TY - JOUR A1 - Schönfelder, Thorsten A1 - Mair, Georg A1 - Deuerler, F. ED - Schönfelder, Thorsten T1 - Thermische Betriebslasten von Atemluftflaschen im Feuerwehreinsatz, Teil IV: Sicherheitstechnische Bewertung JF - Technische Sicherheit N2 - Atemluftflaschen aus Faserverbundwerkstoffen werden bei einem Brandeinsatz situationsabhängig hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Die Grenzen der sicheren thermischen Belastbarkeit dieser Behälter werden jedoch heutzutage nicht abgeprüft. Deshalb hat es sich die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Austausch mit der Bergischen Universität Wuppertal zur Aufgabe gemacht, die Auswirkungen dieser Betriebslasten zu untersuchen. In diesem vierten und letzten Teil dieser Aufsatzreihe werden die Ergebnisse der analytischen Beanspruchungsanalysen vorgestellt, die mit dem entwickelten Hybrid-Behältermodell berechnet wurden. Unter simulierten Einsatzbedingungen des Brandeinsatzes wird dabei ein bisher nicht hinreichend beachtetes thermisches Degradationsverhalten berücksichtigt. Zur Bewertung der realen Degradation einer Atemluftflasche im Feuerwehrbetrieb, werden zudem die Ergebnisse von 90 zerstörenden Prüfungen vorgestellt, die an altersbedingt ausgesonderten Atemluftflaschen durchgeführt wurden. Die Erkenntnisse dieser Untersuchungsreihe werden final in einer sicherheitstechnischen Bewertung kondensiert. KW - Composite KW - Degradation KW - Druckgasbehälter KW - Faserverbundwerkstoff KW - Feuerwehr KW - Sicherheit PY - 2019 SN - 2191-007 VL - 9 IS - 07/08 SP - 36 EP - 41 PB - Springer CY - Düsseldorf AN - OPUS4-48691 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schönfelder, Thorsten A1 - Mair, Georg A1 - Deuerler, F. T1 - Thermische Betriebslasten von Atemluftflaschen im Feuerwehreinsatz, Teil II JF - Technische Sicherheit N2 - Atemluftflaschen aus Faserverbundwerkstoffen werden bei einem Brandeinsatz situationsabhängig hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Die Grenzen der sicheren thermischen Belastbarkeit dieser Behälter werden jedoch heutzutage nicht abgeprüft. Deshalb haben es sich die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Austausch mit der Bergischen Universität Wuppertal zur Aufgabe gemacht, die Auswirkungen dieser Betriebslasten zu untersuchen. Die Erkenntnisse dieser Untersuchungsreihe sollen genutzt werden, um zu beurteilen, wie thermische Betriebsbedingungen in normierten Prüfkriterien sicherheitstechnisch berücksichtigt werden sollten. In diesem zweiten Teil der Untersuchungsreihe werden Strömungsversuche dargestellt, die an dem untersuchten Baumuster einer Typ-III-Atemluftflasche unter Laborbedingungen durchgeführt wurden. Basierend auf den Wärmestrahlungsversuchen des ersten Teils dieser Untersuchungsreihe und auf den Strömungsversuchen wird ein analytischer Berechnungsansatz vorgestellt, der die instationäre Temperaturentwicklung im Material der Typ-III-Atemluftflasche konservativ annähert. Anhand der berechneten Materialtemperaturen kann festgestellt werden, dass unter dem typischen Feuerwehr-Belastungsprofils von 130 °C bis 250 °C die Zulassungstemperatur der Typ-III-Atemluftflasche von 65 °C um bis zu 95 °C überschritten werden kann. Aus diesen Temperaturüberschreitungen können zwei Unsicherheiten identifiziert werden. Die Auslegung des Faserverbundwerkstoffs orientiert sich normgerecht an der oberen Zulassungstemperatur. Wird die Typ-III-Atemluftflasche im Brandeinsatz eingesetzt, ist es möglich, dass der lasttragende Faserverbundwerkstoff partiell über seinen nominellen Auslegungsbereich hinaus erwärmt wird. Eine weitere Unsicherheit ergibt sich für den Sicherheitsnachweis im Rahmen der Zulassungsprüfung. Für die Typ-III-Atemluftflaschen erfolgen für den Temperaturbereich des Brandeinsatzes kein statischer und kein dynamischer Festigkeitsnachweis. KW - Composite KW - Druckgasbehälter KW - Feuerwehr KW - Sicherheit KW - Degradation KW - Faserverbundwerkstoff PY - 2018 SN - 2191-0073 VL - 2018/8 IS - 6 SP - 34 EP - 39 PB - Springer CY - Düsseldorf AN - OPUS4-45249 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schönfelder, Thorsten A1 - Mair, Georg A1 - Deuerler, F. T1 - Thermische Betriebslasten von Atemluftflaschen im Feuerwehreinsatz - Teil III: Modellbildung JF - Technische Sicherheit N2 - Atemluftflaschen aus Faserverbundwerkstoffen werden bei einem Brandeinsatz situationsabhängig hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Die Grenzen der sicheren thermischen Belastbarkeit dieser Behälter werden jedoch heutzutage nicht abgeprüft. Deshalb hat es sich die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Austausch mit der Bergischen Universität Wuppertal zur Aufgabe gemacht, die Auswirkungen dieser Betriebslasten zu untersuchen. Die Erkenntnisse dieser Untersuchungen sollen genutzt werden, um zu beurteilen, wie thermische Betriebsbedingungen in normierten Prüfkriterien sicherheitstechnisch berücksichtigt werden sollten. Um die Beanspruchungen innerhalb des Behältermaterials berechnen zu können wird in diesem dritten Teil der Aufsatzreihe die Entwicklung eines analytischen Hybrid-Behältermodells vorgestellt, in dem die für den Brandeinsatz zu erwartenden Materialtemperaturen, deren Ermittlung im Fokus des ersten und zweiten Teils dieser Untersuchungsreihe standen, eingebunden werden. Dabei werden im Modell erstmalig Schädigungsmechanismen berücksichtigt, die eine thermische Überbelastung des Faserverbundwerkstoffs einbeziehen. KW - Composite KW - Degradation KW - Druckgasbehälter KW - Faserverbundwerkstoff KW - Feuerwehr KW - Sicherheit PY - 2018 SN - 2191-0073 VL - 8 IS - 9 SP - 31 EP - 36 PB - Springer CY - Düsseldorf AN - OPUS4-46046 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -