森林火灾水泵灭火供水干扰因子及策略研究

利用水泵进行灭火作战的技战术已相对丰富完善,但是对于搭建供水系统缺少实用的理论依据支撑。本文通过明确森林火灾水泵供水干扰因子,为研究水泵供水策略提供理论依据。通过建立供水系统并设计试验计算得出森林消防队伍广泛使用的25-40-30涤纶长丝/涤纶长丝-聚氨酯水带阻抗系数,根据伯努利原理,对火场供水系统能量转换进行分析,经过推导得到单泵连接水带数量公式、架设水泵数量公式、最少投入装备数和一次性投入最大有效兵力数。一线指战员可根据单泵连接水带数量公式、架设水泵数量公式快速搭建供水系统,前指与基指指挥员则可参考最少投入装备数和一次性投入最大有效兵力数制定灭火作战计划。

三级林用消防泵内部流场模拟及分析

林用消防泵在森林防火作业中是一种效率高、应用广泛的灭火装备,泵内流体在湍流运动过程中的各物理参数,如速度、压力、温度等都是随时间与空间而随机变化的,是个随机的非线性过程。为了更好地设计满足复杂条件下的林火迅速扑救的大流量、高扬程、质量轻的便携式林用消防泵,在结构设计的基础上进行了泵内流场模拟,分析了林用消防泵的三级提压工作原理。运用FLUENT软件首次模拟了Q为62,105,175,262和340L/min工况时的三级林用消防泵内部流场,建立了5种工况三级森林消防泵的整机流域模型,并根据模拟结果预测了泵的扬程。相比其他工况,处于流量Q=175L/min工况时的整机流场压力分布比较合理,叶轮流域、叶轮蜗壳耦合区域以及蜗壳流体区域的作用效果都比较好,流体流动比较稳定。此外,搭建了水泵性能测试系统,开展了5种流量工况条件下的水泵性能试验,将测试计算结果与模拟预测值进行了对比分析。结果显示,模拟预测的扬程与试验计算扬程基本吻合,表明运用FLUENT软件所建整机流域模型对三级林用消防泵的工作性能模拟预测是可行的。同时,在流量Q=175L/min时,其射程达到117.68m,满足便携式林用消防泵的设计要求,可以达到远距离灭火的目的。

多级离心式森林消防泵汽蚀性能的研究

为提高多级离心式森林消防泵的使用性能,延长其工作寿命,针对离心泵内可能产生的汽蚀现象,设计了森林消防泵的汽蚀实验。实验在自行搭建的开式汽蚀实验测试系统上进行,测试系统主要由交流电力测功机、测控系统和水泵实验台组成。交流电力测功机提供系统动力,带动森林消防泵工作,并将实验数据传输到测控系统实时读取。通过采集包括额定工况在内的3个不同工况点下泵的流量、转速、进口压力值、首级叶轮压力值、大气压力值、实验水温等各项数据,计算得到各个工况点下泵的汽蚀余量与首级叶轮扬程值。以首级叶轮扬程值下降到无汽蚀现象扬程值的3%时的汽蚀余量作为临界汽蚀余量的判别标准,绘制3个工况点下的临界汽蚀余量判别曲线,进而绘制出森林消防泵的汽蚀特性曲线,并根据吸水管线的水力损失计算泵的许用安装高度。本实验为多级离心式森林消防泵汽蚀性能的研究和改进提供了依据。

SISUNA-140全道路车加装灭火装置的研制

通过对我国引进的ＳＩＳＵＮＡ１４０全道路车进行技术改造，使之更加适合我国东北林区森林消防的需要．整套灭火装置由水箱、管路系统、水泵几大部分组成，在不破坏原车结构、不改变原车行驶性能的前提下，加装灭火装置，可组成一台森林消防车；卸下灭火装置，又可恢复原车的功能．灭火装置结构合理，装拆方便快捷，灭火效率高，具有推广应用价值．

三级提压森林消防泵的设计及流场模拟

对单吸三级提压消防泵的动力匹配、结构设计以及内部流场进行了计算与分析。结果表明:与该三级提压消防泵相匹配的发动机功率必须大于5.4kW,三级提压消防泵的内部结构紧凑,流场模拟作为理论依据可以为工程应用提供指导作用,该消防泵能具有质量轻,扬程大,流量大的特性。

基于心率和喷水效率的森林灭火手泵性能评价

森林灭火手泵的人机操作界面的优化设计极为重要,该文针对普遍应用的国内外3款典型手泵产品,从心率、喷水效率、主观评价等方面进行了性能评价。方差分析表明:手泵类型、握持姿势、喷水频率对心率的影响很显著,美国产手泵(S1)作业时的心率增加比率最大,加拿大产手泵(S3)最小。在背负手泵水箱(袋)步行时,S1水箱携带时的心率增加比率最大,中国产手泵(S2)水袋携带时最小。S3的喷水速率最大,S1最小;S1的射程最大,S2最小。主观评价结果表明S3最优,S1最差。综合分析上述结论认为,针对现有3款手泵,S3的水枪和S2的水袋相组合是最佳的组合模式。

便携式长距离山地供水系统的研究

根据山区旱地农林生产和森林防火等用水需要,按水泵机组接力方式运行的原则,确定了各组成部件的工作参数和结构,研制了一套距离可任意延伸的便携式山地供水系统.

大流量高射程森林消防泵的设计与试验

针对我国缺少大流量、高射程、便携式的森林消防装备的现状,设计了流量大于340 L/min,垂直射程大于160 m,质量不超过15 kg的森林消防泵。该泵采用三级提压技术提升其流量和射程性能,通过动力计算和发动机设计实现了质量轻的要求,并运用CFD方法中的Fluent软件对森林消防泵进行了流场模拟和结构优化设计。试验结果显示,森林消防泵流量、扬程、质量等指标达到了预期的要求,能够满足森林消防实际的需要。

6MX系列车载可卸式森林消防装置的研制

基于对林火行为的分析并针对我国林区的使用条件,通过反复试验和优化,确定了用水直接扑灭林火的最佳水力学参数(如灭火水的流量、有效射程和系统的工作压力等),设计了主消防系统.6MX系列车载可卸式森林消防装置可以在集材拖拉机、中型和轻型载货汽车上快速安装和拆卸,根据不同的运载车型,有三种不同的规格形成系列,本装置属于用水或化学灭火剂灭火的森林消防装备.

多级离心式森林消防泵的研制

介绍了一种由北京林业大学工学院自主研发的多级离心式森林消防泵,其具有体积小、质量轻、扬程高、流量适中、结构简单、操作方便等特点,能够更好地满足森林灭火的需要。

柱塞泵的改造及在森林消防中的应用

根据柱塞水泵能产生高压的工作原理,通过对车辆和车载柱塞水泵、水带、水枪等部件的选择,完成了AY-101GX390-90高压远程输水系统的研制和改造。在广东省深圳市梧桐山森林公园的测试结果表明,该输水系统单泵输水扬程达502 m以上,输水距离达3 800 m以上,流量达1.55 m3/h以上,达到了远距离高扬程输水的目的。文章对该输水系统的研制、主要技术性能、结构和使用效果等进行了说明,与常用的森林消防水泵比较,柱塞泵改造成的森林消防水泵输水扬程高、距离远、水量大,在森林消防输水灭火应用中取得良好效果。

变容式多腔森林消防泵的设计

利用三角转子发动机变容增压原理设计一款变容式多腔森林消防泵,介绍此森林消防泵的动力选择、泵体结构设计、工作原理。确定三角转子尺寸参数并进行流量特性分析,得出工作室的容积变化与转子转角的关系。介绍齿轮、偏心轴的设计并进行强度校核,结果显示其满足强度要求。

森林消防水泵使用技术

介绍了我国森林消防水泵的类型和特点,阐述了水泵在森林灭火实战中的操作技术和架设方法,探讨了消防水泵在实际运用过程中应重点注意的问题。

变容式多腔森林消防泵的内部流场仿真分析

在森林消防以水灭火装备领域,传统离心式消防泵输水距离近、扬程低,而基于三角转子发动机设计的容积泵较少,国内外在相关容积泵的研究上也很匮乏。容积式泵作为新的结构形式泵,具有体积小、输送距离远、扬程高等特点。对基于三角转子发动机进行设计的森林消防泵进行了内部流场仿真分析。建立该消防泵的三维模型,运用UDF编程实现该消防泵三维动网格仿真,选取双方程模型RNG k-ε湍流模型。进水口设为标准大气压,进水口边界条件设置为press-inlet,出水口边界条件设为press-outlet,并在该泵流场内部设置相关参数监测点、监测面,对该森林消防泵进行内部流场模拟,分析其内部流动特性。研究了森林消防泵在进出口管径相同的情况下,不同转速对该森林消防泵内部流场的影响,以及对泵的流速、流量、扬程等性能参数的影响,分别对不同转速下泵的压力场、速度场进行分析可知,在出入口管径不变的工况下,随着转速的提高,泵的出口压力、出口流量均有明显提升。在整个吸水排水过程中,进水排水流畅无滞留现象,泵的工作状态良好。选取流量和扬程作为评价泵性能优劣的指标,并对相关参数进行数值分析可知,提高转速可以提高泵的流量和扬程。当转速为5000 r/min时,最大出口流量为0.0127 m^3/s,最大出口扬程可达494.65 m。本研究成果对变容式多腔森林消防泵的设计具有一定的参考意义。

变容式三角转子水泵的研究

文章阐述了国内外森林消防水泵的研究现状,介绍了变容式三角转子水泵的结构与原理,计算了变容式三角转子水泵的性能参数,探讨了研制变容式三角转子水泵存在的问题。

森林灭火手泵性能检测系统研究

本文介绍了一套森林灭火手泵性能指标的检测系统 ,对行业标准中提出的检测方法进行了改进 ,以排除人为因素的影响。该系统采用LabVIEW和PCL - 818HG采集卡组成信号采集系统 。

森林消防泵性能测试系统的设计与实现

为提高森林消防泵的使用性能和开发速度,针对其低流量、高扬程、高转速的专业特点,设计了森林消防泵性能测试系统.该测试系统采用开式试验装置,由工控机、数据采集模块和水泵试验台组成,通过交流电力测功机反拖提供系统动力,带动森林消防泵工作,并将试验数据传输到工控机进行处理.最后以研制的新型BJL5C森林消防泵为例进行试验,结果表明系统稳定可靠.该测试系统实现了自动化测试,且精度高、转速高、传输速率高,符合国家标准规范,能够满足森林消防泵的测试要求,对该类型森林消防泵的研究和改进提供指导依据.

森林消防用离心泵机械密封的改进

机械密封性能是影响森林消防用离心泵使用性能的重要因素。分析了森林消防用离心泵机械密封失效的原因,改进了机械密封的结构,这对森林消防用离心泵的可靠性和经济性有重要意义。

基于人体负荷的森林灭火手泵操作参数研究

为了研究林业灭火作业时,森林灭火手泵的长度、把手直径等参数对人体生理负荷的影响,优化手泵人机界面操作参数,采用心率作为评价指标,分析不同参数对作业人员心率增加比率的影响。结果表明:握持长度对心率增加比率的影响显著(p<0.05),800mm的握持长度时,心率增加比率最大;握持直径为32mm时,心率增加比率最大。

基于人机界面优化目的的森林灭火手泵操作力研究

为了优化森林灭火手泵的人机操作界面,提高操作的舒适性和效率,该文通过最大操作力的测量,研究了森林灭火手泵的握持直径、握持长度和握持姿势对操作者操作力的影响。结果表明：①手泵握持直径、握持长度以及握持姿势对操作力的影响都很显著。②手泵合理握持长度为450~800 mm,握持直径为32~35 mm,内筒直径取14.4 mm,握持姿势以采用出水方向偏离水平面向上为宜。