CN101785910A - 一种快速扑灭森林大火的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速扑灭森林与草原火的方法及装置，当森林或草原大火发生时，数架大中型直升机从预设的主基站飞向火灾发生最近的次基站，从该次基站先向着火区域吊铺所需的数根专用主输水管，尔后再吊铺被动防蔓延的水幕墙组管并供水，在数千米或更长的水幕管线上，从树冠到地面便可形成一道防火头蔓延的水幕墙。同时一架或两架大型直升机吊挂着存管数千米的特殊“管轴”以及“管轴”下近2000平方米的水平喷淋装置飞临火场，连接好主输水管，从着火区火线的一边或两边精确地追逐火头，在火头正上方20米处以覆盖火头的面积不间断地下“暴雨”，待数千米管道放完，第二架作业机又接替作业直至灭去所有火头，实现主动灭火的目标。

Description

一种快速扑灭森林大火的方法

技术领域

本发明涉及一种能持续空中供水、喷水灭火的方法及装置，能科学的依据灭火需要快速有效地扑灭任何森林与草原大火。

背景技术

地球不可以没有森林和草原，但只要有森林和草原，就一定会发生森林和草原大火，不管是人为的还是自然的。在科技高度发达的今天，面对全球几乎每年都要发生的数场森林大火以及由此造成巨大的生态和人员、财产损失，现都处于一种束手无策的状态！早该结束这一状态了。

发明内容

本发明的目的在于克服现有消防方法及技术的缺陷，提供一种真正快速、有效扑灭任何森林及草原大火的方法及装置。该方法及装置在现有科技及装备制造水平条件下是完全具有可实现保障基础的。使用该方法及系统设备扑灭森林或草原大火，具有反映时间快、所需人员少、人员工作强度低并有安全保障、灭火快速有效等特点。我们有理由期待当天扑灭任何森林及草原大火的现实即将实现！

为实现上述发明目的，本发明的技术方案分为被动防蔓延方案和主动追逐灭火方案两方案：

一、被动防蔓延方案

该方案是在防火指挥部确定须防蔓延方向和区域后，用大中型直升机从林区预设的水源泵站先向着火区域吊铺刚度、弹性度适度的专用主输水管数根(管径10厘米左右)，然后用直升机再向需防火势蔓延的方向及线路同时吊铺由一十根(管径三厘米)平行管道组成的水幕组管，该水幕管每根间隔一米并用软钢丝及连接部件即时连接铺在树冠上，连接钢丝又是间隔设置，以保证水幕管能被树冠自然支撑停留在树的高端，每根水幕管管璧有适度间隔小孔并末端封闭，当水幕管专用连接件与主水管连接后，主水管以二十个左右的大气压向其输水，每根水幕管管壁适度间隔的小孔便会向四面八方喷出细水柱，此时在所铺设的水幕管线上从树冠到地面便可形成一道十余米宽数千米长的水幕墙。大型直升机米26一次可吊铺三千米水幕管，根据需要多道水幕墙可同法铺设。当火头烧至水幕墙时便无法通过，从而达到防蔓延及被动灭火的目的。

二、主动追逐灭火方案

在实施被动防蔓延方案的同时，同样用大中型直升机从预设水源泵站先向火场吊铺专用主输水管一根，管径十厘米左右，米26直升机一次可铺7-8千米，中型机一次可铺3-4千米，用此方法哪怕火场在几十千米外，该主输水管均可在较短时间内铺就(一小时内吧)。

主输水管的终端应选择置于在火头蔓延后面的恰当位置，尔后参与直接灭火的大型直升机米26便可执行追逐灭火的重任了。对于森林大火，只要能控制或扑灭二三十米宽的火头便是有效之举，如下方法及装置便有此功效：米26直升机同时上下吊挂两装置，一、上可容3500米主水管的特别“管轴”；二、“管轴”下3米左右吊挂一50X35米的水平喷淋装置。其追逐灭火的工作原理是：首先特别“管轴”决非一简单装置，其是一带动力的可主动放管的“管轴”；二、3500米管道要分七个单元，每个单元存管500米，每单元管道间又是以特殊方式连通的；三、第一单元管道与主供水管连接供水后，只有第一单元的水管有水通过，2、3、4、5、6、7单元水管里是不能有水通过的，否则其吊挂质量将达近50吨，远超出米26一十八吨的载荷；四、因此每一单元须有分隔、控制装置，对供水装置而言实际就是阀门、连接件、控制系统及部件的巧妙组合。由此，七个单元可依次向喷淋装置不间断连续供水。有此系统装置，一个我们希望的场景便可展现在眼前：一架带着追逐灭火系统装置的米26直升机飞临火场，在相对地高200米高度精确地追逐着火头，机下吊挂着连接主供水管的特殊“管轴”以及“管轴”下吊挂的50米宽35米长的水平喷淋装置，在火头正上方20米左右向着火头连续不断地下着“暴雨”，“管轴”的存管随着灭火的推进被主动放出变为了主供水管，被树或地面自然支撑。随着火头一米米消失，待“管轴”的七个单元3500米管道放完，第二架工作机又接替作业，直至火头全部被扑灭。如若有条件能从火线的两端同时追逐灭火，那灭火的时间可大大缩短。

本发明的优点在于：

1、方案科学、有效、遵从灭火规律，对于灭火，早就有科学实验结论，如森林或草原大火属非油类、化学品类的普通燃烧介质火灾，其最好的灭火介质就是水，而最好的方法又是：在火源正上方以覆盖火源范围喷水，且水滴越小越好。故，以往的任何一场森林火灾发生人们都希望天将降雨，实践证明哪怕是一场小雨对森林灭火都非常有效，但天总又不随人愿。而现有消防技术又根本不能实现能有效灭火的“降雨”效果，故才有一场场损失掺重的森林大火载入历史。就2009年便已有希腊、美国加洲、澳洲三场、智利以及我国云南共七场森林大火发生，均损失惨重！更有不可忘记的我国大小兴安岭曾燃烧了四十几天的特大森林火灾。面对随时可能发生的森林大火，现有消防技术及装备的严重缺陷与无赖早该改进了。

2、反应时间快、对于人类三大自然灾害之一的森林大火，世界各国都是一样的重视，对防与灭都有相应的措施及物质准备，但事实证明现有的方法与准备是不够的，要实现当天扑灭森林大火的目标，也体现防范于未然，做相应的改进性准备是必须的，即是为体现本发明效果应有的各种准备，1、在林区及须重点防范的地区建灭火基站，该基站分主、次两种，主站为指挥、停机、保障、维护中心；次站就存放各种灭火“管轴”及供水两个功能。主站与次站的选址及个数应自有科学结论暂且不表，可参考的次基站点设置为每50公里半径范围设一个。2、规划水源地及铺设连接各基站的水管并配置较大功率水泵等相关设备。有此基础保障，为防蔓延、减少损失及最终扑灭大火即可赢得宝贵而决定性的时间和成效！

3、输水方法科学有效、用直升机吊铺主输水管及水幕管，一不受地型地貌限制，可以说几乎没有不可去之地，二铺设效率及高，这就为灭火的关键——赢得时间提供了保障。

4、灭火效果好、由于有1、2、3三优势基础，再加本方案及装置的优越性，其最主要的特点就是能持续不断地供水和能精确地追逐火头灭火，这是现有灭火方法用数十架灭火飞机(其缺陷就是有间隙和不准确)都不可比拟的。该主动追逐灭火方法以2-3米每秒无障碍高自由度推进，扑灭三千多米火头只需近二十分钟，又由于该方法反应时间快，投入灭火早，过火面积相对就小，灭火时间就更少难度相对也小，这就为当天扑灭任何森林及草原大火的终极目标提供了可靠保障！

5、各种灭火管道可方便回收、森林大火扑灭后，用直升机吊挂带动力的回收“管轴”，可较方便地回收各种所铺管道，以备下次所用。

附图说明

图1为本发明“管轴”大至外观示意图。可代表主输水“管轴”、水幕墙“管轴”、和主动追逐灭火作业“管轴”。

图2为主动追逐灭火作业“管轴”可实现单元分隔、七个单元依次连续供水的阀门、连接件、控制系统部件的整体设置示意图。

图3为图2中第一单元管道、阀门、连接件、控制系统部件具体设置示意图。

图4为第一单元管道放完，关闭第一单元供水开启第二单元管道供水后，第一单元最后一节管与第二单元第一节管成自由状后的连接展开示意图。

图中标记：1、2、3、4、5为控制系统部件，6、7、8、9为球阀，11为开合式管道连接件，12为管道连接口，13、14、15为管道可旋动连接件，10为“管轴”轴心输水管，16为第一单元最末一节输水管口，17为第二单元始段输水管口，18为第一单元与第二单元的连接管道。

具体实施方式

一、被动防蔓延方案

本方案包括如主输水“管轴”和水幕管“管轴”图1。“管轴”内设有以直流电为动力的较大功率动力装置，电力由直升机提供，以保障铺管和灭火后收管时“管轴”转动的动力所需，由于“管轴”直径较大、存管较多，其质量也较大，因此应设底盘移动装置，但考虑直升机的载荷以及能多铺管道，应将移动底盘与“管轴”进行活动式分离设计，遇火警时，电瓶车将“管轴车”从库房拉出，直升机只将“管轴”吊走去作业，作业后再将“管轴”吊放回“管轴车”底盘上入库。主动追逐灭火方案的“管轴”和水平喷淋装置也应是与底盘活动式分离设置如图1。每当一有火警，整个灭火系统可高效运行起来，在需要设置水幕墙的方向和地点将其设置之并投入使用。

该方案对防草原大火与灌木林大火蔓延及被动灭火效果最好，其原因就是草原的草与灌木都较低，便可省去对高大树林吊铺水幕管时必须的管间连接纲绳，可将十根水幕管直接吊铺在草地或灌木上，因此可以十米每秒以上的速度进行铺设，其高压小孔喷射形成的水幕墙对防火头蔓延十分有效。灭火后回收管道也较方便。

二、主动追逐灭火方案

本方案包括如主输水“管轴”与主动追逐灭火作业“管轴”图1。如是主输水“管轴”，便没有如图1的单元间隔，其功能就是存放、吊铺、回收主输水管之用，可分中型直升机使用(存管3-4千米)和大型直升机使用(存管7-8千米)两种。如是主动追逐灭火作业“管轴”，其外观及接近图1，专供大型直升机米-26使用。将其分为七个单元，每个单元存管500米，七个单元共存管3500米，该管与主输水管相同，直径10厘米左右，每米质量为两千克，3500米管质量共7吨，“管轴”整体质量约3吨，喷淋装置质量约1.5吨，作业时，当第一单元存管连接上主供水管并通水，此时只有第一单元存管有水通过其存水的质量约4.5吨，喷淋装置水通道存水与悬垂的几十主供水管质量共约1.5吨，米-26直升机的载荷亦为最大约17.5吨，在米-26安全载荷18吨范围内，随着作业进行，“管轴”以每单元存管被放去质量递减1吨。该主动追逐灭火方案能高自由度精确追逐火头，且又能持续不断地长距离地在火头正上方以覆盖火头面积喷淋灭火，是本方案的核心技术，支撑这一核心技术的就是那并非高科技的特殊“管轴”，其独特的分单元依次供水设计，使扑灭森林大火如上的多项理想或硬性指标得以保证和实现。以下就其分单元依次供水设计结合附图作详细说明。

图2是主动追逐灭火作业“管轴”可实现单元分隔、七个单元依次连续供水的阀门、连接件、控制系统部件的整体设置示意图，图3为图2中第一单元管道、阀门、连接件、控制系统部件设置示意图，当主动追逐灭火作业“管轴”第一单元管道与主输水管连接后并供水，此时连通第二单元的阀门6、9是关闭的，水只通过第一单元管道以及开启的阀门7和8进入轴心管道10向喷淋装置供水。第一单元管道将要放完时，连通第二单元的阀门9在控制部件5的控制下逐渐开启，部分水分流进入第二单元管道，当然第二单元与第三单元的通道是关闭的，此时供给喷淋灭火的水压会下降，其应对措施：一、供水基站可提升水压，二、米-26也可降低推进速度予以应对。当第二单元管道注满水，第一单元的管道将即刻放完时，控制部件1启动将阀门6开启，尔后控制部件2、4和3依次启动，先关闭阀门7和8，第一单元结束供水，灭火用水全部由第二单元管道供给其间无间断，在控制部件3的作用下，开合式管道连接件开启，管道连接口12脱离连接弹出，同时阀门8与9也与控制部件4和5脱离，随同第一单元最末一节管道16和第一单元与第二单元的连接管道18一起成自由状，由于有管道可旋动连接件13、14、15，第一单元最末节管道16和连接管18及第二单元始端管道17带着一关8和一开9的两个球阀一起可任意曲伸，被“管轴”放出成为主供水管的一部分，如图4所示。这就完成了从第一单元到第二单元不间断连续供水过程。依次类推，从第二单元至第三单元直至第七单元均以此方法过程实现不间断供水。当“管轴”管道只剩100余米时，米-26侧飞离开火线，从火线的两边均可，同时无线通讯通知基站停止供水，第二架接替工作机飞临现场，将第一架工作机抛下的主水管用垂吊机械手将其抓吊并与所吊灭火“管轴”管道连接(同上)，尔后通知基站供水并飞临火线继续灭火，如此反复直至需要架次。一架次可灭火线3400米耗时约1200秒合20分钟，就算有30千米火线也仅耗时不到四小时。故快速有效可当天扑灭森林大火目标得以实现。

本发明不限于上述实施方式。

Claims (7)

1.一种快速扑灭森林大火的方法：包括设置水幕墙的被动防蔓延方案和主动追逐灭火方案两种方法，其特征在于：均采用大中型直升机执行并完成灭火以及回收管道任务，吊铺设主供水管、水幕墙组管，以及同时吊挂管道数千米和喷淋装置，能长距离精确地追逐火头并覆盖火头面积无间断连续地喷水灭火；包括森林与草原灭火主、次基站的设置以及水管网的铺设；包括主输水“管轴”、水幕墙“管轴”和主动追逐灭火工作“管轴”三种“管轴”装置如图一，其特征在于：均是带动力可主动放、收管道的“管轴”，主输水“管轴”无间隔设置，水幕墙、主动追逐灭火工作“管轴”均有分隔设置；

2.根据权利要求1所述的被动防蔓延灭火方案，其特征在于：水幕墙组管是由十余根三厘米左右管径组成的平行管道，每根水幕管末端封闭其管壁设有若干适度间隔的小孔，当需在高大树木林区铺设时，需进行管间即时间隔连接，可确保水幕组管整体被树冠自然支撑停留在树的高端，对低矮灌木林和草原铺设则不需管间连接；

3.根据权利要求1所述的主动追逐灭火方案，其特征在于：有专供米-26使用的主动追逐灭火工作“管轴”，也可有中型机使用的，其存管量及均分单元个数视机型而定，主要参数是直升机载荷，力求在相应机型安全载荷内能存管最多、均分单元最少；

4.根据权利要求1或3所述的主动追逐灭火方案，其特征在于：主动追逐灭火工作“管轴”是一特殊的“管轴”，其存管与主供水管相同，存管量如供米-26使用的可达3500米，并均分7个单元同轴卷存，当执行灭火作业时，由于有分隔阀门、控制、连接、连接转动等装置设置，水只能先通过第一单元向喷淋装置供水，尔后再逐个单元依次不间断地向喷淋装置供水灭火。随着灭火的推进，“管轴”主动放出的管被树冠或地面自然支撑成为主供水管。如是中型机使用的主动追逐灭火工作“管轴”，存管量及单元个数相应减少，但原理相同；

5.根据权利要求4所述的主动追逐灭火方案，其特征在于：能实现逐个单元依次不间断向喷淋装置供水，是由于主动追逐灭火工作“管轴内”设有如图二样的单元分隔又整体关联的设置，如图三为第一单元分隔、控制设置，设有连通第二单元开关阀门(6)和(9)，设有向喷淋装置供水的轴心管(10)，设有开关第一单元供水的阀门(7)和(8)，也设有能控制阀门开关的控制部件(1)、(2)、(4)、(5)，还设有管道开合连接装置(11)、管道连接口(12)及控制部件(3)，设有可转动的管道连接件(13)、(14)、(15)和第一与第二单元的连接管道(18)，有此些基础设置，在相应控制程序作用下，各部件发挥相应功能及作用，便可完成第一单元供水向第二单元过度供水过程，进而逐个单元依次不间断向喷淋装置供水灭火的功能均可得以实现，为此能较长距离快速灭火的目标予以体现。

6.主动追逐灭火工作“管轴”设有的轴心管(10)，其特征在于：一是各单元依次向喷淋装置供水的通道，二是由于其要随“管轴”一起转动，因此是固定设置，进而与喷淋供水管也要有一特殊的“可转动球阀式”连接。

7.灭火用加压水源也可由消防车提供。

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