Cechy użytkowe oraz podstawowe parametry pracy węży tłocznych W-42 stosowanych w pożarnictwie 4

Transkrypt

1 Tomasz Drzymała 1, Wiktor Wąsik 2, Piotr Chudy 3 Szkoła Główna Służby Pożarniczej Cechy użytkowe oraz podstawowe parametry pracy węży tłocznych W-42 stosowanych w pożarnictwie 4 Pożarnicze węże tłoczne są nieodłącznym elementem wyposażania samochodów ratowniczogaśniczych wykorzystywanych w jednostkach ochrony przeciwpożarowej. W działaniach ratowniczogaśniczych węże są używane głównie do transportowania wody lub wodnych roztworów środków pianotwórczych. Podczas akcji ratowniczo-gaśniczych węże pożarnicze narażone są na niezmiernie trudne warunki eksploatacyjne, z tego względu muszą one spełnić szereg wymagań wytrzymałościowych i użytkowych [5-10]. Wśród nich można wyróżnić miedzy innymi: szczelność, wytrzymałość na rozerwanie, odporność na przetarcia i oddziaływanie wysokich temperatur, odporność na rozwarstwienie i przebicia oraz zmianę takich parametrów jak: wymiary, masa, promień zgięcia, czy elastyczność. Wymagania i metody badań wykorzystywane w procesie oceny zgodności węży pożarniczych podczas ich dopuszczenia do użytkowania w jednostkach ochrony przeciwpożarowej zawarte są w obowiązujących przepisach. Obecnie w Polsce podstawą prawną dopuszczania do użytkowania pożarniczych węży tłocznych jest rozporządzenie MSWiA z dnia 27 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wykazu wyrobów służących zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie zdrowia i życia oraz mienia, a także zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania [5]. Pomimo, iż węże pożarnicze płasko składane o wielkości 42 (W-42), występują w przytoczonym akcie prawnym i stanowią alternatywę dla węży wielkości 52 (W-52), w praktyce są niezmiernie rzadko stosowane w jednostkach ochrony przeciwpożarowej w Polsce. W celu określenie przydatności wieży wielkości 42 w działaniach ratowniczo-gaśniczych niezbędne jest poznanie ich parametrów technicznoużytkowych oraz wad i zalet jakie posiadają. Celem prezentowanych w artykule badań jest określenie cech użytkowych i parametrów pracy węży tłocznych wielkości 42 mających zastosowanie w ochronie przeciwpożarowej. Wyniki badań pozwolą ocenić czy badany typ węży spełnia wymagania stawiane przez obowiązujące przepisy. Ponadto analiza wyników umożliwi wyznaczenie obszaru stosowania węży W-42 w działaniach ratowniczo-gaśniczych. Klasyfikacja i budowa pożarniczych węży tłocznych płasko składanych Podstawowy podział pożarniczych węży tłocznych wynika z Rozporządzenia MSWiA [5]. Klasyfikację pożarniczych węży tłocznych zamieszczono w tabeli 1. Pożarnicze węże tłoczne płasko składane dzielą się według: 1. Wielkości kryterium klasyfikacji uzależnione od średnicy wewnętrznej węża podawanej w milimetrach. 2. Odmian kryterium klasyfikacji uzależnione od wyposażenia taśmy wężowej w łączniki węży. 3. Typu kryterium klasyfikacji uzależniona od budowy taśmy wężowej. 1 dr inż. Tomasz Drzymała, Kierownik Zakładu, Szkoła Główna Służby Pożarniczej, Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego, Katedra Bezpieczeństwa Budowli i Rozpoznawania Zagrożeń 2 mgr inż. Wiktor Wąsik, Asystent, Szkoła Główna Służby Pożarniczej, Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego, Katedra Techniki Pożarniczej 3 mgr inż. Piotr Chudy, Starszy wykładowca, Szkoła Główna Służby Pożarniczej, Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego, Katedra Techniki Pożarniczej 4 Artykuł recenzowany. 789

2 Tab. 1. Klasyfikacja pożarniczych węży tłocznych płasko składanych Źródło: Rozporządzenie MSWiA z dnia 27 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wykazu wyrobów służących zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie zdrowia i życia oraz mienia, a także zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania (Dz. U. z 2010 r., nr 85 poz. 553). L.p. Wielkość Odmiana Typ z warstwą 3 52 ŁA ŁM B zewnętrzną bez warstwy zewnętrznej Oznaczenie: ŁA wąż pożarniczy wyposażony w łączniki aluminiowe, ŁM wąż pożarniczy wyposażony w łączniki ze stopów miedzi, B wąż pożarniczy wykonany bez łączników. Pożarnicze węże tłoczne wykonywane są w postaci dwu lub trzywarstwowej. Podstawową warstwę stanowi oplot, który jest wyrobem włókienniczym, tkanym w cylindrycznym obwodzie zamkniętym, a jego główne zadania to przenoszenie naprężeń wywołanych działaniem ciśnienia i zabezpieczenie węża przed uszkodzeniami mechanicznym oraz oddziaływaniem temperatury. Oplot węży tłocznych jest tkany na krosnach okrągłych i składa się z nitek osnowy oraz nitek wątku. Osnowa to nitki, które biegną wzdłuż węża, natomiast wątek stanowią nitki ułożone w poprzek węża. Osnowa oraz wątek przygotowuje się poprzez skręcanie ze sobą odpowiedniej liczby nitek jedwabiu poliestrowego. Warstwę wewnętrzną węża stanowi wykładzina zwana również wkładką. Wykładzina jest warstwą stykającą się z cieczą znajdującą się wewnątrz węża i stanowi jego uszczelnienie. Ponadto wkładka ma za zadanie zmniejszyć opory przepływu wody poprzez zapewnienie gładkiej powierzchni wewnątrz węża. Wykładzina wewnętrzna wykonywana jest z gumy syntetycznej lub plastycznych tworzyw sztucznych takich jak poliuretan lub polichlorek winylu. Wkładka wewnętrzna wykonana jest w postaci cienkościennej rurki o grubości nie przekraczającej 1,0 mm wprowadzanej do środka oplotu i trwale z nim złączona poprzez klejenie. W procesie produkcji wkładka od zewnętrznej strony pokrywana jest klejem [4]. Większość węży stosowanych w ochronie przeciwpożarowej wykonywanych jest w wersji dwuwarstwowej, jednak w przypadku gdy węże przeznaczone są do szczególnie w trudnych warunków eksploatacji używane są wówczas węże trzywarstwowe. Zastosowanie zewnętrznej powłoki zwiększa odporność węża na wysokie temperatury, przecieranie i przebicia, a także ogranicza zdolność nasiąkania taśmy wężowej wodą oraz chroni przed zabrudzeniami (rys. 1). Rys. 1. Wąż pożarniczy tłoczny z łącznikami, bez warstwy zewnętrznej (po lewej) i z warstwą zewnętrzną (po prawej) Źródło: ( r.) oraz ( r.) Węże tłoczne stosowane w jednostkach ochrony przeciwpożarowej wykonywane są w odcinkach o standardowej długości wynoszącej 20 m. W celu umożliwienia łączenia ze sobą węży oraz podłączenia 790

3 węży do elementów armatury pożarniczej wyposaża się je w metalowe łączniki. Elementy te znajdują się na początku i końcu każdego węża przeznaczonego do współpracy z takim sprzętem pożarniczym jak: motopompy, prądownice, rozdzielacze czy hydranty zewnętrzne. Łączniki to rodzaj armatury wodnej najczęściej wykonane ze stopów aluminium lub miedzi. W Polsce łączniki węży wykorzystują system połączenia bagnetowego typu STORZ, pozwalający na szybkie i proste łączenie ze sobą dowolną liczbę węży danej średnicy. Rys. 2. Budowa uszczelki tłocznej i łącznika tłocznego pożarniczych węży tłocznych płasko składanych wielkości i 42 (po prawej). (1) korona, (2) tuleja, (3) metalowy pierścień oporowy, (4) gumowa uszczelka Źródło: Gil D., Wyposażenie techniczne straży pożarnych. Sprzęt i środki gaśnicze, tłum. K. Piszczek, H. Libera, Bydgoszcz Łączniki węży powinny spełniać wymaganie stawiane przez normę PN-M-51031:1991 Sprzęt pożarniczy Łączniki [7]. Łącznik składa się z czterech elementów którymi są: korona, tuleja, pierścień oporowy i uszczelka. Montaż łączników wykonuje się za pomocą drutu w procesie tak zwanego taśmowania. Dopuszcza się inny sposób połączenie taśmy wężowej i łączników jednak połączenie to musi być równoważne co do wytrzymałości, szczelności i bezpieczeństwa. Wymagania stawiane pożarniczym wężom tłocznym Każdy typ węża pożarniczego stosowany przez jednostki ochrony przeciwpożarowej musi być poddany procesowi oceny zgodności, na który składają się badania kwalifikacyjne wykonywane przez akredytowane laboratorium. Badania te wykonuje się w oparciu o wymagania i metody określone w dokumencie odniesienia, którym jest załącznik do rozporządzenia MSWiA [5]. Procedura badawcza pożarniczych węży tłocznych ma na celu określenie ich parametrów eksploatacyjnych i użytkowych, którymi są: a) szczelność i wytrzymałość na ciśnienie próbne, b) maksymalne ciśnienie robocze i minimalne ciśnienie rozrywające, c) wytrzymałość na rozwarstwienie, d) przyspieszone starzenie, e) odporność na działanie wysokiej i niskiej temperatury, f) średnica wewnętrzna i długość węża, g) masa całkowita i liniowa węża, h) promień zgięcia, i) przyrost długości, j) przyrost średnicy zewnętrznej i długości względem ciśnieniem, k) kąt skręcenia, l) odporność na przetarcia. Węże powinny być również w sposób czytelny i trwały oznakowane. Wśród informacji zawartych w oznaczeniu muszą znaleźć się następujące informacje: nazwa lub znak handlowy producenta, rodzaj węża (symbol W), długość (podawana w metrach), średnica wewnętrzna (podawana w milimetrach), rodzaj materiału łącznika, miesiąc i rok produkcji oraz numer świadectwa dopuszczenia do użytkowania. 791

4 Wymagania związanie z ciśnieniem Jednym z najważniejszych parametrów opisujących węże pożarnicze są: maksymalne ciśnienie robocze, ciśnienie próbne i ciśnienie rozrywające. Maksymalne ciśnienie robocze określa górną wysokość ciśnienia, które może wystąpić w warunkach normalnej pracy węża. Ciśnienie próbne to ciśnienie pozwalające ocenić szczelność, odkształcalność oraz ewentualne zmiany strukturalne węża w ustalonych warunkach badań lub próby. Ciśnienie rozrywające jest to minimalne ciśnienie przy którym taśma wężowa może ulec rozerwaniu. Zgodnie z rozporządzeniem MSWiA [5] w odniesieniu do parametrów związanych z ciśnieniem węże tłoczne W-42 powinny spełniać wymagania zawarte w tabeli 2. Tab. 2. Wymagane ciśnienia dla pożarniczych węży tłocznych W-42 Źródło: Rozporządzenie MSWiA z dnia 27 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wykazu wyrobów służących zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie zdrowia i życia oraz mienia, a także zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania (Dz. U. z 2010 r., nr 85 poz. 553). Wielkość węża Max. ciśnienie robocze Ciśnienie próbne Min. ciśnienie rozrywające [mm] [bar] [bar] [bar] ,5 45 Wąż tłoczny W-42 poddany ciśnieniu próbnemu przez 2 min nie powinien rosić oraz mieć wycieków wody (stałych i przemijających). W czasie badania wąż nie powinien wykazywać zmian w strukturze taśmy i innych uszkodzeń na całej jego długości. Wymagania związane z wymiarami i masą węży Wśród parametrów dotyczących masy węży można wyróżnić: masę liniową oraz całkowitą. Masa liniowa węża jest to masa taśmy wężowej wyrażona w gramach przypadająca na jeden metr długości, natomiast masa całkowita to masa kompletnego węża wraz z łącznikami. Długość węża jest określana jako odległość od zewnętrznej części korony jednego łącznika do zewnętrznej części korony drugiego łącznika (bez zaczepów). Średnica wewnętrzna jest to średnica zmierzona we wnętrzu taśmy wężowej. Średnica oraz długość węży tłocznych powinny zawierać się w odpowiednich przedziałach określonych przez rozporządzenie MSWiA [5], zaś dla masy liniowej i całkowitej podawane są wartości maksymalne, które nie mogą zostać przekroczone (tab. 3). Tab. 3. Wymagana długość, średnica, masa liniowa i całkowita węży W-42 Źródło: Rozporządzenie MSWiA z dnia 27 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wykazu wyrobów służących zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie zdrowia i życia oraz mienia, a także zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania (Dz. U. z 2010 r., nr 85 poz. 553). Parametr Jednostka Wymagana wartość Średnica wewnętrzna [mm] Długość standardowa [m] 20±0,5 * Maksymalna masa liniowa dla węża bez warstwy zewnętrznej [g/m] 270 Maksymalna masa liniowa dla węża z warstwą zewnętrzną [g/m] 390 Masa całkowita [kg] 50 *dopuszczalna jest również inna długość węża jednak pod warunkiem, że jego masa całkowita nie przekroczy 50 kg. 792

5 Wymagania elastyczności węży pożarniczych Każdy wąż pożarniczy powinien cechować się właściwą elastycznością określoną przez: promień zgięcia, kąt skręcenia, przyrost średnicy i długości pod ciśnieniem [3]. Promień zgięcia obrazuje zdolność węża do układania się po łuku bez widocznych załamań występujących na jego powierzchni. Wartość promienia zgięcia ma istotne znaczenie podczas prowadzenia linii gaśniczych w wąskich pomieszczeniach takich jak piwnice czy klatki schodowe. Przyrost średnicy i długości węża jest to odkształcenie sprężyste węża wywołane ciśnieniem cieczy w nim występującym. Kąt skręcenia pozwala na ocenę skręcania się węża względem jego osi wzdłużnej pod ciśnieniem roboczym. Nie dopuszczalne jest, aby wąż tłoczny skręcał się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, gdyż może to powodować samoistne rozłącznie węża pod wpływem wzrostu ciśnienia cieczy w jego wnętrzu. Istotne wymagania dotyczące elastyczności węży W-42 podano w tabeli 4. Tab. 4. Wymagane dotyczące elastyczności węży W-42 Źródło: Rozporządzenie MSWiA z dnia 27 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wykazu wyrobów służących zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie zdrowia i życia oraz mienia, a także zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania (Dz. U. z 2010 r., nr 85 poz. 553). Parametr Jednostka Wymagana wartość Promień zgięcia R przy ciśnienie 10 bar [mm] >420 Przyrost długości przy ciśnieniu roboczym E L [%] od 0 do 5 Przyrost średnicy zewnętrznej przy ciśnieniu roboczym E D [%] od 0 do 5 Kąt skręcenia φ* przy ciśnieniu roboczym [ /m] >100 Wymagania wytrzymałość na rozwarstwianie Wytrzymałość na rozwarstwianie należy badać zgodnie z normą PN-EN ISO 8033 [9]. Adhezja miedzy materiałem włókienniczym, a wykładziną, w przypadku wykładziny gumowej, powinna być nie mniejsza niż 1,00 N/mm. Dla pozostałych materiałów wykładziny wytrzymałość adhezyjna powinna być nie mniejsza niż 1,60 N/mm. Przyspieszone starzenie Po czternastodniowym kondycjonowaniu węża w komorze klimatycznej, w temperaturze (70 ± 1) C, badana próbka powinna spełniać wymagania szczelności i wytrzymałości zawarte w [5]. Ponadto po kondycjonowaniu, wytrzymałość na rozwarstwianie nie powinna być mniejsza niż 0,9 N/mm. Odporność na ścieranie Pożarniczy wąż tłoczny posiadający zewnętrzną powłokę powinien wytrzymać 100 cykli próby odporności na ścieranie bez wycieków i roszenia. Po próbie wąż powinien wytrzymać 2 min próbę szczelności i wytrzymałości na ciśnienie robocze. Podczas próby odporności na ścieranie wąż powinien być wypełniony wodą pod ciśnieniem 0,5 MPa i obracać się wokół własnej osi z prędkością 27 obr/min. Ramię z taśmą ścierną o ziarnistości 60 powinno być dociskane do powierzchni węża siłą 105 N i przemieszczać się ruchem posuwisto-zwrotnym wzdłuż osi węża z prędkością mm/s na drodze 80 mm. Czas przebywania ramienia w punkcie nawrotu nie powinien przekraczać 0,1 s. 793

6 Wymagania odporności na niską i wysoką temperaturę Suchy wąż zwinięty w podwójny krąg i kondycjonowany w temperaturze -30 ± 2 C przez cztery godziny, bezpośrednio po wyjęciu z komory klimatycznej powinien dobrze się rozwijać lub rozkładać. Ponadto wąż po kondycjonowaniu powinien dać się zwijać bez załamań, pęknięć i rozwarstwień materiału. Pożarnicze węże tłoczne posiadające zewnętrzną powłokę powinny być poddane badaniu odporności na działanie płomienia. Badany wąż wypełniony wodą o ciśnieniu 0,005 MPa powinien wytrzymać próbę odporności na działanie płomienia bez wycieku wody, przez co najmniej 20 s. Zakres oraz wyniki badań Badania zostały przeprowadzone w Szkole Głównej Służby Pożarniczej w pracowni Zakładu Sprzętu Ratowniczo-Gaśniczego. Z zakresu badań wymienianych w rozporządzeniu MSWiA [5] wytypowano najistotniejsze parametry opisujące węże tłoczne wielkości 42. Po określeniu kluczowych cech wyrobu przeprowadzone zostały badania, które obejmowały: a) określenie średnicy wewnętrznej węża, b) pomiar długości, c) pomiar masy całkowitej oraz masy liniowej, d) określenie promienia zgięcia, e) wyznaczenie względnego przyrostu średnicy i długości pod wpływem ciśnienia, f) szczelność i wytrzymałość na ciśnienie próbne g) określenie wytrzymałości na rozwarstwienie Otrzymane wyniki porównano z wymaganiami postawionymi w przepisach prawa. Próbki poddane badaniom Z faktu, iż obecnie w kraju nie występują węże wielkości 42 posiadające świadectwo dopuszczenia do użytkowania w jednostkach ochrony przeciwpożarowej [11], do badań zostały zakupione węże niemieckiej firmy Ohrdrufer SchlauchWeberei Eschbach GmbH (OSW). Na rynku niezmiernie rzadko spotyka się węże wielkości 42 o wykładzinie wykonanej z tworzywa sztucznego np. PCV. Z tego względu w badaniach użyto pięć sztuk kompletnych węży dwuwarstwowych posiadających wkładkę wykonaną z gumy syntetycznej EPDM. Dodatkowo do badań zastały wykorzystane 4 odcinki taśmy wężowej od długości 1 m każdy. Rys. 3. Zdjęcie badanej taśmy wężowej węża W-42 Metody i stanowiska badawcze a) Wyznaczenie średnicy wewnętrznej taśmy wężowej Do pomiaru średnicy wewnętrznej wykorzystano metalowy sprawdzian stożkowo cylindryczny (rys. 4). Przed rozpoczęciem badania wykonano pomiar średnicy części walcowanych sprawdzianu w dwóch wzajemnie prostopadłych płaszczyznach. Następnie zmierzono długość stożkowej części sprawdzianu. Wykonując badanie metalowy sprawdzian (węższym końcem) wprowadzano do wnętrza 794

7 taśmy wężowej nie używając przy tym dodatkowej siły. Następnie zmierzono odległość od początku szerszej części cylindrycznej do brzegu taśmy wężowej. Korzystając z cech podobieństwa figur wyznaczono średnicę wewnętrzną taśmy wężowej według wzoru 1 [1]. W badaniach użyto następujących przyrządów pomiarowych: suwmiarka o zakresie 300 mm i dokładności 0,05 mm, mikrometr o zakresie mm i dokładności 0,01 mm. ( ) (1) gdzie: d 1 średnica węższej części cylindrycznej sprawdzianu, d 2 średnica szerszej części cylindrycznej sprawdzianu, L 1 odległość od szerszego końca części stożkowej sprawdzianu do początku nasunięcia taśmy wężowej, L długość stożkowej części sprawdzianu, X średnica badanej taśmy wężowej. Rys. 4. Sprawdzian do badania średnicy węży W-42 1 Sprawdzian, 2 Badana taśma wężowa nasunięta na sprawdzian, A węższa część cylindryczna sprawdzianu B szersza część cylindryczna sprawdzianu, C część stożkowa sprawdzianu b) Wyznaczenie długości węża, masy całkowitej oraz masy liniowej Podczas wyznaczania długości węża odcinek rozwinięto na płaskim, równym podłożu, a następnie przy pomocy przymiaru wstęgowego zwijanego zmierzono jego długość od jednej korony łącznika do drugiej. Pomiar masy całkowitej dokonano przez zważenie suchego węża wraz z łącznikami na wadze laboratoryjnej. Przed wyznaczeniem masy liniowej zważono łączniki węża i odjęto ich masę od masy całkowitej. Następnie uzyskaną wartość wyrażoną w gramach podzielono przez długość węża podaną w metrach. Wszystkie badania wykonano dla pięciu próbek węża typu W-42. W badaniach wykorzystano następujące przyrządy pomiarowe: przymiar wstęgowy zwijany o zakresie 30 m i podziałce 1mm, waga laboratoryjna Radwag, o zakresie 0-10 kg, dokładność 1 g. c) Wyznaczenie promienia zgięcia węża Badanie promienia zgięcia węża (rys. 5) opiera się na wizualnej ocenie zachowania się węża ułożonego między dwiema równoległymi prowadnicami: ruchomą (7) i nieruchomą (1). Badany wąż (2) został podłączony z jednej strony do pompy (3), a z drugiej zaślepiony pokrywą wyposażoną w układ odpowietrzający (6) z zaworem odcinającym (5). Po napełnieniu węża wodą i odpowietrzeniu układu, za pomocą pompy podnoszono ciśnienie wewnątrz węża do wartości 0,8 MPa z prędkością około 0,2 MPa/min. Po uzyskaniu wymaganego ciśnienia za pomocą mikrometru dokonano pomiaru średnicy zewnętrznej węża (D). Następnie utrzymując zadane ciśnienie stopniowo zbliżano prowadnice do siebie, aż do momentu, kiedy na wewnętrznej powierzchni węża pojawiło się załamania. Wówczas dokonano pomiaru odległości między prowadnicami i wyliczono promień zgięcia węża według wzoru 2: 795

8 gdzie: R promień zgięcia badanego węża [mm], D średnica zewnętrzna badanego węża przy ciśnieniu 0,8 MPa [mm], L odległość miedzy prowadnicami stanowiska [mm]. (2) W badaniach wykorzystano następujące przyrządy kontrolne i pomiarowe: mikrometr o zakresie mm i dokładności 0,01 mm, manometr glicerynowy WIKA, o zakresie 0-1 MPa i klasa 1,6 przymiar wstęgowy zwijany o zakresie 5 m i podziałce 1mm, stoper. Rys. 5. Schemat stanowiska do badania promienia zgięcia 1 prowadnica stała; 2 badany wąż; 3 pompa zasilająca układ; 4 manometr glicerynowy, 5 zawór odpowietrzający; 6 pokrywa z układem odpowietrzenia, 7 prowadnica ruchoma, 8 zbiornik wody Źródło: Opracowanie własne. d) Wyznaczenie kąta skręcenia, względnego przyrostu długości i średnicy oraz próba szczelności przy ciśnieniu próbnym Odkształcenia sprężyste węży tłocznych wywołane ciśnieniem, można wstępnie ocenić w oparciu o znajomość względnego przyrostu średnicy i długości węża. Zgodnie z rozporządzeniem MSWiA [5] podczas badania maksymalne cieśnienie w wężu W-42 powinno wynosić 1,5 MPa, jednak nie daje ono pełnego obrazu zachowania się węża (np. jego odkształcalności) w warunkach narastającego lub zmniejszającego się ciśnienia wewnętrznego. Z tego względu badania zostały przeprowadzone przy ciśnieniu próbnym wynoszącym 2,25 MPa. Wynikiem badań parametru sprężystości jest wyznaczenie doświadczalnych charakterystyk przyrostu średnicy i przyrostu długości węża w funkcji wzrostu i spadku ciśnienia. Na rysunku 6 pokazano stanowisko do badań, na którym badany odcinek węża (1) ułożono prostoliniowo na obrotowych rolkach zamocowanych w specjalnym statywie (6) i grawitacyjnie wypełniono wodą ze zbiornika zalewowego (3). Podczas tej czynności wszystkie zawory układu za wyjątkiem zaworu odcinającego pompy pozostawały otwarte. Następnie zamknięto zawór odpowietrzający oraz łączący wąż ze zbiornikiem zalewowym i otwarto zawór pompy zasilającej. Po wytworzeniu w wężu ciśnienia 0,05 MPa było ono utrzymywane przez 2 minuty. Następnie na początku, środku i końcu, odcinka pomiarowego za pomocą mikrometru zmierzono średnicę zewnętrzną węża. Badania wykonywano w dwóch cyklach, pierwszy polegał na pomiarach przy wzroście ciśnienia, zaś drugi przy obniżaniu ciśnienia wewnątrz węża. Pierwszy cykl badań rozpoczęto przez równomierne podnoszenie ciśnienia w wężu do wartości 0,2 MPa, następnie analogicznie dokonywano pomiarów dla kolejnych przyrostów ciśnienia aż do uzyskania ciśnienia wynoszącego 2,2 MPa. Ciśnienie zwiększano co 0,2 MPa z prędkością około 0,2 MPa/min. Po osiągnięciu ciśnienia próbnego utrzymywano je przez 5 minut, a po tym czasie ponownie dokonano pomiarów. W drugim cyklu badań stopniowo obniżano ciśnienie do wartości 0,05 MPa 796

9 dokonując pomiarów długości i średnicy przy tych samych wartościach ciśnień jak w pierwszym cyklu. Następnie korzystając ze wzorów 3 i 4 wyznaczono względne przyrosty długości i średnicy. gdzie: L 0 długość odcinka pomiarowego przy ciśnieniu 0,05 MPa [mm], Li długość odcinka pomiarowego przy kolejnej wartości ciśnienia w wężu [mm], E L względny przyrost długości [%]. (3) (4) gdzie: D 0 średnia arytmetyczna z trzech mierzonych średnic przy ciśnieniu 0,05 MPa [mm], Di średnia arytmetyczna z trzech mierzonych średnic przy kolejnej wartości ciśnienia w wężu [mm], E D względny przyrost średnicy [%]. Podczas badania sprężystości węża, badano również kąt skręcenia węża przy zadanym ciśnieniu próbnym wynoszącym 2,25 MPa. Wartość zerowa kąta została ustalona przy ciśnieniu 0,05 MPa. Wartość kąta skręcania przeliczono na metr długości węża za pomocą wzoru 5. gdzie: α kąt skręcenia węża odniesiony do metra jego długości [ /m], α c całkowity kąt skręcenie węża przy ciśnieniu próbnym [ ], L długość węża [m]. (5) Próbę szczelności i wytrzymałości węża (rys. 6) wykonano poprzez obserwację próbki przy zadanym ciśnieniu próbnym wynoszącym 2,25 MPa. Założony czas badania wynosił 5 minut. Podczas badań wykorzystano następujące przyrządy kontrolne i pomiarowe: mikrometr o zakresie mm i dokładności 0,01 mm, manometr glicerynowy WIKA, o zakresie 0-2,5 MPa i klasa 1,6 przymiar wstęgowy zwijany o zakresie 5 m i podziałce 1mm, stoper. Rys. 6. Schemat stanowiska do badania szczelności i wytrzymałości węża 1 badany wąż, 2 ręczna tłokowa pompa ze zbiornikiem wody, 3 zbiornik zalewowy układu, 4 manometr, 5 zawór odpowietrzający, 6 prowadnica z układem rolek, 7 zawory odcinające 797

10 Wyznaczenie wytrzymałości adhezyjnej między warstwami taśmy wężowej Badanie adhezji przeprowadzono na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej LABTEST SP1. W badaniu wykorzystano głowicę pomiarową siły o zakresie 10 kn i klasie 0,5. Prędkość przesuwu trawersy ustalono zgodnie z wymaganiami normy PN-EN ISO 8033 [9] na wartość 50 mm/min, natomiast drogę przesuwu trawersy ruchomej do 100 mm lub zerwania próbki. W badaniach rejestrowano zmiany siły w funkcji drogi trawersy. Z uzyskanej charakterystyki wyznaczono maksymalne wartości sił zgodnie z wymaganiami normy PN-91/C-94250/10 [10]. Średnią wartość siły rozwarstwiającej obliczono jako medianę odczytanych z wykresu wartości maksimów wzmocnień siły. Do obliczeń uwzględniono jedynie maksymalne wzmocnienia znajdujące się w środkowej części wykresu (80 %) zgodnie z rys. 7. Rys. 7. Wykres ilustrujący sposób wyznaczania mediany Źródło: PN-91/C-94250/10 Węże gumowe i tworzywowe Oznaczenie wytrzymałości na rozwarstwianie. Próbki do badań pozyskano przez wycięcie prostopadle do osi wzdłużnej pierścienia taśmy wężowej o szerokości 25 mm ± 0,5 mm. Pierścień przecięto poprzecznie i rozłożono, formując pasek. Następnie oddzielono warstwę wewnętrzną od zewnętrznej tak aby było możliwe zamontowanie ich w uchwytach stanowiska pomiarowego. Następnie próbkę montowano w uchwytach tak aby kąt między oddzielanymi warstwami wynosił około 180 (rys. 8). Po zamocowaniu próbki uruchomiono stanowisko badawcze. Badaniom poddano cztery próbki taśmy wężowej. Rys. 8. Wygląd taśmy wężowej zamontowanej w maszynie wytrzymałościowej oraz próbki po badaniu wytrzymałości adhezyjnej 798

11 E L [%] E D [%] Logistyka nauka Uzyskane wyniki badań zostały przedstawione w tabelach 6 i 7 oraz na rysunkach 9 i 10. Tab. 6. Średnice wewnętrzne węży pożarniczych i kąt skręcenia Badany Średnica wewnętrzna taśmy wężowej Kąt skręcenia Promień zgięcia parametr [mm] [ /m] [mm] Wartość 42,82 57,95 404,23 Tab. 7. Masy poszczególnych węży bez i z łącznikami oraz masa liniowa L.p. Parametr Numer Masa całkowita Masa całkowita taśmy wężowej (bez łączników) [kg] [m] [g/m] Długość węża Masa liniowa próbki [kg] 1. I 5,259 4,609 20,35 226,5 2. II 5,329 4,679 20,5 228,2 3. III 5,156 4,506 20,17 223,4 4. IV 5,174 4,524 20,30 222,9 5. V 5,062 4,412 20,04 220,2 6. Średnia 5,196 4,546 20,27 224,3 1,2 6 1,0 5 0,8 4 0,6 3 0,4 2 0,2 1 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Ciśnienie [MPa] 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Ciśnienie [MPa] Rys. 9. Charakterystyka względnego przyrostu długości E L oraz względnego przyrostu średnicy E D względem ciśnienia 799

12 Rys. 10. Wyniki badania wytrzymałości adhezyjnej węży W-42 Tab. 8. Wyniki badania wytrzymałości adhezyjnej węży W-42 L.p. Maksymalne wartości siły wyznaczone z wykresu [N] Próbka 1 Próbka 2 Próbka 3 Próbka ,9 67,53 55,63 61, ,14 67,68 55,41 60, ,58 65,2 59,21 65,2 4 58,99 64,32 61,99 60, ,06 66,51 62,28 64, ,12 71,84 68,05 66, ,69 75,49 71,33 61, ,63 72,35 72,57 66, ,63 70,31 75,49 63, ,38 72,21 76,59 59, ,62 73,52 74,4 70, ,08 70,53 83,1 73, , , , ,95 Mediana 65,12 70,42 69,69 65,20 Średnia 67,6 Wytrzymałość adhezyjna [N/mm] 2,7 800

13 Podsumowanie i wnioski Pożarnicze węże tłoczne wielkości W-42 w szerokim zakresie są stosowane w wielu krajach Unii Europejskiej. Pomimo, iż przepisy prawa krajowego przewidują możliwość dopuszczenia tego typu węży do użytkowania przez jednostki ochrony przeciwpożarowej w Polsce, żaden z producentów nie posiada odpowiednich dokumentów potwierdzających spełnienie przez powyższe wyroby odpowiednich wymagań techniczno-użytkowych. Przeprowadzone badania pozwalają na zapoznanie się z podstawowymi parametrami węży W-42 oraz ocenę ich przydatności do użytkowania podczas działań ratowniczogaśniczych. Na podstawie przeprowadzonych badań sformułowano następujące wnioski: 1. Wyniki wszystkich przeprowadzonych badań potwierdzają zgodność węży W-42 z wymaganiami rozporządzenia MSWiA [5]. Wyjątek stanowi niewłaściwe znakowanie, które wynika z faktu, iż badane węże nie są dostępne na rynku krajowym i zostały sprowadzone z zagranicy. 2. Węże wielkości W-42 posiadają niską wartość promienia zgięcia, co sprawia że linie gaśnicze z nich wykonane można prowadzić bez powstawania zagięć taśmy wężowej skutkujących ograniczeniami wydajności tworzonych układów. Łatwiej się nimi manewruje co sprawia, że stanowiska gaśnicze zasilane wężami W-42 są mobilne i poprawiają ergonomię pracy strażaków. 3. Węże wielkości W-42 posiadają niskie wartości względnego przyrostu średnicy i długości co sprawia, że z powodzeniem mogą być one używane w ograniczonych przestrzeniach takich jak klatki schodowe, czy piwnice. 4. Węże W-42 posiadają wysoką odporność na rozwarstwienie, która ponad dwukrotnie przewyższa stawiane wymagania. Świadczy to wysokiej wytrzymałości i żywotności badanych wyrobów oraz potwierdza właściwe ich wykonanie. 5. Budowa łączników węży wielkości W-42 umożliwia podłączanie ich do łączników i nasad wielkości W-52 bez konieczności stosowania przełączników. Sprawia to, że węże wielkości W-42 są kompatybilne z obecnie stosowną armatura pożarniczą. 6. Węże wielkości W-42 pomimo zastosowania gumowej wykładziny cechują się stosunkowo niedużą masą całkowitą, która dla węża o długości 20 m wynosi około 5 kg. Parametry techniczno-użytkowe węży wielkości W-42 potwierdzają, że ich stosowanie może przyczynić się do poprawy ergonomii pracy strażaków. Kolejnym argumentem potwierdzającym słuszność postawionego wniosku jest fakt, że zastosowanie węży W-42 nie wymaga dodatkowych inwestycji w postaci wymiany lub uzupełnienia armatury pożarniczej ani dostosowania samochodów ratowniczogaśniczych do ich przewozu. Analizując wymagania stawiane powszechnie stosowanym wężom W-52 można stwierdzić, że badane wyroby mogą stanowić dla nich alternatywę w wyposażeniu pojazdów pożarniczych. Należy podjąć działania organizacyjne, prawne i edukacyjne propagujące stosowanie badanych wyrobów w działaniach ratowniczo-gaśniczych. Streszczenie Pożarnicze węże tłoczne to wyroby bez których skuteczne działania jednostek ochrony przeciwpożarowej byłyby niemożliwe. Są to wyroby o prostej, lecz różnorodnej konstrukcji i parametrach technicznoużytkowych. Przepisy prawa krajowego przewidują obecnie stosowanie w jednostkach ochrony przeciwpożarowej węży tłocznych o jednej z czerech wielkości (25, 52, 75, 110). Obecnie żaden z węży wielkości W-42 nie posiada świadectwa dopuszczenia do użytkowania, co sprawia, że wyroby te praktycznie nie są stosowane. W referacie omówiono badania pożarniczych węży tłocznych W-42 oraz porównano ich parametry z wymaganiami norm i rozporządzenia MSWiA [5]. Na podstawie przeprowadzonych badań określono podstawowe cechy użytkowe węży W-42 oraz sformułowano wnioski końcowe na temat możliwości dopuszczenia ich do użytkowania. 801

14 Features and analysis of the selected parameters of the hoses W-42 used in fire protection area Abstract Fire hoses are products without which effective operation of fire protection units would be impossible. These are products with a simple yet diverse design and technical and operational parameters. The national regulation of the fire protection allow of use one of the four sizes hoses (25, 52, 75, 110). Currently, none of the fire hoses the size of the W-42 does not have a certificate of approval to use, which makes these products are practically not used. The paper presents the study of fire hoses W-42, and compared their performance with standards and regulation of MSWiA [5]. Based on the study are defined the features of fire hoses W-42 and are formulated conclusions on the potential for allowing them to use. LITERATURA / BIBLIOGRAPHY [1]. Gałaj J., Pawlak E., Zegar W., Laboratorium z hydromechaniki, Wydawnictwo SGSP, Warszawa [2]. Gil D., Wyposażenie techniczne straży pożarnych. Sprzęt i środki gaśnicze, tłum. K. Piszczek, H. Libera, Bydgoszcz [3]. Chudy P., Kupicz W., Suchecki W., Wąsik W., Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 3, Badanie odkształceń pożarniczych węży tłocznych, SGSP, Warszawa [4]. Perkowski J., Wybrane problemy eksploatacji pożarniczych węży tłocznych na przykładzie województwa śląskiego. Praca magisterska napisana pod kierunkiem dr inż. Włodzimierza Sucheckiego, SGSP, Warszawa 2009 r. [5]. Rozporządzenia MSWiA z dnia 27 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wykazu wyrobów służących zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie zdrowia i życia oraz mienia, a także zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania (Dz. U. z 2010 r., nr 85, poz. 553). [6]. PN-87/M Sprzęt pożarniczy. Pożarnicze węże tłoczne. [7]. PN-M-51031:1991 Sprzęt pożarniczy Łączniki. [8]. PN-EN ISO 14557:2003 Węże pożarnicze Węże ssawne gumowe i z tworzyw sztucznych oraz zespoły węży. [9]. PN-EN ISO 8033: Węże z gumy i z tworzyw sztucznych. Oznaczenie adhezji między warstwami. [10]. PN-91/C-94250/10 Węże gumowe i tworzywowe Oznaczenie wytrzymałości na rozwarstwianie. [11]. Wykaz Świadectw Dopuszczenia CNBOP PIB, Wyroby spełniające WTU określone w załączniku rozporządzenia MSWiA z dnia r., Dz. U. nr 85, poz 553 (data aktualizacji: r.) [12]. ( r.) [13]. ( r.) 802