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(中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，武漢 430064)

目前，戰(zhàn)斗艦艇普遍采用全封閉結(jié)構(gòu)，內(nèi)部艙室和通道相對(duì)狹窄，人員相對(duì)密集，煙氣對(duì)人員的影響問題更為突出，控制火災(zāi)煙霧蔓延對(duì)人員逃生、火場(chǎng)救援、保障過火區(qū)域人員生命安全均具有非常重要意義。為增強(qiáng)艦艇戰(zhàn)斗力保障艦員及裝備的生命力，對(duì)現(xiàn)役尚無防排煙設(shè)施的水面艦艇進(jìn)行火災(zāi)煙霧控制系統(tǒng)改裝，是現(xiàn)階段比較迫切和確有必要的一項(xiàng)工作。

排煙系統(tǒng)是一個(gè)繁雜而系統(tǒng)的工程，因艦船空間狹小，煙霧產(chǎn)生原因復(fù)雜，排煙通道一般應(yīng)在總體布置時(shí)給予統(tǒng)籌考慮，并在設(shè)計(jì)初期對(duì)整船的防煙區(qū)劃進(jìn)行頂層規(guī)劃?，F(xiàn)役艦船的改裝工程不可能對(duì)總布置情況進(jìn)行大范圍調(diào)整，還需考慮具體改裝工程將受改裝工期、改裝經(jīng)費(fèi)等客觀條件的約束，需要設(shè)計(jì)部門因地制宜，有所側(cè)重地對(duì)排煙改裝方案進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。方案宜依托原艦的防火主豎區(qū)和防火邊界搭建防煙區(qū)劃，合理搭配組合各種防排煙設(shè)施，對(duì)重點(diǎn)區(qū)段內(nèi)火災(zāi)煙氣進(jìn)行有效阻隔，并排至艦外。實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)帶面，優(yōu)先重要艙室和典型艙室的排煙系統(tǒng)改裝思路。

1 消排煙技術(shù)方案

由于艦船環(huán)境特殊，各類艦船的功能、艙室結(jié)構(gòu)及開口等各有不同，改裝艦船很難制定統(tǒng)一的排煙設(shè)計(jì)規(guī)范。依據(jù)每一型改裝艦艇的艦總體布置特點(diǎn)，制定符合其自身特點(diǎn)的艦船火災(zāi)防排煙方案，是一個(gè)必然的選擇。在進(jìn)行改裝艦船防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，基本的排煙原理和可供選擇的排煙手段具有通用性和借鑒性。

煙氣控制系統(tǒng)的基本方式一般包括自然排煙、機(jī)械排煙、主動(dòng)消煙等三類方法。

1.1 自然排煙方式

自然排煙是借助室內(nèi)外氣體溫度差引起的熱壓作用和室外風(fēng)力所造成的風(fēng)壓作用而形成的室內(nèi)煙氣和室外空氣之間的對(duì)流運(yùn)動(dòng)。

艦船往往沒有專門的排煙通道可以直接利用，利用煙霧蔓延方向受艙內(nèi)氣流組織影響，排煙區(qū)域氣體溫度差具有熱壓作用的特征，充分利用原艦的艙壁門洞和梯道開口，通過調(diào)整水密門及艙口蓋的啟閉或在開口部位設(shè)置擋煙卷簾，調(diào)控排煙區(qū)域的壓力場(chǎng)和氣流場(chǎng)方向朝向露天部位開口，根據(jù)外部風(fēng)向適時(shí)調(diào)整船舶方向，引導(dǎo)火災(zāi)煙霧自然向露天部位流動(dòng)，達(dá)到良好的效果。

1.2 機(jī)械排煙方式

機(jī)械排煙是借助排煙風(fēng)機(jī)的作用對(duì)著火處進(jìn)行強(qiáng)迫送風(fēng)并同時(shí)排氣，以排出火災(zāi)中的煙氣，是火災(zāi)煙霧控制系統(tǒng)中最為常用的一種排煙方式。機(jī)械排煙需要維持一定量的新鮮空氣進(jìn)入著火區(qū)域，以確保排煙效果。

改裝艦船難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械排煙的主要原因是防火防煙系統(tǒng)的功能要求與艦上既有的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)有一定差距。常規(guī)暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要滿足的所有要求均來自艦員以及設(shè)備對(duì)居住性和環(huán)境舒適度的需求，不僅被要求在功能上要具備濕度適當(dāng)、風(fēng)速適當(dāng)，還被要求要能保證室內(nèi)環(huán)境的清潔度。機(jī)械排煙系統(tǒng)重點(diǎn)是排煙量是否滿足煙霧生成速度，能否盡快在局部范圍內(nèi)建立壓力差和是否有足夠的隔離組件能迅速阻擋和隔離煙霧沿風(fēng)管蔓延。通常情況下，機(jī)械排煙系統(tǒng)和原艦的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)難以兼容，或者需要采用較大代價(jià)進(jìn)行改裝。重新設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械排煙設(shè)施和管路難度較大，對(duì)總體布置影響非常大，與原艦的設(shè)施管線也必然嚴(yán)重相互干涉，因此需要設(shè)計(jì)者慎重決策，控制好改裝范圍和改裝目的。

1.3 主動(dòng)消煙方式

在受控的火災(zāi)煙霧彌漫區(qū)域設(shè)置煙霧消除裝置，采取主動(dòng)消煙措施恢復(fù)區(qū)域內(nèi)的能見度，是近年來提出的對(duì)艦船火災(zāi)煙霧控制的一種新的思路。

根據(jù)艦船艙室眾多，分隔較為細(xì)致的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通常在水密甲板以上設(shè)置有縱向貫穿的內(nèi)部主通道用于連接各水密區(qū)段和重要艙室。通道又是艦船主要的進(jìn)出路線,煙氣在通道中的集聚、蔓延阻礙了火災(zāi)撲救和人員的逃生,造成人員傷亡和火勢(shì)蔓延[1]。艦船艙室內(nèi)空間狹小、密閉，光線昏暗，通風(fēng)性能較差，火災(zāi)所產(chǎn)生的濃煙不易被排出，致使艦員探明火情、撲救火災(zāi)的難度加大[2]。針對(duì)艦船的主通道是煙霧集聚高危區(qū)域，對(duì)人員逃生救援影響大，且不易排出的問題，借鑒外軍經(jīng)驗(yàn)提出以消代排的控?zé)熕悸贰?/p>

在火災(zāi)煙霧常見聚集部位以及人員通行必經(jīng)處所設(shè)置若干專用消排煙裝置，當(dāng)火災(zāi)區(qū)域煙霧向外部蔓延時(shí)，損管人員應(yīng)及時(shí)封閉火場(chǎng)周邊通道及各進(jìn)出口，對(duì)火場(chǎng)周邊的毗鄰區(qū)域進(jìn)行防排部署，防止煙霧沿內(nèi)部通道繼續(xù)向其他區(qū)域蔓延，將煙霧控制在一定的區(qū)域范圍內(nèi)。開啟該區(qū)域內(nèi)的煙霧清除裝置(可通過感煙探頭自動(dòng)啟動(dòng)或由艦員手動(dòng)打開)，采用內(nèi)循環(huán)冷卻通風(fēng)的形式將區(qū)域內(nèi)已聚集的煙霧通過吸附、過濾、水霧噴淋等物理措施在較短時(shí)間內(nèi)予以消除或降低濃度，從而達(dá)到迅速恢復(fù)該區(qū)域能見度，降低煙霧溫度，減少煙塵對(duì)人體的危害的目的，有利于逃生人員和救援人員能及時(shí)辨明方向，快速集結(jié)并迅速、安全地通過該區(qū)域。

2 防煙區(qū)劃確立

為抑制火災(zāi)煙霧的危害，艦員和消防損管人員必須了解煙霧在艦上所有可能的遷移途徑，控制火災(zāi)煙霧在本艦內(nèi)蔓延，確立艦船防煙區(qū)劃。我國(guó)對(duì)水面艦船艙室的密性要求有水密、氣密和油密等。在美國(guó)相關(guān)規(guī)范中，除以上所述內(nèi)容外，還明確提出了煙密的概念，英國(guó)在全艦生存性結(jié)構(gòu)圖中，對(duì)火災(zāi)的區(qū)域設(shè)計(jì)也提出煙密要求[3-5]。預(yù)先劃分有效的煙密區(qū)是實(shí)現(xiàn)艦船火災(zāi)煙霧影響范圍控制的重要保證，艦船防煙分隔應(yīng)在防火分隔的基礎(chǔ)上開展。防火主豎區(qū)應(yīng)達(dá)到煙密，要有利于艦船防火、滅火的有效性。防火主豎區(qū)的前后端壁是水密主隔壁，一個(gè)主豎區(qū)內(nèi)要含有若干水密主隔壁[6]。研究結(jié)果表明，在通道處設(shè)置擋煙簾，在艦船內(nèi)部形成有效的煙霧邊界，阻止火災(zāi)煙霧擴(kuò)散，提升艦船消防能力。應(yīng)在主要的縱向甲板通道煙密分隔處設(shè)置擋煙簾以，形成煙密緩沖區(qū)，確?；馂?zāi)后人員進(jìn)出時(shí)，該煙密區(qū)仍能保持煙密。

改裝艦船的防煙分區(qū)劃分可以借鑒原艦防火區(qū)劃及設(shè)施。防火區(qū)域劃分是全艦區(qū)域劃分的基礎(chǔ)，水密主隔壁的位置沿縱向?qū)⒅鞔w分成縱向長(zhǎng)度不大于約48 m的若干區(qū)段，并將分隔各區(qū)段的主隔壁作為防火主豎區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，以保證火災(zāi)時(shí)可從大范圍內(nèi)有效隔絕火焰和火災(zāi)煙霧[7]。原艦防火分區(qū)的邊界及隔離設(shè)施可以直接用于擋煙使用。

煙管區(qū)的控制和形成需要煙霧邊界。根據(jù)以上劃分原則，通常依托原艦的防火主隔壁及防火主隔壁上的防火門，縱向?qū)⑴炌Х指魹槿舾上鄬?duì)獨(dú)立的防煙區(qū)段。在每個(gè)防煙區(qū)段內(nèi)，根據(jù)艙室的火災(zāi)危險(xiǎn)程度，對(duì)容易產(chǎn)生火災(zāi)及艦艇指揮、情報(bào)部門等重點(diǎn)艙室進(jìn)行重點(diǎn)隔離防護(hù)。

3 防排煙設(shè)施設(shè)置

3.1 擋煙設(shè)施設(shè)置

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外防煙分隔技術(shù)的研究現(xiàn)狀調(diào)研發(fā)現(xiàn)，擋煙方式主要有防火門及擋煙簾。

設(shè)置防火門及擋煙簾的目的主要是在艦船內(nèi)局部區(qū)域形成有效的煙霧邊界，確?；馂?zāi)后人員進(jìn)出該區(qū)域時(shí)該防煙分區(qū)仍能保持較好的隔煙性。

在重點(diǎn)區(qū)域或重點(diǎn)部位加裝擋煙簾是現(xiàn)役艦艇改裝方案中最常見的方式之一。擋煙簾結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便且安裝受艦總體資源限制少，對(duì)阻隔煙霧蔓延具有較好效果，配合移動(dòng)式排煙組件使用。擋煙簾與防火門在阻煙功能上相似，由于艦船火災(zāi)煙氣流動(dòng)特性，擋煙簾與防火門在阻煙作用上有區(qū)別。

防火門只有完全關(guān)閉才能起到擋煙作用，且會(huì)阻擋人員通行。使用擋煙簾通常封閉上部開口部位2/3，使新鮮空氣得以從下部進(jìn)入，冷空氣與熱煙霧會(huì)自然分層，煙霧在頂部聚集，有利于排煙設(shè)備集中抽吸，也有利于消防損管人員從相鄰區(qū)域敷設(shè)消防水帶、攜帶消防工具快速進(jìn)行火場(chǎng)支援。

在設(shè)有防火門、水密門的部位，根據(jù)人員聚集情況和門使用頻率，設(shè)置擋煙簾依然非常必要。

3.2 固定消排煙設(shè)施設(shè)置

固定式排煙設(shè)施通常采用加壓送風(fēng)和強(qiáng)制抽風(fēng)方式，利用加壓送風(fēng)機(jī)或負(fù)壓排風(fēng)風(fēng)機(jī)對(duì)被保護(hù)區(qū)域進(jìn)行送風(fēng)和抽風(fēng)，使其保證一定壓力梯度，以避免著火處的煙氣借助各種動(dòng)力向被保護(hù)區(qū)蔓延。加壓送風(fēng)或強(qiáng)制抽風(fēng)需設(shè)置大流量、高風(fēng)壓、耐高溫的專用通風(fēng)系統(tǒng)(排煙風(fēng)機(jī))。

根據(jù)歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的艦船煙霧控制研究成果，從其防排煙技術(shù)研究的順序可見，艦船排煙技術(shù)首先圍繞機(jī)艙區(qū)域展開，通過大量實(shí)際火災(zāi)煙氣控制實(shí)驗(yàn)，最后系統(tǒng)建立完整的全艦排煙系統(tǒng)。動(dòng)力艙作為防控火災(zāi)煙霧的重點(diǎn)部位是應(yīng)優(yōu)先考慮的。

常見的動(dòng)力艙通風(fēng)系統(tǒng)均設(shè)置獨(dú)立的、較大流量的風(fēng)機(jī)及進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力艙的機(jī)械通風(fēng)換氣能力。通風(fēng)機(jī)一般設(shè)置在機(jī)艙外部或機(jī)艙棚、煙囪等較高部位，在原理上，原艦動(dòng)力艙的排風(fēng)系統(tǒng)有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)艙區(qū)域煙霧對(duì)外排放?，F(xiàn)有艦船動(dòng)力部位通風(fēng)系統(tǒng)因風(fēng)機(jī)耐溫能力實(shí)際達(dá)不到排煙需求，無法兼任排煙作用。目前國(guó)內(nèi)已有部分廠家正在研制大排量的艦用排煙風(fēng)機(jī)，要求能在一定溫度(280 ℃)下正常運(yùn)行一段時(shí)間(不低于30 min)不損壞，可用于動(dòng)力艙的區(qū)域煙霧排除工作，還能作為日常通風(fēng)換氣的通風(fēng)機(jī)使用。采取直接換裝耐溫型排煙風(fēng)機(jī)替代原艦排風(fēng)風(fēng)機(jī)是一種較為簡(jiǎn)便可行的改裝方式。設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)校核排煙風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量是否能兼顧日常通風(fēng)和排煙通風(fēng)需要。

3.3 移動(dòng)消排煙設(shè)施設(shè)置

由于艦艇裝載的危險(xiǎn)品較多、艙室較復(fù)雜，除動(dòng)力艙外的其他部位存在發(fā)生小型火災(zāi)的可能性，為確保滅火的順利進(jìn)行以及人員的撤離，在破損甲板或損管甲板主通道人員易達(dá)部位配置相應(yīng)的可移式消排煙裝備、消煙模塊、耐高溫排煙軟管等裝備。當(dāng)形成煙密區(qū)劃以后，可以結(jié)合擋煙簾、防煙罩的合理搭配，將火災(zāi)區(qū)域的煙氣排至艦外或消除。

常見的移動(dòng)型排煙風(fēng)機(jī)主要為電力和水力兩種驅(qū)動(dòng)方式。水力驅(qū)動(dòng)型可直接利用艦上水滅火系統(tǒng)作為動(dòng)力源，因其風(fēng)量風(fēng)壓較小，僅適用于火災(zāi)造成區(qū)域失電或必須人工斷電的情況下使用；電氣驅(qū)動(dòng)型相對(duì)風(fēng)壓和排風(fēng)量較大，使用需要具備可靠的電源動(dòng)力，適用于火災(zāi)未造成電力中斷的情況下使用。

排煙風(fēng)機(jī)、消煙模塊以及配套排煙軟管，儲(chǔ)藏在損管隊(duì)員易于到達(dá)的地方。為配合電力排煙風(fēng)機(jī)的使用，在上述排出部位配置排煙機(jī)專用插座。為可靠使用移動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)，插座除由正常配電系統(tǒng)供電外，還應(yīng)能從本艦的應(yīng)急電網(wǎng)設(shè)施獲得應(yīng)急電源。水力驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)還需要設(shè)置相應(yīng)的排水接口，將驅(qū)動(dòng)水源排至舷外，避免對(duì)艦總體造成危害。

3.5 主動(dòng)消煙設(shè)施設(shè)置

目前國(guó)內(nèi)船舶針對(duì)火災(zāi)煙氣控制設(shè)備主要以抽排為主。由于船舶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)際發(fā)生火災(zāi)時(shí)，部分區(qū)域尤其是甲板以下區(qū)域難以直接通達(dá)向露天部位，導(dǎo)致需要鋪設(shè)的排煙管線較長(zhǎng)且彎折較多，當(dāng)排煙延程阻力過大，超過排煙風(fēng)機(jī)的能力時(shí)，排煙效果難以滿足消防需求。排煙管一般需要穿過多個(gè)區(qū)域，如本身出現(xiàn)破損時(shí)，將直接導(dǎo)致煙霧通過排煙管向經(jīng)過的區(qū)域泄漏擴(kuò)散。對(duì)于此類排煙困難的部位，設(shè)置能就地消煙的裝置。不同于機(jī)械排煙過程，煙霧消除裝置是采用封閉內(nèi)循環(huán)方式消煙，在消煙過程不會(huì)產(chǎn)生新鮮空氣及氧氣的補(bǔ)充，對(duì)于封閉火場(chǎng)隔絕空氣，防止火災(zāi)進(jìn)一步擴(kuò)大十分有利。

排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通常可將經(jīng)過重點(diǎn)防排煙區(qū)域的主通道設(shè)置為煙霧緩沖區(qū)作為逃生通道或救援集結(jié)區(qū)域。設(shè)置煙霧緩沖區(qū)的目的是將火災(zāi)區(qū)域與安全區(qū)域進(jìn)一步隔離，通過兩道以上的擋煙措施，將煙霧蔓延的速度進(jìn)一步釋緩，為逃生人員和救援人員集結(jié)和采取對(duì)策爭(zhēng)取時(shí)間。

如果在緩沖區(qū)內(nèi)設(shè)置有火災(zāi)煙霧快速清除裝置，當(dāng)其探測(cè)到防護(hù)區(qū)域內(nèi)煙霧超過一定濃度值時(shí)，可以自動(dòng)或手動(dòng)遙控啟動(dòng)，火災(zāi)煙霧通過裝置內(nèi)置的風(fēng)機(jī)吸入，經(jīng)煙霧及有毒、有害氣體過濾模塊處理后排出?；馂?zāi)煙霧在艙室內(nèi)循環(huán)通過煙霧快速清除裝置后實(shí)現(xiàn)火災(zāi)煙氣快速清除提高，短期內(nèi)提升能見度，方便該區(qū)域的人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)逃生出口和火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)入口，并進(jìn)一步減緩煙霧蔓延速度。

火災(zāi)煙霧快速清除通常設(shè)置于較封閉的區(qū)域或需要在發(fā)生火災(zāi)時(shí)進(jìn)行封閉的處所，有利于消防人員集結(jié)和火場(chǎng)人員疏散。

4 結(jié)論

文中討論了對(duì)于改裝艦船防煙區(qū)劃的劃分方法以及各類消排煙設(shè)施的特點(diǎn)與設(shè)置策略。在現(xiàn)役水面艦艇改裝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)側(cè)重于優(yōu)先實(shí)現(xiàn)煙區(qū)分隔能力建設(shè)，再確立以重點(diǎn)艙室、重點(diǎn)部位為防范對(duì)象，貫徹以擋煙為主，機(jī)械排煙與消排結(jié)合的火災(zāi)煙霧防控思路。立足現(xiàn)有技術(shù)，注重系統(tǒng)先進(jìn)性和工程可實(shí)施性的相對(duì)關(guān)系，符合改裝工程的客觀條件和實(shí)際情況。