船舶防火區(qū)域設(shè)置淺析

吳鳳輝

（中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢 430064）

0 引言

船舶在有限的空間內(nèi)裝載有大量燃料、彈藥等易燃易爆品，以及大批人員和高價(jià)值設(shè)備，因此火災(zāi)消防在船舶設(shè)計(jì)中必須予以重視。

在船舶設(shè)計(jì)中，火災(zāi)的應(yīng)對(duì)需從“消”和“防”兩個(gè)方面采取措施。其中，火災(zāi)的“消”主要指設(shè)置水消防、氣體隔絕等設(shè)施以對(duì)火災(zāi)進(jìn)行抑制和消除；火災(zāi)的“防”主要指通過危險(xiǎn)區(qū)域隔離、感溫感煙傳感器的設(shè)置等措施防止火災(zāi)發(fā)生或范圍擴(kuò)大。消防工作中，一般火災(zāi)的“防”優(yōu)先于“消”，而防火區(qū)域的設(shè)置即是防止火災(zāi)范圍擴(kuò)大的重要措施[1]。

船舶防火區(qū)域是指由艙壁、門、蓋、通艙件、隔熱材料等構(gòu)成的具備一定防火隔熱能力的艙室或區(qū)域，其作用是在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)保持區(qū)域的耐火完整性，將火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣、熱量和火焰控制在局部范圍，防止火災(zāi)蔓延，為人員疏散和火災(zāi)撲滅贏得時(shí)間，以達(dá)到最大限度的減少人員傷亡和保障作戰(zhàn)能力的目的。

1 防火區(qū)域設(shè)置規(guī)則

1.1 國際公約中規(guī)則的演變

防火區(qū)域作為船舶安全的重要保障措施，其設(shè)置與推廣與《國際海上人命安全公約》（即SOLAS公約）的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起。

《國際海上人命安全公約》是國際海事組織（1959年前為英國）聯(lián)合各國制定的重要海上安全公約，該公約經(jīng)多次換版，逐步完善。以下針對(duì)各版公約中防火區(qū)域設(shè)置要求的演變歷程進(jìn)行說明和分析：

1912年，“泰坦尼克”號(hào)豪華客船的沉沒引起了各國對(duì)船舶海上安全的重視。次年，在英國的推動(dòng)下，13個(gè)國家在倫敦召開國際海上人命安全會(huì)議，并于1914年通過第一版《國際海上人命安全公約》[2]，其中規(guī)定“船體應(yīng)劃分為若干主要防火區(qū)域”，這可以認(rèn)為是最早的國際化防火區(qū)域設(shè)置要求。但是，由于第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，該條約并未得到執(zhí)行。

1929年，英國推動(dòng)共18個(gè)國家通過第二版《國際海上人命安全公約》，其與第一版在防火區(qū)域設(shè)置方面基本一致。由于第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，該條約也未得到充分執(zhí)行。

1948年，英國推動(dòng)共30個(gè)國家通過第三版《國際海上人命安全公約》，其與第二版相比在防火區(qū)域設(shè)置方面進(jìn)行了全面完善[3]。該版本已基本覆蓋現(xiàn)代防火區(qū)域設(shè)置的主要方面，包括：“船體、上層建筑及甲板室應(yīng)以‘A級(jí)’防火分隔劃分為若干主豎區(qū)”，“主豎區(qū)的平均長(zhǎng)度一般不超過40m”等。此外，各國均認(rèn)為有必要進(jìn)一步加強(qiáng)防火措施，美國提出第一類方法：“主豎區(qū)內(nèi)利用次等‘B級(jí)’防火分隔劃分重點(diǎn)防火艙室以防止火災(zāi)蔓延”；英國提出第二類方法：“設(shè)置報(bào)警器和自動(dòng)灑水系統(tǒng)迅速撲滅火焰”；法國提出第三類方法：“設(shè)置防火分隔保護(hù)各艙主要通道”。由于美、英、法三國均不愿意放棄本國習(xí)慣而無法達(dá)成一致，相應(yīng)內(nèi)容僅作為參考選用規(guī)則。

1960年，新成立的國際海事組織召集共55個(gè)國家通過了第四版《國際海上人命安全公約》，該版本在防火區(qū)域設(shè)置方面變化不大，但對(duì)1948年版本中的美、英、法三國所提三類方法進(jìn)行了完善，其中法國的第三類方法改進(jìn)最大，其對(duì)前兩類方法進(jìn)行了綜合，修改為“主豎區(qū)內(nèi)根據(jù)艙室的重要性、大小和性質(zhì)采用‘A級(jí)’或‘B級(jí)’防火分隔進(jìn)一步劃分，并在可能起火的處所內(nèi)設(shè)置自動(dòng)探火系統(tǒng)，但通常不設(shè)置灑水系統(tǒng)”。相應(yīng)內(nèi)容仍只作為參考選用規(guī)則。

1974年，國際海事組織召集共71個(gè)國家通過了第五版《國際海上人命安全公約》，相對(duì)第四版，其對(duì)美、英、法三國所提三類方法進(jìn)行了整合和完善，將全船艙室或區(qū)域分為14類，分別提出主豎區(qū)內(nèi)各類艙室或區(qū)域間艙壁或甲板的最低防火分隔等級(jí)要求。第五版《國際海上人命安全公約》通過后雖經(jīng)多次修訂，但框架基本固化，一直沿用至今。

《國際海上人命安全公約》1992年修正案針對(duì)主豎區(qū)的防火分隔等級(jí)進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定：“主豎區(qū)及相應(yīng)階層或壁龕的防火分隔應(yīng)為‘A-60’級(jí)，且主豎區(qū)的長(zhǎng)度最大可延伸至48 m，但要求在任一層甲板上主豎區(qū)的總面積不得大于1600 m2”。

由前述《國際海上人命安全公約》中防火區(qū)域設(shè)置規(guī)則的演變歷程可以看出：

1）船舶防火區(qū)域概念的提出已有百年歷史，其設(shè)置要求逐步完善，并有日趨嚴(yán)格以提高安全性的趨勢(shì)。

2）防火區(qū)域設(shè)置規(guī)則是各國船舶設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，具體要求的形成往往是方案提出與協(xié)商妥協(xié)的過程。

3）防火區(qū)域的設(shè)置隨著締約國數(shù)量的增加而逐步在船舶設(shè)計(jì)中推廣。截至目前，公約締約國已超過143個(gè)。

1.2 船舶防火區(qū)域設(shè)置規(guī)范

國內(nèi)外主要民用船舶規(guī)范均嚴(yán)格執(zhí)行《國際海上人命安全公約》，包括中國船級(jí)社、勞氏船級(jí)社等所發(fā)布的民用船舶設(shè)計(jì)規(guī)范。

軍用船舶雖然不受《國際海上人命安全公約》制約，但由于其規(guī)則合理并易于操作，因此中國、美國、俄羅斯、英國、法國等主要海軍強(qiáng)國的軍用規(guī)范均將其作為重要參考，并與之保持基本一致。

2 船舶防火區(qū)域的設(shè)置原則

船舶防火區(qū)域設(shè)置的基本原則如下：

1）國際公約中的規(guī)則是各國防火設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，且經(jīng)過多年應(yīng)用已證明其合理性，因此，船舶設(shè)計(jì)應(yīng)該尊重國際公約以及由國際公約轉(zhuǎn)換而成的規(guī)范中的規(guī)則。

2）防火區(qū)域的設(shè)置需綜合考慮安全需求、設(shè)計(jì)需求和使用需求。

3）防火區(qū)域的設(shè)置應(yīng)與艙室或區(qū)域的功能、特性、位置、重要度、危險(xiǎn)度等相適應(yīng)。

4）防火區(qū)域、水密區(qū)域、氣密區(qū)域、危險(xiǎn)區(qū)域等各類區(qū)域的設(shè)置緊密相關(guān)，且周界在密性等方面具有一定共性，因此各類區(qū)域在保證功能實(shí)現(xiàn)情況下應(yīng)考慮共用艙壁等措施以簡(jiǎn)化施工。

5）防火區(qū)域設(shè)置的牽涉因素很多，為減輕排水量壓力、降低工程量和造價(jià)，在滿足安全需求和規(guī)則要求的前提下，防火區(qū)域設(shè)置宜盡量少、防火分隔面積宜盡量小。

3 船舶防火區(qū)域設(shè)置方法

防火區(qū)域主要通過合理設(shè)置防火主豎區(qū)（或水平區(qū)）和重點(diǎn)防火艙室，并在其周界設(shè)置適當(dāng)?shù)燃?jí)的防火分隔予以實(shí)現(xiàn)。

3.1 防火主豎區(qū)或水平區(qū)的設(shè)置

防火主豎區(qū)指船體、上層建筑以“A級(jí)”防火分隔劃分而成的若干豎向區(qū)域，其主要目的是將全船在空間上劃分為若干具有火災(zāi)隔離功能的區(qū)段，以減小局部火災(zāi)造成全船燒毀的風(fēng)險(xiǎn)。

為便于實(shí)現(xiàn)及管理，防火主豎區(qū)的限界防火分隔一般應(yīng)結(jié)合主橫水密隔壁設(shè)置，依照國際公約和規(guī)范的最新規(guī)則，其縱向最大間距為48米[4]。

在特殊情況下，若水平設(shè)置防火分隔更易于為某些重要區(qū)域提供防護(hù)，則可獨(dú)立或在主豎區(qū)內(nèi)設(shè)置水平區(qū)。例如船舶上層建筑與主船體間具有較小的交界面，易于結(jié)合甲板設(shè)置水平防火分隔以對(duì)上層建筑進(jìn)行整體保護(hù)，則可將上層建筑設(shè)置為獨(dú)立的防火水平區(qū)。

對(duì)于防火主豎區(qū)的限界防火分隔，為保證區(qū)域的完整性，其應(yīng)延伸至龍骨、外板等外形邊界。對(duì)于防火水平區(qū)的限界防火分隔，除延伸至外形邊界外，還可延伸至相鄰的兩個(gè)防火主豎區(qū)限界面。

防火主豎區(qū)（或水平區(qū)）的防火分隔一般應(yīng)為“A-60”級(jí)，且臺(tái)階和壁龕減至最少。若主豎區(qū)分隔一側(cè)的處所為開敞甲板、盥洗處所、空艙、隔艙、水艙等極難發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)的處所，或者分隔兩側(cè)都是燃油艙，則該段防火分隔可為“A-0”級(jí)。

3.2 重點(diǎn)防火艙室的設(shè)置

防火主豎區(qū)或水平區(qū)主要針對(duì)主橫水密艙段或上層建筑等獨(dú)立區(qū)段進(jìn)行防護(hù)，由于其覆蓋空間較大，而船舶布置復(fù)雜，因此在防火主豎區(qū)或水平區(qū)內(nèi)部，需進(jìn)一步結(jié)合艙室的特性進(jìn)行防護(hù)，以在防火主豎區(qū)或水平區(qū)內(nèi)進(jìn)一步降低火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)。

船舶需考慮設(shè)置防火分隔的重點(diǎn)防火艙室主要包括：

1）易燃易爆艙室

2）指揮控制艙室

3）逃生通道

易燃易爆艙室既包括本身易于發(fā)生火災(zāi)而對(duì)周圍艙室產(chǎn)生威脅的艙室，也包括易于受周圍火災(zāi)影響而發(fā)生爆炸或加重險(xiǎn)情的艙室，具體包括彈藥艙、燃料艙、制氧站、高壓氣瓶室等。對(duì)于易燃易爆艙室，設(shè)置防火分隔有利于防止周圍區(qū)域?qū)ζ涞挠绊?，或防止其?duì)周圍區(qū)域的影響。

指控艙室主要包括總指揮所、控制中心、機(jī)電集控室、損管中心等。此類艙室與保持或船的功能和性能密切相關(guān)，因此須對(duì)其設(shè)置防火分隔以在周圍發(fā)生火災(zāi)情況下保證此類艙室的安全。

逃生通道主要用于保障船員在火災(zāi)情況下的安全撤離，由于其重要作用，須考慮對(duì)其設(shè)置防火分隔。

重點(diǎn)防火艙室與周圍艙室的分隔界面根據(jù)兩側(cè)艙室的特性參照規(guī)范執(zhí)行。如果在同一艙壁或甲板的較小區(qū)域內(nèi)有多種防火分隔級(jí)別時(shí)，可依據(jù)具體情況將該區(qū)域確定為這幾種防火級(jí)別中較高的一種防火分隔級(jí)別，以在不影響防火分隔效果的前提下簡(jiǎn)化施工操作。

3.3 耐火完整性的保障

防火分隔分為“A”級(jí)、“B”級(jí)和“C”級(jí)?！癆”級(jí)分隔以鋼或其它等效不燃材料制造，并要求在1小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)結(jié)束時(shí)能夠防止煙及火焰通過，依照其在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)中背火面溫度升高不超限值的時(shí)間細(xì)化分為“A-60”、“A-30”、“A-15”、“A-0”等級(jí)別，其中數(shù)字表示背火面溫度不超限值的耐火時(shí)間；“B”級(jí)分隔以不燃材料制成，并在0.5小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)結(jié)束時(shí)能夠防止煙及火焰通過，細(xì)化分級(jí)方式與“A”級(jí)基本一致?！癈”級(jí)分隔以不燃材料制成，不需要防止煙和火焰通過，也沒有限制溫升要求。船舶防火區(qū)域的設(shè)置主要針對(duì)“A”級(jí)防火分隔[5]。

防火分隔的耐火完整性主要指限界面上各類設(shè)施所共同具備的防火隔熱特性。其需要從結(jié)構(gòu)、隔熱材料、舾裝件、管路、電纜等多個(gè)方面綜合采取措施，任何方面出現(xiàn)問題都將破壞防火分隔的耐火完整性[6]。

在結(jié)構(gòu)方面，由于防火區(qū)域設(shè)置主要針對(duì)大型船舶，而現(xiàn)代大型船舶主船體結(jié)構(gòu)基本為鋼質(zhì)材料，因此在結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)“A”級(jí)防火分隔，但應(yīng)盡可能減少結(jié)構(gòu)開口，并避免無配套封閉措施的開口，同時(shí)在設(shè)計(jì)及建造過程中保證相應(yīng)限界面的密性。

在隔熱材料方面，船舶目前應(yīng)用的隔熱材料主要為無機(jī)礦物類纖維制材料，基本可滿足當(dāng)前需求，但相關(guān)材料應(yīng)用在施工、重量等方面仍存在一定改進(jìn)空間。

在舾裝件方面，防火分隔界面上的門、艙口和梯蓋應(yīng)與該處結(jié)構(gòu)具有相同的耐火等級(jí)，并具有迅速封閉的能力，以在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠及時(shí)起到防火分隔作用。

在管路電纜貫穿方面，首先應(yīng)盡可能避免或減少管路、電纜貫穿防火分隔，尤其是主豎區(qū)或水平區(qū)的防火分隔，若不可避免時(shí)需通過設(shè)置防火填料函、隔熱段等方式保證該分隔的耐火完整性不受損害。

4 結(jié)語

防火區(qū)域的設(shè)置是與船舶安全性直接相關(guān)的重要工作。本文根據(jù)國際公約的發(fā)展梳理了防火區(qū)域設(shè)置規(guī)則的演變歷程，結(jié)合船舶特點(diǎn)分析提出了防火區(qū)域設(shè)置的基本原則，并從防火主豎區(qū)或水平區(qū)、重點(diǎn)防火艙室、耐火完整性的保障三個(gè)方面提出了船舶防火區(qū)域的設(shè)置方法，可作為船舶防火區(qū)域設(shè)置工作的參考。

[1]邵開文, 馬運(yùn)義.艦船技術(shù)與設(shè)計(jì)概論[M].北京:國防工業(yè)出版社, 2014.

[2]裘曉星.國際海上人命安全公約的幾個(gè)重大突破[J].上海造船, 1997, 第1期: 48-51.

[3]王世銓.一九四八年國際海上人命安全公約[J].中國造船, 1950, 第7期: 11-31.

[4]吳曉偉, 王志國 等.艦船防火主豎區(qū)優(yōu)化設(shè)置初探[J].船舶工程, 2003, 25(1): 30-32.

[5]海軍規(guī)范所.GJB 4000-2000艦船通用規(guī)范[S].北京:總裝備部軍標(biāo)出版社, 2000.

[6]李祥茂, 唐文勇等.艦船艙壁及甲板耐火完整性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].艦船科學(xué)技術(shù)2008, 30(5): 98-101.