Determination of the Protective Barrier Thickness of the Restraint System

Determinación del espesor de la barrera protectora del sistema de retención

El artículo presenta el análisis de simulación de los principales elementos del sistema de restricción. Dicho sistema proporciona una protección en caso de expulsión accidental del conjunto del tapón durante la prueba de presión de las válvulas de alta presión. El objetivo del análisis es aumentar la seguridad en las pruebas de presión operativa en el fabricante de las instalaciones de válvulas para la velocidad y el carácter dados del conjunto del tapón. Este artículo presenta la estimación del espesor límite de tres posibles materiales de barrera que pueden usarse en la construcción de los elementos del sistema de retención. El análisis se realizó utilizando el modelo de simulación 2D Ansys Autodyn. Los resultados del análisis pueden usarse como base para el diseño del sistema de retención capaz de absorber de manera segura el impacto del cuerpo volador con la energía de decenas a miles de julios.

1. Introducción

La evaluación de la resistencia de diversas barreras contra elementos destructivos específicos (especialmente balas y fragmentos de proyectiles) se ocupa de la balística terminal, la ciencia que analiza las condiciones y el curso de la interacción de la bala como elemento destructivo típico y las barreras que tienen que capturar la bala. La capacidad de capturar la bala u otro elemento volador destructivo con la energía del impacto y de impedir la penetración se denomina resistencia balística [1]. Este concepto puede aplicarse analógicamente al problema presentado. Es posible aplicar las leyes de la balística terminal a determinados materiales para evaluar en la práctica su resistencia balística contra cuerpos acelerados en descargas accidentales.

El requisito previo básico para el diseño del sistema de retención es determinar el espesor límite de los materiales seleccionados de las barreras. El espesor límite de ciertas barreras como la protección balística significa que el espesor de la barrera es suficiente para capturar el elemento destructivo con características balísticas definidas (forma, tamaño, velocidad de impacto, orientación, deformabilidad, etc.) [1-3].

En este artículo se establecen espesores límite para determinados materiales, que son útiles en el montaje del sistema de retención. Las piezas del ensamblaje del tapón que serán capturadas por el sistema de retención, tienen una energía cinética equivalente a la de los proyectiles de las armas de fuego de rendimiento balístico medio (calibre de 14,5 a 30 mm) desde el punto de vista balístico, y en comparación con ellas, sin embargo, tienen una masa significativamente mayor, una carga transversal menor (es decir, menos masa debido a la sección transversal) y una menor velocidad de impacto. Mientras que la velocidad de impacto de los proyectiles del calibre mencionado anteriormente contra el blindaje cae normalmente en un intervalo de 1000 m/s a 1800 m/s, las velocidades consideradas del ensamblaje del tapón estimadas en Analysis of the Releases Plug Assembly Motion de V. Horák, J. Komenda y L. Do Duc en este número de la revista son más de un orden de magnitud inferior. Esto da un carácter algo diferente de la interacción del ensamblaje de la clavija con una barrera, que está más cerca de la penetración cuasi-estática. Estas interacciones específicas influyen en la selección de los materiales apropiados y sus propiedades requeridas.