تحول استرداد مركبة ذاتية التحكم تحت الماء (AUV) علمية إلى كارثة عندما انفجرت الطائرة بدون طيار على سطح السفينة، مما تسبب في إصابات وأضرار مادية. كانت الفرضيات الأولية تشير إلى عطل هيكلي، لكن تحليل الحطام باستخدام التصوير المساحي تحت الماء ونمذجة ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) كشف عن حقيقة أكثر دقة: تراكم الهيدروجين الناتج عن تفريغ غاز بطاريات الليثيوم، والذي نشط بواسطة مرحل معيب، أدى إلى خلق خليط متفجر في الحجرة المغلقة.
إعادة بناء الحادث: CFD وCAD والتصوير المساحي 💥
لفهم ديناميكيات الحادث، تم نمذجة الحجرة المغلقة للمركبة AUV في SolidWorks، مع تكرار الهندسة الداخلية والأختام. باستخدام Star-CCM+، تم محاكاة إطلاق الهيدروجين أثناء دورة الشحن، مع مراعاة معدل تفريغ الغاز النموذجي لخلايا Li-ion التالفة بسبب الضغط. أظهرت محاكاة CFD أن الغاز، وهو أخف من الهواء، يتراكم في الجزء العلوي من الحجرة، حيث كان يقع مرحل الطاقة. أكد التصوير المساحي للحطام التشوه الموضعي في تلك المنطقة واحتراق المرحل، مما يشير إلى أن شرارة داخلية، ناتجة عن تلامس كبريتي، كانت مصدر الاشتعال. وصل تركيز الهيدروجين إلى 6% من حيث الحجم، وهو ضمن النطاق المتفجر.
دروس لتصميم المركبات تحت الماء ذاتية التحكم ⚙️
توضح هذه الحالة أن سلامة المركبات AUV لا يمكن أن تقتصر على مقاومة الضغط. يجب اعتبار تفريغ غاز البطاريات خطرًا حقيقيًا، حتى في المعدات الجديدة. تشمل التحسينات المقترحة: تهوية سلبية للحجرة المغلقة، وأجهزة استشعار للهيدروجين مع قطع تلقائي للطاقة، ومرحلات محكمة الغلق أو ذات تلامسات في جو خامل. لا يعيد محاكاة CFD بناء الماضي فحسب، بل يسمح أيضًا بتصميم أنظمة مقاومة للأعطال قبل وقوع الكارثة التالية.
ما هي بروتوكولات السلامة والتصميم التي يجب تنفيذها في المركبات AUV التي تستخدم بطاريات الهيدروجين لمنع تحول خطر الانفجار أثناء عمليات الاسترداد إلى كارثة معلنة.
(ملاحظة: محاكاة الكوارث ممتعة حتى يحترق الكمبيوتر وتكون أنت الكارثة.)