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消防ホース（またはファイアホース）は、水または他の難燃剤（泡など）を火災現場に運び、消火するための高圧ホースです。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または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 bar（800～2,000 kPa、116～290 psi）ですが、NFPA 1961消防ホース規格によれば、破裂圧力は110 bar（11,000kPa、1600psi）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1つです。開放された給水源または加圧給水源から水を輸送する必要があります。ホースは、用途に基づいて、吸引ホースと供給ホースの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、干して乾燥させます。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、使用できなく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、このような予防保全のためにホースの長さに対応できる高い構造になっていることが多く、ホースタワーと呼ばれています。
1963 年の公民権運動中に抗議者に対してバーミンガムで行われた運動でブル・コナーが使用したのもその 1 つで、消防用ホースが群衆の制御に使用されることもあります(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で消火されていました。当初の手動ポンプは、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ました。[3] 1860年代後半になって初めて、手動ポンプ、後に蒸気ポンプから火災現場に水をより簡単に運ぶためのホースが広く普及しました。[4]
オランダ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スが1673年に最初の消火ホースを発明し、消防を次の段階へと進めた。[5]これらの50フィート（15メートル）の長さの革は、ブーツの脚のように縫い合わされていた。[6]圧力の制限があったにもかかわらず、ホースをグースネックノズルに接続することで、より近くに接近し、より正確に水を散布することができた。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たとされている。 [7]米国では、1794年にフィラデルフィアで消火ホースが導入された。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、縫い付けられた革のホースが使用された。縫い付けられた革のホースは破裂する傾向があったため、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発明された。[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。亜麻でできたホースの繊維は、濡れると膨張して織り目が締まり、ホースが防水性になりました。裏地なしのホースは耐久性が低かったため、自治体の消防サービスでは急速にゴムホースに置き換えられました。裏地なしのホースは、1960 年代から 1980 年代まで、屋内のホース ラインやホース ラックで使用され続けました。1981 年 1 月、労働安全衛生局は基準を改訂し、裏地なしのホースは屋内のホース ラインには取り付けないようにしました。[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の加硫工程の発明に続いて、消防署はかさばって信頼性の低い革ホースから裏地のない麻ホースへと徐々に移行し、その後、内側に布地補強を施した多層のゴム裏地とコーティングを施したホースに移行した。このゴムホースは、革ホースと同じくらいかさばって重く、硬いが、漏れにくいという特徴があった。また、裏地のない麻ホースよりも耐久性に優れていることもわかった。その巻き構造は、航空機の整備に使用される燃料供給ホースなど、今日産業界で使用されているホースに似ていた。[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、エラストマーを使用して製造されています。これらの材料により、ホースは濡れた状態で保管しても腐らず、日光や化学物質にさらされても有害な影響を及ぼしません。現代のホースは古いデザイン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]消防ホースの内部から空気を取り除くためのさまざま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。これによりホースが小さくなり、ある程度硬くなり、消防装置の同じコンパートメントにより多くのホースを詰め込むことができます。[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、そこを通過する水の圧力は大気圧より低いか高いかのいずれかです。ホースは内部圧力と外部圧力に耐えられるように設計されています。ホースは、内部に真空が形成されたときに外気の圧力に耐えるのに十分な強度を持っている必要があります。また、消火栓の圧力に耐えるのに十分な強度も必要です。通常、機器には、3 m または 2.5 m の長さの吸引ホースが約 10 m 必要です。ホースの直径はポンプの容量によって異なり、通常、75 mm、100 mm、140 mm 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
部分的に埋め込まれた吸引ホースは、通常、強化された亜鉛メッキ鋼線が螺旋状に完全に埋め込まれた丈夫なゴム製ライニングで作られています。この埋め込みは、完全な水路と比較的滑らかな内部表面を提供するように配置されています。ホースの壁は、キャンバスとゴム製ライニングの複数の層で作られており、各層の巻きが他の巻きの中間に位置します。壁全体は加硫によって強化されています。
完全に埋め込まれた（滑らかな穴）吸引ホース
完全に埋め込まれた (滑らかな穴) 吸引ホースには、らせん状のワイヤーが完全に埋め込まれた厚い内部ゴムライニングがあります。吸引ホースは、10.5 バールの圧力に耐えられるように構築する必要があります。
デリバリーホース
吐出ホースはポンプの吐出側（出口）から敷設され、そこ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。吐出ホースは浸透ホースと非浸透ホースの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。ホースを通した水の浸透により、燃えさしがホースに落ちたり、熱い地面にホースが置か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 消防署では、非浸透性ホースが一般に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作られた補強ジャケットで構成されています。このタイプのホースには、ジャケットに接着剤で固定された加硫ゴムの内張りがあります。非浸透性ホースは、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付きホース: このタイプ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おり、耐摩耗性と耐熱性も大幅に向上します。
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、攻撃ホース、供給ホース、中継ホース、森林ホース、およびブースターホースが含まれます。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。
もう一つの吸引ホースはソフトサクションホースと呼ばれ、実際には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る、布で覆われた短い柔軟な排出ホースです。負圧に耐えることができないため、真の吸引ホースではありません。[13]
原材料
かつては、消防ホースに最も多く使わ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。合成繊維は強度を高め、耐摩耗性を高めます。繊維糸は様々な色に染めることも、自然のままにすることもできます。[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、化学物質、温度、オゾン、紫外線（UV）、カビ、摩耗に対する耐性が異なります。特定の用途に合わせ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ことを専門とする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に使用される典型的な一連の作業です。[17]
- 糸の準備
- ホース ジャケットを形成するために織り合わされる 2 種類の異なる繊維糸があります。ホースの縦方向に走る糸は縦糸と呼ばれ、通常は紡績ポリエステルまたはフィラメントナイロンで作られています。これらはジャケットの内側と外側の表面を形成し、ホースの耐摩耗性を高めます。ホースの周囲にきつく螺旋状に巻かれた糸はフィラー糸と呼ばれ、フィラメント ポリエステルで作られています。これらは交差する縦糸の間に挟まれ、内部の水圧に耐える強度を与えます。紡績ポリエステル縦糸は糸製造業者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本の束に集められ、撚糸機で撚られてフィラー糸を形成します。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
- 縦糸はクリールに載せられ、縦方向に円形織機に送られます。織機には、フィラー糸が入った 2 つのフィラーボビンが取り付けられています。
- 織機が始動すると、フィラー ボビンがフィラー ヤーンを縦糸に通して円状に巻き付けます。ボビンが通過するとすぐに、織機は隣接する縦糸の各ペアを交差させて、その間にフィラー ヤーンを挟みます。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 ヤーンをジャケットの周囲に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、巻き取りリールに平らに巻き取られます。
- 内側ジャケットと外側ジャケットは別々に織られます。内側ジャケットは外側ジャケットの内側に収まるように、わずかに小さい直径で織られます。予想される需要に応じて、数千フィートのジャケットが一度に織られることもあります。検査後、2 つ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、コーティング材料が満たされ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が乾燥・硬化されます。[17]
- ライナーの押し出し
- 柔らかく、粘着性のある未硬化のゴムのブロックが押し出し機に投入されます。押し出し機はゴムを温め、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。
- 次にゴムライナーをオーブンで加熱し、加硫または硬化と呼ばれる化学反応を起こします。これにより、ゴムは強くなり、柔軟になります。
- 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、インナージャケットをアウタージャケットに挿入し、続いてライナーを挿入します。
- 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、ライナーが内側のジャケットに対して膨張し、未硬化のゴムの薄いシートが加硫してライナーが内側のジャケットに接着されます。
- 金属製の端部接続部、またはカップリングがホースに取り付けられています。各カップリングの外側部分は外側ジャケットの上に滑り込ませ、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ツールをホースの内側に配置し、リングを拡張します。これにより、ジャケットとライナーがリングとカップリングの外側部分の鋸歯状部の間で圧迫され、ホースの周囲全体にシールが形成されます。[17]
- ホースの圧力テスト
- 全米防火協会が定めた基準では、新品の二重ジャケット、ゴムライニングの攻撃用ホースは、長さごとに 600 psi (41.4 bar、4,140 kPa) の圧力テストを行う必要がありますが、ほとんどのメーカーは 800 psi (55.2 bar、5,520 kPa) の圧力テストを行っています。納品後、ホースは消防署によって毎年 400 psi (27.6 bar、2,760 kPa) の圧力テストを受けます。ホースに圧力がかかっている間、漏れがないか検査され、カップリングがしっかりと取り付けられているかどうかが確認されます。
- 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
最終的な圧力テストに加えて、各ホースは製造の各段階でさまざまな検査とテストを受けます。これらの検査とテストには、目視検査、オゾン耐性テスト、加速老化テスト、ライナーとインナージャケット間の接着テスト、圧力下でのホースのねじれ量の測定、寸法チェックなどがあります。[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、メンテナンスの少ない材料を使用することです。
この傾向は、新しい材料や製造方法が進化するにつれて、今後も続くと予想されます。この傾向の1つの結果として、これまでは不可能だった直径の軽量供給ホースが導入されました。最大直径12インチ（30.5 cm）、最大圧力定格150 psi（10.3 bar、1,030 kPa）のホースが現在入手可能です。これらのホースは、大規模な産業消防だけでなく、災害救助活動や軍事作戦にも応用されると予想されています。[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、山火事の鎮圧用途 でよく使用されます。頑丈なダブル、ダブルジャケット、 1+1 ⁄ 2、1+3 ⁄ 4、2、2+1 ⁄ 2インチの配管が構造用途に使用されることもあります。消防車に水を供給するために使用される供給配管は、 3インチの配管によく見られます。+1 ⁄ 2、4、4+直径は1 ⁄ 2、5、6インチ。
消防ホースの穴を修理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 のホース用のパッチ材を提供しています。パッチには 2 つの異なるサイズと 2 つの異なる色 (赤と黄) があります。パッチはホースに加硫され、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ペナルティがねじ接続よりも大きいため、何十年もの間鍛造アルミニウムが使用されてきました。
ねじ式ホース継手は、米国とカナダで使用されています。これらの国はそれぞれ異なる種類のねじを使用しています。他の多くの国では、オスとメスの端がなく、どちらでも接続できるクイックアクション継手を標準化しています。ここでも国際標準はありません。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ます。ベルギーとフランスはギユマンコネクタを使用しています。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ます。旧ソ連地域の国々はゴストカップリングを使用しています。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ます。消防車には、ストルツコネクタとギユマンコネクタの両方で動作できるようにアダプターが装備されています。[18]
米国では、大口径の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 Storz カプラを使用する部門が増えています。使用法が標準化されていないため、相互援助装置のトラックには、多数のホース アダプター専用のコンパートメントがある場合があります。
ホース カップリングのさまざまなスタイルは、消防現場での戦術に影響を与えています。米国の消防車には「プレコネクト」機能があります。つまり、特定のタスク用のホースをオープン コンパートメントに入れ、各攻撃ホースをポンプに接続します。このような戦術により、時間のかかる複数の接続やオスとメスの端の問題を回避できます。ストルツ (または類似の) 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、消防士は危険ゾーンの境界にマニホールドを落とし、それを 1 本の供給ラインで消防車に接続します。その結果、「ホース カップラー」という小さなアイテムも消防車の外観とデザインに影響を与えています。
消火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。これは圧力と流れの両方から生じます。消防ホースの軸方向の張力の大きさは
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。
ノズルをホースに接続して水を噴射する場合、ノズルは消防士の手などのアンカーで拘束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る必要があり、これをノズル反力と呼びます。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. Fire Stream Management Handbook. 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). 「消防ホースの簡単な歴史」. 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）。フィラデルフィアの歴史、1609-1884。LHエバーツ＆カンパニー。
- ^ 「スタンドパイプおよびホースシステム規制」1910.158(c)(3)(ii)
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- ^ Greycheck, Ronald (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。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。「消防サービス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）：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日火曜日[1]
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- ^ “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
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- 高温ホース
- 消防用ホースの短い歴史