舰船火灾损管技术工程应用

艾海峰 周佳宇 许勇

（海装广州局）

0 前言

舰船损害管制是维持和恢复舰船战斗力和生命力的重要手段，火灾作为舰船的主要损害形式之一，其管制措施受到各国海军的高度重视。相比于建筑物、民用船舶，舰船舱室空间小、设备设施多、火灾危险源种类多、装备战训环境恶劣，其火灾损管难度更大，而国外对舰船火灾损管设置技术壁垒。近年来，随着我国海军舰船向大型化发展，同时系统装备日趋复杂，执行护航演练任务逐渐增多，对舰船火灾损管的要求越来越高，相关装备技术已广泛应用于各类舰船，加快高效经济环保的火灾损管技术装舰应用，对于提高舰员人身安全及降低装备经济损失意义重大。

1 火灾损管技术应用

1.1 防火技术

在舰船设计建造过程中，需合理进行防火区域划分，按规定的防火等级在防火区域的整个限界面上建立完整的防火分隔，以阻止火灾的火势迅速蔓延。国内外舰船上使用的防火隔热材料主要包括陶瓷棉、玻璃棉、岩棉、硅酸铝镁、聚酰亚胺、聚氨酯、橡塑、多晶丝、气凝胶、复合纳米孔、甲板敷料等，实际装舰多为这些材料组成的“三明治”结构形式。

防火隔热材料须进行物理性能、功能性、安全性检测，以满足装舰要求，检测项目因材料种类、形式、用途有所不同，其中物理性能检测可包括密度、耐温性、强度、加热永久收缩线变化等检测；功能性检测可包括高温及常温导热系数等；安全性检测可包括常温下毒性、高温条件下材料烟密度及毒性、燃烧热值、防火等级、低播焰性检测等。在选用过程中，可根据防火等级、适用温度、安装位置、密度、厚度、施工工艺性等使用需求，选择合适的防火隔热材料装舰。在特定场所设置水幕、防火帘也是阻止火灾蔓延的有效方式。

此外，要综合考虑防火区域的整体防火效果，在防火区域一般使用相对独立的空调系统和通风系统，配备防火风闸，使用耐火电缆和耐火通舱管件，并严格控制可燃易爆有毒材料上舰船，确需使用非阻燃材料如木材、织物、饰材等，须进行阻燃处理。同时，为消除火灾隐患，对电路、配电板、电气设备等采取防潮防鼠、配置熔断器及无弧互补开关、定期安全检查等措施，在易燃易爆场所做防静电处理、设置隔离舱、使用防爆电气设备，降低发生火灾的可能性。

1.2 灭火技术

1.2.1 消防器材

舰船消防器材包括灭火器材、灭火辅助器材、消防员个人防护器材、舰员防护器材等。目前，国内舰员消防服、火灾逃生呼吸防护器材、部分搜索探测器材等已经达到国际先进水平，但部分消防器材设置不利于高效的损管实施，取用不方便。

1.2.2 水灭火系统

水灭火系统是舰船最常用的也是最重要的灭火系统，常见的灭火功能包括为各消防火栓提供灭火用水、喷淋喷雾用水、弹药舱喷灌用水、为泡沫灭火系统提供工作水等。其中细水雾灭火系统相比普通的水喷淋灭火，具有重量轻、用水量少、无污染等优点，已成为各国海军研究的重点。

1.2.3 气体灭火系统

由于卤代烷气体对大气臭氧层具有破坏作用，近年来，二氧化碳（CO2）、七氟丙烷（HFC227ea）、气溶胶、烟烙尽（IG541）等气体灭火技术得到快速发展，已有相应的国家标准或公共安全行业标准。其中，CO2灭火剂的优势是易液化、可罐装储存、制造技术简单且价格较为便宜，但使用时会对人员产生潜在危险；HFC227ea 灭火剂具有低毒、灭火效率高、不损坏设备设施、气相电绝缘良好等特点，可用于机炉舱、电站、电子设备舱、配电间、燃油贮存舱、特种舱室（弹药舱）等部位；气溶胶灭火剂灭火效率高、对船舶环境友好、存储维修简单，且由于有驱动能量，它可以完全淹没灭火，并且气溶胶颗粒很小，可顺利进入火灾区域并长时间发挥效能；IG541 属于惰性气体灭火剂，能有效排挤火灾区域空气，减低区域氧气含量，达到灭火目的，其主要优点是能有效保护人员和设备，但灭火性能相对CO2灭火剂稍弱，已用于油船、化学品船的货物操作及运输过程。目前，CO2灭火剂在舰船上应用较多，而七氟丙烷、气溶胶、烟烙尽灭火剂应用很少。

1.2.4 泡沫灭火系统

泡沫灭火系统可用于舰船燃油类的机器处所、机库等部位，也适用于飞机平台、飞行甲板等开敞空间无法设置全淹没系统的场合。低倍空气泡沫灭火系统不能作为燃油机器处所的唯一灭火措施，而高倍空气泡沫灭火系统的泡沫难以克服上升气流到达着火部位，容易被设备、结构阻碍而分流失散，且喷射后难以清除。

1.3 火灾监控技术

舰船火灾监控包括火灾探测、火灾报警和灭火控制。目前，美国DDG1000 驱逐舰装备的AFSS 自动火灾控制系统是最为先进的火灾损管系统。AFSS基于统一全舰计算环境（TSCE），利用网络将监控火灾等事故的传感器、摄像头、自动消防装置连接在一起，构成集中统一的损管系统，包含消防员、消防泵、抑制剂（细水雾/水成膜泡沫）、设备层次控制、职能阀和损管组织部位，能够自动隔离对消防总管的损害，对火焰、烟雾和环境温度进行自行感知、侦测和评估，可在平时利用水雾系统抑制和扑灭机舱等空间的火灾，在战时利用喷洒系统对火灾及弹药库进行自动灭火。

1.4 排烟技术

由于火灾烟熏对舰员危害极大，在舰船上设置排烟系统十分重要。美国海军舰船上的排烟系统主要有两类：一类是独立的一套系统，专门针对排烟作业，只有在火灾情况下才启用；另一类是使用现有的暖通和空调系统组建，实现排烟作业。专用独立系统需要更大空间，更高昂的成本，但非独立系统采用现有暖通和空调系统实现排烟的操作相比独立系统会更为复杂。

2 火灾损管发展建议

2.1 加强火灾损害模型与试验研究

国外对于舰船消防安全工程理论的研究相对完整且系统性较强，而国内在舰船火灾损害模型与试验研究上相对较少，需要从舰船火灾危险源辨识[8]以及火灾发生、演化、损害的全过程加强基础研究。可采用风险评估领域的概率评价、场景模拟和韧性理论等新理论、新方法，开展定量化的火灾风险评估工作，利用数值模拟软件如FDS、CFAST，以及建立全尺寸试验模型等方法进行火灾损害研究，提高火灾损管措施的实效。

2.2 开展舰船防排烟设计

在合理划分烟控区域的基础上，借鉴建筑行业防排烟设计规范以及外军系统设计思路，基于舰船已有暖通系统进行防排烟系统开发，同时加强移动式排烟设备的科学合理配置，如移动排烟机、耐高温排烟软管、防烟帘和防烟罩等。逐步制定防排烟设计规范，明确舰船防排烟设计的基本原则、计算方法、控制策略等，并加快建立排烟作业流程和相关装备技术标准，提高舰船防排烟实际作业能力。

2.3 改进防火灭火装备

加强舰船防火灭火装备研发，促进军民融合发展，吸收利用建筑、核电、航空航天、民用船舶等领域先进成熟的消防产品如新型消防水枪、可填充式灭火器、防火隔热材料、环保高效灭火剂系统等，加以改进适应装舰条件，如安全可靠性、再次灭火能力等，提高舰船火灾损管水平。

2.4 提升火灾监控系统的智能化水平

改进舰船火灾监控系统设计架构，适应大型舰船舱室部位多、火灾诱因多的情况，提高系统可视化、自动化程度，降低虚警率，逐步集成到舰船综合管理平台系统中，形成全舰一体化的监视控制系统，增强全船损管辅助决策与处置能力。同时要注重开展火灾传感器智能化、网络化、国产化研究，并加强基于作战背景的火灾损管监控系统设计，提高火灾监控系统的可靠性。

2.5 规范消防器材配置

针对不同船型，制定消防器材的配备、布置要求和装舰技术约束条件，规范装舰消防器材的数量和规格、形式和位置，指导舰船损管设计，并积极汲取船舶火灾事故经验，不断规范和优化消防器材配置。

2.6 提高舰员火灾损管实作能力

火灾损管的效果不仅取决于良好的设计，还取决于舰员熟练高效损管操作实施，特别是在未来海战中，舰船的灾害模式和损伤模式更为复杂，灾害蔓延更为迅速，对舰员损管实作技能和损管指挥能力的培养提出了更高的要求。在开展火灾损管训练过程中，要加强舰载机库、飞行甲板等部位快速灭火反应实作训练，同时也要改进训练考核的手段方法，建立火灾损管训练体系，如VR 消防虚拟训练、舱室火灾模拟平台训练、损管综合训练模拟船训练考核等。

3 结论

舰船火灾损管作为全船损管系统的重要组成部分，在执行现有国内国际有关标准、规则的基础上，需要加强舰船火灾损害模型和试验研究，改进防火、灭火、排烟技术装备和设置，提升火灾智能监控的辅助决策和处置水平，使火灾损管措施不断满足舰船作战训练发展需求。同时，要提高舰员损管实作能力，在舰船建造、修理过程中，同样要提高施工人员火灾防范意识，加强火灾安全隐患排查力度，完善并演练火灾应急处理预案，避免造成装备经济损失。