книги из ГПНТБ / Гуськов М.Г. Противопожарная защита морских судов (вопросы проектирования)

отделениях,

коридорах гребных

валов,

р е ф р и ж е р а т о р н ы х

отделе­

ниях; все п о ж а р н ы е

насосы

р а с п о л а г а ю т

н и ж е

ватерлиний,

за

исключением

аварийных

насосов

на

некоторых

судах;

п о ж а р н ы е

краны

р а з м е щ а ю т

так, чтобы

м о ж н о было подать не менее двух

струй воды в любую часть судовых

помещений.

Д л я

определения

геометрических

и

энергетических

характери ­

стик

трубопровода

системы

водяного

п о ж а р о т у ш е н и я

произво­

дится гидравлический

расчет,

суть

которого

заключается

в

сле­

дующем: судовая система

(сово­

купность трубопроводов и гид­

равлической

машины)

начнет

функционировать,

если

работа

огнетушащей

среды

системы

бу­

дет соответствовать работе гид­

равлической

машины . Д л я

дости­

жения

установившегося

режима

работы

необходимо,

чтобы

весо­

вой расход среды в системе был

равен

весовой

производительно­

сти

машины

или

объемный

рас­

ход

Qc

(м3 /с)

был

равен

объем­

ной

производительности

машины

Q M (м 3 /с),

если

рабочая

среда —

н е с ж и м а е м а я

жидкость .

Из

уравнения

энергетическо­

Рис.

52.

Схема

системы

гидравличе­

го б а л а н с а

следует,

что

энергия,

ский

механизм — трубопровод.

потребляемая

системой

маши ­

/ — точка

входа;

2 — трубопровод;

3 —

насос;

• точка

выхода.

н а — трубопровод

и р а в н а я

ее

полезной

мощности,

д о л ж н а

со­

ответствовать

приращению

энергии,

которую

сообщает

машина

среде в процессе энергообмена, т. е. pgQcHc

= pgQMHM

к г с - м / с .

Отсюда следует, что установившийся режим работы системы

возможен,

если

Я М

=

Я С .

Определить

условия,

при

которых

трубопровод системы в

за­

ристики гидравлической машины, либо

наоборот.

В качестве расчетных зависимостей

д л я вычисления напора

системы как при

установившемся, т а к и при неустановившемся ре­

ж и м е д в и ж е н и я

жидкости . Имеются аналитические и г р а ф о а н а л и ­

кость

при проходе

некоторого

участка трубопровода д о л ж н а обла­

дат ь

определенной

удельной

механической энергией. В общем

виде

любую судовую систему

гидравлический механизм — трубо­

провод

можно представить, как

показано на рис. 52.

П р е д п о л о ж и в ,

что рабочей

средой является капельная жид ­

кость, д в и г а ю щ а я с я по трубопроводу при

установившемся

режиме,

найдем

величину

удельной

энергии,

которую д о л ж н а

иметь

входа

1

до точки выхода

4,

д л я

чего

воспользуемся

уравнением

Бернулл и

2

2

^4

— V,

Pg

'

2g

где

Н — удельная энергия рабочей среды,

м;

Zi

и 2 4 — р а с с т о я н и е

по

вертикали

от плоскости

сравнения

точек входа и выхода жидкости, м;

Pi

и

р^—статическое

давление,

соответствующее

точкам

вы­

Vi

хода н входа, кгс/м2 ;

и

У4 — соответствующие

средние

скорости

движения рабо­

чей среды,

м/с;

р — плотность

перекачиваемой

жидкости,

кгс • с 2 /м 4 ;

g — ускорение силы тяжести,

м/с2 ;

# п — потерн напора

на

преодоление

гидравлических

со­

противлений д в и ж е н и ю

жидкости

на

пути / — 4,

м.

нение, можн о отметить следующее:

z4

— zi = /zr — геометрическая

высота

межд у

точками

входа

среды в

трубопровод

и

выхода

из

него. Эта

величина д л я

к а ж д о й

судовой

системы

по­

Pi

— Pi

стоянна;

:/zp — рабочий напор жидкости, необходимый

для

выполнения з а д а н н ы х

системой

функций, его

величина д л я конкретной системы является

постоянной;

"1

hA—динамическая

высота,

затраты

энергии

при

2g

движении

жидкости

на

изменение

скорости

в трубопроводе

системы,

величина

постоянная

при Q = const;

Я П = Я Т + Я М — п о т е р и

напора

на

преодоление

гидравличе ­

ского трения и

д е ф о р м а ц и и потока

при

дви­

жении

жидкости

в

трубопроводе.

Как

из­

вестно,

эта

величина

пропорциональна

вели­

чине Q2 ,

ее

можно

обозначить

kQ2.

П о д с т а в ив в полную характеристику трубопровода

величины,

отмеченные выше,

получим

H = hr+hv + hK+kQ* = ko + kQ2,

где /?o = / i r + / i p + ^

= const.

И з этой зависимости видно, что в ы р а ж е н и е полной

характери ­

ходящую

не из начала

координат (рис. 53). Если на эту п а р а б о л у

в том ж е

м а с ш т а б е н а

л о ж и т ь характеристику гидравлического ме­

ресечения

А,

которая

называется рабочей точкой системы. Нали ­

чие ее свидетельствует о том,

что

удельная

энергия,

потреб­

л я е м а я трубопроводом,

равна

удельной

энергии,

выделяе­

мой

гидравлическим

механиз­

мом

при равенстве

производи­

тельности

расходу.

Если

точ­

ка А существует, то система

гидравлическая машина — тру ­

бопровод

будет

работать

в

установившемся режиме . На ­

хождение рабочей точки и яв­

ляется в

большинстве

случа­

ев

основной

задачей

гидрав­

он=вТ!>

лического

расчета

судовой

си­

стемы.

Рис. 53.

График наложения

характери­

Величины

/гг, /гр и

/гд

дл я

стик трубопровода

и насоса.

конкретной

судовой

системы

полной характеристики трубопровода

в а ж н о знать величину

kQ2,

т. е. потери напора . Эту величину дл я

капельной жидкости

нахо­

нп

= (к 21

J 2g

d

-t, — сумма коэффициента местных

сопротивлений

на расчет­

ном участке;

v — средняя

расчетная

скорость, м/с.

В

это уравнение, так ж е

как

и в

уравнение неразрывности

Q =

3rd2

i

— ; — u

входят основные

расчетные

характеристики, а именно

d,

v, Q

и И.

Н а з о в е м эти

величины

л о к а л ь н ы м и х а р а к т е р и с т и к а м и

про-

ности

м о ж н о различными методами . Ч а щ е

всего

применяют обоб­

щенный

метод

профессора

В. Г. Л о б а ч е в а ,

суть

которого з а к л ю ­

чается

в следующем . Определив из уравнения

неразрывности

ско­

рость и

подставив эту

величину

почленно

в уравнение

потерянного

напора,

получим

tfT =

8 A,2/QA

n2d?g

Обозначив

величину

8

=

/гт ,

найдем

выражение для расчета потерн напора на

трение

ST Qa .

Здесь

ST = £Si/ — о б о б щ е н н о е

сопротивле­

ние трубопровода на трение.

Подобным

ж е

образом

преобразуем

в ы р а ж е н и е

потерь

напора

в

местных

со­

противлениях

# м = 2 £ - ^ — . Д л я

этого вели­

чину

обозначим

через

& М ) а

произве­

дение £ м 2 £ — ч е р е з

величину SM . В этом

случае

в ы р а ж е н и е

потери напора в мест­

ных

сопротивлениях

примет

вид

Рис. 54.

Схема пожарной

2а

•

струи.

где

5 М

— обобщенное

местное

сопротивле­

ние.

бен тем, что величину

коэффициентов

kT

и kM можно

найти

з а р а н е е

д л я труб с различной

шероховатостью

по справочникам .

Исходными

д а н н ы м и д л я

гидравлического

расчета

трубопро­

вода системы водяного п о ж а р о т у ш е н и я являются

т а к ж е характе ­

ристики водяной п о ж а р н о й струи

(рис. 54). Они

зависят

от

гео­

метрических размеров п о ж а р н о г о ствола и напора

воды

на

выходе

из него. При напоре воды Н на выходе из ствола

диаметр

вну­

треннего сечения выхода которого

dc,

отдельные

раздробленные

частицы воды достигают высоты SB,

которая

называется

высотой

вертикальной

раздробленной

струи.

Величина S„

меньше

на-

AS = H—Sa

= - ^ - • — .

Учитывая, что Я =

, из этого уравнения получим

о

Я

И

1 + А

н

1 + 4>я

X

где ф = —— .

Коэффициент

ф, если диаметр

спрыска ствола dc в ы р а ж е н

в метрах, м о ж е т

быть

определен

по эмпирической зависимости

Некоторые

значения

коэффициентов

ф приведены

ниже:

rfc.10—3. ы

Ю

13

15

20

25

28

32

36

40

50

ф

0,0228

0.0165

0,0136

0,0090

0,0061

0,0050

0,0038 0,0030 0,0024

0,014

М е ж д у

высотой

вертикальной

раздробленной

струи

SB

и

ее

компактной

частью SK

существует

зависимость

SB ~ ; 1,2SK.

Д л я п о ж а р н ы х

струй,

выбрасываемых

л а ф е т н ы м и стволами,

мо­

ж е т быть

использована рекомендуемая

В. Г. Л о б а ч е в ы м

зави­

симость

(1 — с) + с ^ -

где с = 2 , 4 3 / dc,

если

диаметр спрыска

dc

в ы р а ж е н

в

метрах.

Если величина

компактной

части

п о ж а р н о й

струи

з а д а н а ,

a dc

из­

зависимости Ь„ =

.

1 + ф Я

Отсюда

1,2SK

J_J

SQ

l - q > S B

1 — l,2tpSK

Н и ж е приведены величины

коэффициентов

расхода

дл я наса­

док конической ф о р м ы :

Диаметр спрыска dc

• 10— 3 ,

м . . 19

22

25 28

32

Коэффициент расхода

р.

0,983

0,982 0,976 0,972

0,971

зависит от расположения на судне п о ж а р н ы х кранов . Н а

откры­

тых палубах, в

помещениях больших площадей, в длинных

кори­

дорах

п о ж а р н ы е

краны у с т а н а в л и в а ю т на расстоянии не

более

20 м

один от другого; во внутренних помещениях корпуса

и над-

Пере5орка

Переборна

ПалуЫ

Пялу5а-

на

расстоянии

10 м (рис. 55).

В к а ж д о м

машинно-котельном

отделении

предусматривают

не

менее двух

п о ж а р н ы х кранов, по одному

на борт. Около к а ж ­

дого пожарного крана р а з м е щ а ю т

рукава

с

ручными стволами .

тренних

п о м е щ е н и я х — 10 м. Р у к а в а

х р а н я т

в металлических кор­

зинах, в

скатках или н а м а т ы в а ю т

на

вьюшки. Д и а м е т р

парусино­

вых рукавов и присоединительной

арматуры

составляет

ие

менее

О у 50 . Ручные стволы имеют насадки

с диаметром спрыска

не ме­

нее 13 мм.

Современные ручные комбинированные стволы позволяют регу­

лировать

интенсивность и дальность

струи

воды, а т а к ж е

созда-

вать водяную завесу для з а щ и т ы

человека

от воздействия

тепла.

Т а к и е завесы позволяют человеку

б л и ж е подойти к

очагу п о ж а р а .

Ручные

стволы изготовляют из латуни или

из легких

сплавов.

Д л я

подачи на

берег или

другое судно

струй

больших

мощ­

ностей

используют

лафетные

стационарные

стволы

с

внутренним

а — простой; б — комбинированный.

I— патрубок

для воды;

2 — г о р и з о н т а л ь н ы й

и вертикальный

стопор; 3 —

ствол

подачи

воды; 4—насадка;

5 — ствол

подачи пены;

6 — эжекцнон-

ная

камера

смешения;

7— двухпознционный

манипулятор;

8 — патрубок

для

пенообразователя.

стволы бывают

простые и комбинированные;

последние

могут по­

д а в а т ь и различные

виды

д в у х ф а з н ы х сред

(рис. 56). Их устанав ­

л и в а ю т на специальных

п о ж а р н ы х

катерах,

буксирах,

ледоколах

(рис. 57).

§ 15.

Системы

п о ж а р о т у ш е н и я

распыленной

водой

К а к

уж е ранее

было

сказано,

вода

б л а г о д а р я

большой

теплоемкости

и

скрытой

теплоте

п а р о о б р а з о в а н и я

не только

о х л а ж д а е т атмосферу вокруг очага

п о ж а р а ,

но и изолирует

горя­

щее

вещество

от

кислорода

воздуха

водяными

п а р а м и . Чем

меньше р а з м е р ы

частиц

распыленной воды,

тем она эффективнее

н тем меньше

ее расход. При тушении

1 м 2

площади

помещения

или

поверхности

нефтепродуктов с

помощью

различных

систем

распыления расход

воды

составляет 0,1—0,3 л/с, с помощью

си­

стем

водяного

п о ж а р о т у ш е н и я — 3,5—5 л/с

(одни

п о ж а р н ы й

руч­

ной ствол) . В л а ф е т н ы х стволах

еще больше. Поэтому воду

в виде

раздробленных

струй стали

использовать дл я тушения

п о ж а р о в ,

а т а к ж е дл я з а щ и т ы

отдельных

помещений

и конструкций от воз­

действия высоких

температур путем

орошения

или создания

завес.

В группу систем

пожаротушения

распыленной водой

входят:

а) спринклерная,

предназначенная для тушения

п о ж а р о в

в жи ­

лых

п служебных

помещениях,

с

автоматическим

управлением;

или автоматическим управлением; в) верхнего

и нижнего

водорас-

пыления в машинных отделениях

дл я тушения

остатков

нефтепро­

дуктов,

с ручным

управлением;

г) тушения

тонкораспылеииой

и аэрированной

водой, с ручным

управлением .

В группу защитных систем входят:

а) орошения

палуб наливных

судов

с целью

снижения испа­

рения

грузов при

плавании в

ж а р к о е

время

года,

с

ручным

ных отделениях,

используемые

главным

образом

при местных

п о ж а р а х , с ручным управлением;

в) водяной

з а щ и т ы

пожарной

команды,

а т а к ж е

самого судна

при тушении

п о ж а р о в

на

других

судах или береговых объектах, с

ручным

управлением;

г)

ороше­

ния помещений, предназначенных для хранения

легковоспламе ­

няющихся

или взрывчатых веществ, с автоматическим

управле ­

нием; д)

орошения переборок, проходов,

конструкций при

п о ж а р е

в смежных помещениях или рядом р а с п о л о ж е н н ы х

районах

судна,

Подробно рассмотрим с п р и н к л е р н ы е

с и с т е м ы ,

так как

в соответствии с различными

национальными

п р а в и л а м и они

д о л ж н ы быть установлены на

всех п а с с а ж и р с к и х

судах,

перево­

зящих более 36 пассажиров . Требования этих

правил к сприиклер-

ным системам в основном совпадают

и

сводятся

к

следующему:

системы

д о л ж н ы

включаться автоматически при повышении температуры в охра­

няемом помещении до з а р а н е е

установленной

величины;

иметь

питание

как

от

специального

спринклерного

насоса, т а к

и от системы водяного

пожаротушения;

иметь

пневмоцистерны

с запасом

пресной воды и воздушные

компрессоры

для

подкачки

пневмоцистерн;

иметь

сигнальное устрой­

ство, и з в е щ а ю щ е е

о

сраба ­

тывании системы и указы ­

вающее

место

вскрывшихся

оросительных

насадок;

иметь не менее двух ис­

точников энергии для пита­

ния

спринклерного насоса,

компрессора

и

сигнального

устройства;

подразделяться

на

сек­

ции.

Принцип

действия сприн-

клерных

систем,

механизмы

п

оборудование

которых

д о л ж н ы

располагаться

за

пределами з а щ и щ а е м ы х

по­

мещений,

заключается

в

Рис. 58. Принципиальная схема спринклер-

том,

что

при

повышении

ной

системы.

температуры

в

охраняемом

/ — приемный

трубопровод;

2,

3 — водопитателн;

помещении

до

определенной

4 — КПУ;

5 — магистраль;

6 — распределительные

трубопроводы;

7 — спринклер;

8 — трубопровод

величины

автоматически

от­

от системы водяного

пожаротушения .

крываются

отверстия

в

спе­

Водяная

спринклерная

система

(рис. 59,

а)

имеет постоянно

заполненные

водой магистральные

и распределительные

трубо­

проводы со спринклерами . Этой

системой

оборудуют

помеще­

ния, в которых температура воздуха не ниже

4°

в течение всего

года.