Сплошные водяные струи

Сплошные водяные струи отличаются своей компактностью, большой дальностью полета и сильным динамическим воздействием. Такие струи наиболее часто используют при тушении пожаров, на торфоразработках, в системах орошения и т. Д.

Следует отметить, что сплошные струи в действительности отвечают своему определению при напоре не более 2-3 м. При больших напорах, обычно применяемых для пожаротушения, в струе можно выделить две ее части, а именно: сплошную, или компактную, и раздробленную. В компактной части сохраняется сплошность потока, струя имеет цилиндрическую или блиакую к ней форму; в раздробленной части струи сплошность потока нарушается, струя разрывается на все более мелкие части и расширяется . Понятие компактной струи является относительным, поскольку резкой грани между нею и раздробленной частью струи не существует.

Обычно применяют определение компактной части, впервые сформулированное фриманом (1888 г.) В отношении струй, получаемых из насадков диаметром 26- 38 мм. Он предложил за длину компактной части сплошной водяной струи принимать ту часть, которая несет 75% всего количества воды в круге диаметром 26 см или 90% воды в круге диаметром 38 см. Практически струи можно разделить на компактную и раздробленную части на основании визуального наблюдения за струей, измерения плотности струи в различных точках и опыта использования струй в данной отрасли техники. Так, например, в бостоне (сша) при испытании струй, получаемых из лафетных стволов с насадками диаметром более 28 мм, за компактную часть принимали ту часть струи, которая несла основную массу воды в круге диаметром не более 1,25 м.

Понятие компактной части струи позволяет оценить качество струй водяных стволов, так как большая длина компактной части струи и, следовательно, большая длина всей струи имеют место при наиболее совершенных с гидравлической точки зрения стволе и насадке.

Разрушение струи происходит под влиянием действующих на нее сил тяжести, сопротивления воздуха и внутренних сил, вызываемых турбулентностью потока и колебательно-волновым характером движения жидкости в струе.

Суммарное давление жидкости

Равнодействующая элементарных сил гидростатического давления, действующих на какую-либо стенку (фигуру), называется силой давления или суммарным давлением.

Возьмем плоскую прямоугольную стенку авсй шириной ь, наклоненную к горизонту под углом а . Рассмотрим только избыточное давление на эту стенку; поверхностное давление учитывать не будем, так как оно, действуя через жидкость на стенку слева, полностью уравновешивается атмосферным давлением, действующим на стенку справа.

Выделим на стенке авсо горизонтальную полоску высотой (и и шириной ь. Ввиду малой высоты выделенного элемента гидростатическое давление во всех его точках можно считать одинаковым и равным у/г. Элементарная сила избыточного давления на полоску будет равна.

Где укси представляет собой элемент площади эпюры гидростатического давления йа. Вся эпюра давления на проекцию стенки изображена треугольником две площадью со. Площадь стенки можно рассматривать как состоящую из элементарных площадок, на каждую из которых передается со стороны жидкости давление, определяемое     по     формуле    (18),    которое     непрерывно изменяется по мере изменения глубины н, но всегда направлено перпендикулярно плоскости стенки.

Суммарное давление на всю стенку авсй будет равно сумме параллельных, непрерывно изменяющихся сил, т. Е. Интегралу уравнения (18) в пределах всей площади эпюры давления.

Где  площадь эпюры гидростатического давления.

Таким образом, силу давления на плоскую прямоугольную стенку определяют произведением площади эпюры гидростатического давления на ширину стенки, т. Е.

Суммарное давление на плоскую стенку может быть также представлено массой жидкости, заключенной в объеме призмы, имеющей основанием эпюру гидростатического давления лвс, а высотой  ширину стенки .

Отметим, что сила гидростатического давления как  равнодействующая элементарных сил должна проходить через центр тяжести (ц. Т.) Эпюры давления и быть направлена нормально к рассматриваемой поверхности. Точку приложения равнодействующей элементарных сил давления называют центром давления (ц. Д.).

Известно, что центр тяжести треугольной фигуры  лежит на расстоянии 1/3 к от основания; если же эпюра давления изображена трапецией, то ее центр тяжести находится на пересечении медианы с линией, соединяющей продолжения оснований.