李連茹 張 劍

（天津中交博邁科海洋船舶重工有限責(zé)任公司，天津300456）

0 前言

各船級社規(guī)范和國際海上人命安全公約（SOLAS公約）（以下簡稱規(guī)范）均對水滅火系統(tǒng)的裝備和系統(tǒng)的安置提出了各種要求，為保障船舶安全起著極為重要的作用。絕大多數(shù)船舶都安裝有水滅火系統(tǒng)，正因為其常用，對于規(guī)范認識的誤區(qū)往往根深蒂固。

船舶水滅火系統(tǒng)由消防泵、應(yīng)急消防泵及其獨立的海水箱、消防管路、消防栓、消防水帶、消防水槍及國際通岸接頭等組成；把水通過管路輸送到設(shè)于船舶各處的消防栓，用水帶和水槍施救滅火。

規(guī)范規(guī)定了各種船舶的消防泵總排量，又規(guī)定了各種船消火栓處壓力（即使小船規(guī)定的12 m射程也可看作是對壓力的規(guī)定）；既規(guī)定了消防總管要傳輸2臺泵的最大排量，又規(guī)定了機器處所和外部處所、其他起居處所和服務(wù)處所的水槍噴嘴口徑，其實也就規(guī)定了各種船舶及其不同處所的滅火強度。只不過規(guī)范為了敘述方便，將條文放在不同之處，組合起來應(yīng)該是一個完整的概念。

1 消防泵

1.1 消防泵配置要求

SOLAS公約要求船舶應(yīng)該按下述要求配備獨立驅(qū)動的消防泵：

A.對于客船：

4 000 GT及以上 至少3臺

4 000 GT以下 至少2臺

B.對于貨船：

1 000 GT及以上 至少2臺

1 000 GT以下 至少2臺動力泵，其中之一應(yīng)為獨立驅(qū)動。

普通船舶消防泵數(shù)量按各船級社規(guī)范要求配置，見表1。

表1 不同船級社對普通船舶消防泵數(shù)配量要求

SOLAS公約要求2 000 GT及以上的貨船，如任何一艙室失火會使所有的消防泵失去作用，則應(yīng)有固定獨立驅(qū)動的應(yīng)急消防泵作為替代設(shè)施。該泵須能供給兩股水柱，并使主管機關(guān)滿意。應(yīng)急消防泵應(yīng)為獨立的、由動力驅(qū)動和自給水的泵。根據(jù)CCS的最新要求，應(yīng)急消防泵的布置，應(yīng)在船舶營運中可能遇到的縱、橫傾條件下使其總吸頭不超過4.5 m，同時吸入管路的設(shè)計應(yīng)使吸頭損失減至最少。應(yīng)急消防泵及其動力源應(yīng)布置在消防泵及其動力源處所的外部，且安全、容易到達的地點不希望放置在與機爐艙相鄰的艙室內(nèi)；如不能避免，則共用艙壁和甲板的防火結(jié)構(gòu)應(yīng)制成A60級。

1.2 消防泵排量計算

消防泵總排量計算見表2。

表2 消防泵總排量計算

上述消防泵總排量不包括油船甲板泡沫滅火系統(tǒng)的供水。CCS要求，如水滅火系統(tǒng)用于液貨船的甲板泡沫滅火系統(tǒng)時，則消防泵的排量還應(yīng)滿足在甲板泡沫滅火系統(tǒng)工作時，能同時從消防總管按所需壓力噴射2股12 m射程水柱的要求。

每臺消防泵最小排量核算（在各消防泵排量不同時才需核算）見表3。

表3 每臺消防泵最小排量核算

消防泵的總排量是按艙底泵的總排量的三分之二算出來的，并不是越大越好，這樣滅火時才能來得及及時將水抽除，不至于把船搞沉。CCS規(guī)定，如果設(shè)置消防泵的臺數(shù)多于規(guī)定數(shù)量，則這些所增加泵的排量應(yīng)取得CCS同意。

選用排量不同的消防泵時，規(guī)范規(guī)定了最小水泵的排量，也就確保了在大泵檢修時，只開小泵也不至于把滅火強度降得太低。

應(yīng)急消防泵排量見式（1）：

式中：Q應(yīng)——應(yīng)急消防泵排量，m3/h；

Q總——消防泵總排量，m3/h

Q應(yīng)任何情況下不得少于25 m3/h。如應(yīng)急消防泵向機艙固定式泡沫系統(tǒng)供水，則它的容量還應(yīng)滿足此用途需要量。規(guī)范同樣規(guī)定了應(yīng)急消防泵的最小排量，也就能確保應(yīng)急消防泵在使用時的滅火強度。

2 消防總管直徑計算

消防總管直徑d不小于式（2）計算值：

式中：d——消防總管直徑，mm；

LPP——垂線間長，m

SOLAS公約和各船級社規(guī)范中規(guī)定，消防總管和消防水管的直徑應(yīng)足以有效地分配從2臺同時工作的消防泵輸送所需的最大水量，但對貨船，其直徑僅需滿足排送140 m3/h的水量。此時消防總管直徑d為：

式中：d——消防總管直徑，mm；

Q——2臺同時工作的消防泵輸送所需最大出水量，m3/h；

v——鋼管內(nèi)海水流速，m/s，一般鍍鋅鋼管內(nèi)取3 m/s，因此上式演變?yōu)椋?/p>

對于貨船 d不超過 125 mm，客船 d不超過180 mm，但任何情況下，d不得小于50 mm。

3 消防水槍

規(guī)范要求船用標(biāo)準(zhǔn)水槍應(yīng)為認可的設(shè)有關(guān)閉裝置的兩用型式（水霧/水柱）。標(biāo)準(zhǔn)水槍口徑應(yīng)為12 mm、16 mm和19 mm（或盡可能與之相近）。在起居處所和服務(wù)處所，不必使用尺寸大于12 mm的水槍。在機器處所和外部處所，水槍的尺寸應(yīng)能從最小的泵，在規(guī)定壓力下的兩股水柱中，獲得最大限度的出水量，但不必使用大于19 mm的水槍。

規(guī)范中規(guī)定了各種船在消防栓處的最低壓力，但一般只把它用于管路計算，并沒有把它當(dāng)作對滅火強度的規(guī)定，也沒把它當(dāng)成驗收的標(biāo)準(zhǔn)。其實，在規(guī)定了消防栓處的最低壓力，再配以一定口徑噴嘴的水槍，對各處所的最低滅火水量和射程都作了規(guī)定。為了說清這個問題，我們引用了公安部七局（消防局）所編的《消防技術(shù)裝備》中的“直流水槍噴射密集水流的技術(shù)性能表”（見表4）。

與規(guī)范不同的是，該表的水壓是水槍前的壓力，規(guī)范（或法規(guī)）規(guī)定的是消防栓處的最低壓力，兩者之間還有水龍帶約2 m水頭損失。為了便于選取水槍的噴嘴口徑和任何相鄰的水槍數(shù)目，請看表5“計算可將消防泵排量吐出的任何相鄰水槍數(shù)目”。須注意的是，法規(guī)對國內(nèi)小船要求的是12 m射程，而規(guī)范規(guī)定的國際航行船舶，對1 000 GT以下貨船要求更高：“在2臺泵同時工作，并通過規(guī)定的水槍從任何相鄰的消防栓輸送所規(guī)定的水量時，在一切消防栓處應(yīng)維持0.25 N/mm2的最低壓力”。這就是說，比打出12 m射程要求的水量更多，射程也更遠，即滅火強度更大。這是小于1 000 GT國際和國內(nèi)航行船舶的不同之處。

表4 直流水槍噴射密集水流的技術(shù)性能表

從表5我們可以看到：1）在相同的射程下，不同噴嘴口徑的水槍所需的水壓不同，排出的水量也不同；2）相同噴嘴口徑的水槍，在不同的水壓下，射程和排出的水量各不相同。水壓越大，射程越遠，噴射出的水量也越大；3）噴嘴口徑越大的水槍打相同的射程，所需的水壓越低，排出的水量也越多。在表格中，我們不難看出，消防栓處的最低壓力再配合一定噴嘴口徑的水槍，就對應(yīng)了一定的噴射滅火水量和射程。因為水槍是在消防系統(tǒng)中節(jié)流最厲害、壓頭損失最大的器具，選得不慎不妥，形成瓶頸制約，消防泵的能力就發(fā)揮不出去，規(guī)范和法規(guī)所規(guī)定的滅火強度就無法達到，因此選好水槍的重要性不言而喻。但是，消防壓力計算只算到消防栓，“在機器處所和各外部處所，水槍的尺寸應(yīng)能從最小的泵（應(yīng)急消防泵除外），在各條有關(guān)消防栓維持最低壓力的規(guī)定下，從2股水柱中獲得最大限度的出水量，但不必使用噴嘴直徑大于19 mm的水槍?！边@句話看似沒有量化指標(biāo)，其實有深刻內(nèi)涵和明確的指標(biāo)。規(guī)范對不同船舶、不同處所的要求，可根據(jù)消防泵排量大小來查出所要求的機器處所和外部處所水槍噴嘴口徑，并可查出所對應(yīng)水量、射程等，絕不是不分大小船只選噴嘴直徑12 mm的水槍、噴12 m射程即可。

其實水槍有效射程有嚴格規(guī)定：水槍射出的水量要90%能噴入直徑φ380 mm（即15英寸）的孔板內(nèi)的距離，才算有效射程。所謂“有效”，也就是說明兩點：1）能打擊到火源上的水柱是有一定強度的，灑落點不能太分散；2）因為水流集中，可以做到指哪打那的有效施救，水柱是可控的。

從表5可看出，不同噴嘴口徑的水槍，在相同的水壓下，出水流量相差很遠（12 mm與19 mm噴嘴口徑水槍的流量，甚至可相差一倍），任何失火處所可保證有2個水槍來施救，如果對水槍選定不作規(guī)范，有可能將滅火強度降低50%。

“任何相鄰水槍數(shù)”要正確理解，它根據(jù)規(guī)范要求所計算出來的消防泵大小，按系統(tǒng)工程與之匹配相應(yīng)的施放設(shè)備，這已經(jīng)科學(xué)合理地考慮了不同噸位、不同船種（客船或貨船）、不同處所（機器處所和外部處所、起居處所和服務(wù)處所）的火場規(guī)模以及與之對應(yīng)的滅火供水速率及供水總量。任何相鄰水槍數(shù)的意思是，你和我相鄰、我和它相鄰，需要相鄰多少個就打開多少個，將泵的排量吐出去；而且這幾個相鄰的消防栓是可以任意指定組合的。

表5可供設(shè)計和試驗時參考。用于設(shè)計時，按泵的排量，選DN65還是選DN50的消火栓，配多大的水槍口徑，都有一定的內(nèi)在關(guān)系，不是隨意任選。起居和服務(wù)處所，不必使用大于12 mm的水槍。但全船的消火栓口徑應(yīng)統(tǒng)一，全船的水帶口徑也應(yīng)統(tǒng)一，全船的水槍噴嘴口徑不必統(tǒng)一。船舶系泊試驗時，計算“任何相鄰水槍”的數(shù)目，亦即：計算需要多少個水槍，才能把消防泵的排量吐出去?？捎么吮?。只不過使用時，這幾個相鄰水槍在船上可任選位置。千萬注意：“任何相鄰水槍”，絕不是“任何相鄰兩個水槍”。此點，上海規(guī)范所已在1977年做過澄清，務(wù)必注意。

表5 計算消防泵排量的任何相鄰水槍數(shù)目

4 消防水帶

4.1 一般規(guī)格

SOLAS公約中規(guī)定，消防水帶應(yīng)由經(jīng)主管機關(guān)認可的不腐蝕材料制成，并具備足夠的長度將水柱噴射到可能需要使用水帶的任何處所。每條消防水帶應(yīng)配有一支水槍和必要的接頭。消防水帶與其必要的配件和工具一起，應(yīng)存放在供水消防栓或接頭附近的明顯位置，以備隨時取用。此外，在載客超過36人的客船各內(nèi)部處所，消防水帶應(yīng)一直保持與消防栓相連接。消防水帶的長度應(yīng)至少為10 m，但不超過下述長度：

機器處所15 m；

其他處所和開敞甲板20 m；

最大型寬超過30 m船舶的開敞甲板25 m。

除非船上每一消防栓配備有1條消防水帶和1支水槍，否則各消防水帶接頭與各水槍能完全互換使用。

4.2 消防水帶的數(shù)量

SOLAS公約中規(guī)定：

在客船上，每個消防栓應(yīng)至少配有1條消防水帶，并且這些水帶應(yīng)只用于滅火或在消防演習(xí)和檢驗時試驗滅火設(shè)備。

在貨船上：

1）對于1 000 GT及以上的貨船，應(yīng)配備的消防水帶數(shù)量為每30 m船長配備1條并有1條備用，但無論如何總數(shù)不得少于5條。這一數(shù)字不包括機艙或鍋爐艙所要求的水帶。

2）對于1 000 GT以下的貨船，應(yīng)配備的消防水帶的數(shù)量應(yīng)根據(jù)第1）條的規(guī)定進行計算。但在任何情況下，水帶的數(shù)量不得少于3根。

5 國際通岸接頭

國際航行的客船和500 t以上的船舶需設(shè)置國際通岸接頭，尺寸應(yīng)符合表6“國際通岸接頭標(biāo)準(zhǔn)尺寸”要求。

表6 國際通岸接頭標(biāo)準(zhǔn)尺寸

國際通岸接頭應(yīng)用鋼材或其他等效材料制成并設(shè)計成能承受1.0 N/mm2的工作壓力。法蘭的一側(cè)應(yīng)為平面，另一側(cè)應(yīng)為永久附連于船上消防栓或消防水帶的對接口。國際通岸接頭應(yīng)與適合承受1.0 N/mm2工作壓力的任何材料的墊片，連同直徑16 mm、長度50 mm的4個螺母和8個墊圈一起保存在船上。

6 消防泵壓力

所有消防泵的排出壓力Pp（MPa）可根據(jù)式（5）計算：

式中：Ps——在2臺消防泵同時工作，經(jīng)消防總管通過規(guī)定的水槍，從任何相鄰的消防栓輸送確定的水量時，在所有消防栓上應(yīng)維持的壓力（見表 5）MPa；

Pj——靜壓力（MPa），以消防泵出口至距其最遠或最高的消防栓的垂直距離計算；

P——管內(nèi)壓力損失（MPa），計至消防泵出口最遠或最高的消防栓。

其中，P=各直管段摩擦阻力之和（P1）+所有附件的局部阻力之和（P2），而管內(nèi)壓力損失可參照相關(guān)手冊管路阻力進行計算。

為確保消防栓的壓力能達到要求，在實際生產(chǎn)設(shè)計過程中可對最高和離機艙最遠的消防栓的壓力進行樣核，校核消防栓壓力是否達到要求。

計算應(yīng)根據(jù)輸水量的表格（表5），將每個消防栓作為一個受水單元，按照任何相鄰水槍的可能，分配各管段的水量。生產(chǎn)設(shè)計過程中校核消防栓的壓力是根據(jù)消防泵壓頭、靜壓、泵進口處管路壓頭損失及管段總阻力（管段總阻力需根據(jù)管路實際走向、管徑等相關(guān)參數(shù)計算），反推需校核的消防栓處的壓力。計算過程中的管內(nèi)流速是根據(jù)水量和管徑推導(dǎo)出來的。

7 結(jié)語

規(guī)范和法規(guī)的消防條文分別放置在各個章節(jié)中，要整體連貫地看，匯總起來是一個“整體消防”的概念。如果把知識變得支離破碎，不是把它看成一個有機整體的時候，就有可能顧此失彼，滿足不了規(guī)范的要求。