水炮的安装结构及举高类消防车的制作方法

本发明涉及消防车领域，具体地，涉及一种水炮的安装结构及具有该安装结构的举高类消防车。

背景技术：

云梯消防车、登高平台消防车等举高类消防车都安装有工作斗，工作斗通过臂架支撑以实现高空作业。在实施灭火、救援作业时，需要调整臂架及工作斗到一定高度，工作斗上的水炮高速喷出大量水与炮沫以进行灭火作业。

现有的消防车上，水炮通常是通过法兰固定安装在工作斗底部，水炮同时与水管的连接。在水炮作业时，水或炮沫通过沿臂架布置的水管管路到工作斗直到被水炮喷出。在水炮作业整个过程中，水炮的炮头可以在水平面实现左右一定角度摇动以及垂直面俯仰一定角度摇动，炮身则是保持固定不动的，与水炮连接的水管也保持固定不动。其中，由于水炮固定连接在工作斗底部，在开启水炮喷水的瞬间会产生很大的反作用力，直接传导到工作斗与臂架上，对臂架的支撑与工作斗在当前位置的稳定产生很大影响。同时，在水炮持续工作过程中，喷水产生的反作用力直接传导到工作斗与臂架，使臂架在运转的过程中产生抖动，同时也会使工作斗产生摇动，这使消防员的灭火、救援作业受到严重影响。

鉴于此，有必要提供一种新型的水炮的安装结构，以克服或缓解上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种在水炮启动和持续运行中，能够增加臂架和工作斗的平稳性的水炮的安装结构。

本发明的另一个目的是提供一种举高类消防车，该举高类消防车使用本发明提供的水炮的安装结构。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于举高类消防车上的水炮的安装结构，水炮安装在工作斗上，工作斗连接在臂架上，所述水炮通过缓冲装置安装在所述工作斗的底部。

优选地，所述缓冲装置包括滑车和缓冲器，所述滑车可在所述工作斗内移动，所述缓冲器连接在所述滑车与所述工作斗之间，所述水炮固定在所述滑车上。

优选地，所述水炮的端部连接有可以伸缩的伸缩水管。

优选地，所述工作斗的底板上开设有沿所述臂架的延伸方向的长条形孔，所述工作斗的底板上设置有与所述长条形孔的长边平行的滑轨，所述滑车滑动地设置于所述滑轨内，所述长条形孔位于所述滑轨的中间，所述伸缩水管穿过所述长条形孔与所述水炮连接。

优选地，所述滑车呈L型，包括垂直连接的水平滑板和竖直端板，所述水炮固定连接在水平滑板上，所述缓冲器的一端连接在所述竖直端板上，另一端连接在与所述竖直端板相互平行且设置在所述工作斗上的立板上。

优选地，所述水平滑板上固定安装有法兰，且所述水平滑板的与所述法兰的中心通孔对应处开设有通孔，所述水炮的端部连接在所述法兰的一端，所述法兰的另一端连接所述伸缩水管。

优选地，所述缓冲器为两个，相对所述滑车的纵向中心线对称设置。

优选地，所述缓冲器为压缩弹簧式缓冲器、伸缩油缸式缓冲器或橡皮式缓冲器中的任一种。

在上述水炮的安装结构的技术方案的基础上，本发明还提供一种举高类消防车，该举高类消防车包括臂架和连接在该臂架上的工作斗，水炮使用上述技术方案中所述的水炮的安装结构固定安装于工作斗上。

通过上述技术方案，由于水炮通过缓冲装置安装在工作斗的底部，使得在水炮喷水或泡沫时产生的反向作用力，能够得到缓冲装置的缓冲作用，从而减小传导到臂架上的冲击力，使臂架能够平稳地支撑工作斗，提高高空作业的安全性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的水炮的安装结构的主视结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的缓冲装置的放大结构示意图；

图4是本发明实施例中工作斗和臂架的受力示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指本发明提供的附图所示情况下定义的，例如图1中，上侧为“上”、下侧为“下”；如图4中，左侧为“左”、右侧为“右”；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。需要说明的是，这些方位词只用于说明本发明，并不用于限制本发明。

在本发明的优选方式中，本发明提供的水炮的安装结构用于云梯消防车、登高平台消防车等举高类消防车中。其中，举高类消防车通常包括臂架1及连接在臂架1上的工作斗2，水炮3安装在工作斗2上。参考图2和图3，本发明提供的水炮的安装结构中，水炮3通过缓冲装置4安装在工作斗2的底部。

由于水炮高速喷出大量水与泡沫的同时会产生反向推力，现有的方案中水炮产生的反向推力会直接传导到工作斗及臂架上，影响臂架对工作斗的平稳支撑。本发明的发明人在多次实践操作中总结发现了这个缺陷，在本发明中将水炮通过缓冲装置安装在工作斗的底部，使得在水炮喷水或泡沫时产生的反向作用力，能够得到缓冲装置的缓冲作用，从而减小传导到臂架上的冲击力，使臂架能够平稳地支撑工作斗，提高高空作业的安全性。

参见图1和图2，缓冲装置4包括滑车41和缓冲器42，滑车41可在工作斗2内移动，缓冲器连接在滑车41与工作斗2之间，水炮3固定在滑车41上。通过在工作斗2内设置可以移动的滑车41，并且在滑车41与工作斗2之间设置有缓冲器42，这样，当水炮3产生作用力时，滑车41受冲击在工作斗2内移动并且压缩缓冲器42实现缓冲，水炮3产生的作用力大大减弱后传导到臂架1上，对臂架1的平稳工作产生的影响大大减小。本发明中，采用滑车+缓冲器形式的缓冲装置，一方面水炮3跟随滑车41可移动的设置可满足实际情况中水炮3调整方向和位置的要求，另一方面，滑车41与缓冲器42的双重缓冲作用可使水炮3传导到臂架1的作用力大大减弱。可以理解地是，在其他实施例中，缓冲装置4的形式可以采用各种合适的类型，只要能够使水炮3产生的作用力得到缓冲减弱即可，如缓冲装置4可以仅包括连接在水炮3上的缓冲器42。

下面结合消防车的臂架1、工作斗2及水炮3工作时的受力分析来说明水炮3经由缓冲器42的缓冲作用后对臂架1的影响将大大减弱。

参见图4，臂架1与工作斗2的受力情况如下，假设水炮3水平喷水或泡沫，平稳工作时水炮3对工作斗2产生的力为F4，方向为水平向右。工作斗2对臂架1产生的作用力为F1，方向为沿臂架1的延伸方向，即图4中的右下，与水平夹角为α，以臂架1连接在转台6上的端点即O点为支点，则F1对应的力臂为L1。臂架1自重等效为臂架1质心处的重量为G1，方向竖直向下，以O点为支点，对应的力臂为L3；举伸油缸7对臂架1作用力为F2，方向为沿举伸油缸7伸缩的方向，即为图4中的左上，与水平夹角β，以O点为支点对应的力臂为L2。转台6对臂架1的作用力为F3，方向如图4中左上，与水平方向夹角为γ，以O点为支点的力臂为0。

当水炮3平稳喷水时，以O点为支点，整个臂架1的力矩平衡，有公式一：

F1×sinα×L1+G1×L3＝F2×sinβ×L2+F3×sinγ×0 公式一

由于臂架1对工作斗2的作用力F1’与工作斗2对臂架1的F1互为反作用力，F1’和F1大小相等方向相反。工作斗2水平方向力的平衡有公式二：

F4＝F1’×cosα 公式二

联立公式一和公式二，得到公式三：

F2＝(F4×tanα×L1+G1×L3)/(sinβ×L2) 公式三

在水炮3启动的瞬间，假设水炮3从开始启动到平稳状态所用时间为t1，臂架1对工作斗2的力从平稳状态到再次平稳所用时间为t2。由于整个过程中力是变化的，假设力是均匀变化的，即在水炮3启动的瞬间，近似认为工作斗2受到的水炮的作用力和受到的臂架1的作用力是随作用时间均匀变化的。此时相对工作斗2而言，根据冲量定理，其中，用平均力来替代均匀变化的变力，有公式四成立：

1/2×F4×t1＝1/2×F1’×t2 公式四

此时臂架1的力矩平衡方程即公式一依然成立，联合公式一和公式四，有公式五：

F2＝[(F4×t1×tanα×L1)/t2+G1×L3]/(sinβ×L2) 公式五

现有技术中，未加缓冲器42时，水炮3对工作斗2的作用的时间为t1，该t1的时间极短，臂架1对工作斗2的力从平稳状态到再次平稳状态所用时间为t2。

本发明中，加入缓冲器42后，水炮3对工作斗2的作用时间为t1’，该t1’近似等于t1，臂架1对工作斗2的力从平稳状态到再次平稳状态所用时间为t2’，由于缓冲器42的缓冲作用，该t2’相较于t2得到极大延长，至少有t2’＝n×t2(n>20)。加入缓冲器42后，举升油缸7对臂架1的作用力为F2’。则有公式六：

F2’＝[(F4×t1×tanα×L1)/(n×t2)+G1×L3]/(sinβ×L2) 公式六

对比公式五和公式六可知F2’＜F2，即加入缓冲器42后举升油缸7对臂架1的作用力减小，换句话说，举伸油缸7在水炮3启动喷水时受力也将减小,相应地，臂架1工作将更加平缓。臂架1的平稳程度与n值的大小有关，若选用更好的缓冲器42，n值将更大，能使臂架1的抖动得到更好的抑制，从而与臂架1相连的工作斗2也将运行更加平稳。

上面假设水炮3水平喷水，即作用力F4方向水平，大小不变，考虑到实际情况中水炮3有一定角度的移动，作用力F4方向与大小均有变化，水炮3对工作斗2的作用力F4的变化引起工作斗2对臂架1的作用力F1的变化，由于加入缓冲器42后，后者受到前者的影响将变小，从而在水炮3持续工作过程中使臂架1抖动减小，工作斗2运行更平稳。

下面将继续对本实施例中进一步的技术方案进行详细阐述。

继续参见图1和图2，由于水炮3跟随滑车41可以在工作斗2内移动，为了使连接在臂架1上的水管不至一起随水炮3移动，优选地，水炮3的端部连接有可以伸缩的伸缩水管5，这样，当水炮3移动时，伸缩水管5跟随着伸或缩，从而可以实现移动式供水，以灵活应对多种火场情形。

为了使水炮3及水管移动时不受工作斗2的底板21或侧板的影响，优选地，工作斗2的底板21上开设有沿臂架1的延伸方向的长条形孔23，工作斗2的底板21上设置有与该长条形孔23的长边平行的滑轨43，滑车41滑动地设置于滑轨43内，长条形孔23位于滑轨43的中间，伸缩水管5穿过长条形孔23与水炮3连接。该方案中，滑轨43与长条形孔23的长边平行设置，且滑轨43两条轨道在长条形孔23两侧，滑车41的底部设置有滑轮42，滑轮42卡设在滑轨43中，使滑车41能够沿长条形孔23的长边方向在滑轨43上移动，且滑车41运行过程中位于长条形孔23的上方，这样连接在水炮3上的伸缩水管5在长条形孔23内可以自由移动，而不受工作斗2的底板21的限制。当然在其他实施例中，根据需要也可以在工作斗2的侧板上开设长条形孔23及设置相应地滑轨43。另外，滑车41的底部也可以设置滚珠或滑块等各种可以在滑轨上移动的部件，而不是设置滑轮42。

滑车41的形式，既要考虑工作斗2的空间大小及承受重量的能力，同时还有考虑方便与缓冲器42连接。参考图3，优选地，在本实施例中，滑车41呈L型，包括垂直连接的水平滑板411和竖直端板412，水炮3固定连接在水平滑板411上，缓冲器42的一端连接在竖直端板412上，另一端连接在与竖直端板412相互平行且设置在工作斗2上的立板22上。采用两个板垂直连接的简单的滑车41形式，一来满足滑车41用于固定水炮3的作用，二来满足方便连接缓冲器42的要求，工艺简单且成本少。

进一步，为了便于固定安装水炮3，在水平滑板411上固定安装有法兰45，且水平滑板411的与法兰45的中心通孔对应处开设有通孔，水炮3的端部连接在法兰45的一端，伸缩水管5的端部穿过水平滑板411上的通孔与法兰45的另一端连接，以实现伸缩水管5与水炮3的端部的连接。

进一步，优选地，滑车41与工作斗2之间连接两个缓冲器42，两个缓冲器42相对滑车41的纵向中心线对称设置，两个缓冲器42的一端分别连接在竖直端板412的两个端部，两个缓冲器42的另一端分别连接在一个立板22上，立板22与竖直端板412平行设置且固定在工作斗2的底板21上。通过在滑车41与工作斗2之间连接两个缓冲器42，可以让滑车41在移动的过程中受到的缓冲作用力更加均匀，使水炮3能够平稳的缓冲移动。同时，两个缓冲器42的缓冲作用更为明显，使水炮3传导至臂架1的作用力更小。

可知地，缓冲器42可以选择压缩弹簧式缓冲器、伸缩油缸式缓冲器或橡皮式缓冲器中的任一种。

综上，通过改变水炮的安装结构，加入缓冲装置即可有效减小水炮启动以及持续运行过程中对臂架的冲击力，减小臂架运行过程中的抖动，从而使臂架对工作斗实现平稳的支撑。同时，本发明中的缓冲装置的结构设计还可以实现可移动的供水或泡沫，使水炮作业更加灵活有效。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。