Testowanie trzaskania i trzaskania

Poruszające się płyny mogą wywierać ogromny nacisk na konstrukcje wewnątrz i na zewnątrz statków oraz obiekty na morzu, takie jak platformy naftowe i gazowe czy turbiny wiatrowe. Wiarygodne pomiary zjawisk sloshingu (ruchy LNG i kawitacja) oraz uderzeń (efekty fal) wymagają czujników ciśnienia i dynamometrów dostosowanych do konkretnego zastosowania.

Testy sloshingu stanowią część rozwiązań testowych i ewaluacyjnych dla tankowców LNG. Gaz ziemny stanowi alternatywne źródło energii i jest transportowany po całym świecie specjalnymi cysternami LNG (skroplony gaz ziemny). Konstrukcje zbiorników muszą wytrzymać rozpryskiwanie się LNG, nawet podczas dużych fal. Zaawansowane laboratoria zapewniają czujniki ciśnienia dostosowane do konkretnych zastosowań, w tym bardzo kompaktowe rozwiązania do testowania i oceny rozpryskiwania.

Gaz ziemny można efektywnie transportować wyłącznie w postaci skroplonej. Schłodzenie gazu do 162 stopni zmniejsza jego objętość 600-krotnie, dzięki czemu może być transportowany cysternami LNG. Wiatr i fale mogą powodować przemieszczanie się LNG w częściowo napełnionych zbiornikach statków. Ruchy te, zwane kołysaniem, mogą wpływać na stabilność statku i narażać wewnętrzne membrany zbiorników na duże obciążenia.

Wiele laboratoriów badawczych na całym świecie bada obciążenia dynamiczne wywołane chlapaniem konstrukcji zbiorników tankowców LNG. Procedury testów i oceny wytrząsania zazwyczaj obejmują prostokątny model 2D zbiornika LNG na sześciokątnym stojaku (stosuje się również modele 3D w małej skali). Czujniki ciśnienia są często umieszczane w konfiguracjach klasterowych na ścianie modelu zbiornika w różnych miejscach, gdzie najbardziej prawdopodobne jest gwałtowne uderzenie.

Badania udarności morskiej to precyzyjna metoda badania ruchów i obciążeń powodowanych przez fale. Zbiorniki oceanotechniczne służą nie tylko do weryfikacji wydajności i bezpieczeństwa statku, ale także jako basen morski i manewrowy dla konstrukcji offshore, takich jak platformy naftowe i gazowe czy turbiny wiatrowe. Niestandardowe rozwiązania oferowane przez zaawansowane laboratoria obejmują różne czujniki ciśnienia po dynamometry do badania sprzężenia aerodynamiki i hydrodynamiki.

Opisane tutaj zastosowania basenów falowych obejmują testowanie obiektów zacumowanych lub nieruchomych (takich jak platformy naftowe i gazowe lub morskie turbiny wiatrowe) w celu określenia ruchów i obciążeń powodowanych przez fale i wiatr. W przypadku testowania morskich turbin wiatrowych można mierzyć wiatr i fale działające jednocześnie na turbinę za pomocą szeregu trójelementowych dynamometrów umieszczonych u podstawy masztu, pomiędzy kotwicą a testowaną jednostką. Ten test oddziaływania na środowisko morskie zapewnia wysokiej jakości dane porównawcze umożliwiające walidację metod symulowania powiązania między zachowaniami aerodynamicznymi i hydrodynamicznymi. Pomiary testowe platform lub statków naftowych i gazowych często wymagają zamontowania czujników ciśnienia w ścianie konstrukcji lub osadzenia w kadłubie statku.

Sloshing to gwałtownie rezonansowy swobodny przepływ powierzchniowy w naczyniu. Czołg może być wzbudzany ruchem harmonicznym lub poruszać się wraz ze statkiem po falach. W obliczeniach sloshingu używany jest nieliniowy model sloshingu. Tłumienie ruchu chlapiącego jest ważnym parametrem wokół rezonansu dla połączonego układu ruchu statku i chlapania.

W laboratorium rozpryskiwania symulowane są ruchy statku. Plastikowy zbiornik zamontowany na górze ruchomego urządzenia reprezentuje zbiornik ładunkowy statku. Ze względów technicznych zbiorniki ładunku płynnego nigdy nie są całkowicie napełnione. Jeżeli ładunek płynny również jest zmuszony do przemieszczania się w wyniku ruchu zbiornika, następuje rozlewanie. Stopień stymulacji zależy od ruchów zbiornika i widma częstotliwości. Zazwyczaj stosuje się widma odpowiadające widmom w naturalnych torach morskich.

Podczas eksploatacji, nawet na umiarkowanych szlakach morskich, zbiorniki mogą być poddawane dużym obciążeniom powodowanym przez chlapanie. W laboratorium mierzy się i analizuje ładunki na zbiornikach, koncentrując się na systemach przechowywania ładunku stosowanych na przewoźnikach skroplonego gazu ziemnego (LNG).

W laboratorium sloshingu badane są także m.in. obciążenia powstałe w wyniku sloshingu w zbiornikach LNG na statkach. Są one przeznaczone do transportu gazu ziemnego w temperaturze około minus 162 stopni. Badaniom laboratoryjnym mogą podlegać także inne rodzaje zbiorników, baseny na statkach wycieczkowych czy zbiorniki samochodowe.

Chociaż w ostatnich latach znaczenie symulacji numerycznych w hydrodynamice morza szybko wzrosło, narzędzia do określania ruchów statków i obciążeń dla określonych geometrii oraz problemów konstrukcyjnych dla określonych obciążeń opracowano oddzielnie (testy trzaskania). Obecnie łączone obliczenia ruchów i obciążeń statku oraz problemy konstrukcyjne związane z metodami objętości skończonych i metodami elementów skończonych (interakcja struktur płynnych) realizowane są w różnych kodach numerycznych.

W ośrodku slammimg przeprowadzane są testy eksperymentalne na obiektach w celu sprawdzenia poprawności symulacji numerycznych. Ma na celu pomiar ciśnień i naprężeń w określonych miejscach, a także siły i przyspieszenia dla różnych prędkości uderzenia podczas uderzenia wodnego w obiekcie udarowym. Standardowymi badaniami wykonywanymi w tym kontekście są piezorezystancyjny pomiar ciśnień, tensometry oraz piezoelektryczny pomiar przyspieszenia i siły.

Naciski udarowe wynikające z uderzania fal mają poważne konsekwencje dla bezpieczeństwa konstrukcji, takich jak nadbudowa pirsu palowego, przybrzeżna platforma wiertnicza i otwarty pokład pirsu.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen, które świadczy dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, nasza organizacja świadczy również usługi „testowania rozbijania i trzaskania” dzięki przeszkolonemu i fachowemu personelowi oraz zaawansowanemu sprzętowi technologicznemu.