火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器在船舶滾裝處所的快速設(shè)計(jì)方法

姜國(guó)均

（招商局金陵船舶（南京）有限公司，江蘇 南京 210015）

在大型滾裝船的滾裝處所的車輛裝載甲板層數(shù)多、船體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備多、管電走向錯(cuò)綜復(fù)雜、火災(zāi)探測(cè)器數(shù)量多，涉及的規(guī)范要求多，實(shí)際設(shè)計(jì)布置中容易發(fā)生保護(hù)半徑不夠、覆蓋面積不足等問(wèn)題，在港口PSC檢查中容易產(chǎn)生疑義，因此如何提高設(shè)計(jì)的高效性、正確性、完整性值得探討。

1 火災(zāi)成因及危害

滾裝船舶的火災(zāi)產(chǎn)生的主要來(lái)源于滾裝處所車輛自身的燃料油、動(dòng)力電池或運(yùn)輸貨物，火災(zāi)危險(xiǎn)源對(duì)船舶安全航行構(gòu)成潛在的危險(xiǎn)?；馂?zāi)中產(chǎn)生的煙氣、熱量、燃?xì)鈺?huì)對(duì)人員、船舶造成傷害，尤其是煙氣的造成的傷害比例最大。

2 防范火災(zāi)探測(cè)報(bào)警的主要規(guī)范

涉及火災(zāi)探測(cè)報(bào)警的標(biāo)準(zhǔn)有：《GB50116 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及GB4715/4716/4717/19880 探測(cè)器及報(bào)警按鈕標(biāo)準(zhǔn)，《EN54 火災(zāi)探測(cè)和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》（簡(jiǎn)稱EN54 標(biāo)準(zhǔn)）及ISO7240 系列標(biāo)準(zhǔn)等。船舶常用標(biāo)準(zhǔn)有《SOLAS 公約》《FSS 規(guī)則》，各船級(jí)社的規(guī)范或指南及國(guó)際規(guī)則等。

3 火災(zāi)探測(cè)形式及基本配置需求

船舶上火災(zāi)探測(cè)形式主要固定式探火和失火報(bào)警系統(tǒng)和取樣探煙系統(tǒng)，根據(jù)滾裝船的船舶半裝載特點(diǎn)，在船舶滾裝處所一般采用固定式探火和失火報(bào)警系統(tǒng)。

根據(jù)SOLAS 公約第II-2 章、FFS 規(guī)則，以及IMO發(fā)布的“經(jīng)修訂的滾裝處所和特種處所固定式水基滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)和認(rèn)可指南”通函要求，需配置火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要由探測(cè)器主單元、探測(cè)器、報(bào)警器、手動(dòng)按鈕等必要的設(shè)備組成。

4 火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器特性研究

經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)綜合研究，本文結(jié)合EN54 系列標(biāo)準(zhǔn)研究快速、高效地在船舶滾裝處所布置火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

探測(cè)器的每一探測(cè)器的最大占地面積（保護(hù)面積）、離開(kāi)艙壁的最大距離（保護(hù)半徑）及兩探測(cè)器中心點(diǎn)之間的距離（探測(cè)器間距）是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本條件，歸納其為“三要素”，三者關(guān)系如圖1所示。

圖1 探測(cè)器安裝間距的極限曲線

A—保護(hù)面積（m2）；a、b—安裝間距（m）；D1～D11（含 D9′）—各保護(hù)面積A 和保護(hù)半徑下探測(cè)器之間間距a、b 的極限曲線；Y、Z—極限曲線的端點(diǎn)（在端點(diǎn)間的曲線范圍內(nèi)，保護(hù)面積范圍最充分）

極限曲線中端點(diǎn)坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值如表1所示。

表1 極限曲線端點(diǎn)Yi 和Zi 坐標(biāo)值（ai、bi）

根據(jù)圖1“探測(cè)器安裝間距的極限曲線”，安裝間距、保護(hù)半徑和保護(hù)面積這三要素的關(guān)系方程表達(dá)式為式（1）、式（2），安裝間距為極限曲線端點(diǎn)的坐標(biāo)值如表1所示。

表2 極限曲線對(duì)應(yīng)的保護(hù)面積和保護(hù)半徑

為充分利用探測(cè)器保護(hù)面積，根據(jù)區(qū)域條件選取端點(diǎn)a、b 相等的正方形或不相等的長(zhǎng)方形。

感溫探測(cè)器，保護(hù)面積為37m2，保護(hù)半徑為4.5m，兩探測(cè)器間距為9m，接近極限曲線D6 特性。感煙探測(cè)器，保護(hù)面積為74m2，保護(hù)半徑為5.5m，兩探測(cè)器間距為11m，接近極限曲線D7 特性。

針對(duì)FSS 規(guī)則與EN54 要求差異，進(jìn)行進(jìn)一步分析。

4.1 感溫探測(cè)器保護(hù)面積和保護(hù)半徑解析

保護(hù)面積為37m2，a、b 等于6.08m，半徑為4.3m，如圖2所示，其間距為6.08 米，滿足FSS 規(guī)則要求。保護(hù)半徑為4.5m，a、b 等于6.4m，面積為41m2，如圖3所示，其間距為6.4 米，保護(hù)面積不滿足37m2的要求。參照D6 極限曲線，采用圖3方法布置，有單個(gè)區(qū)域不滿足要求，應(yīng)采用圖2的方法進(jìn)行快速布置。

圖2 感溫探測(cè)器保護(hù)面積

圖3 感溫探測(cè)器保護(hù)半徑

4.2 感煙探測(cè)器保護(hù)面積和保護(hù)半徑解析

保護(hù)面積為74m2，a、b 等于8.6m，半徑為6.1 米，布置如圖4所示，其間距為8.6 米，不滿足半徑5.5 米的要求。保護(hù)半徑為5.5m，a、b 等于3.9m，面積為61m2，如圖5所示，其間距為7.8 米，滿足FSS 規(guī)則中要求。按D7 極限曲線，上述方案對(duì)比，圖5的布置滿足布置的三要素，有利于進(jìn)行快速設(shè)計(jì)布置。

圖4 感煙探測(cè)器保護(hù)面積

圖5 感煙探測(cè)器保護(hù)半徑

通過(guò)上述比對(duì)分析，在實(shí)船布置中，對(duì)于感溫探測(cè)器，以面積37m2（半徑4.3m、間距6.08m）為布置準(zhǔn)則；對(duì)于感煙探測(cè)器，以半徑5.5m（面積61m2、間距7.8m）為布置準(zhǔn)則。即“感溫面積法、感煙半徑法”。

5 快速設(shè)計(jì)規(guī)劃及校驗(yàn)

根據(jù)船舶建造技術(shù)規(guī)格書(shū)要求，針對(duì)船舶航行區(qū)域及自然環(huán)境要求、船舶結(jié)構(gòu)形式、滾裝處所條件、防火區(qū)域分隔、危險(xiǎn)區(qū)域劃分等基本信息，明確探測(cè)器的防護(hù)等級(jí)、布置高度、防爆要求，初步確定擬采用的火災(zāi)探測(cè)器的形式，如以感煙探測(cè)器為主，其它感溫、火焰探測(cè)器為輔快速布置。

根據(jù)船舶的總布置圖，計(jì)算每層滾裝處所需保護(hù)的面積，計(jì)算每層甲板保護(hù)滾裝處所區(qū)域內(nèi)的探測(cè)器數(shù)量：

式中：

N— 探測(cè)器數(shù)量（只）；S— 該保護(hù)甲板區(qū)域面積（m2）；K— 修正系數(shù)，一般取1；A— 探測(cè)器的保護(hù)面積（m2）

圖6為某型滾裝船一層甲板滾裝處所感煙式探測(cè)器快速布置示意，通過(guò)測(cè)算，需保護(hù)的區(qū)域面積S 為1476m2，單個(gè)感煙探測(cè)器保護(hù)面積A 為61 m2，根據(jù)公式（3）計(jì)算，數(shù)量N 為24 只，實(shí)際布置為33 只。

圖6 快速布置示例

在實(shí)際布置中，不規(guī)則區(qū)域的普遍存在，探測(cè)器布置滿會(huì)存在大量的交叉現(xiàn)象，實(shí)際數(shù)量會(huì)遠(yuǎn)大于理論計(jì)算數(shù)量。結(jié)合相關(guān)滾裝處所布置的規(guī)范要求進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)及校驗(yàn)，完善系統(tǒng)布置方案。

6 新技術(shù)動(dòng)態(tài)與需求

隨著新能源車的運(yùn)輸需求不斷增加，根據(jù)新能源車電池介質(zhì)性能，合理劃分防火區(qū)域，通過(guò)車輛自身電池控制系統(tǒng)與船舶上充電樁系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，可觸發(fā)電池溫度升高報(bào)警信號(hào)，及時(shí)啟動(dòng)消防滅火工作。

7 結(jié)束語(yǔ)

探測(cè)器布置在充分理解規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)前提下，滿足布置“三要素”，以“感溫面積法、感煙半徑法”進(jìn)行快速布置，滿足規(guī)范要求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠，確保人員、船舶航行安全。