Оборудование для забора и подачи воды

Гидравлическое оборудование является элементом пожарного оборудования, относящегося к коммуникациям пожаротушения и предназначено для формирования насосно-рукавных систем пожарных автомобилей (мотопомп) с целью обеспечения подачи огнетушащих веществ к месту тушения пожара.

В зависимости от назначения гидравлическое оборудование можно разделить на две группы. Наиболее распространенный вид оборудования – рукавная арматура – отливается из алюминиевых сплавов марок АК7 и АК7ч (АЛ9) по ГОСТ 1583 с последующей механической обработкой и состоит из следующих элементов.

Всасывающая пожарная сетка предназначена для предотвращения самостоятельного опорожнения всасывающей линии и попадания в нее посторонних предметов.

Всасывающая сетка состоит из корпуса, верхняя часть которого имеет штуцер для присоединения соединительной всасывающей головки, обратного клапана, рычага для поднятия клапана и решетки. Всасывающую сетку присоединяют к всасывающим рукавам с помощью соединительной головки.

При работе насоса из открытого водоисточника во всасывающей линии создается разрежение. Вода под атмосферным давлением поднимает клапан и поступает во всасывающую линию и далее в полость насоса. При остановке насоса клапан опускается в гнездо и всасывающая линия остается заполненной водой. Чтобы освободить линию от воды, необходимо при помощи веревки, прикрепленной к кольцу, повернуть рычаг, клапан приподнимется и вода вытечет из рукавов.

Всасывающие сетки выпускают различных типоразмеров (табл.4.1).

Таблица 4.1

Рукавный водосборник предназначен для соединения двух потоков воды из пожарной колонки и подвода ее к всасывающему патрубку пожарного насоса, а также он используется при работе с гидроэлеватором и в случае подачи воды в перекачку на большие расстояния.

Рукавный водосборник состоит из корпуса-тройника, двух напорных соединительных цапковых головок ГЦ-80 для присоединения напорных или напорно-всасывающих рукавов и выходной соединительной головки для установки водосборника на всасывающем патрубке насоса. Внутри корпуса водосборника закреплен шарнирно-тарельчатый клапан для перекрывания одного входного патрубка при работе насоса от гидранта на один рукав.

Рукавное разветвление предназначено для разделения потока и регулирования количества подаваемого огнетушащего вещества, транспортируемого по напорным пожарным рукавам. В зависимости от числа выходных штуцеров и условного диаметра входного штуцера различают следующие типы разветвлений: трехходовые РТ-70 и РТ-80 и четырехходовые РЧ-150. Наибольшее распространение имеют трехходовые разветвления. Они имеют три выходных и один входной штуцер.

Четырехходовые разветвления применяют на передвижных насосных станциях и рукавных автомобилях.

Разветвления всех типоразмеров имеют в основном одинаковую конструкцию и состоят из фигурного корпуса, входных и выходных патрубков. На всех патрубках разветвлений навернуты муфтовые соединительные головки. Входные патрубки снабжены запорными механизмами вентильного типа с тарельчатым клапаном, маховичком, шпинделем и сальниковым уплотнением. Для переноса разветвления имеется ручка.

Для обеспечения подачи воды от насосов пожарных высокого давления (типа НЦПВ-20/200) используют рукавные разветвления на рабочее давление до 3,0 МПа РТВ-70/300. Технические характеристики разветвлений представлены в табл.4.2.

Таблица 4.2

Головки соединительные пожарные – быстросмыкаемая арматура, предназначенная для соединения пожарных рукавов и присоединения их к пожарному оборудованию и пожарным насосам. В зависимости от назначения соединительные головки разделяют на напорные и всасывающие.

Соединительные рукавные головки (ГР и ГРВ) состоят из втулки, несущей в канавке торцевой кромки уплотняющее резиновое кольцо (типа КВ – для всасывающих головок и КН – для напорных головок) и обоймы, свободно надетой на втулку. На обойме отлиты два клыка и наружная спиральная наклонная площадка, с помощью которых соединяются две головки, и достигается их уплотнение. Рукавные головки навязывают на концы пожарных рукавов соответствующего диаметра.

Муфтовая и цапковая соединительные головки состоят из одной втулки, с одной стороны которой имеется резьба, а с другой, на торцевой кромке – канавка для уплотняющего резинового кольца и по наружной поверхности – два клыка со спиральными наклонными площадками. У муфтовых головок резьба внутренняя, а у цапковых – наружная.

Головка-заглушка предназначена для закрывания пожарных соединительных головок и представляет собой соединительную обойму с крышкой.

Переходная головка предназначена для соединения напорных рукавов или другого водопенного оборудования с разными условными проходами. Переходная головка состоит из двух несущих втулок с разными условными проходами, соединенных между собой на резьбе и двух обойм, аналогичных соответствующим рукавным головкам.

Напорные и всасывающие соединительные головки классифицируются в зависимости от их максимального рабочего давления, типов и условных проходов.

Стволы пожарные. Устройство, устанавливаемое на конце напорной линии 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 предназначены 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, определяющим характеристики, является условный проход соединительной головки. В связи с этим стволы подразделяют на два типоразмера Ду 50 и Ду 70.

В зависимости от конструктивного исполнения ручные стволы могут иметь широкие функциональные возможности. Так, к формирующим только водяную струю относятся стволы РС-50 и РС-70, которые имеют одинаковую конструкцию и отличаются лишь геометрическими размерами. Они состоят из корпуса конической формы, внутри которого установлен успокоитель соединительной муфтовой головки, предназначенной для присоединения ствола к напорному рукаву, ремня для переноски ствола, сменного насадка. На корпус ствола насаживается оплетка красного цвета, обеспечивающая удобство удержания ствола в руках при работе. К этому типу относится ствол перекрывной КР-Б. Отличительной особенностью ствола является наличие в конструкции пробкового крана, обеспечивающего возможность прекращать подачу воды. Технические характеристики стволов, формирующих только сплошную водяную струю, представлены в табл.4.3.

РС-50

Таблица 4.3

Конструкция универсальных ручных пожарных стволов позволяет управлять струей и они предназначены для формирования как сплошной, так и распыленной струи воды. Ствол РСК-50 состоит из корпуса 7, пробкового крана 3, насадка 1, соединительной напорной головки 6. При положении ручки 4 пробкового крана 3 вдоль оси корпуса 5 поток жидкости проходит через центральное отверстие центробежного распылителя 2 и далее выходит из насадка 1 в виде компактной струи. При повороте ручки крана на 90⁰ центральное отверстие перекрывается и поток жидкости из полости 5 пустотелой пробки крана через отверстие поступает в каналы. Через тангенциальные каналы 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 60⁰. Аналогичный принцип работы заложен в конструкции универсальных стволов РСП-50 и РСП-70. Ствол РСКЗ-70 позволяет, кроме того, дополнительно формировать защитную водяную завесу. Для формирования и направления сплошной или распыленной конусообразной струи воды предназначены стволы-распылители РС-А и РС-Б. Эти стволы идентичны и отличаются только геометрическими размерами. Стволы состоят из корпуса, распылителя, устройства перекрытия потока воды, соединительной головки, ремня и оплетки, служащей для удержания ствола в руках при работе. Технические характеристики универсальных ручных пожарных стволов и ствола РСКЗ-70 с защитной завесой представлены в табл.4.4.

Таблица 4.4

Наиболее многофункциональными являются комбинированные ручные стволы, которые позволяют формировать как водяную, так и пенную струи. В качестве примера рассмотрим ствол ОРТ-50, который состоит из следующих основных элементов: корпуса с присоединенной муфтовой рукавной головкой, рукоятки, головки и съемного насадка – пеногенератора. Ствол ОРТ-50 формирует сплошные и распыленные водяные струи, дает возможность получить водяную завесу для защиты ствольщика от теплового воздействия, а также позволяет получать и направлять струю воздушно-механической пены низкой кратности. Технические характеристики ствола ОРТ-50 представлены в табл.4.5.

Таблица 4.5

Для оценки тактико-технических возможностей пожарных стволов определяющими являются параметры формирующейся на стволе струи. Теория струй детально изучается в курсе гидравлики, поэтому рассмотрим лишь наиболее важные для нас ее составляющие.

Если струю пожарного ствола направить вертикально вверх, то она будет иметь два характерных участка S_к - компактную часть струи и S_в - 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, то конец компактной части струи будет описывать траекторию, которая называется радиусом действия компактной струи R_к. Для ручных стволов эта траектория будет близка к радиусу окружности:

R_к = S_к (4.1)

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 R_р возрастает с уменьшением угла наклона α к горизонту:

R_р = β · S_в (4.2)

где β - коэффициент, зависящий от угла наклона α .

Наибольшая дальность полета струи по горизонтали наблюдается при угле наклона ствола α = 30⁰.

Важным параметром для ручных пожарных стволов является реакция струи – это сила, возникающая при истечении жидкости из насадка ствола.

Известна зависимость для определения силы реакции струи:

F = -2 p·ω, H (4.3)

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. Так, сила реакции струи для ручных стволов при напоре 4,0 МПа достигает 400 Н. Для ее компенсации требуется работа со стволом двух человек.

В результате совершенствования конструкции разработаны ручные пожарные стволы пистолетного типа, сила реакции струи для которых разделяется на несколько составляющих и направлена вверх. Это значительно упрощает работу ствольщиков при тушении пожаров.

Стволы лафетные комбинированные (водопенные) предназначены для формирования сплошной или сплошной и распыленной с изменяемым углом факела струй воды, а также струй воздушно-механической пены низкой кратности.

Лафетные стволы подразделяются на: стационарные, монтируемые на пожарном автомобиле; возимые, монтируемые на прицепе и переносные.

Переносные лафетные стволы входят в комплект пожарных автоцистерн и насосно-рукавных автомобилей. Переносной лафетный ствол ПЛС-П20 состоит из корпуса, напорных патрубков, приемного корпуса, фиксирующего устройства, рукоятки управления. 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 установлен четырехлопастной успокоитель. Для подачи воздушно-механической пены водяной насадок на корпусе трубы заменяют на воздушно-пенный. Основные технические характеристики лафетного ствола ПЛС-П20 представлены в табл.4.6.

Таблица 4.6

Воздушно-механическая пена предназначена 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 - отношение объема пены к объему раствора пенообразователя, содержащегося в пене. Различают пены низкой (до 10), средней (от 10 до 200) и высокой (свыше 200) кратности. В зависимости от кратности получаемой пены классифицируются пенные стволы.

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 воздушно-пенные стволы СВП и СВПЭ. Они имеют одинаковое устройство, отличаются только размерами, а также эжектирующим устройством, предназначенным для подсасывания пенообразователя из емкости.

Ствол СВПЭ состоит из корпуса , с одной стороны которого навернута цапковая соединительная головка для присоединения ствола к рукавной напорной линии соответствующего диаметра, а с другой – на винтах присоединена труба, изготовленная из алюминиевого сплава и предназначенная для формирования воздушно-механической пены и направления ее на очаг пожара. В корпусе ствола имеются три камеры: приемная, вакуумная и выходная. На вакуумной камере расположен ниппель диаметром 16 мм для присоединения шланга, 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 заключается в следующем. Пенообразующий раствор, проходя через отверстие в корпусе ствола, создает в конусной камере разрежение, благодаря которому воздух подсасывается через восемь отверстий, равномерно расположенных в направляющей трубе ствола. Поступающий в трубу воздух, интенсивно перемешивается с пенообразующим раствором и образует на выходе из ствола струю воздушно-механической пены.

Принцип образования пены в стволе СВПЭ отличается от СВП тем, что в приемную камеру поступает на 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 табл.4.7.

Таблица 4.7.

Для получения из водного раствора пенообразователя воздушно-механической пены средней кратности и подачи ее в очаг пожара 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 табл.4.8.

Таблица 4.8

Генераторы пены ГПС-200 и ГПС-600 по конструкции идентичны и отличаются только геометрическими размерами распылителя и корпуса. Генератор представляет собой водоструйный эжекторный аппарат переносного типа и состоит из следующих основных частей: корпуса генератора с направляющим устройством, пакета сеток, распылителя центробежного, насадка и коллектора. К коллектору генератора при помощи трех стоек крепится корпус распылителя, в котором вмонтирован распылитель и муфтовая головка ГМ-70. Пакет сеток представляет собой кольцо, обтянутое по торцевым плоскостям металлической сеткой с размером ячейки 0,8 мм. Распылитель вихревого типа 3 имеет шесть окон, расположенных по углом 12⁰ , что вызывает закручивание потока рабочей жидкости и обеспечивает получение на выходе распыленной струи. Насадок предназначен 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. За счет эжекции при входе распыленной струи в коллектор 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, которые, 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 предназначены для получения воздушно-механической пены низкой и средней кратности. Технические характеристики УКТП различного исполнения представлены в табл. 4.9. Кроме того, для этих стволов разработаны диаграмма радиуса действия и карта орошения, что позволяет более четко оценивать их тактические возможности при тушении пожаров.