Μελέτη εφαρμογής καταιονητήρων σε κατάστρωμα
οχημάτων ΕΓ/ΟΓ πλοίου

Κρητικός, Αθανάσιος

dc.contributor.author	Κρητικός, Αθανάσιος	en
dc.date.accessioned	2025-09-02T06:14:16Z
dc.date.available	2025-09-02T06:14:16Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62260
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29956
dc.rights	Default License
dc.subject	Πυρασφάλεια σε Πλοία	el
dc.subject	Προσομοίωση Πυρκαγιάς σε Πλοία	el
dc.subject	Σύστημα Καταιονητήρων Πλοίων	el
dc.subject	Maritime Fire Protection	en
dc.subject	Ship Fire Simulation	el
dc.subject	Sprinkler System on Ships	el
dc.title	Μελέτη εφαρμογής καταιονητήρων σε κατάστρωμα οχημάτων ΕΓ/ΟΓ πλοίου	el
dc.accessRights	Kritikos, Athanasios	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πυρασφάλεια και Προσομοιώσεις Πυρκαγιάς σε Πλοία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-11-07
heal.abstract	Η πυρασφάλεια στα επιβατηγά/οχηματαγωγά (ΕΓ/ΟΓ) πλοία αποτελεί ένα ζήτημα υψίστης σημασίας, δεδομένων των σοβαρών κινδύνων που ενέχει η εμφάνιση πυρκαγιών σε κλειστούς χώρους, όπως τα καταστρώματα οχημάτων. Παρά την αυστηρή εφαρμογή των διεθνών κανονισμών, όπως εκείνοι προβλέπονται από τη Διεθνής Σύμβαση για την Ασφάλεια της Ζωής στη Θάλασσα (International Convention for the Safety of Life at Sea - SOLAS), εξακολουθούν να καταγράφονται ατυχήματα που οφείλονται σε πυρκαγιές, θέτοντας σε κίνδυνο την ασφάλεια των επιβατών, του πληρώματος και όλων των εμπορευμάτων που μεταφέρονται. Για το λόγο αυτό, η κατανόηση των μηχανισμών εξάπλωσης της πυρκαγιάς και η ανάπτυξη αποτελεσματικών μεθόδων καταστολής της είναι απαραίτητες για την ενίσχυση της πυρασφάλειας. Η παρούσα μελέτη εστιάζει στην προσομοίωση πυρκαγιάς σε κατάστρωμα οχημάτων ΕΓ/ΟΓ πλοίου, αξιοποιώντας το λογισμικό PyroSim, το οποίο βασίζεται στον κώδικα Fire Dynamics Simulator (FDS) και παρέχεται ακαδημαϊκή άδεια από τη ThunderHead Engineering. Το FDS είναι ένα προηγμένο εργαλείο υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (Computational Fluid Dynamics - CFD), το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως για τη μελέτη της διάδοσης της πυρκαγιάς και της θερμότητας, καθώς και της αλληλεπίδρασής τους με τα περιβάλλοντα υλικά και τις ροές των αερίων. Η χρήση τέτοιων λογισμικών προσομοίωσης επιτρέπει την αναλυτική κατανόηση της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς και της επίδρασης των διαφόρων παραγόντων που την επηρεάζουν, προσφέροντας, μεταξύ άλλων, μια αξιόπιστη βάση για την αξιολόγηση των μέτρων πυροπροστασίας και την ανάπτυξη στρατηγικών παρέμβασης. Στα πλαίσια της μελέτης, πραγματοποιήθηκε αρχικά η δημιουργία της γεωμετρίας του καταστρώματος των οχημάτων, λαμβάνοντας υπόψη όλες τις κρίσιμες παραμέτρους, όπως οι διαστάσεις, οι θέσεις των οχημάτων, οι θέσεις των αισθητήρων και ο ορισμός των θερμικών ιδιοτήτων κάθε στοιχείου, με σκοπό τη δημιουργία ενός ρεαλιστικού καταστρώματος οχημάτων ΕΓ/ΟΓ πλοίου, με όλα τα στοιχεία του. Μετά τον ορισμό των παραμέτρων, πραγματοποιήθηκε μελέτη ευαισθησίας, στο κρίσιμο τμήμα του καταστρώματος που εμφανίζεται η πυρκαγιά, η οποία αξιολογεί τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων για διαφορετικά πλέγματα, με στόχο την εύρεση του κατάλληλου πλέγματος που συνδυάζει την ακρίβεια των αποτελεσμάτων με την εξοικονόμηση υπολογιστικών πόρων. Η μελέτη ευαισθησίας πραγματοποιήθηκε σε πλέγματα με κελιά διαφορετικών μεγεθών θέτοντας ως σημείο αναφοράς για τα αποτελέσματα, το πλέγμα με κελιά διαστάσεων 0.2m στο οποίο βασίστηκε εξαρχής η γεωμετρία. Για κάθε μέγεθος πλέγματος, εκτός του αρχικού με μέγεθος 0.2m, εξετάστηκαν δύο περιπτώσεις οι οποίες ήταν: (α) χωρίς προσαρμογή στη γεωμετρία και στις παραμέτρους εισόδου (διαστάσεις οχημάτων, θερμικές ιδιότητες, θέση) και (β) με προσαρμογή τόσο στη γεωμετρία όσο και στις παραμέτρους εισόδου ώστε να υπάρχει αντιστοιχία μεταξύ του μεγέθους των κελιών του πλέγματος που εξετάζεται με τα στοιχεία της προσομοίωσης. Τα μεγέθη του πλέγματος που εξετάστηκαν, εκτός εκείνου με κελιά διαστάσεων 0.2m, ήταν κελιά μεγέθους 0.3m,0.4m, 0.5m και 0.7m. Πιο πυκνό πλέγμα (0.1m) δεν εξετάστηκε λόγω περιορισμού των υπολογιστικών πόρων. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε καταγραφή και απεικόνιση όλων των αποτελεσμάτων που αφορούν το ρυθμό απελευθέρωσης θερμότητας (Heat Release Rate - HRR) και των μεγεθών που ορίστηκαν στους αισθητήρες, οι οποίοι εγκαταστάθηκαν σε διάφορα σημεία επί του καταστρώματος. Τα υπό μελέτη μεγέθη είναι ο δείκτης κλασματικής δραστικής δόσης τοξικής ουσίας (Fractional Effective Dose - FED), η θερμοκρασία, το διοξείδιο του άνθρακα και η ορατότητα. Με τη μελέτη και σύγκριση των αποτελεσμάτων διαπιστώθηκε ότι το πλέγμα 0.5m, χωρίς προσαρμογές στη γεωμετρία και στις παραμέτρους εισόδου, παρείχε ικανοποιητικά αποτελέσματα, προσεγγίζοντας την ακρίβεια του πλέγματος 0.2m, συνδυάζοντας την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων με την αποδοτικότητα σε υπολογιστικό χρόνο και ως εκ τούτου επιλέχθηκε για τη συνέχιση των προσομοιώσεων. Στο επόμενο στάδιο, πραγματοποιήθηκε μελέτη εφαρμογής καταιονητήρων και αξιολόγηση, με κριτήριο την ασφάλεια, της διαδρομής που θα πρέπει να ακολουθήσει μία ειδική ομάδα πυρόσβεσης, με σκοπό την προσέγγιση της εστίας της πυρκαγιάς και την κατάσβεσή της. Με βάση τους κανονισμούς από το Διεθνή Ναυτιλιακό Οργανισμό (International Maritime Organisation - ΙΜΟ), υπολογίστηκε η απαιτούμενη παροχή νερού για την πλήρη κάλυψη του καταστρώματος και εξετάστηκαν τέσσερις διαφορετικές διαδρομές ώστε να εντοπιστεί η βέλτιστη διαδρομή για την προσέγγιση της πυρκαγιάς από την ομάδα. Η αξιολόγηση της ασφάλειας των διαδρομών πραγματοποιήθηκε με την καταγραφή και απεικόνιση δεδομένων από πολυάριθμους αισθητήρες που εγκαταστάθηκαν κατά μήκος αυτών των διαδρομών. Τα μεγέθη που κατέγραψαν οι πολυάριθμοι αισθητήρες κατά μήκος των τεσσάρων διαδρομών που ορίστηκαν ήταν ο δείκτης FED που προαναφέρθηκε και αφορά την έκθεση σε τοξικά αέρια, η θερμοκρασία, το μονοξείδιο του άνθρακα και η ορατότητα. Στη μελέτη εφαρμογής των καταιονητήρων, εξετάστηκε αρχικά η μεταξύ τους διάταξη σε οριζόντια και κάθετη απόσταση 3m, με σταγονίδια νερού μεγέθους 300μm, 1500μm και 3000μm. Διαπιστώθηκε ότι η χρήση σταγονιδίων νερού μεγέθους 300μm, δηλαδή ένα σύστημα ομίχλης νερού, προσέφερε την καλύτερη κατάσβεση και τις καλύτερες επικρατούσες συνθήκες για την παρέμβαση μίας ομάδας πυρόσβεσης. Στη συνέχεια εξετάστηκε εάν η αύξηση της ελάχιστης απαιτούμενης παροχής νερού που ορίζεται και υπολογίζεται από τους κανονισμούς θα επέφερε κάποια αλλαγή τόσο στην HRR όσο και στις συνθήκες που επικρατούν στο περιβάλλον του καταστρώματος. Οι αυξήσεις στην παροχή νερού που μελετήθηκαν πραγματοποιήθηκαν στην παραπάνω διάταξη για μέγεθος σταγονιδίων νερού 1500μm και ήταν 10%, 20%, 30% και τέλος μια μεγάλη αύξηση της τάξης του 300% για λόγους έρευνας. Διαπιστώθηκε πως δεν υπήρχε κάποια αξιοσημείωτη αλλαγή εκτός από την περίπτωση όπου η αύξηση της παροχής νερού ήταν υπερβολικά μεγάλη. Κάτι τέτοιο όμως θα δημιουργούσε κίνδυνο ανατροπής του πλοίου εξαιτίας του τεράστιου όγκου του νερού που θα παρείχε το σύστημα κατάσβεσης. Ακόμη, για λόγους έρευνας μελετήθηκαν και δύο περιπτώσεις με μείωση της ελάχιστης απαιτούμενης παροχής νερού, της τάξης του 25% και του 50%, όπου και παρατηρήθηκε αύξηση στην καμπύλη HRR με κίνδυνο όμως την ανεπαρκή κατάσβεση.Τέλος, πραγματοποιήθηκε μελέτη της επίδρασης μιας πιο πυκνής διάταξης καταιονητήρων σε απόσταση 2.5m μεταξύ τους με μέγεθος σταγονιδίων νερού στα 1500μm, όπου είχαμε μια ελαφρώς χαμηλότερη παροχή νερού η οποία υπολογίστηκε σύμφωνα με τους κανονισμούς. Διαπιστώθηκε ότι η HRR ήταν υψηλότερη σε σχέση με την πιο αραιή διάταξη καταιονητήρων που εξετάστηκε και οι επικρατούσες συνθήκες στο τμήμα του καταστρώματος που πραγματοποιήθηκε η μελέτη ήταν δυσμενέστερες. Η σημαντικότητα των ανωτέρω μελετών έγκειται στη δυνατότητα τους να προσφέρουν πολύτιμες πληροφορίες και δεδομένα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση των συστημάτων πυροπροστασίας σε ΕΓ/ΟΓ πλοία. Μέσω της ακριβούς μοντελοποίησης και προσομοίωσης, οι μελέτες αυτές συμβάλλουν στη διαμόρφωση στρατηγικών παρέμβασης. Επιπλέον, οι γνώσεις που προκύπτουν από τέτοιου είδους μελέτες μπορούν να εφαρμοστούν και σε άλλους τομείς της ναυτιλίας, συμβάλλοντας έτσι στην ευρύτερη βελτίωση της ναυτικής ασφάλειας και της διαχείρισης κινδύνων.	el
heal.advisorName	Σπύρου, Κώστας
heal.committeeMemberName	Σαμουηλίδης, Μανώλης
heal.committeeMemberName	Θεμελής, Νικόλαος
heal.committeeMemberName	Σπύρου, Κώστας
heal.academicPublisher	Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	103
heal.fullTextAvailability	false