0 引　言

舰船中存在有许多空间结构狭窄，长度数百或数十米的空间，例如升降设备井，电缆井，特种设备布置空间。这些空间基本无法全封闭。空间内部布置的有电缆和特种设备，舰员平时巡检时无法看到空间内部情况，平时也忽视里面的情况，一旦发生火灾，若不及时发现，往往会造成较大的损害。

1 舰船狭长空间结构及环境特性分析

舰船狭长空间内宽度窄、高度低、长度数百或数十米，狭长空间有的垂直于水平面，有的是平行于水平面，有的则是不规则的分布，内部分布着电缆和各种设备，电缆的数量和密度较大，电缆发热和绝缘老化都有可能引起火灾。电缆和各种设备在狭长空间内相互影响，电磁环境比较恶劣。由于舰船的狭长空间不是封闭的空间，因此外部的可燃物或流淌火会侵入狭长空间内，带来火灾隐患。舰船狭长空间内部通风差，温度和湿度往往都比较高，有的狭长空间与大气相通，盐雾也比较高。由于人员无法经常进入清洁，清洁度较低。舰船狭长空间的环境是一个高温、高湿、有盐雾、电磁环境恶劣、洁净度较低的场所。

2 舰船狭长空间火灾探测方式选择

舰船舱室火灾探测的危险特征有烟雾、火焰、温度。舱室内传感器配置若干点式的烟雾传感器、火焰传感器和温度传感器，这些传感器往往都是吸顶式安装，避免影响舱内的设备。在舰船狭长空间内，由于空间十分有限，这些传感器适装性很差。在舰船狭长空间内布置这些传感器数量可能会较多，经济性也较差。因此传统的点式传感器不适合在舰船狭长空间内布置。

舰船狭长空间内烟雾的扩散受通风条件的约束，扩散很慢，不利于烟雾的探测，同时烟雾传感器对环境的清洁度有一定要求，烟雾传感器并不适合在舰船狭长空间配置。

有的舰船狭长空间与外部相通，阳光等其他因素会影响火焰传感器的识别。

舰船狭长空间的危险源主要是电缆、外部侵入的可燃物和内置的设备。发生火灾后，由于空间有限，即使是在早期阶段温度的上升会比较明显。温度是舰船狭长空间火灾的一个显著的危险特征。随着火灾的发生，温度随时间的变化率和温度梯度会有明显的变化趋势。

针对舰船狭长空间距离长、空间窄、不适合安装常规点式传感器的特点，采用线型光纤感温探测器来监测温度非常合适。线型光纤感温探测器由测温处理器和光缆组成。光缆作为敏感元件布置在探测区域，监测温度。光缆体积小、重量轻，可以折弯，耐电磁辐射，能在易燃易爆环境使用。理论上光缆的每一点都可以探测温度，能极大的扩展温度探测空间。线型光纤感温探测器组成示意图，如图1所示。

线型光纤感温探测器的工作原理测温处理器是将脉冲激光注入光纤中，光纤产生非受激拉曼散射效应，从光纤背向散射光中分离出与温度相关的斯托克斯光和反斯托克斯光，经过计算解调得到温度信息，利用光时域反射技术对光纤上的每一处温度值进行定位。

3 舰船狭长空间火灾特性研究 3.1 危险源分布

舰船内部狭长空间多种多样，为便于分析研究，选取一种与大气联通，内部布置有特种设备、通风设施和大功率动力电缆的典型狭长空间进行研究，如图2所示。

该空间为梯形结构，上部有2条长度40 m的开口与大气联通，开口宽度为20 cm，开口为，高度1.5 m，上部宽度4 m，下部宽度2 m，长度为40 m。

大功率电缆分布在空间两侧，电缆在通大电流时，会引起显著的发热，反复热冲击的情形下，会导致电缆绝缘老化，有可能引起火灾。

特种设备安装在狭长空间的中央，若有设备发生短路等故障有可能发生火灾。

狭长空间的上部有开口，与外界相连，外部的流淌火有可能进入其中诱发火灾。

3.2 电缆火灾特性研究

该狭长空间近似梯形结构，内部两侧分布着大量大功率电缆，中间放置着设备，线型光纤感温探测器的光缆通常只能布置在两侧，为考察电缆着火后，空间内温度随时间和位置的变化，采用FDS进行仿真分析。

在顶部的两侧，每隔3 m任意选取5个温度测点，共计10个点，T₁～T₁₀，如图3所示。

电缆自身发热引起火灾，火焰所占面积往往不大，根据以往经验0.1 m²燃烧面积火焰的稳态阶段热释放率值约为100 kW，选择火源的热释放率为100 kW，火源位置设置在底部，初始温度为20 ℃，温度测点T₁的下方。温度场随时间变化云图如图4和图5所示。

由图4和图5可知，火灾刚发生时，火源位置处温度较高，顶部温度已开始上升，随着时间的推移，顶部有较大的区域温度较高。中间位置的温度始终不高。

温度测点T₁～T₁₀随时间的变化，如图6所示。由图6可知，距离火源最近的T₁测点温度最高，T₁测点在第25 s时，温度达到最高并趋于稳定，在第60 s时，温度与第20 s时，差距不大。

距离火源次近的T₂测点温度在第15 s时，温度达到稳定，温度值比起始温度高约20 ℃，其温度最高值随着羽流的变化在第55 s时达到。

狭长空间内的温度的上升从第5 s时开始出现。温度的上升速率大约为2 ℃/s。温度的最高值约为55 ℃。

3.3 设备火灾特性研究

设备火灾的火源位置设置在设备内部，初始温度为20 ℃，距离温度测点T₁，T₂，T₆ 和T₇最近。因为设备内部可燃物种类复杂，燃烧热施放率较低，依据经验，选取热释放率为70 kW。设备火灾温度场随时间变化云图如图7和图8所示。

由图7和图8可知，火灾刚发生时，设备内部的顶部温度较高，同时狭长空间内部的顶部温度开始升高，随着时间的推移，狭长空间内部的顶部有较大的区域温度开始上升，设备周围的温度也开始上升。

温度测点T₁～T₁₀随时间的变化，如图9所示。由图9可知，距离火源最近的T₁，T₂，T₆ 和T₇测点温度比其他测点温度都高，4个测点在第55 s时，温度达到最高并趋于稳定。

在第10 s时，所有测点温度与起始温度相比基本没有变化。在第30 s时，T₁测点温度已超过起始温度约15 ℃。

狭长空间内的温度的上升从第10 s时开始出现，温度的上升速率大约为1 ℃/s，温度的最高值约为40 ℃。

3.4 流淌火特性研究

流淌火的火源设置在狭长空间斜边的顶部，距离温度测点T₁和T₂较近，初始温度设置在20 ℃，流淌火多为液体火灾，依据经验，热释放率约150 kW。流淌火灾温度场随时间变化云图如图10和图11所示。

由图10和图11可知，火灾刚发生时，狭长空间内部的顶部温度开始升高，随着时间的推移，狭长空间内部的温度扩散并不明显。

温度测点T₁～T₁₀随时间的变化，如图12所示。由图12可知，距离火源最近的T₁和T₂测点温度比其他测点温度都高，2个测点在第5 s时，相比环境温度，温度就明显大幅上升。

狭长空间内的温度的上升从第2.5 s时开始出现，温度的上升速率大约为8 ℃/s，温度的最高值约为100 ℃。

4 舰船狭长空间火灾识别研究

根据3种火灾的温度场云图可知，两侧的顶部是温度敏感区域，因此为及时感知温度的变化，光缆需要布置在狭长空间内顶部两侧。

根据3种典型火灾特性的研究分析，3种火灾的最高温度差距较大，同时温度的上升速率差距也较大。采用定温报警或温度上升速率报警都无法快速识别火灾。

根据图6、图9和图12可知，离火源较近的温度测点其温度值每隔10 s与初始环境温度值较明显的差异。电缆火灾时，从第0 s至第10 s，温度从20 ℃上升至30 ℃，差值为10 ℃；从第10 s至第20 s，温度从30 ℃上升至50 ℃，差值为20 ℃。设备火灾时，从第0 s至第10 s，温度基本没变化；从第10 s至第20 s，温度从20 ℃上升至27 ℃，差值为7 ℃。流淌火灾时，从第0 s至第10 s，温度从20 ℃上升至70 ℃，差值为50 ℃；从第10 s至第20 s，温度从70 ℃上升至95 ℃，差值为25 ℃。由此可知，狭长空间内发生火灾后，每隔10 s，距离火源最近的温度测点的值与初始环境温度值的差值较大，可以作为判定火灾的依据。测得的温度值与初始环境温度值之差可以作为火灾的阈值，阈值可以根据不同种类和形状的狭长空间及不同的危险源进行设置。

5 结　语

根据舰船狭长空间的结构和环境特性进行分析，选择了火灾探测的方式，对其中一种典型的狭长空间进行了火灾特性分析，由此得出了舰船狭长空间火灾识别的方法。