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2025年8月,美国海军“新奥尔良”号两栖船坞运输舰在冲绳附近起火,扑救持续约12小时;2024年7月,印度海军“布拉马普特拉”号护卫舰在改装期间发生火灾,之后舰体严重倾斜。近年多起舰船火灾说明,钢铁巨舰并不怕火烧吗?
答案恰恰相反。舰船舱室密、管路多、通风系统复杂,火焰、烟气和高温一旦扩散,处置难度很大。藏在舱壁、甲板、管路和设备外面的隔热材料,就是舰船热防护的重要一环。
热量传递主要有传导、对流、辐射3种方式
要理解隔热材料,先要弄清热量怎么“跑”。热传递主要有3条路:一是热传导,好比铁勺一头放进热汤里,另一头很快发烫;二是热对流,热空气、烟气随气流流动,把热量带到别处;三是热辐射,火焰和高温表面会像“小太阳”一样向外放热。舰船隔热材料的任务,就是尽量挡住这3条路,让热量慢下来、火势慢下来、危险慢下来。
在舰船上,隔热材料首先用于防火分隔。机舱、弹药相关舱室、厨房、油料管路附近,都是热风险较高的部位。舱壁和甲板敷设耐火隔热层后,火灾发生时可以延缓高温穿透,尽量把火控制在起火舱室内,为关舱、断电、排烟、灭火和人员撤离争取时间。它不是替代损管行动,而是给损管行动创造条件。
美海军“约翰·斯坦尼斯”号航母舰员为管路敷设隔热包覆层(来源:Wikimedia Commons/U.S. Navy)
隔热材料还用于高温设备和管路。柴油机排气管、蒸汽管路锅炉、燃气轮机附近温度高,如果隔热不好,热量会不断向外散,既浪费能量,也会让周边舱室升温,影响人员作业和设备稳定。隔热层包得好,相当于给热源加了一层“保温罩”,让该保住的热量保住,该隔开的高温隔开。
隔热材料为什么能隔热?关键在“孔”。许多隔热材料内部不是实心的,而是布满细小孔隙。空气本身导热能力弱,被困在细孔里后又不容易流动,热量就难以快速通过。这和冬天穿羽绒服保暖类似,真正发挥作用的不只是羽绒本身,还有被蓬松结构锁住的空气。
石棉纤维细小,破碎后进入密闭舱室会带来健康风险(来源:CDC PHIL/Wikimedia Commons)
过去,一些舰船曾使用石棉类材料。石棉耐高温、价格低,但纤维粉尘进入人体后危害健康。国际海事组织已明确禁止船上新装含石棉材料。现在常见的舰船隔热材料包括岩棉、玻璃棉、硅酸铝纤维、硅酸钙材料和微孔材料等。
从各国海军应用情况看,舰船隔热与防火体系已形成较为统一的技术路线。北约海军的舰船隔热与防火设计体系具有较强的标准化特征。美国海军通常依据NAVSEA技术体系和MIL-STD相关规范,在舰艇中广泛使用满足A-60级防火分隔要求的隔热系统,并配套低烟、低毒材料以适应密闭舱室环境;英国、法国等北约成员国海军则主要依据《国际海上人命安全公约》(SOLAS)及国际海事组织(IMO)防火测试规范(FTP Code)进行材料选型与结构设计,强调舱壁耐火完整性与分区隔热能力。俄罗斯海军在逐步淘汰石棉材料后,更多采用矿物棉类替代方案。上述各类材料各有适用场景,选材时不仅要看隔热性能,还要看耐火等级、重量、厚度、吸水性、抗振性和施工维修难度,以及受火后是否产生有害烟气。
气凝胶具有纳米级孔隙结构,是典型的新型高效隔热材料(来源:NASA/JPL-Caltech/Wikimedia Commons)
新型隔热材料正在向更轻、更薄、更高效发展。比如气凝胶材料,内部孔隙达到纳米尺度,能进一步限制气体分子运动,隔热效果突出。对舰船来说,材料薄一点,舱室空间就多一点;重量轻一点,平台负担就小一点;热特征低一点,被红外探测发现的概率也会随之降低。
从工作方式看,隔热材料并不是让热量消失,而是延缓热量传递、控制热量流向。不同部位对材料要求也不同,高温管路外层要耐高温、抗振动、抗烟气冲刷;舱室保温区域要兼顾防潮、防凝露;防火分隔部位则要求材料受火后仍能保持一定完整性,并尽量减少有害烟气。
现代舰船热防护设计,通常会把隔热材料、金属外护层、固定件和通风系统统筹考虑,形成完整的热管理体系。它既关系到防火安全,也影响动力效率、舱室环境和舰船红外特征,是舰船综合防护能力的重要组成部分。(周宇宽 韩如意)
