RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Influence of ventilation on ro-ro space fire development: A study using two-zone fire models in order to explore tendencies of how different ventilation parameters affects the fire development in a ro-ro space
Luleå tekniska universitet, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser.
Luleå tekniska universitet, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser.
2019 (engelsk)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 poäng / 15 hpOppgave
Abstract [en]

A ship to which vehicles and other loads can be rolled on and off is usually named ro-ro ship. A ro-ro ship consists of large corridor shaped space, normally extending to a considerable length or the entire length of the ship, which is usually loaded with various vehicles or stowage units. A ro-ro space can either be designed as an open space, closed space or a weather deck.

There have been several fire incidents in ro-ro ship spaces and these fires occur with a relatively high frequency. A fire on a ro-ro ship is a very complex phenomenon. The fire development is hard to predict, and the fire tend to grow very quickly. One crucial parameter for the development of these fires is the ventilation, and the ventilation conditions may be totally different depending on the design of the ro-ro space.  

This study was conducted in co-operation with RISE, the department of Fire Research, and the research project RO5. RO5 aims to clarify how the ventilation in ro-ro spaces affects the development of a fire and to possibly establish conceptual solutions for fire protection measures for ro-ro spaces with different ventilation conditions.

The aim of this study is to explore tendencies of how both natural and mechanical ventilation affects the fire development within a ro-ro space. The intention is to provide basic knowledge regarding this subject, so that further simulations and tests could be optimized. The long-term goal of this study is to reduce the consequences, the severity and the number of fires within ro-ro spaces. The first step in the project is to explore the usefulness of two-zone models and compare the applicability of such method to experimental data. This is crucial in order to assess the applicability of two-zone models, especially as the aim is to make a parametric study of the influence of ventilation of fire development inside ro-ro space.

A literature study of previous incident investigations of fires in ro-ro spaces was performed to gain knowledge concerning possible fire scenarios, ship constructions, fire development, consequences etc. and to provide an insight into how the ventilation was used in the case of a fire.

In 2002, the research project “Model Scale Fire Tests on a Vehicle Deck Aboard a Ship” was issued by SP Swedish National Testing and Research Institute (now RISE). The aim was to simulate possible fire scenarios on a vehicle deck and examine what parameters can affect the fire development. To study this, tests were performed in model scale 1:8. The model had the dimensions 11.425 m x 2.786 m x 0.625 m (length x width x height). It was concluded that the ventilation and air supply being crucial for the fire development in ro-ro space. Although fires in a closed ro-ro space can quickly become ventilation-controlled, the fire may initially grow to be very large.

One part of this study was to simulate some of the tests in “Model Scale Fire Tests on a Vehicle Deck Aboard a Ship” in the same sized model (scale 1:8). This was done since no tests on a full-scale model could be found. The simulation programs used were CFAST and B-RISK. The results were used for comparison to see how the two-zone simulations cohere with the tests. This was considered necessary due to limitations of the simulation programs and to the simplifications of two-zone fire model. By the comparison it was possible to choose the most suitable simulation program of the two, to use for further simulations in the study. The most suitable program was CFAST.

Another part of the study was to conduct a parameter study. Since the model used in the tests in 2002 corresponded to an eight times larger model, the model was upscaled using Froude scaling to the dimensions 91.4 m x 22.3 m x 5 m (length x width x height). This model (scale 1:1) was then used in the parameter study. In the model, steel was used as material of the walls, ceiling and floor in order to imitate a real ro-ro space.

By the results of the parameter study using two-zone fire simulations in CFAST, it is concluded that increased natural ventilation results in larger fire development, as well as increased mechanical ventilation results in larger fire development. Due to the results, open ro-ro spaces are recommended to be avoided. The regulations and definitions addressing closed ro-ro spaces are suggested to be reviewed since a closed ro-ro space can have relatively large natural ventilation. If natural ventilation is nevertheless required, the simulations indicate that openings constructed as wide as possible and with as low sill- and soffit height as possible are preferable.

Because of the large size of a ro-ro space, there is enough oxygen to sustain a large fire during a given period. The fire will produce inert gases in the burning process such as CO2. As the gases reaches down to the fire source, the fire will start to fade. The oxygen within the ro-ro space will get pushed away by the process. The phenomenon is called inerting/vitiation and may occur when there is a fire within a ro-ro space.

Previous investigations show that, the mechanical ventilation has been used to extract smoke in order to improve visibility and locate the fire. This measure may however be risky since mechanical ventilation may increase the fire development. Also, the mechanical ventilation may not be designed to be used for this purpose. In order to locate the fire efficiently for final extinguishment new improved and safer tactical methods is suggested to be evaluated.

Abstract [sv]

Ett ro-ro fartyg är ett fartyg där fordon och annan last kan rullas på och av. Ombord på ett ro-ro fartyg finns det rorolastutrymmen. Ett rorolastutrymme är ett stort, korridorformat utrymme som vanligtvis är fyllt med fordon eller andra typer av last. Ett rorolastutrymme kan designas som ett öppet rorolastutrymme, ett slutet rorolastutrymme eller ett väderdäck.

Det har skett flera brandincidenter på ro-ro fartyg och i rorolastutrymmen, samt har bränderna inträffat med en relativt hög frekvens. En brand på ett ro-ro fartyg är ett väldigt komplext fenomen. Brandutvecklingen är svår att förutse, och branden tenderar att växa väldigt fort. En viktig parameter för brandens utveckling är ventilationen. I ett rorolastutrymme kan ventilationsförhållandena vara väldigt olika beroende på hur utrymmet är utformat.

Denna studie genomfördes tillsammans med RISE och forskningsprojektet RO5. RO5 syftar till att klargöra hur ventilationen i rorolastutrymmen påverkar brandutvecklingen, samt om möjligt, etablera konceptuella brandskyddsåtgärder för rorolastutrymmen med olika ventilationsförhållanden.

Målet med denna studien är att studera tendenser av hur både naturlig och mekanisk ventilation påverkar brandutvecklingen i ett rorolastutrymme. Avsikten med denna studien är att få grundläggande kunskap inom ämnet, för att ytterligare simuleringar och kommande tester ska kunna optimeras i forskningsprojektet RO5. Det långsiktiga målet med studien är att minska konsekvenserna, brandstorleken, samt antalet bränder i rorolastutrymme. Metoden som användes i studien var tvåzonssimuleringar.

För att få kunskap om möjliga brandscenarion, fartygskonstruktion, brandutveckling, konsekvenser etc. studerades tidigare olycksutredningar av bränder i rorolastutrymmen. Litteraturstudien gav också en inblick i hur ventilationen används vid händelse av brand i rorolastutrymmen.

År 2002 utfördes “Model Scale Fire Tests on a Vehicle Deck Aboard a Ship” av SP, Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (nuvarande RISE). Målet var att testa möjliga brandscenarion i ett rorolastutrymme och undersöka vilka parametrar som kan påverka brandens utveckling. Detta studerades genom att utföra tester i en nerskalad modell (skala 1:8). Modellen hade dimensionerna 11,425 m x 2,786 m x 0,625 m (längd x bredd x höjd). En slutsats var att ventilationen och syretillförseln var avgörande för brandens utveckling i ett rorolastutrymme. Även om branden i ett slutet rorolastutrymme snabbt kan bli ventilationskontrollerad, kan branden initialt bli väldigt stor.

En del av studien var att simulera några av testerna som genomfördes i “Model Scale Fire Tests on a Vehicle Deck Aboard a Ship” i en modell av samma storlek (skala 1:8). Detta gjordes eftersom inga fullskaliga tester kunde hittas. De simuleringsprogram som användes var CFAST och B-RISK. Resultaten användes för att se hur simuleringarna stämde överens med verkliga tester. Detta bedömdes nödvändigt på grund av simuleringsprogrammens begränsningar och förenklingarna i tvåzonsmodellen. Genom jämförelsen kunde det mest lämpliga programmet av de två väljas ut för att använda i studiens fortsatta simuleringar. CFAST var det mest lämpliga programmet.

En annan del av studien var att genomföra en parameterstudie. Eftersom modellen som användes i testerna 2002 motsvarar en åtta gånger så stor modell, skalades modellen upp med Froudes skalningslagar till dimensionerna 91,4 m x 22,3 m x 5 m (längd x bredd x höjd). Denna modellen (skala 1:1) användes därefter i en parameterstudie. För att modellen skulle efterlikna ett rorolastutrymme användes stål som väggar, tak och golv i modellen.

Med resultaten från parameterstudien som utfördes i tvåzonssimuleringsprogrammet CFAST, kan slutsatsen dras att ökad naturlig ventilation resulterar i en större brandutveckling, samt att ökad mekanisk ventilation resulterar i en större brandutveckling. Baserat på resultaten rekommenderas det att öppna rorolastutrymmen bör undvikas. Definitionen för ett slutet rorolastutrymme föreslås att ses över eftersom ett slutet rorolastutrymme kan ha relativt mycket naturlig ventilation. Om naturlig ventilation dock krävs, indikerar simuleringarna på att öppningar konstruerade så breda som möjligt och med så låg sill- och bröstningshöjd som möjligt är att föredra.

På grund av att rorolastutrymmen ofta är väldigt stora finns det tillräckligt med syre för att underhålla en stor brand under en viss tid. Branden kommer i förbränningsprocessen att producera inerta gaser som CO2 och när gaserna når ned till brandkällan kommer branden att börja avta. Syret i rorolastutrymmet kommer att tryckas bort av processen. Fenomenet kallas inertering/vitiation och kan förekomma vid en brand i ett rorolastutrymme.

Tidigare utredningar visar på att mekanisk ventilation har använts för att ventilera ut rökgaser för att öka sikten och därmed kunna lokalisera branden. Denna åtgärd kan dock vara riskfull då mekanisk ventilation kan öka brandförloppet. Den mekaniska ventilationen är förmodligen inte heller designad för detta ändamål. För att kunna lokalisera en brand effektivt så att släckning kan genomföras, föreslås att nya, förbättrade och säkrare taktiker utvärderas.

sted, utgiver, år, opplag, sider
2019. , s. 210
Emneord [en]
Fire, Ro-ro space, Ventilation, Simulation, Two-zone model
Emneord [sv]
Brand, Rorolastutrymme, Ventilation, Simulering, Tvåzonsmodell
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-73697OAI: oai:DiVA.org:ltu-73697DiVA, id: diva2:1305610
Eksternt samarbeid
RISE Research Institutes of Sweden
Fag / kurs
Student thesis, at least 15 credits
Utdanningsprogram
Fire Protection Engineer, bachelor's level
Veileder
Examiner
Tilgjengelig fra: 2019-05-06 Laget: 2019-04-17 Sist oppdatert: 2019-05-06bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

fulltext(2270 kB)69 nedlastinger
Filinformasjon
Fil FULLTEXT02.pdfFilstørrelse 2270 kBChecksum SHA-512
d7e85f9fd4ff253b9794c6f86634eded5a452367a82378eb6acffab50d01b27dd7def81f84ac649708439f95d2028cf9f2f721bc25c0da4273d6d48f9acda7ef
Type fulltextMimetype application/pdf

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Lindgren, MartinLilja, Andreas
Av organisasjonen

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 69 nedlastinger
Antall nedlastinger er summen av alle nedlastinger av alle fulltekster. Det kan for eksempel være tidligere versjoner som er ikke lenger tilgjengelige

urn-nbn

Altmetric

urn-nbn
Totalt: 187 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf