ガンタイフ。放水器具の散水分布の実験結果について - 東京消防庁

消防科学研究所報４２号（平成１７年）
ガンタイフ。放水器具の散水分布の実験結果について
根本昌平*玉越孝ーへ菅原洋ーペ富因坊村
概要
本研究は、東京消防庁で平成 1
6年度に採用したガンタイプの放水器具について、散水分布の実験行い、その水量を
測定した。また、得られたデータを基に、初夏度、空気抵抗率を算出し、肋k
仰角を変化させときの散水分布を都地
による数値計算で求めた。
1 はじめに
平成 1
5年度以前、東京消防庁では、フォグガン、 2
1型改良
器具を使用していた。前者は高圧、少水量タイプで、
等の肋k
後者は、放水圧に比例し放水量が増加するタイプのものである。
消防科学研究所では、平成 1
5年度の実験計画からこの両方の
6年度から
特性を合わせもつガンタイプノズルに注目し、平成 1
写真 2 7
クロン社製
その研究を実施することにしたこれと平行するように、東京
ン
コt
"ネーションノス)
タ
ー
ポ
シ
ー
エ 7卜
ノ
ス
ソ
レ
消防庁では、平成 1
6年度中に「糊 I
J消火中隊」を編成すること
)の
になり、その装備の 1つにターボジェッ卜ノズル(写真 2
写真 3 7
クロン間i
アターボジェットノズル
採用を決定した。消防科学研究所では、関係部署と協力し、消
ターボジェットノズルは、 2
1型改良ノズルと同様、管そうで
火実験、放水実験等を実施してきた。今回は、勧k
分布の実験
絞られた水流がノズノレ先端の衝突板にぶつかり肋k
する。 2
1型
について報告する。
改良ノズノレとの違いは、噴霧の作り方が、ノズノレ先端(ラッチ)
なお、東京消防庁では、ターボジェットについて「ガンタイ
プノズルj と呼称しているが、ここでいうガンタイプノス‘ルと
)
を回転させると、展開角が広がり放水口周囲の回転歯(写真 4
に接触し、細かい噴霧を作り出す。 (写真 5，
6
)
は、ターボジェッ卜ノズルとコンビ、
ネーションノズルの総称を
言う。
2 実験の目的
ガンタイプノズルについて散水分布の実験を行い、その結果
から数値計算をおこない散水分布を予測する。
3 実験日時及び場所
(
I
) 日時
平成 1
6年 8月 1
7日8時 3
0分
写真 4
から 1
7時 0
0分まで
hrγ ェ
ッ
ト
ノ
スV 肋 k
口
(
2
) 場所
東京消防庁消防科学研究所
南側敷地(写真1)
(東京都渋谷区幡ケ谷 3-5ー 1
1
)
写真 I 南保慨世
4 実験設定
(
I
) ガンタイプノズル
ガンタイプノズルとは、取手が拳銃のように握るタイプのノ
ズノレで、写真 2，3て守すターボジェッ卜ノズル、コンビネーシ
写真 5 回転歯作動なし
イ
写真 6 回転歯が作動
コンビネーションノズル
ョンノズ'ルをし、う。このノズルは、米国の消防は現在一般的に
コンビ.ネーションノズル(写真 3参照)は、ターボジェッ
使用されており、概ね 100~500L!s の肋k量が手元で調整及び
卜ノズ、
ル
と基本構造は変わらないが、衝突板の中央に、スムー
スが単独に加工している。つまり、 2種類のノズルを合わせも
開閉ができる。
っている。放水もスムースを放水しながら、写真 7のように別
*第一研究室
*
*
毛
k
.
J
lI
消防署
1
6
系統で畦語家肋1<ができる。噴霧放水は、ターボジェットと同じ
方法で7
形成しノズル先端を回転させると、噴霧が展開し広がる。
散水分布、放水量及び風速を行った。
ウ測定方法
さらに展開を広げていくと、写真 8のように噴霧からパラボラ
放水量の測定は、「閉鎖型スプリンクラーヘッドのぜ術上の規
3
.
3
c
m四方の金属製粉を使用した。
格を定める省令Jを参考に、 3
状に薄い水流膜を形成する。
金属製析は、放水方向に h 間隔に配置し、 2
0秒澗放水 U留ま
った水量を計測した。なお、実験 3
4は、実験 3
3のストいー
卜肋k
による水量の差を見るため、 6
0度の放水が析に入らない
ように金属製析を設置した。風速の測定は、実験 2と同じ。
表 l 肋k
条件
ス
/ ル元圧
J
写真 7 2系統同時放水
写真 8 噴霧放水のみ
肋k
器具
実験番号
肋k
形状
/
仰角
(
2
) 放水体形
(~ i
巳」
測定器
時
圭
十
実験 3
1
ダ
ー
ポシー
ェ
ッ
ト
3
0度
実験 3
2
ゲ
ー
ポ γヱ
ッ
ト
ストレート
実験 3
3
ン
コ t"
ネ}シン
ョ
ストレート
4
実験 3
コ
ンtずネ
ー
シ
ョ
ン
ス
ト
レ
ー
ト+
6
0度
水量計/
6
5
r
o
mx1
- 6
5
r
n
r
nx1
/
6 測定機器及び設定
図 l 放水体形
(1)水量計
国際興業問日
5 実験方法
測定範囲 Oから 1
0
0
0
L
/
m
i
n
(
1
) 実験 1
実験 lは、ターボジェットノズルを高さ 0.7mの高さからノ
(
2
) 映像記録
CR-VX2000
附S
C
ソニー社製 D
.
3
M
P
aで仰角を 3
0度から 4
5度に変化させたときの最
ズル元圧 0
ア測定項目
1
/3
0コマ手動焦点
録画 SP←ド
大水平到達距離を計測した。
(
3
) データ記録
データロガー江藤電樹盟 9221A
回世
最大水平到達E
測定間隔 0
.
4秒
イ測定方法
(
2
) 実験 2
(
4
) 風速計
TESTO 干措~
実験 2は、ターボジェットノズルを 0.7m
の高さから水平に
ア測定項目
FS 452
浪J
I
定範囲 Oから 10m/s
3
M
P
aで責財tし、ストレートから展開してして過程
ノズル元圧 0.
の中で最大水平到達距離を計測した。
NEC社製 LH300/3
ノ〈ーソナルコンヒ。
ュータ
ビデオカメラ及び目視で行った。
7 実験結果
(
1
) 実験 1
表 2のとおり
肋k
量、放水回世及び配車
表 2 最大水平到達Z
団住の結果
イ測定方法
放水E
団住は、ビデオカメラ及び目視で行い、放水は、持f
d
量計
1
[Jl芦ー
古賀オく E巨禽佳
くrn)
平周恩且i
息
(rn/s)
と風速計のデータはテータロガーを経由しパソコンに蓄積した。
30
31.0
0.5
31
31.0
0.
4
(
3
) 実験 3
32
31.0
0.
3
33
31.0
0.3
34
32.0
0.5
を使用し仰角 9度で放水したときの散水分布を新剣した。放水
35
32.0
0.4
仰角は、実験場所の関係で決めた。
36
32.5
0.
3
37
33.
0
0.
5
ア放水条件
38
34.0
0.5
39
32.5
0.
6
40
32.
5
0.
5
41
31.0
0.
6
予めポンプ皆k
圧を高めに設定して行った。
42
31.0
0.8
43
31.0
0.8
イ測定項目
44
30.0
0.8
45
29.
0
0.
5
実験 3は、コンビネーションノズノレとターボジェットノズル
表 1のとおり。
3MPaになるように、
放水圧力は、放水時にノズル元圧が 0.
1
7
0
.
3
M
P
a
9度
(
2
) 実験 2
(
3
) 実験 3
表4
、表 5
1~4 、
表 3のどおり
表 3 ターボジェットの最大水平到達E
鴎住
そラ、y 弓F
官
2_5
官
3
官
2_5
官
3
2
官
2 O
官
3
3
官
2_0
官
3
4
官
2 閉口
1_3
副
5
12_0
官
3
自
百
2_0
官
3
7
官官四百
8
9_0
9
7_0
官
官。
5_0
1_3
官官
4_0
l
¥
金析の関
放水量
収水量
L/20秒)
(L/20
秒
、
)(
'-3
1.3
回収率
平均蝿連
(m/s)
実験3
1
4
4
_
6
1
1
4
.
0
3
9
.
2
%
1
.
7
実験3
2
3
86
1
1
2
.
8
3
4
_
2
%
1
-0
実験3
3
2
2
.
2
5
2
.
8
4
2
.
0
唱
0
.
6
実験3
4
1
8
.1
1
3
2.
1
1
3
.
7唱
0
.
3
幅
3
'-3
12
官
表 4 放水量の回収率
ドホ距離(.，.-，平均皿五旗印/，，)
o
図2
1~4 のとおり
官‘ 3
3
'-3
表5-1 実験 3
1 (ターボシマリトノズル・仰角 9度
放水汗会伏 3
0度)
筒先から叩水平距殖
25m
58
57
ヨ
串
醜
臣
S6
55
陣
持
薄
54
手
53
}
52
S1
距
揖
掴
水
捌
量
合計
24m
o
2
:
>
明
o
22m
o
。。。
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
。
o
o
o
o
o
o
o
o
o
21m
2倫明
。
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
。
。
o
o
o
19m
18m
o
o
o
o
17m
o
o
o
。
。。
o
o
o
o
o
o
。。
16m
o
o
o
o
o
o
o
o
1
5m
1
告別
13m
o
12m
o
11m
o
o
:
l
O
"
1
6
26
23
39
40
33
1
1
1
290
636
646
8m
o
8m
o
7m
o
24
6m
o
o
4
5m
o
o
o
o
552
3
1
1
1
6
8
1
0
9
7
2
82
8
1
651 270 Ul9 2
.
6
4
5 2.
490 2.686
7
9
0
458
3
58
247
322
326
7
2I 423 1
.476 2、
474 2
.
3
0
4 3
.
8
9
2
855
595
512
416
383
3
2
1
491 513 1
.
0
9
1 2
.
5
6
0
.
4
8
8 1
.803 1
516
5
曲
474
456
4
0
1
317
851 5
0
5 1
周抽
1
6
9
1
0
2
9
1
68
80
83
5
8
38
29
22
1
6
3
1
37
64
2
朗
419 U09
1
6
6
1
1
1
306
7
8
3
290
∞ 11.129
01 383 2師 8 5
.
7
0
5 8
.
3
3
0 7
.
1
0
.
9
軸
10m
o
4
.
6
表5
2 実験 3
2 (ターボγェットノズル;仰角 9度放水形状
1
8
.7
1
2
.
8
1
5
.
9
2
4
.
9
2
.
7
32 1
.575 1
.
2
8
1 1
.
2
8
4 1
.
1
5
9
.
893 1
6
.
1
4
.
2
3
.
5
2
.
9
2
.
9
4m
o
o
o
o
o
o
o
o
o
3m
2m
o
o
o
o
o
o
o
1m
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
。
。。
。
。。
G
o
2
.
8
ストレート)
構先からの車平距媛
25m
串
型
噂
車
2命n
22m
S8
o
57
01 220 1
.
4
8
4 1
，
084
56
o
o
55
o
23m
1
4
9
5
8
1
481
1
1
4
1
，
4
0
1
1
.052
.770 1
01 1
.203 2
.
2
8
8 1
，
806 1
.
45
1
7
曲
1
7
9 4
.
6
6
0 5
.
0
1
8 2
.
1
3
1
睦鑑別合計
01
揖水量
18m
43
o
)
53
19m
2
5
1
51
ヨ
「
2
白羽
9
1
52
54
64
223
。。
o o 。
o 。 o
官
陣
持
軍
21m
36
o
o
54
601 254
o
o
o
o
o
o
o
o
o
398
17m
o
1
.0I 1
9
.
5
2
2
.
4
1
2
.
2
1
0
.
2
o
15m
o
1
命前
1
訴前
o
o
o
12m
"
0
可
o
o
G
10m
9m
o
o
66
52
42
523
420
280
224
206
1
3
9
1
0
8
1
0
5
7
2
957
820
617
499
436
386
304
292
1
9
8
398
339
284
295
270
237
235
1
9
8
1
6
0
32
32
35
39
58
50
60
6
2
o
o
o
5
1
3
o
o
o
。
o
o
o
o
o
9
.
4
5，
3
o
o
o
3，
3
2，
9
。。
。
1
，
289 1
.
11
0 1
，
006
4
.
4
G
o
o
G
G
。
。。
。o
820
697
6
5
5
492
2，1
1
.
8
1
.
7
1
.3
2，
8
8m
o
o
80
399 7
.
5
3
2 8
.
7
3
1 3
.
0
3
5 1
.6
9
1
.
6
8
5 4
.
9
3
3 3
.
6
3
9 2
軸
1
6m
7m
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
6m
5m
。
G
G
。。
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
4m
3m
2m
1m
o
。
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
G
。
。
。。
o 。
o
o
o
。
o
o
o
o
。。
表5
3 実験 3
3 (コンビネーションノズル:仰角 9度放水形状ストレート )
筒先から由水平距厳
25m
58
57
E
串
醜
臨
56
55
陣
持
簿
Z
)
54
53
52
51
距
揮
離
水
掛
量
告t
t
軸
o
2命n
。
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
23m
o
o
o
22m
。。
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
21m
。
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
2
1
伽
19m
1
動明
。。
o
o
o
o
o
17m
o
16m
。。
o 。
o
o
o
15m
o
o
o
1
命n
13m
o
o
o
o
12m
o
11m
。
o
o
10m
34
33
46
5
5
30
333
1
9
1
240
272
1
9
8
1
3
8
1
1
2
01 638 2
.
8
3
4 1
，
978 1
，
1
7
0 1
，
266
625
7
9
2
545
349
2
6
2
210
1
9
6
1
4
6
1
3
6
1
1
4
1
9
3
340
342
01 654 1
，
629 1
.
3
0
1
o
o
1
8
7
o
260
。
1
9
3
o
259
1
.
390
7
3
2
5
0
1
2
1
1
293
245
57
39
o
o
o
。
o
o
01 1
.650 5曲 3 3
.
8
1
4 3
.
1
1
2 2
.
574 1
.
.
316 1
.
0
4
6
.
5
9
6 1
8，
3
2
2
.
9
172
1
4，
0
11
.
7
7
，
¥
5，
9
1
8
4，
7
o
o
o
o
9m
o
o
o
。
7
3
9
6
1
1
466
3，
3
2，
6
2，1
o
8m
。
o
o
o
o
o
o
o
1m
o
G
G
G
G
G
。
G
G
o
o
o
o
o
o
o
o
o
6m
5m
命n
3m
2m
。o o o
。o o o
。o o o
o o 。 o
。。o o
。o o 。
o o o 。
o o o o
o 。 o o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
1m
o
o
o
o
。
o
o
o
o
表5
4 実験 3
4 (コンビネーションノズル・仰角 9度放水形状ストレート + 展開 6
0度)
筒先からの*"'11;極
25<明
o
o
o
o
o
o
58
Sヲ
翠
圃
55
膏
争
陣
時
54
ヨ
53
}
52
「
51
E
匝a
水
E量
刷
L
o
o
23m
o
o
o
22m
21m
o
o
。
。
。。
o 。
o o 。
。。。。
o 。。 o
o 。。
56
串
、
守
命
2
古I
t
o
o
19m
43
59
2
5
6
406
3
7
1
。
0
1
20
o
o o
8
3
1
9
6
652
1
.
1
3.
6
日m
o
。。
50
2
6
1
18m
o
871 238
1
0
9
軸
o
o
2
ルn
o
o
15m
o
o
14m
o
o
o
、
1
2
0
13m
。
o
o
1
1
0
1
4
2
1
4
0
1
8
5
7
6
4 1
.
147 1
.
0
8
1
9
7
7
814
628
1
.2
06 1
.582 2
.
229 1
.
406
220
68
2
曲
。
o
33
1
3
8
16m
8
8
1
554
395
244
1
8
0
1
7
5
1
5
9
1
4
2
4
3
47
69
59
39
。
o
。
o
o
4.
21 1
0.
4
1
4.
6
2
0
.
9
1
2.
4
1
5.
6
9.
5
.
~~
J
11m
10m
o
o
o
o
Bm
衛官
o
7m
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
、
動m
島y
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
3m
倫明
o
2m
o
o
o
o
。
。
o o
。。o
o 。 o o
。。o 。
o o 。
。o 。。
。。o 。
。o o o
。。o o o o
o 。 o 。。。 o 。 o 。 o
。。。o 。o 。。。。o 。
。o 。。。o o 。。o 。o
o
.
8
9
1 2.
7
7
1 1
653 3
，
8
0
1 2.
824 2.
244 1
.
1
2
6 1
.389
7
.
7
図2
1 実験 3
1の散水分布(主財t
形状 3
0度)
5.0∞ ~
o
o
o
o
o
o
o
図2
2 実験 3
2の散水分布(左財t
形状:ストレート)
∞o
旦
4，
別
∞
_
.
.
.
.
' - - - _ _ _ ∞0
3
.
5
∞V'.
.
A
•
J
3.
5
∞
4 0"
"
'
-
図2
3 実験 3
3の散水分布(放水形伏ストレート)
1∞O ~
・
・・
2.500，
.
.
.
.
2.
000，
.
.
.
.
-
図2
4 実験 3
4の散水分布倣水形伏:ストトト十印度)
∞o
3
∞
一一一ー一一一ーーl
2
.
5
∞
~
2，
0
8 考察
し t~ このため一昔日のラッチで、は、放水距離が測定できなかっ
(
1
) 実験 1
た
。
表 2よりターボジェットノズルによる最大水平到達距離の仰
角は、 3
8度であった
q
各仰角を変えた時の風速は、 lm/min以
(
3
) 実験 3
ア実験3
1
ターボジェッ卜ノズル 3
0
下であることから、風の影響は、少なかったと考える。
(
2
) 実験 2
ターボジェッ卜ノズルの放水状態は、ラッチ lから 7までが
度の状況は、表 5-}、図 2
1
に示すとおり、肋k
醐住民 5
ストレートで、ラッチ 8からが噴霧だった。放水距離は、スト
mから 16mの範囲で、あった。
前後を保っていたが、噴霧になるラッチ 8か
レートのとき 12m
散水量は、 11m (
2
4
.
9%) を
崩御 1
短くなり、ラッチを上げるほど、噴霧が細か
らは、放水E
最大に 11mから 13m~こ 70 %
くなった。その様子は、はじめ水平に飛んだ噴霧が、重力より
が集中した。
落下していたが、展開を広げるとだんだん風にのるように放水
1
9
写真 9 実験 3
1(
3
0度)
図3 肋
k
距離に対する散水分布の割合
mの範囲であった。勧k
量は、 17m (20.9%) を最大に 15mか
ら 19mに 70%が集中した。
3
0
.
0
肋
2
5
.
0
k誌は、ストレートの部のし対十量してないので、 60度で
放水した且ーと分けて考えなければならなし、表 4から実験 3
3
2
0
.
0
のストレートで放水した水量の回収率が 42%であることから、
同様に、実験 3
4でも 42%の肋k
量を回収すると仮定すると、
'
s1
5
.
0
ストレートは、 4
3
L
/
20
sとなり、残りが 60度の 8
9
.
1L
!
2
0
sにな
1
0
.
0
っむその害恰は、それぞれ 3
2.
5%、67.5%になった。(図 5
5
.
0
参照)
。
。
25m
20m
15m
10m
水平距厳
3と 3
4のストレートは、同じノズル元圧で放水した
実験 3
5m
4の最大水平妻￨国翠鴎佐が 2mほど遠かった。実験 3
4
が、実験 3
イ実験3
2
では、 6
0度放水が加わりノズノレ圧力の低下を補うためポンプ圧
ターボジェッ卜ノズノレス
力を実験 3-3 より上げたため、動~前のノズル元圧が実験 3.3
より上がり、長V.K直後の数秒l
こ影響がでた結果と考える。
2、図 2
2
トレートは、表 5
に示すとおり、肋k
距離が、
図 5 コンビネーションノズ、
ル
分布の害l
恰
(ストレート +60度 ) の勧k
10mから 24mの範聞で、
あ
った。散水量は、 22m
(22.4%)を最大に 20mか
ら 23mlこ60%が集中した
ロストレート +60度
写真 1
0 実験 3
2(ストトト)
ウ実験3
3
コンビネーションノズ
ノレストレートは、表5-3、
3に示すとおり、放
図2
水距離が、 10mから 20m
の範囲で、あった。勧k
量
22.9%) を最大
は
、 19m (
"
"
'
，
，
-恥n"'，
..'
/
'
O
n
I
，
.
・n
.
.
.伽
，
畑
町
.
，
.
.It...11... 10r00 ...
I
.
.
.
.'
写真 1
1 実験 3
3(
ス
ト
レ
ー
ト
)
.
.
.
.
.
，":
;
.
4
，."
t. 1
"，
.
，
.
オ放水量
ターボジェットノズルは、表 4よりストレートと 3
0度の放
に 16mから 20mlこ 70%が
水量がほとんど同じだ、った。これに対し、コンビネーションノ
集中した。(図 4参照)
2
.8
L
/
2
0s、ストレート +60
ズルの放水量は、ストレートが 5
図 4 コンビネーションノズノレ
(ストレート)の散水分布の割合
度が 1
3
2
.I
L
!20sと差が出む
これは、実験 3
4のポンプ送
7
1<J王カが実験 3
3より高かったためて。ある。実験 3
4では、 6
0
2
5.
0
度が加わり、実験 3
3よりポンプ送水圧力を上げなければなら
なかった。その結果、肋k
量に差が出て、回収率にも差が出 f
。
こ
20
.
0
9 数値計算による予測
1
5
.
0
散水分布の計測実験を行うには、風の影響をうけない大空間
s
が必要であるが、なかなかそのような実験場所を確保するのは
1
0
.
0
困難である。そこで、数{百十算により勧水分布を予測する方法
5
.
0
について考える。数値計算は、パーソナルコンピュータに負担
。
。
をかけなくするため、できる限り簡易な方法で行うことにした。
25m
20m
15m
10m
水平箆雌
5m
今回は、ターボジェットノズルのストレート放水について行う
ことにLt:こ。
エ実験3
4
数値計算の手I
J
慎は、次のとおり行った。
コンビネーションノ
A 放水に対する空気抵抗を求める。
ズルのストレートは、ス
B ノズ、ルからの放水速度分布を求める。
トレート放水の部分だけ
・ノズ〉レからの放水最高速度を求める。(実験 2より)
析に入るようにして、表
・ノズルの放水最低速度を求める。(実験 3より)
5
4、
図2
4に示すとおり、
2
放水距離が、 13mから 2
C 肋k
予測
写真 1
2 実験 3
4
(ストトト+60度)
2
0
(
1
) 計算方法
次に、実験 3-2より空気抵抗を求めることにした。
運動方程式に空気抵抗を考慮、した差分法による数値計算で
おこなった
。
実験 3-2では、最大水平至嵯鑑済制 '24mなので、仰角 9度で
24mtこなる、次の初期条件で計算した。
(
2
) 空気抵抗
空気抵抗は、速度に空気抵抗率を乗じる方法で求めた。
初
五
墓
.仰角
I
O
r
日/
sから 40m/s
.01から 0.8
空気抵抗率 O
0.025から O
.
028として行う。
(
3
) 肋
表 6 空気抵抗の計算結果
z
放区豊離 (m) ￨時閉(秒)国速 (m/s
33.
5
2.
694
2
6
.
3
34.
0
2.
72
2
6
.
7
3
3
.
5
2
.
7
1
2
6
.
8
3
3
.
7
2.
716
2
6
.
9
3
3
.
9
2
.
7
2
9
2
7
.
1
3
4
.
1
2.
735
2
7
.
2
3
4
.
2
2.
7
4
1
2
7
.
3
33.
6
2.
725
2
7
.
3
3
4
.
3
2
.
7
4
8
2
7
.
4
3
3
.
7
2
.
7
3
1
27.
4
3
4
.
4
2
.
7
5
4
27.
5
3
3
.
8
2
.
7
3
7
2
7
.
5
3
3
.
9
2
.
7
4
3
2
7
.
6
3
4
.
1
2.
749
2
7
.
7
3
4
.
2
2.
755
2
7
.
8
3
3
.
6
2.
739
27.
8
34.
3
2.
762
2
7
.
9
3
3
.
7
2.
745
2
7
.
9
3
4
.
4
2.
768
28
3
3
.
8
2
.
7
5
1
28
3
3
.
9
2
.
7
5
7
2
8
.
1
3
4
.
0
2
.
7
6
3
2
8
.
2
34.
1
2.
768
2
8
.
3
3
4
.
3
2.
774
2
8
.
4
3
4
.
4
2.
78
2
8
.
5
3
4
.
5
2
.
7
8
6
2
8
.
6
求めた。展開角度は、放水直後の放水形状が上下、左右に対称
であることから、横方向に広がった状況をだ‘けを考え、析に水
、7参照)
が入った一番多い横方向の個数により求める。 (
図6
また、その長さである。実験 3-2、表 5-2より、 14m
位置の析
に 6列に散水したことから、展開角度は、 8度となった。
また、ノズルから放水する最{出車度は、ノズルの外側にある
と仮定し、落下する位置も、一番手前の析に落下すると仮定し
た。このことから仰角 5度で放水し、最も近くに入った析の位
速度の水平到達距離とした。
置が最低肋k
速度を変化させ、実験 3-2から、次の条件で計算したe
。
目
。
目
目
初速
10m/sから 40m/s
仰角
9度
空気抵抗率 0.025から 0.028
以上の組み合わせで計算を行った結果、最低放水速度は、実
験 3-2、表 5-2の結果から、放水闘世 10m (9.85から 1
0.1
5
)
に落下したものである。この条件でデータ結果を抽出すると、
最低刷t
速度は、表 8てづけ 1
9
.lm/sから 1
9
.8m!sとなった。
表 7 仰角 9度の結果
水
距
離{
m
空
気
抵
抗
率放
0
.
0
2
5 2
3
.
9
1
0
2
5 2
4
.
0
0
0
.
0
2
5 2
4
.
0
9
0
.
0
2
6 2
3
.
9
1
0
2
6 2
4
.
0
0
0
.
0
2
6 2
4
.
0
9
0
.
0
2
7 2
3
.
8
9
0
.
0
2
7 2
3
.
9
8
0
.
0
2
7 2
4
.
0
7
0
.
0
2
8 2
3
.
8
7
0
.
0
2
8 2
3
.
9
5
40
4
0
.
0
2
8 2
0
.
0
2
8 2
4
.
1
3
k最{臨車度
分布から
放水直後に広がる展開角度は、実験 3-2より、勧k
計算結果は、表 6に示すとおり 0.025から 0.028で、あった。
開
角
9度
の範圃になったc したがって、この後の計算は、空気抵抗率を
水距離 34m (前後 0.5ω となるケースを計算した。
0
.
0
2
5
0.
025
0
.
0
2
6
0
.
0
2
6
0
.
0
2
6
0
.
0
2
6
0
.
0
2
6
0
.
0
2
7
0.
026
0
.
0
2
7
0
.
0
2
6
0
.
0
2
7
0
.
0
2
7
0
.
0
2
7
0.
027
0
.
0
2
8
0
.
0
2
7
0
.
0
2
8
0
.
0
2
7
0
.
0
2
8
0
.
0
2
8
0
.
0
2
8
0
.
0
2
8
0
.
0
2
8
0
.
0
2
8
0
.
0
2
8
仰角
結果は、表 7のとおりで、空気搭抗率は、 0.025 から 0.028
20度から 50度
空気抵抗率
10.0m/sから 40.0 m/s
空気抵抗率 0.010から 0.080
以上の組合せで、初速を基準とした仰角 38度で最大になる放
仰角
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
38
初速
図 6 真上から見た放水展開角
時
間
(
秒
)初
速(
m
/
s
)
1
.
0
5
1
3
.
1
6
.
1
0
5
3
1
.
7
3
.
1
0
5
5
1
3.
8
.
1
0
5
5
.
1
9
3
.
1
0
5
7
3
2
.
1
0
5
9
3
2
.
1
1
.
0
5
8
3
2
.
2
.
1
0
6
3
2
.
3
.
1
0
6
2
3
2
.
4
1
.
0
6
1
3
2
.
5
.
1
0
6
3
3
2
.
6
.
1
0
6
5
3
2
.
7
.
1
0
6
7
3
2
.
8
•
2
1
14m
•
図 7 横から見た肋k
展開角
表 9 水平時の計算結果
仰
角
2
2
2
2
2
2
表 8 最低速度の計算結果
仰
角
(
4
) 肋
空気抵抗率放水距離 (m
0
.
0
2
5
9
.
8
6
0
.
0
2
5
9
.
9
2
0
.
0
2
5
9
.
9
8
0
.
0
2
5
1
0
.
0
0
.
0
2
5
1
0
.
1
0
0
.
0
2
6
9
.
8
7
0
.
0
2
6
9
.
9
3
0
.
0
2
6
9
.
9
9
0
.
0
2
6
1
0
.
0
7
1
0
.
1
3
0
.
0
2
6
9
.
8
9
0
.
0
2
7
0
.
0
2
7
9
.
9
5
0
.
0
2
7
1
0
.
0
2
1
0
.
0
8
0
.
0
2
7
1
0
.
1
4
0
.
0
2
7
0
.
0
2
8
9
.
9
2
0
.
0
2
8
9
.
9
8
0
.
0
2
8
1
0
.
0
4
1
0
.
1
0
0
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0
2
8
時間(秒)
0
.
5
8
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.
5
8
9
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5
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0
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目5
9
1
0
.
5
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9
5
初
速
1
9
.
1
1
9
.
2
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9
.
3
1
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.
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1
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.
5
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2
1
9
.
3
1
94
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1
9
.
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1
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6
1
9
7
.
1
94
.
1
9
.
5
1
9目6
1
9
7
.
速(
m
/
s
)
空気抵抗率散水距離 (m 時間(秒) 初
2
9
.
1
0
.
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2
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2
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0
2
7
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0
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1
2
.
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.
5
1
2
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.
0
2
8
0
.
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1
1
0
.
0
2
8
1
2
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6
3
2
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7
1
2
.
6
7
0
.
5
1
1
2
9
.
8
0
.
0
2
8
図 8 速度分布
B
A
k最高速度
実験 2よりテ守ジタルビデ、オで放水時間を観察すると、最オ寸t
平距離 12.5mlこ落下する肋抑寺閣が 1
6コマで・あったc このこ
5コマ以上 1
7コマ以下であることから
とから誤差を含めると 1
.5手少から 0.566秒の範囲となった。(1コマl/
3
0
s
)
肋畑寺聞は、 O
次の条件で計算した。
初速1O.0m/sから 40.0m
/s
仰角
図 9 Y=X.による速度分布
O度から 5度
空気抵抗率
0.025から 0.028
(
5
) 速度分布
以上の組み合わせで計算した結果から、 12.5mから 12.7mlこ
ノズ、/レ肋k
直後の速度分布曲線は、
時聞が 0.5から 0.566秒の範圏に該当するデータ
落下し、肋K
y
=
x
.と仮定し、速度分
0のとおり、仰角 2度だけが条件にあてはま
を抽出すると、表 1
布係数 aを求めることにした'" y叫直は lから lの範囲で、こ
り
、 28.1から 2
9
.8m/sの範囲となった。
の間の変化率を、ノズノレ1
和k口にあてはめ計算した。(図 8，
9
22
参照)
ノズノレ肋知は、縦横 (
2
1x21
) のメッシュに分け、
それぞれに速度ベクトルを持たすことにした。
ル風等の影響を受ける場合には、火炎の吹きかえしに注意が必
要である。
単位時間あたりの肋k
量は、肋kした速度ベクトルの合計か
コンビ.ネーションノズルは、ストレート及び展開が同時に放
ら、図 8のとおり、中心Aが最大速度で中心から最も遠ざかる
水できる。情造上 2つのノズルが加工されていることから、ス
外側 Bに最儲車度の速度ベクトルの集まりを合計した。
これより、次の条件で実験 3
2の実験結果に近し司直をとる速
。
こ
度分布係数 aを求め f
最高速度
2
9
.
1から 2
9.
8m
/
s
最{庖車度
1
9
.
1から 1
9
.
7r
n
/s
3
)オに示すように放水
トレートから展開放水をはじめると、 8(
量が増大するとノズル元圧が下がるので、肋k
距離が短くなる
ことを考え消火活動する必要がある。
(
2
) 数値計算から
去で背蝕分布を予測したが、あくまで 1
今回は、簡易的方7
最空気抵抗 0.025から 0.028
この結果求められた速度分布係数 aは
、 3から 6の範囲だった。
つの手法を提案したもので、ある。空気抵抗明車度ベクトルの
扱いをどのようにするかが課題である。
分布の予測の活用としては、平面だけでなく、
また、勧k
(
6
) 放水予測
これまでの計算結果から、実験 l の散水分布を予視~すること
立体ても計算できることから、震災時の肋悶ぎょの算定や
器具の性能訓面の手段につながると考える。
肋k
にした。計算は、 2次元で計算したものを肋榊角と展開角度
のずれをさらに計算し 3次元で行った。初期条件は、各計算結
参考文献
果の最大値をとることとし、以下のとおりとした。
1
) 東京消防庁装備部監修: i
改定新版消防槻号便覧 J
最大速度 29.8m/s
2
) 高井ほか 3名 :東京消防庁消開ヰ学研究所報 3
9号「最大射
最小速度、 19.7m/s
空気抵抗率 0.028
程における散水分布について」
3
) 藤本武助
速度分布係数 6
放水仰角 3
8度
放水量 3
3
8
.4L
/
min
計算インターパル 1
/1
0∞ 秒
(
7
) 数値計算の結果
図1
0のとおり
図1
0 3
8度の結果
放水量 (L) 1
(
8
) 数値計算ーの結果
各肋k
仰角における、散水分布の予測は、 22mから 35.3mの
0に示すとおり、前方に散水が集中した。
範囲に落下し、図 1
実験 1の結果と比較すると、最高水平劃挺毎回世は 1 mほど、
数値計算の方が遠かった。
10 まとめ
(
1
) 散水分布の実験から
ターボジェッ卜ノカレは、ストレー卜、噴霧ともに同じ肋k
である。放水E
団住は、ストレートから噴霧になると、極端に
短くなるが、噴霧水は粒径が細かく風の影響を受けやすし、と考
えられる。このことは、中高層マンション火災などのようにピ
2
3
「改著流体力学第 9版
」
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紳
Abstract
These studies experiment with t
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e turbo-jet nozzles t
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t were supplied by The Tokyo Fire
Department i
n 2004， measuring the volume of胃aterdropped on t
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e floor b
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.
*Research Divisionl * *Akigawa Fire Station
24

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