Yanma ve yangın güvenliğinin incelenmesi

Uluslararası Uzay İstasyonunda yapılan araştırmalar, bilim adamlarının yangının farklı ortamlarda nasıl yayıldığını ve davrandığını anlamalarına ve uzaydaki yangınları nasıl önleyip söndüreceklerini öğrenmelerine yardımcı oluyor.

Yanma araştırmaları, uzay aracı kabin malzemelerinin seçimine rehberlik ederek, yangının büyümesinin anlaşılmasını geliştirerek ve en uygun yangın söndürme tekniklerini belirleyerek mürettebat üyelerinin, ekipmanın ve uzay aracının güvenliğine katkıda bulunur. Bu araştırma aynı zamanda Dünya’daki yangın güvenliğine de katkıda bulunuyor ve bazı çalışmalar, elektrik üretmek ve karadaki araçlara güç sağlamak gibi kullanımlar için yanma konusundaki anlayışımızı geliştiriyor.

Mikro yerçekimi alevleri önemli ölçüde etkiler ve yanmanın incelenmesi için eşsiz bir ortam sağlar. Örneğin, Dünya’da bir alevden çıkan sıcak gazlar yükselir ve yerçekimi daha soğuk, daha yoğun havayı alevin dibine çekerek klasik şekli ve titreme efektini yaratır. Mikro yerçekiminde bu akış meydana gelmez ve uzay istasyonunda düşük momentumlu alevler yuvarlak hatta küresel olma eğilimindedir. Kaldırma kuvvetinin etkilerini ortadan kaldıran mikro yerçekimi, araştırmacıların belirli alev davranışlarını daha iyi anlamalarını sağlar.

NASA’nın Glenn Araştırma Merkezi tarafından geliştirilen ve işletilen Yanma Entegre Rafı (CIR), çok çeşitli yanma deneyleri için güvenli ve emniyetli bir ortam sağlar. Çeşitli araştırmalara olanak tanıyan farklı oda ek parçaları arasında, Alev Söndürme Deneylerini (FLEX) destekleyen Çok Kullanıcılı Damlacık Yanma Aparatı, Mikro Yerçekimi Deneyleri (ACME) yoluyla Gelişmiş Yanma eki ve Katı Yakıt Ateşleme ve Söndürme – Büyüme ve Yok Olma Sınırı yer alır. (SoFIE) odası.

Yangın söndürücülerin etkinliğini analiz eden FLEX, görünür alevin sönmesinden sonra yakıtın belirli koşullar altında “yanmaya” devam ettiği bir tür soğuk alevin keşfedilmesine yol açtı. Tipik alevler karbondioksit ve su üretir, ancak soğuk alevler karbon monoksit ve formaldehit üretir. Kimyasal olarak farklı olan bu alevlerin davranışları hakkında daha fazla bilgi edinmek, daha verimli, daha az kirletici araçların geliştirilmesine yol açabilir. Dünya üzerinde üretilen soğuk alevler hızla titreşerek söner. Mikro yerçekiminde daha uzun süre yandıkları için bilim insanları bunları inceleme fırsatı buluyor.

FLEX-2, yakıt damlacıklarının ne kadar hızlı yandığını, kurumun oluşması için gerekli koşulları ve sıvı yakıt karışımlarının yanmadan önce nasıl buharlaştığını inceledi. Sonuçlar, gelecekteki uzay araçlarının daha güvenli olmasına ve Dünya’da sıvı yakıt kullanan motorlar için yakıt verimliliğinin artırılmasına yardımcı olabilir.

ACME, Dünya’daki yanma sırasında yakıt verimliliğini ve kirletici madde üretimini incelemek için CIR’yi kullanan altı bağımsız çalışmadan oluşan bir dizidir. Seri aynı zamanda malzemelerin yanıcılığının daha iyi anlaşılması yoluyla uzay aracında yangın önlemenin iyileştirilmesine de baktı.

Bir ACME araştırması olan Flame Design, farklı alev koşulları altında üretilen kurum miktarını inceledi. Karbon içeren malzeme tam olarak yanmadığında kalan karbon kalıntısı olan kurum, çevre ve sağlık sorunlarına neden olur ancak bazı amaçlar için arzu edilir. Sonuçlar, özel ihtiyaca bağlı olarak daha fazla veya daha az kurum içeren alevlerin tasarlanmasına olanak sağlayabilir ve yakıt yakmak için daha verimli ve daha az kirletici tasarımların oluşturulmasına yardımcı olabilir.

ACME’nin Yanma Hızı Emülatörü (BRE), belirli koşullar altında gazlı yakıtları yakarak katı ve sıvı malzemelerin yanıcılığını simüle etti. 59 BRE yanma testinin analizi, ısı akışı, alev boyutu, yakıt karışımı akışının etkileri ve diğer önemli parametreler hakkında veriler sağladı. Sonuçlar, malzemelerin yanıcılığıyla ilgili temel anlayışı geliştirebilir ve yanıcılığı test etmek için mevcut yöntemlerin mikro yerçekiminde etkili olup olmadığını değerlendirebilir.

Katıların Yakılması ve Bastırılması (BASS), mikro yerçekiminde yanan yakıtların nasıl söndürülebileceğini inceleyen ilk araştırmalardan biriydi. Uzayda yangın söndürmede alev geometrisi, malzemelerin özellikleri ve söndürme yöntemleri dikkate alınmalıdır; çünkü yerde kullanılan yöntemler etkisiz olabilir, hatta alevi daha da kötüleştirebilir.

BASS-II, doğru koşullar sağlandığında malzemelerin normal yerçekiminde olduğu gibi mikro yerçekiminde de yanıp yanmadığını görmek için çeşitli yakıt numunelerinin özelliklerini inceledi. Birçok makale, alev yayılımı ile yakıt gerilemesi arasındaki farklar ve alev yayılma oranlarının karşılaştırılması dahil olmak üzere BASS-II’den elde edilen sonuçları rapor etmiştir.

SoFIE-GEL, bir yakıtın sıcaklığının malzemenin yanıcılığını nasıl etkilediğini analiz eder. Araştırmacılar deney gözlemlerinin modellerin öngördüğü eğilimlerle uyumlu olduğunu bildiriyor. Bir serinin ilki olan bu araştırma, düz levhalar, kalın levhalar, silindirler ve küreler de dahil olmak üzere çeşitli yakıtları test etti.

Saffire, mürettebatı riske atmadan daha büyük yangınların test edilmesini mümkün kılan, mürettebatsız Cygnus kargo uzay aracında istasyondan ayrıldıktan sonra gerçekleştirilen bir dizi deneydir. Mikro yerçekiminde alev yayılmasına ilişkin sonuçlar, bir uzay aracındaki ısı salınım hızını belirlemek ve basıncın azaltılmasının bu yayılmayı yavaşlattığını göstermek için kullanılabilir.

ISS Ulusal Laboratuarı sponsorluğundaki Kapalı Yanma, farklı şekillerdeki kapalı alanlardaki alev yayılımını inceliyor. Kapalı tutma, yangın özelliklerini ve tehlikelerini etkiler. Araştırmacılar, bir alev ile onu çevreleyen duvarlar arasındaki etkileşimler ve alevin büyümesi veya yok olması gibi kaderi hakkında ayrıntılı bilgi veriyor. Bu sonuçlar yapıların tasarımı, yangın güvenliği kuralları ve uzayda ve Dünya’da müdahale için rehberlik sağlar. Diğer sonuçlar, hapsetmenin koşullara bağlı olarak katı yakıtın yanıcılığını artırabileceğini veya azaltabileceğini göstermektedir.

JAXA (Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı) sponsorluğunda yürütülen bir araştırma olan FLARE, aynı zamanda malzemelerin mikro yerçekimindeki yanıcılığını da test ediyor. Sonuçlar gelecekteki görevlerde yangın güvenliğini önemli ölçüde artırabilir.

Alev çalışmaları mürettebatın uzayda güvende kalmasına yardımcı oluyor. Bu araştırma aynı zamanda kirleticileri azaltan ve Dünya’da ısınma ve ulaşım gibi kullanımlar için daha verimli alevler üreten daha verimli yanmaya da yol açabilir.

Bu veritabanında ara Yukarıda bahsedilenler hakkında daha fazla bilgi edinmek için bilimsel deneylerden yararlanın.