Противопожарное водоснабжение. Насосно-рукавные системы

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ 

ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ 

СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

ГПС МЧС РОССИИ

Малый В.П., Масаев В.Н., Вдовин О.В., Муховиков Д.В.

ПРОТИВОПОЖАРНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ.

НАСОСНО-РУКАВНЫЕ СИСТЕМЫ

Учебное пособие 

Допущено Министерством Российской Федерации по делам гражданской 
обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных 

бедствий в качестве учебного пособия для курсантов, студентов

и слушателей образовательных организаций МЧС России

Железногорск

2019

УДК 696.1
ББК 68.9 я73

М20

Авторы: 
Малый Виталий Петрович, д.ф.-м.н., доцент ВАК;
Масаев Виктор Николаевич;
Вдовин Олег Владимирович;
Муховиков Дмитрий Владимирович.

Рецензенты: Стрепков Евгений Александрович

(Департамент готовности сил и специальной 

пожарной охраны МЧС России)
Кочегаров Алексей Викторович,

профессор кафедры пожарной и аварийно-спасательной техники,

доктор технических наук, доцент

(ФГБОУ ВО Воронежский институт ГПС МЧС России)

Малый 
В.П, 
Масаев 
В.Н., 
Вдовин 
О.В., 
Муховиков 
Д.В. 

Противопожарное водоснабжение. Насосно-рукавные системы [Текст]:
учебное пособие.
–
Железногорск: ФГБОУ ВО Сибирская пожарно
спасательная академия ГПС МЧС России, 2019. – 191 с.

Учебное пособие включает в себя основные теоретические и справочные 

сведения, вопросы и задания для самоконтроля по теме «Насосы и насоснорукавные системы» учебной дисциплины «Гидравлика и противопожарное 
водоснабжение».

Учебное пособие предназначено для обучающихся по очной и заочной 

формам по специальности 20.05.01 Пожарная безопасность и по направлениям 
подготовки 20.03.01 и 20.04.01 Техносферная безопасность. Может быть 
использовано обучающимися для самостоятельного изучения дисциплины, а 
также в практической деятельности специалистов в области обеспечения 
пожарной безопасности.

УДК 696.1
ББК 68.9 я73

ISBN 978-5-906874-16-0

© ФГБУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2019
© Малый В.П., Масаев В.Н., Вдовин О.В., Муховиков Д.В., 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................ 5

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАСОСАХ.............................................................. 8
2 КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСОВ ................................................................ 10
3 РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ НАСОСОВ ....................................................... 19

3.1
Расход и напор насоса ...................................................................... 19

3.2
Мощность, баланс энергии и коэффициент полезного действия
насоса.................................................................................................. 28

3.3
Кавитационные режимы работы насоса......................................... 33

4 ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ..................................................................... 43

4.1
Принцип действия............................................................................. 43

4.2
Технология изготовления................................................................. 49

4.3
Классификация центробежных насосов......................................... 50

4.4
Основное уравнение лопастных насосов ....................................... 53

4.5
Зависимость режима работы насоса от формы лопастей 
рабочего колеса ................................................................................ 61

4.6
Метод подобия лопастных насосов ................................................ 68

4.7
Коэффициент быстроходности........................................................ 75

4.8
Рабочие характеристики центробежных насосов.......................... 82

4.9
Работа насоса в сети ......................................................................... 92

4.9.1
Регулирование работы насоса ..................................................... 92

4.9.2
Дроссельное регулирование (регулирование задвижкой)........ 97

4.9.3
Регулирование 
изменением 
частоты 
вращения 
рабочего

колеса насоса ................................................................................. 99

4.9.4
Регулирование путём обточки рабочего колеса...................... 101

4.10
Параллельная работа насосов........................................................ 107

4.11
Параллельная работа центробежных насосов.............................. 112

4.11.1
Параллельная 
работа 
центробежных 
насосов 
с

одинаковыми характеристиками ............................................... 112

4.11.2
Параллельная работа насосов, расположенных на разных 
насосных станциях...................................................................... 112

4.11.3
Параллельная работа центробежных насосов с разными 
характеристиками........................................................................ 116

4.11.4
Параллельная 
работа 
центробежных 
насосов,

расположенных на значительном расстоянии друг от друга . 118

4.12
Последовательная работа насосов ................................................ 120

5 РАБОТА НАСОСНО-РУКАВНОЙ СИСТЕМЫ .................................... 126

5.1
Условия совместной работы насоса и рукавной системы.......... 126

5.2
Расчет насосно-рукавных систем с ручными стволами.............. 130

5.3
Последовательная работа насосов при подаче воды................... 137

5.4
Параллельная работа насосов при подаче воды .......................... 143

5.5
Гидроэлеваторные системы........................................................... 149

5.6
Использование насосно-рукавных систем в условиях низких
температур ....................................................................................... 152

5.6.1
Тушение пожара в условиях низких температур .................... 152

5.6.2
Методика 
прогнозирования 
работоспособности 
рукавных

линий в условиях низких температур....................................... 157

5.6.3
Обеспечение работоспособности насосно-рукавных систем в
условиях экстремально низких температур ............................ 176

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................. 178

ПРИЛОЖЕНИЕ. 
Тактико-технические 
характеристики 
пожарных 

насосов................................................................................................................. 180

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................... 185

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность настоящего учебного пособия обусловлена тем, что, как 

показывает практика, отсутствие или неисправность противопожарного водо
снабжения не позволяет оперативно ликвидировать пожар в начальной стадии 

пожара и, как следствие, сопровождается увеличением экономического 

ущерба, привлечением дополнительных сил и средств и более длительной лик
видацией последствий. Подачу воды зачастую приходится осуществлять из от
даленных водоисточников, и это в то время, когда счет идет на минуты. По
этому одним из приоритетных противопожарных мероприятий превентивного 

характера является обеспечение территорий организаций и населенных пунк
тов противопожарным водоснабжением, содержащим в качестве неотъемле
мого фрагмента насосы и насосно-рукавные системы.

С развитием водоснабжения жилых, производственных и других объек
тов их противопожарная защита выходит на новый и более качественный уро
вень, так как при осуществлении проектирования и последующего строитель
ства или реконструкции водопроводов учитываются требования вновь введен
ных и действующих нормативно-правовых и технических требований (стан
дартов) в области противопожарного водоснабжения. Эти требования преду
сматривают необходимость обязательного наличия систем противопожарного 

водоснабжения, как одной из составляющей обеспечения пожарной безопас
ности объектов защиты. Противопожарное водоснабжение представляет со
бой неотъемлемую часть системы обеспечения пожарной безопасности объ
екта защиты для обеспечения безопасности людей, а также для предотвраще
ния пожара или создания условий успешного его тушения.

Целью настоящего учебного пособия является оказание учебной и мето
дической помощи обучающимся методам расчета и практического примене
ния насосов и насосно-рукавных систем для решения задач обеспечения по
жарной безопасности.

Противопожарное водоснабжение (ППВС)  это совокупность организа
ционных и технических мероприятий по обеспечению водой различных потре
бителей для создания условий по недопущению пожара или успешного его ту
шения. Проблема противопожарного водоснабжения - одна из основных и 

приоритетных в области пожарной безопасности. Современное развитие про
мышленного производства, сложность технологических процессов, примене
ние новых материалов и веществ при строительстве и эксплуатации объектов 

требует соответствия систем противопожарного водоснабжения. 

Современные технологичные системы водоснабжения, в том числе, 

насосы и насосно-рукавные системы, представляют собой технически слож
ные инженерные сооружения и устройства, и требуют от специалиста пожар
ной безопасности [19]: 

 специальных знаний об организации систем противопожарного водо
снабжения промышленных и гражданских объектов; 

 теоретических знаний и практических навыков по овладению мето
дами гидравлического расчета систем подачи воды к месту пожара;

 навыков решения практических задач по подаче воды для целей ту
шения пожара с учетом совместной работы водопроводной сети, 

насосов и рукавных систем;

 знания основных систем (схем) наружного (внутреннего) противопо
жарного водоснабжения;

 теоретической и практической подготовки будущих специалистов к 

решению вопросов пожарной безопасности объектов в области про
тивопожарного водоснабжения;

 умения работы с нормативно-технической документацией, а также са
мостоятельным поиском, критическим анализом и работой с научно
техническими источниками, необходимыми в профессиональной де
ятельности.

Специалисту пожарной безопасности необходимо уметь решать выше
указанные профессиональные задачи в соответствии с видом (видами) профес
сиональной деятельности, на которые и ориентировано настоящее учебное по
собие.

В настоящем учебном пособии 

 представлена классификация насосов, их рабочие параметры, прин
цип действия, технология изготовления, рабочие характеристики цен
тробежных насосов, работа насоса в сети, параллельная работа цен
тробежных насосов;

 рассмотрена работа насосно-рукавной системы, условия совместной 

работы насоса и рукавной системы, порядок расчета насосно-рукав
ных систем с ручными стволами, последовательная и параллельная 

работа насосов при подаче воды;

 даны типовые методики использования насосно-рукавных систем в 

условиях низких температур, рассмотрены вопросы тушения пожара 

в условиях низких температур, обеспечения работоспособности 

насосно-рукавных систем в условиях экстремально низких темпера
тур.

1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАСОСАХ

Гидравлическая машина — это механизм, в котором энергия вращающе
гося (или движущегося) узла машины передается потоку жидкости [2]. 

Гидравлические машины классифицируют на следующие основные 

классы [2]:


гидравлические турбины;


гидравлические насосы.

Одной из самых распространенных разновидностей гидравлических ма
шин, предназначенных для перемещения жидкостей и передачи ей механиче
ской энергии, являются гидравлические насосы. 

В III – IV вв. до нашей эры, грек Ктесибий предложил к использованию 

конструкцию поршневого насоса для различных целей водообеспечения [26]. 

Однако исторически не известно применение этого насоса для тушения пожа
ров.

Леонардо да Винчи (1452 – 1519 гг.) считается основоположником ис
пользования центробежных сил для перекачки воды, в свою очередь теория 

центробежного насоса была обоснована членом Российской Академии наук 

Леонардом Эйлером (1707 – 1783 гг.).

В XVIII в. начался серийный выпуск поршневых пожарных насосов с 

ручным приводом. В России серийное производство пожарных насосов с при
водом от паровых машин началось в 1893 г.

Во второй половине XIX в. разработка и создание центробежных насо
сов получила интенсивное развитие. В России этим направлением занимался 

инженер А.А. Саблуков (1703 – 1857 гг.) и уже в 1840 г. был разработан цен
тробежный насос. В 1882 г. при проведении Всероссийской промышленной 

выставки уже демонстрировался первый образец центробежного насоса. Его 

показательными техническими характеристиками являлась подача 406 ведер 

воды в минуту.

Советские ученые И.И. Куколевский, С.С. Руднев, А.М. Караваев и др. 

занимались конструкторской разработкой отечественных гидравлических ма
шин, в том числе большой вклад внесли в разработку насосов. На первых по
жарных автомобилях (ПМЗ-1, ПМГ-1 и др.), выпускаемых советской промыш
ленностью в 30-х гг. двадцатого века, устанавливались пожарные центробеж
ные насосы отечественного производства [22].

Первоначально насосы, при производстве и последующих модерниза
циях, предназначались исключительно для подъема воды. Однако, одновре
менно с техническим развитием общества, область применения насосов рас
ширилась.

Насосы различных типов и модификаций применяются в различных тех
нологических и технических системах и установках. Например, в системах 

вентиляции и кондиционирования воздуха, тепло-, газо- и водоснабжения, 

практически во всех отраслях химической, добывающей, машиностроитель
ной промышленности. Особое место насосы и насосные установки занимают 

в системах внутреннего и наружного противопожарного водоснабжения.

Нашли применение насосы в пожарной, специальной и аварийно-спаса
тельной технике, используемой подразделениями МЧС для подачи огнетуша
щих составов на пожаротушение насосами пожарных автомобилей, мотопомп, 

автоматических установок пожаротушения. Широко используются насосы

также в системах смазки, топливоподачи и гидропривода различных специаль
ных механизмов и аварийно-спасательного оборудования. 

2
КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСОВ

Насосы являются одним из самых распространенных видов машин, при 

этом их классификация по назначению не представляется возможной вслед
ствие их конструктивного разнообразия. Наиболее приемлемой и логичной 

представляется классификация по сходству и различию в принципе действия.

Насосы по принципу действия и конструкции делятся на две основные 

группы (рисунок 2.1) [22]:

Рисунок 2.1 − Классификация насосов

 Объемные насосы это насосы, действие которых основано на изменении 

потенциальной энергии перемещаемой жидкости, или в которых переме
щение жидкости происходит путем периодического изменения объёма ра
бочей камеры, поочередно сообщающейся с входом и выходом рабочей ка
меры насоса. 

 Динамические насосы  это насосы, действие которых основано на воздей
ствии гидродинамических сил, перемещаемых жидкость в незамкнутом 

объеме, постоянно сообщающемся с входом и выходом рабочей камеры 

насоса. К ним относятся струйные и лопастные насосы. Действие струй
ных и лопастных насосов основано на изменении кинетической энергии.

В динамических насосах энергия и давление жидкости повышаются под 

действием центробежной силы, возникающей при вращении лопастных колес 

(например, в центробежных и осевых насосах), или сил трения (например, в 

струйных и вихревых насосах). Поэтому, по виду силового действия на жид
кость динамические насосы подразделяют на лопастные и насосы трения. 

Наиболее распространенными динамическими насосами являются лопастные.

Классификация динамических насосов по конструкции вне зависимости 

от вида перемещаемой жидкости показана на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 − Классификация динамических насосов

В объемных насосах энергия и давление повышаются в результате вы
теснения жидкости из замкнутого пространства телами, движущимися воз
вратно-поступательно или вращательно. 

В соответствии с этим, по форме движения рабочих органов их подраз
деляют на возвратно-поступательные (поршневые, плунжерные, диафрагмен
ные) и вращательные, или роторные (шестеренные, винтовые и др.).

Классификация объемных насосов по конструкции вне зависимости от 

вида перемещаемой жидкости представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 − Классификация объемных насосов

Кроме того, насосы классифицируются:

− по назначению;

− конструктивному исполнению;

− техническим характеристикам;

− отраслевому применению и т.д.

Поршневой насос (рисунок 2.4) представляет собой в простейшем виде 

поршень, расположенный внутри рабочей камеры, который при движении в 

одну сторону втягивает жидкость через всасывающий клапан, а при движении 

в другую  выталкивает жидкость через нагнетательный клапан.

К достоинствам поршневых насосов можно отнести: получение больших 

давлений, высокий КПД, независимость подачи от создаваемого давления, за
пуск без предварительной заливки всасывающих линий (самовсасывающие). 

К недостаткам поршневых насосов можно отнести: громоздкость, нали
чие клапанов, неравномерность подачи, вибрации, сложность непосредствен
ного соединения, сложность регулировки.

Скорость поршня в поршневом насосе ограничивается воздействием 

инерционных сил.

Рисунок 2.4 − Поршневой насос