罐类消防车全天候作战能力的提升

李冰 刘勇 宋淼 郭颖

1.应急管理部上海消防研究所 上海 200000

2.北京中卓时代消防装备科技有限公司 北京 101300

3.陆军装备部驻北京地区军事代表局驻北京地区军事代表室 北京 100030

常规罐类消防车（图1）作为现有应急救援消防队的主要灭火车辆，主要由底盘、消防动力系统、消防泵系统、消防炮、罐体系统、舱室系统、控制系统及其他辅助系统组成[1]。

图1 罐类消防车系统组成图

对于低温环境下（如东北、新疆等地）工作的车辆一般会额外增加保温系统和加热系统，以增加在低温环境下车辆的作战能力（图2～图3）。

图2 罐体保温图

图3 舱室加热系统图

保温系统主要针对于罐体内部的水进行保温，以便在到达火场的情况下能及时出水；加热能力主要针对于泵室及舱室工作部件进行加热，以防止管路和泵体内部的水结冰导致无法正常出水[2]。

其实提升车辆低温环境下的作业能力远远不止上述技术，需要从整车的设计角度结合车辆的结构去多方面考虑。

1 提升罐体的保温能力

现有保温罐体的结构设计一般采用三明治结构，即由罐体钢制内胆、保温板和外部覆盖件组成（图4）。而提升罐体的保温能力则主要取决于保温板的厚度以及覆盖件的材料[3]。

图4 罐体保温截面图

目前车辆所用的保温板主要以XPS保温板和聚氨酯保温板两种类型为主，根据战绩指标要求保温时间的长短不同厚度设计基本集中在40～80 mm之间，在罐体六个面进行保温板粘接即可。而真正能提升车辆罐体的保温技术主要在于覆盖件材料的应用。现有外围覆盖件材料主要有铝板、玻璃钢及碳纤维三种材料。铝板作为金属材料导热系数最高，故作为罐体覆盖件后保温效果较差。而碳纤维材料作为近几年的新兴材料，具有良好的绝热性能已经被广泛应用。

碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，可以称为新材料之王。在不接触空气和氧化剂时，碳纤维能够耐受3 000 以上的高温，具有突出的耐热性能；另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。

碳纤维复合材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点。罐体侧面整体采用碳纤维覆盖件（图5），在减轻蒙皮重量的同时提高侧面强度；碳纤维覆盖件具有很高的隔热性能，可以对罐体起到良好的保温效果；碳纤维具有高耐腐蚀性能，覆盖在罐体的外侧可以提高整车的环境适应性能。

图5 罐体覆盖件结构图

2 降低罐体的热对流能力

现有消防车罐体基本全部采用弹性支撑等结构将罐体托梁和副车架固定在一起，而副车架直接刚性连接于底盘车架，底盘车架直接暴露于大气中。故如何降低罐体的热对流能力主要取决于罐体托梁与副车架之间的金属接触面积。在罐体托梁和副车架之间采用耐高温隔热棉则可以有效减少热量流失，进而提升罐体的保温能力。耐高温隔热棉具有优异的化学稳定性，可以抵抗大多数腐蚀剂的侵袭。即使隔热棉被水或蒸汽浸湿干燥后，其耐热及物理性质仍可完全恢复。具有重量轻、弹性好、抗温度冲击稳定性好、保温隔热效果佳等特点。具体安装布置方式如图6所示。

图6 罐体托梁与副车架弹性支撑之间采用隔热棉减少金属与金属之间的接触面积，降低热量散失

3 提升加热系统的加热效率

另外一种则直接采用热交换器的方法，增压泵将罐体内部的水抽出至换热器中，加热器加热防冻液后也进入至换热器，通过热交换的原理将抽出的水进行加热，然后打回至罐体中进行循环。原理如图8所示。

图8 热交换原理

上述两者对比，很明显可以看出采用第二种方式加热效率更高，且罐体内部无盘管，可以提升罐体的维修性。

4 利用压缩空气及时排空泵体和管路中的余水

消防车基于二类底盘进行改装，底盘的压缩空气可以直接供上装使用。低温环境下车辆进行间断性灭火作业或者供水作业时，需要保证管路和泵体中残留的水能够及时排出，否则短时间内泵体或者管路中的水可能结冰，导致消防系统损坏。此时可利用底盘的压缩空气及时对管路及泵腔进行吹扫，高压空气进入至管路或者泵体内部可迅速将残留的余水排出，进而降低管路和泵腔内余水结冰的风险。

5 加热阀门及低温元器件的选用

现有消防车的控制技术基本全部采用底盘压缩空气驱动执行部件，罐体与管路之间的阀门采用气动蝶阀和气动球阀。上述阀门作业完成后表面难免有残留水痕，在低温环境下即使进行吹扫作业也难以将水全部吹干，此时需要自身的加热来将阀体内部的余水进行烘干，故管路系统阀门一般选用带加热形式的阀门。

其余如控制系统、显示器、电磁阀等与作业系统相关的部件要选用市场上成熟的耐低温产品，只有通过上述手段才能实现低温环境下的可靠性作业。

6 结语

通过对我国罐类消防车现有保温及加热技术的阐述，针对低温环境作业条件下提出其改进的空间，通过采用不同的技术方案提升自身的环境适应能力，使车辆能满足全天候作战的能力。