，整車總質量為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，最低穩定車速≤5km/h，最大爬坡度≥40%，最大行駛側坡≥30%，最小離地間隙≥380mm，水泵全功率狀態下車速≥40km/h，整車使用平均故障間隔里程≥2500km，滅火系統持續工作時間≥6h，適用環境溫度范圍為-41℃～+46℃，驅動形式為6×6，乘員人數6人。

2.整車結構組成及工作原理

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

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

后置發動機選用某品牌TAD16型，根據發動機的各項參數匹配變扭器型號為TD61-1179型變扭器，具體匹配參數如下。

2.1 發動機參數

圖3 某型機場消防車動力系統圖

圖4 發動機功率曲線圖

發動機采用某品牌TAD1672VE型，6缸水冷增壓電控柴油發動機。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

變扭器功率為515kW/1800r/min；最大輸入轉速為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，額定轉速為2850r/min，速比為1.46（增速）。

圖5 消防泵及泡沫比例系統結構組成

圖6 負壓環泵式泡沫比例系統原理圖

當消防泵以額定壓力和流量工作時，泵轉速為2850r/min，此時發動機轉速為2850/1.46/1.12=1742r/min。由發動機功率曲線圖可以看出，當發動機在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動機總功率的35.9%，發動機的其余功率可以驅動底盤高速行駛。消防泵管路及泡沫比例混合系統如圖5所示。

消防管路系統與普通消防車管路系統基本相似，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，利用泵體葉輪旋轉形成負壓后將外界的水源吸入至泵體內部；黃色部分為泡沫管路。此處針對負壓環泵式泡沫比例系統加以說明。系統工作原理見圖6。

圖7 專用機場消防車駕駛室對比圖

負壓環泵式泡沫系統以文丘里原理為基礎進行設計。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，經由噴口變徑提速形成真空，速度增大后會在比例混合器內部形成一個“真空”區，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節泡沫與水的混合比例，實現水與泡沫有效混合。

2.4 罐體

罐體、泵室及發動機艙結構與普通消防車一致，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，該駕駛室結構不同于普通的車輛駕駛室，一般采用全景布局設計，前部流線型設計較為突出，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計，這樣可以在迎風面減小風阻，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構，這樣可以增大駕駛室內部人員的視角，提升消防作業效率，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構布置，由于整個駕駛室寬度近3m，故內部空間可搭載的戰斗人員數量更多。

下面以某型國產專用機場消防車駕駛室為例進行結構及功能說明。

圖8 某型專用底盤駕駛室內部布置

駕駛室內部設有6具乘員座椅，可搭載6名戰斗員；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和消防作業；駕駛室內部設有登頂天窗，在頂炮或者穿刺臂突發故障時可手動快速應急操作；底盤儀表及消防儀表采用集成式控制設計，方便作業人員操作；駕駛室內部安裝有空調、暖風、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，然后對艙體內部人員實施救援作業的裝置。該裝置一般由變扭器驅動液壓泵提供動力，臂架側面安裝有伸縮水管，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。當發生飛機起落架火災或者外圍火災需要大流量噴射時選用消防炮模式；當艙體內部發生火災需要進行艙內滅火時選用穿刺模式。筆者研發的穿刺臂可對全球最大的空客A380進行穿刺救援。當機艙內發生火災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部火災。穿刺臂作業參數如下，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節主臂、1節折臂及1節伸縮臂組成，穿刺臂水炮型號為GTSP80，操控型式為電控；行駛狀態主炮額定流量為80L/s，臂架舉升狀態主炮流量為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。

結語

通過對我國首臺專用底盤機場消防車的結構解析，分析了該類型車輛的工作原理及系統組成。對整車關鍵技術如消防動力系統、消防泵系統、泡沫比例系統、駕駛室以及穿刺救援系統等加以解析及說明，上述結構形式布置的車輛必將成為后續國內機場主要裝備的產品，將為推動消防車行業的科技創新，對國家經濟建設和社會發展作出重要貢獻。