它们是火灾“终结者”,超高层建筑和地铁消防专用

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超高层建筑和地铁隧道是消防两大“死角”,常规消防设备很难触及。雪炮消防车可以轻松穿过楼梯应对每一处拐角,把高压雾化水流直接喷向地铁着火点;导弹灭火消防车自带控制系统,只需瞄准火场发射即可进行高层灭火。

出品|网易新闻

作者|须臾千秋,清华大学土木工程博士

我们都熟悉这样的场景:一座建筑着火了,人们四处逃窜,被困在楼上的人哭喊着救命。这时,消防车“呜呜呜”地赶来,消防员抓起水龙头冲向火场,搭起云梯救下被困群众,灭火之后默默离开,深藏功与名……

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(一个典型的灭火现场)

这幅画面里最抢眼的,除了英勇的消防员,就是万能的消防车了。对于这些救苦救难的消防车,你有没有仔细观察过呢?今天是11.9消防宣传日,让我们来介绍下消防车。

(一)看起来“差不多”的消防车,其实种类繁多

消防车的历史,最早可以追溯到1518年的德国。那时的消防车还是马车,与一般马车不同的是在上面装了一台杠杆操作的机械水泵。随着交通工具的革新,消防车也逐渐变成了蒸汽机车、内燃机车。

事实上,早期消防车的宗旨很简单,就是将消防员和灭火用品(水、水泵等)搬上交通工具,以便在火灾发生时快速机动。

(消防马车,实际上就是将消防系统搬上了交通工具)

然而,到了20世纪,建筑技术的迅速革新不断地为消防增添新麻烦,于是消防车的家族开始迅速扩充了起来。

首先,随着钢筋混凝土结构的推广,建筑物的高度迅速攀升,三五十米成了家常便饭,这就要求消防员必须爬上高空进行救援,于是云梯车成为了消防车家族的一员。

同时,电气技术的进步使得每家每户都有了不少家用电器,建筑中还布满了盘根错节的电线与燃气管道。这些电气线路和设备造成的火灾不能用水扑灭,所以特殊类型的消防车就被有针对性地研制了出来。

例如高倍泡沫消防车,它其实就是一支特大号的泡沫灭火器,用于扑灭电气火灾、密封环境中的火灾或者石油化工企业、输油码头、机场等富含燃油场所的火灾;再比如二氧化碳消防车,它的功能与二氧化碳灭火器类似,用于扑灭重要文物和图书档案的火灾;干粉消防车,适用于扑救可燃气体、易燃液体、有机溶剂和电气设备的火灾;此外,还有照明车、勘察车、排烟车等等……它们各司其职,共同保护着城市。

(干粉消防车,一种典型的专门消防车)

但是,现代城市的结构太复杂,特别是像地铁线路和超高层建筑这样的“消防死角”,常规的消防设备就有些“心有余而力不足”了。好在针对这两处“死角”,中国人也自主开发出了功能强大的消防设备:雪炮“坦克”与导弹灭火消防车。

(二)隧道火灾终结者:雪炮“坦克”

地铁隧道有三大显著特点:

首先是人员密集度高。一列地铁往往会塞下上千人。一旦火灾发生,狭小的隧道中人员难以疏散,许多乘客不能及时安全地撤出火灾区,进而造成严重的人员伤亡。

其次,火势蔓延速度快。在隧道中布置有大量的通风口,这些通风口会不断地提供新鲜的空气,加剧火势蔓延。

最后,就是灭火难度大。由于隧道空间狭小,一般的消防设备很难及时进入并控制火情。一旦火势迅速蔓延,消防人员很难进行有效扑救。

(地铁隧道发生火灾场景)

针对隧道火灾,工程师们设计了一种“雪炮车”。雪炮车可以通过加强泵将水压提升到2兆帕(相当于200米水深处的压强)。然后在尾部大力风轮的协助下,高压水炮以每分钟400升的流量把大量的水变成雪暴般的高压雾化水流直接喷向着火点。

(雪炮消防车)

高压雾化水滴的体积极小,这极大地增加了灭火时水的表面积。大量的水分极速气化,吸走燃烧时产生的热能,让环境温度急剧降低,从而减弱甚至熄灭火灾。

同时,大量的高压气流也使得雪炮车成为了一个强力排烟机,赶走浓烟,便于人员进入进一步灭火,也为火灾中的人指明一条逃生的道路。

雪炮“坦克”虽然长得像坦克,还有一副坦克的履带,但其实相对轻便,整重只有两吨。履带可以帮助它轻松穿过楼梯、下到地铁内部以及成功应对每一处拐角进入隧道,同时,它可以通过远程遥控实现无人驾驶,在300米外遥控操作,极大地提高了消防人员的安全系数。

此外,雪炮在消防的同时还不忘节约。传统消防水枪射出的水流太过集中,大量的水被白白浪费,造成消防现场“一地水”的景象,过多的水还会破坏已有的线路和结构,造成二次伤害。而雪炮喷出的高压雾化水流是直接作用于火焰上降低温度的,因此可以说,雪炮喷出的每一滴水都没有被浪费。

雪炮车的出色性能得到了消防部门的广泛认可,在过去,雪炮车的生产曾经一度被德国人垄断,价格也极其昂贵。目前,随着中国科学家们的集中攻关,国产雪炮车的研究已经有了突破性进展。在中国拥有地铁的几十座城市中即将配备上物美价廉的国产雪炮车。

相比进口的雪炮车,国产雪炮车还改进了雪炮车行驶不稳定、易于故障等缺点,在喷嘴内锥角的设计上也进行了优化,在灭火效率上更胜一筹。而且,对于珍贵文献、精密仪器等场合,国产雪炮车还可以喷洒液态二氧化碳代替水进行灭火。

(三)高楼着火怎么办?一发导弹就解决的事儿

城市灭火的另一大死角,就是超高层建筑。

现如今,一、二线城市200米以上的大楼少说也有十几栋,而即使是世界上最高的消防梯也仅有113米,再高一些恐怕就只能依靠建筑物的“自我救赎”了。然而,恰恰是超高层建筑,钢结构比例往往比较大,一旦失火时间久,结构软化,就容易造成整座建筑的倒塌。9·11事件中,世贸双子塔就是由于飞机燃油造成的火灾烧了太久,结构软化,进而完全倒塌,造成了死亡三千多人的悲剧。

(9·11现场)

云梯够不到,水枪喷不着,于是科学家们想出了一条“野路子”:干脆上导弹!

2014年底,科研院所研发的“高层楼宇灭火系统”获得了公安部消防产品合格评定中心颁发的技术鉴定证书,取得了“投弹式高层建筑干粉消防车”的产品资质。

(消防导弹)

这种高层灭火系统,本质上就是军用的导弹,它保留了军用导弹精确制导的功能,对发射系统、装药系统等进行了一系列改进,将本来用于杀人的导弹,改造成为救人的灭火器。

这种导弹的内部不装炸药,而是装满了灭火用的干粉,在火灾发生时,导弹发射车只需要停在距离火场几百米的安全场地,将导弹瞄准火场发射即可。导弹进入火场前,会在系统的调控下自主安全地降落。落地后,它不会像普通导弹那样产生破片,而是像一个灭火器那样持续释放出灭火干粉和二氧化碳进行灭火。

消防导弹无需太远的射程,也无需太高的射速以回避敌方拦截,但却需要避免破坏、污染市区街道,因此硝烟弥漫却威力巨大的发射系统被替换成了绿色发射系统,在发射现场,这种导弹无火、无焰、无烟、低声,对无关市民的正常生活不会有影响。

这种导弹更智能的地方在于它的纠偏系统——每一枚导弹都有控制系统,知道自己在什么时候应当有什么动作。如果在预定时间没有发生特定动作,例如进入火场,它就会判定自己打偏了,弹体通过减速伞降落地面,确保不会误伤建筑和群众。

此外,这种灭火导弹可以说是“一专多能”。经过改良之后,它还可以被用于向孤岛被困人员发射安全绳、向恐怖分子控制区域发射麻醉剂等等。在不远的将来,这些产品都会得到广泛的应用。

(灭火导弹的发射场景)

中国的这项技术,将每辆车的成本由两千余万元降低到了几百万元,彻底打破了国外的垄断,而且使用、维护和保养还更加方便。目前,中国大城市的消防系统已经普遍采用了这种灭火导弹。

结语

有了这两种灭火神器,原来令人束手无策的隧道与超高层火灾,都可以被消防员们轻松破解,高科技的中国制造正在守护着我们每个人的日常生活。

作为世界上认知度最高的标签,中国制造(Made in China)正寻求战略升级。「了不起的中国制造」专栏,力邀行业权威、资深玩家,呈现他们眼中的中国创新之路。

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编辑| 史文慧

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