Passenger sdesign for fire safety: a risk-Based Approach

Ιωάννα, Κορομηλά; Ioanna, Koromila

dc.contributor.author	Ιωάννα, Κορομηλά	el
dc.contributor.author	Ioanna, Koromila	en
dc.date.accessioned	2024-08-30T06:42:46Z
dc.date.available	2024-08-30T06:42:46Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/60048
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27744
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Fire safety	en
dc.subject	Ship design	en
dc.subject	Design fires	en
dc.subject	Risk function	en
dc.subject	Pυρασφάλεια	el
dc.subject	Σχεδίαση πλοίου	el
dc.subject	Διακινδύνευση	el
dc.subject	Προσομοίωση σεναρίων πυρκαγιάς	el
dc.subject	CFD fire simulations	en
dc.title	Passenger sdesign for fire safety: a risk-Based Approach	en
dc.title	Σχεδιασμός πλοίου για πυρασφάλεια: προσέγγιση με βάση την Διακινδύνευση	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Ship fire safety	el
heal.language	en
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-03
heal.abstract	Η πυρασφάλεια είναι ένα από τα πιο σημαντικά ζητήματα ασφάλειας στη ναυτιλία, ειδικά για τα επιβατηγά πλοία λόγω του σημαντικού αριθμού ατόμων που βρίσκονται σε αυτά. Το ισχύον ρυθμιστικό πλαίσιο για την ασφάλεια στη θάλασσα εφαρμόζει περιγραφικού τύπου μέτρα για την πρόληψη, την προστασία και την κατάσβεση πυρκαγιάς. Τα τελευταία χρόνια, ο Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός έχει υιοθετήσει ειδικό πλαίσιο για την αποδοχή σχεδιάσεων ισοδύναμης ασφάλειας με βάση την αξιολόγηση απόδοσης. Ωστόσο, η εγγενής τυχαιότητα μιας πυρκαγιάς σε πλοίο δεν έχει ακόμη αντιμετωπιστεί συστηματικά. Η παρούσα διατριβή έχει ως βασικό στόχο την ανάπτυξη μιας νέας μεθοδολογίας για την αξιολόγηση πυρασφάλειας πλοίων μέσω υπολογισμού πιθανοτήτων και διακινδύνευσης, συμβάλλοντας σημαντικά στη διαδικασία σχεδιασμού του πλοίου με την ποσοτική εκτίμηση διακινδύνευσης έναντι πυρκαγιάς. Το νέο μοντέλο διακινδύνευσης αποτελεί μια συνάρτηση πυκνότητας διακινδύνευσης ανθρώπινων απωλειών από πυρκαγιά που εκδηλώνεται σε πλοίο εντός ενός χρονικού διαστήματος αναφοράς και υπολογίζεται ως το γινόμενο της πιθανότητας να προκύψει ανεπτυγμένη πυρκαγιά και των πιθανών ανθρώπινων απωλειών δεδομένης της πυρκαγιάς, ενσωματώνοντας πληροφορίες από τη διάταξη του πλοίου, την κατασκευή και την εφαρμογή εύφλεκτων υλικών. Η πιθανότητα να προκύψει ανεπτυγμένη πυρκαγιά υπολογίζεται από το γινόμενο της πιθανότητας ανάφλεξης σε κάθε πιθανή θέση στο πλοίο και της πιθανότητας αστοχίας του αυτόματου συστήματος πυρόσβεσης στο αμέσως προγενέστερο της ανάφλεξης χρονικό διάστημα. Η εκτίμηση των πιθανοτήτων αυτών γίνεται με καθιερωμένες μεθοδολογίες, όπως είναι η μοντελοποίηση συστημάτων και η ανάλυση δέντρων σφαλμάτων. Ο υπολογισμός της κατανομής ανθρώπινων απωλειών, από την άλλη πλευρά, βασίζεται στη χρήση προηγμένων εργαλείων υπολογιστικής θερμο-ρευστοδυναμικής για την προσομοίωση πυρκαγιάς και εργαλείων προσομοίωσης εκκένωσης. Αρχικά, χρησιμοποιείται η θεωρία της δυναμικής πυρκαγιάς για την ανάπτυξη μιας παραμετρικής μαθηματικής αναπαράστασης της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς που καθορίζει αντιπροσωπευτικά σενάρια έντασης πυρκαγιάς, ενώ στη συνέχεια κάθε σενάριο πυρκαγιάς συνδυάζεται με μια σειρά σεναρίων εκκένωσης όπου λαμβάνεται υπόψη η ανθρώπινη συμπεριφορά σε περιβάλλον πυρκαγιάς και αξιολογείται η επιβίωση. Τόσο η εξάπλωση της πυρκαγιάς όσο και η εκκένωση εμπεριέχουν μια ποικιλία αβεβαιοτήτων που λαμβάνονται υπόψη προκειμένου να εκτιμηθεί η κατανομή των ανθρώπινων απωλειών. Από τη συνάρτηση διακινδύνευσης είναι δυνατή η χρήση πρακτικών δεικτών διακινδύνευσης συμβάλλοντας στην υιοθέτηση μιας, όσο το δυνατό, αντικειμενικής διαδικασίας λήψης αποφάσεων. Τέλος, μέσω εφαρμογής σε μέρος ζώνης πυρασφάλειας κρουαζιερόπλοιου, αναδεικνύονται οι ποικίλες δυνατότητες αξιολόγησης που παρέχει το νέο μοντέλο διακινδύνευσης. Υπολογίζεται η συνάρτηση διακινδύνευσης καθώς και δείκτες διακινδύνευσης που προκύπτουν από τη συνάρτηση και εντοπίζονται χώροι υψηλής διακινδύνευσης έναντι πυρκαγιάς. Έπειτα, πραγματοποιείται μια συγκριτική αξιολόγηση έναντι μιας εναλλακτικής σχεδιαστικής λύσης και αναδεικνύεται η χρησιμότητα της νέας μεθόδου στη διαδικασία αξιολόγησης υποψήφιων σχεδιαστικών λύσεων. Για την ολοκληρωμένη θεώρηση της πυρασφάλειας επιβατηγών/οχηματαγωγών πλοίων, προτείνεται μια συμπληρωματική μεθοδολογία για ειδικούς χώρους όπως είναι το κατάστρωμα οχημάτων. Παρουσιάζεται μια εφαρμογή αυτής της μεθοδολογίας όπου αξιολογείται η προσβασιμότητα και επιβιωσιμότητα σε ένα καταστρώματος οχημάτων επιβατηγού/οχηματαγωγού πλοίου με ιδιαίτερη έμφαση στην επίδραση του αερισμού στην επιβίωση.	el
heal.abstract	Fire safety is one of the most important safety issues in shipping, especially for passenger ships due to the significant number of people traveling or serving onboard. The current maritime safety regulatory framework determines prescriptive measures related to fire prevention, protection, and extinction. In an attempt to move forward, the International Maritime Organization permitted the acceptance of fire safety- equivalent designs based on performance-based assessment. However, the inherent randomness of onboard fire events has not yet been systematically addressed. The current thesis aims to advance the ship fire safety assessment by integrating it with probability and risk calculations, contributing significantly to quantifying fire safety in the ship design process. A risk function is introduced combining the probability of fire development and the resulting human loss distribution given this fire accident, incorporating information from the ship layout, structural elements, and combustible materials. The probability of fire development is expressed as the product of the probability of ignition occurrence at any onboard location and the probability of failure of the automatic fire extinguishing system installed in the vicinity of this location. Established methodologies, including system modeling and fault tree analysis, are leveraged to estimate these probabilities. On the other hand, the human loss distribution is estimated on the basis of computational thermos-fluid dynamics simulations, whereby a fire is simulated, and advanced evacuation simulations. The theory of fire dynamics is utilized to develop a parametric mathematical representation of fire behavior that defines representative fire intensity scenarios. Each fire scenario is coupled with a series of evacuation scenarios where human behavior in a fire environment is considered. Both the fire spreading, and evacuation involve a variety of uncertainties that are taken into account in order to estimate the human loss distribution. Practical risk indices can be further derived from the risk function contributing to more objective decision-making. In order to demonstrate the effectiveness of the proposed approach, the fire safety of a part of a cruise ship's fire zone accommodating public spaces is investigated. By employing suitable risk indices, spaces of high fire risk are identified. A comparative evaluation is further performed against an alternative design solution demonstrating the capability of the model to rank candidate designs. A complementary methodology for spaces requiring special treatment, in particular car decks, is also proposed. This is intended to assess onboard spaces where passengers and crew are not supposed to be present during the voyage. An application of this methodology is presented focusing on the accessibility of a car deck of a Ro-Ro passenger ship with particular emphasis on the effect of ventilation on survivability.	en
heal.sponsor	Eugenides Foundation scholarship (2015 - 2018)	en
heal.sponsor	Υποτροφία από το Ευγενίδιο Ίδρυμα (2015-2018)	el
heal.advisorName	Κωνσταντίνος, Σπύρου	el
heal.advisorName	Kostas, Spyrou	en
heal.committeeMemberName	Γεράσιμος, Αθανασούλης	el
heal.committeeMemberName	Ζωή, Νιβολιανίτη	el
heal.committeeMemberName	Γεώργιος, Ζαραφωνίτης	el
heal.committeeMemberName	Νικόλαος, Θεμελής	el
heal.committeeMemberName	Κωνσταντίνος, Κηρυττόπουλος	el
heal.committeeMemberName	Μαρία, Φούντη	el
heal.committeeMemberName	Κωνσταντίνος, Σπύρου	el
heal.committeeMemberName	Kostas, Spyrou	en
heal.committeeMemberName	Zoe, Nivolianitou	en
heal.committeeMemberName	George, Zaraphonitis	en
heal.committeeMemberName	Nikolaos, Themelis	en
heal.committeeMemberName	Maria, Founti	en
heal.committeeMemberName	Konstantinos, Kirytopoulos	en
heal.committeeMemberName	Gerassimos, Athanasoulis	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	265 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false