艦船火災(zāi)損管技術(shù)工程應(yīng)用

艾海峰 周佳宇 許勇

（海裝廣州局）

0 前言

艦船損害管制是維持和恢復(fù)艦船戰(zhàn)斗力和生命力的重要手段，火災(zāi)作為艦船的主要損害形式之一，其管制措施受到各國海軍的高度重視。相比于建筑物、民用船舶，艦船艙室空間小、設(shè)備設(shè)施多、火災(zāi)危險(xiǎn)源種類多、裝備戰(zhàn)訓(xùn)環(huán)境惡劣，其火災(zāi)損管難度更大，而國外對(duì)艦船火災(zāi)損管設(shè)置技術(shù)壁壘。近年來，隨著我國海軍艦船向大型化發(fā)展，同時(shí)系統(tǒng)裝備日趨復(fù)雜，執(zhí)行護(hù)航演練任務(wù)逐漸增多，對(duì)艦船火災(zāi)損管的要求越來越高，相關(guān)裝備技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各類艦船，加快高效經(jīng)濟(jì)環(huán)保的火災(zāi)損管技術(shù)裝艦應(yīng)用，對(duì)于提高艦員人身安全及降低裝備經(jīng)濟(jì)損失意義重大。

1 火災(zāi)損管技術(shù)應(yīng)用

1.1 防火技術(shù)

在艦船設(shè)計(jì)建造過程中，需合理進(jìn)行防火區(qū)域劃分，按規(guī)定的防火等級(jí)在防火區(qū)域的整個(gè)限界面上建立完整的防火分隔，以阻止火災(zāi)的火勢(shì)迅速蔓延。國內(nèi)外艦船上使用的防火隔熱材料主要包括陶瓷棉、玻璃棉、巖棉、硅酸鋁鎂、聚酰亞胺、聚氨酯、橡塑、多晶絲、氣凝膠、復(fù)合納米孔、甲板敷料等，實(shí)際裝艦多為這些材料組成的“三明治”結(jié)構(gòu)形式。

防火隔熱材料須進(jìn)行物理性能、功能性、安全性檢測(cè)，以滿足裝艦要求，檢測(cè)項(xiàng)目因材料種類、形式、用途有所不同，其中物理性能檢測(cè)可包括密度、耐溫性、強(qiáng)度、加熱永久收縮線變化等檢測(cè)；功能性檢測(cè)可包括高溫及常溫導(dǎo)熱系數(shù)等；安全性檢測(cè)可包括常溫下毒性、高溫條件下材料煙密度及毒性、燃燒熱值、防火等級(jí)、低播焰性檢測(cè)等。在選用過程中，可根據(jù)防火等級(jí)、適用溫度、安裝位置、密度、厚度、施工工藝性等使用需求，選擇合適的防火隔熱材料裝艦。在特定場(chǎng)所設(shè)置水幕、防火簾也是阻止火災(zāi)蔓延的有效方式。

此外，要綜合考慮防火區(qū)域的整體防火效果，在防火區(qū)域一般使用相對(duì)獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)，配備防火風(fēng)閘，使用耐火電纜和耐火通艙管件，并嚴(yán)格控制可燃易爆有毒材料上艦船，確需使用非阻燃材料如木材、織物、飾材等，須進(jìn)行阻燃處理。同時(shí)，為消除火災(zāi)隱患，對(duì)電路、配電板、電氣設(shè)備等采取防潮防鼠、配置熔斷器及無弧互補(bǔ)開關(guān)、定期安全檢查等措施，在易燃易爆場(chǎng)所做防靜電處理、設(shè)置隔離艙、使用防爆電氣設(shè)備，降低發(fā)生火災(zāi)的可能性。

1.2 滅火技術(shù)

1.2.1 消防器材

艦船消防器材包括滅火器材、滅火輔助器材、消防員個(gè)人防護(hù)器材、艦員防護(hù)器材等。目前，國內(nèi)艦員消防服、火災(zāi)逃生呼吸防護(hù)器材、部分搜索探測(cè)器材等已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，但部分消防器材設(shè)置不利于高效的損管實(shí)施，取用不方便。

1.2.2 水滅火系統(tǒng)

水滅火系統(tǒng)是艦船最常用的也是最重要的滅火系統(tǒng)，常見的滅火功能包括為各消防火栓提供滅火用水、噴淋噴霧用水、彈藥艙噴灌用水、為泡沫滅火系統(tǒng)提供工作水等。其中細(xì)水霧滅火系統(tǒng)相比普通的水噴淋滅火，具有重量輕、用水量少、無污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為各國海軍研究的重點(diǎn)。

1.2.3 氣體滅火系統(tǒng)

由于鹵代烷氣體對(duì)大氣臭氧層具有破壞作用，近年來，二氧化碳（CO2）、七氟丙烷（HFC227ea）、氣溶膠、煙烙盡（IG541）等氣體滅火技術(shù)得到快速發(fā)展，已有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，CO2滅火劑的優(yōu)勢(shì)是易液化、可罐裝儲(chǔ)存、制造技術(shù)簡(jiǎn)單且價(jià)格較為便宜，但使用時(shí)會(huì)對(duì)人員產(chǎn)生潛在危險(xiǎn)；HFC227ea 滅火劑具有低毒、滅火效率高、不損壞設(shè)備設(shè)施、氣相電絕緣良好等特點(diǎn)，可用于機(jī)爐艙、電站、電子設(shè)備艙、配電間、燃油貯存艙、特種艙室（彈藥艙）等部位；氣溶膠滅火劑滅火效率高、對(duì)船舶環(huán)境友好、存儲(chǔ)維修簡(jiǎn)單，且由于有驅(qū)動(dòng)能量，它可以完全淹沒滅火，并且氣溶膠顆粒很小，可順利進(jìn)入火災(zāi)區(qū)域并長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮效能；IG541 屬于惰性氣體滅火劑，能有效排擠火災(zāi)區(qū)域空氣，減低區(qū)域氧氣含量，達(dá)到滅火目的，其主要優(yōu)點(diǎn)是能有效保護(hù)人員和設(shè)備，但滅火性能相對(duì)CO2滅火劑稍弱，已用于油船、化學(xué)品船的貨物操作及運(yùn)輸過程。目前，CO2滅火劑在艦船上應(yīng)用較多，而七氟丙烷、氣溶膠、煙烙盡滅火劑應(yīng)用很少。

1.2.4 泡沫滅火系統(tǒng)

泡沫滅火系統(tǒng)可用于艦船燃油類的機(jī)器處所、機(jī)庫等部位，也適用于飛機(jī)平臺(tái)、飛行甲板等開敞空間無法設(shè)置全淹沒系統(tǒng)的場(chǎng)合。低倍空氣泡沫滅火系統(tǒng)不能作為燃油機(jī)器處所的唯一滅火措施，而高倍空氣泡沫滅火系統(tǒng)的泡沫難以克服上升氣流到達(dá)著火部位，容易被設(shè)備、結(jié)構(gòu)阻礙而分流失散，且噴射后難以清除。

1.3 火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)

艦船火災(zāi)監(jiān)控包括火災(zāi)探測(cè)、火災(zāi)報(bào)警和滅火控制。目前，美國DDG1000 驅(qū)逐艦裝備的AFSS 自動(dòng)火災(zāi)控制系統(tǒng)是最為先進(jìn)的火災(zāi)損管系統(tǒng)。AFSS基于統(tǒng)一全艦計(jì)算環(huán)境（TSCE），利用網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控火災(zāi)等事故的傳感器、攝像頭、自動(dòng)消防裝置連接在一起，構(gòu)成集中統(tǒng)一的損管系統(tǒng)，包含消防員、消防泵、抑制劑（細(xì)水霧/水成膜泡沫）、設(shè)備層次控制、職能閥和損管組織部位，能夠自動(dòng)隔離對(duì)消防總管的損害，對(duì)火焰、煙霧和環(huán)境溫度進(jìn)行自行感知、偵測(cè)和評(píng)估，可在平時(shí)利用水霧系統(tǒng)抑制和撲滅機(jī)艙等空間的火災(zāi)，在戰(zhàn)時(shí)利用噴灑系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)及彈藥庫進(jìn)行自動(dòng)滅火。

1.4 排煙技術(shù)

由于火災(zāi)煙熏對(duì)艦員危害極大，在艦船上設(shè)置排煙系統(tǒng)十分重要。美國海軍艦船上的排煙系統(tǒng)主要有兩類：一類是獨(dú)立的一套系統(tǒng)，專門針對(duì)排煙作業(yè)，只有在火災(zāi)情況下才啟用；另一類是使用現(xiàn)有的暖通和空調(diào)系統(tǒng)組建，實(shí)現(xiàn)排煙作業(yè)。專用獨(dú)立系統(tǒng)需要更大空間，更高昂的成本，但非獨(dú)立系統(tǒng)采用現(xiàn)有暖通和空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)排煙的操作相比獨(dú)立系統(tǒng)會(huì)更為復(fù)雜。

2 火災(zāi)損管發(fā)展建議

2.1 加強(qiáng)火災(zāi)損害模型與試驗(yàn)研究

國外對(duì)于艦船消防安全工程理論的研究相對(duì)完整且系統(tǒng)性較強(qiáng)，而國內(nèi)在艦船火災(zāi)損害模型與試驗(yàn)研究上相對(duì)較少，需要從艦船火災(zāi)危險(xiǎn)源辨識(shí)[8]以及火災(zāi)發(fā)生、演化、損害的全過程加強(qiáng)基礎(chǔ)研究。可采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域的概率評(píng)價(jià)、場(chǎng)景模擬和韌性理論等新理論、新方法，開展定量化的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，利用數(shù)值模擬軟件如FDS、CFAST，以及建立全尺寸試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷确椒ㄟM(jìn)行火災(zāi)損害研究，提高火災(zāi)損管措施的實(shí)效。

2.2 開展艦船防排煙設(shè)計(jì)

在合理劃分煙控區(qū)域的基礎(chǔ)上，借鑒建筑行業(yè)防排煙設(shè)計(jì)規(guī)范以及外軍系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，基于艦船已有暖通系統(tǒng)進(jìn)行防排煙系統(tǒng)開發(fā)，同時(shí)加強(qiáng)移動(dòng)式排煙設(shè)備的科學(xué)合理配置，如移動(dòng)排煙機(jī)、耐高溫排煙軟管、防煙簾和防煙罩等。逐步制定防排煙設(shè)計(jì)規(guī)范，明確艦船防排煙設(shè)計(jì)的基本原則、計(jì)算方法、控制策略等，并加快建立排煙作業(yè)流程和相關(guān)裝備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高艦船防排煙實(shí)際作業(yè)能力。

2.3 改進(jìn)防火滅火裝備

加強(qiáng)艦船防火滅火裝備研發(fā)，促進(jìn)軍民融合發(fā)展，吸收利用建筑、核電、航空航天、民用船舶等領(lǐng)域先進(jìn)成熟的消防產(chǎn)品如新型消防水槍、可填充式滅火器、防火隔熱材料、環(huán)保高效滅火劑系統(tǒng)等，加以改進(jìn)適應(yīng)裝艦條件，如安全可靠性、再次滅火能力等，提高艦船火災(zāi)損管水平。

2.4 提升火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平

改進(jìn)艦船火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)，適應(yīng)大型艦船艙室部位多、火災(zāi)誘因多的情況，提高系統(tǒng)可視化、自動(dòng)化程度，降低虛警率，逐步集成到艦船綜合管理平臺(tái)系統(tǒng)中，形成全艦一體化的監(jiān)視控制系統(tǒng)，增強(qiáng)全船損管輔助決策與處置能力。同時(shí)要注重開展火災(zāi)傳感器智能化、網(wǎng)絡(luò)化、國產(chǎn)化研究，并加強(qiáng)基于作戰(zhàn)背景的火災(zāi)損管監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

2.5 規(guī)范消防器材配置

針對(duì)不同船型，制定消防器材的配備、布置要求和裝艦技術(shù)約束條件，規(guī)范裝艦消防器材的數(shù)量和規(guī)格、形式和位置，指導(dǎo)艦船損管設(shè)計(jì)，并積極汲取船舶火災(zāi)事故經(jīng)驗(yàn)，不斷規(guī)范和優(yōu)化消防器材配置。

2.6 提高艦員火災(zāi)損管實(shí)作能力

火災(zāi)損管的效果不僅取決于良好的設(shè)計(jì)，還取決于艦員熟練高效損管操作實(shí)施，特別是在未來海戰(zhàn)中，艦船的災(zāi)害模式和損傷模式更為復(fù)雜，災(zāi)害蔓延更為迅速，對(duì)艦員損管實(shí)作技能和損管指揮能力的培養(yǎng)提出了更高的要求。在開展火災(zāi)損管訓(xùn)練過程中，要加強(qiáng)艦載機(jī)庫、飛行甲板等部位快速滅火反應(yīng)實(shí)作訓(xùn)練，同時(shí)也要改進(jìn)訓(xùn)練考核的手段方法，建立火災(zāi)損管訓(xùn)練體系，如VR 消防虛擬訓(xùn)練、艙室火災(zāi)模擬平臺(tái)訓(xùn)練、損管綜合訓(xùn)練模擬船訓(xùn)練考核等。

3 結(jié)論

艦船火災(zāi)損管作為全船損管系統(tǒng)的重要組成部分，在執(zhí)行現(xiàn)有國內(nèi)國際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則的基礎(chǔ)上，需要加強(qiáng)艦船火災(zāi)損害模型和試驗(yàn)研究，改進(jìn)防火、滅火、排煙技術(shù)裝備和設(shè)置，提升火災(zāi)智能監(jiān)控的輔助決策和處置水平，使火災(zāi)損管措施不斷滿足艦船作戰(zhàn)訓(xùn)練發(fā)展需求。同時(shí)，要提高艦員損管實(shí)作能力，在艦船建造、修理過程中，同樣要提高施工人員火災(zāi)防范意識(shí)，加強(qiáng)火災(zāi)安全隱患排查力度，完善并演練火災(zāi)應(yīng)急處理預(yù)案，避免造成裝備經(jīng)濟(jì)損失。