Nghiên cứu khả năng di động của xe chữa cháy rừng đa năng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Hoàng Hà NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG DI ĐỘNG CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG Chuyên ngành: Kỹ thuật máy Thiết bị giới hố Nơng Lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS Dương Văn Tài Hà Nội, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HOÀNG HÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG DI ĐỘNG CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hà Nội, 2010 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Rừng nguồn tài nguyên quí giá người, rừng góp phần điều hịa khí hậu, chống sói mịn đất, giữ nước cho hồ thủy điện, nơi bảo tồn nguồn gen quí Đặc biệt Rừng nguồn cung cấp gỗ lâm đặc sản cho kinh tế quốc dân Nhưng diện tích rừng ngày suy giảm, nguyên nhân cháy rừng gây Trên giới hàng năm xảy hàng nghìn vụ cháy rừng làm hàng triệu rừng, điển hình vụ cháy rừng Liên bang Nga tháng 8/2010, làm cháy khoảng 700.000 ha, làm nhiễm khơng khí vùng rộng lớn, có thủ Mátxcơva, cháy rừng gây thiệt hại lớn kinh tế môi trường sinh thái Ở Việt Nam cháy rừng xảy thường xun, trung bình hàng năm có khoảng 1000 vụ cháy gây thiệt hại khoảng 10.000 ha, làm thiệt hại hàng ngàn tỷ đồng, gây tác hại lớn đến môi trường sinh thái Nhận thức tầm quan trọng cơng tác phịng cháy chữa cháy rừng, Đảng Nhà nước quan tâm đầu tư trang thiết bị, đưa nhiều giải pháp nhằm hạn chế thấp diện tích rừng bị cháy Hiện việc chữa cháy rừng Việt Nam chủ yếu thủ công (dùng cành dập lửa) nên suất hiệu thấp Một số đơn vị sử dụng thiết bị nhập từ nước hiệu chữa cháy khơng cao, khơng phù hợp với địa hình rừng Việt Nam Năm 2008, Bộ Khoa học Công nghệ giao cho Trường Đại học Lâm nghiệp chủ trì đề tài trọng điểm cấp Nhà nước: " Nghiên cứu công nghệ thiết kế chế tạo thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng", sau năm thực hiện, đề tài thiết kế chế tạo xe chữa cháy rừng đa năng, kết khảo nghiệm bước đầu cho hiệu chữa cháy cao, khả áp dụng vào thực tế tốt Song kết đề tài cịn số tồn tại, chưa đề cập đến phần nghiên cứu động lực học xe, chưa đề cập đến khả kéo bám xe di động khu rừng có độ dốc Để có sở lý thuyết cho việc hoàn thiện xe chữa cháy rừng đa năng, cần thiết phải nghiên cứu khả di động xe trình xe hoạt động chữa cháy rừng Với lý trình bày trên, hướng dẫn Thầy giáo TS Dương Văn Tài, chọn thực đề tài "Nghiên cứu khả di động xe chữa cháy rừng đa năng" Mục tiêu nghiên cứu đề tài Xuất phát từ lý thực đề tài nêu, đặt mục tiêu nghiên cứu sau: Xác định khả di động xe trình chữa cháy rừng khu rừng có độ dốc dọc dốc ngang, đồng thời xác định điều kiện an tồn xe q trình hoạt động chữa cháy rừng Phạm vi nghiên cứu đề tài Nghiên cứu khả di động xe chữa cháy rừng đa vấn đề rộng cần phải có thời gian dài, đề tài giới hạn nội dung nghiên cứu sau đây: - Thiết bị nghiên cứu: Luận văn không nghiên cứu tất trình động lực học xe chữa cháy rừng đa năng, mà tập trung nghiên cứu phục vụ cho việc sử dụng xe : Nghiên cứu khả di động xe khu rừng độ dốc dọc dốc ngang, nghiên cứu ổn định xe hoạt động chữa cháy rừng, nghiên cứu chế độ sử dụng xe chữa cháy rừng - Đối tượng hoạt động xe chữa cháy rừng đa năng: Luận văn không nghiên cứu tất loại địa hình rừng mà xe chữa cháy đa hoạt động, mà tập trung nghiên cứu số địa hình đặc trưng có diện tích rừng lớn, nguy cháy rừng cao, số địa hình khu vực Tây Nguyên Nội dung nghiên cứu đề tài Với phạm vi nghiên cứu trình bày phần trên, để đạt mục tiêu đề tài đặt ra, luận văn tập trung giải nội dung sau: a Nghiên cứu lý thuyết Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải vấn đề sau: - Xây dựng mô hình tính tốn toạ độ trọng tâm xe chữa cháy rừng đa - Thiết lập cơng thức tính toán toạ độ trọng tâm xe chữa cháy rừng đa - Xây dựng mơ hình tính tốn khả di động xe khu rừng có độ dốc dọc - Thiết lập cơng thức tính tốn khả kéo bám xe di chuyển độ dốc dọc - Xây dựng mơ hình tính tốn khả di động xe khu rừng có độ dốc ngang - Thiết lập cơng thức tính tốn khả di động xe đường có độ dốc ngang - Khảo sát khả chuyển động xe hoạt động chữa cháy rừng - Xác định điều kiện hoạt động an toàn xe hoạt động chữa cháy rừng b Nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm kết tính theo lý thuyết xác định toạ độ trọng tâm xe, xác định độ dốc dọc, dốc ngang mà xe có khả di động Từ kết làm sở cho việc xác định điều kiện hoạt động an toàn xe chế độ sử dụng hợp lý xe chữa cháy đa Do nội dung nghiên cứu thực nghiệm bao gồm vấn đề sau: - Xác định thông số hình học xe chữa cháy rừng đa để phục vụ cho việc xác định toạ độ trọng tâm xe - Xác định trọng lượng toàn xe, trọng lượng đặt lên cầu trước cầu sau xe để phục vụ cho việc xác định toạ độ trọng tâm xe xác định khả kéo bám xe - Xác định toạ độ trọng tâm xe thực nghiệm để phục vụ cho tính ổn định xe - Xác định khả ổn định tĩnh (ổn định ngang) xe, để kiểm nghiệm kết tính theo lý thuyết - Xác định khả di động xe khu rừng có độ dốc dọc để kiểm nghiệm kết tính theo lý thuyết, đồng thời từ xác định chế độ sử dụng an toàn xe - Xác định khả di động xe khu rừng có độ dốc ngang tham gia chữa cháy rừng, để làm sở xác định chế độ sử dụng an toàn cho xe Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình cháy rừng Việt Nam Việt Nam có 12,8 triệu rừng (độ che phủ tương ứng 38,8%), với 10,8 triệu rừng tự nhiên triệu rừng trồng Trong năm gần diện tích rừng tăng lên, chất lượng rừng suy giảm, rừng nguyên sinh khoảng 7%, rừng thứ sinh nghèo kiệt chiếm gần 70% tổng diện tích rừng nước, loại rừng dễ xảy cháy, Việt Nam có khoảng triệu rừng dễ cháy bao gồm: rừng thông, rừng tràm, rừng tre nứa, rừng khộp, rừng non khoanh nuôi tái sinh tự nhiên rừng đặc sản…, với diện tích rừng dễ xảy cháy rừng hàng năm, tình hình diễn biến thời tiết ngày phức tạp khó lường Việt Nam làm nguy tiềm ẩn cháy rừng cháy lớn ngày nghiêm trọng Trong vài thập kỷ qua, trung bình năm Việt Nam hàng chục ngàn rừng, cháy rừng khoảng 16.000 Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ cháy rừng thiệt hại cháy rừng gây vòng 40 năm qua (1963 - 2002) Cục Kiểm lâm tổng số vụ cháy rừng 47.000 vụ, diện tích thiệt hại 633.000 rừng (chủ yếu rừng non), có 262.325 rừng trồng 376.160 rừng tự nhiên Thiệt hại ước tính hàng ngàn tỷ đồng, chưa kể đến ảnh hưởng xấu môi trường sống, thiệt hại làm tăng lũ lụt vùng hạ lưu mà chưa xác định làm giảm tính đa dạng sinh học, phá vỡ cảnh quan, tác động xấu đến an ninh quốc phịng… Ngồi cịn gây thiệt hại đến tính mạng tài sản người Một số số liệu điển hình cháy rừng thiệt hại cháy rừng gây Việt Nam năm qua sau: Năm 1976, tỉnh Cà Mau cháy 21.000 rừng Tràm, làm 02 người chết; Quảng Ninh từ năm 1962 - 1983, diện tích rừng Thơng bị cháy 15.800 với 10.000 bát nhựa bị cháy, gây thất thu hàng ngàn nhựa thông số kho tàng bị cháy; tỉnh Lâm Đồng từ năm 1981 1994 cháy 43.238 rừng Thông số rừng trồng khác; tỉnh Cà Mau Kiên Giang diện tích rừng Tràm bị cháy năm (1976 1980) 43.600 gây thiệt hại triệu m3 gỗ, củi nhiều loại côn trùng, động vật cư trú đó, đồng thời cháy lớp than bùn từ 0,8 đến 1,2 m gây thiệt hại hàng trăm tỷ đồng, đặc biệt năm 1998 Kiên Giang bị cháy 4.262 rừng, tổn thất 20 tỷ đồng; tỉnh Thừa Thiên Huế, mùa khô năm 1991, dùng lửa thiếu ý thức làm cháy 300 rừng Thông, thời gian ngắn thiêu huỷ khu rừng gây trồng 10 năm tuổi; tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk Lâm Đồng tỉnh bị cháy rừng lớn, tính riêng từ năm 1992 - 2000, bốn tỉnh xảy 1.825 vụ cháy rừng, gây thiệt hại 13.290 rừng kinh tế Năm 1998, nước chịu ảnh hưởng tượng El Nilo xảy cháy 15.000 rừng, làm chết 13 người Năm 2002, xảy 1.198 vụ cháy rừng, thiệt hại 15.548 rừng (4.125 rừng tự nhiên 11.423 rừng trồng), thiệt hại hai vụ chaý rừng U Minh 5.415 ha, giá trị lâm sản thiệt hại ước tính khoảng 290 tỷ đồng (theo giá thị trường U Minh khoảng 500.000đ/m3), chưa kể hàng chục tỷ đồng chi phí chữa cháy chi phí để phục hồi rừng nhà nước Ngày 27/3/2006, Mù Cang Chải (Yên Bái), cháy 21,5 rừng trồng, thiệt hại 100% Ngày 17/3/2006 ban quản lý rừng đặc dụng Thanh Thuỷ (Hà Giang) cháy 25,1 rừng tự nhiên, thiệt hại 100% Đặc biệt từ tháng đến tháng năm 2002, vụ cháy rừng Tràm vườn quốc gia U Minh Thượng (Kiên Giang) làm thiệt hại 2.715 U Minh Hạ (Cà Mau) làm thiệt hại 2.703 ha, chưa kể đến tổn thất tài ngun, mơi trường, tính riêng cho cơng tác chữa cháy lên tới - tỷ đồng Hiện nay, nạn cháy rừng trở thành vấn đề nghiêm trọng quốc gia giới, đặc biệt nước có diện tích rừng lớn Vì vậy, hạn chế nạn cháy rừng bảo vệ môi trường sống nhân loại nhiệm vụ cấp bách quốc gia mà tồn giới 1.2 Tình hình nghiên cứu xe chữa cháy rừng giới Cháy rừng thảm họa thiên nhiên, hầu hết quốc gia giới quan tâm đến công tác nghiên cứu công nghệ thiết bị chữa cháy rừng Đối với số nước phát triển Mỹ, Canađa, Đức, hướng nghiên cứu thiết bị đại máy bay chữa cháy Theo tài liệu [55], [56], [57], nước phát triển có điều kiện kinh tế thiết bị chữa cháy rừng chủ yếu sử dụng máy bay phun hoá chất để dập tắt đám cháy (hình 1.1) Hình 1.1 Máy bay chữa cháy rừng Ngoài sử dụng máy bay chữa cháy rừng, số nước Nga, Mỹ nghiên cứu sử dụng xe chữa cháy rừng Theo liệu [36], [37],, [42], [44] , Mỹ nghiên cứu đưa vào sử dụng xe chữa cháy rừng chuyên dùng "Pzoteus", thiết bị di chuyển địa hình có độ dốc ≤ 150, hệ thống di chuyển xích nên tính ổn định cao, kết nghiên cứu xác 78 26 Nguyễn Quang (1983) Vận chuyển gỗ đường ô tô, Nxb Nông nghiệp 27 Bùi Thế Tân, Trần Vũ Thiệu (1980), Các phương pháp tối ưu hố, Nxb Giao thơng vận tải Hà Nội 28 Đinh Ngọc Tuấn (2002), Giáo trình sở lý hố q trình phát triển dập tắt đám cháy, Nxb Khoa học kỹ thuật 29 Dương Văn Tài (2008), Nghiên cứu khảo nghiệm cải tiến thiết bị chữa cháy rừng sử dụng đất cát, khơng khí nước dạng sương, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài cấp sở Bộ Nông nghiệp PTNT 30 Dương Văn Tài, (2010), Nghiên cứu công nghệ thiết kế chế tạo thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng, báo cáo tổng hợp kết nghiên cứu đề tài trọng điểm cấp Nhà nước 31 Lê Đình Thơm (2006), Nghiên cứu hiệu dập lửa số loại dụng cụ thủ công chữa cháy cho rừng trồng tỉnh Quảng Trị, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Đại học Lâm nghiệp 32 Lê Văn Tiến (1991), Giáo trình lý thuyết xác suất thống kê toán học Nxb Đại học Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội 33.Nguyễn Văn Trà (2006), Nghiên cứu ứng dụng hệ thống treo bán tích cực sơ đồ 1/4 để nâng cao độ êm dịu chuyển động ô tô, Luận án TS, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội 34.Nguyễn Quốc Trung (2001), Xử lý tín hiệu lọc số, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 35.Lưu Văn Tuấn (1993), Nghiên cứu dao động xe ca Ba Đình, sở để tính biện pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động, Luận án TS, Đại học Bách khoa, Hà Nội 35 Ngơ Văn Xiêm, Bùi Đình Thành, Tạ Chí Cơng, (2004), Giáo trình cung cấp nước chữa cháy, Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 79 Tiếng Anh 36 A.A Brown, K.P Davis, Forest fire: Control and Use 2nd edition McGraw Hill C Chandler, (1991), Forest-fire Management and Organization (Fire in Forestry; Vol 2), Krieger Publishing Company 37 Enrico Marchi a, Enrico Tesi b, Niccolo` Brachetti Montorselli a, Francesco Neri Helicopter activity in forest fire-fighting: A data analysis proposal Forest Ecology and Management 234S (2006) S254, Available online at 38 Fire in Indonesia and the Integrated Forest Fire Management Project IFFM (IFFN No 23 - December 2000, p 12-16) 39 Gorte, R.W (2000), Forest Fire Protection, CRS Report for Congress, Congressional Research Service, The Library of Congress, Order Code L30755 40 Myung-Hee Jo, Yun-Won Jo, Joon Bum Kim, Developing the forest fire extinguish equipment management system using GPS and GIS Available online at 31 M H Jo, M B Lee, K D Bu, S R Baek, 2000 The Construction of Forest Fire Monitoring System using Internet GIS and Satellite Images, Proceedings of International Symposium on Remote Sensing, pp.61-64 41 SAF(2), (2004), Fire Preparedness a Hot Topic in House and Senate Hearings, The Forestry Source 9(6), http://www.safnet.org/periodicals/forestrysource.cfm) 42 USFS, (2000), Policy implications of large fire management: a strategic assessment of factors influencing costs, State and Private Forestry, Washington 43 Wybo, J L., G Eftiquidis, D Kotsouris, T Manganas, D.X Viegas, T Apostolopoulos, E Pelosio, G Bovio, A Ollero, D Schmidt and A Criado, DEDICS (1998), A general framework for supporting management of forest fires, Proceedings of the III International Conference on Forest Fire Research Vol II, pp 2405-2421, Coimbra 1998 80 Tiếng Trung 44 黄仁楚主编。营林机械理论与计算（第二版）, 中国林业出版社，1991 45.风力灭火机课题组。风力灭火机灭火原理的试验研究,南京林业大学 1989 46 林业部护林防火办公室编。森林防火, 中国林业出版社，1984 47 北京林业大学主编。森林防火实用教材,北京林业大学，1980 48 国庆，周永钊。改善风力灭火机性能的试验研究, 南京林业大学报,1990年第三期 49 啟字，洪大森等。CGL25/5型轮式森林消防车的研制, 北京林业大学森工系，1990 50 东北林业大学主编。营林机械化, 中国林业出版社，1983 51 张扬主编。农业机械化及其运用原理, 中国人民大学出版社，1989 52 蒋波。智能喷水灭火装置研究与开发, 南京理工大学硕士学位论文，2003 53 冯艳红。基于web的森林防火专家系统的研究, 西北林业大学硕士学位论文,2005 54 邹国立,王立伟,实用森林草原灭火战术技术 呼赫浩特： 内蒙古大学出版社，1989 55 董斌兴。森林火灾扑救 。哈尔滨,东北林业大学出版社，1999 56 唐纳德，波瑞。野外火的扑救 。北京, 中国林业出版社，1989 57 姚树人，文定元。森林消防管理学。北京, 中国林业出版社，2004 58 郑怀兵，张南群。森林防火。北京,中国林业出版社，2006 81 PHỤ LỤC ... pháp nghiên cứu nêu trình bày cụ thể chương tiến hành nghiên cứu nội dung luận văn 23 Chương NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG DI ĐỘNG CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG KHI HOẠT ĐỘNG CHỮA CHÁY RỪNG Xe chữa cháy rừng. .. học xe chữa cháy rừng đa năng, mà tập trung nghiên cứu phục vụ cho việc sử dụng xe : Nghiên cứu khả di động xe khu rừng độ dốc dọc dốc ngang, nghiên cứu ổn định xe hoạt động chữa cháy rừng, nghiên. .. nghiên cứu chế độ sử dụng xe chữa cháy rừng - Đối tượng hoạt động xe chữa cháy rừng đa năng: Luận văn không nghiên cứu tất loại địa hình rừng mà xe chữa cháy đa hoạt động, mà tập trung nghiên cứu