Будучи студентом Штутгартського університету, я був вражений випробуванням впливу розривного тиску на контейнери на території бундесверу в Меппені. Контейнери товщиною в кілька сантиметрів вибухнули і були невпізнанними. Експерименти проводилися з дотриманням техніки безпеки. Розривне тиск становив близько 170 бар.

Це було приблизно 35 років тому.

Вимоги до міцності при стисненні контейнерів з того часу підвищилися. Максимальний тиск в даний час складає немислимі колись 25.000 бар, правда при дуже малих діаметрах контейнерів.

Але і водневі балони для автомобілів вже витримують випробування до 1200 бар. Розміри тут знаходяться в діапазоні близько 1 м. У бурових штангах при видобутку нафти і газу виникає тиск до 1000 бар. Досліджувані зразки мають довжину до 15 м. Тут переважають значно більші розміри, такі як в системі уприскування під високим тиском.

Для того щоб гарантувати, що тиск не досягає граничних значень при стисненні або розривними тиску, через який компонент може зруйнуватися, необхідно провести експеримент. Для цього випробовується пристрій занурюють в випробувальну камеру з водою під високим тиском. Якщо використовувати повітря, то це призведе до виходу зразка з ладу, так як накопичена енергія через стиснення повітря збільшується, що підтвердили мої ранні досліди в Меппені.

Але навіть вода, нестислива при цих тисках, стискається, чому не можна знехтувати і таким чином накопичує велику кількість енергії, яке приблизно дорівнює енергії, що запасається в самому контейнері. Сумарна енергія варіюється в кількості, що досягається малолітражних автомобілем при 120 км / год.

Випробовування повинні проводитися таким чином, щоб в першу чергу не наражалися на небезпеку люди. Крім того, воно повинно проводитися в випробувальної камері, щоб не завдати шкоди об'єктам, будівлям або спорудам. Якщо не розбиратися в цій області, може трапитися так, що навіть при випробуваннях з водою досліджуваний зразок зруйнується або не вдасться знайти заслінку вагою в 100 кг. Тут і мішки з піском можуть не допомогти.

Випробувальні камери дожни бути сконструйовані таким чином, щоб вони якомога довше продовжували працювати навіть після розриву зразка (будь то корпус насоса, бак, шланг, труба чи бурова штанга). Уже визначення величини і напрямки енергії осколків - це та умова, без якого раціональний розрахунок випробувальної камери навряд чи можливий.

Merkle & Partner спеціалізується на розрахунках випробувальних камер і є тут світовим лідером в області моделювання, обчислення розмірів і конструкції різних концептів безпеки. Ми можемо змоделювати розрив насоса вагою 25 тонн під дією внутрішнього тиску 300 бар так само, як і поведінка газового резервуара. Не має значення, використовуємо ми для цього воду або газ.

Дане відео демонструє імітацію розриву циліндричного контейнера з водою:

Розрив контейнера, поведінку фрагментів, а також гідроудар на стінки контейнера буде фізично точним. Оскільки тести благополучно проведені на нашому комп'ютері, необов'язково проводити їх в Меппені.

Ми можемо розрахувати розміри випробувальної камери і концепції так, щоб обійтися без зайвої витрати матеріалів. Це економить кошти і дає гарантії!

Мій досвід в розрахунку випробувальних камер, які були побудовані компаніями без відповідних знань показує, що ризики бувають недооцінені.

Питання Ви можете задати керівнику в області будівельної механіки в Хайденхаймі-на-Бренці, доктору Майку Брему ( [email protected] ).

Я з нетерпінням чекаю ваших відгуків!
Stefan Merkle

PS:
Проектуванням і перевіркою резервуарів високого тиску на відповідність різним стандартам (AD 2000, EN 13445, ASME Sect. 8 Div. 1 + 2, ASME Sect. 3, EN 1 591, PD 5500, KTA, RCC-M) ми займаємося в нашій філії в Гамбурзі. Тут Ви можете знайти контактні дані керівника філії, Олександра Хааса ( [email protected] ).