如何通過消防水槍射程驗證消防栓壓力

付雪峰

（中國船級社舟山辦事處，浙江舟山 316000）

0 引言

SOLAS公約第II-2章第10條“滅火”中關(guān)于消防泵排量[1]里有下列語句：

“2.1.6消火栓的壓力在 2臺泵同時通過本條2.3.3所規(guī)定的水槍從任何相鄰的消火栓輸送本條2.1.3所規(guī)定的水量時，所有消火栓應(yīng)維持下述最低壓力：

1）對于客船：4000總噸及以上，0.40N/mm2；4000總噸以下，0.30N/mm2；

2）對于貨船：6000總噸及以上，0.27N/mm2；6000總噸以下，0.25N/mm2?！?/p>

實船檢驗時，一般選取最高和最遠(yuǎn)的相鄰消防栓進行驗證。

1 理論計算

消防水槍連接消防栓的連接模型如圖1所示。

圖1 消防水槍連接消防栓的連接模型

由于流速不高，該模型的流動為理想流體的定常流動，采用流體力學(xué)中的伯努利方程及連續(xù)性方程[2]。

1）伯努利方程：

在消火栓處的壓力為P1，直徑為d1，流速為v1；

在消防水槍處壓力為0，直徑為d2，流速為v2；

2）根據(jù)理想流體的連續(xù)性方程得：

式中：P1為消防栓處的壓力，N/m2；ρ為消防水的密度，kg/m3；h為水槍高于消防栓的高度，m；g為重力加速度，N/kg；d1為消防栓的直徑，m；d2為消防水槍的直徑，m。

如果持槍高度為H，則水槍射遠(yuǎn)距離[3]為：

2 數(shù)值分析

在實船上，一般最大為19mm口徑的水槍，消防栓一般最小為50mm最大為0.38，此時值為1.01，所以消防水槍口徑的大小對于整個v2結(jié)果影響不大。

圖2 水槍口徑對射速的影響關(guān)系曲線

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，v2與基本成正比。在實船進行工程計算和驗證時，可以將射遠(yuǎn)距離粗略的寫成：

3 實船驗證

建立模型如圖3所示。

壓力表連接在水槍之前特制的壓力表連接環(huán)上如圖3所示，壓力表讀數(shù)如圖4所示，為0.27Mpa。

持槍人所在位置為第三貨油艙艙口，肋位號為106#，水柱落在大約為122#，肋距為700m，則距離為11.2m。

理論射遠(yuǎn)距離為：

圖3 建立模型

圖4 壓力表讀數(shù)

水槍高度讀數(shù)如圖5所示，為1.1米。

圖5 水槍高度讀數(shù)

噴射距離如圖6所示。

圖6 噴射距離

理論計算結(jié)果為10.98米（運用粗略公式計算值為10.9米），與實際驗證結(jié)果相差約為0.2m至0.3m，理論計算與實際情況較為符合。

4 注意事項

1）上述公式中水為理想流體，沒有考慮水的粘性的影響，在實際驗證過程中，應(yīng)該使水帶平滑光順的放置，避免水流出現(xiàn)較大角度的突然轉(zhuǎn)向；

2）本文沒有考慮風(fēng)向的影響，在實船驗證時應(yīng)充分考慮風(fēng)向?qū)λ畼寚娚涑龅乃魉俣鹊挠绊?。在有條件的情況下，應(yīng)該盡量使用壓力表對消防栓出口處的壓力進行驗證。

表2 水槍的射遠(yuǎn)距離表（供參考）

5 結(jié)論

本文給出了在實船檢驗中，如果消防栓處沒有配備壓力表時，如何驗證消防栓出口處壓力是否滿足SOLAS公約要求的簡易方法。

在實船檢驗時，如持槍高度離開甲板約為1.0米，不考慮持槍高度與消防栓高度的差值，消防栓噴出的是海水，則水槍的射遠(yuǎn)距離約為表1所列數(shù)據(jù)。

如果為河船，則上述公式中的密度值應(yīng)該改為淡水的密度；如果噴射出的水落在了下一層甲板上，則應(yīng)該充分考慮到水落下的高度的影響，此時應(yīng)將上述公式中的H值改為水落下的垂直高度值。

[1]SOLAS公約 2004綜合文本[S].第 II-2章第 10條.2004.

[2]劉鶴年.流體力學(xué)[M].武漢大學(xué)出版社, 2006.

[3]人民教育出版社課程教材研究所物理課程教材研究開發(fā)中心.物理[M].人民教育出版社, 2006(12).