艦船內部風場分析及損管方案

(1.92246部隊，上海 201900;2.中國艦船研究設計中心，武漢 430064；3.91991部隊，浙江 舟山 316000)

火災和進水是目前威脅艦船安全最主要的兩種損害，其中火災引發的煙霧是造成人員傷亡和戰斗力下降的主要因素之一，煙霧災害直接影響著損管行動的開展，控、排煙成為制約部隊實戰化損管能力提升的重要因素。通過采取測量氣壓的方法，區分正常、可控、約束狀態，分析某船內部風場特點，改進控煙排煙方案。

1 艦船內部風場分析條件

艦船在損害發生、限制和消除的各階段，由于采取不同的損害管制措施會導致艦船內部風場呈現出不同的規律，對煙霧的產生、擴散、限制和消除產生不同的影響。將艦船所處的狀態抽象歸納為三種典型狀態。①正常狀態，對應艦船正常航行、停泊時，損害發生前的狀態，通風設備運行，水密門、艙口蓋都處于開啟狀態；②約束狀態，對應艦船發出戰斗警報或者損害管制警報后，正在進行損害處置的狀態，損害發生區域及其附近區域的通風設備限制運行，損害區域水密門、艙口蓋都處于關閉狀態；③可控狀態，對應艦船災害得到控制進入消除煙霧階段，指艦船大氣環境控制系統可以按照需要的狀態進行調整。三種狀態的轉換見圖1。

圖1 煙霧損害管制艦船狀態

2 風場規律

2.1 正常狀態

由于內部機械通風產生較強的負壓，加之航行時氣動壓力，該狀態艦船外部氣壓略大于內部氣壓，空氣總體是從艦船外部通過水密門、艙口蓋、通風孔流入艙內，最終流入各機艙，并通過機械通風裝置排出艙外[2]。空氣流動規律如下。

1)艦艏上層甲板。空氣由駕駛室周邊的4個水密門進入艙內，通過兩舷通道向下層流動，直至一甲板，形成一個自上而下的流動路徑。

2)一甲板。空氣主要由艦艏方向進入，從一甲板主通道向艦艉方向兩舷小艇平臺流動。還有少量空氣從飛行甲板向艦艏方向流動，與艦艏方向來的空氣匯合在兩舷小艇平臺后，流出舷外。

3)二甲板。機艙區域的機械通風和2號活動室排風機造成的兩個較大的負壓中心，因而使得空氣都向低壓區快速流動。其風場前段、中段主要向四大機艙流動；后段向2號活動室流動。

4)三甲板。空氣主要向2甲板流動，隨后向2號活動室和四大機艙流動。限于條件，采用氣壓表對艦船內部各部位不同狀態下的氣壓值進行測量和記錄，通過壓差定性分析煙幕擴散方向和速度。各甲板氣壓分布見圖2。

圖2 各甲板隨肋骨號的氣壓分布

2.2 約束狀態

各個水密門關閉，氣流向各自區域的低壓區流動。分析損管單元約束狀態下的空氣流動,得出風場規律見表1。

表1 損管單元風場規律特點

2.3 可控狀態

處在可控狀態時，威脅已消除，轉為消除煙霧損害。以損管單元為基本單位，以快速有效排煙為目標，以排煙通道的建立和運用為主線進行分析。實際測量實驗船主要有以下幾條排煙通道。

1)1、2單元排煙通道。1甲板右舷主通道經過重要艙室少、通道相對筆直暢通、障礙物較少，可以作為1、2單元的排煙通道。存在大量煙霧時，可以迅速打開通向前甲板的水密門，關閉通向2甲板的艙口蓋，使右舷主通道形成前后貫通的排煙通道，將煙霧快速排出舷外。

2)3單元排煙通道。3單元內無人艙室較多，通道彎曲，主要安裝艙室所需的小型排風機為主，高、低壓區界限不明顯。可以利用與舷外相通的垂直通道制造快速排煙通道。存在大量煙霧時，利用煙霧的“熱對流”效應，讓其自行上升排出舷外[7]。同時將此區域內的空調器回風口關閉，進風口開至最大，建立起艙內壓力大于外界的態勢，將煙霧迅速排出舷外。

3)4、5單元排煙通道。4、5單元安裝有大型排風機，利用各個機艙制造快速排煙通道。存在大量煙霧時，利用機艙排風機建立的強負壓[8]，可以將煙霧引向最近的機艙排出舷外。還可以將煙霧同時引向幾個機艙，加快煙霧排出速度。

4)6單元排煙通道。6單元相對對立，無大型排風機，只有艙室所需的小型排風機。可以利用1、2損管單元排煙通道排煙，也可以利用2號活動室作為排煙通道。存在大量煙霧時，利用煙霧的“熱對流”效應，讓其自行上升至右舷小艇平臺，排出舷外。還可以將煙霧引至2號活動室，利用2號活動室的相對低壓區，通過圍井排出舷外。

5)7單元排煙通。7單元相對空曠，受航行造成的氣動漩渦影響，利用艉二甲板作為排煙通道。該單元內有很多非水密舷窗，氣密性較差，可以打開四周舷窗和通向飛行甲板的艙口蓋，利用艉二甲板進風的強大壓力，迅速將煙霧從艙口蓋和舷窗處排出舷外。

3 內部風場損管運用原則

3.1 煙霧損害管制處置方案實例

結合某型艦通道布置、設備分布、艙室特點等實際情況，制定8個典型艙室的煙霧損害管制處置方案,見表2。

并使用煙霧發生裝置對預案進行模擬訓練，煙霧控制和排出效果明顯，平均排煙時間縮短了20%，初步證明了風場規律運用的正確性。

3.2 煙霧損害管制處置三原則

1)原則一：“初火階段，迅速控制煙霧蔓延”，即發生火災時，在保證足夠的力量處置火災的情況下，立即建立防煙防火單元。在建立防煙單元時，應優先建立煙霧蔓延趨勢方向防煙單元，然后再建立其他方向的防煙單元，將煙霧控制在盡可能小的范圍內，降低對艦船生命力的影響[10-11]。

2)原則二：“火勢擴大，創造條件限制煙霧蔓延”，即火災無法立即撲滅，煙霧繼續向四周擴散，條件允許時，應當盡快建立第二道防煙單元，同時利用水密裝置開關、通風設備運行狀態調整等各種措施，將部分煙霧排出艙外或者限制在第二道防煙單元內，確保損害范圍可控。

3)原則三：“滅火完畢，盡快消除煙霧影響”，即滅火完畢后，利用主要排煙通道將產生的煙霧快速排出舷外，盡快消除煙霧影響。

4 結論

分析了解艦船三種典型狀態下的風場規律，改進煙霧損管的運行方案，對煙霧損管方案進行的操演驗證，排煙時間可縮短了20%，證明分析的合理性和思路的可行性。但由于測量儀器、研究樣本和研究方式的限制，僅得出沿艦長方向的大概風場趨勢，連續性還有所欠缺，下步將加大樣本量，采取更加精細的測量手段，制定出更加精細完善的煙霧損管方案。