李紹寧

天津市西青區(qū)消防救援支隊(duì)，天津 300380

我國城市化進(jìn)程飛速發(fā)展，城市內(nèi)部建筑密度逐漸增大，導(dǎo)致樓宇間實(shí)際間隔普遍較為狹小，火災(zāi)事故發(fā)生后消防車通常無法有效靠近起火部位，并且由于傳統(tǒng)的消防炮只能固定設(shè)置于地面上，在一個(gè)平面內(nèi)實(shí)施滅火，一旦燃燒部位處于消防炮的射水范圍之外，滅火劑通常無法直擊火點(diǎn)，處置現(xiàn)場的實(shí)際滅火效果也就只能屬于“隔靴搔癢”的范疇［1］。因此，如何在有限空間內(nèi)快速建立滅火陣地，在滅火過程中保證移動(dòng)消防炮的穩(wěn)定，第一時(shí)間有效控制初起火勢的蔓延擴(kuò)大，成為一線消防指戰(zhàn)員亟需解決的重要問題［2］。

一、多自由度空間移動(dòng)消防炮設(shè)計(jì)思路

隨著我國消防事業(yè)的飛速發(fā)展，各級(jí)消防救援隊(duì)伍主動(dòng)對(duì)標(biāo)主力軍、國家隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)，聚焦提升裝備實(shí)戰(zhàn)質(zhì)效，不斷打破傳統(tǒng)路徑依賴，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的思維方式和工作理念，結(jié)合新時(shí)期消防救援隊(duì)伍的實(shí)際需求針對(duì)性開展實(shí)用性滅火裝備研發(fā)工作［3］。由于滅火空間與滅火角度的局限，各類消防炮在處置災(zāi)害事故過程中還普遍面臨操作層面的實(shí)際問題。例如，隨著我國石油化工產(chǎn)業(yè)體系的有效構(gòu)筑，各石化園區(qū)儲(chǔ)油罐體量普遍增加，園區(qū)內(nèi)部的消防安全隱患也隨之顯著增大，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，由于高噴消防車實(shí)際射程可能無法滿足實(shí)戰(zhàn)處置需要，仍然需要消防救援人員攜帶泡沫炮、泡沫管槍等裝備實(shí)施登罐作業(yè)，大大增加現(xiàn)場消防救援人員的處置難度。在油罐火災(zāi)處置過程中傳統(tǒng)移動(dòng)炮仍然存在諸多安全隱患，特別是在登罐作業(yè)處置過程中，由于傳統(tǒng)消防炮無法有效固定在罐壁上，供水壓力較小時(shí)會(huì)顯著影響消防炮自身的有效射程，而當(dāng)供水壓力較大時(shí)，放置于罐壁之上的移動(dòng)炮容易被高壓水流打飛，給現(xiàn)場參與滅火行動(dòng)的消防救援人員帶來了極大的安全隱患。

因此，多自由度空間移動(dòng)消防炮在設(shè)計(jì)過程中，摒棄了以往“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的改造模式，針對(duì)傳統(tǒng)消防炮使用過程中普遍存在的實(shí)際噴射角度只能局限于單一平面內(nèi)、消防炮陣地選擇困難、供水壓力較大時(shí)消防炮容易被高壓水流打飛、滅火過程中有效射程不足且通常需要消防員近距離使用等問題，通過預(yù)設(shè)各類夾具協(xié)助消防救援人員在狹窄空間內(nèi)迅速建立作戰(zhàn)陣地。該炮能夠根據(jù)燃燒產(chǎn)物的理化性質(zhì)隨時(shí)更換更適應(yīng)火場實(shí)際的噴射裝具，按照該理念設(shè)計(jì)的多自由度空間炮還可以普遍應(yīng)用于油罐、大跨度大空間、地下有限空間等多種類別火災(zāi)的實(shí)戰(zhàn)，切實(shí)提升滅火救援隊(duì)伍對(duì)大規(guī)?；馂?zāi)的處置效率。

二、多自由度空間移動(dòng)消防炮夾具及噴射裝具

多自由度空間移動(dòng)消防炮是通過各類預(yù)設(shè)夾具協(xié)助消防員在狹窄空間內(nèi)迅速建立作戰(zhàn)陣地，隨后將水炮、自擺炮、泡沫炮等裝備利用配套的多種夾具快速固定至起火區(qū)域周邊，如電線桿、管線、墻頭、窗臺(tái)、油罐區(qū)圍墻、石化裝置工字鋼架等可供滅火裝備固定的建筑構(gòu)件之上，有效解決移動(dòng)水炮只能設(shè)置在地面才能實(shí)施滅火作業(yè)的局限性。這樣，即使泡沫噴射裝置的出口壓力過高，在各類專用夾具的有效固定下也不會(huì)出現(xiàn)消防水槍、炮在高壓作用下脫離控制的情況，在實(shí)現(xiàn)對(duì)起火部位精準(zhǔn)處置的前提下，最大限度地保證了滅火戰(zhàn)斗的高效開展［4］。各類型夾具主要部分采用7075 鋁合金材質(zhì)，使用過程中具有耐腐蝕、耐磨損、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，特別適用于制備各類機(jī)械強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)體。

（一）多自由度空間移動(dòng)消防炮夾具類型

目前，多自由度空間移動(dòng)消防炮夾具根據(jù)固定對(duì)象及實(shí)際應(yīng)用的不同，共分為6個(gè)類型。

1. 鏈條夾具

鏈條夾具（850 mm×200 mm×175 mm）針對(duì)我國建筑多為方形柱的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠有效克服國外夾具只能將噴射裝置固定于樹木或水管等圓形物體之上的技術(shù)瓶頸?？紤]到固定管線相對(duì)較細(xì)且極易導(dǎo)致鏈條滑落的問題，鏈條夾具上還相應(yīng)增加了具備防滑作用的外加橫桿配套使用，可以在垂直方向牢牢固定各類消防自擺炮，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類噴射裝置的全方位固定，如圖1所示。

圖1 鏈條夾具的主要構(gòu)造

2. 型鋼夾具

型鋼夾具（935 mm×95 mm×230 mm）可以將噴射裝具固定在直徑250 mm 以下的各類管線、工字鋼、角鋼、槽鋼等鋼制構(gòu)建上，打破了國外固定夾具只能固定于工字鋼的限制，如圖2所示。

圖2 型鋼夾具的主要構(gòu)造

3. 圍堰夾具

圍堰夾具（1 000 mm×160 mm×310 mm）是根據(jù)國內(nèi)罐區(qū)圍堰的實(shí)際特點(diǎn)研發(fā)，可以保障將各類滅火器具固定在各類油罐罐壁甚至工業(yè)廠房、建筑墻頭、窗臺(tái)等部位。目前，國外尚無同類產(chǎn)品，如圖3所示。

4. 罐頂夾具

罐頂夾具（430 mm×85 mm×140 mm）根據(jù)國內(nèi)萬噸級(jí)油罐罐頂浮盤邊緣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)，如圖4 所示。它可以將各類滅火器具牢固固定在10 萬噸、15萬噸油罐的罐頂。滅火救援處置過程中消防救援人員登上罐頂后利用該夾具將移動(dòng)遙控消防炮有效固定后即可快速撤離。這樣不但可以有效降低現(xiàn)場參與處置消防救援人員自身的體能消耗，還能夠通過遠(yuǎn)程遙控的方式保障現(xiàn)場處置人員的自身安全［5］。

圖4 罐頂夾具的主要構(gòu)造

5. 平板夾具

平板夾具（450 mm×300 mm×70 mm）是我國自主研發(fā)的消防裝備。應(yīng)用該夾具可以在立體空間中為現(xiàn)場參與火災(zāi)處置的各級(jí)消防指戰(zhàn)員構(gòu)筑一個(gè)滅火平臺(tái)，如圖5 所示。該夾具有效解決了傳統(tǒng)消防水炮只能放置在地面滅火的局限性，特別適用于對(duì)各種大流量移動(dòng)遙控消防炮的有效固定，它在確保充足噴射壓力及滅火所需流量的基礎(chǔ)上，能夠保障各類滅火裝具通過任意角度完成滅火藥劑的噴射，最大限度地保證滅火救援戰(zhàn)斗的高效展開。

圖5 平板夾具的主要構(gòu)造

6. 快速固定安裝臺(tái)

快速固定安裝臺(tái)（385 mm×300 mm×130 mm）需要預(yù)先設(shè)置在轄區(qū)重點(diǎn)單位的重點(diǎn)部位，一旦毗鄰建筑發(fā)生火災(zāi)，消防員能夠第一時(shí)間利用該裝置直接架設(shè)各類滅火器具實(shí)施有效處置。例如，在新建石油儲(chǔ)罐區(qū)時(shí)，可以將它預(yù)設(shè)澆筑在罐區(qū)內(nèi)部多個(gè)重點(diǎn)部位，如圖6 所示。火災(zāi)處置過程中，消防員到場后可以直接將多自由度空間移動(dòng)消防炮直接固定在安裝臺(tái)上開展滅火行動(dòng)。當(dāng)現(xiàn)場火勢失控或熱輻射較為強(qiáng)烈時(shí)，一線處置人員可以快速撤離，最大限度降低火場傷亡事故的發(fā)生［6］。此外，該安裝臺(tái)可以根據(jù)處置現(xiàn)場的實(shí)際需要通過射釘槍在幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速安裝，滿足一線消防救援隊(duì)伍實(shí)戰(zhàn)需要。

圖6 快速固定安裝臺(tái)的主要構(gòu)造

（二）多自由度空間移動(dòng)消防炮噴射裝具類型

為有效保證該炮在火災(zāi)現(xiàn)場的實(shí)際滅火效能，使其切實(shí)滿足各類燃燒物質(zhì)引發(fā)的災(zāi)情處置需要，按照由“體育競技型”向“實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用型”轉(zhuǎn)變的思路，該炮的噴射裝具分為以下3種類型：

1. 多自由度空間炮

如圖7 所示，在6 MPa 工作壓力條件下，多自由度空間移動(dòng)消防炮炮體以30 L·s-1流量實(shí)施噴射的過程中，其有效射程能夠達(dá)到30 m，且該炮能夠直接連接市政消火栓，滅火過程中能夠?qū)崿F(xiàn)360°無死角噴射，處置現(xiàn)場能夠快速降溫隔熱，短時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類火災(zāi)的有效控制。

圖7 多自由度空間移動(dòng)消防炮工作壓力對(duì)其有效射程的影響曲線

2. 多自由度自擺炮

多自由度自擺炮可以在火災(zāi)處置現(xiàn)場根據(jù)火災(zāi)蔓延發(fā)展情況隨時(shí)調(diào)整噴射角度。當(dāng)轄區(qū)主戰(zhàn)消防車未及時(shí)抵達(dá)處置現(xiàn)場時(shí)，可預(yù)先使用多自由度自擺炮構(gòu)筑處置陣地對(duì)初起火災(zāi)實(shí)施有效壓制。多自由度自擺炮整體質(zhì)量較輕且攜帶方便，處置過程中便于靈活操作。實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)用該炮在30 L·s-1流量條件下能夠自動(dòng)穩(wěn)壓并保持最佳射流狀態(tài)，形成從水平到90°范圍內(nèi)的發(fā)散射束，并可通過遠(yuǎn)程遙控的方式以每秒3°的自擺速度實(shí)施自主噴射，如圖8 所示。僅2022 年，消防救援隊(duì)伍應(yīng)用該炮先后成功處置“4·16”天津惠商有限公司和“8·19”天津西青道光達(dá)產(chǎn)業(yè)園火災(zāi)，隊(duì)伍實(shí)戰(zhàn)打贏能力得到進(jìn)一步錘煉和提升。

圖8 多自由度自擺炮的主要構(gòu)造

3. 多自由度雙頭泡沫炮

目前，我國消防救援站泡沫滅火裝備通常由水炮、中倍泡沫炮、低倍泡沫槍、中倍泡沫槍、高倍泡沫發(fā)生器等組成，而中倍泡沫炮、高倍泡沫發(fā)生器體積較大，同時(shí)放置多具會(huì)占據(jù)消防車大量空間，只能取其一二放置于車上戰(zhàn)備，不上車的裝備往往被束之高閣，這也使得消防車部分泡沫滅火功能嚴(yán)重缺失，無法保障“低倍、中倍、高倍”泡沫同時(shí)噴射的滅火戰(zhàn)術(shù)實(shí)施。而在無法保證中倍、高倍泡沫滅火劑的前提下，由于低倍數(shù)泡沫滅火劑短時(shí)間內(nèi)泡沫原液即與水分離，單純依靠低倍數(shù)泡沫無法形成對(duì)油品火災(zāi)的有效壓制，短時(shí)間內(nèi)火勢即可出現(xiàn)復(fù)燃現(xiàn)象，導(dǎo)致火災(zāi)現(xiàn)場的實(shí)際滅火效果受裝備的影響而大打折扣。

為提升消防救援隊(duì)伍石油化工火災(zāi)滅火效能，有必要根據(jù)石油化工火災(zāi)處置的實(shí)戰(zhàn)需求，以實(shí)際消防戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法為切入點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有不同種類的移動(dòng)消防炮進(jìn)行創(chuàng)新，使得同一炮座能夠同時(shí)安裝低倍、中倍、高倍泡沫滅火裝備，保證火災(zāi)現(xiàn)場能夠發(fā)揮其滅火功效，最大程度地保證火災(zāi)現(xiàn)場的處置效能不受器材裝備的限制。

在應(yīng)用多自由度雙頭自擺泡沫炮的過程中，噴射裝置可以采取30°、60°、80°3 種噴射角度不間斷地實(shí)現(xiàn)自擺式出水，如圖9 所示。同時(shí)，可以根據(jù)火場實(shí)際需要隨時(shí)更換高、中、低倍泡沫噴射裝備，也可將設(shè)備通過預(yù)設(shè)夾具近距離固定在起火油罐附近，使同一消防炮具備多種滅火功能，既化解了消防救援人員手持泡沫滅火裝備近距離滅火的危險(xiǎn)，又有效提高滅火效率。

圖9 多自由度雙頭泡沫炮

三、結(jié)束語

本文所述多自由度空間移動(dòng)消防炮使用特制夾具，可快速創(chuàng)建立體滅火作戰(zhàn)平臺(tái)，從根本上改變了傳統(tǒng)消防炮只能在地面上使用的局限性，可以將噴射裝備快速固定到火災(zāi)現(xiàn)場的建筑結(jié)構(gòu)上，保證消防救援人員能夠在狹窄空間內(nèi)快速建立作戰(zhàn)陣地，選擇最佳角度實(shí)施滅火，將平面作戰(zhàn)有效轉(zhuǎn)化為立體空間作戰(zhàn)。而且，多自由度空間移動(dòng)消防炮能夠直接連接火場內(nèi)部配置的消火栓，滅火過程中能夠360°無死角噴射，有效實(shí)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生初期良好的降溫隔離作用。該裝置能有效緩解消防員長時(shí)間手持泡沫設(shè)備的體能消耗，實(shí)戰(zhàn)處置過程中可以根據(jù)火場實(shí)際需要替換水槍及高、中、低倍泡沫噴射裝備，并可通過遠(yuǎn)程遙控的方式最大限度地保障消防救援人員的自身安全，有效提升了隊(duì)伍的實(shí)戰(zhàn)打贏能力。