第一节 消防枪（炮）的技战术性能
【学习目标】
1.了解消防枪（炮）的分类及各种射流的优缺点。
2.熟悉空气泡沫枪（炮）的技战术性能。
3.掌握水枪（炮）的技战术性能。
消防枪、炮是火场上经常使用的喷射灭火剂的工具，其中消防炮的水流量或泡沫混合液流量大于16L/s，干粉喷射量大于7kg/s。
一、消防枪（炮）的分类
消防枪（炮）按喷射介质可分为消防水枪（炮）、消防空气泡沫枪（炮）、消防干粉枪（炮）。
（一）消防水枪
消防水枪按喷射的水的形式可分为直流水枪、喷雾水枪、直流喷雾水枪和多用水枪；按工作压力范围可分为低压水枪（0.2～1.6MPa）、中压水枪（1.6～2.5MPa）、高压水枪（2.5～4.0MPa）。消防水枪的形式见表2-1-1。
表2-1-1 消防水枪的形式
（二）泡沫枪
泡沫枪是以泡沫（混合液）作为灭火剂的喷射管枪。按发泡倍数和结构形式不同可分为低倍数泡沫枪、中倍数泡沫枪、低-中倍数联用泡沫枪。泡沫枪的形式见表2-1-2。
表2-1-2 泡沫枪的形式
（三）消防炮
消防炮按控制方式可分为手动型、电控型和液控型消防炮；按使用功能可分为单用、两用和多用消防炮；按泡沫液吸入方式可分为自吸式和非自吸式泡沫炮。消防炮的形式见表2-1-3。
表2-1-3 消防炮的形式
1. PSY40、PL40多功能水炮
该水炮流量范围广、射程远、功能多，具有直流、喷雾和水幕功能，可根据火场实际要求，转动炮头上的双手柄，即可调节射程和雾化角，实现直流至90°水雾射流的无级调节，操作灵活方便。
2. PS32型水炮
该水炮可利用操纵杆控制仰俯和水平旋转，常装载于消防车上，也可用于固定灭火系统。
3. PS60型水炮
该水炮可装载于消防车、消防艇、油罐区等场所，用于远距离扑救一般固体物质火灾或油罐冷却。
二、射流的类型
消防射流是灭火时由消防水枪（炮）喷射出来的高速水流，一般可分为密集射流和分散射流两种形式，其中分散射流又可分为喷雾射流和开花射流。
（一）密集射流
高压水流经过直流水枪（炮）喷出的密集而不分散的射流称为密集射流。其优点是射程远，流量大，冲击力强；缺点是机械破坏力强、水渍损失大。
密集射流一般适用于远距离扑救一般物质火灾，包括固体物质火灾，阴燃物质火灾，闪点在120℃以上常温呈半凝固状态的重油火灾，石油、天燃气井喷火灾及压力容器气体或液体喷射火灾（主要应用其冲击力切断或赶走火焰）。
（二）分散射流
高压水流经过离心作用、机械撞击或机械强化作用使水流分散成点滴状态，形成扩散状或幕状射流称为分散射流。分散射流根据水滴大小不同，分成喷雾射流和开花射流两种。
1.喷雾射流
当分散射流的水滴平均直径小于0.1mm时，称为喷雾射流。其优点是：①汽化速度快，吸热冷却作用强，窒息效果好；②有良好的冲击乳化作用和电器绝缘性能；③用水量少，水渍损失小；④除烟效果好，隔绝热辐射效果好。缺点是射程较近，冲击力小。
喷雾射流可应用于扑救一般物质火灾、石油化工装置火灾、中小型可燃液体和气体火灾、带电电气设备火灾、室内粉尘火灾；可以运用喷雾射流进行火场排烟以及对有毒、易燃易爆水溶性液体、气体进行稀释驱散、吸收溶解。
2.开花射流
当分散射流的水滴平均直径在0.1～1mm之间时，称为开花射流。其优缺点与喷雾射流相似。
开花射流一般可应用于要求水渍损失小和缺水的火场。
三、直流水枪（炮）的技战术性能
直流水枪（炮）喷射的水流为柱状，射程远、流量大、冲击力强，可用于扑救一般固体物质火灾以及灭火时的辅助冷却等。
（一）直流水枪（炮）的技术性能
直流水枪（炮）的技术性能参数主要包括进水口径、出水口径、额定工作压力、工作压力范围、额定流量、射程等。
1.直流水枪的技术性能
直流水枪的主要技术性能参数，见表2-1-4。
表2-1-4 直流水枪的主要技术性能参数
2.消防水炮的技术性能
常用消防水炮的主要技术性能参数，见表2-1-5。
表2-1-5 消防水炮的主要技术性能参数
（二）直流水枪（炮）的充实水柱
靠近直流水枪（炮）口的一段密集射流，水流密集不分散，能有效地射及火源，称为有效射程，也叫充实水柱，用Sk表示。
1.直流水枪的充实水柱
直流水枪的充实水柱是指由喷嘴起至射流90%的水量穿过直径38cm圆圈止的一段射流长度。
直流水枪的充实水柱在工作压力范围内，随压力的增大而增长，可按公式（2-1-1）计算。
（2-1-1）
式中 Sk——直流水枪的充实水柱长度，m；
hq——直流水枪的工作压力，mH2O；
K——充实水柱系数。充实水柱系数与直流水枪的构造和喷嘴口径有关，水枪喷嘴口径为13mm、16mm、19mm时的K值分别为2.6、2.7和2.8。
例2-1-1 QZ19直流水枪，工作压力为27mH2O，试计算其充实水柱。
解：由题意可知，QZ19直流水枪的K=2.8。
则：
答：QZ19直流水枪在工作压力为27mH2O时的充实水柱约为15m。
2.消防水炮的充实水柱
消防水炮的充实水柱在工作压力范围内，随射程的增大而增长，随水炮仰角的增大而减小，可按公式（2-1-2）计算。
Sk=kSN （2-1-2）
式中 Sk——消防水炮的充实水柱长度，m；
SN——消防水炮的射程，m；
k——充实水柱比例系数，见表2-1-6。
表2-1-6 消防水炮充实水柱比例系数
3.充实水柱的灭火要求
在实际灭火战斗中，扑救不同类型的火灾对直流水枪充实水柱的要求不一样：
（1）扑救火灾危险性较低、辐射热较小的一般工业和民用建筑火灾要求充实水柱不小于10m；
（2）扑救一般的高层建筑火灾要求充实水柱不小于10m，扑救重要的高层建筑火灾要求充实水柱不小于13m；
（3）扑救室外火灾时要求充实水柱不小于15m；
（4）扑救石油化工火灾时要求充实水柱不小于17m。
若充实水柱过小，如小于10m，由于火场烟雾和辐射热的影响，很难射及火源，往往造成灭火人员的伤亡和扑救火灾的失败；若充实水柱过大，如超过17m，由于反作用力较大，不易操控。因此，火场上常用的充实水柱为10～17m。
（三）直流水枪（炮）的工作压力和流量
直流水枪（炮）要产生一定的充实水柱，水流必须具有较大的速度，就需要达到足够的工作压力和流量。
直流水枪（炮）的工作压力与流量可用式（2-1-3）计算：
hq=SqQ2 （2-1-3）
式中 hq——直流水枪（炮）的工作压力，mH2O；
Q——直流水枪（炮）的流量，L/s；
Sq——直流水枪（炮）的阻抗系数。
不同喷嘴口径直流水枪的阻抗系数见表2-1-7。
表2-1-7 不同喷嘴口径直流水枪的阻抗系数
例2-1-2 QZ19直流水枪，当水枪流量Q=6.5L/s时，试计算水枪的工作压力。
解：由题意可知，QZ19直流水枪的Sq=0.634。则：
答：该水枪的工作压力为27mH2O。
直流水枪（炮）的工作压力与流量的计算公式也可变形为：
（2-1-4）
式中 Q——直流水枪（炮）的流量，L/s；
hq——直流水枪（炮）的工作压力，mH2O；
ρ——直流水枪（炮）的流量系数。
不同喷嘴口径直流水枪的流量系数见表2-1-8。
表2-1-8 不同喷嘴口径直流水枪的流量系数
例2-1-3 QZ19直流水枪，工作压力为13.5mH2O，试计算水枪的流量。
解：由题意可知，QZ19直流水枪的ρ=1.256。则：
答：该水枪的流量为4.6L/s。
例2-1-4 QJ32带架水枪，工作压力为60mH2O，试计算水枪的流量。
解：由题意可知，QJ32带架水枪的ρ=3.558。则：
答：该水枪的流量为27.6L/s。
经计算，直流水枪的工作压力、流量与充实水柱的关系，见表2-1-9。
表2-1-9 直流水枪的工作压力、流量与充实水柱的关系
（四）直流水枪（炮）的控制面积与控制周长
直流水枪（炮）战斗力的大小可以通过其流量大小来表示，但在实际工作中，习惯用出水枪（炮）的数量多少来反映火灾的规模大小及现场扑救的实际情况。灭火所需直流水枪（炮）的数量，主要取决于直流水枪（炮）的控制面积和控制周长。
1.控制面积
直流水枪（炮）的控制面积与其流量成正比，与灭火用水供给强度成反比。
（2-1-5）
式中 a——直流水枪（炮）的控制面积，m2；
Q——直流水枪（炮）的流量，L/s；
q——灭火用水供给强度，L/（s·m2）。
例2-1-5 QZ19直流水枪，流量为6.5L/s，火场所需灭火用水供给强度为0.12L/（s·m2），试计算这时QZ19直流水枪的控制面积。
解：
答：QZ19直流水枪的控制面积约为54m2。
例2-1-6 QZ19直流水枪，流量为6.5L/s，火场所需灭火用水供给强度为0.2L/（s·m2），试计算这时QZ19直流水枪的控制面积。
解：
答：QZ19直流水枪的控制面积约为33m2。
灭火试验资料说明，扑救一、二、三级耐火等级的丙类火灾危险性的厂房、库房和三级耐火等级的民用建筑物的火灾，灭火用水供给强度一般为0.12～0.2L/（s·m2）。依上述方法计算，不同的直流水枪的控制面积见表2-1-10。
表2-1-10 直流水枪的控制面积
火场上常用QZ19直流水枪，充实水柱为15m时，流量为6.5L/s，根据计算数据，每支QZ19直流水枪的控制面积为33～54m2。为便于应用和记忆，当建筑物内可燃物数量较少（火灾荷载密度≤50kg/m2）时，每支水枪的控制面积可按50m2估算；当建筑物内可燃物数量较多（火灾荷载密度>50kg/m2）时，每支水枪的控制面积可按30m2估算。
2.控制周长
直流水枪（炮）的控制周长与水枪（炮）的充实水柱、流量、灭火用水供给强度以及水平摆角等有关。QZ19直流水枪的充实水柱一般不小于15m，流量为6.5L/s，灭火用水供给强度一般为0.4～0.8L/（s·m），消防人员使用水枪的水平摆角θ通常为30°～60°。
（1）根据水平摆角θ计算直流水枪（炮）的控制周长
（2-1-6）
式中 l——直流水枪（炮）的控制周长，m；
Sk——直流水枪（炮）的充实水柱，m；
θ——直流水枪（炮）的水平摆角。
例2-1-7 QZ19直流水枪的充实水柱Sk=15m，水枪的水平摆角θ为30°～60°，试计算QZ19直流水枪的控制周长。
解：
当θ=30°时，
当θ=60°时，
答：根据水平摆角θ为30°～60°，QZ19直流水枪的控制周长约为7.9～15.7m。
（2）根据灭火用水供给强度计算直流水枪（炮）的控制周长
（2-1-7）
式中 l——直流水枪（炮）的控制周长，m；
Q——直流水枪（炮）的流量，L/s；
q——灭火用水供给强度，L/（s·m）。
例2-1-8 QZ19直流水枪的充实水柱Sk=15m时，流量为6.5L/s，灭火用水供给强度为0.4～0.8L/（s·m），试计算QZ19直流水枪的控制周长。
解：
当q=0.8L/（s·m）时，
当q=0.4L/（s·m）时，
答：根据灭火用水供给强度为0.4～0.8L/（s·m），QZ19直流水枪的控制周长约为8.1～16.3m。
可以看出，采用两种方法计算出的QZ19直流水枪的控制周长基本一致，约为8～15m，为便于应用和记忆，每支QZ19直流水枪，当充实水柱为15m时，其控制周长可按15m估算。
四、喷雾水枪的技战术性能
喷雾水枪包括低压、中压和高压喷雾水枪，可喷射雾状射流，虽然射程近，但它可将水流变成开花雾状射流，具有冷却效果好、导电性能差等优点，在扑救初起火灾和带电设备火灾中应用广泛。
（一）喷雾水枪的技术性能
低压喷雾水枪的主要技术性能参数，见表2-1-11。
表2-1-11 低压喷雾水枪的主要技术性能参数
（二）喷雾水枪的控制面积与控制周长
喷雾水枪控制面积的计算与直流水枪（炮）的计算相似，可按式（2-1-5）进行计算。但其控制周长的计算，因射流形式的不同，导致与直流水枪（炮）的计算也有所不同，可用式（2-1-8）计算：
（2-1-8）
式中 l——喷雾水枪的控制周长，m；
SN——喷雾水枪的射程，m；
θ——喷雾水枪的水平摆角；
D枪——喷雾水枪的射流宽度，m。
例2-1-9 QW48喷雾水枪，工作压力为58.8mH2O时，射程为11m，射流宽度为5.5m，水平摆角25°，试计算其控制周长。
解：
答：QW48喷雾水枪的控制周长约为10.3m。
五、直流喷雾水枪的技战术性能
直流喷雾水枪又称为多功能水枪，它既能喷射直流射流，又能喷射雾状射流，以适应火场不同的需要，是目前消防灭火救援中最常用的水枪。
（一）直流喷雾水枪的技术性能
直流喷雾水枪的主要技术性能参数，见表2-1-12。
表2-1-12 直流喷雾水枪的主要技术性能参数
（二）直流喷雾水枪的阻抗系数
根据hq=SqQ2，由额定工作压力和额定流量可计算出直流喷雾水枪流量调节开关置于不同挡位时的阻抗系数Sq值，见表2-1-13。
表2-1-13 直流喷雾水枪的阻抗系数
（三）直流喷雾水枪的充实水柱系数
根据
，由额定工作压力和有效射程可计算出直流喷雾水枪流量调节开关置于不同挡位时的充实水柱系数K值，见表2-1-14。
表2-1-14 直流喷雾水枪的充实水柱系数
（四）QLD6/8直流喷雾水枪的工作压力和流量
目前最常用的QLD6/8直流喷雾水枪，当流量调节开关挡位置于8时，其工作压力、流量与充实水柱之间的关系见表2-1-15。
表2-1-15 QLD6/8直流喷雾水枪与QZ19水枪的工作压力、流量与充实水柱之间的关系
例2-1-10 QLD6/8直流喷雾水枪，当流量调节开关挡位置于8，充实水柱达15m时，试计算水枪的工作压力和流量。
解：由题意可知，QLD6/8直流喷雾水枪，当流量调节开关挡位置于8时，K=2.4，Sq=0.938。则：
答：水枪的工作压力为39.1mH2O，流量为6.46L/s。
六、空气泡沫枪（炮）的技战术性能
常用泡沫灭火设备有空气泡沫枪、泡沫炮、泡沫钩管、泡沫管架、泡沫产生器等，泡沫液的混合比例通常为6%或3%，均应在额定工作压力下工作，其中空气泡沫枪的工作压力应不小于50mH2O，否则产生的泡沫量少、质量差。
（一）空气泡沫枪（炮）的技术性能
空气泡沫枪、泡沫炮、泡沫钩管和泡沫产生器的主要技术性能参数，见表2-1-16和表2-1-17。
表2-1-16 空气泡沫枪、泡沫钩管和泡沫产生器的主要技术性能参数
表2-1-17 常见泡沫炮的主要技术性能参数
1.混合液流量
在工作压力范围内，空气泡沫枪（炮）的混合液流量随压力的增大而增大，可用式（2-1-9）计算：
（2-1-9）
式中 Q混——空气泡沫枪（炮）的混合液流量，L/s；
hq——空气泡沫枪（炮）的工作压力，mH2O；
ρ混——空气泡沫枪（炮）的混合液流量系数，见表2-1-18。
表2-1-18 空气泡沫枪（炮）的混合液流量系数
例2-1-11 QP8空气泡沫枪，工作压力为50mH2O，试计算其混合液流量。
解：由题意可知，QP8空气泡沫枪的混合液流量系数ρ混=0.956。则：
答：混合液流量约为6.8L/s。
2.泡沫流量
在工作压力范围内，空气泡沫枪（炮）负压吸入空气产生的泡沫流量随压力的增大而增大，可用式（2-1-10）计算：
（2-1-10）
式中 Q泡——空气泡沫枪（炮）的泡沫流量，L/s；
ρ泡——空气泡沫枪（炮）的泡沫流量系数，见表2-1-19；
β——低倍数泡沫的发泡倍数，通常取6.25，即Q泡=6.25Q混。
表2-1-19 空气泡沫枪（炮）的泡沫流量系数
例2-1-12 QP8空气泡沫枪，工作压力为50mH2O，试计算其泡沫流量。
解：由题意可知，QP8空气泡沫枪的泡沫流量系数ρ泡=5.976，混合液流量系数ρ混=0.956，发泡倍数β=6.25。则：
或：
答：泡沫流量约为40L/s。
（二）空气泡沫枪（炮）的战术性能
空气泡沫枪（炮）的战术性能主要包括充实泡沫柱、控制面积、控制周长、控制高度、控制纵深等，以额定工作压力情况下，泡沫供给强度为1.0L/（s·m2），仰角为45°的QP8和PPY32为例，其战术性能参数见表2-1-20。
表2-1-20 空气泡沫枪（炮）的主要战术性能参数
1.空气泡沫枪（炮）的充实泡沫柱
充实泡沫柱是指靠近空气泡沫枪（炮）喷嘴密集不分散的一段泡沫射流。充实泡沫柱的长度可用式（2-1-11）计算：
Sk=kSN （2-1-11）
式中 Sk——空气泡沫枪（炮）的充实泡沫柱，m；
SN——空气泡沫枪（炮）的射程，m；
k——充实泡沫柱比例系数，泡沫枪取值为0.6，泡沫炮与水炮相同。
例2-1-13 QP8泡沫枪，工作压力为70mH2O时，射程为28m，试计算其充实泡沫柱。
解：由题意可知，充实泡沫柱比例系数k=0.6。则：
答：充实泡沫柱为16.8m。
2.空气泡沫枪（炮）的控制面积
空气泡沫枪（炮）的控制面积可按式（2-1-12）计算：
（2-1-12）
式中 a泡——空气泡沫枪（炮）的控制面积，m2；
Q泡——空气泡沫枪（炮）的泡沫流量，L/s；
q泡——泡沫灭火供给强度，L/（s·m2），见表2-1-21。
表2-1-21 泡沫灭火供给强度
例2-1-14 某可燃液体发生火灾，现使用QP8泡沫枪灭火，若泡沫供给强度为1.2L/（s·m2），当泡沫枪进口压力为50mH2O时，试计算该泡沫枪混合液流量及其控制面积。
解：由题意可知，QP8泡沫枪的混合液流量系数为ρ混=0.956，发泡倍数β=6.25。则：
答：该泡沫枪混合液流量约为6.8L/s，控制面积约为33m2。
（三）其他种类泡沫枪（炮）的战术性能
1.泡沫钩管
空气泡沫钩管的进口压力应不小于0.5MPa，有关计算与空气泡沫枪（炮）相同。
2.空气泡沫产生器
空气泡沫产生器常用于立式液体储罐，空气泡沫产生器的进口压力应不小于0.5MPa。
3.高背压泡沫产生器
高背压泡沫产生器用于氟蛋白泡沫液下喷射灭火，发泡倍数应不小于2，且不应大于4。高背压泡沫产生器的进口压力范围为0.6～1.0MPa，背压范围为0.035～0.25MPa，主要技术性能参数见表2-1-22。
表2-1-22 常见高背压泡沫产生器的主要技术性能参数
思考与练习
1. QZ19直流水枪，工作压力为30mH2O，试计算其流量。
2. QZ19直流水枪，工作压力为27mH2O，灭火用水供给强度为0.12L/（s·m2），试计算其控制面积。
3. QZ19直流水枪，工作压力为20mH2O，试计算其充实水柱。