Пожарный шланг ( или пожарный шланг ) — это шланг высокого давления , который подает воду или другой огнезащитный состав (например, пену ) к месту возгорания для его тушения. На открытом воздухе он крепится либо к пожарной машине , либо к пожарному гидранту , либо к переносному пожарному насосу. [1] В помещении он может быть постоянно прикреплен к стояку здания или водопроводной системе.
Обычное рабочее давление пожарного шланга может варьироваться от 8 до 20 бар (от 800 до 2000 кПа ; от 116 до 290 фунтов на кв. дюйм ), в то время как согласно стандарту пожарных шлангов NFPA 1961 года его разрывное давление превышает 110 бар. (11000 кПа; 1600 фунтов на кв. дюйм) [2] Шланг является одним из основных, необходимых элементов противопожарного оборудования. Необходимо подавать воду либо из открытого водопровода, либо из водопровода под давлением. Шланги делятся на две категории в зависимости от их использования: всасывающий шланг и напорный шланг.
После использования пожарный шланг обычно подвешивают для просушки, поскольку стоячая вода, которая остается в шланге в течение длительного времени, может испортить материал и сделать его ненадежным или непригодным для использования. Поэтому типичная пожарная станция часто имеет высокую конструкцию, чтобы разместить длину шланга для такого профилактического обслуживания, известную как шланговая башня .
Иногда пожарные шланги используются для сдерживания толпы (см. также водометы ), в том числе Буллом Коннором в кампании в Бирмингеме против протестующих во время Движения за гражданские права в 1963 году.
До середины 19 века большинство пожаров тушили водой, которую доставляли на место происшествия в ведрах. Первоначально ручные насосы выпускали воду через небольшую трубу или монитор, прикрепленный к верхней части бака насоса. [3] Только в конце 1860-х годов шланги стали широко доступны для более легкой подачи воды от ручных насосов, а позднее и паровых насосов, к огню. [4]
В Амстердаме в Голландской республике суперинтендант пожарной бригады Ян ван дер Хейден и его сын Николас вывели пожаротушение на новый уровень, создав первый пожарный шланг в 1673 году. [5] Эти 50-футовые (15 м) куски кожи были сшиты вместе, как штанина сапога. [6] Даже при ограничениях давления крепление шланга к насадке гуська позволяло подходить ближе и точнее поливать водой. Ван дер Хейдену также приписывают раннюю версию всасывающего шланга, в котором для придания ему жесткости использовалась проволока. [7] В Соединенных Штатах пожарный шланг был представлен в Филадельфии в 1794 году. Этот брезентовый шланг оказался недостаточно прочным, и тогда стали использовать сшитый кожаный шланг. Сшитый кожаный шланг имел тенденцию лопаться, поэтому сотрудники компании Humane Hose Company из Филадельфии изобрели шланг, изготовленный из кожи, скрепленной медными заклепками и шайбами . [8]
Около 1890 года пожарные шланги без подкладки, сделанные из круглотканых льняных нитей, начали заменять кожаные шланги. Они, конечно, были намного легче. Когда волокна шланга, сделанные из льна, намокали, они разбухали и стягивали плетение, в результате чего шланг становился водонепроницаемым. Неподкладочные шланги, из-за их недостаточной прочности, были быстро заменены резиновыми шлангами в муниципальных пожарных службах. Их продолжали использовать на внутренних шланговых линиях и шланговых стойках до 1960-х и 1980-х годов. В январе 1981 года Управление по охране труда пересмотрело свои стандарты таким образом, что неподкладочные шланги больше не должны были устанавливаться на внутренних шланговых линиях. [9]
После изобретения процесса вулканизации как способа вулканизации сырой мягкой резины в более твердый и полезный продукт пожарная служба медленно перешла от громоздкого и ненадежного кожаного шланга к льняному шлангу без подкладки, затем к многослойному шлангу с резиновым покрытием и внутренней тканевой арматурой. Этот резиновый шланг был таким же громоздким, тяжелым и жестким, как кожаный шланг, но не был склонен к протечкам. Он также оказался более прочным, чем льняной шланг без подкладки. Его обернутая конструкция напоминала некоторые шланги, используемые сегодня в промышленности, например, топливные шланги, используемые для обслуживания авиалайнеров. [4]
Современные пожарные шланги используют в своей конструкции различные натуральные и синтетические ткани и эластомеры . Эти материалы позволяют хранить шланги влажными без гниения и противостоять разрушительному воздействию солнечного света и химикатов. Современные шланги легче старых конструкций, что снижает физическую нагрузку на пожарных. [10] Различные устройства становятся все более распространенными для удаления воздуха из внутренней части пожарного шланга, обычно называемые пожарными пылесосами . Это делает шланги меньше и несколько жестче, что позволяет упаковать больше шлангов в тот же отсек на пожарном оборудовании. [11]
Всасывающий шланг
Всасывающий шланг прокладывается на всасывающей стороне насоса (вход), где вода, проходящая через него, находится под давлением либо ниже, либо выше атмосферного. Он предназначен для сопротивления внутреннему и внешнему давлению. Он должен обладать достаточной прочностью, чтобы выдерживать давление внешнего воздуха, когда внутри образуется вакуум. Он также должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать давление гидранта. Обычно устройство должно нести около 10 м всасывающего шланга длиной 3 м или 2,5 м. Диаметр шланга зависит от мощности насоса, и обычно используются три стандартных размера, такие как 75 мм, 100 мм и 140 мм.
Частично встроенный всасывающий шланг
Частично вмонтированный всасывающий шланг обычно изготавливается из прочной резиновой подкладки, полностью вмонтированной в виде спирали, с закаленной оцинкованной стальной проволокой. Эта вставка устроена так, что обеспечивает полный водоотвод и относительно гладкую внутреннюю поверхность. Стенка шланга изготовлена из нескольких слоев холста и резиновой подкладки так, что витки каждого из них лежат посередине между витками другого. Полная стенка консолидируется путем вулканизации.
Полностью встроенный (гладкий) всасывающий шланг
Полностью вмонтированный (гладкий) всасывающий шланг имеет толстую внутреннюю резиновую прокладку, полностью вмонтированную в спираль из проволоки. Всасывающий шланг должен быть сконструирован так, чтобы выдерживать давление 10,5 бар.
Шланг подачи
Напорный шланг прокладывается со стороны нагнетания насоса (выход), и вода, проходящая через него, всегда находится под давлением, превышающим атмосферное. Напорный шланг делится на две категории: просачивающийся шланг и непросачивающийся шланг.
Фильтрующий шланг Фильтрующий шланг используется в основном для борьбы с лесными пожарами. Просачивание воды через шланг защищает шланг от повреждения тлеющими углями, падающими на него, или от укладки шланга на горячую землю.
Непросачивающийся шланг В пожарных службах непросачивающиеся шланги обычно используются для подачи воды. Непросачивающийся шланг состоит из армированной оболочки из полиэфирных или нейлоновых нитей. Этот тип шланга имеет внутреннюю оболочку из вулканизированной резины, прикрепленную к оболочке с помощью клея. Использование непросачивающегося шланга рекомендуется в определенных случаях, так как потери на трение будут намного меньше, чем у просачивающихся шлангов.
Шланги с покрытием делятся на 3 типа:
Тип 1: Шланг с покрытием без обработки внешней оболочки: такой шланг впитывает жидкость в армированную оболочку и требует сушки после использования.
Тип 2: Шланг с покрытием: имеет тонкое эластичное внешнее покрытие, которое снижает впитывание жидкости в оболочку и может немного повысить устойчивость к истиранию.
Тип 3: Покрытый шланг с покрытием: Покрытый шланг с покрытием имеет более толстое эластичное покрытие, которое предотвращает впитывание жидкости, но также существенно улучшает устойчивость к истиранию и нагреванию.
Существует несколько типов шлангов, разработанных специально для пожарной службы. Те, которые предназначены для работы под положительным давлением, называются сливными шлангами; они включают: атакующий шланг, подающий шланг, релейный шланг, лесной шланг и нагнетательный шланг. Те, которые предназначены для работы под отрицательным давлением, называются всасывающими шлангами.
Другой всасывающий шланг, называемый мягким всасывающим шлангом, на самом деле представляет собой короткий отрезок покрытого тканью гибкого выпускного шланга, который используется для соединения всасывающего отверстия пожарного насоса с напорным гидрантом. Это не настоящий всасывающий шланг, поскольку он не может выдерживать отрицательное давление. [13]
В прошлом хлопок был наиболее распространенным волокном, используемым в пожарных шлангах, но большинство современных шлангов используют синтетические волокна, такие как полиэстер или нейлоновая нить. Синтетические волокна обеспечивают дополнительную прочность и лучшую устойчивость к истиранию. Волокнистые нити могут быть окрашены в различные цвета или могут быть оставлены натуральными. [15]
Покрытия и подкладки используют синтетические каучуки, которые обеспечивают различную степень устойчивости к химикатам, температуре, озону, ультрафиолетовому (УФ) излучению, плесени, грибку и истиранию. Различные покрытия и подкладки выбираются для конкретных применений. [16]
Пожарный шланг обычно изготавливается на заводе, который специализируется на поставке шланговой продукции для муниципальных, промышленных и лесных пожарных служб. Ниже приведена типичная последовательность операций, используемых для изготовления пожарного шланга с двойной оболочкой и резиновым покрытием. [17]
В дополнение к окончательному испытанию под давлением, каждый шланг подвергается различным проверкам и испытаниям на каждом этапе производства. Некоторые из этих проверок и испытаний включают визуальный осмотр, испытания на устойчивость к озону , испытания на ускоренное старение, испытания на адгезию между подкладкой и внутренней оболочкой, определение величины скручивания шланга под давлением, проверки размеров и многое другое. [17]
За последние 20 лет в конструкции пожарных рукавов наметилась тенденция к использованию более легких, прочных и не требующих особого ухода материалов.
Ожидается, что эта тенденция сохранится и в будущем, поскольку развиваются новые материалы и методы производства. Одним из результатов этой тенденции стало введение легких шлангов подачи с диаметрами, которые ранее были невозможны. Теперь доступны шланги диаметром до 12 дюймов (30,5 см) с номинальным давлением до 150 фунтов на квадратный дюйм (10,3 бар; 1030 кПа). Ожидается, что эти шланги найдут применение в крупномасштабном тушении промышленных пожаров , а также в ликвидации последствий стихийных бедствий и военных операциях. [17]
Пожарные шланги бывают разных диаметров. Легкие, однослойные, 3 ⁄ 4 , 1 и 1+ Шланги диаметром 1 ⁄ 2 дюйма обычно используются при тушении лесных пожаров . Прочные двойные, с двойной оболочкой, 1+1 ⁄ 2 , 1+3 ⁄ 4 , 2, 2+1 ⁄ 2 , а иногда и 3-дюймовые линии используются для структурных применений. Линии снабжения, используемые для снабжения пожарных аппаратов водой, часто встречаются в 3+1 ⁄ 2 , 4, 4+Диаметры 1 ⁄ 2 , 5 и 6 дюймов.
Существует несколько систем для ремонта отверстий в пожарных шлангах, наиболее распространенной из которых является Stenor Merlin, предлагающая заплаточные материалы для шлангов типа 1, 2 и 3. Заплатки выпускаются двух разных размеров и двух разных цветов (красный и желтый). Заплатки вулканизируются на шланге и обычно служат в течение всего срока службы шланга.
Шланговые соединения часто изготавливаются из латуни, хотя также предусмотрены соединения из закаленного алюминия. [15] В странах, где используются быстроразъемные соединения для шлангов нападения, кованый алюминий использовался в течение десятилетий, поскольку вес латуни для соединений Storz выше, чем для резьбовых соединений .
Резьбовые шланговые соединения используются в Соединенных Штатах и Канаде. Каждая из этих стран использует свой тип резьбы. Многие другие страны стандартизировали быстроразъемные соединения, которые не имеют мужского и женского конца, но соединяются любым способом. Опять же, международного стандарта нет: в Центральной Европе соединитель Storz используется несколькими странами. Бельгия и Франция используют соединитель Guillemin . Испания, Швеция и Норвегия имеют свои собственные быстроразъемные соединения. Страны бывшего Советского Союза используют соединение Gost. Барле-Нассау и Барле-Хертог , два муниципалитета на бельгийско-голландской границе, имеют общую международную пожарную часть. Пожарные машины были оснащены адаптерами, позволяющими им работать как с соединителями Storz, так и с соединителями Guillemin. [18]
В Соединенных Штатах все большее число департаментов используют муфты Storz для шлангов подачи большого диаметра или другие быстродействующие муфты. Поскольку использование не стандартизировано, аппараты взаимопомощи могут иметь отсек на своих грузовиках, предназначенный для множества адаптеров шлангов.
Различные стили шланговых муфт повлияли на тактику тушения пожаров. Аппараты в Соединенных Штатах имеют «предварительные соединения»: шланг для определенной задачи помещается в открытый отсек, и каждый шланг атаки подключается к насосу. Такая тактика позволяет избежать многократных соединений, требующих много времени, или проблем с концами «папа» и «мама». В странах, где соединители Storz (или аналогичные) использовались для шлангов атаки в течение многих поколений, пожарные устанавливают коллектор на границе опасной зоны, который подключается к аппарату одной линией подачи. В результате крошечный предмет «шланговая муфта» также повлиял на внешний вид и конструкцию пожарных аппаратов.
Пожарные шланги должны выдерживать высокие силы растяжения во время работы. Они возникают как от давления, так и от потока. Величина осевого натяжения в пожарном шланге составляет
где p — давление в шланге относительно давления окружающей среды, A 1 — площадь поперечного сечения шланга, ρ — плотность воды, а Q — объемный расход. [19] Это натяжение одинаково независимо от угла изгиба шланга.
Когда сопло соединено со шлангом и вода выбрасывается, сопло должно быть удержано якорем, например, руками пожарного. Этот якорь должен прилагать силу в направлении распыления, которая называется реакцией сопла. Величина реакции сопла — это скорость потока импульса струи,
где A 2 – площадь поперечного сечения сопла. [19]
