كيفية تصميم حظيرة مقاومة للحريق؟

تقييم مخاطر الحرائق الخاصة بالحظائر والمتطلبات التنظيمية

تحديد مصادر الاشتعال: وقود الطيران، السوائل الهيدروليكية، والأنظمة الكهربائية

يبدأ تصميم hangars التي تقاوم الحرائق من خلال التعرف على الطرق الخاصة التي تشتعل بها المواد المختلفة. تمثل وقود الطائرات مثل Jet A وJP-8، إلى جانب السوائل الهيدروليكية وجميع المكونات الكهربائية المنتشرة في المكان، مخاطر جسيمة. وعند تسرب هذه المواد أو تبخرها، فإنها تشكل بركًا أو سحبًا خطرة قد تشتعل بسبب شيء بسيط مثل دائرة كهربائية قصيرة في الأدوات المستخدمة للصيانة، أو التلامس مع أجزاء معدنية ساخنة، أو حتى تراكم الكهرباء الساكنة. وغالبًا ما تتجمع أبخرة الوقود بالقرب من فتحات التصريف الأرضية أثناء إعادة تزويد الطائرات بالوقود، وهذا هو السبب في أن وجود أنظمة كشف الأبخرة الجيدة منطقي جدًا. فكّر في الأمر: يمكن لليتر الواحد فقط من وقود الطائرات المسال على الأرض أن ينتشر ويُشعل النار في مساحة تبلغ ضعف حجم معظم المرائب خلال لحظات. ولذلك يُضمِن مهندسو تصميم hangars عناصر مثل الأرضيات الموصلة لتمنع تراكم الكهرباء الساكنة، وتركيب أحواض صرف تحت محركات الطائرات حيث تحدث التسريبات، وتحديد تصنيفات معينة للمعدات الكهربائية في المناطق التي يتم فيها التعامل مع الوقود. ولا يجب أن ننسَ إجراءات اللحام والفحوصات الدورية للتسريبات أيضًا. هذه الإجراءات الأمنية ليست إضافات اختيارية، بل ضرورية تمامًا إذا أردنا الحفاظ على سلامة الناس.

تصنيفات NFPA 409 وكيف تُحدد حجم الحظيرة ونوع الطائرة واشغالها متطلبات مقاومة الحريق

يُعد معيار NFPA 409 نظامًا لأحواض طائرات حيث تتناسب متطلبات السلامة مع مستوى الخطر المتضمن. يتم تقسيم الأحواض إلى أربع مجموعات حسب حجمها، وحجم الطائرات الموجودة بداخلها، ونوع العمليات التي تتم هناك. تحتاج أكبر الأحواض، أي تلك التي تزيد عن 40,000 قدم مربع أو تحتوي على طائرات يزيد ارتفاعها عن 28 قدمًا، إلى جدران وأسقف مقاومة للحريق لمدة ساعتين بالإضافة إلى أنظمة رغوة تلقائية لإخماد النيران بسرعة. أما الأحواض الأصغر من 12,000 قدم مربع فقد تحتاج فقط إلى حماية من الحريق لمدة ساعة واحدة ومعدات إطفاء يدوية بدلاً من ذلك. كما أن ما يحدث داخل الحظيرة له أهمية أيضًا. فالأحواض التي يعمل فيها الميكانيكيون على طائرات تحتوي على كميات كبيرة من الوقود تحتاج إلى أنظمة صرف خاصة للسوائل المسكوبة، وحواجز بخارية لاحتواء الأبخرة، وأنظمة تهوية أفضل. وللأحواض التخزينية التي لا تجري فيها عمليات صيانة نشطة متطلبات أقل بشكل عام. ويضمن هذا النهج التدريجي أن تكون للمباني حماية مناسبة من الحرائق استنادًا إلى عوامل واقعية مثل كمية الوقود المخزنة، وعدد الأشخاص الذين يحتاجون إلى الإخلاء، وأنواع المخاطر الموجودة أثناء العمليات العادية.

اختيار وتحديد أنظمة الهياكل المقاومة للحريق في hangar

الهيكل الصلب مع طلاء منتفخ: الأداء تحت تعرض ASTM E119

لا يزال الفولاذ هو المادة المفضلة لبناء hangars لأنه يوفر قوة كبيرة دون أن يكون ثقيلاً جداً. وعند طلائه بمواد ممتدة خاصة، يصبح الفولاذ أكثر مقاومة للحريق بشكل كبير. يمكن لهذه الطلاءات أن تتضخم حتى 50 ضعف حجمها الطبيعي عندما تصل درجات الحرارة إلى حوالي 500 درجة فهرنهايت. ما يحدث بعد ذلك أمر مثير للإعجاب - فهي تُشكّل طبقة كربونية واقية تعمل كعازل ضد انتقال الحرارة. تُظهر الاختبارات التي تُجرى وفقاً للمعايير مثل ASTM E119 أن الأنظمة المثبتة بشكل صحيح يمكن أن تظل صامدة لمدة تتراوح بين ساعتين وثلاث ساعات، حتى عند التعرض لدرجات حرارة شديدة تتجاوز 1700 درجة فهرنهايت. وهذا يمنح المهندسين وقتاً إضافياً قبل أن يسخن الفولاذ بما يكفي ليفقد قوته تماماً عند حوالي 1100 درجة فهرنهايت. علاوة على ذلك، فإن تركيبات الطلاء الجديدة تلتصق بشكل أفضل أثناء عملية التمدد، وتتعامل مع مشكلات مثل أبخرة الوقود والرطوبة دون أن تتدهور. وتدعم الفحوصات المستقلة فعالية هذه الطلاءات على جميع أنواع الوصلات الإنشائية والأسطح المعقدة المطلوبة في هياكل hangar الكبيرة.

مقارنة الألواح المعدنية العازلة المقاومة للحريق (IMPs) والخرسانة سابقة الصب للجدران والأسقف

يتطلب اختيار أنظمة الجدران والأسقف موازنة بين الأداء ضد الحريق وسهولة التنفيذ والمتانة على المدى الطويل:

تُعد الوحدات العازلة المسبقة التصنيع سريعة التركيب، وتوفّر الطاقة، وتعمل بكفاءة مع الأشكال المعقدة للأسطح، مما يجعلها مناسبة جدًا للمشاريع التي تتطلب إعدادًا سريعًا والأماكن التي تحتاج إلى تحكم في درجة الحرارة. أما من حيث المواد طويلة الأمد، فإن الخرسانة الجاهزة تتميز بمتانتها العالية وميزاتها المدمجة المقاومة للحريق. وتصبح هذه الميزة مهمة جدًا في المناطق التي يتم فيها تخزين كميات كبيرة من الوقود أو معالجتها في الموقع. وكلا الخيارين يفيان بمتطلبات معيار NFPA 409 ما داما يتبعان تعليمات الشركات المصنعة ويحصلان على الموافقات الرسمية من جهة طرف ثالث. ومع ذلك، يجب على أي شخص يتخذ قرارات بشأن هذه الأنظمة أن ينظر إلى الصورة الأكبر أيضًا. فالتكلفة الأولية مقابل المخاوف المستمرة المتعلقة بالسلامة، بالإضافة إلى مدى التوقف الممكن التحمله أثناء الصيانة أو الإصلاح، كلها عوامل تؤثر على ما إذا كان اختيار مادة معينة سيكون أفضل على المدى الطويل.

تصميم أنظمة متكاملة لإخماد وإنذار الحرائق في hangars ذات spam كبير

أنظمة الإطفاء بالرشاشات (Deluge) مع فوهات ESFR: التغطية، وقت الاستجابة، واعتبارات ارتفاع السقف في hangar

تشكل hangars ذات spam الكبير تحديات فريدة لأن أسقفها قد تتجاوز 40 قدمًا في الارتفاع، مما يجعل أنظمة الرشاشات العادية غير فعّالة. وهنا تأتي أهمية أنظمة الإطفاء المزودة بفوهات Early Suppression, Fast Response (ESFR) التي توفر إمكانات إخماد موثوقة عند الحاجة إليها بشدة. تم تصميم هذه الفوهات الخاصة للتعامل مع حالات صعبة مثل حرائق الوقود الجوي. وتقوم هذه الفوهات بإطلاق ما بين 100 إلى 250 جالونًا في الدقيقة من الماء، وتستجيب بسرعة بفضل تصنيف مؤشر الاستجابة المنخفض الخاص بها البالغ 50 أو أقل. وهذا يعني تقليل الوقت الضائع قبل بدء عمل الماء والسيطرة على النيران بشكل أسرع قبل أن تنتشر داخل المنشأة.

تشمل اعتبارات التصميم الرئيسية ما يلي:

• التغطية : كل فوهة تحمي مساحة تتراوح بين 100 و130 قدمًا مربعًا، مما يقلل تعقيد النظام والحمل الهيكلي؛
• توقيت التشغيل : وفقًا لمواصفة NFPA 409 (2022)، يجب أن يتم تنشيط الأنظمة خلال 15 ثانية من اكتشاف الحريق للتصدي لانتشار اللهب السريع؛
• التخليص : يجب الحفاظ على مسافة تتراوح بين 18 و24 بوصة بين الفوهات والسقف لضمان توزيع رذاذ غير مقيد—وقد تم التحقق من ذلك من خلال الاختبارات التي أجرتها الشركة المصنعة.

عند إجراء الحسابات الهيدروليكية، يجب أن نأخذ في الاعتبار خسائر الارتفاع خاصة في المباني الشاهقة، حتى يصل الضغط الكافي إلى تلك الفوهات عند مستوى الأرض. إن إضافة كاشفات الدخان الحجمية يساعد كثيرًا في تنسيق استجابات النظام ويُسرّع بدء التشغيل مقارنة بالطرق التقليدية. وهذا مهم لأن الهيكل الصلب يبدأ في الانحناء والانهيار هيكليًا عندما تصل درجات الحرارة إلى حوالي 500 درجة فهرنهايت. يقوم متخصصو حماية الحريق بإجراء اختبارات التحقق باستمرار باستخدام تسرب وقود JP-8 كسيناريو قياسي وفقًا للتوجيهات الصناعية لعام 2022. وتُظهر هذه المحاكاة الواقعية أنه عندما يتم ضبط النظام بشكل صحيح، يمكن لهذه الأنظمة إيقاف الحرائق بنسبة تصل إلى 98 بالمئة من الوقت.

ضمان المرونة التشغيلية: الإخلاء، التهوية، والتعافي بعد الحريق في تصميم hangar

تعتمد سلامة الأشخاص والعمليات الجارية بشكل كبير على وسائل الخروج الجيدة، والتهوية المناسبة، وخطط الاسترداد القوية. فعندما تكون هناك العديد من المخارج التي لا تعترضها عوائق، ومُعلَّمة بوضوح وفقًا لمعايير NFPA 101، يمكن للأشخاص الخروج بسرعة حتى في حال انخفاض مدى الرؤية أثناء الطوارئ. ويجب أن تعمل أنظمة التهوية بفعالية على طرد الأبخرة الخطرة الناتجة عن وقود الطائرات والمواد المحترقة خلال الحرائق؛ وإلا فإن الدخان يتراكم على هيئة طبقات تعيق مسارات الهروب وتؤثر على المعدات الحساسة أيضًا. وللتعامل مع المياه الناتجة عن أنظمة إخماد الحرائق، نحتاج إلى أنظمة صرف تحفظ المياه الملوثة بالهيدروكربونات منفصلة. وهذا يساعد في الامتثال للوائح البيئية، ويجعل من الممكن العودة إلى العمليات الطبيعية في وقت أبكر. كما أن اختيار المواد المستخدمة أمر مهم جدًا. فالمواد الإنشائية المقاومة للحريق والتي تحتفظ بشكلها بعد تعرضها للحرارة تسهل كثيرًا من تقييم الأضرار والبدء بالإصلاحات لاحقًا. ولا ينبغي لنا أن ننسى أيضًا تصميم المباني. فالتخطيط الجيد يعني إبقاء الطرق واسعة وخالية حتى يتمكن طواقم الطوارئ من التنقّل دون مشاكل، بالإضافة إلى تخصيص مناطق محددة لهم لإعداد معداتهم فيها. وكل هذه العناصر معًا تقلل من الوقت المستغرق للرد على الحوادث، وتوفر في النهاية المال اللازم لإعادة كل شيء إلى وضعه الطبيعي.

الأسئلة الشائعة

ما هي المخاطر الرئيسية للحريق في hangars الطائرات؟

تشمل المخاطر الرئيسية للحريق في hangars الطائرات وقود الطيران مثل Jet A وJP-8، والسوائل الهيدروليكية، والنُظم الكهربائية. يمكن أن تخلق هذه المواد ظروفًا خطرة عند التسرب أو التبخر.

كيف يؤثر حجم الـhangar ونوع الطائرة على متطلبات مقاومة الحريق؟

وفقًا للمعيار NFPA 409، تعتمد متطلبات مقاومة الحريق على حجم الـhangar ونوع الطائرة واستخدامه. تتطلب hangars الأكبر مع طائرات أكبر نُظم حماية من الحريق أكثر قوة، مثل الجدران المقاومة للحريق ونُظم الرغوة التلقائية.

ما الفوائد الناتجة عن استخدام هيكل فولاذي مطلي بطبقات منتفخة؟

يوفر الهيكل الفولاذي المطلي بمواد منتفخة قوة كبيرة ويعزز بشكل كبير مقاومة الحريق. تتمدد هذه الطلاءات لتكوين طبقة واقية عند التعرض لدرجات الحرارة العالية، مما يوفر عزلًا حراريًا حيويًا ضد الحرارة.

ما العوامل التي يجب أخذها بعين الاعتبار عند اختيار نُظم إخماد الحريق للhangars ذات الفتحات الواسعة؟

بالنسبة لحظائر الطائرات ذات الفتحة الكبيرة، يجب أخذ عوامل مثل تغطية الفوهة، ووقت الاستجابة، وتوقيت التنشيط، والمسافة من السقف بعين الاعتبار. وتُعد أنظمة الرش المتدفقة مع فوهات ESFR فعالة بشكل خاص لتلبية هذه الاحتياجات.