Từ năm 2003 đến năm 2005, PGS.TS Vương Văn Quỳnh Trường Đại học Lâm Nghiệp đã chủ trì đề tài nghiên cứu cấp nhà nước: “Nghiên cứu, xây dựng các giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U Minh và Tây Nguyên” [19]. Kết quả của đề tài đã xây dựng được các giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả do cháy rừng, trong đó đề tài đã đưa ra giải pháp chữa cháy rừng bằng máy thổi gió.
Từ năm 2006 đến năm 2007, TS. Dương Văn Tài Trường Đại học Lâm nghiệp đã thực hiện đề tài cấp Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn: “Nghiên cứu khảo nghiệm và cải tiến các thiết bị chữa cháy rừng sử dụng đất cát, khơng khí và nước ở dạng sương” [18], kết quả của đề tài đã thiết kế chế tạo được mẫu máy chữa cháy rừng bằng đất cát, đề tài cũng chưa có nghiên cứu tồn diện và sâu về máy chữa cháy bằng đất cát mà chỉ tập trung vào phần thiết kế, cải tiến.
Năm 2010, tác giả Dương Văn Tài đã công bố kết quả nghiên cứu đề tài trọng điểm cấp nhà nước mã số KC07.13/06-10 [19]: “Nghiên cứu công
nghệ và thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng”, kết quả
của đề tài đã thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy chữa cháy rừng bằng đất cát. Máy chữa cháy rừng bằng đất cát đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 936. Song đề tài chưa nghiên cứu về động lực học của hệ thống đào đất, chưa nghiên cứu tính tốn tối ưu hệ thống đào đất, hệ thống hút và phun đất đề tài chủ yếu tập trung vào khâu thiết kế chế tạo và khảo nghiệm.
Hình 1.5: Các thiết bị chữa cháy rừng do đề tài trong điểm cấp nhà nước mã số KC07.13/06-10 thiết kế chế tạo
Luận án tiến sỹ của tác giả Nguyễn Xã Hội: “ Nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng” [12], kết quả nghiên cứu của luận án đã xây dựng được mơ hình khơng gian dao động của xe, thiết lập và khảo sát phương trình vi phân dao động của xe chữa cháy đa năng, luận án chưa nghiên cứu về hệ thống cắt đất, hút phun đất trên xe chữa cháy rừng đa năng.
Luận án tiến sỹ của tác giả Lương Văn Vạn: “ Nghiên cứu độ bền khung sắt xi xe chữa cháy rừng đa năng [26], kết quả nghiên cứu của luận án đã xây dựng mơ hình, thiết lập được phương trình tính tốn độ bền khung sắt
xi xe chữa cháy rừng đa năng, luận án chưa đề cấp đến hệ thống hút đất, cắt đất trên xe chữa cháy rừng đa năng.
Tóm lại: Cháy rừng là một vấn đề được Chính phủ, các cấp, các ngành và
tồn xã hội quan tâm, nhưng diện tích rừng bị cháy hàng năm vẫn chưa giảm, nguy cơ cháy rừng rất cao do biến đổi khí hậu, nhưng các cơng trình nghiên cứu về thiết bị chuyên dùng để chữa cháy rừng ở nước ta cịn rất ít. Đã có một số cơng trình nghiên cứu về dự báo cháy rừng, phịng chữa cháy mang lại hiệu quả rất lớn, cịn các cơng trình nghiên cứu về thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng còn hạn chế. Việc nghiên cứu tạo ra các thiết bị chữa cháy rừng chuyên dụng phù hợp với điều kiện địa hình, loại rừng, loại thực bì, phù hợp với tác nhân chữa cháy tại chỗ là hết sức cần thiết và kịp thời trong giai đoạn hiện nay, do vậy đề tài: “Nghiên cứu một số thông số tối ưu của máy chữa cháy rừng bằng đất cát” là rất cần thiết có tính thời sự.
1.5. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Từ kết quả nghiên cứu thu được ở phần tổng quan, luận án đặt ra mục tiêu nghiên cứu như sau:
Xây dựng cơ sở khoa học để từ đó tính tốn xác định được giá trị tối ưu một số thông số của máy chữa cháy rừng bằng đất cát, bảo đảm khối lượng và áp lực đất cát phun vào đám cháy, nhằm nâng cao hiệu quả dập lửa chữa cháy rừng, giảm rung động của máy.
1.6. Nội dung nghiên cứu của luận án
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đã nêu trên, luận án thực hiện các nội dung nghiên cứu như sau
1.6.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Xây dựng mơ hình tính tốn hệ thống cắt đất, hút và phun đất vào đám cháy;
- Xây dựng mơ hình, thiết lập phương trình vi phân rung động của máy cắt đất dạng búa;
- Xây dựng mơ hình động học tính tốn quạt hút và phun đất;
- Xây dựng cơ sở lý thuyết tính tốn hệ thống hút và phun đất;
-Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến công suất cắt - kéo văng đất,
- Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến gia tốc rung động của máy cắt đất;
- Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến áp lực và vận tốc phun của quạt hút và phun đất cát.
1.6.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Xác định công suất cắt- kéo văng đất, gia tốc rung động của máy cắt đất để kiểm chứng mơ hình tính tốn lý thuyết;
- Xác định ảnh hưởng của một số thông số đến áp lực đất phun và khối lượng đất cát phun;
- Thiết lập phương trình hồi qui thực nghiệm;
- Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu để xác định một số thông số tối ưu của máy.
1.7. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu được đề tài luận án lựa chọn là máy chữa cháy rừng bằng đất cát do đề tài trọng điểm cấp nhà nước mã số KC07.13/06-10 thiết kế chế tạo được cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 936.
1.7.1. Cấu tạo của máy phun đất cát chữa cháy rừng
Máy chữa cháy rừng bằng đất cát do đề tài trọng điểm cấp nhà nước thiết kế chế tạo có cấu tạo như hình 1.6. Cấu tạo của máy gồm có máy cắt đất và máy hút và phun đất, hai máy nối với nhau bằng ống mềm. Máy cắt đất hoạt động độc lập với máy hút và phun đất, máy cắt đất có nhiệm vụ cắt đất văng đất lên trong buồng hút, máy hút đất có nhiệm vụ hút đất đã được cắt ra sau đó phun đất vào đám cháy với vận tốc và áp lực cao.