高层建筑火灾是全世界消防灭火队伍最为头疼的三大难题之一。

为什么高层建筑发生火灾时火势特别迅猛？

因为现在的高层建筑多为框架结构，起火时一旦外墙面遭到破坏或留有窗口，空气流通之下就很容易形成立体燃烧，公安部消防局曾经有过统计，高层建筑起火后，烟雾的蔓延速度是每秒钟3-5米。

更恐怖的是，在常规消防灭火作业中的主力军——消防车遇到高层失火时完全无法发挥威力。这是因为现在的高层建筑动辄上百米，而大部分消防车，其作业高度不超过100米，对100米以上的楼层火情是鞭长莫及。

就算拥有100米以上消防车，发生火灾时也未必能派上用场，因为100米以上的消防车对作业半径要求特别高，目前的高层建筑多位于市区繁华路段，发生火灾时，很难找到这么大一块稳定的空间架起消防车高高的消防梯。

而灭火新装备导弹消防车、灭火无人机也有着这样那样的缺陷，例如导弹消防车因其体积大，难以通过狭窄街道，且成本极高而不能广泛应用，灭火无人机则因携带灭火弹数量十分有限，灭火效率低、成本高，且着火点在室内时无法靠近，难以有效灭火。

针对目前高楼灭火设备“进不去、展不开、够不着、响应速度低以及消防人员安全系数小”等难题，西北工业大学利用电磁加载军工技术开发了全球首创的电磁炮灭火消防车。

电磁炮灭火消防车模型

电磁炮灭火消防车

该车运用国际先进的电磁弹射技术，应用于发射高效灭火弹，可实现城市高层复杂环境灭火的快速响应，发射准备时间短，可连续、快速、准确地将灭火弹发射至高达百米以上的着火点，实现快速、无污染、低成本、零伤亡的绿色灭火。

主要针对高楼火灾、人员无法及时到达火灾现场处理的初期火灾或高层建筑一般大型消防车辆无法实施灭火等场所，搭载的两门电磁炮通过电磁弹射技术、高精度的瞄准系统，采用喷射式发射灭火剂，可远距离发射，灭火效率高、安全性极好，解决了传统灭火车辆无法对高层建筑高效灭火的难题。

另外，该车搭载车载发电机供电，无需配备水源和外接电源，采用普通灭火弹设备，维护成本低，无需专业培训即可方便操作，是新时代应对高层灭火的理想救援设备。

系统结构

包括发射机构、控制系统和瞄准系统三个部分。通过发射机构中线圈驱动发射灭火弹，可以保证灭火弹的准确发射；控制系统中，选用合适的硬件部分并设计合理的软件部分，保证控制的准确性；瞄准系统中，选用高精度的瞄准镜和测距模块，提高瞄准的精确性。

系统结构示意图

• 发射机构

发射机构由旋转盘、底座、调整架、弹射筒组成。如下图所示，旋转盘与底座连接，实现了发射机构整体绕竖直轴旋转；底座与调整架、弹射筒连接，并为其提供支撑，调整架与底座、弹射筒连接，用于调整弹射筒弹射角度。通过旋转盘的旋转和调整架的角度调整实现了弹射筒在空间范围内的调节。其中旋转盘是360°周向旋转，调整架的调节范围是30°～70°。

发射机构示意图

• 控制系统

控制系统由电源柜组成。如图所示，包括硬件部分和软件部分，其中硬件部分包括主电路模块、触发电路模块和控制电路模块，软件部分包括PLC控制程序和触摸屏控制程序，包括：控制旋转盘转动的旋转控制单元、调节工件角度的控制单元、电容充放电控制单元。

控制系统主要用于控制发射装置主线圈的充电、放电，使放电线圈和感应线圈之间产生强电磁斥力，直接作用于灭火弹，将灭火弹发射到指定位置。

控制系统外形图

• 瞄准系统

瞄准系统由瞄准物镜和调整底座两部分组成。

瞄准物镜实现打击目标的成像瞄准及显示，该单元由瞄准镜、电子目镜、测距模块及显示控制模块组成。瞄准镜实现打击目标的对准成像，电子目镜实现打击目标图像的记录，测距模块实现打击目标距离测量，显示控制模块实现打击目标图像的显示及相关角度、距离信息的解算和显示。

调整底座实现瞄准物镜俯仰角度调整以及测量，该单元由俯仰调整机构组成。俯仰调整机构实现瞄准镜光轴俯仰角度在30°～75°范围内调整，同时实现光轴俯仰角度的测量。

瞄准系统外形图

工作流程

灭火炮展开：操作人员根据火源发生地情况将灭火炮在合适场地展开；

方位对准：车体上电，调整灭火炮的方位角度，直到火源目标图像与瞄准分化板中心方位重合；

俯仰调整：调整瞄准镜底部的俯仰调整机构直到火源目标图像与瞄准分化板中心俯仰重合，显示俯仰角度值β1；

测距：测距模块对待测火源目标进行测距，显示测距值L1；

目标瞄准数据解算：输入当前状态的发射初速度数据利用弹道解析程序解算获得针对目标火源的发射角度β0；

灭火炮姿态调整：根据平板电脑上显示的实际发射角度信息调整炮体的发射角；

电容充电：灭火炮发射姿态调整到位后，瞄准镜关机锁定俯仰轴，选择合适电压，控制电容器充电；

灭火弹灭火：充电完成，瞬间放电，产生电磁力，发射灭火弹至指定位置。

工作流程图

关键技术

放电线圈的制造是发射机构中满足发射要求的关键元器件，放电线圈需要满足耐高压、耐大电流，散热快、耐高温以及易安装等特性。

为了满足这些特性，设计了新的放电线圈，如图所示。选用了2mm厚，宽度为30mm的铜带缠绕而成。

对新设计的线圈利用Ansys Electronics软件进行了仿真计算，分析其在1000-2000V电压下的电磁力大小和灭火弹的出膛速度。分析表明现有电磁线圈发射器能够满足灭火弹的发射需要。

放电线圈模型图

放电线圈实物图

创新设计特点

1.体积小，采用箱式小货车车载，满足复杂环境快速响应要求

2.发射精度高、速度快，灭火弹可准确着落在1.5X1.5平方米窗户范围，发射准备时间在2分钟以内

3.易操作，无需专业培训，普通人员可方便操作

4.可连续快速发射，发射数量不受限制，发射力任意可调，并可防止二次伤害，每分钟可发射3~4发灭火弹

5.独立工作，不需配备水源和电源

6.设备成本低并采用普通灭火弹，灭火成本低

结语

电磁炮灭火消防车是新一代高层灭火消防车，是解决高效灭火“卡脖子”技术的“黑科技”利器，为高楼灭火这一难题的解决提供了先进的装备。可广泛应用于高层建筑、森林草原、油品仓库、危化品仓库、机场码头等领域的灭火救援。