![\"ORCID](\"http:\/\/gwits.pl\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/ORCID.png\")
<\/a>1<\/sup>*, Bartosz Kopiczak<\/a>2<\/sup>, Micha\u0142 Bubka3<\/sup>, Anita Siwek3<\/sup><\/em><\/p>\n\n\n\nAfiliacja<\/summary>\n1<\/sup> Wydzia\u0142 In\u017cynierii \u015arodowiska i Energetyki, Politechnika Krakowska
2<\/sup> Wydzia\u0142 Mechaniczny, Politechnika Krakowska
3<\/sup> ASPROJEKT Krak\u00f3w
*Kontakt \/ Correspondence: michal.zielina@pk.edu.pl<\/a><\/p>\n<\/details>\n\n\n\n
DOI: 10.65545\/GWITS.2026.07.04<\/strong>, GWiTS 7\/2026, lipiec 2026<\/p>\n\n\n\nPobierz PDF<\/a> (Open Access)<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\nStreszczenie:<\/strong>
W artykule przedstawiono wyniki bada\u0144 automatycznego dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego przeznaczonego do zastosowa\u0144 w instalacjach przeciwpo\u017carowych obiekt\u00f3w przemys\u0142owych i magazynowych. Badane urz\u0105dzenie stanowi element opracowanego przez autor\u00f3w systemu ga\u015bniczego integruj\u0105cego dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe, uk\u0142ad automatycznego sterowania oraz system detekcji termowizyjnej. Szczeg\u00f3ln\u0105 uwag\u0119 po\u015bwi\u0119cono analizie charakterystyki hydraulicznej urz\u0105dzenia oraz ocenie jego dzia\u0142ania w warunkach rzeczywistych. Zakres bada\u0144 obejmowa\u0142 pomiary hydrauliczne, badania poligonowe oraz analizy numeryczne CFD. Wyznaczono zale\u017cno\u015bci pomi\u0119dzy parametrami pracy dzia\u0142ka a zasi\u0119giem strumienia \u015brodka ga\u015bniczego, okre\u015blono charakterystyk\u0119 strat ci\u015bnienia oraz zweryfikowano warunki przep\u0142ywu wewn\u0105trz uk\u0142adu hydraulicznego. Wyniki analiz numerycznych potwierdzi\u0142y brak zjawiska kawitacji w analizowanym zakresie parametr\u00f3w pracy. Przeprowadzone badania wykaza\u0142y mo\u017cliwo\u015b\u0107 uzyskania zasi\u0119gu strumienia dochodz\u0105cego do oko\u0142o 100 m przy ci\u015bnieniu roboczym 12 bar i wydajno\u015bci oko\u0142o 3700 l\/min. Najwi\u0119kszy zasi\u0119g uzyskiwano dla k\u0105ta nachylenia dzia\u0142ka wynosz\u0105cego oko\u0142o 30\u00b0. Badania na stanowisku ogniowym potwierdzi\u0142y skuteczno\u015b\u0107 dzia\u0142ania systemu automatycznej detekcji i naprowadzania strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Uzyskane wyniki wskazuj\u0105, \u017ce opracowane rozwi\u0105zanie mo\u017ce stanowi\u0107 skuteczne uzupe\u0142nienie klasycznych sta\u0142ych urz\u0105dze\u0144 ga\u015bniczych w obiektach wielkopowierzchniowych, wymagaj\u0105cych du\u017cego zasi\u0119gu dzia\u0142ania oraz szybkiej reakcji na rozwijaj\u0105ce si\u0119 zagro\u017cenia po\u017carowe.<\/p>\n\n\n\nS\u0142owa kluczowe:<\/strong> dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe, instalacje przeciwpo\u017carowe, charakterystyka hydrauliczna, termowizja, CFD, automatyczne systemy ga\u015bnicze<\/em><\/p>\n\n\n\nAbstract:
<\/strong>This paper presents the results of research and development work on an automatic water-foam monitor designed for fire protection systems used in industrial and warehouse facilities. The investigated device is a component of an innovative firefighting system developed by the authors, integrating an automatic water-foam monitor, a dedicated control system, and a thermal imaging-based fire detection system. Attention was paid to the hydraulic characteristics of the device and its integration with existing water supply systems. The research program included hydraulic measurements, numerical CFD analyses, and full-scale experimental tests carried out under laboratory and field conditions. Relationships between operating parameters and the range of the extinguishing stream were determined, pressure loss characteristics were established, and flow conditions inside the hydraulic system were evaluated. The CFD analyses confirmed the absence of cavitation within the investigated operating range and allowed verification of the experimentally obtained results. The results showed that the monitor could achieve an extinguishing stream range of approximately 100 m at an operating pressure of 12 bar and a flow rate of about 3700 L\/min. The maximum range was obtained for a monitor elevation angle of approximately 30\u00b0. Full-scale fire tests confirmed the effectiveness of the automatic fire detection and stream positioning functions developed by the authors. The obtained results indicate that the proposed solution can be used as an effective supplement or alternative to conventional fixed firefighting systems in large industrial facilities requiring long-range operation and rapid response to developing fire hazards. <\/p>\n\n\n\nKeywords:<\/strong> water-foam monitor, fire protection systems, hydraulic characteristics, thermal imaging, CFD, automatic firefighting systems, fire detection, industrial facilities<\/em><\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\n1. Wprowadzenie<\/h3>\n\n\n\n
Systemy ochrony przeciwpo\u017carowej oparte na instalacjach wodnych stanowi\u0105 podstawowy element zabezpieczenia wsp\u00f3\u0142czesnych obiekt\u00f3w przemys\u0142owych i magazynowych. Najcz\u0119\u015bciej stosowane rozwi\u0105zania obejmuj\u0105 instalacje tryskaczowe projektowane zgodnie z normami NFPA 13 oraz EN 12845, kt\u00f3re okre\u015blaj\u0105 wymagania dotycz\u0105ce projektowania, instalacji i eksploatacji system\u00f3w ga\u015bniczych [3, 8]. Systemy te cechuj\u0105 si\u0119 wysok\u0105 skuteczno\u015bci\u0105 w ograniczaniu rozwoju po\u017caru, jednak ich efektywno\u015b\u0107 zale\u017cy od warunk\u00f3w instalacyjnych, w\u0142a\u015bciwego rozmieszczenia urz\u0105dze\u0144 oraz charakterystyki chronionego obiektu.<\/p>\n\n\n\n
W literaturze wskazuje si\u0119, \u017ce w przypadku obiekt\u00f3w o du\u017cej kubaturze, takich jak hale przemys\u0142owe i magazyny wysokiego sk\u0142adowania, klasyczne systemy sta\u0142e mog\u0105 wykazywa\u0107 ograniczon\u0105 skuteczno\u015b\u0107 wynikaj\u0105c\u0105 z op\u00f3\u017anionej detekcji po\u017caru oraz utrudnionej dystrybucji \u015brodka ga\u015bniczego [1, 6, 7]. Problemy te wynikaj\u0105 m.in. z oddzia\u0142ywania strumieni konwekcyjnych gor\u0105cych gaz\u00f3w, ograniczonej penetracji strumienia wodnego oraz nier\u00f3wnomiernego rozk\u0142adu kropli w przestrzeni.<\/p>\n\n\n\n
Jednym z kierunk\u00f3w rozwoju system\u00f3w ga\u015bniczych s\u0105 rozwi\u0105zania wykorzystuj\u0105ce rozpylone strumienie wody oraz mg\u0142\u0119 wodn\u0105 (water mist). Badania wykaza\u0142y, \u017ce skuteczno\u015b\u0107 gaszenia zale\u017cy od parametr\u00f3w fizycznych strumienia, takich jak \u015brednica kropli, intensywno\u015b\u0107 przep\u0142ywu oraz charakterystyka oddzia\u0142ywania z p\u0142omieniem [6]. Systemy mg\u0142y wodnej umo\u017cliwiaj\u0105 efektywne ch\u0142odzenie strefy spalania i ograniczenie promieniowania cieplnego przy jednoczesnym zmniejszeniu zu\u017cycia wody [5, 11]. Wsp\u00f3\u0142cze\u015bnie technologia ta znajduje szerokie zastosowanie w instalacjach przemys\u0142owych i specjalnych systemach ga\u015bniczych.<\/p>\n\n\n\n
Alternatywnym podej\u015bciem s\u0105 systemy wykorzystuj\u0105ce dzia\u0142ka wodne i wodnopianowe, kt\u00f3re umo\u017cliwiaj\u0105 kierunkowe podawanie du\u017cych ilo\u015bci \u015brodka ga\u015bniczego na znaczne odleg\u0142o\u015bci. Rozwi\u0105zania te s\u0105 szczeg\u00f3lnie przydatne w obiektach o du\u017cej kubaturze oraz w przestrzeniach otwartych, gdzie wymagane jest szybkie i selektywne oddzia\u0142ywanie na ognisko po\u017caru [2, 13]. Badania eksperymentalne wskazuj\u0105, \u017ce automatyczne dzia\u0142ka wodne mog\u0105 charakteryzowa\u0107 si\u0119 kr\u00f3tszym czasem reakcji i skuteczniejszym t\u0142umieniem po\u017caru w por\u00f3wnaniu do klasycznych system\u00f3w tryskaczowych w okre\u015blonych warunkach [13].<\/p>\n\n\n\n
Istotnym zagadnieniem zwi\u0105zanym z eksploatacj\u0105 tego typu urz\u0105dze\u0144 jest charakterystyka hydrauliczna strumienia oraz jego trajektoria. Badania wykaza\u0142y, \u017ce zasi\u0119g i skuteczno\u015b\u0107 dzia\u0142ania zale\u017c\u0105 od takich parametr\u00f3w jak ci\u015bnienie robocze, k\u0105t nachylenia, pr\u0119dko\u015b\u0107 pocz\u0105tkowa strumienia oraz warunki \u015brodowiskowe, w tym wp\u0142yw wiatru [4, 9]. W analizie tych zjawisk coraz cz\u0119\u015bciej wykorzystywane s\u0105 metody numeryczne (CFD), umo\u017cliwiaj\u0105ce modelowanie przep\u0142ywu oraz optymalizacj\u0119 parametr\u00f3w pracy system\u00f3w ga\u015bniczych [14].<\/p>\n\n\n\n
Istotnym kierunkiem rozwoju wsp\u00f3\u0142czesnych system\u00f3w przeciwpo\u017carowych jest integracja urz\u0105dze\u0144 ga\u015bniczych z nowoczesnymi metodami detekcji. W szczeg\u00f3lno\u015bci zastosowanie technik termowizyjnych umo\u017cliwia szybkie wykrycie \u017ar\u00f3d\u0142a po\u017caru i jego lokalizacj\u0119 w czasie rzeczywistym [12]. Rozwi\u0105zania te znajduj\u0105 zastosowanie w systemach automatycznych oraz autonomicznych, w kt\u00f3rych detekcja i gaszenie po\u017caru odbywa si\u0119 bez udzia\u0142u operatora, co znacz\u0105co skraca czas reakcji i zwi\u0119ksza skuteczno\u015b\u0107 dzia\u0142ania [10].<\/p>\n\n\n\n
Pomimo rosn\u0105cej liczby bada\u0144 dotycz\u0105cych system\u00f3w wykorzystuj\u0105cych mg\u0142\u0119 wodn\u0105 oraz dzia\u0142ka przeciwpo\u017carowe, stosunkowo niewiele publikacji po\u015bwi\u0119conych jest kompleksowej analizie zintegrowanych system\u00f3w automatycznych dzia\u0142ek wodnopianowych, w szczeg\u00f3lno\u015bci w kontek\u015bcie ich charakterystyki hydraulicznej oraz wsp\u00f3\u0142pracy z instalacjami zasilaj\u0105cymi. Z punktu widzenia praktyki projektowej istotne jest okre\u015blenie zale\u017cno\u015bci pomi\u0119dzy parametrami instalacji wodnej a efektywno\u015bci\u0105 dzia\u0142ania urz\u0105dzenia.<\/p>\n\n\n\n
Celem pracy by\u0142o okre\u015blenie charakterystyki hydraulicznej automatycznego dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego oraz ocena jego skuteczno\u015bci dzia\u0142ania w warunkach laboratoryjnych i rzeczywistych. W ramach bada\u0144 analizowano wp\u0142yw parametr\u00f3w zasilania na zasi\u0119g strumienia \u015brodka ga\u015bniczego, a tak\u017ce oceniono dzia\u0142anie opracowanego przez autor\u00f3w systemu automatycznego naprowadzania dzia\u0142ka wykorzystuj\u0105cego detekcj\u0119 termowizyjn\u0105.<\/p>\n\n\n\n
Badania przeprowadzono na dw\u00f3ch niezale\u017cnych poligonach badawczych. Pierwszy z nich przeznaczony by\u0142 do bada\u0144 hydraulicznych i wyznaczenia charakterystyki strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Drugi poligon wykorzystano do bada\u0144 dzia\u0142ania kompletnego systemu ga\u015bniczego obejmuj\u0105cego dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe, system detekcji termowizyjnej oraz uk\u0142ad automatycznego sterowania.<\/p>\n\n\n\n
2. Materia\u0142y i metody<\/h3>\n\n\n\n2.1. Charakterystyka badanego urz\u0105dzenia<\/h5>\n\n\n\n
Przedmiotem bada\u0144 by\u0142o automatyczne dzia\u0142ko wodno-pianowe przeznaczone do zastosowa\u0144 w instalacjach przeciwpo\u017carowych obiekt\u00f3w przemys\u0142owych i magazynowych. Urz\u0105dzenie umo\u017cliwia kierunkowe podawanie strumienia \u015brodka ga\u015bniczego na znaczne odleg\u0142o\u015bci oraz prac\u0119 w trybie r\u0119cznym, p\u00f3\u0142automatycznym i automatycznym. Na rys. 1 przedstawiono badane dzia\u0142ko wodnopianowe w pomieszczeniu zamkni\u0119tym i na stanowisku poligonowym.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/gwits.pl\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/1065545GWITS20260704_R1-1024x462.png\")
Rys. 1. Badane dzia\u0142ko wodno-pianowe w pomieszczeniu zamkni\u0119tym (po lewej) oraz na stanowisku poligonowym (po prawej) \u0179r\u00f3d\u0142o: opracowanie w\u0142asne
Fig. 1. Tested water-foam monitor in an indoor facility (left) and at the outdoor test range (right). Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nIstotnym elementem opracowanego rozwi\u0105zania jest mo\u017cliwo\u015b\u0107 wsp\u00f3\u0142pracy z systemem detekcji opartym na analizie obrazu termicznego. Opracowany system umo\u017cliwia\u0142 identyfikacj\u0119 \u017ar\u00f3d\u0142a podwy\u017cszonej temperatury przy pomocy zestawu kamer termowizyjnych Optris Xi 410, a nast\u0119pnie generowa\u0142 sygna\u0142y steruj\u0105ce dla uk\u0142adu nap\u0119dowego dzia\u0142ka, co pozwala\u0142o na automatyczne naprowadzanie strumienia \u015brodka ga\u015bniczego na obszar zagro\u017cenia.<\/p>\n\n\n\n
Dzia\u0142ko sk\u0142ada\u0142o si\u0119 z podstawowych zespo\u0142\u00f3w funkcjonalnych, do kt\u00f3rych nale\u017ca\u0142y:<\/p>\n\n\n\n
\n- uk\u0142ad hydrauliczny obejmuj\u0105cy korpus, przewody doprowadzaj\u0105ce oraz g\u0142owic\u0119 zako\u0144czon\u0105 dysz\u0105,<\/li>\n\n\n\n
- uk\u0142ad mechaniczny odpowiedzialny za zmian\u0119 po\u0142o\u017cenia strumienicy w p\u0142aszczy\u017anie poziomej i pionowej,<\/li>\n\n\n\n
- uk\u0142ad nap\u0119dowy realizowany za pomoc\u0105 si\u0142ownik\u00f3w elektrycznych,<\/li>\n\n\n\n
- uk\u0142ad sterowania umo\u017cliwiaj\u0105cy realizacj\u0119 procesu naprowadzania strumienia.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Uk\u0142ad hydrauliczny zaprojektowano w spos\u00f3b zapewniaj\u0105cy minimalizacj\u0119 strat ci\u015bnienia przy jednoczesnym zachowaniu odpowiedniej charakterystyki strumienia. Kluczowym elementem jest dysza, kt\u00f3rej geometria wp\u0142ywa na kszta\u0142t strugi, stopie\u0144 rozdrobnienia kropli oraz efektywno\u015b\u0107 transportu \u015brodka ga\u015bniczego. Schemat konstrukcyjny urz\u0105dzenia przedstawiono na rys. 2.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/gwits.pl\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/1065545GWITS20260704_R2.png\")
Rys. 2. Schemat konstrukcyjny dzia\u0142ka wodnopianowego (1 \u2013 ko\u0142nierz z redukcj\u0105 symetryczn\u0105, 2 \u2013 kolano d\u0142ugie, 3 \u2013 wewn\u0119trzne \u0142o\u017cyska, 4 \u2013 trzpie\u0144 do pod\u0142\u0105czenia sterowania, 5 \u2013 kolano 90\u00b0, 6 \u2013 dysza, 7 – uchwyt do dyszy, 8 \u2013 wej\u015bcie do w\u0119\u017ca na pian\u0119). \u0179r\u00f3d\u0142o: opracowanie w\u0142asne
Fig. 2. Structural layout of the water-foam monitor (1 \u2013 flange with concentric reducer, 2 \u2013 long-radius elbow, 3 \u2013 internal bearings, 4 \u2013 control linkage shaft, 5 \u2013 90\u00b0 elbow, 6 \u2013 nozzle, 7 \u2013 nozzle mounting bracket, 8 \u2013 foam hose connection). Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nPodstawowe parametry techniczne badanego urz\u0105dzenia obejmowa\u0142y: zakres ci\u015bnienia roboczego od oko\u0142o 8 do 12 bar, maksymaln\u0105 wydajno\u015b\u0107 dochodz\u0105c\u0105 do oko\u0142o 3700 l\/min, maksymalny zasi\u0119g strumienia wynosz\u0105cy oko\u0142o 100 m, zakres ruchu w p\u0142aszczy\u017anie poziomej rz\u0119du 140\u00b0, zakres ruchu w p\u0142aszczy\u017anie pionowej od oko\u0142o \u221240\u00b0 do +60\u00b0.<\/p>\n\n\n\n
Parametry te odpowiadaj\u0105 wymaganiom stawianym urz\u0105dzeniom stosowanym w ochronie obiekt\u00f3w wielkokubaturowych, w kt\u00f3rych istotne znaczenie ma du\u017cy zasi\u0119g dzia\u0142ania oraz wysoka intensywno\u015b\u0107 podawania \u015brodka ga\u015bniczego. W konstrukcji dzia\u0142ka zastosowano rozwi\u0105zania umo\u017cliwiaj\u0105ce jego integracj\u0119 z instalacj\u0105 wodoci\u0105gow\u0105 przeciwpo\u017carow\u0105. Urz\u0105dzenie mo\u017ce by\u0107 zasilane z r\u00f3\u017cnych \u017ar\u00f3de\u0142, takich jak sie\u0107 hydrantowa, pompownie przeciwpo\u017carowe oraz zbiorniki retencyjne wyposa\u017cone w uk\u0142ady pompowe.<\/p>\n\n\n\n
2.2. Metodyka bada\u0144 hydraulicznych <\/h5>\n\n\n\n
Badania hydrauliczne przeprowadzono na stanowisku umo\u017cliwiaj\u0105cym regulacj\u0119 parametr\u00f3w zasilania oraz pomiar zasi\u0119gu strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Stanowisko obejmowa\u0142o dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe, przeno\u015bny agregat pompowy Rosenbauer SPA100, samoch\u00f3d po\u017carniczy 515[K]25 wyposa\u017cony w system sterowania Logic Control System (LCS) oraz wbudowany przep\u0142ywomierz elektromagnetyczny o niepewno\u015bci pomiaru \u00b1 1%, uk\u0142ad przewod\u00f3w zasilaj\u0105cych, przep\u0142ywomierz kryzowy FO Turbo-Lux 3 oraz zamontowany przed dzia\u0142kiem manometr wype\u0142niony gliceryn\u0105 o zakresie 0\u201315 bar i klasie dok\u0142adno\u015bci 2,5, co odpowiada niepewno\u015bci pomiaru wynosz\u0105cej \u00b137,5 kPa. Samoch\u00f3d po\u017carniczy 515[K]25 pokazano na rys. 3.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/gwits.pl\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/1065545GWITS20260704_R3.png\")
Rys. 3. Wykorzystany podczas bada\u0144 samoch\u00f3d po\u017carniczy 515[K]25. \u0179r\u00f3d\u0142o: opracowanie w\u0142asne
Fig. 3. Firefighting vehicle Rosenbauer 515[K]25 used in the experimental investigation. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nBadane dzia\u0142ko zamocowano do w\u00f3zka wid\u0142owego, co umo\u017cliwia\u0142o stabilizacj\u0119 urz\u0105dzenia i zmian\u0119 jego wysoko\u015bci wzgl\u0119dem terenu. Woda transportowana by\u0142a do dzia\u0142ka za pomoc\u0105 przewod\u00f3w po\u017carniczych poprzez uk\u0142ad pomiarowy umo\u017cliwiaj\u0105cy kontrol\u0119 parametr\u00f3w pracy. Pole pomiarowe mia\u0142o d\u0142ugo\u015b\u0107 oko\u0142o 120 m i zosta\u0142o podzielone na sektory pomiarowe rozmieszczone co 5 m. Pomiary wykonano dla r\u00f3\u017cnych warto\u015bci ci\u015bnienia roboczego, nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu oraz k\u0105ta nachylenia strumienicy. W trakcie bada\u0144 zmieniano: ci\u015bnienie robocze, nat\u0119\u017cenie przep\u0142ywu, k\u0105t nachylenia strumienicy. Dla ka\u017cdej konfiguracji parametr\u00f3w okre\u015blano zasi\u0119g strumienia oraz po\u0142o\u017cenie jego centralnej cz\u0119\u015bci wzgl\u0119dem wyznaczonego pola pomiarowego.<\/p>\n\n\n\n
2.3. Metodyka bada\u0144 na stanowisku ogniowym <\/h5>\n\n\n\n
Badania na stanowisku ogniowym przeprowadzono w celu oceny funkcjonowania opracowanego przez autor\u00f3w systemu ga\u015bniczego obejmuj\u0105cego dzia\u0142ko wodnopianowe, uk\u0142ad automatycznego sterowania oraz system detekcji termowizyjnej. Celem bada\u0144 by\u0142a ocena skuteczno\u015bci wykrywania zagro\u017cenia, czasu reakcji systemu, dok\u0142adno\u015bci naprowadzania strumienia \u015brodka ga\u015bniczego oraz skuteczno\u015bci procesu gaszenia. Stanowisko badawcze sk\u0142ada\u0142o si\u0119 z dzia\u0142ka wodnopianowego, uk\u0142adu zasilania wod\u0105, zespo\u0142u sterowania, kamer termowizyjnych oraz stanowiska ogniowego stanowi\u0105cego \u017ar\u00f3d\u0142o kontrolowanego po\u017caru.<\/p>\n\n\n\n
W badaniach wykorzystano kamer\u0119 termowizyjn\u0105 Optris Xi410 wyposa\u017con\u0105 w detekcj\u0119 najcieplejszego punktu obserwowanego obszaru. Kamera pracowa\u0142a w zakresie pomiarowym od \u221220\u00b0C do 900\u00b0C i rejestrowa\u0142a obraz termiczny o rozdzielczo\u015bci 384 \u00d7 240 pikseli. Komunikacja z systemem sterowania realizowana by\u0142a za po\u015brednictwem sieci Ethernet. Obraz termiczny poddawano analizie w czasie rzeczywistym w celu identyfikacji \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a oraz okre\u015blenia jego po\u0142o\u017cenia wzgl\u0119dem dzia\u0142ka. Struktur\u0119 systemu detekcji zastosowan\u0105 w opracowanym prototypie przedstawiono na rys. 4.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/gwits.pl\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/1065545GWITS20260704_R4-716x1024.png\")
Rys. 4. Struktura opracowanego systemu automatycznego gaszenia po\u017caru. \u0179r\u00f3d\u0142o: opracowanie w\u0142asne
Fig. 4. Architecture of the developed automatic fire suppression system. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nSterowanie dzia\u0142kiem realizowano za pomoc\u0105 opracowanego przez autor\u00f3w systemu automatyki wykorzystuj\u0105cego nap\u0119dy elektryczne oraz enkodery po\u0142o\u017cenia. Uk\u0142ad sterowania wyznacza\u0142 wymagany azymut oraz k\u0105t elewacji strumienicy na podstawie wsp\u00f3\u0142rz\u0119dnych \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a okre\u015blonych przez system termowizyjny. Komunikacja pomi\u0119dzy urz\u0105dzeniami realizowana by\u0142a w oparciu o przemys\u0142owy protok\u00f3\u0142 Modbus TCP. Badania prowadzono w trybie p\u00f3\u0142automatycznym oraz automatycznym. W trybie p\u00f3\u0142automatycznym operator zatwierdza\u0142 rozpocz\u0119cie procesu gaszenia po wykryciu zagro\u017cenia. W trybie automatycznym po przekroczeniu zadanej temperatury progowej nast\u0119powa\u0142o automatyczne ustawienie dzia\u0142ka i uruchomienie podawania \u015brodka ga\u015bniczego. W trakcie pr\u00f3b rejestrowano: czas reakcji systemu od momentu wykrycia \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a; czas ustawienia dzia\u0142ka w zadanej pozycji; dok\u0142adno\u015b\u0107 naprowadzania strumienia wzgl\u0119dem stanowiska ogniowego oraz czas prowadzenia procesu gaszenia. Przyj\u0119ta metodyka umo\u017cliwi\u0142a ocen\u0119 wsp\u00f3\u0142pracy systemu detekcji termowizyjnej, uk\u0142adu sterowania oraz dzia\u0142ka wodnopianowego w warunkach zbli\u017conych do rzeczywistych warunk\u00f3w eksploatacji.<\/p>\n\n\n\n
2.4. Metody analizy hydraulicznej i numerycznej<\/h5>\n\n\n\n
Analiza hydrauliczna obejmowa\u0142a ocen\u0119 wp\u0142ywu parametr\u00f3w eksploatacyjnych na zasi\u0119g oraz charakterystyk\u0119 strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Analizowano zale\u017cno\u015bci pomi\u0119dzy ci\u015bnieniem roboczym, nat\u0119\u017ceniem przep\u0142ywu i k\u0105tem nachylenia strumienicy a uzyskiwanym zasi\u0119giem strugi. Uzupe\u0142nieniem bada\u0144 eksperymentalnych by\u0142a analiza numeryczna przep\u0142ywu wykonana metod\u0105 CFD (Computational Fluid Dynamics). Model numeryczny odwzorowywa\u0142 geometri\u0119 uk\u0142adu hydraulicznego dzia\u0142ka i umo\u017cliwia\u0142 analiz\u0119 rozk\u0142adu ci\u015bnienia oraz pr\u0119dko\u015bci przep\u0142ywu wewn\u0105trz urz\u0105dzenia. Analizy numeryczne wykorzystano do: oceny rozk\u0142adu pr\u0119dko\u015bci i ci\u015bnienia, identyfikacji potencjalnych obszar\u00f3w wyst\u0119powania kawitacji, okre\u015blenia wp\u0142ywu stopnia otwarcia uk\u0142adu przep\u0142ywowego na parametry strumienia. Szczeg\u00f3\u0142owy opis modelu numerycznego oraz wyniki oblicze\u0144 CFD zostan\u0105 przedstawione w odr\u0119bnym opracowaniu po\u015bwi\u0119conym analizie przep\u0142ywu w uk\u0142adzie hydraulicznym dzia\u0142ka wodnopianowego.<\/p>\n\n\n\n
3. Wyniki i ich analiza<\/h3>\n\n\n\n3.1. Straty ci\u015bnienia w uk\u0142adzie hydraulicznym dzia\u0142ka<\/h5>\n\n\n\n
Pierwszym etapem analizy by\u0142o okre\u015blenie strat ci\u015bnienia wyst\u0119puj\u0105cych w uk\u0142adzie hydraulicznym badanego dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego. Pomiary eksperymentalne uzupe\u0142niono obliczeniami numerycznymi CFD, co umo\u017cliwi\u0142o ocen\u0119 zgodno\u015bci obu metod badawczych.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/gwits.pl\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/1065545GWITS20260704_R5-1024x1024.png\")
Rys. 5. Zale\u017cno\u015b\u0107 strat ci\u015bnienia w dzia\u0142ku wodno\u2011pianowym od nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu. Por\u00f3wnanie wynik\u00f3w eksperymentalnych i oblicze\u0144 CFD. \u0179r\u00f3d\u0142o: opracowanie w\u0142asne
Fig. 5. Relationship between pressure loss and flow rate in the waterfoam monitor. Comparison of experimental measurements and CFD results. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nWyniki przedstawione na rys. 5 wykaza\u0142y nieliniowy wzrost strat ci\u015bnienia wraz ze wzrostem nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu. Dla przep\u0142ywu oko\u0142o 2500 kg\/min strata ci\u015bnienia wynosi\u0142a oko\u0142o 500 kPa, natomiast dla przep\u0142ywu oko\u0142o 3000 kg\/min osi\u0105ga\u0142a warto\u015bci zbli\u017cone do 800 kPa. Przy najwi\u0119kszych analizowanych przep\u0142ywach, wynosz\u0105cych oko\u0142o 3700\u20134000 kg\/min, straty ci\u015bnienia przekracza\u0142y 1200 kPa.<\/p>\n\n\n\n
Por\u00f3wnanie wynik\u00f3w eksperymentalnych i oblicze\u0144 CFD wskazuje na bardzo dobr\u0105 zgodno\u015b\u0107 obu metod. R\u00f3\u017cnice pomi\u0119dzy warto\u015bciami obliczonymi i zmierzonymi by\u0142y niewielkie w ca\u0142ym analizowanym zakresie pracy. Potwierdza to poprawno\u015b\u0107 opracowanego modelu numerycznego oraz mo\u017cliwo\u015b\u0107 jego wykorzystania do dalszych analiz przep\u0142ywu wewn\u0105trz badanego urz\u0105dzenia.<\/p>\n\n\n\n
Z praktycznego punktu widzenia uzyskana charakterystyka jest istotna podczas doboru pomp zasilaj\u0105cych oraz projektowania instalacji wsp\u00f3\u0142pracuj\u0105cych z dzia\u0142kiem wodno\u2011pianowym, gdy\u017c pozwala okre\u015bli\u0107 wymagane parametry hydrauliczne ca\u0142ego systemu. Opracowana charakterystyka zosta\u0142a r\u00f3wnie\u017c wykorzystana w algorytmach sterowania dzia\u0142kiem, umo\u017cliwiaj\u0105c automatyczn\u0105 regulacj\u0119 stopnia otwarcia przepustnicy w zale\u017cno\u015bci od wymaganej odleg\u0142o\u015bci podawania \u015brodka ga\u015bniczego i aktualnych parametr\u00f3w pracy uk\u0142adu.<\/p>\n\n\n\n
4. Charakterystyka hydrauliczna badanego dzia\u0142ka<\/h3>\n\n\n\n
W wyniku przeprowadzonych bada\u0144 laboratoryjnych okre\u015blono zale\u017cno\u015bci pomi\u0119dzy parametrami pracy dzia\u0142ka wodnopianowego a zasi\u0119giem strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Analizie poddano wp\u0142yw ci\u015bnienia roboczego, nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu oraz k\u0105ta nachylenia strumienicy. W badanym zakresie parametr\u00f3w stwierdzono, \u017ce wzrost ci\u015bnienia roboczego powoduje zwi\u0119kszenie zasi\u0119gu strumienia. Dla najwy\u017cszych warto\u015bci ci\u015bnienia uzyskiwano najwi\u0119ksze odleg\u0142o\u015bci rzutu, co przek\u0142ada si\u0119 bezpo\u015brednio na zwi\u0119kszenie efektywnego zasi\u0119gu dzia\u0142ania urz\u0105dzenia.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/gwits.pl\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/1065545GWITS20260704_R6-1024x1024.png\")
Rys. 6. Zasi\u0119g rzutu \u015brodka ga\u015bniczego w funkcji k\u0105ta nachylenia armatki dla r\u00f3\u017cnych warto\u015bci ci\u015bnienia. \u0179r\u00f3d\u0142o: opracowanie w\u0142asne
Fig. 6. Extinguishing agent stream range as a function of monitor elevation angle for different operating pressures. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nPrzedstawione na rys. 6 wyniki bada\u0144 eksperymentalnych wykaza\u0142y r\u00f3wnie\u017c istotny wp\u0142yw k\u0105ta nachylenia strumienicy na zasi\u0119g dzia\u0142ania dzia\u0142ka. Maksymalne warto\u015bci zasi\u0119gu uzyskiwano dla k\u0105t\u00f3w z przedzia\u0142u 30\u00b0\u201333\u00b0, natomiast dla warto\u015bci wi\u0119kszych i mniejszych obserwowano skr\u00f3cenie efektywnego zasi\u0119gu strumienia. Wzrost nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu powodowa\u0142 zwi\u0119kszenie zwarto\u015bci strugi oraz popraw\u0119 jej stabilno\u015bci, co sprzyja\u0142o osi\u0105ganiu wi\u0119kszych zasi\u0119g\u00f3w dzia\u0142ania dzia\u0142ka.<\/p>\n\n\n\n
4.1. Analizy numeryczne CFD (Computer Fluid Dynamic)<\/h5>\n\n\n\n
Uzupe\u0142nieniem bada\u0144 eksperymentalnych by\u0142y analizy numeryczne CFD przeprowadzone dla badanego uk\u0142adu hydraulicznego. Ich celem by\u0142a ocena warunk\u00f3w przep\u0142ywu oraz identyfikacja zjawisk, kt\u00f3re nie mog\u0105 by\u0107 bezpo\u015brednio obserwowane podczas pomiar\u00f3w eksperymentalnych. Przeprowadzone obliczenia umo\u017cliwi\u0142y okre\u015blenie rozk\u0142ad\u00f3w pr\u0119dko\u015bci i ci\u015bnienia wewn\u0105trz uk\u0142adu przep\u0142ywowego. Szczeg\u00f3ln\u0105 uwag\u0119 zwr\u00f3cono na obszary o du\u017cych zmianach kierunku przep\u0142ywu oraz lokalnych przyspieszeniach strugi. Analizy wykaza\u0142y brak obszar\u00f3w, w kt\u00f3rych ci\u015bnienie spada\u0142oby poni\u017cej ci\u015bnienia parowania cieczy. Oznacza to, \u017ce w analizowanym zakresie parametr\u00f3w pracy nie wyst\u0119powa\u0142y warunki sprzyjaj\u0105ce powstawaniu kawitacji. Wynik ten potwierdza poprawno\u015b\u0107 przyj\u0119tych rozwi\u0105za\u0144 konstrukcyjnych oraz mo\u017cliwo\u015b\u0107 bezpiecznej eksploatacji dzia\u0142ka przy du\u017cych wydajno\u015bciach przep\u0142ywu. Dodatkowo obliczenia numeryczne umo\u017cliwi\u0142y okre\u015blenie zakresu stopnia otwarcia uk\u0142adu przep\u0142ywowego zapewniaj\u0105cego maksymalny zasi\u0119g strumienia. Uzyskane wyniki pozostawa\u0142y zgodne z obserwacjami wykonanymi podczas bada\u0144 eksperymentalnych. Szczeg\u00f3\u0142owe wyniki analiz CFD zostan\u0105 przedstawione w odr\u0119bnym opracowaniu po\u015bwi\u0119conym modelowaniu przep\u0142ywu w dzia\u0142ku wodno\u2011pianowym.<\/p>\n\n\n\n
4.2. Wyniki bada\u0144 na stanowisku ogniowym<\/h5>\n\n\n\n
Badania prowadzone na stanowisku ogniowym mia\u0142y na celu ocen\u0119 wsp\u00f3\u0142pracy dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego, systemu detekcji termowizyjnej oraz uk\u0142adu automatycznego sterowania. W trakcie bada\u0144 system termowizyjny poprawnie identyfikowa\u0142 \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a znajduj\u0105ce si\u0119 w obszarze obserwacji. Po wykryciu zagro\u017cenia nast\u0119powa\u0142o wyznaczenie wsp\u00f3\u0142rz\u0119dnych po\u017caru oraz przekazanie danych do systemu sterowania dzia\u0142kiem.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/gwits.pl\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/1065545GWITS20260704_R7.png\")
Rys. 7. Stanowisko ogniowe wykorzystane do oceny dzia\u0142ania automatycznego systemu ga\u015bniczego. \u0179r\u00f3d\u0142o: opracowanie w\u0142asne
Fig. 7. Fire test stand used during the evaluation of the automatic fire suppression system. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nOpracowany przez autor\u00f3w system automatycznie wyznacza\u0142 wymagane warto\u015bci azymutu i elewacji, a nast\u0119pnie ustawia\u0142 dzia\u0142ko w kierunku \u017ar\u00f3d\u0142a zagro\u017cenia. W kolejnej fazie uruchamiane by\u0142o podawanie \u015brodka ga\u015bniczego pod odpowiednim ci\u015bnieniem. Zarejestrowane czasy reakcji systemu mie\u015bci\u0142y si\u0119 w przedziale od 1 do 2 s, natomiast czas ustawienia dzia\u0142ka w zadanej pozycji wynosi\u0142 oko\u0142o 9 s. Uzyskane warto\u015bci wskazuj\u0105 na wysok\u0105 dynamik\u0119 dzia\u0142ania systemu. Dok\u0142adno\u015b\u0107 kierowania strumienia \u015brodka ga\u015bniczego wzgl\u0119dem celu wynosi\u0142a 0,5 m. W trakcie pr\u00f3b potwierdzono mo\u017cliwo\u015b\u0107 skutecznego podania \u015brodka ga\u015bniczego bezpo\u015brednio na obszar obj\u0119ty po\u017carem. Podczas wszystkich przeprowadzonych pr\u00f3b potwierdzono poprawn\u0105 wsp\u00f3\u0142prac\u0119 systemu detekcji, uk\u0142adu sterowania oraz dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego.<\/p>\n\n\n\n
4.3. Ocena skuteczno\u015bci opracowanego systemu<\/h5>\n\n\n\n
W wyniku przeprowadzonych bada\u0144 okre\u015blono podstawowe parametry eksploatacyjne opracowanego systemu ga\u015bniczego. Zarejestrowane czasy reakcji systemu mie\u015bci\u0142y si\u0119 w przedziale od 1 do 2 s. Czas ustawienia dzia\u0142ka w zadanej pozycji wynosi\u0142 oko\u0142o 9 s. Otrzymane wyniki wskazuj\u0105 na mo\u017cliwo\u015b\u0107 szybkiego reagowania na pojawiaj\u0105ce si\u0119 zagro\u017cenia po\u017carowe. Dok\u0142adno\u015b\u0107 naprowadzania strumienia wzgl\u0119dem stanowiska ogniowego wynosi\u0142a oko\u0142o 0,5 m. Uzyskana warto\u015b\u0107 okaza\u0142a si\u0119 wystarczaj\u0105ca do skutecznego skierowania \u015brodka ga\u015bniczego na \u017ar\u00f3d\u0142o po\u017caru. Przeprowadzone badania potwierdzi\u0142y mo\u017cliwo\u015b\u0107 uzyskania zasi\u0119gu strumienia rz\u0119du 100 m, co pozwala na wykorzystanie urz\u0105dzenia do ochrony obiekt\u00f3w wielkopowierzchniowych, takich jak hale magazynowe, place sk\u0142adowe oraz zak\u0142ady przemys\u0142owe.<\/p>\n\n\n\n
4.4. Dyskusja wynik\u00f3w<\/h5>\n\n\n\n
Uzyskane wyniki bada\u0144 wskazuj\u0105, \u017ce opracowany przez autor\u00f3w system ga\u015bniczy, integruj\u0105cy dzia\u0142ko wodnopianowe, uk\u0142ad nap\u0119dowy, system sterowania oraz detekcj\u0119 termowizyjn\u0105, spe\u0142nia wymagania stawiane nowoczesnym instalacjom przeciwpo\u017carowym.<\/p>\n\n\n\n
Szczeg\u00f3lnie istotne s\u0105 wyniki analiz hydraulicznych, kt\u00f3re wykaza\u0142y mo\u017cliwo\u015b\u0107 uzyskania du\u017cych zasi\u0119g\u00f3w strumienia przy zachowaniu stabilnej pracy urz\u0105dzenia. Potwierdzono r\u00f3wnie\u017c wysok\u0105 zgodno\u015b\u0107 wynik\u00f3w eksperymentalnych oraz oblicze\u0144 CFD, co zwi\u0119ksza wiarygodno\u015b\u0107 opracowanego modelu numerycznego i umo\u017cliwia jego wykorzystanie do dalszych analiz przep\u0142ywu w uk\u0142adzie hydraulicznym dzia\u0142ka.<\/p>\n\n\n\n
Analiza wynik\u00f3w bada\u0144 hydraulicznych wykaza\u0142a, \u017ce najwi\u0119kszy zasi\u0119g strumienia uzyskiwany jest dla k\u0105ta nachylenia dzia\u0142ka wynosz\u0105cego oko\u0142o 30\u00b0. Wynik ten pozostaje zgodny z obserwacjami prezentowanymi w literaturze dla dzia\u0142ek wodno-pianowych, dla kt\u00f3rych maksymalny zasi\u0119g strumienia osi\u0105gany jest zazwyczaj przy k\u0105tach mniejszych od 45\u00b0 [4, 9].<\/p>\n\n\n\n
Nale\u017cy zauwa\u017cy\u0107, \u017ce w klasycznym modelu rzutu uko\u015bnego punktu materialnego, przy pomini\u0119ciu opor\u00f3w ruchu, maksymalny zasi\u0119g osi\u0105gany jest dla k\u0105ta 45\u00b0. W przypadku rzeczywistej strugi wodnej warunek ten nie jest jednak spe\u0142niony. Na tor lotu strugi wp\u0142ywaj\u0105 mi\u0119dzy innymi opory aerodynamiczne, turbulencje, rozpad strumienia na krople, geometria dyszy oraz warunki atmosferyczne. W rezultacie najwi\u0119kszy zasi\u0119g dzia\u0142ania dzia\u0142ka uzyskiwany jest przy k\u0105tach mniejszych od warto\u015bci teoretycznej [4, 9].<\/p>\n\n\n\n
Istotnym wynikiem bada\u0144 by\u0142a r\u00f3wnie\u017c ocena warunk\u00f3w przep\u0142ywu wewn\u0105trz uk\u0142adu hydraulicznego. Przeprowadzone analizy CFD nie wykaza\u0142y wyst\u0119powania obszar\u00f3w, w kt\u00f3rych mog\u0142oby doj\u015b\u0107 do inicjacji zjawiska kawitacji. Oznacza to, \u017ce konstrukcja uk\u0142adu hydraulicznego zapewnia odpowiednie warunki przep\u0142ywu nawet przy du\u017cych wydajno\u015bciach przekraczaj\u0105cych 3500 kg\/min.<\/p>\n\n\n\n
Dodatkow\u0105 korzy\u015bci\u0105 wynikaj\u0105c\u0105 z analiz hydraulicznych by\u0142o opracowanie charakterystyki zale\u017cno\u015bci strat ci\u015bnienia od nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu. Charakterystyka ta ma znaczenie nie tylko podczas doboru pomp i projektowania instalacji wsp\u00f3\u0142pracuj\u0105cych z dzia\u0142kiem wodnopianowym, lecz zosta\u0142a r\u00f3wnie\u017c wykorzystana w opracowanym przez autor\u00f3w systemie sterowania. Umo\u017cliwia ona automatyczn\u0105 regulacj\u0119 stopnia otwarcia przepustnicy w zale\u017cno\u015bci od wymaganej odleg\u0142o\u015bci podawania \u015brodka ga\u015bniczego oraz aktualnych parametr\u00f3w pracy uk\u0142adu.<\/p>\n\n\n\n
Przeprowadzone badania ogniowe potwierdzi\u0142y skuteczno\u015b\u0107 dzia\u0142ania systemu automatycznej detekcji oraz naprowadzania strumienia. Uzyskane czasy reakcji i dok\u0142adno\u015b\u0107 pozycjonowania wskazuj\u0105 na mo\u017cliwo\u015b\u0107 zastosowania rozwi\u0105zania w systemach ochrony przeciwpo\u017carowej obiekt\u00f3w przemys\u0142owych i magazynowych, w kt\u00f3rych wymagany jest du\u017cy zasi\u0119g dzia\u0142ania oraz szybka reakcja na pojawiaj\u0105ce si\u0119 zagro\u017cenia po\u017carowe.<\/p>\n\n\n\n
5. Wnioski<\/h3>\n\n\n\n
Na podstawie przeprowadzonych bada\u0144 hydraulicznych, bada\u0144 na stanowisku ogniowym oraz analiz numerycznych CFD sformu\u0142owano nast\u0119puj\u0105ce wnioski:<\/p>\n\n\n\n
\n- Badane dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe umo\u017cliwia skuteczne podawanie \u015brodka ga\u015bniczego na odleg\u0142o\u015b\u0107 dochodz\u0105c\u0105 do oko\u0142o 100 m, co pozwala na jego wykorzystanie w ochronie obiekt\u00f3w wielkopowierzchniowych.<\/li>\n\n\n\n
- Wraz ze wzrostem ci\u015bnienia roboczego obserwuje si\u0119 zwi\u0119kszenie zasi\u0119gu strumienia, przy jednoczesnym wzro\u015bcie strat ci\u015bnienia w uk\u0142adzie hydraulicznym.<\/li>\n\n\n\n
- Najwi\u0119kszy zasi\u0119g strumienia uzyskano dla k\u0105ta nachylenia dzia\u0142ka wynosz\u0105cego oko\u0142o 30\u00b0, co jest zgodne z obserwacjami publikowanymi dla dzia\u0142ek przeciwpo\u017carowych.<\/li>\n\n\n\n
- Wyznaczona charakterystyka strat ci\u015bnienia w funkcji nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu mo\u017ce by\u0107 wykorzystana zar\u00f3wno podczas doboru urz\u0105dze\u0144 zasilaj\u0105cych, jak i w algorytmach automatycznej regulacji stopnia otwarcia przepustnicy zastosowanych w opracowanym systemie sterowania.<\/li>\n\n\n\n
- Analizy numeryczne CFD wykaza\u0142y wysok\u0105 zgodno\u015b\u0107 z wynikami bada\u0144 eksperymentalnych, co potwierdza poprawno\u015b\u0107 opracowanego modelu obliczeniowego<\/li>\n\n\n\n
- W analizowanym zakresie parametr\u00f3w pracy nie stwierdzono wyst\u0119powania warunk\u00f3w sprzyjaj\u0105cych kawitacji, co potwierdza poprawno\u015b\u0107 przyj\u0119tych rozwi\u0105za\u0144 konstrukcyjnych uk\u0142adu hydraulicznego.<\/li>\n\n\n\n
- Wyniki analiz CFD umo\u017cliwi\u0142y okre\u015blenie stopnia otwarcia uk\u0142adu przep\u0142ywowego zapewniaj\u0105cego maksymalny zasi\u0119g strumienia oraz wspomagaj\u0105 optymalizacj\u0119 parametr\u00f3w pracy urz\u0105dzenia.<\/li>\n\n\n\n
- Opracowany przez autor\u00f3w system ga\u015bniczy, integruj\u0105cy dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe, system detekcji termowizyjnej oraz uk\u0142ad automatycznego sterowania, zapewnia skuteczne wykrywanie zagro\u017ce\u0144 i automatyczne naprowadzanie strumienia \u015brodka ga\u015bniczego.<\/li>\n\n\n\n
- Uzyskane czasy reakcji systemu (1\u20132 s) oraz czas ustawienia dzia\u0142ka (ok. 9 s) wskazuj\u0105 na wysok\u0105 dynamik\u0119 dzia\u0142ania uk\u0142adu i mo\u017cliwo\u015b\u0107 jego zastosowania w systemach wymagaj\u0105cych szybkiej reakcji na rozwijaj\u0105ce si\u0119 zagro\u017cenia po\u017carowe.<\/li>\n\n\n\n
- Przeprowadzone badania potwierdzi\u0142y mo\u017cliwo\u015b\u0107 zastosowania opracowanego rozwi\u0105zania w systemach ochrony przeciwpo\u017carowej hal magazynowych, zak\u0142ad\u00f3w przemys\u0142owych, plac\u00f3w sk\u0142adowych oraz innych obiekt\u00f3w wymagaj\u0105cych du\u017cego zasi\u0119gu dzia\u0142ania i automatyzacji procesu gaszenia.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n
6. Literatura<\/h3>\n\n\n\n
[1] Drysdale, D. (2011). An introduction to fire dynamics. John wiley & sons.<\/p>\n\n\n\n
[2] Duan, L., & Hou, X. (2021). Review of automatic fire water monitor system. Journal of Physics Conference Series, 1894(1), 012013. https:\/\/doi.org\/10.1088\/17426596\/1894\/1\/012013<\/a><\/p>\n\n\n\n[3] European Committee for Standardization. (2019). EN 12845:2015+A1:2019. Fixed firefighting systems\u2014Automatic sprinkler systems\u2014Design, installation and maintenance<\/p>\n\n\n\n
[4] Fan, Q., Deng, Q., & Liu, Q. (2024). Research and application on modeling and landing point prediction technology for water jet trajectory of fire trucks under large-scale scenarios. Scientific Reports, 14(1), 21950. https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41598024-72476-y<\/a><\/p>\n\n\n\n[5] Farrell, K., Hassan, M. K., Hossain, M. D., Ahmed, B., Rahnamayiezekavat, P., Douglas, G., & Saha, S. (2023). Water mist fire suppression systems for building and industrial applications: Issues and challenges. Fire, 6(2), 40. https:\/\/doi.org\/10.3390\/fire6020040<\/a><\/p>\n\n\n\n[6] Grant, G., Brenton, J., & Drysdale, D. (2000). Fire suppression by water sprays. Progress in Energy and Combustion Science, 26(2), 79\u2013130. https:\/\/doi.org\/10.1016\/s0360-1285(99)00012-x<\/a><\/p>\n\n\n\n[7] Karlsson, B., & Quintiere, J. G. (2000). Enclosure fire dynamics. CRC press.<\/p>\n\n\n\n
[8] NFPA 13. (2022). Standard for the Installation of Sprinkler Systems. Quincy, MA: National Fire Protection Association<\/p>\n\n\n\n
[9] Ponziani, F. A., & Tinaburri, A. (2015). Water jet streams modeling for firefighting activities with the aid of CDF. WIT Transactions on the Built Environment, 151, 323-334. https:\/\/doi.org\/10.2495\/SAFE150281<\/a><\/p>\n\n\n\n[10] Ren, X., Qu, K., Guo, J., Yin, H., & Huang, B. (2025). Research on accurate fire source localization and seconds-level autonomous fire extinguishing technology. Scientific Reports, 15(1), 17135. https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41598-025-01830-5<\/a><\/p>\n\n\n\n[11] Robinet, A., & Chetehouna, K. (2024). A review of additives for water mist fire suppression systems. Fire Technology, 60(5), 2923\u20132961. https:\/\/doi.org\/10.1007\/s10694-024-01570-4<\/a><\/p>\n\n\n\n[12] Sousa, M. J., Moutinho, A., & Almeida, M. (2020). Thermal infrared sensing for near Real-Time Data-Driven fire detection and Monitoring systems. Sensors, 20(23), 6803. https:\/\/doi.org\/10.3390\/s20236803<\/a><\/p>\n\n\n\n[13] Xin, Y., Thumuluru, S., Jiang, F., Yin, R., Yao, B., Zhang, K., & Liu, B. (2013). An experimental study of automatic water cannon systems for fire protection of large open spaces. Fire Technology, 50(2), 233\u2013248. https:\/\/doi.org\/10.1007\/s10694-0130363-4<\/p>\n\n\n\n
[14] Zhu, P., Xu, Z., Zhang, J., Shao, Q., Chen, W., & Ai, H. (2024). Numerical study on fire suppression by water mist in aircraft cargo compartments: Effects of spray pattern, droplet size, and nozzle layout. Fire, 7(12), 481. https:\/\/doi.org\/10.3390\/ fire7120481<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\nPodzi\u0119kowania <\/h3>\n\n\n\n
Prace badawczo \u2013 rozwojowe zosta\u0142y wsp\u00f3\u0142finansowane ze \u015brodk\u00f3w Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozw\u00f3j 2014\u20132020. Projekt pt. \u201eOpracowanie innowacyjnego automatycznego uk\u0142adu sterowania zintegrowanego z przeciwpo\u017carowym dzia\u0142em wodnopianowym z detekcj\u0105 termowizyjn\u0105 i\/lub \u015bwiat\u0142owodow\u0105\u201d (nr umowy: POIR.01.01.01-00-1524\/20). <\/p>\n\n\n\n
Autorzy sk\u0142adaj\u0105 podzi\u0119kowania firmie Anita Siwek ASPROJEKT oraz wszystkim wykonawcom i podwykonawcom zaanga\u017cowanym w realizacj\u0119 zada\u0144 projektowych.<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
2<\/sup> Wydzia\u0142 Mechaniczny, Politechnika Krakowska
3<\/sup> ASPROJEKT Krak\u00f3w
*Kontakt \/ Correspondence: michal.zielina@pk.edu.pl<\/a><\/p>\n<\/details>\n\n\n\n
Pobierz PDF<\/a> (Open Access)<\/p>\n\n\n\n Streszczenie:<\/strong> S\u0142owa kluczowe:<\/strong> dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe, instalacje przeciwpo\u017carowe, charakterystyka hydrauliczna, termowizja, CFD, automatyczne systemy ga\u015bnicze<\/em><\/p>\n\n\n\n Abstract: Keywords:<\/strong> water-foam monitor, fire protection systems, hydraulic characteristics, thermal imaging, CFD, automatic firefighting systems, fire detection, industrial facilities<\/em><\/p>\n\n\n\n Systemy ochrony przeciwpo\u017carowej oparte na instalacjach wodnych stanowi\u0105 podstawowy element zabezpieczenia wsp\u00f3\u0142czesnych obiekt\u00f3w przemys\u0142owych i magazynowych. Najcz\u0119\u015bciej stosowane rozwi\u0105zania obejmuj\u0105 instalacje tryskaczowe projektowane zgodnie z normami NFPA 13 oraz EN 12845, kt\u00f3re okre\u015blaj\u0105 wymagania dotycz\u0105ce projektowania, instalacji i eksploatacji system\u00f3w ga\u015bniczych [3, 8]. Systemy te cechuj\u0105 si\u0119 wysok\u0105 skuteczno\u015bci\u0105 w ograniczaniu rozwoju po\u017caru, jednak ich efektywno\u015b\u0107 zale\u017cy od warunk\u00f3w instalacyjnych, w\u0142a\u015bciwego rozmieszczenia urz\u0105dze\u0144 oraz charakterystyki chronionego obiektu.<\/p>\n\n\n\n W literaturze wskazuje si\u0119, \u017ce w przypadku obiekt\u00f3w o du\u017cej kubaturze, takich jak hale przemys\u0142owe i magazyny wysokiego sk\u0142adowania, klasyczne systemy sta\u0142e mog\u0105 wykazywa\u0107 ograniczon\u0105 skuteczno\u015b\u0107 wynikaj\u0105c\u0105 z op\u00f3\u017anionej detekcji po\u017caru oraz utrudnionej dystrybucji \u015brodka ga\u015bniczego [1, 6, 7]. Problemy te wynikaj\u0105 m.in. z oddzia\u0142ywania strumieni konwekcyjnych gor\u0105cych gaz\u00f3w, ograniczonej penetracji strumienia wodnego oraz nier\u00f3wnomiernego rozk\u0142adu kropli w przestrzeni.<\/p>\n\n\n\n Jednym z kierunk\u00f3w rozwoju system\u00f3w ga\u015bniczych s\u0105 rozwi\u0105zania wykorzystuj\u0105ce rozpylone strumienie wody oraz mg\u0142\u0119 wodn\u0105 (water mist). Badania wykaza\u0142y, \u017ce skuteczno\u015b\u0107 gaszenia zale\u017cy od parametr\u00f3w fizycznych strumienia, takich jak \u015brednica kropli, intensywno\u015b\u0107 przep\u0142ywu oraz charakterystyka oddzia\u0142ywania z p\u0142omieniem [6]. Systemy mg\u0142y wodnej umo\u017cliwiaj\u0105 efektywne ch\u0142odzenie strefy spalania i ograniczenie promieniowania cieplnego przy jednoczesnym zmniejszeniu zu\u017cycia wody [5, 11]. Wsp\u00f3\u0142cze\u015bnie technologia ta znajduje szerokie zastosowanie w instalacjach przemys\u0142owych i specjalnych systemach ga\u015bniczych.<\/p>\n\n\n\n Alternatywnym podej\u015bciem s\u0105 systemy wykorzystuj\u0105ce dzia\u0142ka wodne i wodnopianowe, kt\u00f3re umo\u017cliwiaj\u0105 kierunkowe podawanie du\u017cych ilo\u015bci \u015brodka ga\u015bniczego na znaczne odleg\u0142o\u015bci. Rozwi\u0105zania te s\u0105 szczeg\u00f3lnie przydatne w obiektach o du\u017cej kubaturze oraz w przestrzeniach otwartych, gdzie wymagane jest szybkie i selektywne oddzia\u0142ywanie na ognisko po\u017caru [2, 13]. Badania eksperymentalne wskazuj\u0105, \u017ce automatyczne dzia\u0142ka wodne mog\u0105 charakteryzowa\u0107 si\u0119 kr\u00f3tszym czasem reakcji i skuteczniejszym t\u0142umieniem po\u017caru w por\u00f3wnaniu do klasycznych system\u00f3w tryskaczowych w okre\u015blonych warunkach [13].<\/p>\n\n\n\n Istotnym zagadnieniem zwi\u0105zanym z eksploatacj\u0105 tego typu urz\u0105dze\u0144 jest charakterystyka hydrauliczna strumienia oraz jego trajektoria. Badania wykaza\u0142y, \u017ce zasi\u0119g i skuteczno\u015b\u0107 dzia\u0142ania zale\u017c\u0105 od takich parametr\u00f3w jak ci\u015bnienie robocze, k\u0105t nachylenia, pr\u0119dko\u015b\u0107 pocz\u0105tkowa strumienia oraz warunki \u015brodowiskowe, w tym wp\u0142yw wiatru [4, 9]. W analizie tych zjawisk coraz cz\u0119\u015bciej wykorzystywane s\u0105 metody numeryczne (CFD), umo\u017cliwiaj\u0105ce modelowanie przep\u0142ywu oraz optymalizacj\u0119 parametr\u00f3w pracy system\u00f3w ga\u015bniczych [14].<\/p>\n\n\n\n Istotnym kierunkiem rozwoju wsp\u00f3\u0142czesnych system\u00f3w przeciwpo\u017carowych jest integracja urz\u0105dze\u0144 ga\u015bniczych z nowoczesnymi metodami detekcji. W szczeg\u00f3lno\u015bci zastosowanie technik termowizyjnych umo\u017cliwia szybkie wykrycie \u017ar\u00f3d\u0142a po\u017caru i jego lokalizacj\u0119 w czasie rzeczywistym [12]. Rozwi\u0105zania te znajduj\u0105 zastosowanie w systemach automatycznych oraz autonomicznych, w kt\u00f3rych detekcja i gaszenie po\u017caru odbywa si\u0119 bez udzia\u0142u operatora, co znacz\u0105co skraca czas reakcji i zwi\u0119ksza skuteczno\u015b\u0107 dzia\u0142ania [10].<\/p>\n\n\n\n Pomimo rosn\u0105cej liczby bada\u0144 dotycz\u0105cych system\u00f3w wykorzystuj\u0105cych mg\u0142\u0119 wodn\u0105 oraz dzia\u0142ka przeciwpo\u017carowe, stosunkowo niewiele publikacji po\u015bwi\u0119conych jest kompleksowej analizie zintegrowanych system\u00f3w automatycznych dzia\u0142ek wodnopianowych, w szczeg\u00f3lno\u015bci w kontek\u015bcie ich charakterystyki hydraulicznej oraz wsp\u00f3\u0142pracy z instalacjami zasilaj\u0105cymi. Z punktu widzenia praktyki projektowej istotne jest okre\u015blenie zale\u017cno\u015bci pomi\u0119dzy parametrami instalacji wodnej a efektywno\u015bci\u0105 dzia\u0142ania urz\u0105dzenia.<\/p>\n\n\n\n Celem pracy by\u0142o okre\u015blenie charakterystyki hydraulicznej automatycznego dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego oraz ocena jego skuteczno\u015bci dzia\u0142ania w warunkach laboratoryjnych i rzeczywistych. W ramach bada\u0144 analizowano wp\u0142yw parametr\u00f3w zasilania na zasi\u0119g strumienia \u015brodka ga\u015bniczego, a tak\u017ce oceniono dzia\u0142anie opracowanego przez autor\u00f3w systemu automatycznego naprowadzania dzia\u0142ka wykorzystuj\u0105cego detekcj\u0119 termowizyjn\u0105.<\/p>\n\n\n\n Badania przeprowadzono na dw\u00f3ch niezale\u017cnych poligonach badawczych. Pierwszy z nich przeznaczony by\u0142 do bada\u0144 hydraulicznych i wyznaczenia charakterystyki strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Drugi poligon wykorzystano do bada\u0144 dzia\u0142ania kompletnego systemu ga\u015bniczego obejmuj\u0105cego dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe, system detekcji termowizyjnej oraz uk\u0142ad automatycznego sterowania.<\/p>\n\n\n\n Przedmiotem bada\u0144 by\u0142o automatyczne dzia\u0142ko wodno-pianowe przeznaczone do zastosowa\u0144 w instalacjach przeciwpo\u017carowych obiekt\u00f3w przemys\u0142owych i magazynowych. Urz\u0105dzenie umo\u017cliwia kierunkowe podawanie strumienia \u015brodka ga\u015bniczego na znaczne odleg\u0142o\u015bci oraz prac\u0119 w trybie r\u0119cznym, p\u00f3\u0142automatycznym i automatycznym. Na rys. 1 przedstawiono badane dzia\u0142ko wodnopianowe w pomieszczeniu zamkni\u0119tym i na stanowisku poligonowym.<\/p>\n\n\n\n Istotnym elementem opracowanego rozwi\u0105zania jest mo\u017cliwo\u015b\u0107 wsp\u00f3\u0142pracy z systemem detekcji opartym na analizie obrazu termicznego. Opracowany system umo\u017cliwia\u0142 identyfikacj\u0119 \u017ar\u00f3d\u0142a podwy\u017cszonej temperatury przy pomocy zestawu kamer termowizyjnych Optris Xi 410, a nast\u0119pnie generowa\u0142 sygna\u0142y steruj\u0105ce dla uk\u0142adu nap\u0119dowego dzia\u0142ka, co pozwala\u0142o na automatyczne naprowadzanie strumienia \u015brodka ga\u015bniczego na obszar zagro\u017cenia.<\/p>\n\n\n\n Dzia\u0142ko sk\u0142ada\u0142o si\u0119 z podstawowych zespo\u0142\u00f3w funkcjonalnych, do kt\u00f3rych nale\u017ca\u0142y:<\/p>\n\n\n\n Uk\u0142ad hydrauliczny zaprojektowano w spos\u00f3b zapewniaj\u0105cy minimalizacj\u0119 strat ci\u015bnienia przy jednoczesnym zachowaniu odpowiedniej charakterystyki strumienia. Kluczowym elementem jest dysza, kt\u00f3rej geometria wp\u0142ywa na kszta\u0142t strugi, stopie\u0144 rozdrobnienia kropli oraz efektywno\u015b\u0107 transportu \u015brodka ga\u015bniczego. Schemat konstrukcyjny urz\u0105dzenia przedstawiono na rys. 2.<\/p>\n\n\n\n Podstawowe parametry techniczne badanego urz\u0105dzenia obejmowa\u0142y: zakres ci\u015bnienia roboczego od oko\u0142o 8 do 12 bar, maksymaln\u0105 wydajno\u015b\u0107 dochodz\u0105c\u0105 do oko\u0142o 3700 l\/min, maksymalny zasi\u0119g strumienia wynosz\u0105cy oko\u0142o 100 m, zakres ruchu w p\u0142aszczy\u017anie poziomej rz\u0119du 140\u00b0, zakres ruchu w p\u0142aszczy\u017anie pionowej od oko\u0142o \u221240\u00b0 do +60\u00b0.<\/p>\n\n\n\n Parametry te odpowiadaj\u0105 wymaganiom stawianym urz\u0105dzeniom stosowanym w ochronie obiekt\u00f3w wielkokubaturowych, w kt\u00f3rych istotne znaczenie ma du\u017cy zasi\u0119g dzia\u0142ania oraz wysoka intensywno\u015b\u0107 podawania \u015brodka ga\u015bniczego. W konstrukcji dzia\u0142ka zastosowano rozwi\u0105zania umo\u017cliwiaj\u0105ce jego integracj\u0119 z instalacj\u0105 wodoci\u0105gow\u0105 przeciwpo\u017carow\u0105. Urz\u0105dzenie mo\u017ce by\u0107 zasilane z r\u00f3\u017cnych \u017ar\u00f3de\u0142, takich jak sie\u0107 hydrantowa, pompownie przeciwpo\u017carowe oraz zbiorniki retencyjne wyposa\u017cone w uk\u0142ady pompowe.<\/p>\n\n\n\n Badania hydrauliczne przeprowadzono na stanowisku umo\u017cliwiaj\u0105cym regulacj\u0119 parametr\u00f3w zasilania oraz pomiar zasi\u0119gu strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Stanowisko obejmowa\u0142o dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe, przeno\u015bny agregat pompowy Rosenbauer SPA100, samoch\u00f3d po\u017carniczy 515[K]25 wyposa\u017cony w system sterowania Logic Control System (LCS) oraz wbudowany przep\u0142ywomierz elektromagnetyczny o niepewno\u015bci pomiaru \u00b1 1%, uk\u0142ad przewod\u00f3w zasilaj\u0105cych, przep\u0142ywomierz kryzowy FO Turbo-Lux 3 oraz zamontowany przed dzia\u0142kiem manometr wype\u0142niony gliceryn\u0105 o zakresie 0\u201315 bar i klasie dok\u0142adno\u015bci 2,5, co odpowiada niepewno\u015bci pomiaru wynosz\u0105cej \u00b137,5 kPa. Samoch\u00f3d po\u017carniczy 515[K]25 pokazano na rys. 3.<\/p>\n\n\n\n Badane dzia\u0142ko zamocowano do w\u00f3zka wid\u0142owego, co umo\u017cliwia\u0142o stabilizacj\u0119 urz\u0105dzenia i zmian\u0119 jego wysoko\u015bci wzgl\u0119dem terenu. Woda transportowana by\u0142a do dzia\u0142ka za pomoc\u0105 przewod\u00f3w po\u017carniczych poprzez uk\u0142ad pomiarowy umo\u017cliwiaj\u0105cy kontrol\u0119 parametr\u00f3w pracy. Pole pomiarowe mia\u0142o d\u0142ugo\u015b\u0107 oko\u0142o 120 m i zosta\u0142o podzielone na sektory pomiarowe rozmieszczone co 5 m. Pomiary wykonano dla r\u00f3\u017cnych warto\u015bci ci\u015bnienia roboczego, nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu oraz k\u0105ta nachylenia strumienicy. W trakcie bada\u0144 zmieniano: ci\u015bnienie robocze, nat\u0119\u017cenie przep\u0142ywu, k\u0105t nachylenia strumienicy. Dla ka\u017cdej konfiguracji parametr\u00f3w okre\u015blano zasi\u0119g strumienia oraz po\u0142o\u017cenie jego centralnej cz\u0119\u015bci wzgl\u0119dem wyznaczonego pola pomiarowego.<\/p>\n\n\n\n Badania na stanowisku ogniowym przeprowadzono w celu oceny funkcjonowania opracowanego przez autor\u00f3w systemu ga\u015bniczego obejmuj\u0105cego dzia\u0142ko wodnopianowe, uk\u0142ad automatycznego sterowania oraz system detekcji termowizyjnej. Celem bada\u0144 by\u0142a ocena skuteczno\u015bci wykrywania zagro\u017cenia, czasu reakcji systemu, dok\u0142adno\u015bci naprowadzania strumienia \u015brodka ga\u015bniczego oraz skuteczno\u015bci procesu gaszenia. Stanowisko badawcze sk\u0142ada\u0142o si\u0119 z dzia\u0142ka wodnopianowego, uk\u0142adu zasilania wod\u0105, zespo\u0142u sterowania, kamer termowizyjnych oraz stanowiska ogniowego stanowi\u0105cego \u017ar\u00f3d\u0142o kontrolowanego po\u017caru.<\/p>\n\n\n\n W badaniach wykorzystano kamer\u0119 termowizyjn\u0105 Optris Xi410 wyposa\u017con\u0105 w detekcj\u0119 najcieplejszego punktu obserwowanego obszaru. Kamera pracowa\u0142a w zakresie pomiarowym od \u221220\u00b0C do 900\u00b0C i rejestrowa\u0142a obraz termiczny o rozdzielczo\u015bci 384 \u00d7 240 pikseli. Komunikacja z systemem sterowania realizowana by\u0142a za po\u015brednictwem sieci Ethernet. Obraz termiczny poddawano analizie w czasie rzeczywistym w celu identyfikacji \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a oraz okre\u015blenia jego po\u0142o\u017cenia wzgl\u0119dem dzia\u0142ka. Struktur\u0119 systemu detekcji zastosowan\u0105 w opracowanym prototypie przedstawiono na rys. 4.<\/p>\n\n\n\n Sterowanie dzia\u0142kiem realizowano za pomoc\u0105 opracowanego przez autor\u00f3w systemu automatyki wykorzystuj\u0105cego nap\u0119dy elektryczne oraz enkodery po\u0142o\u017cenia. Uk\u0142ad sterowania wyznacza\u0142 wymagany azymut oraz k\u0105t elewacji strumienicy na podstawie wsp\u00f3\u0142rz\u0119dnych \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a okre\u015blonych przez system termowizyjny. Komunikacja pomi\u0119dzy urz\u0105dzeniami realizowana by\u0142a w oparciu o przemys\u0142owy protok\u00f3\u0142 Modbus TCP. Badania prowadzono w trybie p\u00f3\u0142automatycznym oraz automatycznym. W trybie p\u00f3\u0142automatycznym operator zatwierdza\u0142 rozpocz\u0119cie procesu gaszenia po wykryciu zagro\u017cenia. W trybie automatycznym po przekroczeniu zadanej temperatury progowej nast\u0119powa\u0142o automatyczne ustawienie dzia\u0142ka i uruchomienie podawania \u015brodka ga\u015bniczego. W trakcie pr\u00f3b rejestrowano: czas reakcji systemu od momentu wykrycia \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a; czas ustawienia dzia\u0142ka w zadanej pozycji; dok\u0142adno\u015b\u0107 naprowadzania strumienia wzgl\u0119dem stanowiska ogniowego oraz czas prowadzenia procesu gaszenia. Przyj\u0119ta metodyka umo\u017cliwi\u0142a ocen\u0119 wsp\u00f3\u0142pracy systemu detekcji termowizyjnej, uk\u0142adu sterowania oraz dzia\u0142ka wodnopianowego w warunkach zbli\u017conych do rzeczywistych warunk\u00f3w eksploatacji.<\/p>\n\n\n\n Analiza hydrauliczna obejmowa\u0142a ocen\u0119 wp\u0142ywu parametr\u00f3w eksploatacyjnych na zasi\u0119g oraz charakterystyk\u0119 strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Analizowano zale\u017cno\u015bci pomi\u0119dzy ci\u015bnieniem roboczym, nat\u0119\u017ceniem przep\u0142ywu i k\u0105tem nachylenia strumienicy a uzyskiwanym zasi\u0119giem strugi. Uzupe\u0142nieniem bada\u0144 eksperymentalnych by\u0142a analiza numeryczna przep\u0142ywu wykonana metod\u0105 CFD (Computational Fluid Dynamics). Model numeryczny odwzorowywa\u0142 geometri\u0119 uk\u0142adu hydraulicznego dzia\u0142ka i umo\u017cliwia\u0142 analiz\u0119 rozk\u0142adu ci\u015bnienia oraz pr\u0119dko\u015bci przep\u0142ywu wewn\u0105trz urz\u0105dzenia. Analizy numeryczne wykorzystano do: oceny rozk\u0142adu pr\u0119dko\u015bci i ci\u015bnienia, identyfikacji potencjalnych obszar\u00f3w wyst\u0119powania kawitacji, okre\u015blenia wp\u0142ywu stopnia otwarcia uk\u0142adu przep\u0142ywowego na parametry strumienia. Szczeg\u00f3\u0142owy opis modelu numerycznego oraz wyniki oblicze\u0144 CFD zostan\u0105 przedstawione w odr\u0119bnym opracowaniu po\u015bwi\u0119conym analizie przep\u0142ywu w uk\u0142adzie hydraulicznym dzia\u0142ka wodnopianowego.<\/p>\n\n\n\n Pierwszym etapem analizy by\u0142o okre\u015blenie strat ci\u015bnienia wyst\u0119puj\u0105cych w uk\u0142adzie hydraulicznym badanego dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego. Pomiary eksperymentalne uzupe\u0142niono obliczeniami numerycznymi CFD, co umo\u017cliwi\u0142o ocen\u0119 zgodno\u015bci obu metod badawczych.<\/p>\n\n\n\n Wyniki przedstawione na rys. 5 wykaza\u0142y nieliniowy wzrost strat ci\u015bnienia wraz ze wzrostem nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu. Dla przep\u0142ywu oko\u0142o 2500 kg\/min strata ci\u015bnienia wynosi\u0142a oko\u0142o 500 kPa, natomiast dla przep\u0142ywu oko\u0142o 3000 kg\/min osi\u0105ga\u0142a warto\u015bci zbli\u017cone do 800 kPa. Przy najwi\u0119kszych analizowanych przep\u0142ywach, wynosz\u0105cych oko\u0142o 3700\u20134000 kg\/min, straty ci\u015bnienia przekracza\u0142y 1200 kPa.<\/p>\n\n\n\n Por\u00f3wnanie wynik\u00f3w eksperymentalnych i oblicze\u0144 CFD wskazuje na bardzo dobr\u0105 zgodno\u015b\u0107 obu metod. R\u00f3\u017cnice pomi\u0119dzy warto\u015bciami obliczonymi i zmierzonymi by\u0142y niewielkie w ca\u0142ym analizowanym zakresie pracy. Potwierdza to poprawno\u015b\u0107 opracowanego modelu numerycznego oraz mo\u017cliwo\u015b\u0107 jego wykorzystania do dalszych analiz przep\u0142ywu wewn\u0105trz badanego urz\u0105dzenia.<\/p>\n\n\n\n Z praktycznego punktu widzenia uzyskana charakterystyka jest istotna podczas doboru pomp zasilaj\u0105cych oraz projektowania instalacji wsp\u00f3\u0142pracuj\u0105cych z dzia\u0142kiem wodno\u2011pianowym, gdy\u017c pozwala okre\u015bli\u0107 wymagane parametry hydrauliczne ca\u0142ego systemu. Opracowana charakterystyka zosta\u0142a r\u00f3wnie\u017c wykorzystana w algorytmach sterowania dzia\u0142kiem, umo\u017cliwiaj\u0105c automatyczn\u0105 regulacj\u0119 stopnia otwarcia przepustnicy w zale\u017cno\u015bci od wymaganej odleg\u0142o\u015bci podawania \u015brodka ga\u015bniczego i aktualnych parametr\u00f3w pracy uk\u0142adu.<\/p>\n\n\n\n W wyniku przeprowadzonych bada\u0144 laboratoryjnych okre\u015blono zale\u017cno\u015bci pomi\u0119dzy parametrami pracy dzia\u0142ka wodnopianowego a zasi\u0119giem strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Analizie poddano wp\u0142yw ci\u015bnienia roboczego, nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu oraz k\u0105ta nachylenia strumienicy. W badanym zakresie parametr\u00f3w stwierdzono, \u017ce wzrost ci\u015bnienia roboczego powoduje zwi\u0119kszenie zasi\u0119gu strumienia. Dla najwy\u017cszych warto\u015bci ci\u015bnienia uzyskiwano najwi\u0119ksze odleg\u0142o\u015bci rzutu, co przek\u0142ada si\u0119 bezpo\u015brednio na zwi\u0119kszenie efektywnego zasi\u0119gu dzia\u0142ania urz\u0105dzenia.<\/p>\n\n\n\n Przedstawione na rys. 6 wyniki bada\u0144 eksperymentalnych wykaza\u0142y r\u00f3wnie\u017c istotny wp\u0142yw k\u0105ta nachylenia strumienicy na zasi\u0119g dzia\u0142ania dzia\u0142ka. Maksymalne warto\u015bci zasi\u0119gu uzyskiwano dla k\u0105t\u00f3w z przedzia\u0142u 30\u00b0\u201333\u00b0, natomiast dla warto\u015bci wi\u0119kszych i mniejszych obserwowano skr\u00f3cenie efektywnego zasi\u0119gu strumienia. Wzrost nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu powodowa\u0142 zwi\u0119kszenie zwarto\u015bci strugi oraz popraw\u0119 jej stabilno\u015bci, co sprzyja\u0142o osi\u0105ganiu wi\u0119kszych zasi\u0119g\u00f3w dzia\u0142ania dzia\u0142ka.<\/p>\n\n\n\n Uzupe\u0142nieniem bada\u0144 eksperymentalnych by\u0142y analizy numeryczne CFD przeprowadzone dla badanego uk\u0142adu hydraulicznego. Ich celem by\u0142a ocena warunk\u00f3w przep\u0142ywu oraz identyfikacja zjawisk, kt\u00f3re nie mog\u0105 by\u0107 bezpo\u015brednio obserwowane podczas pomiar\u00f3w eksperymentalnych. Przeprowadzone obliczenia umo\u017cliwi\u0142y okre\u015blenie rozk\u0142ad\u00f3w pr\u0119dko\u015bci i ci\u015bnienia wewn\u0105trz uk\u0142adu przep\u0142ywowego. Szczeg\u00f3ln\u0105 uwag\u0119 zwr\u00f3cono na obszary o du\u017cych zmianach kierunku przep\u0142ywu oraz lokalnych przyspieszeniach strugi. Analizy wykaza\u0142y brak obszar\u00f3w, w kt\u00f3rych ci\u015bnienie spada\u0142oby poni\u017cej ci\u015bnienia parowania cieczy. Oznacza to, \u017ce w analizowanym zakresie parametr\u00f3w pracy nie wyst\u0119powa\u0142y warunki sprzyjaj\u0105ce powstawaniu kawitacji. Wynik ten potwierdza poprawno\u015b\u0107 przyj\u0119tych rozwi\u0105za\u0144 konstrukcyjnych oraz mo\u017cliwo\u015b\u0107 bezpiecznej eksploatacji dzia\u0142ka przy du\u017cych wydajno\u015bciach przep\u0142ywu. Dodatkowo obliczenia numeryczne umo\u017cliwi\u0142y okre\u015blenie zakresu stopnia otwarcia uk\u0142adu przep\u0142ywowego zapewniaj\u0105cego maksymalny zasi\u0119g strumienia. Uzyskane wyniki pozostawa\u0142y zgodne z obserwacjami wykonanymi podczas bada\u0144 eksperymentalnych. Szczeg\u00f3\u0142owe wyniki analiz CFD zostan\u0105 przedstawione w odr\u0119bnym opracowaniu po\u015bwi\u0119conym modelowaniu przep\u0142ywu w dzia\u0142ku wodno\u2011pianowym.<\/p>\n\n\n\n Badania prowadzone na stanowisku ogniowym mia\u0142y na celu ocen\u0119 wsp\u00f3\u0142pracy dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego, systemu detekcji termowizyjnej oraz uk\u0142adu automatycznego sterowania. W trakcie bada\u0144 system termowizyjny poprawnie identyfikowa\u0142 \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a znajduj\u0105ce si\u0119 w obszarze obserwacji. Po wykryciu zagro\u017cenia nast\u0119powa\u0142o wyznaczenie wsp\u00f3\u0142rz\u0119dnych po\u017caru oraz przekazanie danych do systemu sterowania dzia\u0142kiem.<\/p>\n\n\n\n Opracowany przez autor\u00f3w system automatycznie wyznacza\u0142 wymagane warto\u015bci azymutu i elewacji, a nast\u0119pnie ustawia\u0142 dzia\u0142ko w kierunku \u017ar\u00f3d\u0142a zagro\u017cenia. W kolejnej fazie uruchamiane by\u0142o podawanie \u015brodka ga\u015bniczego pod odpowiednim ci\u015bnieniem. Zarejestrowane czasy reakcji systemu mie\u015bci\u0142y si\u0119 w przedziale od 1 do 2 s, natomiast czas ustawienia dzia\u0142ka w zadanej pozycji wynosi\u0142 oko\u0142o 9 s. Uzyskane warto\u015bci wskazuj\u0105 na wysok\u0105 dynamik\u0119 dzia\u0142ania systemu. Dok\u0142adno\u015b\u0107 kierowania strumienia \u015brodka ga\u015bniczego wzgl\u0119dem celu wynosi\u0142a 0,5 m. W trakcie pr\u00f3b potwierdzono mo\u017cliwo\u015b\u0107 skutecznego podania \u015brodka ga\u015bniczego bezpo\u015brednio na obszar obj\u0119ty po\u017carem. Podczas wszystkich przeprowadzonych pr\u00f3b potwierdzono poprawn\u0105 wsp\u00f3\u0142prac\u0119 systemu detekcji, uk\u0142adu sterowania oraz dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego.<\/p>\n\n\n\n W wyniku przeprowadzonych bada\u0144 okre\u015blono podstawowe parametry eksploatacyjne opracowanego systemu ga\u015bniczego. Zarejestrowane czasy reakcji systemu mie\u015bci\u0142y si\u0119 w przedziale od 1 do 2 s. Czas ustawienia dzia\u0142ka w zadanej pozycji wynosi\u0142 oko\u0142o 9 s. Otrzymane wyniki wskazuj\u0105 na mo\u017cliwo\u015b\u0107 szybkiego reagowania na pojawiaj\u0105ce si\u0119 zagro\u017cenia po\u017carowe. Dok\u0142adno\u015b\u0107 naprowadzania strumienia wzgl\u0119dem stanowiska ogniowego wynosi\u0142a oko\u0142o 0,5 m. Uzyskana warto\u015b\u0107 okaza\u0142a si\u0119 wystarczaj\u0105ca do skutecznego skierowania \u015brodka ga\u015bniczego na \u017ar\u00f3d\u0142o po\u017caru. Przeprowadzone badania potwierdzi\u0142y mo\u017cliwo\u015b\u0107 uzyskania zasi\u0119gu strumienia rz\u0119du 100 m, co pozwala na wykorzystanie urz\u0105dzenia do ochrony obiekt\u00f3w wielkopowierzchniowych, takich jak hale magazynowe, place sk\u0142adowe oraz zak\u0142ady przemys\u0142owe.<\/p>\n\n\n\n Uzyskane wyniki bada\u0144 wskazuj\u0105, \u017ce opracowany przez autor\u00f3w system ga\u015bniczy, integruj\u0105cy dzia\u0142ko wodnopianowe, uk\u0142ad nap\u0119dowy, system sterowania oraz detekcj\u0119 termowizyjn\u0105, spe\u0142nia wymagania stawiane nowoczesnym instalacjom przeciwpo\u017carowym.<\/p>\n\n\n\n Szczeg\u00f3lnie istotne s\u0105 wyniki analiz hydraulicznych, kt\u00f3re wykaza\u0142y mo\u017cliwo\u015b\u0107 uzyskania du\u017cych zasi\u0119g\u00f3w strumienia przy zachowaniu stabilnej pracy urz\u0105dzenia. Potwierdzono r\u00f3wnie\u017c wysok\u0105 zgodno\u015b\u0107 wynik\u00f3w eksperymentalnych oraz oblicze\u0144 CFD, co zwi\u0119ksza wiarygodno\u015b\u0107 opracowanego modelu numerycznego i umo\u017cliwia jego wykorzystanie do dalszych analiz przep\u0142ywu w uk\u0142adzie hydraulicznym dzia\u0142ka.<\/p>\n\n\n\n Analiza wynik\u00f3w bada\u0144 hydraulicznych wykaza\u0142a, \u017ce najwi\u0119kszy zasi\u0119g strumienia uzyskiwany jest dla k\u0105ta nachylenia dzia\u0142ka wynosz\u0105cego oko\u0142o 30\u00b0. Wynik ten pozostaje zgodny z obserwacjami prezentowanymi w literaturze dla dzia\u0142ek wodno-pianowych, dla kt\u00f3rych maksymalny zasi\u0119g strumienia osi\u0105gany jest zazwyczaj przy k\u0105tach mniejszych od 45\u00b0 [4, 9].<\/p>\n\n\n\n Nale\u017cy zauwa\u017cy\u0107, \u017ce w klasycznym modelu rzutu uko\u015bnego punktu materialnego, przy pomini\u0119ciu opor\u00f3w ruchu, maksymalny zasi\u0119g osi\u0105gany jest dla k\u0105ta 45\u00b0. W przypadku rzeczywistej strugi wodnej warunek ten nie jest jednak spe\u0142niony. Na tor lotu strugi wp\u0142ywaj\u0105 mi\u0119dzy innymi opory aerodynamiczne, turbulencje, rozpad strumienia na krople, geometria dyszy oraz warunki atmosferyczne. W rezultacie najwi\u0119kszy zasi\u0119g dzia\u0142ania dzia\u0142ka uzyskiwany jest przy k\u0105tach mniejszych od warto\u015bci teoretycznej [4, 9].<\/p>\n\n\n\n Istotnym wynikiem bada\u0144 by\u0142a r\u00f3wnie\u017c ocena warunk\u00f3w przep\u0142ywu wewn\u0105trz uk\u0142adu hydraulicznego. Przeprowadzone analizy CFD nie wykaza\u0142y wyst\u0119powania obszar\u00f3w, w kt\u00f3rych mog\u0142oby doj\u015b\u0107 do inicjacji zjawiska kawitacji. Oznacza to, \u017ce konstrukcja uk\u0142adu hydraulicznego zapewnia odpowiednie warunki przep\u0142ywu nawet przy du\u017cych wydajno\u015bciach przekraczaj\u0105cych 3500 kg\/min.<\/p>\n\n\n\n Dodatkow\u0105 korzy\u015bci\u0105 wynikaj\u0105c\u0105 z analiz hydraulicznych by\u0142o opracowanie charakterystyki zale\u017cno\u015bci strat ci\u015bnienia od nat\u0119\u017cenia przep\u0142ywu. Charakterystyka ta ma znaczenie nie tylko podczas doboru pomp i projektowania instalacji wsp\u00f3\u0142pracuj\u0105cych z dzia\u0142kiem wodnopianowym, lecz zosta\u0142a r\u00f3wnie\u017c wykorzystana w opracowanym przez autor\u00f3w systemie sterowania. Umo\u017cliwia ona automatyczn\u0105 regulacj\u0119 stopnia otwarcia przepustnicy w zale\u017cno\u015bci od wymaganej odleg\u0142o\u015bci podawania \u015brodka ga\u015bniczego oraz aktualnych parametr\u00f3w pracy uk\u0142adu.<\/p>\n\n\n\n Przeprowadzone badania ogniowe potwierdzi\u0142y skuteczno\u015b\u0107 dzia\u0142ania systemu automatycznej detekcji oraz naprowadzania strumienia. Uzyskane czasy reakcji i dok\u0142adno\u015b\u0107 pozycjonowania wskazuj\u0105 na mo\u017cliwo\u015b\u0107 zastosowania rozwi\u0105zania w systemach ochrony przeciwpo\u017carowej obiekt\u00f3w przemys\u0142owych i magazynowych, w kt\u00f3rych wymagany jest du\u017cy zasi\u0119g dzia\u0142ania oraz szybka reakcja na pojawiaj\u0105ce si\u0119 zagro\u017cenia po\u017carowe.<\/p>\n\n\n\n Na podstawie przeprowadzonych bada\u0144 hydraulicznych, bada\u0144 na stanowisku ogniowym oraz analiz numerycznych CFD sformu\u0142owano nast\u0119puj\u0105ce wnioski:<\/p>\n\n\n\n [1] Drysdale, D. (2011). An introduction to fire dynamics. John wiley & sons.<\/p>\n\n\n\n [2] Duan, L., & Hou, X. (2021). Review of automatic fire water monitor system. Journal of Physics Conference Series, 1894(1), 012013. https:\/\/doi.org\/10.1088\/17426596\/1894\/1\/012013<\/a><\/p>\n\n\n\n [3] European Committee for Standardization. (2019). EN 12845:2015+A1:2019. Fixed firefighting systems\u2014Automatic sprinkler systems\u2014Design, installation and maintenance<\/p>\n\n\n\n [4] Fan, Q., Deng, Q., & Liu, Q. (2024). Research and application on modeling and landing point prediction technology for water jet trajectory of fire trucks under large-scale scenarios. Scientific Reports, 14(1), 21950. https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41598024-72476-y<\/a><\/p>\n\n\n\n [5] Farrell, K., Hassan, M. K., Hossain, M. D., Ahmed, B., Rahnamayiezekavat, P., Douglas, G., & Saha, S. (2023). Water mist fire suppression systems for building and industrial applications: Issues and challenges. Fire, 6(2), 40. https:\/\/doi.org\/10.3390\/fire6020040<\/a><\/p>\n\n\n\n [6] Grant, G., Brenton, J., & Drysdale, D. (2000). Fire suppression by water sprays. Progress in Energy and Combustion Science, 26(2), 79\u2013130. https:\/\/doi.org\/10.1016\/s0360-1285(99)00012-x<\/a><\/p>\n\n\n\n [7] Karlsson, B., & Quintiere, J. G. (2000). Enclosure fire dynamics. CRC press.<\/p>\n\n\n\n [8] NFPA 13. (2022). Standard for the Installation of Sprinkler Systems. Quincy, MA: National Fire Protection Association<\/p>\n\n\n\n [9] Ponziani, F. A., & Tinaburri, A. (2015). Water jet streams modeling for firefighting activities with the aid of CDF. WIT Transactions on the Built Environment, 151, 323-334. https:\/\/doi.org\/10.2495\/SAFE150281<\/a><\/p>\n\n\n\n [10] Ren, X., Qu, K., Guo, J., Yin, H., & Huang, B. (2025). Research on accurate fire source localization and seconds-level autonomous fire extinguishing technology. Scientific Reports, 15(1), 17135. https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41598-025-01830-5<\/a><\/p>\n\n\n\n [11] Robinet, A., & Chetehouna, K. (2024). A review of additives for water mist fire suppression systems. Fire Technology, 60(5), 2923\u20132961. https:\/\/doi.org\/10.1007\/s10694-024-01570-4<\/a><\/p>\n\n\n\n [12] Sousa, M. J., Moutinho, A., & Almeida, M. (2020). Thermal infrared sensing for near Real-Time Data-Driven fire detection and Monitoring systems. Sensors, 20(23), 6803. https:\/\/doi.org\/10.3390\/s20236803<\/a><\/p>\n\n\n\n [13] Xin, Y., Thumuluru, S., Jiang, F., Yin, R., Yao, B., Zhang, K., & Liu, B. (2013). An experimental study of automatic water cannon systems for fire protection of large open spaces. Fire Technology, 50(2), 233\u2013248. https:\/\/doi.org\/10.1007\/s10694-0130363-4<\/p>\n\n\n\n [14] Zhu, P., Xu, Z., Zhang, J., Shao, Q., Chen, W., & Ai, H. (2024). Numerical study on fire suppression by water mist in aircraft cargo compartments: Effects of spray pattern, droplet size, and nozzle layout. Fire, 7(12), 481. https:\/\/doi.org\/10.3390\/ fire7120481<\/p>\n\n\n\n Prace badawczo \u2013 rozwojowe zosta\u0142y wsp\u00f3\u0142finansowane ze \u015brodk\u00f3w Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozw\u00f3j 2014\u20132020. Projekt pt. \u201eOpracowanie innowacyjnego automatycznego uk\u0142adu sterowania zintegrowanego z przeciwpo\u017carowym dzia\u0142em wodnopianowym z detekcj\u0105 termowizyjn\u0105 i\/lub \u015bwiat\u0142owodow\u0105\u201d (nr umowy: POIR.01.01.01-00-1524\/20). <\/p>\n\n\n\n Autorzy sk\u0142adaj\u0105 podzi\u0119kowania firmie Anita Siwek ASPROJEKT oraz wszystkim wykonawcom i podwykonawcom zaanga\u017cowanym w realizacj\u0119 zada\u0144 projektowych.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
DOI: 10.65545\/GWITS.2026.07.04<\/strong>, GWiTS 7\/2026, lipiec 2026<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\n
W artykule przedstawiono wyniki bada\u0144 automatycznego dzia\u0142ka wodno\u2011pianowego przeznaczonego do zastosowa\u0144 w instalacjach przeciwpo\u017carowych obiekt\u00f3w przemys\u0142owych i magazynowych. Badane urz\u0105dzenie stanowi element opracowanego przez autor\u00f3w systemu ga\u015bniczego integruj\u0105cego dzia\u0142ko wodno\u2011pianowe, uk\u0142ad automatycznego sterowania oraz system detekcji termowizyjnej. Szczeg\u00f3ln\u0105 uwag\u0119 po\u015bwi\u0119cono analizie charakterystyki hydraulicznej urz\u0105dzenia oraz ocenie jego dzia\u0142ania w warunkach rzeczywistych. Zakres bada\u0144 obejmowa\u0142 pomiary hydrauliczne, badania poligonowe oraz analizy numeryczne CFD. Wyznaczono zale\u017cno\u015bci pomi\u0119dzy parametrami pracy dzia\u0142ka a zasi\u0119giem strumienia \u015brodka ga\u015bniczego, okre\u015blono charakterystyk\u0119 strat ci\u015bnienia oraz zweryfikowano warunki przep\u0142ywu wewn\u0105trz uk\u0142adu hydraulicznego. Wyniki analiz numerycznych potwierdzi\u0142y brak zjawiska kawitacji w analizowanym zakresie parametr\u00f3w pracy. Przeprowadzone badania wykaza\u0142y mo\u017cliwo\u015b\u0107 uzyskania zasi\u0119gu strumienia dochodz\u0105cego do oko\u0142o 100 m przy ci\u015bnieniu roboczym 12 bar i wydajno\u015bci oko\u0142o 3700 l\/min. Najwi\u0119kszy zasi\u0119g uzyskiwano dla k\u0105ta nachylenia dzia\u0142ka wynosz\u0105cego oko\u0142o 30\u00b0. Badania na stanowisku ogniowym potwierdzi\u0142y skuteczno\u015b\u0107 dzia\u0142ania systemu automatycznej detekcji i naprowadzania strumienia \u015brodka ga\u015bniczego. Uzyskane wyniki wskazuj\u0105, \u017ce opracowane rozwi\u0105zanie mo\u017ce stanowi\u0107 skuteczne uzupe\u0142nienie klasycznych sta\u0142ych urz\u0105dze\u0144 ga\u015bniczych w obiektach wielkopowierzchniowych, wymagaj\u0105cych du\u017cego zasi\u0119gu dzia\u0142ania oraz szybkiej reakcji na rozwijaj\u0105ce si\u0119 zagro\u017cenia po\u017carowe.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>This paper presents the results of research and development work on an automatic water-foam monitor designed for fire protection systems used in industrial and warehouse facilities. The investigated device is a component of an innovative firefighting system developed by the authors, integrating an automatic water-foam monitor, a dedicated control system, and a thermal imaging-based fire detection system. Attention was paid to the hydraulic characteristics of the device and its integration with existing water supply systems. The research program included hydraulic measurements, numerical CFD analyses, and full-scale experimental tests carried out under laboratory and field conditions. Relationships between operating parameters and the range of the extinguishing stream were determined, pressure loss characteristics were established, and flow conditions inside the hydraulic system were evaluated. The CFD analyses confirmed the absence of cavitation within the investigated operating range and allowed verification of the experimentally obtained results. The results showed that the monitor could achieve an extinguishing stream range of approximately 100 m at an operating pressure of 12 bar and a flow rate of about 3700 L\/min. The maximum range was obtained for a monitor elevation angle of approximately 30\u00b0. Full-scale fire tests confirmed the effectiveness of the automatic fire detection and stream positioning functions developed by the authors. The obtained results indicate that the proposed solution can be used as an effective supplement or alternative to conventional fixed firefighting systems in large industrial facilities requiring long-range operation and rapid response to developing fire hazards. <\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\n1. Wprowadzenie<\/h3>\n\n\n\n
2. Materia\u0142y i metody<\/h3>\n\n\n\n
2.1. Charakterystyka badanego urz\u0105dzenia<\/h5>\n\n\n\n
Fig. 1. Tested water-foam monitor in an indoor facility (left) and at the outdoor test range (right). Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n\n
Fig. 2. Structural layout of the water-foam monitor (1 \u2013 flange with concentric reducer, 2 \u2013 long-radius elbow, 3 \u2013 internal bearings, 4 \u2013 control linkage shaft, 5 \u2013 90\u00b0 elbow, 6 \u2013 nozzle, 7 \u2013 nozzle mounting bracket, 8 \u2013 foam hose connection). Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n2.2. Metodyka bada\u0144 hydraulicznych <\/h5>\n\n\n\n
Fig. 3. Firefighting vehicle Rosenbauer 515[K]25 used in the experimental investigation. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n2.3. Metodyka bada\u0144 na stanowisku ogniowym <\/h5>\n\n\n\n
Fig. 4. Architecture of the developed automatic fire suppression system. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n2.4. Metody analizy hydraulicznej i numerycznej<\/h5>\n\n\n\n
3. Wyniki i ich analiza<\/h3>\n\n\n\n
3.1. Straty ci\u015bnienia w uk\u0142adzie hydraulicznym dzia\u0142ka<\/h5>\n\n\n\n
Fig. 5. Relationship between pressure loss and flow rate in the waterfoam monitor. Comparison of experimental measurements and CFD results. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n4. Charakterystyka hydrauliczna badanego dzia\u0142ka<\/h3>\n\n\n\n
Fig. 6. Extinguishing agent stream range as a function of monitor elevation angle for different operating pressures. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n4.1. Analizy numeryczne CFD (Computer Fluid Dynamic)<\/h5>\n\n\n\n
4.2. Wyniki bada\u0144 na stanowisku ogniowym<\/h5>\n\n\n\n
Fig. 7. Fire test stand used during the evaluation of the automatic fire suppression system. Source: authors\u2019 own study<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n4.3. Ocena skuteczno\u015bci opracowanego systemu<\/h5>\n\n\n\n
4.4. Dyskusja wynik\u00f3w<\/h5>\n\n\n\n
5. Wnioski<\/h3>\n\n\n\n
\n
6. Literatura<\/h3>\n\n\n\n
\n\n\n\nPodzi\u0119kowania <\/h3>\n\n\n\n
\n\n\n\n