艦船內部風場分析及損管方案

(1.92246部隊，上海 201900;2.中國艦船研究設計中心，武漢 430064；3.91991部隊，浙江 舟山 316000)

火災和進水是目前威脅艦船安全最主要的兩種損害，其中火災引發(fā)的煙霧是造成人員傷亡和戰(zhàn)斗力下降的主要因素之一，煙霧災害直接影響著損管行動的開展，控、排煙成為制約部隊實戰(zhàn)化損管能力提升的重要因素。通過采取測量氣壓的方法，區(qū)分正常、可控、約束狀態(tài)，分析某船內部風場特點，改進控煙排煙方案。

1 艦船內部風場分析條件

艦船在損害發(fā)生、限制和消除的各階段，由于采取不同的損害管制措施會導致艦船內部風場呈現出不同的規(guī)律，對煙霧的產生、擴散、限制和消除產生不同的影響。將艦船所處的狀態(tài)抽象歸納為三種典型狀態(tài)。①正常狀態(tài)，對應艦船正常航行、停泊時，損害發(fā)生前的狀態(tài)，通風設備運行，水密門、艙口蓋都處于開啟狀態(tài)；②約束狀態(tài)，對應艦船發(fā)出戰(zhàn)斗警報或者損害管制警報后，正在進行損害處置的狀態(tài)，損害發(fā)生區(qū)域及其附近區(qū)域的通風設備限制運行，損害區(qū)域水密門、艙口蓋都處于關閉狀態(tài)；③可控狀態(tài)，對應艦船災害得到控制進入消除煙霧階段，指艦船大氣環(huán)境控制系統(tǒng)可以按照需要的狀態(tài)進行調整。三種狀態(tài)的轉換見圖1。

圖1 煙霧損害管制艦船狀態(tài)

2 風場規(guī)律

2.1 正常狀態(tài)

由于內部機械通風產生較強的負壓，加之航行時氣動壓力，該狀態(tài)艦船外部氣壓略大于內部氣壓，空氣總體是從艦船外部通過水密門、艙口蓋、通風孔流入艙內，最終流入各機艙，并通過機械通風裝置排出艙外[2]?？諝饬鲃右?guī)律如下。

1)艦艏上層甲板。空氣由駕駛室周邊的4個水密門進入艙內，通過兩舷通道向下層流動，直至一甲板，形成一個自上而下的流動路徑。

2)一甲板。空氣主要由艦艏方向進入，從一甲板主通道向艦艉方向兩舷小艇平臺流動。還有少量空氣從飛行甲板向艦艏方向流動，與艦艏方向來的空氣匯合在兩舷小艇平臺后，流出舷外。

3)二甲板。機艙區(qū)域的機械通風和2號活動室排風機造成的兩個較大的負壓中心，因而使得空氣都向低壓區(qū)快速流動。其風場前段、中段主要向四大機艙流動；后段向2號活動室流動。

4)三甲板?？諝庵饕?甲板流動，隨后向2號活動室和四大機艙流動。限于條件，采用氣壓表對艦船內部各部位不同狀態(tài)下的氣壓值進行測量和記錄，通過壓差定性分析煙幕擴散方向和速度。各甲板氣壓分布見圖2。

圖2 各甲板隨肋骨號的氣壓分布

2.2 約束狀態(tài)

各個水密門關閉，氣流向各自區(qū)域的低壓區(qū)流動。分析損管單元約束狀態(tài)下的空氣流動,得出風場規(guī)律見表1。

表1 損管單元風場規(guī)律特點

2.3 可控狀態(tài)

處在可控狀態(tài)時，威脅已消除，轉為消除煙霧損害。以損管單元為基本單位，以快速有效排煙為目標，以排煙通道的建立和運用為主線進行分析。實際測量實驗船主要有以下幾條排煙通道。

1)1、2單元排煙通道。1甲板右舷主通道經過重要艙室少、通道相對筆直暢通、障礙物較少，可以作為1、2單元的排煙通道。存在大量煙霧時，可以迅速打開通向前甲板的水密門，關閉通向2甲板的艙口蓋，使右舷主通道形成前后貫通的排煙通道，將煙霧快速排出舷外。

2)3單元排煙通道。3單元內無人艙室較多，通道彎曲，主要安裝艙室所需的小型排風機為主，高、低壓區(qū)界限不明顯。可以利用與舷外相通的垂直通道制造快速排煙通道。存在大量煙霧時，利用煙霧的“熱對流”效應，讓其自行上升排出舷外[7]。同時將此區(qū)域內的空調器回風口關閉，進風口開至最大，建立起艙內壓力大于外界的態(tài)勢，將煙霧迅速排出舷外。

3)4、5單元排煙通道。4、5單元安裝有大型排風機，利用各個機艙制造快速排煙通道。存在大量煙霧時，利用機艙排風機建立的強負壓[8]，可以將煙霧引向最近的機艙排出舷外。還可以將煙霧同時引向幾個機艙，加快煙霧排出速度。

4)6單元排煙通道。6單元相對對立，無大型排風機，只有艙室所需的小型排風機?？梢岳?、2損管單元排煙通道排煙，也可以利用2號活動室作為排煙通道。存在大量煙霧時，利用煙霧的“熱對流”效應，讓其自行上升至右舷小艇平臺，排出舷外。還可以將煙霧引至2號活動室，利用2號活動室的相對低壓區(qū)，通過圍井排出舷外。

5)7單元排煙通。7單元相對空曠，受航行造成的氣動漩渦影響，利用艉二甲板作為排煙通道。該單元內有很多非水密舷窗，氣密性較差，可以打開四周舷窗和通向飛行甲板的艙口蓋，利用艉二甲板進風的強大壓力，迅速將煙霧從艙口蓋和舷窗處排出舷外。

3 內部風場損管運用原則

3.1 煙霧損害管制處置方案實例

結合某型艦通道布置、設備分布、艙室特點等實際情況，制定8個典型艙室的煙霧損害管制處置方案,見表2。

并使用煙霧發(fā)生裝置對預案進行模擬訓練，煙霧控制和排出效果明顯，平均排煙時間縮短了20%，初步證明了風場規(guī)律運用的正確性。

3.2 煙霧損害管制處置三原則

1)原則一：“初火階段，迅速控制煙霧蔓延”，即發(fā)生火災時，在保證足夠的力量處置火災的情況下，立即建立防煙防火單元。在建立防煙單元時，應優(yōu)先建立煙霧蔓延趨勢方向防煙單元，然后再建立其他方向的防煙單元，將煙霧控制在盡可能小的范圍內，降低對艦船生命力的影響[10-11]。

2)原則二：“火勢擴大，創(chuàng)造條件限制煙霧蔓延”，即火災無法立即撲滅，煙霧繼續(xù)向四周擴散，條件允許時，應當盡快建立第二道防煙單元，同時利用水密裝置開關、通風設備運行狀態(tài)調整等各種措施，將部分煙霧排出艙外或者限制在第二道防煙單元內，確保損害范圍可控。

3)原則三：“滅火完畢，盡快消除煙霧影響”，即滅火完畢后，利用主要排煙通道將產生的煙霧快速排出舷外，盡快消除煙霧影響。

4 結論

分析了解艦船三種典型狀態(tài)下的風場規(guī)律，改進煙霧損管的運行方案，對煙霧損管方案進行的操演驗證，排煙時間可縮短了20%，證明分析的合理性和思路的可行性。但由于測量儀器、研究樣本和研究方式的限制，僅得出沿艦長方向的大概風場趨勢，連續(xù)性還有所欠缺，下步將加大樣本量，采取更加精細的測量手段，制定出更加精細完善的煙霧損管方案。