Восстановление научного AUV обернулось катастрофой, когда дрон взорвался на палубе, причинив травмы и материальный ущерб. Первоначальные гипотезы указывали на структурную неисправность, но анализ останков с помощью подводной фотограмметрии и моделирования CFD выявил более тонкую истину: накопление водорода в результате дегазации литиевых батарей, активированное неисправным реле, создало взрывоопасную смесь в герметичном отсеке.
Реконструкция происшествия: CFD, CAD и фотограмметрия 💥
Для понимания динамики аварии была смоделирована герметичная камера AUV в SolidWorks с воспроизведением внутренней геометрии и уплотнений. С помощью Star-CCM+ было смоделировано выделение водорода в течение цикла зарядки с учетом типичной скорости дегазации поврежденных давлением Li-ion элементов. Моделирование CFD показало, что газ, будучи легче воздуха, накапливался в верхней части отсека, как раз там, где находилось силовое реле. Фотограмметрия останков подтвердила локализованную деформацию в этой зоне и обугливание реле, что указывает на то, что источником воспламенения стала внутренняя искра, вызванная сульфатированным контактом. Концентрация водорода достигла 6% по объему, что находится в пределах взрывоопасного диапазона.
Уроки для проектирования автономных подводных аппаратов ⚙️
Этот случай демонстрирует, что безопасность AUV не может ограничиваться устойчивостью к давлению. Дегазация батарей должна рассматриваться как реальный риск, даже в новом оборудовании. Предлагаемые улучшения включают: пассивную вентиляцию герметичного отсека, датчики водорода с автоматическим отключением питания и герметичные реле или реле с контактами в инертной атмосфере. Моделирование CFD не только реконструирует прошлое, но и позволяет проектировать отказоустойчивые системы до того, как произойдет следующая катастрофа.
Какие протоколы безопасности и конструкции должны быть внедрены в AUV, использующих водородные батареи, чтобы предотвратить превращение риска взрыва во время операций по восстановлению в предсказуемую катастрофу.
(PS: Моделировать катастрофы весело, пока ваш компьютер не расплавится, и вы сами не станете катастрофой.)