自动式森林灭火装置

卢佳 吴宇熙

森林火灾不仅会烧毁成片的树木、伤害森林中的动物，还会降低植被的生存能力，引发土壤贫瘠，使森林水源受到污染，甚至会破坏生态平衡。

现有的森林灭火装备众多，主要有风力灭火机、灭火水枪、高压细水雾灭火机、灭火弹等，但森林灭火是一项收效甚微且危险系数极高的工作。如何在保证人员安全的前提下快速有效地灭火，防止森林火势的蔓延？

一、设计思路

經调查讨论，我们设计在森林中每隔一段距离安装一个自动式森林灭火装置，它不仅能在火灾发生初期第一时间检测到火灾情况，还能自动启动灭火程序并发送火灾预警。该装置可远程操控，既能保证消防员的人身安全又能及时将大火扑灭。

我们对自动式森林灭火装置的外观、最佳灭火水温展开了探究。相关研究显示，水蒸气的灭火效果更好，开水的灭火效果比温水高5倍，比冷水灭火效果高10倍以上。在灭火实验中，1 L热水每秒起到的灭火效果相当于20～30 L的冷水。

二、结构设计

装置顶部采用转轴形式，可让“叶片”转动从而增大喷水的范围。“叶”接轴起到固定“叶片”的作用，“叶片”中间有一排二氧化碳排气孔，水汽排出孔的分布更多、更广，便于快速灭火。太阳能集热板位于“叶片”上方，加热管可吸收太阳能用于加热水。

装置底部连接一个高浓度二氧化碳存储装置和蓄水装置。发生火灾时，装置释放高浓度二氧化碳，扑灭其周边的大火，保证装置正常运行。蓄水装置里装有常温水以及一个水泵，水泵能将水送至更高处，增强灭火效果。

装置管道的外壳使用抗腐蚀性材料，在运输过程中还能对水进行加热，形成一部分水蒸气和高温水，管道的隔热层有助于保持水温。另外，用来进行水循环的管道还能检验灭火装备能否正常运行。

三、工作原理

当森林火灾发生后，远程控制相关区域的灭火装置开启二氧化碳输送管，减弱装置周围的火势，保证装置能正常工作。接着打开水汽输送管，使“叶片”转动，将水蒸气或水珠喷洒到需要灭火的区域，最后利用无人机观测火势，火被扑灭后灭火装置自动关闭。