لماذا لا ينبغي أن يكون وعاء الضغط الخاص بك على الأرجح مكعباً (وما هو الشكل الذي يفوز بالفعل)

لنكن واقعيين. عندما تتخيل وعاء ضغط، فأنت لا تتخيل هرمًا. أو نجمة. أو - لا سمح الله - ثنائي السطوح.

ترى أسطوانة ذات نهايات مستديرة. ربما كرة كاملة إذا كانت خيالية.

ولكن لماذا؟

كنت أعتقد أنه مجرد تقليد. مثل كيف تبدو جميع أكواب القهوة متشابهة في الأساس. ولكن بعد مشاهدة خزان سيئ التصميم ينتفخ مثل النقانق المملوءة بشكل زائد أثناء اختبار ميداني (نعم، حدث ذلك)، تعلمت بالطريقة الصعبة: الشكل ليس هو الأسلوب هنا. إنه البقاء على قيد الحياة.

الضغط لا يحابي أحدًا. إنه يدفع في كل مكان في آن واحد - بالتساوي وبلا هوادة. والزوايا الحادة؟ الحواف؟ الأسطح المستوية؟ إنها نقاط ضعف. يتراكم الإجهاد هناك مثل حركة المرور في كشك تحصيل الرسوم. المعادن تتعب الشقوق تبدأ صغيرة ثم تنفجر ليس دائماً بصوت عالٍ. أحياناً يكون تسرباً بطيئاً يفسد دفعة كاملة من المنتج. وأحياناً أخرى... حسناً، دعنا لا نخوض في ذلك.

إذن ما أفضل طريقة للتعامل مع هذا المتنمر الخفي؟

إن الجسم الكروي. يدك للأسفل.

وإليك السبب: في الكرة المثالية، يوزع الضغط نفسه بالتساوي على السطح بأكمله. لا توجد نقاط ساخنة. لا توجد نقاط ضعف. إنه الشكل الوحيد الذي تحمل فيه كل نقطة على الحائط نفس الحمل بالضبط. اكتشفت الطبيعة ذلك منذ زمن بعيد - الفقاعات، الكواكب، مقل العيون. حتى رئتينا تستخدم الحويصلات الهوائية الكروية لتبادل الغازات بكفاءة تحت الضغط.

أذكر أنني قمت بجولة في مصنع للنيتروجين السائل قبل سنوات. صهاريج التخزين الخاصة بهم؟ كرات فضية ضخمة مثبتة على ركائز مثل بيض المخلوقات الفضائية. “لماذا ليست اسطوانات؟” سألت المهندس. فضحك. قال: “لأنني أحب النوم ليلاً”.

نقطة عادلة.

ولكن انتظروا - إذا كانت الكرات رائعة للغاية، فلماذا تبدو معظم أوعية الضغط مثل علب الحساء؟

آه. التطبيق العملي.

المجالات هي كابوس يصعب تصنيعه على نطاق واسع. لحام درز مثالي حول كرة عملاقة؟ حظًا موفقًا. وحاول تكديسها في مصنع. أو ربط الأنابيب بواحدة بدون تركيبات مخصصة لكل زاوية. كما أنها تهدر مساحة الأرضية - فالدوائر لا تبلط بشكل جيد.

اسطوانات ذات نصف كروي أو رؤوس بيضاوية الشكل بيضاوية الشكل? هذه هي النقطة المثالية. تقريبًا بنفس قوة الكرة (خاصةً مع نهايات مستديرة - ليست مسطحة أبدًا!)، وأسهل بكثير في البناء والشحن والتركيب. تحصل على 90% من الأداء بنصف الصداع.

لقد رأيت شركات ناشئة تحاول خفض التكاليف مع خزانات مسطحة الأطراف. يقولون “إنه مجرد ضغط منخفض”. كلمات أخيرة مشهورة. سيؤدي التدوير الحراري وحده إلى إجهاد لحامات الزوايا تلك إلى الاستسلام في غضون أشهر. لا تكن ذلك الشخص.

والآن، ماذا عن المكعبات؟ أو المستطيلات؟ فقط... لا تفعل. بجدية. يمكن أن يكون تركيز الضغط في كل زاوية أعلى بثلاث إلى أربع مرات من السطح المنحني. هذه ليست هندسة - هذه مقامرة مع إجهاد المعدن.

انظر، لقد فهمت. تبدو الكرة رائعة. تبدو نقية. أنيقة. وفي التطبيقات التي يكون فيها الوزن أو القوة أو كفاءة المساحة غير قابلة للتفاوض - مثل الفضاء أو الغواصات في أعماق البحار أو تخزين الغاز عالي الضغط - فهي الملك بلا منازع.

ولكن لخزان التخمير في مصنع البيرة الخاص بك؟ نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الخاص بك؟ إعداد البخار في فنائك الخلفي؟ التزم بالأسطوانة. نهايات مستديرة. جدران سميكة بما فيه الكفاية. شهادة مناسبة. مملة؟ ربما. آمنة؟ بالتأكيد.

الفائز الحقيقي ليس الشكل - بل التسوية الذكية

في نهاية المطاف، يعتمد الشكل “الأفضل” على حياتك الفعلية - وليس على مُثُل الكتاب المدرسي. الميزانية مهمة. المساحة مهمة. الوصول إلى الصيانة مهم.

ولكن لا تختار أبدًا شكلًا لمجرد أنه يبدو أنيقًا في عرض CAD. لا يهتم الضغط بجماليتك. بل يهتم فقط بالفيزياء. والفيزياء ليس لديها أي صبر على الزوايا.

لذا في المرة القادمة التي تقوم فيها بتحديد حجم الخزان، اسأل نفسك “هل أنا أحل مشكلة أم أصنع واحدة؟”

ستشكرك نفسك المستقبلية (وكل من يقف بالقرب منك).