Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng khi làm việc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:120

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm tìm các đặc trưng dao động của ghế ngồi trên xe CCR . Từ đó đánh giá ảnh hưởng của dao động này đến điều kiện làm việc của người lái. Xác định các thông số của hệ giảm xóc cho ghế ngồi người lái trên xe CCR để đảm bảo các chỉ tiêu an toàn cho người điều khiển theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5126 - 90). Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng khi làm việc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN LỘC NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA GHẾ NGỒI NGƯỜI LÁI TRÊN XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG KHI LÀM VIỆC Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã số: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN LỘC NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA GHẾ NGỒI NGƯỜI LÁI TRÊN XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG KHI LÀM VIỆC Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã số: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Văn Bỉ Hà Nội, 2013
i LỜI CẢM ƠN Được sự đồng ý của Ban giám hiệu Nhà trường, Khoa Sau đại học, Khoa Cơ điện và Công trình trường đại học Lâm Nghiệp Việt Nam và dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Văn Bỉ tôi đã thực hiện luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật máy và cơ giới hoá nông lâm nghiệp với tên đề tài: “Nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng khi làm việc”. Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Văn Bỉ đã tận tình hướng dẫn, góp ý, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS. Dương Văn Tài, PGS.TS. Nguyễn Nhật Chiêu cùng quý thầy cô Khoa Cơ điện và Công trình, Khoa Sau đại học trường đại học Lâm Nghiệp, các bạn lớp cao học K18A chuyên ngành Kỹ thuật máy và cơ giới hoá nông lâm nghiệp đã giúp đỡ tôi trong trong suốt thời gian thực hiện luận văn này và khoá học vừa qua. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những kết quả trong luận văn này được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào công bố; những nội dung tham khảo, trích dẫn trong trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp, bổ xung cho bản luận văn này được hoàn chỉnh hơn. Hà Nội, ngày 01 tháng 03 năm 2013 Tác giả Nghuyễn Văn Lộc
ii MỤC LỤC Trang phụ bia MỤC LỤC .................................................................................................................. ii ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................2 1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ...........................................2 1.1.1. Công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới ...........................................................2 1.1.2. Thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới ................................................................2 Hình 1.1: Máy bay phun hoá chất chữa cháy rừng .....................................................3 Hình 1.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ ..................................3 Hình 1.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước .................................................................4 Hình 1.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc .....................................................................4 1.1.3. Công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam ...........................................5 Hình 1.5: Dùng cành cây để dập lửa ...........................................................................5 Hình 1.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng .......................................................6 Hình 1.7: Xe thang chữa cháy Hình 1.8: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén ....7 Hình 1.9: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m ..........................................................7 1.2. Tổng quan về xe chữa cháy rừng đa năng ............................................................8 Hình 1.10: Xe chữa cháy rừng đa năng.......................................................................9 1.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng .....................9 Hình 1.11: Cấu tạo xe chữa cháy rừng đa năng ........................................................10 Hình 1.12: Xe Ural - 4320........................................................................................11 1.2.2. Nghiên cứu sử dụng xe chữa cháy rừng đa năng............................................13 Bảng 1.1: Kết quả khảo nghiệm các thông số cơ bản của xe CCR ...........................13 Hình 1.14: Hệ thống phun đất vào đám cháy rừng ...................................................14 Hình 1.15: Hệ thống chữa cháy rừng bằng phun nước trên xe .................................15 1.2.2. Nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng ...................................15 1.3. Một số kết quả nghiên cứu về dao đông của máy kéo và ghế ngồi người lái ....16
iii 1.4. Tình hình nghiên cứu về chống rung cho người điều khiển máy. .....................18 CHƯƠNG 2 ..............................................................................................................22 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...22 2.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................22 2.2. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................22 Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của xe chữa cháy rừng đa năng ............................23 2.3. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................24 2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết........................................................................................24 2.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm .................................................................................24 2.4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................24 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết .................................................................24 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ...........................................................25 CHƯƠNG 3 ..............................................................................................................26 DAO ĐỘNG CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG KHI LÀM VIỆC TRÊN MẶT ĐẤT RỪNG ....................................................................................................26 3.1. Xác định các đặc trưng của các nguồn kích động ..............................................26 3.1.1. Xác định hàm kích động động học từ mặt đất rừng ........................................26 3.1.2. Xác định các đặc trưng kích động động lực ...................................................27 3.2. Dao động của xe chữa cháy rừng khi làm băng cản lửa ....................................29 3.2.1. Lập mô hình tính toán dao động của xe CCR khi tạo băng cản lửa ...............29 Hình 3.1:Mô hình dao động của xe CCR đa năng ...................................................29 trong mặt phẳng đối xứng dọc oxz. ...........................................................................29 3.2.2. Lập phương trình vi phân dao động (PTVP) của xe CCR . ............................31 3.3. Dao động của điểm đặt ghế ngồi trên xe ............................................................34 3.3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến dao động của điểm đặt ghế ngồi ...........34 Bảng 3.1: Các thông số đầu vào của mô hình dao động ...........................................35 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc di chuyển của xe. ........................................36 Hình 3.2: Sơ đồ khối giải hệ phương trình(3.11)&(3.12). ........................................36 Hình 3.4: Khảo sát với v = 2.222 m/s (8 km/h). .......................................................41
iv Bảng 3.2: Các đặc trưng dao động của điểm đặt ghế ngồi trên xe CCR...................44 Bảng 3.3. Giá trị cho phép của rung loại 1 với thời gian tác động 480 phút. ...........46 3.4.2. Xác định các thông số dao động tác động lên người lái khi vận xuất. ...........46 3.4.2.1. Tần số dao động f (Hz). ..............................................................................46 3.4.2.2. Thời gian tác động của dao động. ...............................................................47 3.4.3. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động máy kéo lên người lái. ...............47 Bảng 3.4. Các chỉ tiêu dao động của của ghế ngồi khi tạo băng cản lửa. .................48 3.5. Kết luận chương 3 ..............................................................................................48 CHƯƠNG 4 ..............................................................................................................50 PHƯƠNG ÁN GIẢM XÓC CHO NGƯỜI LÁI .......................................................50 XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG ....................................................................50 4.1. Cơ sở lý thuyết của vấn đề giảm rung cho người lái xe CCR. ...........................50 4.2. Phương án kết cấu ghế chống rung trên xe CCR. ..............................................51 Bảng 4.1: Các thông số của hệ treo ghế chống rung trên xe CCR ............................53 CHƯƠNG 5 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .......................................................55 5.1. Mục đích nghiên cứu ..........................................................................................55 5.2. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................55 5.3. Điều kiện thực nghiệm .......................................................................................55 5.4. Dụng cụ và thiết bị đo ........................................................................................55 5.4.1. Thiết bị đo DMC plus .....................................................................................55 Hình 5.1a: Sơ đồ nguyên lý DMC plus Hình 5.1b: Thiết bị đo lường DMC plus ..55 5.4.2. Cảm biến đo gia tốc.........................................................................................56 Hình 5.2: Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm ...................................................56 5.5. Tổ chức tiến hành thực nghiệm ..........................................................................57 5.5.1. Chuẩn bị thí nghiệm và dụng cụ đo ................................................................57 Hình 5.3: Kết nối chạy thử Hình 5.4: Gắn đầu đo vào trọng tâm ghế .................57 ngồi người lái của xe .................................................................................................57 5.5.2. Tổ chức thí nghiệm đo dao động của ghế ngồi người lái xe khi làm việc ......58 Hình 5.5: Quá trình đo dao động ...............................................................................59
v Hình 5.6: Người điều khiển thiết bị đo trong quá trình đo dao động ........................60 5.6. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm .......................................................................60 5.6.1 Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ không làm việc với V = 5km/h ......................60 Hình 5.7: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 5km/h ...........................61 5.6.2. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ không làm việc với V = 10km/h ...................61 Hình 5.8: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 10km/h .........................61 5.6.3. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ không làm việc với V = 20km/h ...................61 Hình 5.9: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 20km/h .........................62 5.6.4. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với V = 5km/h ................................62 Hình 5.10: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 5km/h ...62 5.6.5. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với V = 10km/h ..............................62 Hình 5.11: Đồ thị gia tốc ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 10km/h .......63 5.6.6. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với V = 15km/h ..............................63 Hình 5.12: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với 63 v = 15km/h ................................................................................................................63 5.7. So sánh kết quả nghiên cứu thực nghiệm với mô hình tính theo lý thuyết ........63 CHƯƠNG 6 ..............................................................................................................65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................65 6.1. Kết luận ..............................................................................................................65 6.2. Kiến nghị ............................................................................................................66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................67
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TT Ký hiệu Ý nghĩa Vị trí các gối đỡ trên khung xe tương ứng với cặp bánh 1 A, B, D trước, bánh sau và cơ cấu làm sạch cỏ Khoảng cách theo phương dọc từ trọng tâm O đến các điểm 2 l1, l2, l3 A, B, D Chiều dài tay quay của các trục bánh xe sau - từ tâm 3 L các bánh xe đến chốt xoay C; Chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm xe và của các vị trí 4 Z0, ZA, ZB, ZD gối đỡ A, B, D; chuyển vị thẳng đứng của tâm cầu trước, cầu sau và cơ 5 Z1 , Z2 , Z 3 , Z4 cấu làm sạch cỏ; Chuyển vị góc của thân xe và của nhíp cầu sau trong mặt 6 α0, α phẳng thẳng đứng dọc Oxz; Độ cao mấp mô mặt đường tại vị trí tiếp xúc với các bánh 7 h1, h2, h3 xe Hệ số độ cứng của các cặp bánh xe 1, 2, 3 và cơ cấu treo 8 c1 , c2 , c 3 , c4 hệ thống làm sạch cỏ, rác Hệ số độ cứng của các nhíp cầu trục trước và nhíp trục 9 cn1, cn2 sau: 1, 2 Hệ số giảm chấn của bánh lốp trươc, các bánh sau và cơ 10 k1, k2, k3, k4 cấu treo hệ thống làm sạch cỏ, rác 11 kn1 Hệ số giảm chấn của nhíp trươc m0, m1, m2, m3, khối lượng thu gọn của thân xe, các cặp bánh 1, 2, 3 và 12 m4 của hệ thống làm sạch cỏ, rác 13 J0y Mô men quán tính của thân xe đối với trục OY Biến dạng của các bánh lốp 1, 2, 3 và của cơ cấu treo hệ 14 δ1, δ2, δ3 , δ4 thống làm sạch cỏ, rác 15 δn1, δn2 , δn3 Biến dạng của các nhíp cầu trước và cầu sau
vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Hình 1.1: Máy bay phun hoá chất chữa cháy rừng .....................................................3 Hình 1.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ ..................................3 Hình 1.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước .................................................................4 Hình 1.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc .....................................................................4 Hình 1.5: Dùng cành cây để dập lửa ...........................................................................5 Hình 1.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng .......................................................6 Hình 1.7: Xe thang chữa cháy Hình 1.8: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén ....7 Hình 1.9: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m ..........................................................7 Hình 1.10: Xe chữa cháy rừng đa năng .......................................................................9 Hình 1.11: Cấu tạo xe chữa cháy rừng đa năng ........................................................10 Hình 1.12: Xe Ural - 4320........................................................................................11 Bảng 1.1: Kết quả khảo nghiệm các thông số cơ bản của xe CCR ...........................13 Hình 1.14: Hệ thống phun đất vào đám cháy rừng ...................................................14 Hình 1.15: Hệ thống chữa cháy rừng bằng phun nước trên xe .................................15 Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của xe chữa cháy rừng đa năng ............................23 Hình 3.1:Mô hình dao động của xe CCR đa năng ...................................................29 trong mặt phẳng đối xứng dọc oxz. ...........................................................................29 Bảng 3.1: Các thông số đầu vào của mô hình dao động ...........................................35 Hình 3.2: Sơ đồ khối giải hệ phương trình(3.11)&(3.12). ........................................36 Hình 3.4: Khảo sát với v = 2.222 m/s (8 km/h). .......................................................41 Bảng 3.2: Các đặc trưng dao động của điểm đặt ghế ngồi trên xe CCR...................44 Bảng 3.3. Giá trị cho phép của rung loại 1 với thời gian tác động 480 phút. ...........46 Bảng 3.4. Các chỉ tiêu dao động của của ghế ngồi khi tạo băng cản lửa. .................48 Bảng 4.1: Các thông số của hệ treo ghế chống rung trên xe CCR ............................53 Hình 5.1a: Sơ đồ nguyên lý DMC plus Hình 5.1b: Thiết bị đo lường DMC plus ..55 Hình 5.2: Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm ...................................................56 Hình 5.3: Kết nối chạy thử Hình 5.4: Gắn đầu đo vào trọng tâm ghế .................57
viii ngồi người lái của xe .................................................................................................57 Hình 5.5: Quá trình đo dao động ...............................................................................59 Hình 5.6: Người điều khiển thiết bị đo trong quá trình đo dao động ........................60 Hình 5.7: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 5km/h ...........................61 Hình 5.8: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 10km/h .........................61 Hình 5.9: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 20km/h .........................62 Hình 5.10: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 5km/h ...62 Hình 5.11: Đồ thị gia tốc ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 10km/h .......63 Hình 5.12: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với 63 v = 15km/h ................................................................................................................63
ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Máy bay phun hoá chất chữa cháy rừng .....................................................3 Hình 1.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ ..................................3 Hình 1.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước .................................................................4 Hình 1.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc .....................................................................4 Hình 1.5: Dùng cành cây để dập lửa ...........................................................................5 Hình 1.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng .......................................................6 Hình 1.7: Xe thang chữa cháy .....................................................................................7 Hình 1.8: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén ..............................................................7 Hình 1.9: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m ..........................................................7 Hình 1.10: Xe chữa cháy rừng đa năng.......................................................................9 Hình 1.11: Cấu tạo xe chữa cháy rừng đa năng ........................................................10 Hình 1.12: Xe Ural - 4320........................................................................................11 Hình 1.14: Hệ thống phun đất vào đám cháy rừng ...................................................14 Hình 1.15: Hệ thống chữa cháy rừng bằng phun nước trên xe .................................15 Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của xe chữa cháy rừng đa năng ............................23 Hình 3.1:Mô hình dao động của xe CCR đa năng ...................................................29 trong mặt phẳng đối xứng dọc oxz. ...........................................................................29 Bảng 3.1: Các thông số đầu vào của mô hình dao động ...........................................35 Hình 3.2: Sơ đồ khối giải hệ phương trình(3.11)&(3.12). ........................................36 Hình 3.4: Khảo sát với v = 2.222 m/s (8 km/h). .......................................................41 Bảng 3.2: Các đặc trưng dao động của điểm đặt ghế ngồi trên xe CCR...................44 Bảng 3.3. Giá trị cho phép của rung loại 1 với thời gian tác động 480 phút. ...........46 Bảng 3.4. Các chỉ tiêu dao động của của ghế ngồi khi tạo băng cản lửa. .................48 Bảng 4.1: Các thông số của hệ treo ghế chống rung trên xe CCR ............................53 Hình 5.1a: Sơ đồ nguyên lý DMC plus Hình 5.1b: Thiết bị đo lường DMC plus ..55 Hình 5.2: Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm ...................................................56 Hình 5.3: Kết nối chạy thử Hình 5.4: Gắn đầu đo vào trọng tâm ghế .................57
x ngồi người lái của xe .................................................................................................57 Hình 5.5: Quá trình đo dao động ...............................................................................59 Hình 5.6: Người điều khiển thiết bị đo trong quá trình đo dao động ........................60 Hình 5.7: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 5km/h ...........................61 Hình 5.8: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 10km/h .........................61 Hình 5.9: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 20km/h .........................62 Hình 5.10: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 5km/h ...62 Hình 5.11: Đồ thị gia tốc ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 10km/h .......63 Hình 5.12: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với 63 v = 15km/h ................................................................................................................63
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cháy rừng là thảm họa gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho tài nguyên, môi trường và con người. chính vì vậy mà các nhà khoa học trên thế giới nói chung, ở việt nam nói riêng đã và đang nghiên cứu công nghệ và thiết bị phòng – chữa cháy rừng, nhằm hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra. Đã có một số công trình nghiên cứu công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng được đưa vào sử dụng. Ở Việt nam, đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 do tiến sĩ Dương Văn Tài chủ trì đã thiết kế chế tạo xe chữa cháy rừng đa năng (CCR). Đây là mẫu xe chữa cháy rừng mới, được thiết kế chế tạo trên cơ sở xe quân sự Ural – 4320 của Liên xô trước đây. Khác với các xe chữa cháy thông thường, xe chữa cháy rừng đa năng thường phải hoạt động và làm việc trên mặt đất rừng, mấp mô mặt đất rừng và các nguồn kích động của các cơ cấu làm việc gây ra dao động của xe, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự êm dịu của xe và điều kiện làm việc của người điều khiển. Do đó, việc nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái khi xe làm việc là rất cần thiết. Trong thực tế, đã có một số đề tài nghiên cứu về dao động của xe CCR; nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu dao động của ghế ngồi và đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động đó đến sức khỏe và sự an toàn của người điều khiển là công dân Việt nam. Để góp phần nâng cao khả năng làm việc của xe CCR trong điều kiện rừng và người Việt nam; tôi tiến hành đề tài “ Nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng khi làm việc”. Mục tiêu của đề tài này là từ điều kiện an toàn của người lái xe chữa cháy rừng xác định chế độ làm vệc hợp lý và đề xuất phương án cải tiến ghế ngồi trên xe theo các tiêu chuẩn nhà nước của Việt Nam Ý nghĩa của đề tài là xây dựng được cơ sở lý luận để đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động khi xe CCR làm việc đến khả năng chịu đựng của người lái theo tiêu chuẩn nhà nước Việt nam về rung tác động lên cơ thể con người. Kết quả nghiên cứu của đề tài phụ vụ cho việc hoàn thiện mẫu xe chữa cháy rừng đa năng do đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 đã thiết kế, chế tạo theo hướng nâng cao mức độ an toàn cho người lái.
2 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng 1.1.1. Công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới Theo tài liệu thống kê về phương pháp chữa cháy rừng thì hiện nay các nước trên thế giới đang sử dụng một số công nghệ chữa cháy rừng như sau [38]: Công nghệ chữa cháy rừng trực tiếp: là phương pháp bố trí đội hình chữa cháy trực tiếp đối đầu, bao vây ngọn lửa và dùng dụng cụ đập lửa liên tục. Phương pháp này chỉ được sử dụng khi đám cháy có ngọn lửa thấp, cường độ cháy nhỏ. Công nghệ chữa cháy rừng song song: là phương pháp bố trí đội hình chữa cháy đứng về phía trước (đầu hướng gió) để thực hiện biện pháp phát dọn băng trắng ngăn cản lửa. Phương pháp này sử dụng trong điều kiện khi đám cháy có ngọn lửa cháy với cường độ vừa phải. Công nghệ chữa cháy rừng gián tiếp (hay công nghệ đốt chặn): là phương pháp dùng lửa đốt ngay từ phía trước đầu hướng gió của đám cháy để hai ngọn lửa tiến giáp lại với nhau và tự tắt (do cháy hết vật liệu cháy). Sử dụng phương pháp này khi đám cháy có cường độ dữ dội, sức nóng lan tỏa trên phạm vi rộng, con người khó tiếp cận với đám cháy. [38] 1.1.2. Thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới Cháy rừng là một hiểm họa rất lớn đối với bất kỳ quốc gia nào trên thế giới bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người và môi trường xung quanh. Do đó rất nhiều nước trên thế giới quan tâm, chú trọng đầu tư phát triển, nghiên cứu thiết kế ra các loại máy, phương tiện chữa cháy rừng, đồng thời ứng dụng, cải tiến các kỹ thuật và công nghệ phòng cháy, chữa cháy rừng để hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra. Ở một số nước phát triển như Mỹ, Canada, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản… sử dụng thiết bị chữa cháy chủ yếu là máy bay phun nước và hoá chất để dập lửa. Ngoài ra còn sử dụng cả xe ô tô mang theo nước và hoá chất để chữa cháy. Các
3 công trình nghiên cứu về thiết bị này tương đối hiện đại và chúng đã được sử dụng rộng dãi và hiệu quả trong thực tế chữa cháy rừng ở các nước phát triển. Hình 1.1: Máy bay phun hoá chất chữa cháy rừng Trong những năm qua hình ảnh về chiếc máy bay cứu hoả lớn nhất thế giới Evergreen Supertanker của Mỹ đã thực hiện nhiệm vụ chữa cháy rừng đã trở lên quen thuộc ở một số nước. Evergreen Supertanker chính là máy bay chở khách Boeing 747 – 200 được cải tiến thành máy bay chữa cháy. Dung tích bình chứa nước của nó lên tới 95.000 lít. Evergreen Supertanker được chế tạo sau vụ cháy rừng khủng khiếp ở Mỹ năm 2002, khi hai chiếc máy bay khác tham gia chữa cháy rừng bị nổ tung. Hình 1.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ
4 Ở những nơi gần nguồn nước như sông, suối, ao, hồ… người ta đã sử dụng máy bơm nước để chữa cháy rừng. Thiết bị chuyên dùng hình 1.3 là các tháp nước được sử dụng để dập tắt các đám cháy rừng. Thiết bị này có ưu điểm là hiệu quả dập lửa lớn, chữa được loại cháy trên tán cây. Nhược điểm của loại thiết bị này là tính di động không cao, phụ thuộc vào nguồn nước, đối với khu rừng cách xa nguồn nước khoảng 3km thì thiết bị này không sử dụng được. Loại máy này phù hợp với chữa cháy ở rừng ngập nước. Hình 1.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước Tại Trung Quốc vừa chế tạo thành công xe chữa cháy có khả năng phun bốn tấn nước mỗi phút, phạm vi tối đa dập tắt ngọn lửa là 120m (gần 400feet), hình 1.4. Xe này có khả năng cơ động trong phạm vị lớn, nhưng cũng chỉ phát huy được hiệu quả ở những địa bàn có nguồn nước. Hình 1.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc
5 1.1.3. Công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam Hiện nay ở Việt Nam sử dụng thiết bị chữa cháy rừng còn rất thô sơ và cũng không có lực lượng chuyên trách chữa cháy rừng. Lực lượng kiểm lâm vừa làm công việc bảo vệ rừng, vừa làm công việc phòng và chống cháy rừng. Do đó khi có cháy rừng các cơ quan chức năng mới huy động nhân lực tại chỗ để chữa cháy, nên hiệu quả còn rất hạn chế. Phương pháp chữa cháy rừng ở nước ta còn đơn giản, thủ công như dùng cành cây, vỉ dập lửa, cào quốc… để dập lửa như hình 1.5. Đây là những công cụ dập lửa đơn giản dẻ tiền, phù hợp với điều kiện địa hình phức tạp mà các phương tiện khác không tiếp cận được. Phương pháp này chỉ phù hợp với những đám cháy nhỏ, mới bắt đầu cháy. Nhưng tốn nhiều công lao động, năng xuất thấp, không chữa cháy được đám cháy lớn. Hình 1.5: Dùng cành cây để dập lửa Một số đơn vị quản lý rừng đang sử dụng bình bơm nước đeo vai, máy thổi gió công suất lớn, máy bơm nước khiêng tay để chữa cháy. Hiệu quả khi sử dụng phương tiện này có cao hơn phương tiện chữa cháy bằng thủ công, nhưng cũng không có khả năng dập được các đám cháy lớn. Giá thành các phương tiện này còn cao do phải nhập khẩu.
6 Hình 1.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng Thiết bị tạo băng cách ly: Trong chữa cháy rừng, phương pháp tạo băng trắng để khoanh vùng, cô lập đám cháy cũng thường xuyên được áp dụng đối với những đám cháy rừng lớn, cháy trên tán cây, cháy ngầm dưới mặt đất. Các thiết bị tạo băng trắng hiện nay ở Việt Nam chủ yếu là dùng cưa xăng, máy phát quang, cào cuốc,... Sử dụng công trình phục vụ phòng chống cháy rừng: kênh nước, kênh cạn, băng trắng, băng xanh, hồ chứa nước giữ ẩm đất rừng… Xe chuyên dụng chữa cháy: Mặc dù đã có khá nhiều loại xe chữa cháy trên thị trường đã được đưa vào thử nghiệm hay sử dụng như: xe thang chữa cháy do Mỹ sản xuất (hình 1.7), xe chữa cháy công nghệ phun bọt khí nén (CAFS) do hãng Morita (Nhật Bản) sản xuất, xe chữa cháy Dol với nhiều thế hệ khác nhau đã xuất hiện tại Việt Nam (hình 1.8). Các loại xe chữa cháy này chủ yếu là xe nhập khẩu giá thành rất cao. Nhìn chung, chúng ta chưa sản xuất ra được các loại xe hay các phương tiện phục vụ công tác chữa cháy. Gần đây nhất, kĩ sư Trần Thành Đạt và cử nhân Huỳnh Hữu Phước đã chế tạo xe chữa cháy tí hon SAMCO Tina-m để chữa cháy trong các hẻm và các ngõ ngách nhỏ ở khu dân cư (hình 1.9).
7 Hình 1.7: Xe thang chữa cháy Hình 1.8: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén Hình 1.9: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m Trong năm 2009 tiến sỹ Phạm Đắc Thống đã nghiên cứu, chế tạo ra hỗn hợp chữa cháy có tên là ĐT-HP. Hỗn hợp chữa cháy đa năng ĐT-HP được sản xuất ở dạng dung dịch 5% của hỗn hợp hai muối Natriclorua và Natri Laurylsulfat. Khi sử dụng chỉ việc pha thêm nước để thành dung dịch nồng độ 0,5%. Đối với vật dạng rắn, chỉ cần dùng đầu lăng phun dung dịch đủ thấm ướt bề mặt vật cháy; với vật cháy dạng lỏng như xăng dầu hay chất kỵ nước thì dùng đầu lăng tạo bọt hòa không
8 khí phun lên bề mặt chất cháy, đám cháy sẽ bị dập tắt ngay. Đặc biệt, hỗn hợp ĐT- HP còn tạo một màn ngăn cách chất cháy với không khí nên không bị bắt cháy trở lại, mặc dù chất cháy vẫn còn (dù châm lửa đốt cũng không cháy). Hỗn hợp chữa cháy đa năng ĐT-HP không gây hư hại tài sản, hàng hóa, ít ăn mòn kim loại. Hỗn hợp này được sử dụng với hiệu quả cao cho mọi phương tiện chữa cháy như ô tô, rơ móoc chữa cháy, trạm chữa cháy cố định của khách sạn, kho xăng dầu, tầu thủy… Đặc biệt, hỗn hợp rất thích hợp để chữa cháy rừng vì giải quyết được tình trạng thiếu nước khi chữa cháy và dập tắt nhanh đám cháy mà không bị bùng cháy trở lại. Qua đó ta có thể thấy tại Việt Nam chưa có xe chữa cháy rừng chuyên dụng, một xe chữa cháy có thể hoạt động ở những địa hình phức tạp, có độ dốc lớn, có thể chữa cháy rừng ở những nơi xa nguồn nước. Tất cả các loại xe chữa cháy rừng nói chung và xe chữa cháy thông thường của Việt Nam hiện nay hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn nước và hoá chất. Trong khi đó các đám cháy thì có thể cháy ở bất cứ nơi nào có thể gần hoặc xa nguồn chất chữa cháy. Cũng có một số cải tiến từ những xe U-óat, Isuzu… bằng cách đặt thêm téc nước, bơm nước. Những xe cải tiến này có số lượng rất ít, không đáp ứng được nhu cầu chữa cháy rừng ở nước ta. Chúng ta cần thiết bị chữa cháy đa dụng đáp ứng được các yếu tố hiện đại, gọn nhẹ dễ di chuyển, hiệu xuất cao có thể sản xuất trong nước, nguồn chữa cháy đa dạng, tại chỗ… Xuất phát từ những yếu tố đó đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 do trường đại học Lâm Nghiệp chủ trì đã thiết kế chế tạo thành công xe chữa cháy rừng đa năng, sử dụng nhiều nguồn vật liệu chữa cháy. Do mới được thiết kế chế tạo thành mẫu xe mới, nên nó cần được nghiên cứu sâu sắc hơn nữa về động lực học, làm cơ sở cho việc cải tiến và hoàn thiện trước khi được chế tạo hang loạt để cung cấp cho các cơ sở chữa cháy rừng. 1.2. Tổng quan về xe chữa cháy rừng đa năng - Xe chữa cháy rừng đa năng (hình 1.10) do đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 thiết kế chế tạo với ba chức năng chủ yếu là: - Tạo băng cản lửa, cách ly đám cháy theo công nghệ cô lập các đám cháy để chúng không lan truyền tới những khu rừng chưa bị cháy;.