直流道消防炮的开发设计与实验
方 菲，刘平安
（1. 吉林省畜牧业学校，吉林 白城 137000；
2. 南昌职业大学，江西 南昌 330009）
消防炮是通过赋予喷管内的灭火介质（如水、泡沫或气雾）一定动能以获得一定初速度，使其喷射至着火点，以达到灭火效果的常用消防装置。
由于它能远距离作业，使消防人员免受热辐射、有毒浓烟、甚至爆炸的危害，且具有操作简单、安全、灭火效率较高、威力大的优势，在移动消防车、消防船或可能发生严重火灾场所，如石化车间、码头、仓库等场合得到广泛运用[1-3]。
为了使喷头能对准灭火目标或在一定范围内扫射， 通常需要两个转动自由度，即竖直面内和水平面内的往复摆动。
同时为了操作人员能安全并高效完成灭火任务，还对射程（喷射距离）和扬程有一定要求，这对于目前高楼林立的城市消防显得尤为重要。
射程和扬程主要取决于介质喷出时的压力、流量，以及喷嘴形状和尺寸[4-5]，工作环境如风力风向等因素。
在环境和媒介输入压力一定的条件下，媒介流经炮管的压力损失决定了其出口压力，所以减少炮内流道压力损失是提高消防炮工作效率、减少能耗的有效途径。
目前国内外普遍采用的消防炮如图1 所示[6-8]，炮体由若干节管道通过串联方式连接，利用人工（或电机）驱动，经蜗轮蜗杆传动实现炮管在上下和水平两个面内的摆动。
图1 传统串联消防炮Fig.1 Traditional fire monitor
这种串接结构型式的消防炮由于流道存在直角弯曲，对流体动能形成较大损耗即水头损失（单位重量的能量损耗，用长度单位m 表示），直接影响了射程或扬程，降低了灭火效率，导致消防炮性能和适用范围受到了一定限制。
首先根据流体动力学理论，分析比较两种消防炮的管流水头损失情况；
然后利用混联机构代替串联结构，用直型流道代替弯曲流道，实现消防炮炮管的两个自由度运动，机构设计包含选型，尺寸优化和整体结构设计；
最后制作出样机并经过性能测试，验证其有效性。
根据流体动力学理论[9]，消防介质流经流道时的总水头损失hw主要由流经直管时的沿程水头损失hf和流经弯头的局部水头损失hl的总和。
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