A-60(A-30併用)級バルクヘッドドア 認証取得

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船舶用防火扉の火災試験及び伝熱・構造解析)
TK. SA-BHD (A-60)

構造基盤技術系:伊飼通明、島田道夫、山根健次
開発メーカー:大晃産業 占部幸一、中村知之

研究の経緯

自動車運搬船の船舶防火構造規則故正に伴い、舶用防火扉の規格が変更になった。防火扉は、IMO Part 3 of the FTP Code 2010標準火災賦験の要求を満たす必要があり、またIMO では火災試験不可能な大型防火扉に対してはMSC.1/Ciro.1319に基づく評価・解析を行うことが要求されている。大型防火扉(2850Wx2114H}の伝熱・構造解析を行うに当たって、境界条件を調べる必要がある。舶用防火扉(1970Wx2135H、TK.SA-BHD(A-60)) の火災試験を行い安全性を確認し、得られた境界条件から数値解析を行い、試験値と解析値との整合性を確認し数値解析から大型防火扉の安全性が評価できるかを聞ベた。図1は舶用防火扉の断面を示す。

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伝熱解析

加熱温度境界条件を火災試験から求めた。計測温度を図5に示す。入力温度はIS0834にほぼ一致している。加熱は室温から開始するので非定常解析となる。防火扉のモデル化は、対称性から1/4のモデルを作成した。図6は断熱材を除いた鋼材のモデルを示す。伝熱解析に用いた材料定数を表11に示す。

図2 舶用防火扉と温度計測箇所

図3 非加熱側表面温度

解析結果の検討

当初、断熱材の熱伝導率を一定とした解析では、試験地と解析値がー致しなかった。加熱後の断熱材に紛状化《写真1》が見られ、熱伝導率を図6-1《講演後、表2》の非線形として解析した。比較的試験値に近似した値が得られ、結果を図に示す。図は非加熱側中央部の温度であり、ほぼ一致している。図9は、非加熱側表面温度を示したものであり、最高温度は137.5℃(△T=113.0℃) であり、140℃以下の要件を満たしている。

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図4 防火扉の変位置

火災試験

舶用防火扉(1970Wx2135H)を用いて火災試験を行った。図2は、火災試験装置に取り付けられた舶用防火扉を示す。図の敵宇は、裏面の温度計測点を示す。室温は24.5℃である。加勲側と非加熱側の温度計測を行った。図3に結果を示す。各温度のバラツキは補強材のアングル(50x50x6、図6)が設置されているためである。試験時聞は4080s(68min)であり、試験終了時に最も高い温度は114.9℃(△T90 6℃)であった。試験要求では、68分後140"C以下が必要であることから、防火性能は満たしている。

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図5 炉内温度測定結果

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図6 防火扉1/4モデル

試験時の変位計測

図2の中央垂直方向に250mmごとに時間は10分ごとに変位計測を行った。計測は68分後まで行った。図4にその結果を示す。パラメータは試験開始後の時間(min) を示す。加熱により防火扉は、中央部で加熱側に大きく変形しているのが解る。

表1 解析材料定数
鋼板 熱伝導率 51.2 W/(m・K)
比熱 45.4 J/(kg・K)
密度 7830 kg/m3
線膨張係数 12 10-6/K
ヤング率 205.8 GPa
ボアソン比 0.3  
断熱材 熱伝導率 0.01 W/(m・K)
比熱 0.84 J/(kg・K)
密度 120 kg/m3
線膨張係数 - 10-6/K
ヤング率 - GPa
ボアソン比 -  
境界 熱伝導率 10 W/(n2)・K 銅-炉外空気
- 鋼-断熱材
- 断熱材-炉外空気

写真1 加熱後の断熱材

図6-1 断熱材の熱伝導率

図8 解析値と実験値の比較

図9 68分後の温度解析結果

防火認定

TK. SA-BHO (A-60) …… JG 認定番号第F-532号
NK 申請中

2015年03月搭載

寸法:W2850×H2144

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(正面)

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(裏面)

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(側面)

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標準装備:ワイヤー1本 or 2本/落下防止ストッパー付
(※巻上装置は造船所殿所掌)