Nekateri najnevarnejši požari so tisti, ki jih ne vidite, da prihajajo. To ne velja le za požare v zgradbah, ampak tudi za tiste kilometre od tal na komercialnih letalskih linijah.
Številna letala imajo sisteme za zgodnje odkrivanje požarov, toda požari, ki se pričnejo na njihovih podstrešjih ali v nadstropjih – prostorih z zakrivljenimi stropi, napolnjenimi z zračnimi kanali, električnimi napeljavami in konstrukcijskimi elementi – se lahko potencialno prikradejo mimo njih.
Slika: Raziskovalci NIST-a so s simulatorjem požarne dinamike (FDS) modelirali temperature dima v celotnem oddelku letala. 3D-prikaz FDS rezultata prikazuje rezino dima, ki se dviga iz plinskega gorilnika, nameščenega na sprednji strani prostora, z barvami, ki prikazujejo temperaturo od vroče (rdeče) do hladne (modre). Avtor fotografije: NIST
“Manj verjetno je, da bi prišlo do požarov na podstrešju kot drugje v letalu, vendar jih je težko zaznati,” je povedal Haiqing Guo, znanstveni sodelavec za raziskovanje požara pri Zvezni letalski upravi (FAA). “Ko ga vidiš, je že prepozno.”
Namestitev detektorja požara v zgornje prostore je še posebej zahtevna za inženirje požarne zaščite, saj ni jasno, kako napovedati, kam se bo gibal dim med nepravilno oblikovano površino. Računalniški model za simulacijo požara, razvit na Nacionalnem inštitutu za standarde in tehnologijo (NIST), bi lahko po nedavnih posodobitvah zdaj ponudil nekaj prepotrebnih smernic. V novi študiji je skupina raziskovalcev NIST in FAA orodje preizkusila v resničnem scenariju, kjer so požari goreli v ozemljeni letalski liniji, in ugotovili, da je programska oprema natančno kopirala izmerjene temperature in pravilno prepoznala žarišča na podstrešju letala.
NIST-ov simulator požarne dinamike ali FDS simulira pretok toplote in dima, ki ga povzroča požar. Od uvedbe leta 2000 inženirji po vsem svetu uporabljajo programsko opremo za načrtovanje sistemov protipožarne zaščite stavb in za forenzične rekonstrukcije resničnih požarov. V obeh primerih se inženirji s programsko opremo naučijo, kako bi požar zagorel, ne da bi morali najprej opraviti celovite teste, ki so dragi in včasih nepraktični za izvedbo.
FDS lahko zanesljivo modelira obnašanje požara v prisotnosti ravnih površin in blokom podobnih predmetov. Ta sposobnost je dovolj dobra za levji delež scenarijev, saj je večina prostorov pravokotne oblike. Toda ukrivljene površine, kot so neravni tereni na prostem ali stropi vlakov in letal, so včasih programsko opremo zazankali.
Za upravljanje te omejitve bi inženirji, ki uporabljajo pretekle ponovitve FDS, približali ukrivljene površine majhnim škatlam, vendar je nova različica lahko boljša. Najnovejša posodobitev FDS-ju omogoča razumevanje bolj gladkih površin iz trikotnikov in v nekaterih primerih svoje simulacije približa realnosti.
NIST in FAA sta ustanovila skupino za testiranje programske opreme s primerjavo simuliranih podatkov z resničnimi podatki, zbranimi v nadzemnem prostoru komercialnega letalskega prevoznika, parkiranega v FAA William J. Hughes tehničnem centru. Ekipa je postavila plinski gorilnik bodisi spredaj bodisi zadaj in s petimi gasilci v pripravljenosti prižgala majhen plamen, ki je v najzgodnejših fazah predstavljal podstrešni ogenj. Po vsem prostoru so uredili tudi 50 temperaturnih senzorjev, da bi zajeli, kako vroč dim prehaja po zapletenem terenu podstrešja.
Avtorji študije so s pomočjo tehnologije zaznavanja in merjenja svetlobe (lidar), ki uporablja lasersko svetlobo za merjenje razdalje v treh dimenzijah, izdelali zemljevid nadstropja. Z informacijami, ki jih je posredoval lidar kot načrtom in na stotine tisoč trikotnikov kot digitalnimi gradniki so izdelali digitalno različico prostora kot nastavitev za FDS simulacije.
Skupina je izvajala in primerjala eksperimente in simulacije ter ugotovila splošno usklajenost med njima. V obeh primerih se je blizu stropa oblikovala plast vročega plina, med kovinskimi rebri, ki so obdajala strop nad plinskim gorilnikom, pa so nastali enaki žepi vročega zraka.
Začetni skoki temperature so se zgodili skoraj istočasno med nabori podatkov. Tudi temperaturne vrednosti so bile podobne, saj je bila simulirana toplota v bližini stropa v povprečju znotraj 5° C (9° F) izmerjenih vrednosti.
“Ta stopnja nestrinjanja med modelom in eksperimentom je značilna za celovite teste, zato so rezultati modela razumni,” je povedal kemijski inženir NIST Randall McDermott, soavtor poročila. “Konec koncev je naš cilj, da smo v eksperimentalni negotovosti. V tem primeru je treba še nekaj dela, da bi našli vire napak.”
Ti rezultati kažejo, da lahko nova FDS zajame več lastnosti resničnega požara v zgornjem prostoru in nakazuje, da bi lahko z nadaljnjim razvojem v prihodnosti postala zanesljivo orodje za inženirje požarne zaščite, ki načrtujejo letalske sisteme.
Ekipa poskuša FDS voditi po tej poti, jo preizkusiti pred požari na drugače oblikovanih podstrešjih in preučiti, ali lahko orodje ponovi druge vidike požara v teh prostorih, kot je koncentracija dima, kar je še ena pomembna metrika za odkrivanje požara.
Raziskovalci pravijo, da je FDS lahko koristen za učenje ne le odkrivanja požarov, temveč tudi kako gasiti. Z modeliranjem sistemov za gašenje požara, kot so vodne brizgalne, bi lahko inženirji zbrali dragocene podrobnosti o tem, kako pogasiti ali upočasniti širjenje požarov.
FDS lahko tudi dokaže, kako bodo potencialna sredstva za gašenje požara tekla in se mešala z dimom v prostorih nepravilne oblike. Izvedba teh navideznih testov bi raziskovalcem pomagala prepoznati nove kemikalije ali sisteme, ki so primerni za to delo, in zagotovila vpogled v to, kako jih najbolje uporabiti.
Povzeto po: https://techxplore.com/news/2021-03-fire-simulating-tool-in-flight-safety.html
2021 / 34
