浅析船舱内火灾蔓延趋势

摘要：文章围绕船舱火灾的蔓延趋势开展研究，通过分析船舶密闭空间、结构复杂等特点，探讨了影响火灾蔓延的关键因素。研究发现，船舱火灾在发展过程中呈现出明显的阶段性和方向性特征，温度、压力等参数的动态变化规律对火势蔓延起决定性作用。火灾破坏从设备到结构的演进过程具有显著的连续性，认识这些特征，为提高船舱火灾防控能力提供了理论基础。研究结果可为船舶消防设计和应急处置提供参考，对提升海上航行安全具有重要意义。

关键词：船舱火灾；蔓延趋势；破坏演进

一、引言

船舶作为海上运输的重要载体，其安全性始终是航运业关注的核心问题。船舱火灾作为船舶事故中最为严重的灾害之一，不仅威胁船员生命安全，更容易造成巨大的经济损失和环境污染[1]。船舱环境的特殊性，比如密闭空间、复杂结构、易燃物品众多等特点，使得火灾发生后的蔓延过程具有独特性和复杂性，这给火灾防控带来了巨大挑战。随着船舶运输规模的扩大和船型的多样化，船舱火灾的防控技术亟需提升。深入研究船舱内火灾蔓延趋势，对于完善船舶消防系统设计、优化应急处置方案、提高船员安全意识具有重要意义。本文旨在探究船舱火灾蔓延的特征规律，通过分析火灾发展的各个阶段及其影响因素，为提升船舱火灾防控能力提供理论支持。

二、蔓延的主要因素

船舱火灾的蔓延过程受多个关键因素的影响，这些因素相互作用，共同决定了火灾发展的趋势[2]。火源的位置和强度是影响火灾蔓延的根本因素。火源位于舱室底部时，由于热气流上升，火势向上蔓延速度较快；而当火源位于上部时，热辐射效应会加速周围可燃物的燃烧，使火势呈放射状扩散。舱内的空气流通条件对火灾蔓延起着重要的调控作用。通风系统的开启状态、气流方向和强度都会影响氧气供应和热量传递，从而改变火势蔓延的速度和方向。良好的通风可能加速火势蔓延，而密闭空间则可能因缺氧导致火势受限。船舱内的建筑材料燃烧特性差异显著，这直接影响着火灾的蔓延方式。木质材料易燃且燃烧剧烈，会加快火势蔓延；而金属材料虽然不易燃烧，但具有良好的导热性，容易促进热量传递，间接加速火灾扩展。舱内的布局和空间结构也是影响火灾传播的重要因素。设备分布的密集程度、走道的宽度和连通性，以及舱室的分隔方式，都会影响火势蔓延的路径选择。合理的防火分区和隔离设计，能够有效控制火势蔓延范围，而狭窄的通道和复杂的空间结构则容易加快火势蔓延速度。

三、火灾蔓延趋势与预防对策

（一）船舱火灾发展两个阶段趋势

船舱火灾在发展过程中呈现出明显的阶段性特征。在初燃期，由于可燃物迅速分解释放出大量可燃气体，加之船舱密闭空间内氧气充足，火势呈现快速上升趋势。这一阶段温度迅速攀升，热辐射强度不断增加，促使周围可燃物达到燃点，导致火灾规模急剧扩大。热气流的上升和辐射换热作用加快了火势蔓延，导致初燃期的火灾发展表现出强烈的爆发性特征。当火灾发展到全面燃烧期时，由于船舱内可燃物持续燃烧，温度和压力达到相对稳定状态。这一阶段的特点是火势发展趋于平稳，燃烧速率基本保持恒定。舱室内的温度、压力等参数虽有波动，但整体维持在一个相对稳定的水平。这种稳定性主要取决于可燃物的供应量、通风条件以及舱室空间的限制因素，直到可燃物耗尽或救援措施介入才会改变这一趋势。

（二）船舱火灾空间扩展趋势

船舱火灾的空间扩展呈现出明显的垂直向上和水平四周蔓延的特点。在垂直方向上，由于热气流具有向上浮升的特性，火灾首先表现出强烈的向上蔓延趋势。热烟气层快速上升并在舱顶积聚，形成高温区域，通过热辐射和对流作用加热上层舱室结构和设备。这种垂直蔓延加速了上层可燃物的燃烧，导致舱室分层结构的破坏，使火势突破层间防火隔离，进一步向上发展。在水平方向上，火灾的蔓延主要受舱室布局和通风条件的影响。随着火源周围温度的升高，热量通过辐射、传导和对流方式向四周扩散。热气流在舱顶积聚后开始向下辐射，加热下方区域的可燃物，形成环状蔓延态势。舱室内的通风气流会影响火势的蔓延方向，顺风向的火势蔓延速度明显快于逆风向。船舱内的管线、电缆等线性构件也为火势的水平蔓延提供了便利通道，而舱壁上的开口、门窗等则成为火势突破并向相邻舱室扩展的关键部位，最终可能导致火灾在整个层面上的全面扩展。

（三）船舱火灾参数变化趋势

船舱火灾过程中，温度、压力、烟气浓度和氧气含量等关键参数呈现出复杂的动态变化规律。火灾初期，由于燃烧剧烈释放大量热量，舱室温度急剧上升，在短时间内可达数百摄氏度。这种温度快速升高的趋势在舱室上部表现得尤为明显，形成显著的温度梯度。随着火势发展，舱室内温度分布逐渐趋于层化，上部温度可达800-1000℃，而下部温度相对较低，形成典型的热分层现象。

舱室内压力的变化与温度密切相关。火灾发生后，高温导致气体膨胀，在密闭空间内形成正压。压力的变化趋势会随着舱室密闭程度的不同而表现出显著差异。在密闭性较好的舱室中，压力快速升高可能导致舱壁变形甚至破裂；而在通风条件较好的舱室内，压力波动相对较小，主要表现为局部压差的变化。烟气与氧量的变化呈现此消彼长的关系。火灾初期，剧烈燃烧消耗大量氧气，同时产生浓密的烟气。烟气浓度随火势发展而迅速增加，在舱顶率先积累并逐渐向下扩展。氧气含量则呈现持续下降趋势，从正常的21%可降至10%以下，当氧气含量降至某一临界值时，可能导致燃烧方式的改变，转变为缺氧燃烧。这种烟气与氧量的消长变化直接影响着火灾的发展趋势和燃烧特性，是预测火灾发展和制定灭火策略的重要参考依据。

（四）船舱火灾破坏演进趋势

船舱火灾的破坏演进表现为由局部到整体、由非承重构件到承重结构的渐进过程，对舱内设备和舱壁结构造成严重损毁。在火灾初期，高温首先导致舱内电气设备功能失效，电线电缆的绝缘层迅速熔化、碳化，引发电路短路，加剧火势蔓延。通信设备、控制仪表等精密仪器在高温环境下性能迅速退化，最终丧失功能。易燃的家具、床具等生活设施快速燃烧，释放大量热量和有毒气体，加速舱室温度上升。机械设备受热膨胀变形，金属零部件的机械性能下降，润滑系统失效，导致设备运转故障甚至瘫痪。

四、结语

船舱火灾蔓延是一个复杂的动态演化过程，涉及火源、空气、材料、结构等多重因素的相互作用。通过系统分析船舱火灾蔓延趋势可以发现，火灾从初燃期到全面燃烧期的发展、从垂直向上到水平四周的扩展，以及温度、压力、烟气、氧量等参数的动态变化，均呈现出鲜明的规律性特征。这些特征的深入认识，对于准确把握火灾发展态势、预判破坏程度具有重要意义。船舱火灾破坏的演进规律表明，从设备损毁到结构破坏的过程具有明显的层次性和连续性，这为火灾防控提供了重要的理论依据。

参考文献

[1]李捷，黄文斯. 基于深度神经网络和趋势特征向量的舱室火灾蔓延预测[J]. 船电技术，2024，44（6）：73-78.

[2]范凯，谢胤，王艳真，等. 船舶机舱火灾热烟分布特性仿真及安全评估[J]. 安全与环境工程，2024，31（4）：29-36.