船用滅火防護(hù)服裝性能評(píng)價(jià)研究

李齊垚　陳偉軍　鄒亮

摘? ? 要：本文通過(guò)對(duì)船舶火災(zāi)特點(diǎn)和船用滅火防護(hù)服的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)前船舶火災(zāi)評(píng)價(jià)系統(tǒng)及船用滅火防護(hù)服評(píng)價(jià)體系，提出了船用滅火防護(hù)服評(píng)價(jià)及選用流程和滅火防護(hù)服使用改進(jìn)建議，對(duì)指導(dǎo)船用滅火防護(hù)服選用和創(chuàng)新研發(fā)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：船舶火災(zāi)、滅火防護(hù)服、標(biāo)準(zhǔn)、熱防護(hù)性能、評(píng)價(jià)體系

中圖分類(lèi)號(hào)：X932? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Performance Evaluation of Marine Fire-fighting Protective Clothing

LI Qiyao1， CHEN Weijun1， ZOU Liang2

（ 1. Military Representative Bureau of the Navy Equipment Department in Guangzhou， Guangzhou 510200;

2. U. PROTEC （SHENZHEN） TECH Co.， Ltd.， Shenzhen 518000 ）

Abstract： By analyzing the characteristics of ship fire and the present situation of marine fire-fighting protective clothing， combined with the current ship fire evaluation system and marine fire-fighting protective clothing evaluation system， this paper puts forward the evaluation and selection process of marine fire-fighting protective clothing and the suggestions for improving the use of fire-fighting protective clothing.

Key words： Ship fire; Fire fighting protective clothing; Standard; Thermal protection performance; Evaluation system

1? ? ?前言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球平均每?jī)商炀蜁?huì)發(fā)生一起海上船舶火災(zāi)事故。由于船舶火災(zāi)相比陸上建筑物火災(zāi)更難撲救，因此一旦發(fā)生火災(zāi)，輕者貨損，重者傷亡，造成的損失無(wú)法估量。為了有效的在船舶火災(zāi)事故中提供合適的消防救援工具，研究船用滅火防護(hù)服評(píng)價(jià)體系及選用流程，對(duì)于指導(dǎo)研發(fā)和選用符合船舶特殊使用要求的滅火防護(hù)服具有重要意義。

2? ? ?船舶火災(zāi)的特點(diǎn)

（1）發(fā)生區(qū)域

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，船舶火災(zāi)較多發(fā)生在機(jī)艙、貨艙、客艙、電氣艙室等區(qū)域。2019年3月6日海南和江蘇就同時(shí)發(fā)生兩起船舶火災(zāi)，均發(fā)生在機(jī)艙;而僅僅相隔一日，3月8日浙江又發(fā)生了一起船舶火災(zāi)，起火點(diǎn)在客艙。

（2）火災(zāi)特點(diǎn)

① 船舶裝載大量燃油、艙室可燃物密集，火災(zāi)蔓延速度快;

② 火災(zāi)熱傳導(dǎo)性強(qiáng)，撲救難度大;

③ 火災(zāi)無(wú)法立即得到消防支援，主要依靠船舶自身力量進(jìn)行撲救;

④ 船舶空間狹窄，散熱慢，自身滅火設(shè)備有限;

⑤ 船舶載水量有限。

（3）火災(zāi)溫度分布

經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明：發(fā)生在密閉艙室的火災(zāi)，如果不考慮火源和艙室中間壁面的直接影響，則溫度在水平面和豎直方向上的分布情況為：同一水平面溫度分布基本相同;而豎直方向則分為上下兩個(gè)區(qū)域，上層是高溫區(qū)，溫度較為接近，下層則呈均勻遞減。

發(fā)生在有豎直開(kāi)口艙室的火災(zāi)，溫度分布分為上中下三個(gè)區(qū)域：上方區(qū)域?yàn)楦邷貐^(qū);中部區(qū)域?yàn)樘荻葴囟葏^(qū)，溫度由高溫逐漸下降到接近外部環(huán)境溫度;而下方區(qū)域內(nèi)的溫度，均接近于外部空氣溫度，變化不大。

（4）火災(zāi)滅火要求

統(tǒng)計(jì)表明，在我國(guó)由于火災(zāi)救援不及時(shí)或處理不當(dāng)而造成的火災(zāi)失控，引起的損失的占船舶火災(zāi)總損失的90%。因此，一旦船舶發(fā)生火災(zāi)，消防員或消防系統(tǒng)應(yīng)盡快按照預(yù)先設(shè)計(jì)的應(yīng)急程序開(kāi)展滅火工作。滅火防護(hù)服是船舶必備的消防員裝備之一，船員穿戴它能安全、順利的接近火場(chǎng)，開(kāi)展傷員救助、火源探查及滅火行動(dòng)，滅火防護(hù)服需要具有防御滅火時(shí)可能遭受各類(lèi)傷害的能力。

3? ? ?我國(guó)船用滅火防護(hù)服的現(xiàn)狀

3.1? ? 存在的問(wèn)題

消防滅火過(guò)程中的主要熱傷害，通常來(lái)自燃燒、爆炸等過(guò)程中對(duì)流熱、輻射熱、接觸熱這三種形式的熱傳導(dǎo)。滅火防護(hù)服的熱防護(hù)機(jī)理，是通過(guò)服裝的阻燃及熱阻隔作用最大限度地減少透過(guò)服裝傳遞到皮膚上的熱能，從而減少皮膚灼傷，保障作業(yè)人員的生命安全。因此，作為評(píng)估防護(hù)服裝性能水平的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前使用的滅火防護(hù)服產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，主要是適用于建筑物結(jié)構(gòu)性火災(zāi)的XF10-2014《消防員滅火防護(hù)服》和適用于草原荒野火災(zāi)的GB/T 33536-2017《防護(hù)服裝 森林防火服》。雖然從使用環(huán)境來(lái)看，建筑物結(jié)構(gòu)性火災(zāi)比較接近于船用火災(zāi)，但艦船火災(zāi)環(huán)境由于空間受限，因此滅火作業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)比建筑物火災(zāi)更高。在上述的消防員滅火防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)中，就寫(xiě)明了不適用于海上平臺(tái)、礦井地下等狹窄空間環(huán)境火災(zāi)。

按民用和軍用兩大類(lèi)別來(lái)看，民用船舶的滅火防護(hù)服由于標(biāo)準(zhǔn)的缺失，選型使用一直處于相對(duì)混亂的情況，既有按普通阻燃服標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行配備的，也有按建筑物結(jié)構(gòu)性火災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配備的;而軍用艦船的滅火防護(hù)服，雖然有單獨(dú)的軍用采購(gòu)指標(biāo)，但也存在主要技術(shù)性能指標(biāo)要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等不合理的問(wèn)題。

軍用艦船的滅火防護(hù)服，目前主要有連體式滅火防護(hù)服和接近式滅火救援服兩種，可以根據(jù)救援環(huán)境不同進(jìn)行選擇，詳見(jiàn)表1。

從表1可以看出，在主要理化和防護(hù)性能要求上，兩種滅火救援服基本相同，這顯然是不合理，并且上述性能指標(biāo)缺少數(shù)據(jù)來(lái)源依據(jù)和定量分析，也沒(méi)有成熟的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系。比如，接近式滅火救援服需要靠近火源使用，而連體式滅火防護(hù)服只能在火場(chǎng)周邊進(jìn)行救援不能靠近火源，二者的使用環(huán)境不同，但其整體熱防護(hù)能力要求均是TTP值不小于35 cal/ cm2，其性能指標(biāo)要求的不合理性顯而易見(jiàn)。

從實(shí)際使用角度來(lái)看，由于連體式滅火防護(hù)服相比接近式滅火救援服更加輕便柔軟，因此作為常規(guī)性的滅火防護(hù)裝備，目前在艦船上進(jìn)行了大量的配備。但在實(shí)際滅火救援過(guò)程中，由于連體式滅火防護(hù)服背部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與接近式滅火救援服相同，均設(shè)有用來(lái)內(nèi)置背負(fù)空氣呼吸器的背囊，因此很容易對(duì)作業(yè)人員產(chǎn)生誤導(dǎo)，認(rèn)為內(nèi)置背負(fù)空氣呼吸器后就可以靠近火源甚至接觸火源來(lái)進(jìn)行滅火作業(yè)，再加上缺乏專(zhuān)業(yè)的知識(shí)和培訓(xùn)，導(dǎo)致作業(yè)人員大部分在不當(dāng)?shù)氖褂铆h(huán)境下使用了連體式滅火防護(hù)服，最終可能造成人身傷害事故。

接近式滅火救援服其缺陷也非常明顯，外層采用具有反射輻射熱功能的金屬鋁箔復(fù)合材料，其不耐磨且不耐彎折，長(zhǎng)期放置容易鋁箔與復(fù)合層分離，且鋁箔面料柔軟性差，整套服裝包括上衣、褲子、手套、頭罩和蓋腳5個(gè)部分，穿著繁瑣，需要?jiǎng)e人協(xié)助才能很好的完成穿戴，影響船舶火災(zāi)的快速反應(yīng)。而且在空氣呼吸器外戴的隔熱頭套面屏視野有限，且容易晃動(dòng)，影響救援人員行動(dòng)。

3.2? ?最新滅火防護(hù)服國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

2020年9月29日，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布了GB/T 39098-2020《船舶與海上技術(shù) 船舶消防員裝備（防護(hù)服、手套、靴子和頭盔）》標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)基本等同采用了ISO 22488-2011標(biāo)準(zhǔn)，從2021年4月1日正式實(shí)施。

從標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)性能指標(biāo)要求來(lái)看，不難發(fā)現(xiàn)其與歐盟結(jié)構(gòu)性火災(zāi)滅火防護(hù)服EN469：2005《消防員滅火戰(zhàn)斗服》標(biāo)準(zhǔn)要求基本相同，詳見(jiàn)表2。

從表2可以看出，國(guó)標(biāo)船舶消防防護(hù)服中規(guī)定的主要技術(shù)性能參數(shù)，基本與歐盟的結(jié)構(gòu)性火災(zāi)滅火戰(zhàn)斗服標(biāo)準(zhǔn)相同，但有部分歐盟標(biāo)準(zhǔn)中有所規(guī)定的技術(shù)性能指標(biāo)未進(jìn)行規(guī)定。從實(shí)際危險(xiǎn)系數(shù)來(lái)看，建筑物結(jié)構(gòu)性火災(zāi)并不高于船舶火災(zāi)，因此GB/T 39098-2020標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布雖然填補(bǔ)了船舶用滅火防護(hù)服產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的空白，但其實(shí)際效用和環(huán)境適用性仍有待實(shí)踐的驗(yàn)證。

4? ? ?船用滅火防護(hù)服評(píng)價(jià)

4.1? ? 防護(hù)服熱防護(hù)性能常用的評(píng)價(jià)方法

（1）TPP與TPE法

TPP （熱防護(hù)性能值）與TPE（熱防護(hù)性能評(píng)估），均是指透過(guò)織物引起人體二度燒傷的熱能值，單位為kW.s/m2。兩者區(qū)別在于：TPP測(cè)試的是在持續(xù)加載標(biāo)準(zhǔn)熱源情況下，一直到達(dá)到人體二度燒傷時(shí)試樣所接收的熱能值;而TPE測(cè)試的是試樣在還未引起人體二度燒傷但在離開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)熱源后由于之前吸收了熱能而產(chǎn)生放熱現(xiàn)象導(dǎo)致最終達(dá)到人體二度燒傷所接收的熱能值。無(wú)論哪一種情形，熱防護(hù)性能的值越高，織物的熱防護(hù)性能越強(qiáng)。而且TPP和TPE還可以模擬面料直接接觸皮膚和面料與皮膚之間有空隙兩種情況，而采用直接接觸法和間隔法兩種方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

（2）熱傳遞法

熱傳遞測(cè)試，按熱源種類(lèi)主要分為：火焰熱傳遞、輻射熱傳遞、火焰和輻射混合熱傳遞三種。而測(cè)試指標(biāo)又分為將服裝最內(nèi)表面的溫度從試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的值分別提高24 ℃和12 ℃所需的時(shí)間，所需時(shí)間越長(zhǎng)，表明服裝內(nèi)表面溫度升高越緩慢，服裝材料的熱防護(hù)性能越好。但由于溫度升高24 ℃和12 ℃與人體可能遭受熱傷害的程度并不存在明確的定量換算關(guān)系，因此該方法只能用來(lái)對(duì)比評(píng)估材料的熱防護(hù)性能，不能評(píng)估服裝對(duì)人體的熱傷害防護(hù)程度。

（3）燃燒假人法

燃燒假人測(cè)試方法，就是模擬人體穿著服裝暴露在特定的火場(chǎng)環(huán)境中，通過(guò)檢測(cè)假人皮膚表面溫度信息，得到皮膚燒傷程度值、燒傷面積百分比等指標(biāo)，從而評(píng)估服裝防火隔熱性能，以及預(yù)測(cè)作業(yè)人員身體燒傷程度的一種方法。燃燒假人測(cè)試系統(tǒng)，由假人、溫度傳感器、火焰發(fā)生與控制系統(tǒng)、皮膚熱傳遞模型與燒傷評(píng)估模型、集中控制系統(tǒng)與軟件平臺(tái)等部分構(gòu)成。

與前面兩種單純?cè)u(píng)價(jià)服裝面料熱防護(hù)性能水平的方法不同，燃燒假人法由于模擬火場(chǎng)環(huán)境，因此能夠更加真實(shí)的評(píng)價(jià)服裝的整體熱防護(hù)性能水平。而且從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，服裝的熱防護(hù)性能不僅取決于服裝材料，還與服裝的款式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)。

由于燃燒假人測(cè)試系統(tǒng)可以在模擬火場(chǎng)高溫轟然環(huán)境中測(cè)試身體皮膚燒傷程度，因此利用該系統(tǒng)既可以進(jìn)行服裝整體熱防護(hù)性能的測(cè)評(píng)，還可以研究影響服裝熱防護(hù)性能的各種因素，從而縮短阻燃熱防護(hù)新材料以及服裝的研究周期，促進(jìn)行業(yè)的快速發(fā)展。

4.2? 火災(zāi)模擬系統(tǒng)和防護(hù)服測(cè)試方法相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法

由于船舶火災(zāi)有其特有的環(huán)境和特點(diǎn)，因此若要全面評(píng)價(jià)船用滅火防護(hù)服的防護(hù)性能水平和適用性，并確立船用滅火防護(hù)服科學(xué)合理的技術(shù)指標(biāo)體系，應(yīng)借助于船舶火災(zāi)模擬系統(tǒng)和服裝防護(hù)性能測(cè)試試驗(yàn)，將二者結(jié)合起來(lái)，才能真正促進(jìn)船用滅火防護(hù)服的改進(jìn)和發(fā)展。

如何將火災(zāi)模擬系統(tǒng)和防護(hù)性能測(cè)試試驗(yàn)二者結(jié)合對(duì)防護(hù)服進(jìn)行性能水平的真實(shí)評(píng)價(jià)并最終指導(dǎo)防護(hù)服的選用，需要建立一套科學(xué)合理的評(píng)價(jià)及選用流程，該流程包括以下幾點(diǎn)：

（1）根據(jù)火災(zāi)模擬系統(tǒng)，對(duì)船舶機(jī)艙火災(zāi)發(fā)展過(guò)程進(jìn)行研究，分析研究火災(zāi)溫度變化情況，建立與火源不同距離的火災(zāi)強(qiáng)度及溫度模型;

（2）研究纖維的物理性能、紗線及織物結(jié)構(gòu)與熱傳遞的關(guān)系，建立織物傳熱仿真模型，明確防護(hù)材料熱防護(hù)性能的影響因素;

（3）利用燃燒假人系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)個(gè)體防護(hù)裝備阻燃抗熱性能的定量測(cè)試評(píng)價(jià);

（4）根據(jù)與火源不同距離的火災(zāi)強(qiáng)度及溫度模型，建立專(zhuān)用燃燒器和火場(chǎng)環(huán)境模擬系統(tǒng)，創(chuàng)造穩(wěn)定安全可靠的火場(chǎng)環(huán)境;

（5）分析著裝人體在火場(chǎng)環(huán)境中的重點(diǎn)防護(hù)部位，優(yōu)化設(shè)計(jì)面料組分、服裝功能結(jié)構(gòu)和層次配套，開(kāi)發(fā)出適合船用環(huán)境的防護(hù)服裝;

（6）將改進(jìn)的防護(hù)服裝在船舶消防訓(xùn)練中使用，收集使用者建議，經(jīng)反復(fù)優(yōu)化后推廣使用。

5? ? 船舶用滅火防護(hù)服的使用建議

經(jīng)過(guò)對(duì)船舶火災(zāi)的分析及目前使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，對(duì)船用滅火防護(hù)服的使用提出如下建議：

（1）加強(qiáng)對(duì)船上消防作業(yè)人員進(jìn)行滅火防護(hù)服產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，分清不同產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及不同產(chǎn)品的使用環(huán)境區(qū)別;

（2）消防和海事部門(mén)，應(yīng)對(duì)消防員穿戴滅火防護(hù)服、呼吸器等防護(hù)裝備制定著裝程序，指導(dǎo)消防作業(yè)人員的實(shí)際操作，并預(yù)先知道在實(shí)際滅火操作中因穿著防護(hù)服帶來(lái)的不便，對(duì)因穿著不便帶來(lái)的影響進(jìn)行提前評(píng)估;

（3）取消連體式滅火防護(hù)服的背囊設(shè)計(jì);

（4）? 繼續(xù)提高接近式滅火救援服的性能指標(biāo)要求，以真正契合其使用環(huán)境。

6? ? 結(jié)束語(yǔ)

船舶火災(zāi)的特點(diǎn)決定了船舶消防在一定程度上比陸上消防更具挑戰(zhàn)性，船用滅火防護(hù)服作為保護(hù)消防作業(yè)人員的裝備越來(lái)越得到重視。因此，建立船用滅火防護(hù)服性能指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，根據(jù)船舶火災(zāi)模擬系統(tǒng)，對(duì)船用滅火防護(hù)服各性能指標(biāo)進(jìn)行合理定量是亟待解決的重要問(wèn)題，也是指導(dǎo)船用滅火防護(hù)服創(chuàng)新研發(fā)的方向。