Зазначені методи визначення витрат води потребують використання витратомірів, які не завжди зручні для проведення експерименту та мають певну похибку.
В Університеті цивільного захисту України (м. Харків) розроблений принципово новий спосіб визначення об’ємних витрат води за довжиною польоту компактного струменя (рис.3.9).
Рис. 3.9 - Принципова схема визначення об’ємних витрат води від пожежного ствола за довжиною польоту контрольної точки у компактному струмені:
1 – пожежний ствол, 2 – струмінь, А – контрольна точка у струмені.
Принцип запропонованого способу полягає у тому, що при постійному значенні вертикальної координати контрольної точки струменя, залежність довжини польоту струменя від витрат води є однозначною. Спосіб простий, його похибка не перевищує 1% у робочому діапазоні витрат. Це дає змогу при відповідному оснащенні контролювати витрати води від пожежних колонок, пожежних стволів. Спосіб не має аналогів у світовій практиці та захищений патентом на винахід.
Проаналізуємо рух елементарної точки у струмені рідини, що витікає в атмосферу з горизонтально розташованого ствола (рис. 3.9).
При заданій швидкості виходу рідини зі ствола, контрольна точка у струмені за час t зсунеться за горизонталлю на відстань l, яка дорівнює l = v•t
. Одночасно за цей час точка у струмені зміститься у вертикальній площині на відстань
. Тоді
.
Таким чином, при заданій швидкості виходу рідини v та відомій h горизонтальна проекція траєкторії струменя (довжина польоту струменя) за час t дорівнює:
,
де А – коефіцієнт, який визначається:
.
З іншого боку, на підставі рівняння нерозривності потоку витрати рідини G зі ствола при заданій швидкості визначаються наступним чином:
,
де
d – внутрішній діаметр насадка ствола.
Таким чином, при заданій швидкості виходу та відомій величині переміщення струменя за вертикаллю, довжина польоту струменя однозначно пов’язана із об’ємними витратами рідини співвідношенням:
,
що надає можливість визначити витрати води наступним чином:
,
де К – коефіцієнт, який визначається конструктивними параметрами насадка ствола та величиною переміщення за вертикаллю:
.
Формула підходить для визначення об’ємних витрат рідини у діапазоні малих витрат при горизонтально розташованому стволі з насадком.
| « Розрахунок насосно-рукавних систем за допомогою таблиць | 3.4 Подача води на лафетні стволи » |