Nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi đứng tại chỗ cắt đất và phun đất vào đám cháy rừng​

Hiện nay tại các cơ sở chữa cháy rừng đã được trang bị một số thiết bị chữacháy rừng như máy bơm nước, máy thổi gió, máy cắt thực bì, máy cắt cành cao,máy cưa xăng, bồn nước di động, vòi

“nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi đứng tại chỗ cắt đất

và phun đất vào đám cháy rừng” Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc

Trong quá trình thực hiện đề tài này tôi còn nhận được sự giúp đỡ nhiệt tìnhcủa PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu, trung tâm thực hành khoa cơ điện và công trình.Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới những người thân trong giađình, bạn bè và đồng nghiệp, những người luôn bên tôi động viên tôi trong suốt quátrình hoàn thành khoá học

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, những kết quảtrong luận văn này được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào côngbố; những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Để đề tài được hoàn thiện hơn nữa tôi xin chân thành cảm ơn các ý kiến đónggóp, bổ xung để luận văn được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày 25 tháng 4 năm 2012

Tác giả

Tống Thanh Hà

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh mục các từ viết tắt iii

Danh mục các bảng vi

Danh mục các hình vii

Mở đầu 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6

1.1 Tổng quan về tình hình cháy rừng tại Việt Nam 6

1.2 Tổng quan về công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới 7

1.2.1 Công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới 7

1.2.2 Thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới 7

1.3 Công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam 9

1.4 Tổng quan về nghiên cứu dao động của ô tô máy kéo 13

1.4.1 Tổng quan về nghiên cứu ô tô máy kéo trên thế giới 13

1.4.2 Tổng quan về nghiên cứu ô tô máy kéo ở Việt Nam 14

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 16

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 16

2.1.1 Mục tiêu chung 16

2.1.2 Mục tiêu cụ thể 16

2.2 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 16

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng 17

2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cắt đất 20

2.3 Nội dung nghiên cứu 20

2.4 Phương pháp nghiên cứu 21

2.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 21

2.4.2 Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động 25

Chương 3 NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG KHI ĐỨNG TẠI CHỖ CẮT ĐẤT VÀ PHUN ĐẤT VÀO ĐÁM CHÁY RỪNG 26

3.1 Tổng quan về dao động của xe chữa cháy rừng đa năng 26

3.2 Xây dựng mô hình tính toán dao động của xe chữa cháy rừng đa năng 28

3.2.1 Một số giả thiết 28

3.2.3 Biểu thức động năng của hệ 33

3.2.4 Biểu thức thế năng của hệ 33

3.2.5 Biểu thức hàm hao tán của hệ 34

3.2.6 Biểu thức lực suy rộng 34

3.3 Phương trình vi phân dao động của xe 35

3.3.1 Lập phương trình vi phân dao động của hệ 35

3.3.2 Khảo sát hệ số động lực học của hệ 39

3.4 Khảo sát dao động của xe CCR đa năng 40

3.4.1 Xác định các tham số đầu vào của hệ phương trình vi phân (3.15) 40

3.4.2 Giải hệ phương trình vi phân dao động của cơ hệ 42

Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 51

4.1 Mục đích nghiên cứu 51

4.2 Đối tượng nghiên cứu 51

4.3 Điều kiện thực nghiệm 51

4.4 Dụng cụ và thiết bị đo 51

4.4.1 Thiết bị đo DMC plus 51

4.4.2 Cảm biến đo gia tốc 52

4.5 Tổ chức tiến hành thực nghiệm 53

4.5.1 Chuẩn bị thí nghiệm và dụng cụ đo 53

4.5.2 Tổ chức thí nghiệm đo dao động của xe khi cắt đất 54

4.6 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 57

4.6.1 Thực nghiệm với tốc độ cắt đất n = 1200 vòng/phút 57

4.6.2 Thực nghiệm với tốc độ cắt đất n = 2000 vòng/phút 57

4.6.3 Thực nghiệm với tốc độ cắt đất n = 2500 vòng/phút 58

4.6.4 Thực nghiệm với tốc độ cắt đất n = 3000 vòng/phút 58

4.7 So sánh kết quả nghiên cứu thực nghiệm với mô hình tính theo lý thuyết 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

1 Kết luận 61

2 Kiến nghị 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

19 L

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT

13.34.1

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT

mặt phẳng đối xứng dọc oxz

đứng ngang dọc oyz

3.7.1 Mô phỏng phương trình thứ nhất bằng Matlab - simulink

3.7.2 Mô phỏng phương trình thứ 2 bằng Matlab - simulink

4.3 Kết nối chạy thử

4.7 Quá trình thực hiện cắt đất với tốc độ cắt khác nhau

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Rừng là nguồn cung cấp lâm sản, đặc sản phục vụ nhu cầu tiêu dùng xã hộinhư gỗ và lâm sản ngoài gỗ, cung cấp động vật, thực vật là đặc sản phục vụ nhu cầutiêu dùng của các tầng lớp dân cư, cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp, xây dựng

cơ bản, cung cấp dược liệu quỹ phục vụ nhu cầu chữa bệnh Rừng còn dùng đểphòng hộ đầu nguồn, giữ đất, giữ nước, điều hoà dòng chảy, chống xói mòn rửa trôithoái hoá đất, chống bồi đắp sông ngòi, chắn gió, chắn sóng, chống bay cát… Nếunhư tất cả thực vật trên Trái Đất đã tạo ra 53 tỷ sinh khối (ở trạng thái khô tuyệt đối

là 64%) thì rừng chiếm 37 tỷ tấn (70%) và các cây rừng đã thải ra 52,5 tỷ tấn (hay44%) dưỡng khí để phục vụ cho hô hấp của con người, động vật và sâu bọ trên tráiđất trong khoảng hai năm

Với chức năng to lớn của rừng như vậy, nhưng tài nguyên rừng trên thế giớingày càng suy giảm do nhiều nguyên nhân khác nhau Trong đó có một nguyênnhân làm tỷ lệ rừng giảm nhanh đó là do cháy rừng gây nên Theo số liệu thống kêcủa tổ chức nông lương Liên Hợp Quốc hàng năm trên thế giới có hàng vạn vụ cháyrừng làm cháy mất hàng triệu hécta rừng Cháy rừng làm thiệt hại hàng tỷ đô là vềkinh tế, làm chết và bị thương rất nhiều người và đặc biệt ảnh hưởng nghiêm trọngtới môi trường sinh thái và đa dạng sinh học

Ở Việt Nam theo số liệu thống kê của Cục kiểm lâm từ năm 2005 đến năm

2010 số vụ và diện tích rừng bị cháy như sau:

Bảng 1: Bảng thống kê số vụ và diện tích rừng bị cháy

Nhìn vào bảng số liệu trên chúng ta có thể thấy hàng năm ở nước ta có hàngtrăm vụ cháy rừng xảy ra thiêu trụi hàng nghìn hécta rừng, gây thiệt hại hàng trăm

tỷ đồng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái Nhận thức được vấn đóĐảng và Chính phủ đã rất quan tâm đến công tác quản lý, bảo vệ rừng, phòng cháy,chữa cháy rừng từ việc ban hành hệ thống văn bản quy phạm pháp luật đến việctăng cường thực hiện các biện pháp cấp bách về công tác phòng cháy chữa, cháyrừng nhằm hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra Nhưng do khíthải công nghiệp gây ra sự biến đổi khí hậu toàn cầu làm cho Trái Đất càng ngàycàng nóng lên, thời tiết khắc nhiệt dẫn đến nguy cơ cháy rừng rất cao, tình hìnhcháy rừng diễn biến phức tạp

Hiện nay tại các cơ sở chữa cháy rừng đã được trang bị một số thiết bị chữacháy rừng như máy bơm nước, máy thổi gió, máy cắt thực bì, máy cắt cành cao,máy cưa xăng, bồn nước di động, vòi chữa cháy, bình chữa cháy đeo vai, bàn dậplửa… Nhưng hiệu quả chữa cháy không cao, không phù hợp với điều kiện địa hình

ở Việt Nam Do đó việc chữa cháy rừng ở các địa phương chủ yếu là thủ công nhưdùng cành cây dập lửa, bàn dập lửa nên năng suất thấp, tốn nhiều nhân lực hiệu quảchữa cháy không cao

Do đặc điểm của cháy rừng thường xảy ra trên diện tích rộng lớn, tại nơi cóđịa hình phức tạp, có độ dốc lớn và thường không có nguồn nước Do đó việc chữacháy rừng có những đặc điểm riêng mà khi sử dụng các thiết bị chữa cháy dân dụng

và công nghiệp đem lại hiệu quả không cao Để tăng hiệu quả chữa cháy rừng thìcần phải nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra các thiết bị chữa cháy rừng với hiệu quảdập lửa lớn, dễ sử dụng phù hợp với điều kiện địa hình sử dụng chất chữa cháy tạichỗ đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế Việt Nam để trang bị rộng rãi cho các

cơ sở sản xuất lâm nghiệp góp phần hạn chế diện tích cháy rừng gây ra

Xuất phát từ những lý do trên đề tài: “Nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng” mã số KC07.13/06-10 được Bộ

Khoa học và Công nghệ giao nhiệm vụ cho trường Đại học Lâm Nghiệp chủ trì thựchiện trong năm 2008 Sau hai năm triển khai đề tài đã thiết kế, chế tạo thành công

một mẫu xe chữa cháy rừng đa năng đáp ứng được mục đích, yêu cầu của đề tài Đểxác định một số thông số kỹ thuật và đánh giá khả năng chữa cháy rừng của thiết bị,

đề tài đã tiến hành khảo nghiệm thiết bị trong thực tế, qua khảo nghiệm đã rút ramột số kết luận:

- Xe chữa cháy rừng đa năng có thể di chuyển trong khu vực rừng không cóđường, tốc độ di chuyển 15km/h, khả năng di chuyển trên địa hình có độ dốc dọc là

≤200, di chuyển trên địa hình có độ dốc ngang ≤ 40 loại xe này rất phù hợp với địa hình khu vực Tây Nguyên, tây Nam Bộ

- Tốc độ làm băng cách ly, khoanh vùng cô lập đám cháy rất nhanh ≥

15km/h,

chiều rộng và độ sạch băng đạt yêu cầu không cháy lan

- Tốc độ dập lửa bằng hệ thống phun đất cát 15m/phút, hiệu quả dập lửa cao,chiều cao ngọn lửa dập được 3m, chất chữa cháy đất cát tại chỗ không phải vậnchuyển mang vác rất tiện lợi

Tuy nhiên trong kết quả thực nghiệm đề tài KC07.13/06-10 chưa đề cập sâuđến vấn đề dao động của xe khi thực hiện nhiệm vụ chữa cháy rừng Sau khi hoànthiện thiết kế, chế tạo xe chữa cháy rừng đa năng đã có một số đề tài thạc sỹ và tiến

sỹ nghiên cứu về dao động của xe chữa cháy rừng đa năng Nhưng chưa có đề tàinào nghiên cứu về dao động của khi khi cắt đất và phun đất vào đám cháy và tìmchế độ làm việc hợp lý khi làm việc ở chế độ đó Xuất phát từ lý do trên tôi đã chọn

và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi đứng tại chỗ cắt đất và phun đất vào đám cháy rừng”.

2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài

Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài ở trên tôi đặt ra mục tiêu như sau:Xác định tải trọng động và các yếu tố ảnh hưởng khi xe dập lửa các đám cháyrừng bằng cách đứng tại chỗ cắt đất và phun đất, để xác chế độ sử dụng hợp lý và đềxuất hướng hoàn thiện cho xe CCR

Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số động lực học của xe CCR khi cắt đất

và phun đất vào đám cháy rừng

Đề xuất giải pháp hạn chế hệ số Kđ

3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu dao động là một vấn đề rất rộng và cần phải có thời gian dài, trongluận văn này chỉ giới hạn các nội dung nghiên cứu sau đây:

- Thiết bị nghiên cứu: Đề tài không nghiên cứu dao động của tất cả các hệthống công tác trên xe CCR đa năng, mà chỉ tập trung nghiên cứu dao động của của

xe CCR đa năng khi đứng tại chỗ cắt đất và phun đất vào đám cháy rừng

- Đối tượng gây ra dao động của xe: luận văn không nghiên cứu tất cả các loại

đất mà hệ thống cắt đất và phun đất vào đám cháy rừng Đề tài chỉ tập trung nghiêncứu cho một loại đất đặc trưng loại đất của khu rừng có nguy cơ cháy cao, xe chữacháy rừng hoạt động ở trên đó

- Địa điểm nghiên cứu thực nghiệm: đề tài không có điều kiện làm thí

nghiệm

ở thực địa nơi thường xuyên xảy ra cháy rừng là ở khu vực Tây Nguyên, mà đề tàichọn một địa điểm ở khu rừng thực nghiệm của trường Đại học Lâm nghiệp, có địahình, loại đất giống như địa hình đặc trưng ở khu vực Tây Nguyên để làm thínghiệm đo dao động của xe chữa cháy rừng khi đứng tại chỗ cắt đất và phun đất vàođám cháy rừng

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

Với phạm vi nghiên cứu như ở trên, để đạt được mục tiên nghiên cứu của đề tài đã đề ra, luận văn tập trung giải quyết những nội dung sau:

4.1 Nghiên cứu lý thuyết

- Lập phương trình vi phân dao động của xe CCR khi nó đứng tại chỗ cắt đất

và phun đất vào đám cháy rừng

- Xác định lực kích động của hệ thống cắt đất và phun đất

- Giải hệ phương trình vi phân và xác định tải trọng động của xe CCR

- Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số công nghệ như vận tốc và kết cấu

hệ thống cắt đất đến hệ số tải trọng động Kđ

- Đề xuất giải pháp hạn chế dao động của xe CCR khi cắt đất và phun đất

- Xác định chế độ làm việc hợp lý của xe CCR khi cắt đất và phun đất

4.2 Nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm các kết quả tính toán theo lý thuyết

và xác định biểu đồ dao động của xe CCR khi cắt đất và phun đất tại chỗ Từ đó xácđịnh được biên độ và tần số dao động theo thời gian, từ đó nội dung nghiên cứuthực nghiệm gồm những nội dung sau:

- Xác định biểu đồ dao động của xe CCR khi đứng tại chỗ cắt đất và phun đất theo thời gian để kiểm nghiệm kết quả tính toán lý thuyết

- Xác định thông số làm việc hợp lý của xe CCR khi đứng tại chỗ cắt đất vàphun đất

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về tình hình cháy rừng tại Việt Nam

Tại Việt Nam, theo số liệu thống kê của Viện điều tra & Quy hoạch rừng ViệtNam, trước năm 1945 Việt Nam có 14 triệu ha rừng chiếm hơn 42% diện tích tựnhiên của cả nước Năm 1975 diện tích rừng chỉ còn 9,5 triệu hécta chiếm 29% diệntích tự nhiên Năm 1985 còn 7,8 triệu chiếm 23,6% diện tích tự nhiên, năm 1989còn 6,5 triệu ha chiếm 19,7% Có nhiều nguyên nhân gây ra sự suy giảm diện tíchrừng đáng kể trong những năm trên một trong những nguyên nhân đó là cháy rừng

Do nhận thức được vai trò to lớn của rừng với đời sống con người và với tự nhiênĐảng và Nhà nước ta đã thực hiện chính sách trồng rừng bù đắp phần nào sự suygiảm của rừng Từ năm 1995 đến 2009 diện tích rừng tại Việt Nam tăng lên liên tụcnhờ trồng rừng và phục hồi rừng tự nhiên, bình quân mỗi năm tăng khoảng 282.600

ha Tính đến ngày 31/12/2009, tổng diện tích rừng tại Việt Nam là 13.258.843 harừng Tỷ lệ che phủ rừng của Việt Nam từ 27,2% đầu thập kỷ 90 đã tăng lên 39,5%vào năm 2010, độ che phủ rừng bình quân tăng 0,4%/năm

Mặc dù diện tích rừng đã tăng lên đáng kể trong những năm trên, nhưng chấtlượng rừng còn suy giảm, rừng nguyên sinh chỉ còn khoảng 7%, trong khi rừng thứsinh nghèo kiệt chiếm gần 70% diện tích rừng của cả nước đây là loại rừng dễ xảy

ra cháy Cùng với diện tích rừng dễ xảy ra cháy rừng hàng năm thì tình hình diễnbiến thời tiết ngày càng phức tạp và khó lường đang làm nguy cơ tiềm ẩn cháy rừngngày càng nghiêm trọng

Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ về cháy rừng và thiệt hại do cháy rừngtrong những năm qua của cục Kiểm Lâm Tổng số vụ cháy rừng là trên 47.000 vụthiệt hại trên 633.000 ha rừng, trong đó có 262.325 ha rừng trồng và 376.160 harừng tự nhiên Thiệt hại từ cháy rừng ước tính hàng nghàn tỷ đồng, ngoài ra còn làmảnh hưởng xấu về môi trường sống, cùng những thiệt hại do làm tăng lũ lụt và làmgiảm tính đa dạng sinh học, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người, giatăng bệnh xã hội…

1.2 Tổng quan về công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới

1.2.1 Công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới

Hiện nay các nước trên thế giới đang sử dụng công nghệ chữa cháy rừng nhưsau:

Kỹ thuật chữa cháy rừng bằng phương pháp trực tiếp: là phương pháp bố trí

đội hình chữa cháy trực tiếp đối đầu, bao vây ngọn lửa và dùng dụng cụ đập lửa liêntục Chỉ được sử dụng khi đám cháy có ngọn lửa thấp, cường độ cháy nhỏ

Chữa cháy rừng bằng phương pháp song song: là phương pháp bố trí đội

hình chữa cháy đứng về phía trước (đầu hướng gió) để thực hiện biện pháp phát dọnbăng trắng ngăn cản lửa Sử dụng trong điều kiện khi đám cháy có ngọn lửa cháyvới cường độ vừa phải

Chữa cháy rừng bằng phương pháp gián tiếp (hay phương pháp đốt chặn):

là phương pháp dùng lửa đốt ngay từ phía trước đầu hướng gió của đám cháy để haingọn lửa tiến giáp lại với nhau tự tắt (do cháy hết vật liệu cháy) Sử dụng phươngpháp này khi đám cháy có cường độ dữ dội, sức nóng lan tỏa trên phạm vi rộng, conngười khó tiếp cận với đám cháy [53]

1.2.2 Thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới

Cháy rừng là một vấn đề rất lớn đối với bất kỳ quốc gia nào trên thế giới bởi vì

ra cháy rừng, nó ảnh hưởng đến trực tiếp đời sống của con người và môi trườngxung quanh Do đó rất nhiều nước trên thế giới quan tâm, chú trọng đầu tư pháttriển, nghiên cứu thiết kế ra các loại máy, phương tiện chữa cháy rừng, ứng dụng,cải tiến các kỹ thuật công nghệ phòng cháy chữa cháy rừng và chế tạo các thiết bịchuyên dùng để chữa cháy rừng nhằm hạn chế đến mức thấp thiệt hại do cháy rừnggây ra

Ở một số nước phát triển như Mỹ, Canada, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản… sửdụng thiết bị chữa cháy chủ yếu là máy bay phun nước và hoá chất để dập lửa.Ngoài ra còn sử dụng cả xe ô tô dùng nước và hoá chất để chữa cháy Do đó cáccông trình nghiên cứu về thiết bị này tương đối hoàn thiện và thiết bị đã được ứngdụng rộng dãi trong thực tế chữa cháy rừng ở các nước phát triển

Hình 1.1: Máy bay phun hoá chất chữa cháy rừng

Trong những năm qua hình ảnh về chiếc máy bay cứu hoả lớn nhất thế giớiEvergreen Supertanker của Mỹ đã thực hiện nhiệm vụ chữa cháy rừng ở một sốnước Evergreen Supertanker chính là máy bay chở khách boeing 747 – 200 đượccải tiến thành máy bay chữa cháy Dung tích bình chứa nước của nó lên tới 95.000lít Evergreen Supertanker được chế tạo sau vụ cháy rừng khủng khiếp ở Mỹ năm

2002, khi hai chiếc máy bay tham gia chữa cháy rừng bị nổ tung

Hình 1.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ

Ở những nơi gần nguồn nước (sông, suối, ao, hồ) đã sử dụng máy bơm nước

để chữa cháy rừng, thiết bị chuyên dùng hình 1.2 sử tháp nước để chữa rừng Thiết

bị này có ưu điểm là hiệu quả dập lửa lớn, chữa được loại cháy trên tán cây Nhượcđiểm của loại thiết bị này là tính di động không cao, phụ thuộc vào nguồn nước, đối

với khu rừng cách xa nguồn nước khoảng 3km thì thiết bị này không sử dụng được.Loại máy này phù hợp với chữa cháy ở rừng ngập nước.

Hình 1.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước

Tại Trung Quốc vừa chế tạo thành công xe chữa cháy có khả năng phun bốntấn nước mỗi phút, phạm vi tối đa dập tắt ngọn lửa là 120m gần 400feet

Hình 1.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc 1.3 Công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam

Hiện nay ở Việt Nam sử dụng thiết bị chữa cháy rừng đã lỗi thời, không có lựclượng chuyên trách chống chữa cháy rừng Do đó lực lượng kiểm lâm vừa làm côngviệc bảo vệ rừng vừa làm công việc chữa cháy rừng

Ở Việt Nam còn sử dụng phương pháp chữa cháy rừng thô sơ, thủ công nhưdùng cành cây, vỉ dập lửa, cào quốc… để dập lửa Đây là những công cụ dập lửa

đơn giản dẻ tiền, phù hợp với điều kiện địa hình phức tạp mà các phương tiện kháckhông tiếp cận được Phương pháp này chỉ phù hợp với những đám cháy nhỏ, mớibắt đầu cháy Nhưng tốn nhiều công lao động, năng xuất thấp, không chữa cháyđược đám cháy lớn.

Hình 1.5: Dùng cành cây để dập lửa

Một số đơn vị quản lý rừng đang sử dụng bình bơm nước đeo vai, máy thổi giócông suất lớn, máy bơm nước khiêng tay để chữa cháy Hiệu quả sử khi sử dụngphương tiện này cao hơn phương tiện chữa cháy bằng thủ công nhưng không hiệuquả với các đám cháy lớn Giá thành các phương tiện này còn cao do phải nhậpkhẩu

Hình 1.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng

Thiết bị tạo băng cách ly: Trong chữa cháy rừng, phương pháp tạo băng trắng

để khoanh vùng, cô lập đám cháy cũng thường xuyên được áp dụng đối với nhữngđám cháy rừng lớn, cháy trên tán cây, cháy ngầm dưới mặt đất Các thiết bị tạo băngtrắng hiện nay ở Việt Nam chủ yếu là dùng cưa xăng, máy phát quang, cào cuốc,

Sử dụng công trình phục vụ phòng chống cháy rừng: kênh nước, kênh cạn,băng trắng, băng xanh, hồ chứa nước giữ ẩm đất rừng…

Xe chuyên dụng chữa cháy: Mặc dù đã có khá nhiều loại xe chữa cháy trên thịtrường đã được đưa vào thử nghiệm hay sử dụng như: xe thang chữa cháy do Mỹsản xuất, xe chữa cháy công nghệ phun bọt khí nén (CAFS) do hãng Morita (NhậtBản) sản xuất, xe chữa cháy Dol với nhiều thế hệ khác nhau đã xuất hiện tại ViệtNam Các loại xe chữa cháy này chủ yếu là xe nhập khẩu giá thành rất cao Nhìnchung, chúng ta chưa sản xuất ra được các loại xe hay các phương tiện phục vụcông tác chữa cháy Gần đây nhất, kĩ sư Trần Thành Đạt và cử nhân Huỳnh HữuPhước đã chế tạo xe chữa cháy tí hon SAMCO Tina-m để chữa cháy trong các hẻm

và các ngõ ngách nhỏ ở khu dân cư

Hình 1.7: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m

Hình 1.8: Xe thang chữa cháy Hình 1.9: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén

Trong năm 2009 tiến sỹ Phạm Đắc Thống đã nghiên cứu, chế tạo ra hỗn hợpchữa cháy có tên là ĐT-HP Hỗn hợp chữa cháy đa năng ĐT-HP được sản xuất ởdạng dung dịch 5% của hỗn hợp hai muối Natriclorua và Natri Laurylsulfat Khi sửdụng chỉ việc pha thêm nước để thành dung dịch nồng độ 0,5% Đối với vật dạngrắn, chỉ cần dùng đầu lăng phung dung dịch đủ thấm ướt bề mặt vật cháy; với vậtcháy dạng lỏng như xăng dầu hay chất kỵ nước thì dùng đầu lăng tạo bọt hòa khôngkhí phun lên bề mặt chất cháy, đám cháy sẽ bị dập tắt ngay Đặc biệt, hỗn hợp ĐT-

HP còn tạo một màn ngăn cách chất cháy với không khí nên không bị bắt cháy trởlại mặc dù chất cháy vẫn còn (dù châm lửa đốt cũng không cháy) Hỗn hợp chữacháy đa năng ĐT-HP không gây hư hại tài sản, hàng hóa, ít ăn mòn kim loại Hỗnhợp này được sử dụng với hiệu quả cao cho mọi phương tiện chữa cháy như ô tô, rơmóoc chữa cháy, trạm chữa cháy cố định của khách sạn, kho xăng dầu, tầu thủy…Đặc biệt, hỗn hợp rất thích hợp để chữa cháy rừng vì giải quyết được tình trạngthiếu nước khi chữa cháy và dập tắt nhanh đám cháy mà không bị bùng cháy trở lại.Qua đó ta có thể thấy tại Việt Nam chưa có xe chữa cháy rừng chuyên dụng,một xe chữa cháy có thể hoạt động ở những địa hình phức tạp, có độ dốc lớn, có thểchữa cháy rừng ở những nơi xa nguồn nước Tất cả các loại xe chữa cháy rừng nói

chung và xe chữa cháy thông thường của Việt Nam hiện nay hoàn toàn phụ thuộcvào nguồn nước và hoá chất Trong khi đó các đám cháy thì có thể cháy ở bất cứ nơinào có thể gần hoặc xa nguồn chất chữa cháy Cũng có một số cải tiến từ những xeUóat, Isuzu… bằng cách đặt thêm téc nước, bơm nước Những xe cải tiến như thế

số lượng rất ít, không đám ứng được nhu cầu về thiết bị chữa cháy ở nước ta Chúng

ta cần thiết bị chữa cháy đa dụng đáp ứng được các yếu tố hiện đại, gọn nhẹ dễ dichuyển, hiệu xuất cao có thể sản xuất trong nước, nguồn chữa cháy đa dạng… Xuấtphát từ những yếu tố đó đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 do trường đại học LâmNghiệp chủ trì đã thiết kế chế tạo thành công xe chữa cháy rừng đa năng, sử dụngnhiều nguồn chữa cháy Do mới được thiết kế chế tạo nên xe chữa cháy đa năngchưa có điều kiện nghiên cứu về khả năng kéo, bám, ổn định, dao động của xe

1.4 Tổng quan về nghiên cứu dao động của ô tô máy kéo

1.4.1 Tổng quan về nghiên cứu ô tô máy kéo trên thế giới

Trên thế giới có rất nhiều công trình nghiên cứu dao động của ô tô máy kéo.Nổi bật trong những công trình này là việc nghiên cứu dao động xe con của tác giảMitschke, Schiehlen ông đã viết tác phẩm nổi tiếng có tên là “Dynamik derKraftfahrzeuge” trong tác phẩm ông đã đề cập tất cả những thành quả của các côngtrình nghiên cứu trước đó Trong tác phẩm ông tập trung vào yếu tố kết cấu có ảnhhưởng đến dao động và tối ưu hệ treo

Muler đã đưa ra mô hình không gian mô tả tất cả các loại dao động của máykéo bánh hơi, trong tác phẩm của mình tác giả đã bỏ qua các tác động của tải trọngkéo và các yếu tố ảnh hưởng khác [35]

Tác giả Volgel đã nghiên cứu tính chất động lực học của liên hợp máy cày khikéo và tải trọng thẳng đứng dao động có kể đến tính đàn hồi, cả của hệ thống truyềnlực và bánh xe.[36]

Năm 1987 Zucov A.V đã nghiên cứu những vấn đề dao động của máy kéo lâmnghiệp.[40]

1.4.2 Tổng quan về nghiên cứu ô tô máy kéo ở Việt Nam

Ở Việt Nam có một số công trình đã nghiên cứu về dao động của ô tô máy kéo

nói chung và dao động của các bộ phận trên ô tô, máy kéo khi nó hoạt động như:

TS Lê Minh Lư nghiên cứu dao động của máy kéo bánh hơi có tính đến đặctrưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi Tác giả đã xây dựng được mô hình tínhtoán động lực học máy kéo bánh hơi Nhưng trong công trình nghiên cứu tác giảchưa đề cập đến động lực học của máy kéo bánh hơi khi có tải.[19]

Th.S Nguyễn Văn Vệ đã nghiên cứu dao động thẳng đứng của ghế ngồi trênmáy kéo DFH – 180 khi vận xuất gỗ và giải pháp giảm xóc cho người lái Đã thiếtlập được phương trình dao động của ghế ngồi và đưa ra giải pháp chống rung choghế ngồi.[31]

Công trình nghiên cứu của GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn đã nghiên cứu tính

êm dịu trong chuyển động của ô tô máy kéo, giải quyết vấn đề treo cho ghế ngồi đểđảm bảo điều kiện êm dịu cho người lái Trong công trình tác giả nghiên cứu tần sốdao động của xe và ghế ngồi tác động đến sức khoẻ người lái, từ đó đưa ra giải phápcải tiến để hạn chế dao động và chế độ làm việc hợp lý của xe.[1]

TS.Lưu Văn Tuấn đã xây dựng được mô hình dao động và khảo sát dao động

xe ca do Việt Nam đóng Từ đó đã đề ra mục tiêu nâng cao độ êm dịu cho xe khách

Ba Đình Do điều kiện thực tế khó khăn nên trong đề tài tác giả chỉ dừng lại ở việcnghiên cứu lý thuyết mà chưa tiến hành thực nghiệm.[29]

Th.S Nguyễn Hồng Quang đã nghiên cứu dao động của máy kéo Shibaura vớithiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết [22]

Th.S Nguyễn Quang Huy đã nghiên cứu dao động của xe nhiều cầu [16] Th.S Trịnh Minh Hoàng nghiên cứu, khảo sát dao động của xe tải hai cầu dướitác động ngẫu nhiên của mặt đường Trong công trình nghiên cứu tác giả đã xâydựng được mô hình tính toán, lập và giải được phương trình vi phân dao động của

xe dưới tác dụng ngẫu nhiên của mặt đường, kết hợp với kết quả thực nghiệm thực

tế bằng các dụng cụ đo từ đó tác giả đã dưa ra các giải pháp khắc phục dao động của

xe [15]

Luận án TS của tác giả Nguyễn Phúc Hiển "Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động lên khung xương ôtô khi chuyển động trên đường".[10]

Th.S Huỳnh Hội Quốc đã nghiên cứu về quá trình lắc ngang, lắc dọc của ô tô

ở vận tốc cao [24]

Th.S Hoàng Gia Thắng đã nghiên cứu dao động trong mặt phẳng thẳng đứngcủa toa xe khách bốn trục hai hệ lò xo khi qua mối nối ray [28]

TS.Võ Văn Hường đã nghiên cứu hoàn thiện mô hình khảo sát dao động của ô

tô tải nhiều cầu [11]

Gần đây dao động của xe CCR đã có một số công trình của các tác giả sau:Th.S Đặng Thị Tố Loan nghiên cứu dao động của một số hệ thống công tácchính trên xe chữa cháy rừng đa năng [21]

Th.S Lê Minh Vượng nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi

cụ thể, chưa xét đến ảnh hưởng của sự kích động động lực từ cơ cấu cắt đất và phunđất vào đám cháy rừng Để bổ xung vào nghiên cứu dao động của xe CCR đa năng,

và sự phân công của khoa Cơ điện – Công trình, được sự đồng ý của khoa Sau Đạihọc, tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu dao động của xe CCR khi đứng tại chỗ cắtđất và phun đất vào đám cháy rừng”

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

2.1.1 Mục tiêu chung

Xác định được tải trọng động và các yếu tố ảnh hưởng khi xe dập lửa các đámcháy rừng bằng phương pháp đứng tại chỗ cắt đất và phun đất vào đám cháy để xáclập chế độ sử dụng hợp lý

2.2 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xe chữa cháy rừng đa năng (hình 2.1) do đềtài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 thiết kế chế tạo khi nó đứng tại chỗ cắt đất vàphun đất vào đám cháy rừng

Hình 2.1: Xe chữa cháy rừng đa năng

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa

năng a Cấu tạo của xe chữa cháy rừng đa năng

Hình 2.2: Cấu tạo xe chữa cháy rừng đa năng

năng 6x6 được sản xuất tại nhà máy ô tô Ural ở thành phố Minsk (Nga) cho quân

đội Nga Loại xe này được thiết kế năm 1973, bắt đầu sản xuất vào năm 1976 và

đến nay vẫn được tiếp tục

Ural – 4320 là loại xe tải phát triển từ loại xe Ural – 375D Ural – 4320 được

trang bị động cơ diesel được lắp ở đầu xe

Hình 2.3: Xe Ural - 4320

Một số đặc tính kỹ thuật chủ yếu của xe Ural – 4320:

- Ural – 4320 có hai loại khác nhau được lắp động cơ diesel YamZ – 238M2 V-8 240 mã lực hoặc YamZ – 236M2 V – 6 180 mã lực

- Trọng lượng xe: 15300kg / 14975kg

- Trọng tải: 6000kg/5000kg hoặc 27 ghế ngồi

- Trọng tải của rơ mooc: 11500kg

- Tốc độ tối đa: 82km/h; 75km/h

- Lốp xe: 14.00 – 20HC (PR)14 Có hệ thống tự động điều chỉnh áp suất

- Hộp số tự động 5 số, hộp phân phối 2 cấp khoá vi sai

- Giảm xóc trước kiểu nhíp treo, giảm xóc sau kiểu nhíp đòn gánh

Trong đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 đã cải tiến xe Ural – 4320 YamZ –236V có công suất 180 mã lực 3 cầu chủ động thành xe chữa cháy rừng đa năng.Trên xe có lắp thêm téc nước phía sau ca bin Hai bên téc nước có các khoang đựngdụng cụ phụ trợ, ngoài ra phía trước xe còn lắp thêm thiết bị cắt cây bằng cưa đĩa,phía sau téc nước có chứa khoang bơm nước và thiết bị hút đất và quạt thổi Phíadưới khoang chứa bơm này còn có thiết bị đào làm tới đất và thiết bị làm sạch cỏđất Tất cả các thiết bị trên đều được dẫn động bằng động cơ thuỷ lực lắp tại cácthiết bị đó Ngoài chức năng chữa cháy rừng bằng nước như thông thường mà xecòn có tác dụng chữa cháy rừng bằng đất Đây là loại xe chữa cháy rừng lần đầu

tiên được chế tạo tại Việt Nam trên xe có lắp hệ thống phun nước với bình chứa5,1m3 nước, lưu lượng bơm 10m3/h, chiều dài ống bơm nước 300m Hệ thống chữacháy rừng bằng sức gió với lưu lượng quạt 110m3/phút, chiều dài ống thổi khôngkhí 35m Hệ thống phun đất với lưu lượng 45kg/phút, chiều dài ống phun đất 35m.

Hệ thống làm băng cản lửa với tốc độ cắt cây, làm sạch cỏ rác tạo băng cản lửa là8km/h, đường kính lớn nhất cây cắt được là 30cm

b) Nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng

Hệ thống chặt hạ cây, cắt cây bụi được lắp ở phía trước xe bằng khớp quaynâng lên hạ xuống nhờ xi lanh thuỷ lực (2), đĩa cưa (3) quay được nhờ động cơ thuỷlực, chuyển động tịnh tiến ra phía trước nhờ xi lanh thuỷ lực và hệ thống ổ trượt, khicắt cây xi lanh đẩy lưỡi cưa ăn vào gỗ

Hệ thống làm sạch cỏ rác được lắp sau xe bằng khớp quay, chuyển động nânglên hạ xuống của hệ thống nhờ xi lanh thuỷ lực (9) Chuyển động quay của hệ thốngcắt cỏ nhờ động cơ thuỷ lực Hệ thống này hoạt động theo nguyên tắc dạng búa

Hệ thống cắt đất được nâng lên, hạ xuống nhờ xi lanh thuỷ lực (8) và được lắp

ở gầm xe, dao cắt đất của hệ thống hoạt động theo nguyên lý dạng búa Buồng hút

đất (11) nối với thùng chứa đất (16) Đất được dao cắt đất tung lên buồng hút vàđược bơm hút lên theo đường ống đi vào thùng chứa (16) và rơi xuống ống thổi.Bơm thổi (24) thổi đất đi ra ống (14), ống (14) lại được nối với vòi phun nên đấttheo vòi phun đất vào đám cháy

Bơm nước và thùng chứa nước lắp trên sàn xe, bơm nước hút nước vào trongthùng chứa nước Khi chữa cháy thì bơm nước hút nước ở trong thùng chứa đẩy raống bơm nước và được phun ra từ súng phun

Khi đám cháy xảy ra người lái xe nhanh chóng cho xe di chuyển đến nơi cóđám cháy sử dụng hệ thống cắt đất phía trước, hệ thống làm sạch cỏ rác phía sau đểlàm băng trắng cách ly, cô lập và khoanh vùng đám cháy Sử dụng hệ thống cắt đất ,hút đất và phun đất vào đám cháy rừng để dập tắt đám cháy Ngoài ra còn sử dụng

hệ thống phun nước trên xe để dập lửa

2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cắt

đất a Cấu tạo:

14 8

cắt dự trữ một động năng lớn, hệ thống cắt đất được nâng lên hạ xuống nhờ xi lanhthuỷ lực 8, khi dao cắt tiếp xúc với đất sinh ra một xung lực va chạm.

2.3 Nội dung nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu này cần đạt được nội dung sau:

Lập được phương trình vi phân dao động của xe chữa cháy rừng khi đứng tạichỗ cắt đất và phun đất vào các đám rừng

Xác định lực kích động của hệ thống cắt đất và phun đất

Giải hệ phương trình vi phân và xác định tải trọng động của xe chữa cháyrừng

Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số công nghệ như vận tốc và kết của hệthống cắt đất đến hệ số tải trọng động Kđ.

Đề xuất chế độ làm việc hợp lý của xe chữa cháy rừng

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Trong luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết của các môn khoahọc cơ sở như cơ học giải tích, dao động kỹ thuật, động lực học máy và các mônkhoa học chuyên nghành như lý thuyết ô tô máy kéo, động lực học máy chuyêndùng trong lâm nghiệp để xác định phương trình vi phân dao động của xe chữa cháyrừng

tử hữu hạn, nguyên lý Đalambe, phương pháp áp dụng phương trình Lagranger loạiII…

Phương pháp lực: Được sử dụng chủ yếu để lập phương trình vi phân dao

động của các thanh có khối lượng tập trung

Phương pháp phần tử hữu hạn: Là phương pháp số để giải các bài toán được

mô tả bởi các phương trình vi phân riêng phần cùng với các điều kiện biên cụ thể

Cơ sở của phương pháp này là làm rời rạc hoá các miền liên tục phức tạp của bàitoán Các miền liên tục được chia thành nhiều miền con (phân tử) Các miền nàyđược liên kết với nhau tại các điểm nút, trên miền con này, dạng biến phân tươngđương với bài toán được giải xấp xỉ dựa trên các hàm xấp xỉ trên từng phần tử, thoảmãn điều kiện trên biên cùng với sự cân bằng và liên tục giữa các phần tử Về mặttoán học, phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) được sử dụng để giải gần đúngbài toán phương trình vi phân từng phần (PTVPTP) và phương trình tích phân Lời

giải gần đúng được đưa ra dựa trên việc loại bỏ phương trình vi phân một cách hoàntoàn (những vấn đề về trạng thái ổn định), hoặc chuyển PTVPTP sang một phươngtrình vi phân thường tương đương mà sau đó được giải bằng cách sử dụng phươngpháp sai phân hữu hạn Trong việc giải phương trình vi phân thường, thách thứcđầu tiên là tạo ra một phương trình xấp xỉ với phương trình cần được nghiên cứu,nhưng đó là ổn định số học (numerically stable), nghĩa là những lỗi trong việc nhập

dữ liệu và tính toán trung gian không chồng chất và làm cho kết quả xuất ra xuất ratrở nên vô nghĩa

Nguyên lý Đalambe: Một trong những nguyên lí cơ bản của động lực học

mang tên nhà bác học người Pháp Đalambe (J Le R d'Alembert) Theo nguyên líĐalambe, hệ lực gồm các lực thật tác dụng lên cơ hệ và các lực quán tính của cácchất điểm thuộc cơ hệ là một hệ lực cân bằng Nguyên lí Đalambe cho phép áp dụngcác phương pháp đơn giản của tĩnh học để giải bài toán động lực học Nguyên líĐalambe được sử dụng trong nhiều bài toán kĩ thuật, đặc biệt trong các bài toán xácđịnh phản lực liên kết (bài toán thuận của động lực học)

Phương pháp phương trình Lagranger loại II:

Phương trình Lagranger hạng II có dạng tổng quát như sau:

qi - các tọa độ suy rộng của hệ

Sau khi tìm được các hàm động năng, thế năng, năng lượng hao tán và các lựcsuy rộng theo các toạ độ suy rộng, thay vào phương trình Lagranger hạng II ta sẽnhận được một hệ phương trình vi phân Số lượng phương trình vi phân trong hệ tỷ

lệ thuận với số lượng của các khối lượng qui đổi trong mô hình Bằng phương pháp

giải tích, một hệ phương trình vi phân luôn luôn có thể biến đổi được về mộtphương trình vi phân bậc cao với số bậc phụ thuộc vào số phương trình vi phântrong hệ.

b Sử dụng các phần mềm để nghiên cứu dao động

Bằng lý thuyết các môn cơ sở chúng ta lập được phương trình vi phân daođộng của cơ hệ Nhưng để xác định được các đại lượng đầu ra phụ thuộc như thếnào vào đại lượng đầu vào chúng ta cần phải giải hệ phương trình vi phân dao độngcủa cơ hệ và đưa ra những đánh giá về các đại lượng đầu ra

Giải hệ phương trình bằng phần mềm excel

Trong chương trình đào tạo có môn học toán kỹ thuật đã trang bị cho chúng tacách giải hệ phương trình vi phân nhiều bậc bằng phần mềm excel Cách giải hệphương trình này rất phức tạp và dễ nhầm lẫn, chương trình để giải rất dài, mấtnhiều thời gian Do đó chỉ thích hợp với những phương trình đơn giản có số ẩn ít

Sử dụng phần mềm Wolfram Mathematica

Phần mềm Wolfram từ lâu đã được chứng nhận là hệ thống phần mềm toánhọc mạnh mẽ nhất thế giới, Mathematica đã phát triển nhanh chóng ở cả qui mô lẫnchiều sâu để trở thành nền tảng vô song cho mọi hình thức tính toán.Là mộ cách tânmạnh mẽ trong nghiên cứu, phát triển, và giáo dục Với hàng ngàn thuật toán gốc vàmột thiết kế tổng thể thống nhất chặt chẽ, Mathematica có thể đảm đương mọi dự án

từ các tác vụ tính toán đơn giản và thuyết trình giáo dục đến triển khai các hệ thốngtầm cỡ và siêu tính toán với sức mạnh lớn nhất Phần mềm cho phép người dùngthực hiện các tính toán số, lập trình, soạn tài liệu… Phần mềm này được sử dụngtrong nghiên cứu khoa học, phân tích kỹ thuật và mô phỏng cho các trường kỹ thuật.Mathematico là phần mềm đầu tiên được hãng Mathematica lần đầu tiên được hãngWolfram Research phát hành vào năm 1988, là một hệ thống nhằm thực hiện cáctính toán toán học trên máy tính điện tử Nó là một tổ hợp các tính toán bằng kýhiệu, tính toán bằng số, vẽ đồ thị và là ngôn ngữ lập trình tinh vi Lần đầu tiên khiversion 1 của Mathematica được phát hành, mục đích chính của phần mềm này làđưa vào sử dụng cho các ngành khoa học vật lý, công nghệ và toán học, nhưng cùng

với thời gian Mathematica trở thành phần mềm quan trọng trong nhiều lĩnh vựckhoa học khác Ngày nay Mathematica không những được sử dụng trong các ngànhkhoa học tự nhiên như vật lý, sinh học, toán học, hóa học, công nghệ mà nó đã trởthành một phần mềm quan trọng của các ngành khoa học xã hội cũng như kinh tế.Trong công nghệ ngày nay người ta đã sử dụng Mathematica trong công tác thiếtkế và rất nhiều ứng dụng khác của phần mềm này.

Sử dụng phần mềm Matlab & Simulink

Matlab là một môi trường tính toán số và lập trình, được thiết kế bởi công tyMathWorks Matlab cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồthông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng và liên kết với nhữngchương trình máy tínhviết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác Với thư việnToolbox, Matlab cho phép mô phỏng tính toán, thực nghiệm nhiều mô hình trongthực tế và kỹ thuật Matlab là viết tắt từ “MATrix LABoratory“, được Cleve Molerphát minh vào cuối thập niên 1970, và sau đó là chủ nhiệm khoa máy tính tại Đạihọc New Mexico Matlab, nguyên sơ được viết bởi ngôn ngữ Fortran, cho đến 1980

nó vẫn chỉ là một bộ phận được dùng nội bộ của Đại học Stanford Năm 1983, JackLittle, một người đã học ở MIT và Stanford, đã viết lại Matlab bằng ngôn ngữ C và

nó được xây dựng thêm các thư viện phục vụ cho thiết kế hệ thống điều khiển, hệthống hộp công cụ (tool box), mô phỏng… Jack xây dựng matlab trở thành mô hìnhngôn ngữ lập trình trên cơ sở ma trận (matrix-based programming language) SteveBangert là người đã viết trình thông dịch cho matlab Công việc này kéo dài gần 1½năm Sau này, Jack Little kết hợp với Moler và Steve Bangert quyết định đưaMablab thành dự án thương mại công ty The MathWorks ra đời thời gian này năm

1984 Phiên bản đầu tiên matlab 1.0 ra đời năm 1984 viết bằng C cho MS-DOS PCđược phát hành đầu tiên tại IEEE Conference on Design and Control (Hội nghịIEEE về thiết kế và điều khiển) tại Las Vegas, Nevada Năm 1986, matlab 2 ra đờitrong đó hỗ trợ UNIX Năm 1987, matlab 3 phát hành Năm 1990 Simulink 1.0được phát hành gói chung với Matlab Năm 1992 Matlab 4 thêm vào hỗ trợ 2-D và3-D đồ họa màu và các ma trận truy tìm Năm này cũng cho phát hành phiên bảnMatlab Student Edition (Matlab ấn bản cho học sinh) Năm 1993 Matlab cho MSWindows ra đời Đồng thời công ty này có trang web là www.mathworks.com

Năm 1995 Matlab cho Linux ra đời Trình dịch Matlab có khả năng chuyển dịch từngôn ngữ Matlab sang ngôn ngữ C cũng được phát hành trong dịp này Năm 1996Matlab 5 bao gồm thêm các kiểu dữ liệu, hình ảnh hóa, bộ truy sửa lỗi (debugger),

và bộ tạo dựng GUI Năm 2000 Matlab 6 cho đổi mới môi trường làm việc Matlab,thêm LAPACK và FFTW (Fastest Fourier Transform in the West - “biến đổi Fouriernhanh nhất của phương Tây”) Năm 2002 Matlab 6.5 phát hành đã cải thiện tốc độtính toán, sử dụng phương pháp dịch JIT (Just in Time) và tái hỗ trợ MAC Năm

2004 Matlab 7 phát hành, có khả năng chính xác đơn và kiểu nguyên, hỗ trợ hàmlồng nhau, công cụ vẽ điểm, và có môi trường phân tích số liệu tương tác Đếntháng 12, 2008, phiên bản 7.7 được phát hành với SP3 cải thiện Simulink cùng vớihơn 75 sản phẩm khác Năm 2009 cho ra đời 2 phiên bản 7.8 (R2009a) và 7.9(R2009b) Năm 2010 phiên bản 7.10 (R2010a) cũng đã được phát hành Matlabđược dùng rộng rãi trong giáo dục, phổ biến nhất là giải các bài toán số trị (cả đại sốtuyến tính lẫn giải tích) trong nhiều lĩnh vực kĩ thuật Ngôn ngữ lập trình dùng trong

hệ tính toán số cũng có tên gọi là MatLab Nó thuộc kiểu lập trình thủ tục (với một

số đặc điểm của lập trình hướng đối tượng mới được bổ sung trong các phiên bảngần đây

2.4.2 Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động

Để kiểm tra tính đúng đắn và độ tin cậy của quá trình tính toán mô hình bằng

lý thuyết người ta tiến hành nghiên cứu thực nghiệm Trong quá trình thực nghiệmchúng ta sử dụng các dụng cụ đo để xác định các thông số thực và đồ thị biến đổitrong quá trình sử dụng Khi đã có kết quả nghiên cứu thực nghiệm chúng ta tiếnhành so sánh kết quả giữa nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết từ đó rút ra kết luậncủa phép tính lý thuyết

Trong quá trình thực nghiệm đề tài đã sử dụng các dụng cụ đo đại lượng khôngđiện bằng điện Phương pháp đo các đại lượng không điện là phương pháp biến đổicác đại lượng không điện thành đại lượng điện trung gian, tín hiệu điện này đượcđưa đến bộ phận khuếch đại, thông qua việc đo các đại lượng điện đó sẽ xác định racác đại lượng cần đo

Chương 3 NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG KHI ĐỨNG TẠI CHỖ CẮT ĐẤT VÀ PHUN ĐẤT VÀO ĐÁM CHÁY RỪNG

3.1 Tổng quan về dao động của xe chữa cháy rừng đa năng

Xe chữa cháy rừng đa năng (xe CCR) có ba chức năng chính là tạo băng cảnlửa để khoanh vùng các đám cháy, dập lửa các đám cháy bằng hỗn hợp đất, cát vàlàm tắt hoàn toàn các đám cháy bằng vòi phun nước Khi dập lửa và làm tắt các đámcháy xe đứng ở một vị trí, cách đám cháy một khoảng an toàn nhất định, hệ thốngcắt đất và phun đất, phun nước hoạt động Dưới tác động của những xung lượng ởcác vòi phun, xung lực ở các dao trong hệ thống cắt đất theo nguyên lý va đập, xe sẽ

có dao động theo một số phương nào đó

Hình 3.1: Cấu tạo của xe chữa cháy rừng đa năng

Từ mô hình cấu tạo của xe CCR ta thấy nếu gọi khối lượng nước được phun rakhỏi vòi 19 trong một đơn vị thời gian là mn , vận tốc phun là vn còn khối lượng vàvận tốc của xe khi đó là mxe và vxe , thì theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

Qn+ Qxe = Q0 , hay mnvn+ mxevxe = 0Trong đó Qn – động lượng của nước ra khỏi vòi phun;

Qxe- động lượng của xe khi vòi phun làm việc, Q0 – động lượng ban đầu của

hệ, khi chưa phun thì Q0= 0

Từ (3,1) suy ra:

Khối lượng của nước ra khỏi vòi phun thường rất nhỏ so với khối lượng của xe(mn << mxe), nên vxe cũng rất bé Thực tế khi vòi phun làm việc thì xe CCR hầu nhưkhông có dịch chuyển

Hình 3.2: Hệ thống phun đất vào đám cháy rừng

Lập luận tương tự cho trường hợp khi vòi phun 13 đưa đất vào đám cháy tacũng thấy ảnh hưởng của động lượng dòng hỗn hợp đất, cát và không khí là khôngđáng kể đối với dao động của xe CCR Cụ thể, theo số liệu khảo nghiệm xe CCR đã

có năng suất của hệ thống chữa cháy bằng đất là 45 kg/phút (khối lượng đất đượcphun vào đám cháy trong 1 giây là mđ =45 kg/60 = 0,75 kg) Trong khi đó vận tốckhông khí và đất, cát ra khỏi miệng ống bằng 30 m/s và khối lượng của xe là 17 tấn

Do đó:

v xe  17000 0,7530 1,5.103 (m / s)

Như vậy trong các quá trình phun nước vào các đám cháy rừng cũng như khiphun đất, cát vào đám cháy để dập lửa thì xe CCR chỉ có thể bị dao động do tácđộng của xung lực va đập ở các dao trong hệ thống cắt đất

3.2 Xây dựng mô hình tính toán dao động của xe chữa cháy rừng đa năng

3.2.1 Một số giả thiết

Xe CCR là một hệ cơ học có các liên kết đàn hồi Đặc trưng cho sự đàn hồinày là sự biến dạng của các bánh lốp, nhíp và các khớp, nên khi xe dù chỉ đứng ởmột vị trí mà hệ thống cắt đất và phun đất làm việc thì nó vẫn có thể dao động dotác động động lực giữa dao cắt và đất rừng Xe CCR là một cơ hệ phức tạp, ngoàikết cấu của một xe quân sự hoàn chỉnh nó còn được trang bị một số hệ thống chữacháy rừng khá phức tạp Để lập mô hình tính toán dao động của xe trong trường hợpnày, chúng ta cần công nhận một số giả thuyết sau:

Hình 3.3: Hệ thống chữa cháy rừng bằng phun nước trên xe

Trên xe chở đầy nước trong téc và coi nước trong téc như một khối đặc do técđược chia ra nhiều ngăn nhỏ

Bỏ qua ảnh hưởng của sự trượt của các bánh xe

Khối lượng của xe và các hệ thống chuyên dùng như hệ thống cắt cây phíatrước xe, hệ thống phay cỏ rác ở sau xe được liên kết cứng với thân xe, khối lượngtổng hợp được đặt tại trọng tâm chung của chúng

Bỏ qua ảnh hưởng ma sát ở các ổ trục của các bánh xe

Không tính đến ảnh hưởng các biến dạng của khung xe, các trục bánh xe và hệthống chuyên dụng lắp trên đó, xe là vật cứng không biến dạng