内河船舶机舱防火窗户设计分析

吴晓洪

0 引言

随着我国内河航运业的不断发展，内河船舶数量的不断增加，内河船舶逐渐老龄化[1-2]，再加上内河船舶实施设备状况较差，船员的防火安全意识较差，船舶的管理不到位，使得船舶机舱火灾事故也逐步上升，船舶机舱火灾事故给我国航运业造成了重大的经济损失和人员伤亡[3-4]。本文对内河船舶机舱火灾事故进行案例分析，并提供一种全新的机舱防火窗户结构设计方案。

1 内河船舶机舱防火窗户现状

为研究我国内河船舶机舱防火窗户结构设计，本文选择长江流域的内河散货船作为研究对象。

船舶机舱是船体容易发生火灾的区域，在机舱发生火灾时，需要将机舱的防火窗户关闭，以减少外界空气的进入，即减少氧气的进入，以方便进行灭火。在正常使用时，需要将机舱得到窗户外打开，便于机舱内的空气对流。目前机舱防火窗户采用翻盖的打开方式，通常在窗户的正上方设置有挂钩用于挂接翻盖使窗户保持打开状态。内河船舶机舱防火窗户见图1。

图1 风力发电驱动船舶的结构示意图

2 内河船舶机舱火灾事故案例分析

一般情况下，机舱灭火操作程序主要包括：1）关闭机舱的门、窗、通风筒；2）切断机舱油泵、风机及上建风机货仓风机，迅速关掉速闭阀；3）释放机舱CO2进行灭火。

对某内河船的火灾事故进行调查研究。由图3和图4 可知，集控室内的火势很大，配电板、控制台等均被严重烧毁。由图5 和图6 可知，机舱底层电箱仅部分烧坏，日用油柜并未发生燃烧和爆炸，机舱壁的防火绝缘材料和CO2系统能起到一定保护作用。此次火灾可能始于集控室的电气着火。由图7 和图8 可知，火灾是由下而上迅速蔓延的，上层建筑及驾驶室设备都被严重烧毁。由图9 和图10可知，机舱CO2系统基本可以正常使用，但结构防火不达标，这导致通信电话被烧毁。

图3 配电板后侧部位

图4 配电板侧面部位

图5 机舱底层平台电箱

图6 机舱底层平台日用油柜

图7 驾驶室内的控制台

图8 驾驶室甲板

图9 CO2瓶组

图10 CO2房间

该船在进行机舱CO2系统灭火时，由于火势太大、温度太高，部分机舱防火窗户的挂钩不能正常脱钩，机舱防火窗户不能全部有效关闭，不能有效减少外界空气的进入，削弱了机舱CO2系统的灭火效果，机舱火焰外扑，机舱灭火效果不明显，最终造成上百万的经济损失。经综合分析可知，目前现有内河船舶的机舱防火窗户均使用普通挂钩，在机舱失火的情况下该挂钩无法在很短的时间内脱钩，这会导致机舱防火窗户不能有效关闭，机舱CO2系统达不到最佳的灭火效果，进而给船东造成重大经济损失。内河船舶有必要普及使用新型机舱防火窗户。

3 内河船舶机舱防火窗户设计分析

3.1 设计背景

机舱是船舶容易发生火灾的区域，在机舱发生火灾时，需要将机舱的防火窗户关闭，减少外界空气的进入，以便灭火。在正常使用时，需要将机舱的窗户打开，使机舱内的空气对流，便于工作人员在机舱内进行操作。根据现有相关技术，由于机舱是采用翻盖的方式打开，通常在窗户的正上方设置用于挂接翻盖的挂钩，以使窗户保持打开状态。该技术存在以下缺陷：当机舱发生火灾时，火焰通常会从窗口窜出，挂钩受热发生变形，不方便脱钩，致使机舱窗户无法关闭，不利于机舱灭火。

3.2 设计方案

针对现有技术存在的不足，本文设计了2 种机舱防火窗户，可有效解决机舱发生火灾时无法在很短的时间关闭机舱防火窗户或不能关闭机舱防火窗户进行灭火的问题。

1）方案1

支撑式机舱防火窗户结构示意见图11。在窗口处设置有用于支撑翻盖保持打开状态的支撑组件，支撑组件包括用于支撑在窗口处和翻盖之间的多段沿直线设置的支撑柱，在支撑柱之间设置有碎裂件，所述碎裂件采用热脆性材料制作。当机舱内部着火时，若无法通过人工关闭窗口的翻盖，机舱的内部火势越来越大，其火焰通过窗口窜出，设置在窗口与翻盖之间的支撑组件受到火焰炙烤，同时支撑组件受到翻盖的下压力，采用热脆性材料制作的碎裂件发生炸裂，翻盖在自身的重力下即可关闭窗口，减少外界空气的进入，有助于对机舱内进行灭火。

图11 支撑式机舱防火窗户结构示意图

碎裂件为内部中空的条状构件，相邻支撑柱和碎裂件采用螺纹连接。方案1具有如下优点：1）碎裂件受到高温火焰时，易发生断裂，机舱防火窗户依靠自重实现关闭；2）碎裂件采用螺纹连接，便于更换。

2）方案2

挂钩式机舱防火窗户结构示意见图12。在机舱壁外侧铰接有用于封闭窗口的封盖，在机舱壁的顶部设有甲板，甲板朝向窗口的一侧转动安装有挂接组件，挂接组件包括连接杆、用于挂接封盖的钩体。在连接杆和钩体之间连接固定破碎件，破碎件为一个锥台状构件，在其两端分别开设有固定孔，连接杆和钩体分别固定在固定孔内，破碎件采用热脆性材料制作。在正常使用时，将挂接组件的挂钩挂接在封盖上，即可使封盖保持开启状态。在遇到船舱内部发生火灾时，火焰窜出，设置在连接杆和钩体之间的破碎件在高温的环境下发生碎裂，挂接组件失去结构稳定性，在封盖的自身重力作用下，窗口自动关闭。

图12 挂钩式机舱防火窗户结构示意图

方案2具有如下优点：1）碎裂件受到高温火焰时易发生断裂，机舱防火窗户依靠自重关闭；2）碎裂采用螺纹连接，便于更换。

上述2 种机舱防火窗户机构设计方案的关键技术是碎裂件，建议采用热脆性材料制作碎裂件。

4 结论

本文以长江流域的内河散货船为研究对象，对某内河船的火灾事故进行调查研究，分析了目前内河船舶机舱防火窗户存在的安全隐患。本文提出了2种机舱防火窗户设计方案，可有效解决机舱发生火灾时，无法关闭翻盖进行灭火的问题。希望相关海事部门、船舶设计单位、船舶检验机构、航运企业等相关单位加大对目前内河船舶机舱防火窗户结构设计的关注度。针对内河船舶机舱防火窗户结构设计，建议采用一些比较安全可靠的机舱防火窗户结构设计，譬如新型机舱防火窗户。