水面艦船火災(zāi)煙霧的控制和管理方法

曹琳

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，上海 201108

水面艦船火災(zāi)煙霧的控制和管理方法

曹琳

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，上海 201108

為提高水面艦船防火能力，通過(guò)分析水面艦船的密性要求及各種區(qū)域劃分之間的關(guān)系，提出基于區(qū)域化設(shè)計(jì)的水面艦船煙密區(qū)域初步劃分方法，歸納了火災(zāi)煙霧控制管理流程，并給出了火災(zāi)煙霧控制的具體措施。此外，通過(guò)對(duì)典型艙段實(shí)例進(jìn)行劃分方法說(shuō)明，可為相關(guān)艦船總體設(shè)計(jì)提供有益的參考。

煙密；區(qū)域劃分；火災(zāi)；煙霧；損管控制

1 引言

通過(guò)對(duì)全世界海損事故的原因進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)船舶火災(zāi)已成為危及海上運(yùn)輸以及船員生命安全的主要危險(xiǎn)因素，為此，國(guó)際海事組織（IMO）確立了“以防為主，防消結(jié)合”的消防設(shè)計(jì)思想［1］?，F(xiàn)代水面艦船根據(jù)其使命任務(wù)的不同，往往需要攜帶大量的彈藥以及燃油、航空燃料等易燃易爆品，因而更易遭受火災(zāi)損害。

要提高水面艦船的消防能力，需從以下兩方面尋求對(duì)策：一方面是加強(qiáng)艦員的消防安全訓(xùn)練；另一方面是增強(qiáng)水面艦船的自身防火能力，豐富艦船的防火措施。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著水面艦船總體設(shè)計(jì)各項(xiàng)新技術(shù)的不斷應(yīng)用，各國(guó)海軍越來(lái)越重視艦船生命力，尤其是對(duì)防火的要求不斷提高，因此，對(duì)于火災(zāi)后產(chǎn)生的大量有害火災(zāi)煙霧的控制和管理就顯得尤為重要［2－4］。根據(jù)相關(guān)艦船設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本文提出了煙密區(qū)域劃分方法，分析了火災(zāi)煙霧的控制和管理方法，希望帶動(dòng)相關(guān)設(shè)計(jì)思考，有效提高艦船防火能力。

2 各國(guó)規(guī)范對(duì)密性的要求及分析

在水面艦船總體設(shè)計(jì)中，根據(jù)相鄰艙室的功能需求和介質(zhì)特性不同，對(duì)其分隔艙壁的密性要求也各不相同。對(duì)密性的要求及其實(shí)施，不僅可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，而且還為艦船生命力和安全性提供了有力的保證［5－6］，如水密艙段的劃分實(shí)現(xiàn)了艦船不沉性要求，氣密要求則是艙室防火防爆安全的關(guān)鍵。

我國(guó)對(duì)水面艦船艙室的密性要求有水密、氣密和油密等。在美國(guó)相關(guān)規(guī)范中，除以上所述內(nèi)容外，還明確提出了煙密的概念。在英國(guó)勞式軍規(guī)中，將密性劃分為風(fēng)雨密、水密和氣密等，同時(shí)，在全艦生存性結(jié)構(gòu)圖（圖1）中，對(duì)火災(zāi)的區(qū)域設(shè)計(jì)也（煙密）提出了要求。

廣義來(lái)說(shuō)，水密包含風(fēng)雨密和承受液壓的水密兩種，后者要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮水壓的作用，并且在試驗(yàn)方法上也有所區(qū)分。而氣密則包含3種，即煙密、普通氣密和超壓氣密，它們對(duì)密閉完整性的要求是不斷遞增的。最后一種氣密——超壓氣密，也稱(chēng)為集防氣密，不僅對(duì)區(qū)域艙室結(jié)構(gòu)有密性要求，而且還需嚴(yán)格控制所有進(jìn)出該區(qū)域的管系、電纜以及通風(fēng)圍井，以保證氣密完整性，同時(shí)，還需通過(guò)使用專(zhuān)門(mén)的機(jī)械設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)超壓區(qū)的建立。隨著全艦三防要求的不斷提高，密性劃分也將越來(lái)越細(xì)。不同子集防區(qū)根據(jù)區(qū)域易損性大小可分為不同的氣壓等級(jí)，易損性大的子集防區(qū)其壓力等級(jí)需低于相鄰子集防區(qū)，以有效減輕災(zāi)害的蔓延。

3 火災(zāi)煙霧的控制和管理方法

3.1 煙密區(qū)域劃分與其它區(qū)域劃分的關(guān)系

防火區(qū)域劃分是全艦區(qū)域劃分的基礎(chǔ)。從全艦的角度，先按照水密主隔壁的位置沿縱向?qū)⒅鞔w分成縱向長(zhǎng)度不大于約48 m的若干區(qū)段，并將分隔各區(qū)段的主隔壁作為防火主豎區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，以保證火災(zāi)時(shí)可從大的范圍內(nèi)有效隔絕火焰和火災(zāi)煙霧［7］。防火主豎區(qū)一定是煙密的，并且要有利于艦船防火、滅火的有效性［8］。另外防火主豎區(qū)的前后端壁也一定要是水密主隔壁，且一個(gè)主豎區(qū)內(nèi)要含有若干水密主隔壁。

全艦配電區(qū)、空調(diào)區(qū)和消防區(qū)的劃分與防火區(qū)域劃分均有著密不可分的關(guān)系。原則上，上述區(qū)域劃分都應(yīng)與防火區(qū)域劃分相一致，但受艙容所限，在劃分空調(diào)區(qū)時(shí)，由于大型艦船的區(qū)域發(fā)熱量會(huì)比較大，相應(yīng)地，空調(diào)器的布置也比較困難，因此，1個(gè)防火主豎區(qū)可能會(huì)劃分出若干個(gè)空調(diào)區(qū)。例如，一個(gè)3 000 t級(jí)水面艦船的主豎區(qū)為3～4個(gè)，空調(diào)區(qū)多為7～10個(gè)。

煙密區(qū)域是在防火主豎區(qū)內(nèi)細(xì)分的若干子區(qū)域。理論上，煙密區(qū)域劃分應(yīng)與空調(diào)區(qū)域劃分一致，但同樣，由于受排水量和主尺度的限制，在有限的艙容空間內(nèi)不允許設(shè)置過(guò)多的空調(diào)區(qū)，因此，從安全性角度考慮，在空調(diào)區(qū)內(nèi)，允許根據(jù)功能和危險(xiǎn)等級(jí)的不同劃分出若干煙密區(qū)［9］。同一空調(diào)區(qū)內(nèi)的煙密區(qū)可共用1套排煙設(shè)備，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置。

3.2 煙密區(qū)域初步劃分方法

劃分有效的煙密區(qū)是實(shí)現(xiàn)艦船火災(zāi)煙霧控制和管理的重要保證，需要總體設(shè)計(jì)在方案階段便明確將煙密區(qū)域劃分作為全艦區(qū)域設(shè)計(jì)的一項(xiàng)內(nèi)容，從頂層開(kāi)展工作，與功能區(qū)域劃分、防火區(qū)域劃分、配電區(qū)劃分、空調(diào)區(qū)劃分、消防區(qū)劃分等統(tǒng)籌考慮，確定合理的技術(shù)方案。

根據(jù)某型軍貿(mào)船的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本文提出以下煙密區(qū)域初步劃分方法：

1）縱向上，按水密主隔壁劃分成相應(yīng)個(gè)數(shù)的煙密艙段。

2）垂向上，將每層甲板設(shè)置成煙密邊界（垂向功能相同的連續(xù)甲板可除外）。

3）按第1）、第2）條方法的原則劃分出的煙密邊界范圍內(nèi)的艙口蓋、人孔蓋和梯蓋應(yīng)便于開(kāi)啟和閉合，以實(shí)現(xiàn)該區(qū)必要時(shí)的煙密功能。

4）按第1）、第2）條方法的原則劃分出的煙密邊界范圍內(nèi)原有的氣密、水密要求仍然有效。

5）在主要的縱向甲板通道煙密分隔處，一般需設(shè)置擋煙簾以形成煙密緩沖區(qū)，從而確?；馂?zāi)后人員進(jìn)出時(shí)該煙密區(qū)仍能保持煙密。

上述初步劃分方法簡(jiǎn)便、可靠，確立的煙密區(qū)與其他區(qū)域劃分方案能夠?qū)崿F(xiàn)較好的融合。在總體設(shè)計(jì)付出較小代價(jià)的情況下，完成全艦煙密區(qū)域的初步劃分是實(shí)現(xiàn)全艦煙霧管理控制的前提。

另外，在按上述方法進(jìn)行劃分時(shí)，還需根據(jù)艙室火災(zāi)危險(xiǎn)性分級(jí)的不同，同時(shí)結(jié)合火災(zāi)蔓延的主要因素（艙室結(jié)構(gòu)因素、消防阻燃因素和天氣狀況、環(huán)境因素等）［10］進(jìn)行方案考慮，最終制定合理的煙密區(qū)域技術(shù)方案。

3.3 火災(zāi)煙霧控制和管理流程

假設(shè)一艘水面艦船在執(zhí)行任務(wù)時(shí)不幸發(fā)生火情，在火情發(fā)生的最初階段，非專(zhuān)業(yè)消防員（例如，發(fā)現(xiàn)火情者、響應(yīng)警報(bào)最接近者等）便開(kāi)始積極滅火，但由于沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的消防員裝備（EDBA），他們便有吸入煙霧的危險(xiǎn)，因此，就必須要由損管部門(mén)指揮員根據(jù)火勢(shì)類(lèi)型和大小及時(shí)決策他們的去留。此時(shí)，損管部門(mén)指揮員應(yīng)迅速通過(guò)關(guān)閉水密門(mén)、艙口和通風(fēng)設(shè)備建立煙霧邊界，然后關(guān)閉非水密門(mén)、啟用隔煙簾以阻止煙霧的擴(kuò)散。邊界應(yīng)建立在彌漫煙霧的艙段和最接近可控制火情的煙密區(qū)。最后，由防火救險(xiǎn)隊(duì)有控制地進(jìn)入煙霧邊界，同時(shí)加派人手看守出入該邊界的各個(gè)門(mén)和艙口，以防不知情者誤入煙霧影響區(qū)，致使煙霧彌漫范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。需注意的是，在邊界內(nèi)，在人員（未穿呼吸器的）未全部撤出前，不得完全封閉邊界。以上火災(zāi)煙霧控制管理流程如圖2所示。

該火災(zāi)煙霧控制和管理流程表明，全艦火災(zāi)煙霧管理包含煙密區(qū)域劃分、火災(zāi)煙霧探測(cè)報(bào)警、啟用煙密區(qū)控制措施等，軟件因素則包括人員培訓(xùn)、建立防火控制要求等規(guī)章制度、消防設(shè)施的管理、設(shè)備和器材的維護(hù)保養(yǎng)及使用狀態(tài)等。因此，在防火區(qū)域劃分要求下，如何妥善規(guī)劃、設(shè)置煙密區(qū)域是實(shí)現(xiàn)全艦火災(zāi)煙霧管理的前提。

3.4 火災(zāi)煙霧控制措施

煙霧控制措施的主要功能是，在火災(zāi)煙霧產(chǎn)生后，在有效保證煙密區(qū)域密性要求的前提下，快速組織防火救險(xiǎn)隊(duì)使用消防設(shè)施、設(shè)備和器材進(jìn)行火災(zāi)消除，并使用排風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行清煙。從方式上，可分為主動(dòng)控制措施和被動(dòng)控制措施兩種：主動(dòng)控制措施包括使用艦上各種滅火設(shè)施進(jìn)行滅火、組織防火救險(xiǎn)隊(duì)使用EDBA進(jìn)入煙密區(qū)進(jìn)行搶險(xiǎn)救援、切斷防火風(fēng)閘、關(guān)閉門(mén)和艙口蓋、停止進(jìn)風(fēng)、利用清煙排風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行清煙等；被動(dòng)控制措施則包括設(shè)置擋煙簾、擋煙水幕、擋煙氣幕［11］和更新清煙卡片。

在上述控制措施中，清煙最為直接和有效。即火災(zāi)發(fā)生后，平臺(tái)管理部門(mén)可通過(guò)損管中心的監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)火情，當(dāng)根據(jù)判斷需要進(jìn)行煙霧控制時(shí)，應(yīng)首先切斷防火隔壁上的防火閥，接著立即啟動(dòng)清煙排風(fēng)機(jī)進(jìn)行清煙，同時(shí)關(guān)閉送風(fēng)機(jī)。根據(jù)總體頂層區(qū)域劃分設(shè)計(jì)，既可單獨(dú)設(shè)計(jì)清煙排風(fēng)機(jī)，也可與艦上原有空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)機(jī)共用終端設(shè)備，節(jié)約總體設(shè)計(jì)資源。

3.5 實(shí)例分析

本文通過(guò)結(jié)合某型軍貿(mào)船的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，給出了典型煙密區(qū)域劃分實(shí)例，如圖3所示。該區(qū)域?yàn)轸疾康湫臀鋫涔δ軈^(qū)，含有兩個(gè)水密隔艙。

從圖中可看出，該空調(diào)區(qū)主要含有兩個(gè)水密艙段，其中A、B兩個(gè)武器彈藥艙采用的是獨(dú)立的彈藥艙空調(diào)器（圖中粗實(shí)線(xiàn)代表空調(diào)區(qū)邊界）。在空調(diào)區(qū)除彈藥艙以外的區(qū)域，按第3.2小節(jié)的劃分方法將其劃分為若干煙密區(qū) （圖中細(xì)點(diǎn)劃線(xiàn)代表煙密區(qū)）。圖3b的2甲板煙密區(qū)域示意圖表示各煙密區(qū)連通門(mén)均設(shè)置了擋煙簾緩沖通道，可有效阻止煙霧擴(kuò)散。

4 有關(guān)名詞解釋

1）擋煙簾。

擋煙簾為專(zhuān)用船舶消防設(shè)備。為隔堵艦船火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧，在煙密區(qū)通道處設(shè)置有擋煙簾，其可以在艦船內(nèi)部形成有效的煙霧邊界，有效阻止火災(zāi)煙霧擴(kuò)散，提升艦船消防能力，從而提高艦船的防火安全性。

2）清煙卡片。

清煙卡片用于顯示煙霧控制的管理狀態(tài)，表達(dá)的內(nèi)容包括煙霧區(qū)門(mén)、艙口蓋的關(guān)閉狀態(tài)、清煙排風(fēng)機(jī)和通風(fēng)圍井的狀態(tài)等。在清煙卡片頂端，顯示的是艦艇的清煙計(jì)劃，強(qiáng)調(diào)了清煙流程，在危險(xiǎn)時(shí)刻可起到幫助艦員正確執(zhí)行損管指揮官命令的重要作用。

3）防火救險(xiǎn)隊(duì)裝備（EDBA）。

EDBA是專(zhuān)供艦上防火救險(xiǎn)隊(duì)員使用的裝備，是具有正壓、吸氣即用、重量輕、低持續(xù)時(shí)間的設(shè)備。在國(guó)外，一套常見(jiàn)的EDBA包括1個(gè)面具、1個(gè)符合人體工學(xué)且?guī)в谢鹧嫜泳徰b置的靠背和1個(gè)輕型氣瓶（帶有高壓緩解閥、警報(bào)器和壓力計(jì)）。

按照全艦消防分區(qū)以及損管站的設(shè)置，EDBA被分散布置在上甲板和損管甲板的主通道以及上艦主要通道里。如某型3 000 t級(jí)軍貿(mào)船上共布置有28套EDBA，同時(shí)，每套設(shè)備還帶有一個(gè)備用氣瓶。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文從提高艦船生命力的角度探討了水面艦船火災(zāi)煙霧的控制和管理方法。通過(guò)對(duì)密性要求和煙密區(qū)域劃分概念的分析，提出了煙密區(qū)域的初步劃分方法，歸納了火災(zāi)煙霧控制和管理流程，并舉例說(shuō)明了進(jìn)行煙密區(qū)域劃分方法。希望提出的概念和初步方法以及理論能帶動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)探討。

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［10］ 常壯，邱金水，張秀山.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的艦船虛擬消防訓(xùn)練系統(tǒng)體系架構(gòu)研究［J］.中國(guó)艦船研究，2009，4（3）：56－61.

［11］ 王志國(guó)，仲晨華，朱志潔，等.艦船設(shè)計(jì)中的大型艙室防火分隔方法［J］.船舶，2004（1）：48－50.

Design of Fire and Smoke Control in Surface Ship

Cao Lin
China Ship Development and Design Center，Shanghai 201108，China

To enhance fire－fighting capability of surface ship，a preliminary partition layout of smoketight zones was presented in accordance with the principle of zonal distributed system design.The flow of smoke and fire control are derived and countermeasures of smoke－proof and fire－fighting are also given.Additionally，it gives a description of smoke－tight zone division methods by an example of typical cabin design.

smoke－tight；zone division；fire；smoke；damage control

U664.88

A

1673－3185（2011）02－84－04

10.3969/j.issn.1673-3185.2011.02.018

2010-10－11

曹 琳（1978－），女，碩士，工程師。研究方向：艦船總體設(shè)計(jì)。E-mail：vvcarolin@hotmail.com