內河船舶機艙防火窗戶設計分析

吳曉洪

0 引言

隨著我國內河航運業的不斷發展，內河船舶數量的不斷增加，內河船舶逐漸老齡化[1-2]，再加上內河船舶實施設備狀況較差，船員的防火安全意識較差，船舶的管理不到位，使得船舶機艙火災事故也逐步上升，船舶機艙火災事故給我國航運業造成了重大的經濟損失和人員傷亡[3-4]。本文對內河船舶機艙火災事故進行案例分析，并提供一種全新的機艙防火窗戶結構設計方案。

1 內河船舶機艙防火窗戶現狀

為研究我國內河船舶機艙防火窗戶結構設計，本文選擇長江流域的內河散貨船作為研究對象。

船舶機艙是船體容易發生火災的區域，在機艙發生火災時，需要將機艙的防火窗戶關閉，以減少外界空氣的進入，即減少氧氣的進入，以方便進行滅火。在正常使用時，需要將機艙得到窗戶外打開，便于機艙內的空氣對流。目前機艙防火窗戶采用翻蓋的打開方式，通常在窗戶的正上方設置有掛鉤用于掛接翻蓋使窗戶保持打開狀態。內河船舶機艙防火窗戶見圖1。

圖1 風力發電驅動船舶的結構示意圖

2 內河船舶機艙火災事故案例分析

一般情況下，機艙滅火操作程序主要包括：1）關閉機艙的門、窗、通風筒；2）切斷機艙油泵、風機及上建風機貨倉風機，迅速關掉速閉閥；3）釋放機艙CO2進行滅火。

對某內河船的火災事故進行調查研究。由圖3和圖4 可知，集控室內的火勢很大，配電板、控制臺等均被嚴重燒毀。由圖5 和圖6 可知，機艙底層電箱僅部分燒壞，日用油柜并未發生燃燒和爆炸，機艙壁的防火絕緣材料和CO2系統能起到一定保護作用。此次火災可能始于集控室的電氣著火。由圖7 和圖8 可知，火災是由下而上迅速蔓延的，上層建筑及駕駛室設備都被嚴重燒毀。由圖9 和圖10可知，機艙CO2系統基本可以正常使用，但結構防火不達標，這導致通信電話被燒毀。

圖3 配電板后側部位

圖4 配電板側面部位

圖5 機艙底層平臺電箱

圖6 機艙底層平臺日用油柜

圖7 駕駛室內的控制臺

圖8 駕駛室甲板

圖9 CO2瓶組

圖10 CO2房間

該船在進行機艙CO2系統滅火時，由于火勢太大、溫度太高，部分機艙防火窗戶的掛鉤不能正常脫鉤，機艙防火窗戶不能全部有效關閉，不能有效減少外界空氣的進入，削弱了機艙CO2系統的滅火效果，機艙火焰外撲，機艙滅火效果不明顯，最終造成上百萬的經濟損失。經綜合分析可知，目前現有內河船舶的機艙防火窗戶均使用普通掛鉤，在機艙失火的情況下該掛鉤無法在很短的時間內脫鉤，這會導致機艙防火窗戶不能有效關閉，機艙CO2系統達不到最佳的滅火效果，進而給船東造成重大經濟損失。內河船舶有必要普及使用新型機艙防火窗戶。

3 內河船舶機艙防火窗戶設計分析

3.1 設計背景

機艙是船舶容易發生火災的區域，在機艙發生火災時，需要將機艙的防火窗戶關閉，減少外界空氣的進入，以便滅火。在正常使用時，需要將機艙的窗戶打開，使機艙內的空氣對流，便于工作人員在機艙內進行操作。根據現有相關技術，由于機艙是采用翻蓋的方式打開，通常在窗戶的正上方設置用于掛接翻蓋的掛鉤，以使窗戶保持打開狀態。該技術存在以下缺陷：當機艙發生火災時，火焰通常會從窗口竄出，掛鉤受熱發生變形，不方便脫鉤，致使機艙窗戶無法關閉，不利于機艙滅火。

3.2 設計方案

針對現有技術存在的不足，本文設計了2 種機艙防火窗戶，可有效解決機艙發生火災時無法在很短的時間關閉機艙防火窗戶或不能關閉機艙防火窗戶進行滅火的問題。

1）方案1

支撐式機艙防火窗戶結構示意見圖11。在窗口處設置有用于支撐翻蓋保持打開狀態的支撐組件，支撐組件包括用于支撐在窗口處和翻蓋之間的多段沿直線設置的支撐柱，在支撐柱之間設置有碎裂件，所述碎裂件采用熱脆性材料制作。當機艙內部著火時，若無法通過人工關閉窗口的翻蓋，機艙的內部火勢越來越大，其火焰通過窗口竄出，設置在窗口與翻蓋之間的支撐組件受到火焰炙烤，同時支撐組件受到翻蓋的下壓力，采用熱脆性材料制作的碎裂件發生炸裂，翻蓋在自身的重力下即可關閉窗口，減少外界空氣的進入，有助于對機艙內進行滅火。

圖11 支撐式機艙防火窗戶結構示意圖

碎裂件為內部中空的條狀構件，相鄰支撐柱和碎裂件采用螺紋連接。方案1具有如下優點：1）碎裂件受到高溫火焰時，易發生斷裂，機艙防火窗戶依靠自重實現關閉；2）碎裂件采用螺紋連接，便于更換。

2）方案2

掛鉤式機艙防火窗戶結構示意見圖12。在機艙壁外側鉸接有用于封閉窗口的封蓋，在機艙壁的頂部設有甲板，甲板朝向窗口的一側轉動安裝有掛接組件，掛接組件包括連接桿、用于掛接封蓋的鉤體。在連接桿和鉤體之間連接固定破碎件，破碎件為一個錐臺狀構件，在其兩端分別開設有固定孔，連接桿和鉤體分別固定在固定孔內，破碎件采用熱脆性材料制作。在正常使用時，將掛接組件的掛鉤掛接在封蓋上，即可使封蓋保持開啟狀態。在遇到船艙內部發生火災時，火焰竄出，設置在連接桿和鉤體之間的破碎件在高溫的環境下發生碎裂，掛接組件失去結構穩定性，在封蓋的自身重力作用下，窗口自動關閉。

圖12 掛鉤式機艙防火窗戶結構示意圖

方案2具有如下優點：1）碎裂件受到高溫火焰時易發生斷裂，機艙防火窗戶依靠自重關閉；2）碎裂采用螺紋連接，便于更換。

上述2 種機艙防火窗戶機構設計方案的關鍵技術是碎裂件，建議采用熱脆性材料制作碎裂件。

4 結論

本文以長江流域的內河散貨船為研究對象，對某內河船的火災事故進行調查研究，分析了目前內河船舶機艙防火窗戶存在的安全隱患。本文提出了2種機艙防火窗戶設計方案，可有效解決機艙發生火災時，無法關閉翻蓋進行滅火的問題。希望相關海事部門、船舶設計單位、船舶檢驗機構、航運企業等相關單位加大對目前內河船舶機艙防火窗戶結構設計的關注度。針對內河船舶機艙防火窗戶結構設計，建議采用一些比較安全可靠的機艙防火窗戶結構設計，譬如新型機艙防火窗戶。