Savaş Gemilerinde Makine Dairesi Yangınlarının Sayısal Olarak İncelenmesi

Abstract

Savaş gemisi ya da herhangi bir tipte ticari geminin karşılaşabileceği en tehlikeli durumlardan biri yangın olgusudur. Genel gemi emniyetini etkileyen faktörler kabaca seyir emniyeti, yangın emniyeti, cihaz ve eçhizelerin düzgün ve dizayn limitleri arasında çalışması, personelin eğitimi sayılabilir. Sayılan bu faktörlerden herhangi birinde yaşanabilecek bir aksaklık yangına sebebiyet verebilir. Bu çalışmada üç farklı tipte savaş gemisine ait makine dairelerinde; iki farklı mevkide ve üç farklı büyüklükte oluşabilecek yangınlar sürekli ve zamana bağlı yangın modelleri kullanılarak incelenmiştir. İncelemede basınç, hız ve sıcaklık dağılımları hesaplanarak, karşılaştırılmıştır. Her bir makine dairesi için iki farklı mevkide (orta ve perde kenarı) ve üç farklı yangın büyüklüğünde (0.5, 1 ve 3 MW) altı adet yangın senaryosu oluşturulmuş, üç makine dairesi için sürekli durumda toplam 18 farklı yangın senaryosu incelenmiştir. Zamana bağlı çözümler için ise bir mevki (orta) ve bir yangın büyüklüğü (0.5 MW) olmak üzere toplam üç farklı yangın senaryosu incelenmiştir. Makine dairelerinin geometrisi ve hesaplama ağı için Gambit 2.3 ve korunum denklemlerinin sayısal çözümü için ise Fluent 6.3 programları kullanılmıştır. Değişik kabullerin ve sınır şartlarının sonuçlara etkilerini görmek üzere makine dairelerinden biri seçilerek, belli bir yangın büyüklüğü için modellenmiştir. Hesaplamalar sırasında basit bir makine dairesi modelinden başlanarak gerçek duruma model adım adım geliştirilerek yaklaşılmıştır. Modelin doğruluğu, literatürde mevcut deneysel sonuçlardan yararlanılarak gösterilmiştir. Sürekli durum yangın modelleri sonucu; üç savaş gemisinin de havalandırma açıklıklarının yetersiz kaldıkları, sistemlerin ve cihazların makine dairesi içersindeki yerleşimlerinin, yangının yayılmasını etkilediği, boyutları oranında soğuk hava girişini engelleyebildikleri ya da yönünü değiştirdiği, yangının başlangıç mevkisine bağlı olarak yayılma hattını belirlediği, perde yangınlarının orta mevkii yangınlarına oranla yangının daire üzerindeki etkisini azalttığı görülmüştür. Zamana bağlı yangın modeli sonucunda sahil güvenlik gemisi personeli yangına müdahale edemezken, mayın avlama ve fırkateyn sınıfı savaş gemisi personeli koruyucu teçhizata ihtiyaç duymadan yangına müdahale edebilmektedir. Bu durum makine dairesi boyutlarının ve dizaynının, yangının yayılmasını ve yangınla mücadeleyi nasıl etkilediğini göstermektedir.

Naval ship or any type of commercial ship, the phenomenon of fire is one of the most dangerous situations the ship encountered in her life cycle. The safety of cruise, fire safety, smooth operation of systems and devices, and training level of the crew are the main factors that affect the overall safety of a ship. Even any small problem in these factors can cause a fire. In this study, engine room fires for three different naval ships were modelled by using steady and time-dependent fire models, with two different fire positions and three different energy release rates. The distributions of the pressure, velocity, temperature, and turbulent kinetic energy were calculated for the steady and unsteady conditions. For each warship, six different steady state fire scenarios were studied by considering two different fire positions (in the center and bounded to the wall), and three different heat release rates (0.5, 1 and 3 MW). For unsteady calculations, with one position (in the center) and one heat release rate (0.5 MW) totaly three engine room fire scenarios were modelled. The main machinery spaces of each warship were meshed in Gambit version 2.3. For the solutions of the conservation, turbulence and radiation equations, Fluent version 6.3 CFD package was used. To determine the effects of different assumptions and boundary conditions on the results, one of the engine room was selected and an engine room fire was modelled at the steady state condition for the heat release rate of 0.5 MW and the position of the fire was in the centre of the engine room. At first, the empty engine room with adiabatic walls was considered. Later, the engines and tanks placed in the engine room, however the surfaces were still adiabatic. And so on the real situation of the engine room has been approached step by step manner. The fire model is validated by using the available experimental data for the enclosed compartment fire tests in the literature. The results of engine room fire scenarios in steady state condition were reveals, the fires which has the same heat release had different behavior at the machinery spaces that had different dimensions and layout plans. It is showed that the some of the engine rooms had inadequate openings to evacuate the hot gases and smoke. The systems which are in the machinery space influence the fire spread in the machinery space and prevent the entrance of cold air into the engine room. Besides, different effects of the fires observed which has the same heat release rate but at the different position (in the center and bounded to the wall). The results of unsteady engine room fire scenarios reveals that the coast guard ship’s main machinery space’s ambient temperature was too high for fire-fighting efforts.