Пожарные рукава и пожарная арматура являются основными элементами комплекта пожарно-технического вооружения. Предназначаются для подачи огнетушащих веществ в очаг пожара. Его использование позволяет формировать насосно-рукавную систему пожарного автомобиля (мотопомпы) в целях обеспечения подачи огнетушащих веществ. Пожарные рукава и рукавная арматура являются наиболее часто используемым оборудованием. Знание их технических характеристик, устройства и способов эксплуатации позволяет повысить эффективность использования насосно-рукавных систем пожарных автомобилей (мотопомп) при ликвидации пожаров.
Пожарные рукава
Пожарные рукава – это гибкие трубопроводы, оборудованные пожарными соединительными головками и предназначенные для транспортирования огнетушащих веществ.
Классификация пожарных рукавов
Вода для тушения пожаров подается насосами пожарных автомобилей и мотопомп из различных водоисточников. Наиболее простая схема подачи воды – это забор ее из цистерны пожарного автомобиля. Далее подача насосом через магистральные 1 и рабочие 3 рукавные линии к стволам 4 (рис. 1.). Пожарные рукава, по которым огнетушащие вещества подаются под давлением, называются напорными. В случае использования открытых водоисточников (рис. 1., б) для забора воды используют всасывающие рукава 5. При заборе воды из водопроводной сети (рис. 1., в) используется напорно-всасывающий рукав 6 и короткий напорный рукав 8. При достаточном давлении в водопроводной сети вода поступает в насос по рукавам 6 и 8. В случае недостаточного напора она всасывается насосом по напорно-всасывающему рукаву 6.
Всасывающие рукава
Пожарные рукава, по которым вода отбирается из водоисточника с помощью пожарного насоса, называются всасывающими. Для комплектации пожарных автомобилей и мотопомп используются рукава всасывающие классов «В» (рабочая среда – вода) и «КЩ» (рабочая среда – слабые растворы неорганических кислот и щелочей), подразделяющиеся в зависимости от условий работы на две группы:
1) всасывающие – для работы при разрежении и забора воды из открытых водоисточников;
2) напорно-всасывающие и напорные – для работы под давлением и при разрежении. Устройство всасывающих рукавов рассматривается на рис. 2.
Всасывающие рукава состоят из внутренней резиновой камеры 3, двух текстильных слоев 2 и 6, проволочной спирали 4, промежуточного резинового слоя 5 и наружного текстильного слоя 1. Резиновые слои обеспечивают рукаву воздухо- и водонепроницаемость, а также эластичность и гибкость. Проволочная спираль 4 увеличивает механическую прочность, а также исключает сплющивание рукава под действием атмосферного давления. На концах всасывающих рукавов имеются мягкие (без спирали) манжеты для навязывания рукава на головки соединительные 7. Намотка производится отожженной оцинкованной проволокой диаметром 2,0–2,6 мм или металлическими оцинкованными хомутами.
На наружную поверхность манжеты каждого рукава наносится маркировка, содержащая наименование завода-изготовителя, номер стандарта, группу, тип, внутренний диаметр, рабочее давление (для рукавов 2-й группы), длину и дату изготовления.
Длина всасывающих рукавов определяется конструктивной особенностью пожарных автомобилей. Пенал для хранения всасывающих рукавов размещается, как правило, на надстройке пожарного автомобиля и имеет длину более 4 м. Конструкция пенала обеспечивает сушку всасывающих рукавов за счет обдува при движении пожарного автомобиля. Всасывающие рукава, поступившие в пожарную часть или на рукавную базу, подвергаются входному контролю. При этом прежде всего проверяется наличие возможных внешних повреждений или дефектов и данные маркировки. Рукава, прошедшие входной контроль, навязывают на головки соединительные всасывающие, после чего их подвергают испытаниям на герметичность при гидравлическом давлении и в вакууме. При испытании всасывающего и напорно-всасывающего рукава на герметичность при избыточном давлении один конец его подсоединяют к источнику давления, другой закрывают заглушкой с краном для выпуска воздуха. Рукав медленно заполняется водой до полного удаления из него воздуха.
При этом давлении рукав выдерживается в течение 10 мин. На рукаве не должно быть разрывов, местных вздутий, деформации металлической спирали. При испытании рукава на герметичность при разрежении его в течение 3 мин выдерживают под вакуумом 0,08 МПа. Падение разрежения за это время не должно превышать 0,015 МПа. При испытании не должно быть сплющиваний и изломов. Всасывающие и напорно-всасывающие рукава, находящиеся в эксплуатации, испытывают не менее одного раза в 6 месяцев при плановых проверках, а также в случае, если они не выдержали проверку внешним осмотром и после ремонта.
Напорные рукава
Напорные рукава предназначены для транспортирования огнетушащих веществ под избыточным давлением и могут быть использоваться для комплектации как пожарных кранов (рабочее давление 1,0 МПа), так и передвижной пожарной техники.
Конструкция напорного рукава состоит из следующих элементов: армирующего каркаса (чехла), внутреннего гидроизоляционного слоя и наружного защитного слоя или пропитки. Армирующие каркасы напорных рукавов ткут или вяжут из нитей натуральных волокон (льна, хлопка и т. д.) а также нитей синтетических (лавсан, капрон и т. д.) волокон. Армирующий каркас образуется переплетением нитей под углом 90о . Продольные нити называются основой, а поперечные – утком.
Внутренний гидроизоляционный слой изготавливают из различных видов резин, латекса, полиуретанов и других полимерных материалов. При использовании в различных климатических зонах напорные рукава могут быть трех видов: исполнения «ТУ1», рассчитанные на работу при температуре окружающей среды от –30 до +40 °С, исполнения «У1», рассчитанные на работу при температуре окружающей среды от –50 до +50 °С, и исполнения «УХЛ1», рассчитанные на работу при температуре окружающей среды от –60 до +50 °С. На передвижной пожарной технике применяют напорные рукава длиной (20±1) м с условным проходом (DN) 25, 40, 50, 65, 80, 90, 150.
Пожарные напорные рукава должны обладать высокой прочностью, способностью сопротивляться истиранию, действию солнечных лучей, гнилостным процессам, агрессивным средам, низким и высоким температурам. Гидравлическое сопротивление потоку воды должно быть минимальным. Кроме того, к ним предъявляется ряд эргономических требований: легкость, малые габариты скаток, эластичность.
Устройство напорного рукава, относящегося к типу напорных рукавов с внутренним гидроизоляционным покрытием без наружного покрытия каркаса, показано на рис. 4. Такой рукав имеет армирующий каркас 1, выполненный из нитей синтетических волокон. В качестве внутреннего гидроизоляционного слоя 2 применяется резиновая камера, которая вводится внутрь армирующего каркаса 1, предварительно смазанного резиновым клеем 3, и вулканизируется паром под давлением 0,3–0,4 МПа при температуре 120–140 °С в течение 40–45 мин. Кроме резиновой камеры, для внутреннего гидроизоляционного слоя может использоваться латекс, полиуретан и другие полимерные материалы.
Конструкция напорного рукава с внутренним гидроизоляционным покрытием и с пропиткой армирующего каркаса (рис. 5). Армирующий каркас 1 латексированного рукава изготавливают из нитей синтетических волокон. Такой рукав имеет внутренний гидроизоляционный слой 2. Кроме того, армирующий каркас имеет пропитку раствором латекса, который образует наружную латексную пленку 3, выполняя функцию защитного покрытия. Рукава двухслойной конструкции с внутренним гидроизоляционным 2 и наружным защитным 3 покрытием обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами рукавов.
Внутреннее гидроизоляционное покрытие 2 обеспечивает минимальные гидравлические потери для потока огнетушащего вещества, а наружное защитное покрытие 3 предохраняет ткань армирующего каркаса от истирания, действия солнечных лучей. Это повышает надежность и долговечность рукавов.
Технические характеристики напорных пожарных рукавов для передвижной пожарной техники изложены в ГОСТ Р 51049, некоторые из них представлены в таблице.
Пожарные напорные рукава с условным проходом 65 применяют для прокладки магистральных линий (см. рис. 3.), а с условным проходом 65 и менее – для прокладки рабочих рукавных линий. Параметры технических характеристик напорных рукавов во многом определяют эффективность действий пожарных подразделений. Так, шероховатость внутренней поверхности рукавов оказывает влияние на потери напора воды в рукавной линии и регламентирует предельно возможную длину этой линии. В напорных рукавах при подаче воды изменяется их длина и площадь поперечного сечения. Внутренний гидроизоляционный слой рукава под напором воды вдавливается в армирующий каркас (чехол) рукава. При этом формируется профиль шероховатости его внутренней поверхности, определяющей величину сопротивления потоку воды. Для рукавов длиной 20 м определены коэффициенты сопротивления Sp, указанные в таблице.
Потери напора в магистральной рукавной линии, м, определяются по формуле
где Sp – коэффициент сопротивления одного рукава длиной 20 м; Q – расход воды в магистральной линии, л/с; Np – число рукавов в магистральной линии, шт., которое определяется по формуле
где L – расстояние от пожарного автомобиля до места подачи стволов, м. Длина любой рукавной линии зависит, прежде всего, от гидравлических сопротивлений рукавов Sp и расхода Q подаваемой воды. Так, предельную длину магистральной рукавной линии, м, определяем по формуле
где Zм – наибольшая высота подъема (+) или спуска (–) местности на предельном расстоянии, м; Zпр – наибольшая высота подъема (+) или спуска (–) приборов тушения, м.
Определяющим параметром в технических характеристиках напорных рукавов является его внутренний диаметр. От внутреннего диаметра зависит масса скатки рукава, рабочее давление, а также гидравлическая характеристика рукавной линии. На рис. 6. приведена зависимость потерь напора. Показано, как диаметр рукавов влияет на потери напора в линии.
Напорные рукава, поступившие в пожарную часть или на рукавную базу, проходят входной контроль. После входного контроля навязываются на соединительные головки мягкой оцинкованной проволокой диаметром 1,6–1,8 мм (для рукавов диаметром 150 мм используется проволока диаметром 2,0 мм). После этого на рукав наносится маркировка принадлежности к рукавной базе или пожарной части. На рукавах, эксплуатируемых на рукавных базах, маркируется их порядковый номер. На рукавах, принадлежащих пожарной части, маркировка состоит из дроби, где в числителе указывается номер пожарной части, а в знаменателе – порядковый номер рукава. Далее рукава подвергаются гидравлическим испытаниям при эксплуатационном давлении.
Рукава, выдержавшие гидравлические испытания, поступают на сушку и передаются для эксплуатации. На новые рукава заводят формуляры.
Гидравлическое оборудование
Гидравлическое оборудование является элементом пожарного оборудования, относящегося к коммуникациям пожаротушения. Предназначается для формирования насосно-рукавных систем пожарных автомобилей (мотопомп) в целях обеспечения подачи огнетушащих веществ к месту тушения пожара. В зависимости от назначения гидравлическое оборудование можно разделить на три группы
Группу гидравлической арматуры составляют такие устройства, как:
– колонка пожарная – предназначается для открывания (закрывания) подземных гидрантов и присоединения пожарных рукавов в целях отбора воды из водопроводных сетей на пожарные нужды (общие технические требования в ГОСТ 53250);
– пеносмеситель – устройство, предназначенное для получения водного раствора пенообразователя (общие технические требования в ГОСТ 53252);
– гидроэлеватор пожарный – предназначается для забора воды из водоисточников с уровнем, превышающим максимальную высоту всасывания насосов, а также для удаления из помещений воды, пролитой при тушении пожара.
Наиболее часто из применяемой группы гидравлического оборудования используются стволы пожарные.
Стволы пожарные – устройства, устанавливаемые на концах напорных линий для формирования и направления огнетушащих струй. Пожарные стволы в зависимости от пропускной способности и размеров подразделяются на ручные и лафетные, а в зависимости от вида подаваемого огнетушащего вещества – на водяные, пенные и комбинированные.
Ручные пожарные стволы предназначается для формирования и направления сплошной или распыленной струи воды. А также (при установке пенного насадка) струй воздушно-механической пены низкой кратности. Стволы в зависимости от конструктивных особенностей и основных параметров классифицируются на стволы нормального давления и стволы высокого давления
Стволы нормального давления обеспечивают подачу воды и огнетушащих растворов при давлении перед стволом от 0,4 до 0,6 МПа, стволы высокого давления – при давлении от 2,0 до 3,0 МПа. Для стволов нормального давления определяющей характеристикой является условный проход соединительной головки. В связи с этим стволы подразделяют на типоразмеры с условным проходом (DN) 19, 25, 38, 50, 70.
В зависимости от конструктивного исполнения ручные стволы могут иметь широкие функциональные возможности (см. рис. 2.26). Так, отечественная промышленность производит ручные пожарные стволы, формирующие только водяную струю. РС-50 и РС-70, которые имеют одинаковую конструкцию и отличаются лишь геометрическими размерами. Они состоят из корпуса конической формы 1, внутри которого установлен успокоитель 2 соединительной муфтовой головки 3, предназначенной для присоединения ствола к напорному рукаву, ремня 4 для переноски ствола, сменного насадка 6. На корпус ствола насаживается оплетка красного цвета 5, обеспечивающая удобство удержания ствола в руках при работе (рис. 7)
Технические характеристики стволов, формирующих только сплошную водяную струю, представлены в таблице.
Конструкция универсальных ручных пожарных стволов позволяет управлять струей, и они предназначаются для формирования как сплошной, так и распыленной струи воды. Ствол СРК-50 состоит из корпуса 5, пробкового крана 3, насадка 12, соединительной напорной головки 6 (рис.8.).
При положении ручки 4 пробкового крана 3 вдоль оси корпуса 5 поток жидкости проходит через центральное отверстие центробежного распылителя и далее выходит из насадка 12 в виде компактной струи. При повороте ручки крана на 90° центральное отверстие перекрывается, и поток жидкости из полости 8 пустотелой пробки крана через отверстия 7 и 10 поступает в каналы 2 и 9. Через тангенциальные каналы 11 жидкость попадает в центральный распылитель и выходит из него закрученным потоком, который под действием центробежных сил при выходе из насадка распыляется, образуя факел с углом раскрытия 60° . Аналогичный принцип работы заложен в конструкции универсальных стволов РСП-50 и РСП-70. Ствол РСКЗ-70 позволяет, кроме того, дополнительно формировать защитную водяную завесу. Технические характеристики универсальных ручных пожарных стволов и ствола РСКЗ-70 с защитной завесой представлены в таблице.
В настоящее время в мировой практике пожаротушения получили распространение пожарные стволы, обладающие функцией регулирования расхода. Такие стволы, как правило, изготавливаются из алюминия (алюминиевых сплавов), от коррозии они защищаются анодным покрытием. Ствол состоит из корпуса 1 и рукоятки 2 (рис. 9.).
Корпус ствола формируют такие элементы, как головка изменения геометрии струи 3, регулятор расхода 4, шкала указателя расхода 5, рычаг перекрывного крана 6, муфтовая соединительная головка 7. Ствол пожарный ручной комбинированный универсальный с регулируемым расходом имеет возможность формировать как компактные, так и распыленные струи воды. У ствола имеется вращающаяся зубчатая турбина, позволяющая образовывать капли диаметром от 0,2 до 0,4 мм. Ствольщик, используя регулятор расхода, может изменять количество подаваемого огнетушащего вещества. Некоторые модели стволов могут дополнительно оборудоваться пенными насадками в целях получения пенных струй. Встречаются модели таких стволов, у которых перекрывной кран выполнен в виде вращающегося кольца (вареньеры). Который осуществляет как функцию перекрывного устройства, так и функцию управления расходом воды. Такое устройство имеет ствол отечественного производства типа КУРС-8 (рис. 10.).
Тактико-технические характеристики ствола КУРС-8 приведены в таблице.
Для оценки тактико-технических возможностей пожарных стволов определяющими являются параметры формирующейся на стволе струи. Теория струй детально изучается в курсе гидравлики, поэтому будут рассмотрены лишь некоторые ее составляющие. Если струю пожарного ствола направить вертикально вверх, то она будет иметь два характерных участка. Sк – компактную часть струи и Sв – максимальную высоту струи. Как правило, водяные стволы на пожарах работают не вертикально вверх, а под определенным углом α. Если при одном и том же напоре у насадка постепенно изменять угол наклона ствола. Конец компактной части струи будет описывать траекторию, которая называется радиусом действия компактной струи Rк.
Для ручных стволов эта траектория будет близка к радиусу окружности
Минимальная длина компактных струй ручных стволов равняется в среднем 17 м. Для ее создания у стволов с диаметром насадка 13,16,19,22 и 25 мм требуется создавать напор 0,4–0,6 МПа. Расстояние от насадка ствола до огибающей кривой раздробленной струи Rр возрастает с уменьшением угла наклона α к горизонту:
где β – коэффициент, зависящий от угла наклона α. Наибольшая дальность полета струи по горизонтали наблюдается при угле наклона ствола α = 30°. Важным параметром для ручных пожарных стволов является реакция струи. Реакция струи – сила, возникающая при истечении жидкости из насадка ствола. Известна зависимость для определения силы реакции струи F, H:
где p = ρ g H; ω – площадь выходного сечения насадка, м2 ; ρ – плотность жидкости, кг/м3 ; g = 9,8 м2 /с; H – напор на стволе, м. Знак минус указывает, что сила реакции направлена в сторону, противоположную движению струи.
Стволы пожарные лафетные комбинированные (водопенные) предназначаются для формирования сплошной или сплошной и распыленной с изменяемым углом факела струи воды, а также струи воздушно-механической пены низкой кратности. Лафетные стволы подразделяются на стационарные, монтируемые на пожарном автомобиле или промышленном оборудовании; возимые, монтируемые на прицепе, и переносные. В зависимости от вида управления стволы могут изготавливаться с дистанционным или ручным управлением.
Переносные лафетные стволы входят в комплект пожарных автоцистерн и насосно-рукавных автомобилей. Ствол пожарный лафетный комбинированный переносной СЛК-П20 (рис. 11). Состоит из корпуса (1), двух напорных патрубков (3), приемного корпуса (4), фиксирующего устройства (5), рукоятки управления (6). В приемном корпусе имеется обратный шарнирный клапан. Который позволяет присоединять и заменять рукавные линии к напорному патрубку без прекращения работы ствола. Внутри корпуса трубы ствола 1 установлен четырехлопастный успокоитель. Для подачи воздушно-механической пены водяной насадок на корпусе трубы заменяют на воздушно-пенный 2.
Основные технические характеристики лафетного ствола ПЛС-П20 представлены в таблице.
Приборы и аппараты для получения воздушно-механической пены
Воздушно-механическая пена предназначается для тушения пожаров жидких (класс пожара В) и твердых (класс пожара А) горючих веществ. Пена представляет собой ячеисто-пленочную дисперсную систему. Состоящую из массы пузырьков газа или воздуха, разделенных тонкими пленками жидкости. Получают воздушно-механическую пену механическим перемешиванием пенообразующего раствора с воздухом. Основным огнетушащим свойством пены является ее способность препятствовать поступлению в зону горения горючих паров и газов. В результате чего горение прекращается. Существенную роль играет также охлаждающее действие огнетушащих пен. Которое в значительной степени присуще пенам низкой кратности, содержащим большое количество жидкости. Важной характеристикой огнетушащей пены является ее кратность. Кратность — соотношение объема пены к объему раствора пенообразователя, содержащегося в пене. Различают пены низкой (до 10), средней (от 10 до 200) и высокой (свыше 200) кратности. Пенные стволы классифицируются в зависимости от кратности получаемой пены
Пенный ствол – устройство, устанавливаемое на конце напорной линии для формирования из водного раствора пенообразователя струй воздушно-механической пены различной кратности. Для получения пены низкой кратности применяются ручные воздушнопенные стволы (СВП) и стволы воздушно-пенные с эжектируемым устройством (СВПЭ). Они имеют одинаковое устройство и отличаются только размерами, а также эжектирующим устройством, предназначенным для подсасывания пенообразователя из емкости.
Ствол СВПЭ (рис. 12) состоит из корпуса (8), с одной стороны которого навернута цапковая соединительная головка (7) для присоединения ствола к рукавной напорной линии соответствующего диаметра. С другой – на винтах присоединена направляющая труба (5), изготовленная из алюминиевого сплава. Предназначается для формирования воздушно-механической пены и направления ее на очаг пожара. В корпусе ствола имеются три камеры: приемная 6, вакуумная 3 и выходная 4. На вакуумной камере расположен ниппель 2 диаметром 16 мм для присоединения шланга 1, имеющего длину 1,5 м, через который всасывается пенообразователь. При рабочем давлении воды 0,6 МПа создается разрежение в камере корпуса ствола не менее 600 мм рт. ст. (0,08 МПа).
Принцип образования пены в стволе СВП (рис. 13.) заключается в следующем. Пенообразующий раствор, проходя через отверстие 2 в корпусе ствола 1, создает в конусной камере 3 разрежение. Благодаря которому воздух подсасывается через восемь отверстий, равномерно расположенных в направляющей трубе 4 ствола. Поступающий в трубу воздух интенсивно перемешивается с пенообразующим раствором. Образует на выходе из ствола струю воздушно-механической пены.
Принцип образования пены в стволе СВПЭ отличается от СВП. В приемную камеру поступает не пенообразующий раствор, а вода, которая, проходя по центральному отверстию, создает разрежение в вакуумной камере. Через ниппель в вакуумную камеру по шлангу из ранцевого бочка или другой емкости подсасывается пенообразователь. Технические характеристики пожарных стволов для получения пены низкой кратности представлены в таблице.
Для получения из водного раствора пенообразователя воздушно-механической пены средней кратности используются генераторы пены средней кратности. В зависимости от производительности по пене выпускаются следующие типоразмеры генераторов: ГПС-200; ГПС-600; ГПС-2000. Их технические характеристики представлены в таблице.
Генераторы пены ГПС-200 и ГПС-600 по конструкции идентичны и отличаются только размерами распылителя и корпуса. Генератор представляет собой водоструйный эжекторный аппарат переносного типа. Состоит из следующих основных частей (рис. 14): насадка 1, пакета сеток 2, корпуса генератора 3 с направляющим устройством, коллектора 4 и распылителя центробежного 5.
К коллектору генератора при помощи трех стоек крепится корпус распылителя, в который вмонтированы распылитель 3 и муфтовая головка ГМ-70. Пакет сеток 2 представляет собой кольцо, обтянутое по торцевым плоскостям металлической сеткой (размер ячейки 0,8 мм). Распылитель центробежный 3 имеет шесть окон, расположенных под углом 12°, что вызывает закручивание потока рабочей жидкости и обеспечивает получение на выходе распыленной струи. Насадок 4 предназначается для формирования пенного потока после пакета сеток в компактную струю и увеличения дальности полета пены.
Воздушно-механическая пена получается в результате смешения в генераторе в определенной пропорции трех компонентов. Воды, пенообразователя и воздуха. Поток раствора пенообразователя под давлением подается в распылитель. В результате эжекции происходит подсос воздуха и перемешивание его с раствором. Смесь капель пенообразующего раствора и воздуха попадает на пакет сеток.
На сетках деформированные капли образуют систему растянутых пленок. Замыкаясь в ограниченных объемах, составляют сначала элементарную (отдельные пузырьки), а затем массовую пену. Энергией вновь поступающих капель и воздуха масса пены выталкивается из пеногенератора.
В качестве пенных пожарных стволов комбинированного типа рассмотрим установки комбинированного тушения пожаров (УКТП) «Пурга». Которые могут быть ручного, стационарного и мобильного исполнения. Они предназначаются для получения воздушно-механической пены низкой и средней кратности. Технические характеристики УКТП различного исполнения представлены в таблице.
