Chương 1 6 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về xe chữa cháy rừng đa năng Cháy rừng là một thảm họa thiên nhiên mà rất nhiều các quốc gia trên thế giới đều phải quan tâm, chú trọng đầu tư nghiên cứu, ứng dụng các kỹ thuật phòng cháy chữa cháy và chế tạo các thiết bị chuyên dụng để chữa cháy rừng nhằm hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra. Hiện nay ở Việt Nam các thiết bị chữa cháy rừng còn chưa được đầu tư nhiều. Ngoài các phương pháp thủ công như dùng cành cây, vỉ dập lửa, phát quang cây để tạo đường băng cản lửa, chúng ta chỉ có một số ít thiết bị chữa cháy rừng thô sơ, số lượng cũng không phải nhiều và hiện tại ở nước ta chưa có xe chữa cháy rừng như các nước trên thế giới.
Xe chữa cháy rừng đa năng là một sản phẩm của đề tài khoa học cấp Nhà nước: “ Nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng”, đề tài có sự tham gia của nhiều nhà khoa học ở các Viện nghiên cứu và trường đại học khác nhau. Xe chữa cháy rừng đa năng đã góp phần bổ sung vào các thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam, góp phần nâng cao hiệu quả chữa cháy rừng trong phạm vi cả nước. Cấu tạo của xe chữa cháy rừng đa năng Xe chữa cháy rừng đa năng [30] được thiết kế trên nền xe Ural 4320 với động cơ Điêzen có công suất 180 mã lực.1: Xe chữa cháy rừng đa năng Sơ đồ cấu tạo của xe chữa cháy rừng đa năng được thể hiện trên hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo của xe chữa cháy rừng đa năng 1- Hệ thống cắt cây; 2 - Xi lanh nâng hạ hệ thống cắt cây; 3 - Đĩa cưa cắt cây; 4 - Khung để nâng hạ hệ thống cắt cây; 5 - Giá đỡ lắp hệ thống chặt hạ cây; 6 - Xe ôtô cơ sở; 7- Sàn xe; 8 - Xi lanh nâng hạ hệ thống cắt đất; 9 - Xi lanh nâng hạ hệ thống cắt cỏ rác; 10 - Khung nâng hạ hệ thống cắt đất; 11- Buồng hút đất; 12 - Hệ thống làm sạch cỏ rác; 13 - Ống hút đất; 14 - Ống nối để lắp ống phun đất; 15 - Vòi phun nước; 16 - Thùng chứa đất; 17 - Hệ thống hút đất; 18 - Téc chứa nước; 19 - Lăng giá; 20 - Thanh bảo hiểm cabin; 21- Khớp quay lăng giá; 22 - Nắp téc nước; 23 - Ống hút đất; 24 - Hệ thống phun đất; 25 - Bơm nước. Nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng 8 Hệ thống cắt hạ cây được lắp ở phía trước xe bằng khớp quay, nâng lên hạ xuống nhờ xi lanh thủy lực (2); đĩa cưa (3) quay được nhờ động cơ thủy lực có công suất 8 kw, số vòng quay 3200 vg/ph.
Hệ thống cắt hạ cây chuyển động tịnh tiến ra phía trước nhờ xi lanh thủy lực và hệ thống ổ trượt, khi cắt cây xi lanh đẩy đĩa cưa ăn vào gỗ. Hệ thống cắt hạ cây có 3 đĩa cưa, đường kính dao cắt 500 mm; vận tốc cắt 80 m/s, tốc độ đẩy tối đa 12 m/ph. Hệ thống cắt cỏ cỏ rác được lắp ở phía sau xe bằng khớp quay, chuyển động nâng lên hoặc hạ xuống của hệ thống được thực hiện nhờ xi lanh thủy lực (9); chuyển động quay của hệ thống cắt cỏ được thực hiện nhờ động cơ thủy lực. Hệ thống này hoạt động theo nguyên tắc cắt dạng búa.
Hệ thống cắt cỏ rác tạo ra một băng trắng cản lửa với chiều rộng 2 m để đám cháy không phát triển qua được. Hệ thống này có 40 dao; đường kính đĩa lắp dao cắt 400 mm, chiều dài dao 125 mm; vận tốc cắt 25 m/s và được dẫn động bằng động cơ thủy lực có công suất 30 kw; số vòng quay từ 800 1500 vg/ph. Hệ thống cắt đất được nâng lên hạ xuống nhờ xi lanh (8) và được lắp ở gầm xe; dao cắt đất của hệ thống hoạt động theo nguyên lý cắt đất ở dạng búa; buồng hút đất (11) nối với thùng chứa đất (16) bằng đường ống. Đất do hệ thống cắt đất xới lên và được bơm chân không hút lên theo đường ống đi vào thùng chứa (16) và rơi xuống ống thổi.
Bơm thổi (24) tạo áp lực khí rất lớn thổi đất đi ra ống (14), qua ống dẫn dài 30 m phun vào đám cháy. Động cơ dẫn động của hệ thống hút đất có công suất 8 kw; số vòng quay 3200 vg/ph. Hệ thống cắt đất có 4 dao cắt dạng hình búa với chiều dài dao 125 mm; chiều rộng lưỡi dao 50 mm; vận tốc cắt 80 m/s; chiều sâu hố cắt 400 mm. Như vậy xe chữa cháy rừng đa năng có thể lấy đất, cát ngay tại chỗ để dập tắt đám cháy.
9 Bơm nước và téc chứa nước được lắp trên sàn xe; bơm nước hút nước ở dưới ao hồ, sông suối vào trong téc chứa nước, téc nước có dung tích 5 m3. Khi chữa cháy thì bơm nước hút nước ở trong téc chứa đẩy ra ống dẫn nước và được phun ra từ lăng giá. Ngoài ra, trên xe chữa cháy rừng đa năng còn trang bị 5 cuộn vòi chữa cháy, mỗi cuộn dài 20 m. Khi chữa cháy ta có thể triển khai phun nước từ bơm chữa cháy qua các cuộn vòi chữa cháy này.
Với các thiết bị chữa cháy như trên đã góp phần vào công việc chữa cháy rừng, hạn chế hậu quả do cháy rừng gây ra. Khi đám cháy xảy ra, người lái xe nhanh chóng cho xe di chuyển đến nơi có vị trí cháy, sử dụng hệ thống cắt cây phía trước, hệ thống làm sạch cỏ rác ở phía sau để làm băng trắng cách ly, cô lập và khoanh vùng đám cháy, hoặc sử dụng hệ thống cắt đất - hút đất và phun đất vào đám cháy để dập tắt đám cháy. Ngoài ra, còn có thể sử dụng lăng giá trên xe để phun nước dập lửa. Khi sử dụng hệ thống cắt cây, hệ thống cắt cỏ rác hoặc hệ thống cắt đất, hút đất và phun đất thì người điều khiển hạ hệ thống đó xuống, khi không sử dụng thì điều khiển xi lanh thủy lực nâng hệ thống đó lên.
Như vậy khi chữa cháy, ngoài việc cắt cây phía trước để di chuyển xe đến đám cháy, xe chữa cháy rừng đa năng có thể đào đất phun vào đám cháy, phun nước vào đám cháy, cắt cỏ rác để tạo băng cản lửa. Trong phạm vi của luận án chỉ xét đến trường hợp xe chữa cháy rừng đa năng vừa di chuyển, vừa cho cơ cấu cắt cỏ rác làm việc, không xét đến các trường hợp các thiết bị chữa cháy khác cùng hoạt động. Đặc tính kỹ thuật của xe chữa cháy rừng đa năng Xe chữa cháy rừng đa năng là thiết bị được tích hợp nhiều công nghệ chữa cháy rừng trên xe, với nhiều hệ thống công tác cùng hoạt động khi chữa cháy rừng như hệ thống chữa cháy bằng nước, gió, đất; hệ thống cắt cây bụi, cắt cỏ rác. Đặc tính kỹ thuật của xe được ghi ở bảng 1.
Đặc tính kỹ thuật của xe chữa cháy rừng đa năng 10 TT Đặc tính kỹ thuật Đơn vị Giá trị xác tính định I. Thông số chung của thiết bị 1 Công suất xe ô tô mã lực 180 2 Tốc độ dập lửa m/phút 12 3 Chiều cao ngọn lửa được dập tắt m 9 4 Tốc độ di chuyển trên đường lâm nghiệp km/h 25 5 Độ dốc dọc thiết bị di động được Độ 1608’ 6 Độ dốc ngang thiết bị di động được Độ ≤ 6047’ II. Hệ thống chữa cháy bằng nước 1 Dung tích téc nước m3 5,0 2 Lưu lượng máy bơm chữa cháy m3/h 30 3 Chiều dài vòi chữa cháy m 100 III. Hệ thống chữa cháy bằng sức gió 1 Lưu lượng quạt gió m3/phút 104 2 Vận tốc không khí miệng ống thổi m/s 65 3 Chiều dài ống thổi không khí m 35 IV.
Hệ thống phun đất cát 1 Khối lượng đất cát phun vào đám cháy kg/phút 45 2 Chiều dài ống phun đất cát m 35 V. Hệ thống cắt cây, làm băng cản lửa 1 Tốc độ cắt cây, làm sạch cỏ rác làm băng cản lửa km/h 10 2 Đường kính cây lớn nhất cắt được cm 25 1. Những tồn tại của xe chữa cháy rừng đa năng Xe chữa cháy rừng đa năng đã được sử dụng ở một số địa phương như Công ty lâm nghiệp Đắc Tô, Kon Tum, kết quả chữa cháy rừng cho thấy năng suất và hiệu quả chữa cháy cao, phù hợp với điều kiện địa hình Tây nguyên, song trong quá 11 trình chữa cháy rừng ngoài thực tế cho thấy xe này còn một số tồn tại cần phải nghiên cứu giải quyết sau đây: - Khi xe chạy với tốc độ cao điều kiện mấp mô mặt đất rừng lớn thì dao động của xe lớn, từ đó làm cho xe mất ổn định, hiệu quả làm việc của một số hệ thống công tác trên xe rất thấp không đáp ứng được yêu cầu. - Khi dao động của xe lớn thì hệ thống cắt cây không thể cắt được, vì mạch cắt bị ảnh hưởng, xe rất khó hoạt động, để khắc phục tồn tại này người lái xe cho xe dừng lại rồi mới cho hệ thống cắt cây hoạt động, song khi xe dừng lại thì năng suất chữa cháy rừng thấp.
- Dao động của xe lớn ảnh hưởng đến hệ thống lái của xe, từ đó ảnh hưởng đến an toàn trong quá trình sử dụng xe. Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo trên thế giới và ở Việt Nam Trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô và máy kéo, sau đây là một số công trình đặc trưng: 1. Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo trên thế giới Công trình của Mitschke M. [38] đã nghiên cứu về dao động của ôtô du lịch, mô hình dao động được xem xét ở các yếu tố kết cấu có ảnh hưởng đến dao động và tối ưu hệ thống treo.
Công trình nghiên cứu của Muller H. [40] đã đưa ra mô hình không gian mô tả tất cả các loại dao động của máy kéo bánh hơi. Theo [40], một máy kéo có thể có 7 bậc tự do dao động thẳng đứng, dao động xoay quanh trục đứng, dao động ngang, dao động xoay quanh trục ngang, dao động dọc, dao động xoay quanh trục dọc và dao động liên kết xoay quanh trục cân bằng.Tác giả đã xây dựng các mô hình tính toán tải trọng ở các cầu chủ động của máy kéo và ôtô trong nông nghiệp khi vượt qua vật cản có kích thước lớn. Trong công trình của Vogel F.