Laivojen selviytymiskyky tulipalossa Tuula Hakkarainen, Jukka Hietaniemi, Simo Hostikka, Teemu Karhula, Terhi Kling, Johan Mangs, Esko Mikkola ja Tuuli Oksanen
Sisältö SURSHIP-FIRE -projektin lähtökohdat ja tavoitteet Osatehtävät ja niiden tulokset I Materiaalien ja tuotteiden tietokanta II Paloriskianalyysit III Rakenteiden kriittiset olosuhteet IV Poistuminen laivaolosuhteissa Tulosten hyödyntäminen käytännössä Yhteenveto 2
SURSHIP-FIRE projektin lähtökohdat ja tavoitteet 3
ERA-NET TRANSPORT ja SURSHIP ERA-NET TRANSPORT (ENT): kansallisten liikennetutkimusohjelmien verkosto Euroopassa, http://www.transport-era.net/ Action Group ENT5: SURSHIP - Survivability for ships http://www.transport-era.net/action-groups/ent5-maritime-safetysurship.html meriturvallisuuden tutkimusohjelma lähtökohta: laiva omana pelastusveneenään mukana Alankomaat, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Tanska ja UK useita kansallisesti rahoitettuja projekteja, jotka ovat linjassa ohjelman tavoitteiden kanssa pääpaino ro-ro- ja ropax-aluksissa SURSHIP-FIRE Laivojen selviytymiskyky tulipalossa on yksi SURSHIPohjelman projekteista 4
Laivojen paloturvallisuusvaatimuksista Laivojen paloturvallisuusvaatimukset perinteisesti: materiaalien ja rakenteiden palotestit lukuarvoina ilmaistut kriteerit FTP Code. International Code for Application of Fire Test Procedures Suurten laivojen ja uusien ratkaisujen toteuttaminen tältä pohjalta vaikeaa Laivojen vaihtoehtoinen paloturvallisuussuunnittelu sallittu vuodesta 2001 (MSC/Circ.1002. Guidelines on Alternative Design and Arrangements for Fire Safety) riittävä turvallisuustaso osoitetaan paloturvallisuus- ja riskianalyysin keinoin (MSC 72/16. Formal Safety Assessment. Decision parameters including risk acceptance criteria) yksityiskohtainen dokumentointi 5
SURSHIP-FIRE -projektin tavoitteet ja hyödyt Uuteen tietoon ja laskentatekniikkaan perustuvat laivojen paloturvallisuusratkaisut Laivanrakentamisessa uusien paloturvallisuuskonseptien laajeneminen suunnittelussa Simuloinnin ja riskianalyysin laajamittainen käyttö säädösten kehittämisessä Alan kilpailukyvyn kehittyminen uusimman tiedon soveltamisen kautta Meriturvallisuuden paraneminen (tuotteet ja laivat kokonaisuuksina) 6
Osatehtävät ja niiden tulokset SURSHIP-FIRE I - Materials II - Hazards III - Structures IV - People Survivability for ships in case of fire 7
Tavoitteet I: Materiaalien ja tuotteiden tietokanta Kerätään ja yhdistetään tietoa keskeisistä materiaalien/tuotteiden paloturvallisuuteen vaikuttavista tekijöistä (esim. lämmön- ja savuntuotto) Tietojen muokkaaminen paloturvallisuusanalyyseissä hyödynnettävään muotoon materiaali- ja tuotetietoja suunnittelijoiden tarpeisiin helppokäyttöisessä muodossa Tulokset Palotestituloksia (35 kpl) syötetty tietokantaan: www.sp.se/fire/fdb liimoja, seinäpaneeli, seinäpinnoitteita, lattianpäällyste, polyuretaaneja samassa tietokannassa laaja kokoelma palotestituloksia monenlaisille tuotteille eri testeistä tiedot saatavilla veloituksetta, edellyttää rekisteröitymistä Kehitetty periaatteet, joiden mukaan palotestituloksia voidaan hyödyntää simuloinnissa ja tuotekehityksessä 8
Palotestit simuloinnissa ja tuotekehityksessä Tuotehyväksyntä: liekinleviämistesti IMO FTPC Part 5 Tuotekehitys ja simuloinnin syötetiedot: kartiokalorimetrikoe ISO 5660 tulossuureet käyttökelpoisia simuloinneissa pienempi koekappale, edullisempi hinta esim. eri prototyyppituotteiden vertailu arvio tuotteen mahdollisuuksista läpäistä hyväksyntätesti Tulossuureita vertailemalla on määritelty periaatteet, joiden mukaan voi arvioida simuloinnissa käyttökelpoisia suureita (lämmöntuotto / m 2 ) liekinleviämistestitulosten perusteella. 9
II: Paloriskianalyysit Tavoitteet kvantitatiiviset laivojen paloriskianalyysit; erityisesti tilanteissa, joissa sovelletaan vaihtoehtoista suunnittelua palon kehittyminen, savun leviäminen, turvallisuustavoitteiden määrittely, riskikonseptit tieto palokuormien ja suojauskeinojen merkityksestä konsepti laivan eri tilojen kvantitatiiviseen riskien arviointiin Tulokset laivapalotilastojen kirjallisuuskatsaus hytin ja hyttialueen riskiperustaiset paloturvallisuusanalyysit metodologia mitoituspalojen määrittelyyn laivan eri tiloissa ja sen sovellus laivan myymälätiloihin 10
Paloriskianalyysien aiheet ja tulokset Matkustajalaivan hytti palon leviämisen todennäköisyys hytin ulkopuolelle eri paloturvallisuustoimenpiteiden tehokkuuden määritys (palon voimakkuuden ja vaikutusten pienentäminen) Monitoimimurtajan hyttialue hyttialueen poistumisturvallisuuden tarkastelu F-N käyrät: kuinka usein tietyn henkilömäärän turvallisuus vaarantuu hyttialueella syttyvän tulipalon vuoksi Laivojen vaihtoehtoisen paloturvallisuussuunnittelun konsepti mitoituspalojen määrittely periaatteet sovellettaviksi erilaisiin kohteisiin ja tilanteisiin työkaluina FDS ja FDS+Evac 11
Palosimulaatioesimerkki: hyttipalo Teemu Karhula: Matkustajalaivan hyttipalon riskiperustainen määrittäminen. Diplomityö. Teknillinen korkeakoulu, 2008. 12
MSV Botnica, 3. siltakansi 20600 mm FROM BL Kaari 78 13
FDS+Evac: esimerkkiajo 3 rd 14BRIDGE DECK
Osa III: Rakenteiden kriittiset olosuhteet Tavoite Rakenteiden kriittisten olosuhteiden selvittäminen luonnollisessa palorasituksessa Tulokset Laivan rakenteille kriittisten tulipalotilanteiden kartoitus kv. kyselyllä Tulipalo konehuoneessa autokannen alapuolella: terminen analyysi ja kantokykytarkastelu palorasituksena standardipalokäyrä tai ns. hiilivetykäyrä varioitiin kannen paksuutta, palkin mittoja ja eristystapaa tulos: kriittisten rakenneosien täydellinen eristäminen tärkeää! d i h i ENGINE ROOM CAR DECK d i t w b f t d h w t f 15
Osa IV: Evakuointi Tavoitteet Palon kehittymisen ja ihmisten käyttäytymisen integroitu simulointi laivaolosuhteissa ml. monimutkaiset poistumistilanteet Tulokset Uuden sukupolven poistumislaskentamenetelmä laivoille, joka täyttää IMO:n vaatimukset simulointimenetelmälle Kartoitus laivoille ominaisista piirteistä, jotka huomioitava poistumislaskennassa Uusi portaikkomalli FDS+Evac ohjelmaan portaikoilla keskeinen merkitys poistumisreitteinä portaikon määrittelyyn tarvittava rivimäärä simuloinnin syötetiedostossa pieneni jopa sadoista noin kymmeneen www.vtt.fi/fdsevac 16
Uuden portaikkomallin toimintoja Automaattinen tai erikseen määritelty kohdekerroksen valinta Eri ihmisryhmien liikkumisnopeuksien määrittely Kulkusuunnan (ylös/alas) vaikutus liikkumisnopeuteen 17
Tulosten hyödyntäminen käytännössä 18
Tulokset lyhyesti Palotestitulosten käyttö tuotekehityksessä ja simuloinnin syötetietoina Vaihtoehtoisen paloturvallisuussuunnittelun periaatteet sovellettavissa erilaisiin tarkastelukohteisiin kvantitatiivinen riskianalyysi Rakenteiden kriittiset olosuhteet ja työkalut niiden tarkasteluun Poistumissimuloinnin helpottuminen laivoille ominaiset piirteet uusi portaikkomalli (portaikot keskeinen tekijä poistumisessa) Mahdolliset vaikutukset IMO-säädöskehitykseen 19
Vaikutukset IMO-säädöskehitykseen (1/2) I Materiaalit perustietoa materiaaleista ja tuotteista vaikutukset osatehtävien II ja III kautta ohjeistus palotestitulosten käytöstä simuloinnin syötetietoina II Riskit käytännön menettelyt vaihtoehtoiseen paloturvallisuussuunnitteluun: hytin palokuorman arviointi, parametrisoidut mitoituspalot jne. metodologia laivan eri tilojen vaihtoehtoiseen suunnitteluun III Rakenteet rakenteille kriittisten palotilanteiden kartoitus mahdollisia aiheita säädöskehitykseen 20
Vaikutukset IMO-säädöskehitykseen (2/2) IV - Poistuminen vaikutus evakuointianalyysien ohjeistukseen kommentit IMO-dokumenttiin MSC.1/Circ.1238, 30 October 2007 yleisiä kommentteja: nykyinen ohjeistus kirjoitettu näkökulmasta, jossa poistuvilla ihmisillä ei ole päätöksentekomallia olisi huomioitava vaihtoehtona myös psykologiset päätöksentekomallit tarvitaan verifiointitesti monikerroksisille portaikoille useita kommentteja yksityiskohtiin IMO:lle toimitettavat aiheet ja ehdotukset valitaan yhteistyössä Merenkulkulaitoksen kanssa. 21
http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2009/t2497.pdf 22
SURSHIP-FIRE Laivojen selviytymiskyky tulipalossa 1.6.2007 30.6.2009 Kiitokset: Adiabatix Oy, Antti-Teollisuus Oy, Fintex-Tetrakem Oy, Kiilto Oy, Merenkulkulaitos, Rakennuspolyuretaaniteollisuus, Renotech Oy, STX Finland Cabins Oy, Surma Oy, Tekes (päätös 40082/07), Varustamoliikelaitos Finstaship ja VTT 23