科学用AUVの回収は、ドローンが甲板上で爆発し、負傷者と物的損害を引き起こす大惨事となった。初期の仮説は構造的欠陥を示唆していたが、水中写真測量とCFDモデリングによる残骸分析により、より微妙な真実が明らかになった。すなわち、リチウム電池のガス抜きによる水素の蓄積が、故障したリレーによって活性化され、密閉区画内で爆発性混合気を生成したのである。
事故の再現：CFD、CAD、写真測量 💥
事故の力学を理解するため、AUVの密閉区画をSolidWorksでモデル化し、内部形状とシールを再現した。Star-CCM+を用いて、充電サイクル中の水素放出を、圧力により損傷したLi-ionセルに典型的なガス抜き速度を考慮してシミュレーションした。CFDシミュレーションは、空気より軽いガスが区画上部、まさにパワーリレーが配置されていた場所に蓄積することを示した。残骸の写真測量は、その領域の局所的な変形とリレーの炭化を確認し、硫化物で汚染された接点によって引き起こされた内部火花が着火源であったことを示した。水素濃度は体積比で6%に達し、爆発範囲内であった。
自律型水中ビークル設計への教訓 ⚙️
この事例は、AUVの安全性を耐圧性能のみに限定できないことを示している。バッテリーのガス抜きは、新しい機器であっても現実的なリスクと見なされなければならない。提案される改良には、密閉区画のパッシブ換気、自動電源遮断機能付き水素センサー、および不活性雰囲気中でシールされた接点または接点を備えたリレーが含まれる。CFDシミュレーションは過去を再現するだけでなく、次の大惨事が発生する前にフェイルセーフなシステムを設計することを可能にする。
水素電池を使用するAUVにおいて、回収作業中の爆発リスクが周知の大惨事に変わらないようにするために、どのような安全プロトコルと設計を実装すべきか。
(追記：コンピューターが故障して、自分自身が大惨事にならない限り、大惨事のシミュレーションは楽しいものです。)