，，

(中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，武漢 430064)

船體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、艙室多、通道窄回旋余地小、貨物密集，導(dǎo)致在船舶火災(zāi)中可施救活動(dòng)范圍受限，并在營救時(shí)常因存儲(chǔ)易燃易爆品而引發(fā)火災(zāi)劇烈蔓延。因此，對(duì)船舶火災(zāi)燃燒特點(diǎn)的分析并在船舶中配置可靠的火災(zāi)報(bào)警裝置、傳感器等相關(guān)硬件設(shè)施尤為重要。

1 物質(zhì)燃燒特點(diǎn)

可燃物與空氣接觸并達(dá)到可燃物燃點(diǎn)時(shí)，可燃物外層發(fā)生燃燒并釋放熱量和光。當(dāng)熱量加熱到邊緣下一層并使其達(dá)到點(diǎn)燃溫度時(shí)，燃燒過程將不斷發(fā)生。

1.1 固體物質(zhì)燃燒

固體物質(zhì)主要以4種方式發(fā)生燃燒：①表面燃燒，主要表現(xiàn)為熾熱狀態(tài)發(fā)生無焰燃燒的現(xiàn)象(如木炭、鐵、銅等燃燒)；②陰燃，通常產(chǎn)生煙和溫度升高的跡象，可持續(xù)數(shù)日且不易被發(fā)現(xiàn)(如成捆紙張、濕木材等燃燒)；③分解燃燒，指固體可燃物受熱分解可燃?xì)怏w(如石蠟、松香等燃燒)而發(fā)生的有焰燃燒的現(xiàn)象；④蒸發(fā)燃燒，指固體可燃物受熱先熔融后再蒸發(fā)為蒸氣而發(fā)生的有焰燃燒的現(xiàn)象(如毛、絲、合成膠等燃燒)。

1.2 液體物質(zhì)燃燒

液體物質(zhì)主要以4種方式發(fā)生燃燒：①蒸發(fā)燃燒，表現(xiàn)為液體受熱蒸發(fā)液體蒸氣，分解氧化后達(dá)到燃點(diǎn)進(jìn)而燃燒；②動(dòng)力燃燒，指的是當(dāng)可燃性液體的低燃點(diǎn)液霧預(yù)先與氧氣混合，遇火源產(chǎn)生帶有沖擊力的燃燒；③沸溢燃燒，是指油品外溢的燃燒現(xiàn)象；④噴濺燃燒，指的是發(fā)生火災(zāi)時(shí)，燃燒的油滴和包油的油氣拋向上空，向四周噴濺的燃燒現(xiàn)象。

1.3 氣體物質(zhì)燃燒

液體物質(zhì)主要以2種方式發(fā)生燃燒：①擴(kuò)散燃燒，指當(dāng)可燃?xì)怏w在噴出部位與空氣邊擴(kuò)散混合邊燃燒的現(xiàn)象；②預(yù)混燃燒，指可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w混合后，遇火源所引起的燃燒。這類燃燒往往會(huì)造成爆炸。

2 船舶艙室種類及火災(zāi)情況

船舶內(nèi)艙室繁多且存放設(shè)施物品種類復(fù)雜，普遍存在著火災(zāi)隱患，對(duì)于某些特殊艙室一旦發(fā)生火災(zāi)，給船體帶來的后果不堪設(shè)想。因此，分析船舶中各類艙室火災(zāi)特點(diǎn)，并有針對(duì)性地配置火災(zāi)探測(cè)器件、設(shè)置火災(zāi)應(yīng)對(duì)方案，對(duì)船舶火災(zāi)安全有著重要的意義。

2.1 船舶火災(zāi)特點(diǎn)

船舶火災(zāi)具有以下特點(diǎn)。

1)燃燒劇烈，蔓延速度快，船體金屬構(gòu)件導(dǎo)熱快，火勢(shì)極易沿向四周和上層甲板蔓延，在大風(fēng)情況下火災(zāi)極大可能殃及相鄰船舶。

2)船舶行駛在海面，受到風(fēng)向、水流等外部因素的強(qiáng)烈影響，救援具有極大的困難，消防艇甚至難以接近發(fā)生火災(zāi)的船舶。

3)船舶發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于船體內(nèi)油氣混合物在有限空間燃燒，極易引起轟燃甚至爆炸。

4)船舶火災(zāi)造成船舶損失、貨物損失以及人員傷亡和對(duì)航道的占用、對(duì)水域的污染等影響巨大[1]。

2.2 船舶艙室分類及火災(zāi)特點(diǎn)

GJB4000規(guī)定，可將船舶艙室細(xì)致劃分為生活艙室、服務(wù)性艙室、工作艙室和貯藏處所。

2.2.1 生活艙室

生活艙室包括居住艙室、休息與活動(dòng)場(chǎng)所、餐廳、衛(wèi)生艙室、更衣室。

居住艙室內(nèi)設(shè)有床鋪、衣物柜、辦公桌、電視、文件、書籍、沙發(fā)等；休息與活動(dòng)場(chǎng)所內(nèi)有會(huì)議桌、沙發(fā)、茶具柜、椅凳、報(bào)紙雜志、電視機(jī)柜、健身器材等；餐廳內(nèi)設(shè)有餐桌、沙發(fā)等；衛(wèi)生艙室內(nèi)有沐浴器、大小便器等；更衣室內(nèi)存有衣物。生活艙室存儲(chǔ)的物品種類大多為易燃品，GJB3551規(guī)定座椅、沙發(fā)的面料應(yīng)采用阻燃處理的紡織面料或人造革制作，木質(zhì)材料應(yīng)干燥，含水率應(yīng)不大于16%，且應(yīng)具有阻燃性，其氧指數(shù)值不小于30；家具表面的PVC裝飾覆層材料，沙發(fā)、軟椅用材及面料均應(yīng)具有低播焰性。此外，應(yīng)嚴(yán)格控制木材在船舶上使用，如確需使用，則必須經(jīng)過阻燃處理。經(jīng)阻燃處理后的木材及其制品，其氧指數(shù)值不小于30。GJB4000規(guī)定艙室家具一般應(yīng)采用金屬材料；艙室家具配件材料一般為銅質(zhì)、不銹鋼和工程塑料，艙室家具中沙發(fā)、軟椅用芯材和面料應(yīng)為阻燃材料，其氧指數(shù)值一般不小于26。但部分艙室仍然存在較大的火災(zāi)隱患，且在火災(zāi)初期，處于陰燃階段時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，此時(shí)需要及時(shí)報(bào)警通知相關(guān)人員進(jìn)行滅火，有效地控制火勢(shì)的發(fā)展。

2.2.2 服務(wù)性艙室

服務(wù)性艙室包括廚房、醫(yī)療艙室、理發(fā)室、洗衣烘衣室、廢物處理室、衣鞋修補(bǔ)室；廚房內(nèi)設(shè)置汽化油灶、電灶、電烤爐、冷藏電冰箱、微波爐等；醫(yī)療艙室設(shè)有藥品柜、供氧器等；理發(fā)室艙室內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)椅、理發(fā)用品柜等；洗衣烘衣室設(shè)有烘干機(jī)、蒸汽電熨斗、洗衣房筐子等；廢物處理室包含垃圾壓實(shí)機(jī)等。

正常情況下，廚房中會(huì)有較多蒸汽和煙滯留，加之其內(nèi)部存在較多燃料，用火用電設(shè)備也非常集中，在工作過程中很可能會(huì)發(fā)生油失控、油垢起火，燃?xì)馊加托孤稄亩l(fā)火災(zāi)。此外，對(duì)于廚房內(nèi)設(shè)備，存在電線虛接打火的可能，如若操作不當(dāng)，很可能造成火災(zāi)擴(kuò)大甚至引發(fā)爆炸[2]。

洗衣間內(nèi)由于設(shè)有烘干機(jī)、電熨斗等電器設(shè)備，存在電器火災(zāi)等固體燃燒隱患，電熱用具的使用過程中存在短路、導(dǎo)線過負(fù)荷以至產(chǎn)生高溫或因電熱用具長時(shí)間接觸可燃物從而引發(fā)火災(zāi)的安全隱患。

2.2.3 工作艙室

工作艙室包括辦公室、電子設(shè)備控制艙室、損害管制艙室、修理間、化驗(yàn)室、值班室。

工作艙室的特點(diǎn)是其內(nèi)配置了大量的電氣設(shè)備，存在因電氣設(shè)備過載、短路、接觸不良、電弧火花、漏電、雷電或靜電等原因而造成的火災(zāi)固體燃燒隱患。

2.2.4 貯藏處所

貯藏處所中專用貯藏處所包括蓄電池室、油漆間、氣瓶貯藏室和化學(xué)品貯藏室(易燃易爆等危險(xiǎn)物品的貯藏處所)；貯藏室包括機(jī)械備品貯藏室、電氣備品貯藏室、電子備品貯藏室、航空備品貯藏室、補(bǔ)給、接收裝置備品器材貯藏室、被服貯藏室、帆纜貯藏室、糧食庫和食品庫、冷藏庫等艙室。

專用貯藏處所多存儲(chǔ)易燃易爆危險(xiǎn)品，爆炸危險(xiǎn)性極高，存在固、液、氣體火災(zāi)隱患；貯藏室內(nèi)多易燃物品，存在固體火災(zāi)隱患且火災(zāi)初期以陰燃較多，燃燒時(shí)火勢(shì)擴(kuò)展迅速。

3 火災(zāi)探測(cè)器原理及分類

3.1 感煙式火災(zāi)探測(cè)器

在火災(zāi)發(fā)生初期，多數(shù)物質(zhì)處在陰燃狀態(tài)，在這個(gè)過程中將產(chǎn)生大量煙霧。感煙式火災(zāi)探測(cè)器將探測(cè)到范圍內(nèi)的煙霧濃度變化信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而對(duì)煙霧粒子作出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警。感煙式火災(zāi)探測(cè)器中常用的光電感煙探測(cè)器屬于點(diǎn)型探測(cè)器，基于光的傳播特性會(huì)被火災(zāi)過程中產(chǎn)生的煙霧改變這一特性而研制[3]。

3.2 感溫式火災(zāi)探測(cè)器

由于物質(zhì)在燃燒過程中會(huì)釋放大量熱,周圍環(huán)境溫度會(huì)隨之急劇上升。感溫式火災(zāi)探測(cè)器則基于這一事實(shí)利用具有隨溫差變化而阻值發(fā)生變化的熱敏元件，能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，從而進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警[4]。感溫式火災(zāi)探測(cè)器適用于洗衣間、廚房等場(chǎng)所。

3.3 復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器

復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器是對(duì)2種或2種以上火災(zāi)參數(shù)作出響應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器。主要有感煙感光式、感溫感光式和感煙感溫式等。其中，感煙和感溫探測(cè)器的組合將光學(xué)數(shù)據(jù)和溫度變化良好結(jié)合，具有其靈活性。適用于裝有自動(dòng)滅火系統(tǒng)或者使用單一探測(cè)器無法有效地確認(rèn)火災(zāi)、進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警的場(chǎng)合。

3.4 可燃?xì)怏w探測(cè)器

可燃?xì)怏w探測(cè)器通過對(duì)空氣中可燃?xì)怏w含量進(jìn)行響應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)可燃?xì)怏w探測(cè)器檢查到空氣中可燃?xì)怏w濃度達(dá)到預(yù)警值時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。該類探測(cè)器主要應(yīng)用在易燃易爆場(chǎng)所[5]。

3.5 火焰探測(cè)器

火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火焰會(huì)發(fā)出紫外(UV)或紅外(IR)輻射，火焰探測(cè)器利用這一特性，對(duì)紫外或紅外輻射作出響應(yīng)從而進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警[6]。火焰探測(cè)器對(duì)快速發(fā)生的火災(zāi)(如可燃、易燃液體的火災(zāi))或爆炸能作出及時(shí)響應(yīng)，是對(duì)該類火災(zāi)早期報(bào)警的理想探測(cè)器。

4 船舶火災(zāi)探測(cè)器配置

4.1 火災(zāi)探測(cè)器配置流程

船舶火災(zāi)探測(cè)器配置需要考慮船舶艙室火災(zāi)早期特性、艙室建筑特性以及環(huán)境特性等[7]，本文僅從設(shè)定火災(zāi)探測(cè)器類型、艙室探測(cè)器布置數(shù)量以及安裝位置進(jìn)行淺析，并沒有涉及具體探測(cè)器產(chǎn)品特性。配置流程見圖1。

圖1 火災(zāi)探測(cè)器配置流程

4.2 火災(zāi)探測(cè)器類型的配置

對(duì)火災(zāi)初期有陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙和少量的熱，很少或沒有火焰輻射的場(chǎng)所，應(yīng)該選擇感煙探測(cè)器；對(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速，可產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射的場(chǎng)所，可選擇感溫探測(cè)器、感煙探測(cè)器、火焰探測(cè)器或其組合；對(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速，有強(qiáng)烈的火焰輻射和少量的煙、熱的場(chǎng)所，應(yīng)選擇火焰探測(cè)器。

4.2.1 服務(wù)性艙室

廚房在正常狀態(tài)下有大量蒸氣、油霧和煙滯留，不適合使用感煙式火災(zāi)探測(cè)器。廚房發(fā)生火災(zāi)時(shí)，內(nèi)部物質(zhì)燃燒釋放大量的熱，使周圍環(huán)境溫度發(fā)生較大變化，在廚房中設(shè)置的火災(zāi)探測(cè)器類型為感溫式火災(zāi)探測(cè)器；洗衣烘衣室根據(jù)火災(zāi)早期燃燒產(chǎn)物配置為感溫式火災(zāi)探測(cè)器；理發(fā)室配置感溫式火災(zāi)探測(cè)器。

4.2.2 工作艙室

工作艙室有大量電子設(shè)備，屬于存在電氣火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，火災(zāi)初期燃燒物的陰燃階段會(huì)產(chǎn)生大量的煙和少量的熱，較少有火焰輻射，宜選擇感煙式火災(zāi)探測(cè)器。

4.2.3 貯藏處所

GJB4000規(guī)定應(yīng)至少在下列艙室和部位設(shè)置固定式自動(dòng)火災(zāi)探測(cè)器：機(jī)爐艙、油漆間、帆纜間、居住艙及起居處所內(nèi)的脫險(xiǎn)通道；燃料泵艙、封閉的加油站。居住艙及起居處所內(nèi)的脫險(xiǎn)通道和帆纜間設(shè)置感煙式火災(zāi)探測(cè)器；考慮到機(jī)爐艙火災(zāi)初期產(chǎn)物以及需配備滅火聯(lián)動(dòng)裝置等情況，需要在機(jī)爐艙設(shè)置復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器；油漆間屬于爆炸性危險(xiǎn)艙室，除特殊類型探測(cè)器外，內(nèi)部設(shè)置防爆型感煙探測(cè)器；在燃料泵艙、加油站除特殊類型探測(cè)器外，設(shè)置感溫式探測(cè)器。

4.3 火災(zāi)探測(cè)器數(shù)量的設(shè)定

船舶艙室火災(zāi)探測(cè)器數(shù)量的設(shè)定應(yīng)考慮被保護(hù)處所或部位的大小、探測(cè)器能保護(hù)的面積、保護(hù)半徑等方面。

火災(zāi)探測(cè)器的保護(hù)面積和最大安裝間距應(yīng)符合表1的要求。

表1 火災(zāi)探測(cè)器的保護(hù)面積和最大安裝間距

監(jiān)控區(qū)域內(nèi)所需的探測(cè)器數(shù)量可按下式進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：N為探測(cè)器數(shù)量(只)，應(yīng)取整數(shù)；S為該探測(cè)區(qū)域面積，m2;A為探測(cè)器的保護(hù)面積，m2;K為修正系數(shù)，特級(jí)保護(hù)對(duì)象宜取0.7～0.8，一級(jí)保護(hù)對(duì)象宜取0.8～0.9，二級(jí)保護(hù)對(duì)象宜取0.9～1.0[8]。

4.4 火災(zāi)探測(cè)器的安裝與布置

火災(zāi)探測(cè)器的布置位置要合理適當(dāng)，以保證整個(gè)被保護(hù)面積均能被探測(cè)到。各種類型的探測(cè)器應(yīng)盡可能按其所要求的安裝高度進(jìn)行安裝，以保證探測(cè)器發(fā)揮最佳功能。感煙式探測(cè)器通常應(yīng)安裝在艙室天花板上，若不能直接安裝在天花板上時(shí)，則其距天花板的距離應(yīng)不大于0.5 m。墻壁、梁邊至探測(cè)器的水平距離應(yīng)不小于0.5 m，探測(cè)器周圍0.5 m內(nèi)應(yīng)無遮擋物，探測(cè)器至空調(diào)的送風(fēng)口邊的水平距離應(yīng)不小于1.5 m，宜水平安裝的探測(cè)器如若傾斜安裝時(shí)，傾斜角應(yīng)不大于45°[9]。對(duì)于機(jī)艙類大空間，火災(zāi)初期時(shí)，由于空氣的流動(dòng)和稀釋，火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣可能升不到感煙式探測(cè)器所在位置，當(dāng)溫度達(dá)到探測(cè)器閾值時(shí)，火災(zāi)可能已經(jīng)到了不可控的階段?？紤]到以上事實(shí)，在機(jī)艙內(nèi)安裝吸氣式感煙探測(cè)器，通過管道主動(dòng)抽取被保護(hù)艙室空氣樣本并進(jìn)行檢測(cè)，以監(jiān)視艙室火災(zāi)實(shí)況[10-12]。

5 結(jié)論

分析不同物質(zhì)燃燒產(chǎn)物、不同類型火災(zāi)探測(cè)器的功能特點(diǎn)，結(jié)合船舶火災(zāi)實(shí)況，對(duì)船舶中典型艙室進(jìn)行分類。在船舶火災(zāi)探測(cè)器配置的過程中，需要針對(duì)不同艙室的火災(zāi)早期特性、艙室建筑特性以及環(huán)境特性進(jìn)行分析，確定不同功能艙室所配置的火災(zāi)探測(cè)器類型，結(jié)合理論計(jì)算艙室所選擇火災(zāi)探測(cè)器的數(shù)量，綜合分析艙室結(jié)構(gòu)和環(huán)境特點(diǎn)，總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確定探測(cè)器布置方式，最終得到包含類型、數(shù)量、布置三方面在內(nèi)的船舶火災(zāi)探測(cè)器布置方案。