消防ホース（または消防ホース）は、水やその他の消火剤（泡など）を火災現場に送り込み、消火を行う高圧ホースです。屋外では、消防車、消火栓、または可搬式消防ポンプに接続します。 [1]屋内では、建物のスタンドパイプや配管システムに恒久的に接続できます。
消防ホースの通常の作動圧力は8～20バール（800～2,000 kPa、116～290 psi ）の範囲です が、NFPA 1961消防ホース規格では、破裂圧力は110バール（11,000 kPa、1,600 psi）を超えています。[2] ホースは消防設備の基本的かつ不可欠な部品の一つです。給水は、開水路または加圧給水路から行います。ホースは用途に基づいて、吸引ホースと送水ホースの2つのカテゴリに分けられます。
使用後の消防ホースは通常、吊り下げて乾燥させます。ホース内に長時間水が溜まると、材質が劣化し、信頼性が低下したり、使用不能になったりする可能性があるためです。そのため、一般的な消防署では、このような予防保守のためにホースの長さに対応できる高い構造物、いわゆるホースタワーが備えられていることが多いです。
1963 年の 公民権運動中に抗議者に対してバーミンガム運動を行ったブル・コナーによるものを含め、消火ホースが群衆の制御に使用されたこともあります(放水砲も参照) 。
歴史
19世紀半ばまで、ほとんどの火災はバケツで運ばれた水によって消火されていました。初期の手押しポンプは、ポンプ槽の上部に取り付けられた小さなパイプまたはモニターから水を排出していました。[3]ホースが広く普及し、手押しポンプ、そして後に蒸気ポンプから火災現場へ水をより容易に送水できるようになったのは、1860年代後半になってからでした。[4]
ネーデルラント連邦共和国のアムステルダムでは、消防隊長ヤン・ファン・デル・ヘイデンとその息子ニコラースが1673年に最初の消防ホースを開発し、消防技術を次の段階へと押し上げました。[5]長さ50フィート（15メートル）のこれらの革は、ブーツの脚のように縫い合わされていました。[6]圧力の制限はありましたが、ホースをグースネックノズルに接続することで、より近い距離からより正確に放水することができました。ファン・デル・ヘイデンは、ワイヤーで剛性を保つ吸引ホースの初期バージョンも考案しました。 [7]アメリカ合衆国では、1794年にフィラデルフィアで消防ホースが導入されました。このキャンバス地のホースは耐久性が不十分であることが判明し、その後、縫い付けられた革製のホースが使用されました。縫い付けられた革製のホースは破裂しやすいため、フィラデルフィアのヒューメイン・ホース・カンパニーのメンバーによって、銅のリベットとワッシャーで留められた革製のホースが発明されました。[8]
1890年頃、円形に織られた麻糸で作られた裏地なしの消防ホースが、革製のホースに取って代わり始めました。確かに、このホースははるかに軽量でした。亜麻で作られたホースの繊維は濡れると膨張し、織り目が締まるため、ホースは防水性を持つようになりました。裏地なしのホースは耐久性に欠けるため、自治体の消防用として急速にゴムホースに置き換えられました。1960年代から1980年代まで、屋内のホースラインやホースラックに使用され続けました。1981年1月、労働安全衛生局（OSHA）は基準を改訂し、屋内のホースラインには裏地なしのホースを設置しないこととしました。[9]
生の柔らかいゴムをより硬く、より有用な製品に硬化させる手段として加硫法が発明された後、消防隊はかさばって信頼性の低い革製ホースから、裏地のない麻製ホースへと徐々に移行し、さらに内側に布地補強を施した多層構造のゴム製ライニングとコーティングを施したホースへと移行していった。このゴム製ホースは革製ホースと同じくらいかさばって重く、硬いものの、漏れにくいという特徴があった。また、裏地のない麻製ホースよりも耐久性に優れていることも証明された。その巻き構造は、今日の産業界で使用されているホース、例えば航空機の整備に使用される燃料供給ホースに似ていた。[4]
現代の用法
現代の消防ホースは、様々な天然繊維や合成繊維、エラストマーを用いて製造されています。これらの素材により、ホースは湿った状態で保管しても腐敗せず、日光や化学物質への曝露による損傷にも耐えることができます。現代のホースは従来の設計よりも軽量であるため、消防士の身体的負担が軽減されています。[10]消防ホース内部の空気を抜くための様々な装置が普及しつつあり、一般的に消防ホースバキュームと呼ばれています。これによりホースは小型化され、ある程度硬くなるため、消防車両の同じ区画により多くのホースを収納できるようになります。[11]
吸引ホース
吸引ホースは、ポンプの吸引側（入口）に敷設されます。このホースを通過する水は、大気圧より低い圧力または高い圧力がかかります。ホースは内圧と外圧に耐えられるように設計されています。内部が真空になった場合の外気圧力に耐えられるだけの強度が必要です。また、消火栓の圧力にも耐えられる強度が必要です。通常、機器には3mまたは2.5mの長さの吸引ホースが約10m取り付けられます。ホースの直径はポンプの容量によって異なり、一般的に75mm、100mm、140mmの3つの標準サイズが使用されます。
部分的に埋め込まれた吸引ホース
部分埋め込み型サクションホースは、通常、強靭なゴムライニングを螺旋状に完全に埋め込み、その中に焼き入れ亜鉛メッキ鋼線を巻き付けた構造です。この埋め込み構造により、十分な水路を確保し、比較的滑らかな内面が得られます。ホースの壁は、キャンバス地とゴムライニングを複数層重ね合わせ、各層の巻きが次の巻きの中間に位置するように作られています。壁全体は加硫によって固められています。
完全に埋め込まれた（滑らかな穴）吸引ホース
完全埋め込み型（平滑孔）吸引ホースは、厚いゴム製の内張りにワイヤーの螺旋が完全に埋め込まれています。吸引ホースは10.5バールの圧力に耐えられるように設計する必要があります。
デリバリーホース
送水ホースはポンプの吐出側（出口側）から敷設され、ホースを通過する水は常に大気圧よりも高い圧力がかかります。送水ホースは、浸透型ホースと非浸透型ホースの2種類に分けられます。
浸透ホース 浸透ホースは主に森林火災の消火に使用されます。ホースを通して水が浸透することで、燃えさしが落ちたり、高温の地面に敷設されたりしてもホースが損傷するのを防ぎます。
非浸透性ホース 消防設備では、一般的に非浸透性ホースが給水に使用されます。非浸透性ホースは、ポリエステルまたはナイロン糸で補強されたジャケットで構成されています。このタイプのホースは、加硫ゴム製の内張りが接着剤でジャケットに固定されています。摩擦損失が浸透性ホースよりもはるかに少ないため、特定の用途では非浸透性ホースの使用が推奨されます。
ライニングホースは3つのタイプに分けられます。
タイプ 1: 外部ジャケット処理のないライニング ホース: このホースは補強ジャケットに液体を吸収するため、使用後は乾燥が必要です。
タイプ 2: コーティングされたライニング付きホース: 薄くて弾力性のある外側コーティングが施されており、ジャケットへの液体の吸収を減らし、耐摩耗性をわずかに向上させます。
タイプ 3: カバー付きライニングホース: カバー付きライニングホースは、液体の吸収を防ぐ厚い弾性カバーを備えているだけでなく、耐摩耗性と耐熱性も大幅に向上しています。
種類
消防用に特別に設計されたホースにはいくつかの種類があります。正圧で作動するように設計されたホースは排出ホースと呼ばれ、アタックホース、サプライホース、リレーホース、フォレストリーホース、ブースターホースなどがあります。負圧で作動するように設計されたホースは吸引ホースと呼ばれます。
| 名前 | 意味 |
|---|---|
| 攻撃 | アタックホースは、消防ポンプ車からノズルまで水を送るために使用される、布張りのフレキシブルホースです。このホースの公称内径は1.5～3インチ（38～76mm）で、最大約400psi（2,760kPa）の圧力で作動するように設計されています。標準の長さは50フィート（15.24m）です。[12] |
| 供給ホースと中継ホース | 供給ホースおよび中継ホースは、大口径で布張りのフレキシブルホースであり、遠方の消火栓から消防ポンプ車まで水を供給したり、長距離にわたってポンプ車間で水を中継したりするために使用されます。これらのホースの公称内径は3.5～5.0インチ（89～127mm）です。小口径ホースでは最大約300psi（2,070kPa）、大口径ホースでは最大200psi（1,380kPa）の圧力で作動するように設計されています。標準長さは100フィート（30.48m）です。[12] |
| 林業用ホース | 林業用ホースは、布張りのフレキシブルホースで、草地、灌木、樹木の火災消火に使用されます。急勾配や起伏の多い地形での使用を想定し、軽量なホースが求められる用途に最適です。林業用ホースの内径は、公称25 mmと38 mm（1.0インチと1.5インチ）で、最大約450 psi（3,100 kPa）の圧力で作動するように設計されています。標準の長さは30.48 m（100フィート）です。 |
| ブースターホース | ブースターホースは、ゴムで覆われた厚肉のフレキシブルホースで、小規模火災の消火に使用されます。圧力がかかっていない状態では円形の断面を保ち、通常は平らな状態で保管されるのではなく、消防ポンプ車にリールで巻かれて運ばれます。ブースターホースの呼び径は0.75インチ（19 mm）と1.0インチ（25 mm）で、最大800 psi（5,520 kPa）の圧力で作動するように設計されています。標準の長さは100フィート（30.48 m）です。[13] |
| 吸引ホース | サクションホース（ハードサクションホースとも呼ばれる）は、通常、ゴムで覆われた半硬質ホースで、内部に金属補強材が入っています。池、川、プールなどの非加圧水源から水を吸い上げ、家庭の山火事対策に使用されます。[14]ハードサクションホースは、内部の鋼線らせんを包み込むゴムと織物の多層構造です。非常に柔軟なハードサクションホースの中には、薄いポリ塩化ビニル製のカバーとポリ塩化ビニル製のプラスチックらせん構造のものもあります。サクションホースの公称内径は2.5～6.0インチ（64～152 mm）です。標準の長さは10フィート（3.05 m）です。 |
ソフトサクションホースと呼ばれるもう一つの吸引ホースは、実際には布張りの短い柔軟な排出ホースで、消防ポンプの吸引口と加圧消火栓を接続するために使用されます。負圧に耐えられないため、真の吸引ホースではありません。[13]
原材料
かつては、消防ホースに最も一般的に使用されていた繊維は綿でしたが、現代のホースのほとんどはポリエステルやナイロンなどの合成繊維を使用しています。合成繊維は強度と耐摩耗性を高めます。繊維糸は様々な色に染められることもあれば、自然のままのものもあります。[15]
コーティングとライナーには合成ゴムが使用されており、化学薬品、温度、オゾン、紫外線（UV）、カビ、摩耗に対する耐性は様々です。用途に応じて異なるコーティングとライナーが選択されます。[16]
製造工程
消防ホースは通常、市町村、産業、森林の消防署にホース製品を供給する専門工場で製造されます。以下は、二重ジャケットのゴムライニング消防ホースを製造するための典型的な工程です。[17]
- 糸の準備
- ホースジャケットを形成するために、2種類の異なる繊維糸が織り合わされています。ホースの縦方向に走る糸は経糸と呼ばれ、通常はポリエステル紡糸またはナイロンフィラメントで作られています。これらはジャケットの内外面を形成し、ホースの耐摩耗性を高めます。ホースの円周にきつく螺旋状に巻き付けられる糸はフィラー糸と呼ばれ、ポリエステルフィラメントで作られています。フィラー糸は交差する経糸の間に挟まれ、内部の水圧に耐える強度を与えます。紡糸ポリエステル経糸は、糸メーカーによって特別に準備され、ホース工場に出荷されます。それ以上の準備は必要ありません。
- 連続フィラメントポリエステル繊維は7～15本の束にまとめられ、撚糸機で撚られてフィラーヤーンを形成します。撚り合わされた糸は、フィラーボビンと呼ばれる糸巻き機に巻き取られます。[17]
- ジャケットを織る
- 経糸はクリールに巻かれ、縦方向に送られて円形織機へと送られます。織機には、緯糸が入った2つの緯糸ボビンがセットされます。
- 織機が始動すると、フィラーボビンがフィラー糸を経糸の間を円状に巻き取ります。ボビンが通過するとすぐに、織機は隣接する経糸を交差させ、その間にフィラー糸を挟み込みます。この織り工程は、ジャケットの下端が織機を通してゆっくりと引き下げられる間、高速で継続され、ボビンはフィラー糸をジャケットの円周に沿ってきつく螺旋状に巻き付け続けます。織り上がったジャケットは、巻取リールに平らに巻き取られます。
- インナージャケットとアウタージャケットは別々に織られます。インナージャケットはアウタージャケットの内側に収まるよう、やや小さめの直径で織られます。予想される需要に応じて、数千フィートのジャケットを一度に織ることもあります。検査後、2枚のジャケットは保管されます。
- 外側のジャケットをコーティングする場合は、コーティング材が入ったディップタンクに通され、その後オーブンに通されてコーティング材が乾燥・硬化されます。[17]
- ライナーの押し出し
- 軟化して粘着性のある未硬化ゴムのブロックを押出機に投入します。押出機はゴムを加熱し、内側と外側の固体円形部品の間の開口部から押し出して管状のライナーを形成します。
- その後、ゴムライナーはオーブンで加熱され、加硫（硬化）と呼ばれる化学反応を起こします。これにより、ゴムは強度と柔軟性が増します。
- 硬化したライナーはゴムカレンダーと呼ばれる機械を通過し、未硬化のゴムの薄いシートを形成してライナーの外側に巻き付けます。[17]
- ホースの形成
- ジャケットとライナーを必要な長さにカットします。インナージャケットをアウタージャケットに挿入し、ライナーを装着します。
- 組み立てられたホースの両端に蒸気接続部が取り付けられ、加圧蒸気がホース内に注入されます。これにより、ライナーがインナージャケットに対して膨張し、未硬化ゴムの薄いシートが加硫してライナーとインナージャケットが接着されます。
- 金属製の端部接続部、すなわちカップリングはホースに取り付けられます。各カップリングの外側部分を外側ジャケットにかぶせ、内側のリングをゴムライナーに挿入します。拡張マンドレルと呼ばれる工具をホース内に挿入し、リングを拡張します。これにより、リングとカップリングの外側部分のセレーションの間でジャケットとライナーが圧迫され、ホースの周囲全体が密閉されます。[17]
- ホースの圧力テスト
- 全米防火協会（National Fire Protection Association）が定める基準では、新品の二重被覆ゴムライニング攻撃用ホースは、600 psi（41.4 bar; 4,140 kPa）までの圧力試験が義務付けられていますが、ほとんどのメーカーは800 psi（55.2 bar; 5,520 kPa）までの圧力試験を実施しています。納入後、ホースは消防署によって毎年400 psi（27.6 bar; 2,760 kPa）までの圧力試験を受けます。ホースに圧力がかかっている間、漏れがないか、また継手がしっかりと接続されているかが検査されます。
- 試験後、ホースは排水され、乾燥され、巻かれ、顧客に出荷されます。[17]
- 品質管理
最終的な圧力試験に加えて、各ホースは製造の各段階で様々な検査と試験を受けます。これらの検査と試験には、目視検査、耐オゾン試験、加速劣化試験、ライナーとインナージャケット間の接着試験、圧力下でのホースのねじれ量の測定、寸法検査などが含まれます。[17]
未来
過去 20 年間の消防ホース製造の傾向は、より軽量で、より強度が高く、メンテナンスの手間が少ない材料を使用することです。
この傾向は、新しい素材や製造方法の進化に伴い、今後も継続すると予想されます。この傾向の結果として、これまで不可能だった直径の軽量供給ホースが登場しました。現在では、最大直径12インチ（30.5cm）、最大圧力150psi（10.3bar、1,030kPa）のホースが利用可能です。これらのホースは、大規模な産業消防活動だけでなく、災害救助活動や軍事作戦にも応用されると期待されています。[17]
消防ホースには様々な直径があります。軽量シングルジャケット構造、3 ⁄ 4、1、1+1 ⁄ 2 インチ径のホースラインは、山火事の消火用途でよく使用されます。頑丈な二重ジャケット、 1+1 ⁄ 2、1+3 ⁄ 4、2、2+1 ⁄ 2インチ、場合によっては3インチの配管が構造用途に使用されます。消防車に水を供給するための供給配管は、 3インチの配管でよく見られます。+1 ⁄ 2、4、4+直径は1 ⁄ 2、5、6インチ。
消防ホースの穴を補修するためのシステムはいくつかありますが、最も一般的なのはStenor Merlinです。これは、タイプ1、2、3のホースに対応するパッチ材を提供しています。パッチは2種類のサイズと2種類の色（赤と黄）があります。パッチはホースに加硫接着されており、通常はホースの寿命まで持続します。
接続
ホース接続部は真鍮製であることが多いが、硬化アルミニウム製の接続部も指定されている。[15]攻撃用ホースにクイックアクションカプラを使用する国では、ストルツカプラの真鍮の重量はねじ込み接続よりも重いため、数十年にわたって鍛造アルミニウムが使用されてきました。
ねじ式ホースカップリングは米国とカナダで使用されている。これらの国はそれぞれ異なる種類のねじを使用している。他の多くの国では、オス端とメス端がなく、どちらでも接続できるクイックアクションカップリングが標準化されている。ここでも国際標準はない。中央ヨーロッパでは、いくつかの国でストルツコネクタが使用されている。ベルギーとフランスはギルマンコネクタを使用している。スペイン、スウェーデン、ノルウェーはそれぞれ独自のクイックカップリングを持っている。旧ソ連地域の国々はゴストカップリングを使用している。ベルギーとオランダの国境にある2つの自治体、バールレ＝ナッサウとバールレ＝ヘルトフは、共通の国際消防署を共有している。消防車には、ストルツコネクタとギルマンコネクタの両方を使用できるようにアダプターが装備されている。[18]
米国では、大口径供給ホースやその他のクイックアクションカップリングにストルツのカプラーを使用する消防署が増えています。使用方法が標準化されていないため、相互援助車両には、多数のホースアダプターを収納する専用スペースがトラックに設けられている場合があります。
ホースカップリングの様々なスタイルは、消防現場での戦術に影響を与えてきました。米国の消防車には「プレコネクト」と呼ばれる仕組みが採用されています。これは、特定の用途のホースを開放型のコンパートメントに収納し、それぞれの攻撃ホースをポンプに接続するというものです。この仕組みにより、時間のかかる複数接続や、オスとメスのコネクタのトラブルを回避できます。ストルツ社製（または類似製品）のコネクタが何世代にもわたって攻撃ホースに使用されている国では、消防士は危険区域の境界にマニホールドを設置し、それを単一の供給ラインで消防車に接続します。結果として、「ホースカプラ」という小さな部品が、消防車の外観やデザインにも影響を与えています。
消防ホースとノズルにかかる力
消防ホースは作動中に高い張力に耐えなければなりません。これは圧力と流量の両方から生じます。消防ホースの軸方向張力の大きさは
ここでpは周囲圧力に対するホース内の圧力、A1はホースの断面積、ρは水の密度、Qは体積流量である。[19]この張力はホースの曲げ角度に関係なく同じである。
ノズルがホースに接続され、水が噴射される際、ノズルは消防士の手などのアンカーで固定される必要があります。このアンカーは、噴射方向に力を加えます。この力はノズル反力と呼ばれます。ノズル反力の大きさは、ジェット運動量流量です。
ここでA2はノズルの断面積である。[19]
参照
参考文献
- ^ 「消防ポンプカートパッケージシステム」 。 2021年8月30日閲覧。
- ^ “Burst Pressure”. 2018年8月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ マセソン、ユーイング.海外でのエンジニアリング事業への援助書.ロンドン: ロンドン、ニューヨーク、E. & FN Spon、1878年。印刷。
- ^ ab Fornell, David P. 『火災流管理ハンドブック』サドルブルック、ニュージャージー州: Fire Engineering、1991年、印刷。
- ^ サットン、ピーター・C・ヤン・ファン・デル・ヘイデン、1637年 - 1712年。ニューヨーク: Yale University Press、2006 年。印刷。
- ^ Eriksen, Annie (2017年8月17日). 「消防ホースの簡潔な歴史」. Rawhide Fire Hose . 2023年10月19日閲覧。
- ^ ギルバート、ダレル. 「消防ホースの歴史」クラウンショップトーク. ウェブ. 2009年10月19日. Crownshoptalk.com
- ^ シャーフ、ジョン・トーマス；ウェストコット、トンプソン（1884年）『フィラデルフィアの歴史 1609-1884』LHエバーツ社。
- ^ 「スタンドパイプおよびホースシステム規制」1910.158(c)(3)(ii)
- ^ 「消防ホース」製品の製造方法。ステイシー・L・ブラッハフォード編。ゲイル・センゲージ、2002年。eNotes.com 。2006年。2009年11月22日。消防ホース、2011年10月28日アーカイブ、Wayback Machineにて。
- ^ グレイチェック、ロナルド（2010年12月）「ホースパックの進化」Wildland Fire Magazine。
- ^ ab NFPA 1961: 消防用ホース。全米防火協会、1997年。
- ^ ab NFPA 1963: 消防ホースの接続部。全米防火協会、1993年。
- ^ 「家庭用山火事対策システム」 。 2021年8月30日閲覧。
- ^ ab ゴールドウォーター、サム、ロバート・F・ネルソン「消防における大口径スーパーアクアダクトフレキシブルパイプラインの応用」『消防工学』（1997年4月号）：147-149ページ。
- ^ 全米防火協会報告書。ジャクリーン・ウィルモット提出。2016年5月3日（火）[1]
- ^ abcdefgh 「消防ホース」How Products are Made. 編者：Stacey L. Blachford. Gale Cengage, 2002. eNotes.com. 2006. 2009年11月22日 消防ホース Archived 28 October 2011 at the Wayback Machine
- ^ “Baarlenet.nl 2009 年のバールレ ナッサウとバールレ ヘルトグのヨーロッパ ブランドウェア”. 2013 年 7 月 28 日のオリジナルからアーカイブ。2013 年9 月 18 日に取得。
- ^ ab 「消防士のノズル反応（2017）」（PDF） .消防技術 SK Chin, PB Sunderland, G. Jomaas . doi :10.1007/s10694-017-0661-3. hdl :20.500.11820/e0cb178d-5a25-4d4b-9411-43eade26476b. S2CID 55141067.
外部リンク
- 高温ホース
- 消防ホースの短い歴史
