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舰船火灾生命力评估方法研究

贾佳  
【摘要】:爆炸、浸水、火灾是影响舰船生命力的三大破坏因素。目前的舰船生命力评估侧重于研究爆炸、浸水对舰船生命力的影响,而较少考虑火灾对舰船生命力的影响。但是不论平时还是战时,火灾都是威胁舰船生命力的主要灾害。为了提高火灾环境下的舰船生命力,在舰船设计过程中需要对设计方案进行火灾生命力评估,从而判断舰船生命力满足作战使用要求的程度,并找出设计中的薄弱环节,用于指导和改进消防与生命力设计。因此很有必要开展舰船火灾生命力评估方法的研究。 本文为解决火灾环境下舰船生命力评估缺乏总体框架和评估手段的问题,根据舰船生命力理论和火灾风险理论,提出了舰船火灾生命力概念,开展了舰船火灾生命力评估方法研究,主要工作与成果如下: 构建了面向任务的舰船火灾生命力评估体系。根据系统学观点对舰船火灾生命力目标进行分析,将生命力目标分为总体层、性能层、系统层和单元层,提出了面向任务的舰船火灾生命力目标体系,并对相关概念进行了科学定义;对舰船火灾生命力进行概率分析,建立了舰船火灾生命力评估模型:借鉴火灾风险评估理论构建了舰船火灾生命力设计框架与评估流程。该评估体系既延续了目前舰船生命力评估的基本概念,又结合了火灾风险评估的理念,形成了以概率论为基础理论、以舰船任务为顶层目标、既适用于战时也适用于平时的总体框架和评估流程。 提出了耦合火灾场景分析的舱室火灾易感性评估方法。对目前的易感性概念进行扩展,定义了包括起火可能性和火灾场景发生可能性的火灾易感性。在舱室起火可能性分析中,将起火原因分为武器命中起火和事故诱发起火,针对命中起火,给出了起火点概率分布形式和舱室起火概率模型;针对事故起火,给出了舱室单位面积起火频率和舱室起火频率模型。在舱室火灾场景分析中,基于故障树分析方法,研究了其在舰船消防措施可靠性分析中的应用;提出了基于贝叶斯网络的火灾场景分析方法,该方法克服了事件树分析中各个事件必须按照时间顺序依次排列的局限性。 提出了基于火灾动力学模拟的设备单元火灾易损性分析方法。在分析单元火灾损伤指标及其判据的基础上,建立了基于火灾数值模拟与Monte Carlo模拟的单元火灾易损性评估方法。在战时火灾易损性方面,针对战时火灾中武器导致的舱室开口具有不确定性这一特殊情况,提出了开口位置参数(VSH)和开口大小参数(VW),并分析了这两个参数的不确定性对单元火灾易损性的影响。在事故火灾方面,针对某舰船机器处所舱室,在舱室起火频率和火灾场景分析的基础上,分析了火源及消防系统相关参数不确定性对单元火灾易损性的影响。 提出了多态系统动态火灾生命力评估方法。将随时间变化的多态损伤看作时间连续、状态离散的随机过程,提出了基于随机过程的多态时变损伤理论。根据这一理论,在损伤状态和时间上对单元火灾易损性进行拓展,提出了多态单元动态易损性评估方法。引入通用产生函数方法用于将多态单元易损性综合为多态系统易损性。对事件树分析方法在时间进行拓展,提出了动态火灾场景分析方法。耦合多态系统动态易损性分析方法和动态火灾场景分析方法,提出了基于风险评估理论的多态系统动态火灾生命力评估模型。该模型不仅适用于事故火灾,更适用于战时火灾,能够预测舰船系统火灾风险随时间变化的情况,也可为制定舰船损管决策预案提供参考依据。


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