Изучение горения и пожарной безопасности.

Исследования на Международной космической станции помогают ученым понять, как огонь распространяется и ведет себя в различных средах, а также научиться предотвращать и тушить пожары в космосе.

Исследования возгорания способствуют безопасности членов экипажа, оборудования и космических кораблей, помогая выбирать материалы кабины космического корабля, улучшая понимание роста пожара и определяя оптимальные методы тушения пожара. Это исследование также способствует повышению пожарной безопасности на Земле, а некоторые исследования улучшают наше понимание процесса сгорания для таких целей, как производство электроэнергии и привод транспортных средств на земле.

Микрогравитация существенно влияет на пламя и обеспечивает уникальную среду для изучения горения. Например, на Земле горячие газы пламени поднимаются вверх, а сила тяжести притягивает более холодный и плотный воздух к нижней части пламени, создавая классическую форму и эффект мерцания. В условиях микрогравитации этот поток не возникает, а на космической станции низкоимпульсное пламя имеет тенденцию иметь округлую или даже сферическую форму. Устраняя эффекты плавучести, микрогравитация дает исследователям лучшее понимание конкретного поведения пламени.

Интегрированная стойка для сжигания (CIR), разработанная и эксплуатируемая Исследовательским центром Гленна НАСА, обеспечивает безопасную и безопасную среду для широкого спектра экспериментов по сжиганию. Различные вставки в камеру, которые позволяют проводить различные исследования, включают в себя многопользовательский аппарат для сжигания капель, который поддерживает эксперименты по тушению пламени (FLEX), вставку для расширенного горения в условиях микрогравитации (ACME) и вставку для воспламенения и тушения твердого топлива — предел роста и угасания. (SoFIE) палата.

FLEX, который проанализировал эффективность средств пожаротушения, привел к открытию типа холодного пламени, при котором топливо продолжает «гореть» при определенных условиях после угасания видимого пламени. Обычное пламя выделяет углекислый газ и воду, но холодное пламя выделяет угарный газ и формальдегид. Изучение большего количества информации о поведении этого химически отличающегося пламени может привести к разработке более эффективных и менее загрязняющих окружающую среду транспортных средств. Холодное пламя, возникающее на Земле, быстро гаснет. Поскольку они дольше горят в условиях микрогравитации, у ученых есть возможность их изучить.

FLEX-2 изучал, как быстро сгорают капли топлива, условия, необходимые для образования сажи, и как смеси жидкого топлива испаряются перед горением. Результаты могут помочь сделать будущие космические корабли более безопасными и повысить топливную эффективность двигателей, использующих жидкое топливо на Земле.

ACME — это набор из шести независимых исследований, использующих CIR для изучения эффективности использования топлива и образования загрязняющих веществ при сжигании на Земле. В сериале также рассматривались вопросы улучшения предотвращения пожаров на космических кораблях за счет лучшего понимания воспламеняемости материалов.

В одном из исследований ACME, Flame Design, изучалось количество сажи, образующейся при различных условиях пламени. Сажа, углеродный остаток, остающийся, когда углеродсодержащий материал не полностью сгорает, вызывает проблемы для окружающей среды и здоровья, но желателен для некоторых целей. Результаты могут позволить разработать пламя с большим или меньшим количеством сажи, в зависимости от конкретных потребностей, и могут помочь создать более эффективные и менее загрязняющие конструкции для сжигания топлива.

Эмулятор скорости горения ACME (BRE) имитировал воспламеняемость твердых и жидких материалов путем сжигания газообразного топлива в определенных условиях. Анализ 59 испытаний на горение BRE позволил получить данные о тепловом потоке, размере пламени, влиянии потока топливной смеси и других важных параметрах. Результаты могут улучшить фундаментальное понимание воспламеняемости материалов и оценить, эффективны ли существующие методы проверки воспламеняемости в условиях микрогравитации.

Сжигание и подавление твердых тел (BASS) было одним из первых исследований, изучавших способы тушения топлива, горящего в условиях микрогравитации. При тушении пожаров в космосе необходимо учитывать геометрию пламени, характеристики материалов и методы, используемые для его тушения, поскольку методы, используемые на земле, могут быть неэффективными или даже усугубить пламя.

BASS-II исследовал характеристики различных образцов топлива, чтобы увидеть, горят ли материалы в условиях микрогравитации так же хорошо, как и при нормальной гравитации, при правильных условиях. В нескольких статьях сообщалось о результатах BASS-II, включая различия между распространением пламени и регрессией топлива, а также сравнение скоростей распространения пламени.

SoFIE-GEL анализирует, как температура топлива влияет на воспламеняемость материала. Исследователи сообщают, что экспериментальные наблюдения согласуются с тенденциями, предсказанными моделями. В этом исследовании, первом в серии, были протестированы различные виды топлива, включая плоские листы, толстые плиты, цилиндры и сферы.

Saffire — это серия экспериментов, проводимых на борту беспилотных грузовых космических кораблей Cygnus после того, как они покинут станцию, что позволяет испытывать более крупные пожары, не подвергая членов экипажа риску. Результаты по распространению пламени в условиях микрогравитации можно использовать для установления скорости выделения тепла в космическом корабле и показать, что снижение давления замедляет это распространение.

Программа Confined Combustion, спонсируемая Национальной лабораторией МКС, исследует распространение пламени в замкнутых пространствах различной формы. Локализация влияет на характеристики пожара и опасности. Исследователи сообщают об особенностях взаимодействия между пламенем и окружающими его стенками, а также о судьбе пламени, например, росте или угасании. Эти результаты служат руководством для проектирования конструкций, норм пожарной безопасности и реагирования в космосе и на Земле. Другие результаты показывают, что локализация может увеличивать или уменьшать воспламеняемость твердого топлива в зависимости от условий.

FLARE, исследование, спонсируемое JAXA (Японское агентство аэрокосмических исследований), также проверяет воспламеняемость материалов в условиях микрогравитации. Результаты могут значительно улучшить пожарную безопасность в будущих миссиях.

Исследования пламени помогают обеспечить безопасность экипажей в космосе. Это исследование также может привести к более эффективному сгоранию, которое уменьшает количество загрязняющих веществ и производит более эффективное пламя для использования на Земле, например, для отопления и транспорта.

Поищите в этой базе данных научных экспериментов, чтобы узнать больше об упомянутых выше.