實(shí)現(xiàn)40%輕量化！采用玻璃纖維復(fù)合材料（GFRP）的新型消防車(chē)
時(shí)間：2023-03-29 16:59:27 瀏覽量：
01 引言
新型消防車(chē)有能力應(yīng)對(duì)小規(guī)?；馂?zāi)
消防車(chē)是由汽車(chē)制造商制造專(zhuān)用底盤(pán)和有發(fā)動(dòng)機(jī)和駕駛席的驅(qū)動(dòng)部分，長(zhǎng)野泵業(yè)公司等消防車(chē)生產(chǎn)商負(fù)責(zé)安裝水泵和水槽，經(jīng)過(guò)組裝完成消防車(chē)的主體。
一般的消防車(chē)的身體部分是在用鋼骨組裝的框架上安裝鐵制外板，再將水槽固定在其中。新型車(chē)輛采用了GFRP骨架、外板、水槽一體化結(jié)構(gòu)，作為小型消防車(chē)，使用3噸卡車(chē)的底盤(pán)。
GFRP的比強(qiáng)度比鐵強(qiáng)，密度比鋁輕，因此，作為消防車(chē)在保持足夠的強(qiáng)度的同時(shí)，與以往車(chē)型相比，成功實(shí)現(xiàn)了40%以上的輕量化。因此能裝載更多的消防用水，與傳統(tǒng)小型消防車(chē)裝在700～900升水相比，裝載量增加到1500升。該公司負(fù)責(zé)人說(shuō)：“如果是燒損面積在20平方米左右的小規(guī)?；馂?zāi)，每分鐘放水400升，連續(xù)3分鐘即可滅火。也就是說(shuō)，新型車(chē)輛完全有能力應(yīng)對(duì)小規(guī)?；馂?zāi)。”
雖然GFRP比鐵貴，但與傳統(tǒng)的相比，由于生產(chǎn)工時(shí)可以削減40%左右，因此價(jià)格可以與現(xiàn)有的消防車(chē)持平。
02 研發(fā)歷程
長(zhǎng)野泵業(yè)公司開(kāi)始致力于車(chē)輛的輕量化可以追溯到大約6年前。
隨著安全對(duì)策越加強(qiáng)，消防車(chē)就越重。話(huà)雖如此，因?yàn)檐?chē)輛總重量是固定的，所以車(chē)身變重的話(huà)，只能減少裝載物，輕量化成為了很大的課題。
輕量化的首選金屬材料是鋁。日本的消防車(chē)是鐵制的，而歐洲幾乎都是鋁制的。因此，長(zhǎng)野泵業(yè)作為消防車(chē)制造商與德國(guó)最大的齊格勒公司進(jìn)行了技術(shù)合作，并在幾年前開(kāi)始著手制造、銷(xiāo)售鋁制車(chē)輛。
但是，齊格勒公司的技術(shù)最適合中大型消防車(chē)，但日本主流的小型車(chē)需要解決的課題堆積如山。于是，長(zhǎng)野泵業(yè)著眼于玻璃纖維復(fù)合材料（GFRP），并且此項(xiàng)研發(fā)得到了日本石川縣產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的資金支持。
因?yàn)槭侵两駷橹箾](méi)有使用過(guò)的素材，所以沒(méi)有制造相關(guān)的技術(shù)，開(kāi)發(fā)很困難。為了尋找啟發(fā)，還視察了德國(guó)為轎車(chē)生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料（CFRP）的工廠。但是，與普通轎車(chē)不同，消防車(chē)需要根據(jù)每臺(tái)車(chē)的具體功能定制化生產(chǎn)，因此，不能采用使用模具的面向量產(chǎn)車(chē)的制造方法。最終把目光轉(zhuǎn)向了玻璃纖維復(fù)合材料（GFRP），即將玻璃纖維復(fù)合材料與發(fā)泡聚氨酯的三明治結(jié)構(gòu)組成的面板組裝、接合成箱體。采用這種工藝，即可滿(mǎn)足定制化的需求，完成制作了日本首臺(tái)GFRP旋塞框架。
但是，還有另外一個(gè)需要解決的課題。如果玻璃纖維復(fù)合材料(GFRP)使用不飽和聚氨酯，雖然容易加工，但不阻燃，而且燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，決定采用具有出色阻燃性的酚醛樹(shù)脂GFRP。
酚醛樹(shù)脂具有加工困難、尺寸穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。因此，本次新車(chē)型的開(kāi)發(fā)與具有在制造飛機(jī)內(nèi)部裝飾材料等使用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）方面有著豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)Bildos公司（小松市）合作，開(kāi)發(fā)了使用酚醛樹(shù)脂GFRP的面板，并確保高出標(biāo)準(zhǔn)3倍的強(qiáng)度，最終采用有限元法（FEM）進(jìn)行分析和車(chē)輛試驗(yàn)。
外形設(shè)計(jì)委托曾在國(guó)際上獲得設(shè)計(jì)獎(jiǎng)的德國(guó)斯卡拉設(shè)計(jì)公司進(jìn)行外觀設(shè)計(jì)。
04 結(jié)束語(yǔ)
日本現(xiàn)在有約2萬(wàn)3000輛消防車(chē)，其中約70%是小型的消防車(chē)，所以市場(chǎng)空間大，長(zhǎng)野泵業(yè)正在致力于比GFRP更輕更強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料消防車(chē)的開(kāi)發(fā)。
（來(lái)源：材料委天津院，作者：方鯤、劉康、李同輝）
