Alternative evacuation procedures and smart devices' impact assessment for large passenger vessels under severe weather conditions

Within the expansive domain of maritime safety, optimizing evacuation procedures stands as a critical endeavour. After all, evacuation is literally the last and fundamental safety level afforded to mariners and passengers. Recent incidents have rekindled interest in assessing the performance of this ultimate safety barrier. However, addressing evacuability requires a holistic approach. The authors present herein the setup, simulation, and ultimately evaluation of a novel approach and its ability to rigorously assess multiple innovative risk-control options in a challenging, realistic setting. Moreover, its benchmarking against conventional regulation-dictated evacuation processes is captured distinctively along with the relative effectiveness of each proposed measure. Such measures include smart technologies and procedural changes that can result in substantial improvements to the current procedures. These will impact the ongoing discourse on maritime safety by providing insights for policymakers, vessel operators, emergency planners, etc., and emphasize the need for further research and development efforts to fortify the industry against evolving safety challenges

Machine learning and case-based reasoning for real-time onboard prediction of the survivability of ships

The subject of damaged stability has greatly profited from the development of new tools and techniques in recent history. Specifically, the increased computational power and the probabilistic approach have transformed the subject, increasing accuracy and fidelity, hence allowing for a universal application and the inclusion of the most probable scenarios. Currently, all ships are evaluated for their stability and are expected to survive the dangers they will most likely face. However, further advancements in simulations have made it possible to further increase the fidelity and accuracy of simulated casualties. Multiple time domain and, to a lesser extent, Computational Fluid dynamins (CFD) solutions have been suggested as the next “evolutionary” step for damage stability. However, while those techniques are demonstrably more accurate, the computational power to utilize them for the task of probabilistic evaluation is not there yet. In this paper, the authors present a novel approach that aims to serve as a stopgap measure for introducing the time domain simulations in the existing framework. Specifically, the methodology presented serves the purpose of a fast decision support tool which is able to provide information regarding the ongoing casualty utilizing prior knowledge gained from simulations. This work was needed and developed for the purposes of the EU-funded project SafePASS

SafePASS Project : A Risk Modelling Tool for Passenger Ship Evacuation and Emergency Response Decision Support

One of the biggest challenges in the field of maritime safety is the integration of all the systems related to the evacuation and emergency response under one Decision Support Tool that could broadly cover all the emergency cases and assist in the co-ordination of the evacuation process. Besides, for a decision support tool to be useful we need to be able to calculate the Available time to Evacuate based on real-time data, such as the passenger distribution on board and of course based on the various sensor data that will monitor the damage and its propagation. For all the above, the risk modelling tool developed in SafePASS H2020 project is able to estimate the potential fatalities both in the design phase and in real-time, assessing the evacuation and abandonment risk dynamically, based on real-time data related to the passenger distribution, route, semantics, LSA availability, procedural changes, and damage case (fire or flooding) propagation

Simulation of external fire in aircraft's fuselage

σ. 82Οι αερομεταφορές στις μέρες μας αποτελούν τον πιο αναπτυσσόμενο και διαδεδομένο τρόπο μεταφοράς ανθρώπων και εμπορευμάτων. Παρότι η ιστορία των αερομεταφορών έχει στιγματιστεί από θανατηφόρα ατυχήματα, στόχος της αεροπορικής βιομηχανίας είναι η συνεχής έρευνα, μελέτη και εξέλιξη για την αποφυγή και πρόληψη τους. Η ασφάλεια κατά τη διάρκεια του ταξιδιού εξασφαλίζεται από ένα σύνολο αυστηρών κανόνων και προδιαγραφών που έχουν θεσπίσει από κοινού οι αεροπορικές εταιρίες με τις υπηρεσίες πολιτικής αεροπορίας διεθνώς. Ιδιαίτερα στο κομμάτι της πυρασφάλειας και πυραντοχής των υλικών υπάρχει ένα σύνολο πρότυπων δοκιμών για τα υλικά που χρησιμοποιούνται στο αεροσκάφος . Από τις διάφορες περιπτώσεις ατυχημάτων, αυτή της εξωτερικής φωτιάς είναι μια ιδιαίτερα πιθανή περίπτωση αφού αφορά έκχυση καυσίμου μετά από πρόσκρουση ή αναγκαστική προσγείωση στο έδαφος, ή ακόμα και διαρροή. Η παρούσα εργασία εστιάζει σε ένα τέτοιο σενάριο ατυχήματος και εξετάζει συγκεκριμένα τη συμπεριφορά των σύνθετων υλικών σε μια υπό κλίμακα δοκιμή. Τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο από την αεροπορική βιομηχανία με χαρακτηριστικά παραδείγματα το 787 Dreamliner της εταιρίας Boeing και το Α350-XWB της Airbus όπου το ποσοστό χρήσης σύνθετων υλικών και στα δυο αεροσκάφη αγγίζει το 50%. Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν νέες πρότυπες δοκιμές, αποκλειστικά για τα σύνθετα υλικά, αυτά απαιτείται τουλάχιστον να πληρούν τις προδιαγραφές που κάλυπταν έως τώρα τα κράματα αλουμίνιου, που ήταν το βασικό δομικό υλικό στην αεροναυπηγική. Πέραν από τις πρότυπες δοκιμές γίνονται και δοκιμές μεσαίας και μεγάλης κλίμακας για να υπάρχει μια συνολική εικόνα της συμπεριφοράς της ατράκτου σε συνθήκες εξωτερικής φωτιάς. Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε μια υπολογιστική προσομοίωση μια τέτοιας δοκιμής, συγκεκριμένα μεσαίας κλίμακας. Η πειραματική διάταξη της δοκιμής αποτελείται από ένα τμήμα ατράκτου σε κλίμακα 1/4, η οποία εκτίθεται σε φωτιά (pool fire) και στην όποια υπάρχουν μια σειρά στοιχείων για την καταγραφή των αποτελεσμάτων. Για τις ανάγκες της προσομοίωσης χρησιμοποιήθηκε το πακέτο Υπολογιστικής Ρευστομηχανικής ANSYS CFX 14. Γενικότερα η προσομοίωση ενός τέτοιου φαινομένου είναι αρκετά πολύπλοκη αφού αφενός είναι δύσκολη η προσομοίωση της φλόγας στην υπολογιστική ρευστομηχανική, ενώ παράλληλα απαιτείται και προσέγγιση των θερμοφυσικών ιδιοτήτων του σύνθετου υλικού αφού αυτές δεν είναι σταθερές αλλά έχουν εξάρτηση από πολλούς παράγοντες. Αφού υπήρχε κατασκευή του πλέγματος, της γεωμετρίας και εισήχθησαν στο πρόγραμμα οι αρχικές και οριακές συνθήκες, επιλύθηκε το πρόβλημα σε συνθήκες μόνιμης ροής. Αυτή η κίνηση ήταν μια αναγκαιότητα για την επιλογή του μοντέλου προσομοίωσης της φλόγας σαν είσοδο θερμού αέρα, ενώ παράλληλα χρησιμοποιήθηκε για την σύγκριση των αποτελεσμάτων θερμοκρασιών στο εσωτερικό της ατράκτου όπου φάνηκε καλύτερη η συμπεριφορά του πάνελ του σύνθετου υλικού(εποξικό ανθρακόνημα) συγκριτικά με το πάνελ του κράματος αλουμινίου. Στην προσομοίωση σε συνθήκες μη μόνιμης ροής φάνηκε η σημαντική σύγκλιση των αποτελεσμάτων σε σχέση με τα πειραματικά δεδομένα. Όσον αφορά τις θερμοκρασίες στο εσωτερικό της ατράκτου το μέγιστο σχετικό σφάλμα είναι 6,6% ενώ για τις θερμοκρασίες στην ψυχρή πλευρά του πάνελ το σφάλμα είναι 6,5%. Με βάση την ικανοποιητική αυτή ακρίβεια, παρουσιάζονται και αποτελέσματα από την υπολογιστική προσομοίωση, όπου είναι ουσιαστικά αδύνατο να βρεθούν από το πείραμα, και δίνουν μια συνολική εικόνα του προβλήματος, δείχνοντας παράλληλα και τις δυνατότητες της Υπολογιστικής Ρευστομηχανικής. Λέξεις Κλειδιά: Εξωτερική φωτιά σε αεροσκάφος, Υπολογιστική προσομοίωση, σύνθετα υλικάAir transport of people and goods is steadily increasing. One of the main goals of the aerospace industry is to avoid and prevent fatal accidents, which have stigmatized the history of aviation. A set of rules and regulations, adopted by the airlines and the aviation companies globally, ensure the safety of flights. Especially in a fire scenario, the fire resistance of the materials used in the aircraft is tested by a set of standard test and procedures. This thesis focuses on the event of an aircraft fuselage subjected to an external fire and simulates a 1/4 scale pool fire test of a fuselage made of aluminum alloy or composite materials. This scenario is related to jet fuel fire and is common when an aircraft crushes to the ground or when the fuel is leaked out. Moreover, composite materials are increasingly used by the aviation industry as illustrated by the brand new aircrafts, the 787 Dreamliner Boeing and the A350-XWB Airbus, where the use of composite materials in both aircrafts reaches 50%. The numerical simulation were performed using ANSYS CFX 14 which is a commercial CFD (Computational Fluid Dynamics) software. In a test case like this the simulation procedure is quite complex because of the difficulty simulating the flame in the CFD software, as well as the needed approximations of the thermophysical properties of the composite materials. The composite material in this study is a carbon-epoxy, the thermophysical properties of which are not constant but depend on many parameters. The first stage of the simulation focuses on a steady state flow scenario so as to determine a model for the simulation of the flame. In this stage, the use of a hot air inlet was determined to be more appropriate and it was also found that the temperature inside the fuselage was lower using a carbon-epoxy panel than the aluminum alloy panel. In the next stage, where transient flow conditions were considered, a very good agreement of simulation results with experimental data was observed. The maximum relative error of the temperatures inside the fuselage was found to be 6.6%, while for the temperatures in the panel's cold side it was 6.5%. Based on the obtained level of accuracy, some characteristic results from the numerical simulations, which could not be obtained experimentally, are presented; the presented results give an overview of the problem and show the potential of CFD in pool fire aircraft scenarios. Keywords: External aircraft fuselage fire, CFD , composite materialsΠαναγιώτης Π. Λούβρο

Multi-objective optimisation as an early design tool for smart ship internal arrangement

Modern optimisation methodologies have revolutionised the engineering sector and pave the way for innovation. In ship design this has been spearheaded by the introduction of the Holistic Design approach that allows more and more of attributes and performances of the end product to be assessed accurately and concurrently even at the early design phase. This for the first time empowers the designers and decision makers to precisely capture the design space, mapping even the uncertainty embedded in the utilised methods and create robust variants in a multi-objective environment. Though a truly automated design is still far in the future many important aspects of it are slowly delegated to optimization routines. In this respect, the authors present herein propose a methodology based on the optimisation of the functionalities that the general arrangement needs to provide (in this case adjacency, noise and evacuation flow). The methodology allows for a large optimization space, several objectives and intrinsic control by the user at all the stages to shape the balance between the multiple objectives. By re-arranging the location of the spaces onboard; in relation to their position on the hull as well as their relation between themselves, significant improvements can be achieved especially at an early design stage. The approach outlines how more functional objectives can be incorporated through modularity and penalty functions, keeping the overall process simple and flexible to adapt to fluid early design requirements