chương 1 Từ những nhận định được trình bày ở trên có thể đi đến một số kết luận sau: - Việt Nam có một nguồn tài nguyên rừng phong phú, diện tích lớn. Khí hậu chia thành hai mùa rõ rệt, mùa khô kéo dài 4-5 tháng. Từ đó nguy cơ cháy rừng là rất cao và diễn biến ngày càng phức tạp do sự biến đổi của khí hậu toàn cầu. - Hiện nay việc chữa cháy rừng chủ yếu là bằng thủ công nên năng suất và hiệu quả dập lửa thấp.
Đối với những nơi có địa hình phức tạp, xa nguồn nước thì việc sử dụng các thiết bị chữa cháy dùng chất chữa cháy là nước thì không phù hợp: do cháy rừng ở xa và vào mùa khô nên nguồn nước rất hạn chế. - Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo và đưa vào sử dụng hệ thống cắt, hút, phun đất cát và không khí là rất phù hợp với điều kiện chữa cháy rừng nơi không có nguồn nước. - Các công trình nghiên cứu về hệ thống cắt, hút, phun đất cát và không khí để dập lửa còn hạn chế, mới chủ yếu tập trung vào khâu thiết kế, chế tạo, chưa có nghiên cứu đầy đủ và toàn diện về hệ thống này. - Để có cơ sở lý thuyết cho quá trình hoàn thiện hệ thống này của xe chữa cháy rừng đa năng cũng như làm tài liệu tham khảo cho việc tính toán hệ thống hút phun đất cát nói chung thì việc thực hiện đề tài:“Nghiên cứu hệ thống hút, phun đất cát và không khí trên xe chữa cháy rừng đa năng”, mà luận văn lựa chọn là cần thiết.
17 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Đối tượng nghiên cứu Quá trình cắt đất, hút, phun đất cát và không khí được thực hiện bằng nhiều sơ đồ khác nhau, nhiều dạng khác nhau, như được trình bày ở phần phạm vi nghiên cứu. Trong khuôn khổ luận văn chỉ nghiên cứu hệ thống cắt đất, hút đất, phun đất cát và không khí đã được thiết kế chế tạo trên xe chữa cháy rừng đa năng. Do vậy đối tượng nghiên cứu của đề tài có cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các thông số kĩ thuật như sau: 2.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng 2. Cấu tạo của xe chữa cháy rừng đa năng Hình 2. Mô hình xe chữa cháy rừng đa năng 18 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 ô tô 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- Thùng chứa nước; 19- Súng phun nước; 20- Thanh bảo hiểm cabin; 22- Nắp thùng nước; 23- Ống hút đất; 24- Hệ thống phun đất; 25- Bơm nước 2. Nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng Hệ thống chặt hạ cây, cắt cây bụi 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, 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 làm sạch 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 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). Đất được dao cắt đất cắt tung lên buồng hút và được bơm hút lên theo đường ống đi vào thùng chứa (16) và rơi xuống ống thổi.
Bơm thổi (24) thổi đất đi ra ống (14), ống (14) lại được nối với ống phun nên đất được phun ra ống phun vào đám cháy. Bơm nước và thùng chứa nước được lắp trên sàn xe; bơm nước hút nước ở dưới ao hồ, sông suối vào trong thùng chứa nước. Khi chữa cháy thì bơm nước hút nước ở trong thùng chứa đẩy ra ống bơm nước và được phun ra từ súng phun. 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 lám sạch cỏ rác ở phía sau để làm băng trắng cách ly, cô lập và khoanh vùng đám cháy, hoặc sử 19 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 hệ thống phun nước trên xe để dập lửa. Khi sử dụng hệ thống cắt cây, hệ thống làm sạch 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. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cắt đất 2. Cấu tạo hệ thống cắt đất 63 62 50 61 59 51 60 58 57 52 53 54 55 56 Hình 2.
Mô hình cấu tạo của hệ thống cắt đất 50- Khớp nối vào xe ô tô; 51- Khung đỡ hệ thống; 52- Khớp quay; 53- Tấm bắt khớp quay; 54- Thanh nối; 55- Động cơ thủy lực; 56- Buồng hút đất; 57- Miệng nối với ống hút; 58- Giá bắt xi lanh; 59- Xi lanh thủy lực; 60- Thanh trượt; 61- Tấm chịu lực lắp thanh trượt; 62- Xi lanh thủy lực nâng hạ hệ thống; 63- Khớp nối vào xe ô tô. Để tạo ra một khối lượng đất nhất định cho quá trình chữa cháy, chúng tôi thiết kế hệ thống cắt đất này có thể ăn sâu xuống đất nhờ xi lanh thủy lực (62), đồng thời có thể dịch chuyển sang trái hoặc phải nhờ có xi lanh thủy lực (59). Toàn bộ hệ thống cắt đất trượt trên thanh trượt (60). Nguyên lý hoạt động Khởi động cho động cơ thủy lực (55) hoạt động.
Chuyển động quay được truyền từ động cơ cho hệ thống, dao cắt đất chuyển động quay, quá trình cắt đất được thực hiện theo nguyên lý cắt đất ở dạng búa. Do vậy, dao cắt dự trữ một động năng lớn, hệ thống cắt đất được hạ xuống nhờ xi lanh (62) và khi dao cắt tiếp xúc với đất sinh ra xung lực va chạm. Mặt khác, thời gian va chạm giữa dao cắt và đất là ngắn, cho nên xung lực va chạm biến thành lực cắt đất, phá vỡ kết cấu của đất. Đất được cắt ra và tung lên trong buồng hút, buồng hút được nối với bơm hút khí bằng miệng ống (57), do đó, đất đượt hút lên ống hút và đi vào thùng chứa đất.
Ưu điểm của hệ thống cắt đất ở dạng búa là: Khi gặp phải đá, gốc cây, rễ cây thì dao cắt tự trượt quanh trục lắp dao cắt, nên động cơ không xảy ra hiện tượng quá tải. Mặt khác, đất sau khi được cắt nhỏ vụn và tung lên tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hút đất. Đây là ưu điểm lớn nhất của phương pháp cắt đất ở dạng búa được áp dụng để tính toán thiết kế xe chữa cháy rừng đa năng này. Với phương pháp cắt đất ở dạng búa cho phép có thể cắt được tất cả các loại đất ở trong các khu rừng.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống hút - phun đất 2. Cấu tạo hệ thống hút - phun đất 73 23 73 16 78 74 77 75 14 72 71 Hình 2. Mô hình cấu trúc của hệ thống hút - phun đất 21 14- Mặt bích nối với ống phun đất; 16- Thùng chứa đất; 23- Ống nối bơm hút; 71-Ống hút mềm nối buồng hút đất; 72- Bơm đẩy khí áp lực cao; 73- Động cơ thủy lực chạy bơm khí; 74- Bộ truyền đai; 75- Giá đỡ động cơ; 77- Van phân phối đất; 78- Động cơ thủy lực làm quay van phân phối. Nguyên lý hoạt động Sử dụng bơm khí lốc xoắn kép để tạo ra áp lực hút, đẩy lớn.
Bơm hút được nối với thùng chứa đất; thùng chứa đất nối với buồng hút đất bằng ống hút mềm (71). Bơm hút khí nhận mô men quay từ động cơ thủy lực (73) và khi hoạt động bơm hút tạo ra một độ chân không nhất định ở trong thùng chứa đất (16) và ống hút (71). Do đó, đất cát sau khi được cắt và tung lên, dướt áp lực hút lớn ở trong ống hút làm cho đất cát đi theo ống hút vào trong thùng chứa đất (16). Ở trong thùng chứa đất, đất được lắng xuống dưới và đi vào van phân phối, còn không khí đi ra ngoài theo đường ống (23).
Van phân phối (77) có nhiệm vụ cấp đất xuống ống thổi với một lượng nhất định. Bơm thổi khí lốc xoắn kép áp lực cao được nối với ống thổi đất, khi đất rơi xuống ống thổi được dòng không khí có vận tốc và áp lực cao thổi ra ngoài qua ống (14) và đi vào ống phun đất và phun vào đám cháy. Nguyên lý cơ bản của hệ thống này là dùng bơm khí lốc xoắn kép để tạo ra dòng không khí có áp lực hút và đẩy cao để hút đất và thổi đất. Như vậy, hệ thống có nhiệm vụ phun đất cát và không khí với tốc độ cao vào đám cháy nhằm mục đích dập tắt đám cháy.
Van phân phối (77) có nhiệm vụ cấp đất đều đặn và liên tục xuống cho ống thổi, đồng thời chặn không cho không khí đi lên thùng chứa đất. Thông số kỹ thuật của hệ thống cắt đất, hút đất và phun đất Thông số kỹ thuật của hệ thống cắt đất, hút đất và phun đất trên xe chữa cháy rừng đa năng được ghi ở bảng 2.1: Thông số kĩ thuật của hệ thống cắt đất, hút đất và phun đất TT Thông số kĩ thuật Đ.