h-header

header
main

dynamic

content

post

Collana TRL7 - spin-off spaziali per l’antincendio terrestre

Autore Gianfranco Rocchi | Chief Communication Officer | 23 Aprile 2021 |

20 aprile 2010 - Incidente della piattaforma Deepwater Horizon

Come anticipato nel numero precedente di TRL7, che ha aperto questa serie di articoli sul rapporto tra l’antincendio e la tecnologia aerospaziale, in questa e nelle prossime tre uscite accenneremo ad alcune ricadute positive dell’esplorazione dello spazio.

In particolare nei tre numeri accenneremo rispettivamente ad alcune innovazioni che riguardano i sistemi antincendio, ad alcune tecnologie di rilevazione ed ai progressi nella scienza dei materiali resistenti al fuoco.

Lo scopo non è certo quello di essere esaustivi, bensì di restituire l’idea della dimensione del contributo dato dall’esplorazione spaziale al nostro settore.

I contributi più diretti alle scienze fondamentali ed alla tecnologia antincendio che derivano dai programmi di esplorazione umana dello spazio peraltro non sono forse nemmeno quelli più pervasivi; quelli indiretti – basti pensare all’impulso dato alla microelettronica o ai sistemi di telecomunicazione, allo sviluppo di batterie sempre più potenti e computer sempre più piccoli – sono tali e tanti che servirebbe una paziente e lunga ricerca per enumerarli tutti.

Per fortuna, almeno per i contributi più direttamente attribuibili all’aerospazio, c’è chi l’ha fatto per noi. La NASA pubblica annualmente dei report sugli spin-off; potrete divertirvi a scoprirli qui. https://spinoff.nasa.gov/

I contributi diretti hanno inoltre un’altra caratteristica che tipicamente li accomuna; essendo sviluppati per applicazioni estreme (alte temperature, condizioni di esercizio gravose, etc.) tendono ad avere una prima ricaduta in ambiti antincendio particolarmente complessi; da queste soluzioni esordienti, in seguito, vengono derivate applicazioni più “generaliste”. Alcuni casi di spin off che hanno in alcuni casi decenni di storia debbono ancora completare questo secondo passaggio e pertanto possono essere inseriti a pieno titolo in una collana, come questa, che guarda alle applicazioni del prossimo futuro. È il caso del nostro primo esempio.

 

La sicurezza antincendio in ambito petrolifero, e specialmente off shore, ha beneficiato dell’esperienza accumulata con la tecnologia per l'attracco di navette alla Stazione Spaziale Internazionale. Fino al disastro della piattaforma di perforazione Deepwater Horizon nel Golfo del Messico, nel 2010, tipicamente un dispositivo di prevenzione degli scoppi sottomarini faceva affidamento su una serie di serbatoi di gas compresso per alimentare i sistemi critici. Una volta attivati, questi serbatoi spingevano dei pistoni che a loro volta spingevano il fluido idraulico contro gli arieti incaricati di tagliare e sigillare il pozzo. Ma l'aumento della pressione dell'acqua nelle profondità dell'oceano compensa la pressione del gas nei serbatoi e più si va in profondità più questi sistemi perdono efficienza. Un altro problema era che, quando il gas veniva rilasciato, generava progressivamente meno pressione e alla fine, pochissimo fluido idraulico veniva effettivamente espulso dall'accumulatore. I serbatoi così progettati, inoltre, sono anche pesanti, producendo un maggiore stress sul pozzo. L'idea fu quella di sostituire il gas pressurizzato con un propellente solido che si sarebbe espanso in gas una volta bruciato, generando una forza ad alta energia.

L'esperienza accumulata da chi aveva operato in ambito aerospaziale di lavorare con micce, accenditori, elettronica, batterie e software ha consentito di sviluppare un sistema con un’affidabilità di oltre il 99,9%, più efficiente e più potente, meno pesante e meno costoso.

Inoltre il propellente solido ha una durata garantita di almeno 10 anni in condizioni sottomarine e i sottosistemi di armamento e accensione utilizzano una tecnologia collaudata in base agli standard di affidabilità militare e della NASA.

 

Per il secondo esempio rimaniamo in tema di gestione del flusso ma questa volta concentrandoci sulla regolazione dell’erogazione. Alcuni estintori nei veicoli spaziali della NASA e nei moduli statunitensi della Stazione Spaziale contengono CO2 o halon che possono comportare rischi per l'uomo. Sulla Stazione Spaziale, in particolare, questo aspetto ha sollevato una seria preoccupazione perché le apparecchiature di respirazione di emergenza non filtrano l’anidride carbonica. Ciò ha spinto l'Agenzia a sviluppare un'opzione più sicura. Il nuovo sistema di soppressione incendi portatile doveva essere leggero, scaricarsi rapidamente e funzionare su una varietà di incendi (elettrici, materiali compositi, prodotti chimici e altri). Doveva anche contenere liquidi o gas prontamente disponibili in missione per consentire una ricarica dopo una scarica. Un estintore portatile a nebbia d'acqua fine sembrava la via più promettente: non avrebbe causato danni alle strutture né avrebbe richiesto procedure di pulizia speciali e non avrebbe creato problemi di respirabilità.

Le prime ricerche finanziate dalla NASA sulla tecnologia water mist sono culminate in un esperimento di volo spaziale a bordo dello Space Shuttle Columbia. Basandosi su questi risultati è stato sviluppato un nuovo design adatto a funzionare in condizioni di microgravità. L'estintore doveva scaricarsi con qualsiasi orientamento senza fare affidamento sulla gravità per produrre le proprietà termiche uniche delle goccioline d'acqua micro-atomizzate.

Il serbatoio di metallo venne quindi progettato per contenere poco meno di 3 kg di acqua e mezzo kilo di azoto gassoso, come propellente. 

Il successo del nuovo estintore dipendeva da una componente critica: una valvola a perdita zero prodotta dalla Doering Company LLC.

Queste valvole a cartuccia a fungo pilotate idraulicamente, una volta sviluppate per gli estintori della Stazione Spaziale, hanno avuto numerose applicazioni industriali anche al di fuori dell’ambito antincendio.

Ma una valvola non basta per fare un estintore. Ci vuole un contenitore che, in ambito aerospaziale, sia non solo in grado di mantenere la pressione ma sia anche leggero e resistente.

I moderni recipienti a pressione in materiali compositi(COPV) sono utilizzati in molte aree, inclusi i serbatoi d'aria per autorespiratori. Sebbene i COPV siano molto più leggeri dei recipienti a pressione interamente in metallo, il materiale composito, tipicamente fibre di carbonio, con una resina a matrice epossidica, è vulnerabile ai danni da impatto. Sono state utilizzate altre fibre, ma si sono incontrate diverse limitazioni. Ad esempio, la fibra di vetro è poco costosa ma molto più pesante del carbonio. Le fibre aramidiche sono resistenti agli urti ma hanno meno forza del carbonio e le loro prestazioni tendono a deteriorarsi. Anche in quest’ambito la ricerca aerospaziale ha dato un contributo decisivo. La NASA ha assegnato contratti SBIR (Small Business Innovation Research) a HyPerComp Engineering, Inc., per lo sviluppo dei nuovi recipienti a pressione ibridi rivestiti in alluminio e composito, con proprietà resistenti agli urti e al fuoco. L'esclusiva tecnologia ibrida ha il potenziale per risparmiare peso mentre produce un recipiente a pressione più robusto e più sicuro.

Non perdetevi la prossima uscita di TRL7 in cui accenneremo ad alcuni spin off che, dalla tecnologia per l’esplorazione planetaria o da quella per garantire la sicurezza degli impianti dell’industria aerospaziale, sono arrivati fino alla soglia del nostro settore.

Per scaricare questo articolo in versione pdf Clicca QUI

note sull'autore

Gianfranco Rocchi è curatore del digital content marketing di Mozzanica&Mozzanica Srl; con una formazione accademica in storia economica, ha una esperienza di oltre quindici anni nella consulenza aziendale relativamente ai sistemi di gestione aziendale e della salute e sicurezza sul lavoro. È stato inoltre autore di contenuti per la televisione ed il podcasting.

rocchi@mozzanica.eu

  www.mozzanica.eu

  https://www.linkedin.com/in/gianfrancorocchi/

 

side archivio

Archivio per anno

h-footer

Mozzanica & Mozzanica Srl

 

Via Martiri della Liberazione, 12

23875 Osnago (LC) - Italy

T +39 039 2254 700

T +39 039 9910 618

F +39 039 9910 615

info@mozzanica.eu

 

PEC mozzanica@legalmail.it

 

Cap. Soc. € 400.000,00 i.v.

REA Lecco 291853

P. IVA 02555530134

Sede di Milano

 

Via G. Sforza 62

20081 Abbiategrasso (MI)

F +39 039 9910 615

Mozzanica USA LLC

 

Sede USA

2253 Vista Parkway, Suite 8

West Palm Beach, FL 33411

T +1 561 370 3597

infousa@mozzanica.eu

Social

 

© Copyright 2021 - Mozzanica&Mozzanica Srl

Privacy Policy - Cookie Policy