Esplosioni controllate
Buongiorno a tutti, è il mio primo mex in questo forum. Sperando di essere nella sezione corretta, scrivo per proporre una fantasiosa curiosità fisica su cui può essere interessante discorrere.
La butto lì: se dovessi "contenere" un'esplosione piuttosto rilevante, ipotizziamo una bomba a mano, facendola esplodere all'interno di un limitato volume sferico di aria (quanto basta per contenere la bomba), volume contenuto in una sfera piena di materiale incognito, ma supponiamo il più resistente all'esplosione. Quali considerazioni faccio per stabilire quale sia il materiale più adatto e quanto spessa debba essere la sfera per non rompersi con l'esplosione e quindi contenere tale esplosione nel limitato volume di aria interno?
La butto lì: se dovessi "contenere" un'esplosione piuttosto rilevante, ipotizziamo una bomba a mano, facendola esplodere all'interno di un limitato volume sferico di aria (quanto basta per contenere la bomba), volume contenuto in una sfera piena di materiale incognito, ma supponiamo il più resistente all'esplosione. Quali considerazioni faccio per stabilire quale sia il materiale più adatto e quanto spessa debba essere la sfera per non rompersi con l'esplosione e quindi contenere tale esplosione nel limitato volume di aria interno?
Risposte
In questo forum dubito molto che troverai risposte.
Potresti avere maggiori probabilità su Quora, dove c'è una attenzione molto spiccata verso le armi e argomenti militari in genere.
Potresti avere maggiori probabilità su Quora, dove c'è una attenzione molto spiccata verso le armi e argomenti militari in genere.
Credimi su Quora ci ho provato già due volte e niente XD, speravo in qualche altro esperto curioso di passaggio qui, non si sa mai 
Grazie della risposta comunque
Grazie della risposta comunque
E giusto per curiosità, da dove nasce l'interesse per questo problema?
Be sicuro non deve essere sferico, altrimenti si avrebbe a parità di volume una superficie minima e una pressione elevata
Per informazione a chi interessa. Sono largamente usati nell’industria recipienti sferici in pressione, per lo stoccaggio e il trasporto di liquidi e gas liquefatti sotto pressione, sia via terra che via mare.
https://www.google.com/search?client=sa ... 8&oe=UTF-8
Nella voce seguente si accenna alla navi gasiere , che trasportano gas naturali liquefatti , o per abbassamento di temperatura o per aumento di pressione, o per entrambi i modi di liquefazione:
https://en.wikipedia.org/wiki/LNG_carrier
i serbatoi sferici sono progettati e costruiti in materiali appositi, resistenti alla bassa temperatura e alla pressione.
Non è il caso di entrare in dettagli tecnici. Progettazione , costruzione, collaudi sui materiali e sui prodotti finiti, sono oggetto di severe normative tecniche , a carattere internazionale.
Sarà bene che i serbatoi in pressione non scoppino.
https://www.google.com/search?client=sa ... 8&oe=UTF-8
Nella voce seguente si accenna alla navi gasiere , che trasportano gas naturali liquefatti , o per abbassamento di temperatura o per aumento di pressione, o per entrambi i modi di liquefazione:
https://en.wikipedia.org/wiki/LNG_carrier
i serbatoi sferici sono progettati e costruiti in materiali appositi, resistenti alla bassa temperatura e alla pressione.
Non è il caso di entrare in dettagli tecnici. Progettazione , costruzione, collaudi sui materiali e sui prodotti finiti, sono oggetto di severe normative tecniche , a carattere internazionale.
Sarà bene che i serbatoi in pressione non scoppino.
Probabilmente per altri motivi
Il tuo problema é la pressione generata dal gas o la velocità delle scorie? In ogni caso dipende dal suddetto "materiale incognito"
"mgrau":
E giusto per curiosità, da dove nasce l'interesse per questo problema?
Pura fantasia e curiosità
"Lucacs":
Be sicuro non deve essere sferico, altrimenti si avrebbe a parità di volume una superficie minima e una pressione elevata
Io credo invece che dovendo il materiale assorbire l'esplosione dall'interno per non rompersi, è meglio che abbia una forma omogenea il più possibile, da cui la sfera
"Five":
Per informazione a chi interessa. Sono largamente usati nell’industria recipienti sferici in pressione, per lo stoccaggio e il trasporto di liquidi e gas liquefatti sotto pressione, sia via terra che via mare.
https://www.google.com/search?client=sa ... 8&oe=UTF-8
Nella voce seguente si accenna alla navi gasiere , che trasportano gas naturali liquefatti , o per abbassamento di temperatura o per aumento di pressione, o per entrambi i modi di liquefazione:
https://en.wikipedia.org/wiki/LNG_carrier
i serbatoi sferici sono progettati e costruiti in materiali appositi, resistenti alla bassa temperatura e alla pressione.
Non è il caso di entrare in dettagli tecnici. Progettazione , costruzione, collaudi sui materiali e sui prodotti finiti, sono oggetto di severe normative tecniche , a carattere internazionale.
Sarà bene che i serbatoi in pressione non scoppino.
Grazie mille delle info e dei link, ma davvero il mio tema era molto più teorico di così, non serve proprio entrare nei dettagli tecnici oggetto di normative di cui parli. La mia è un'idea puramente teorica: ho una sfera piena con al centro un'esplosione, quali dimensioni e materiali uso per non romperla? Dico anche come mi è venuta l'idea. Partendo dallo studio scolastico delle ultime grandi guerre, e della conseguente evoluzione tecnologica in ambito bellico, mi hanno colpito (come credo a molti) le tragiche prestazioni di alcune armi, in particolare le bombe atomiche, regine delle esplosioni. Ecco, mentre tutte le info che si trovano online riguardano gli effetti devastanti di tali armi, io ho fatto un pensiero contrario: per quanto forte possa essere una bomba, se esplodesse al centro di una sfera di materiale resistente di dimensioni abbastanza grandi, non riuscirebbe a romperlo almeno esternamente. Esempio: facendo esplodere una bomba a mano al centro esatto di un corpo celeste interamente solido come la luna, la sua superficie non ne risentirebbe di certo. Quindi mi sto chiedendo, quanto posso rimpicciolire la luna prima che la sua superficie si modifichi per l'esplosione? (ovviamente considerando la luna in ogni caso come un corpo perfetto e fatto da un unico materiale compatto, che sono le mie ipotesi di partenza).
Ti ho raccontato dei serbatoi sferici, perché si possono anche verificare a pressione massima , cioè determinare le caratteristiche tecniche che devono avere, tra cui materiale e spessore dell’involucro, affinché un aumento repentino della pressione interna non li faccia esplodere. Quindi è il tuo caso.
Si potrebbe anche pensare a progettare un problema del genere : si fa esplodere una carica nel centro di un involucro sferico, che genera un’onda d’urto , cioè in definitiva un aumento di pressione sulla superficie interna della sfera; che spessore deve avere l’involucro, scelto il materiale (immagino un acciaio ad elevata resistenza , ce ne sono tanti) , affinché esso resista alla sovrapressione senza scoppiare?
Credo che da qualche parte nel mondo questo problema sia stato posto e risolto. Perciò ti ho parlato dei serbatoi sferici di tipo industriale, mica per altro. Ma non è nelle mie capacità porre e risolvere il problema.
Si potrebbe anche pensare a progettare un problema del genere : si fa esplodere una carica nel centro di un involucro sferico, che genera un’onda d’urto , cioè in definitiva un aumento di pressione sulla superficie interna della sfera; che spessore deve avere l’involucro, scelto il materiale (immagino un acciaio ad elevata resistenza , ce ne sono tanti) , affinché esso resista alla sovrapressione senza scoppiare?
Credo che da qualche parte nel mondo questo problema sia stato posto e risolto. Perciò ti ho parlato dei serbatoi sferici di tipo industriale, mica per altro. Ma non è nelle mie capacità porre e risolvere il problema.
"Lucacs":
Be sicuro non deve essere sferico, altrimenti si avrebbe a parità di volume una superficie minima e una pressione elevata
A parità di volume possiamo supporre che la pressione nel recipiente sia grossomodo la stessa indipendentemente dalla forma, il fatto che la superficie sia minima perché dovrebbe essere un male? Anzi è il contrario.
La forma sferica è quella che distribuisce meglio gli sforzi nel materiale, l'unico motivo per cui i recipienti in pressione non si fanno sempre sferici infatti è per motivi di ingombro e comodità.
Riguardo il problema posto, l'esplosione produce una onda d'urto, occorre quindi che il recipiente resista a quella onda di pressione, anche la temperatura aumenta notevolmente e anche di quello occorre tener conto, inoltre la sollecitazione è impulsiva quindi il discorso è ancora più complicato.
Per avere un ordine di grandezza si potrebbe fare il conto dell'energia rilasciata dall'esplosione e supponendo tutto adiabatico si potrebbe calcolare la pressione e temperatura a cui arriverebbe il gas contenuto alla fine, quindi si potrebbe vedere se il recipiente che lo contiene è in grado di sopportare quel carico (in tal modo ovviamente si sta solo verificando che il recipiente resista alla fine, ma le condizioni peggiori si hanno durante il transitorio, sarebbe utile comunque questa stima per avere una prima idea).
"Gc1999":
Il tuo problema é la pressione generata dal gas o la velocità delle scorie? In ogni caso dipende dal suddetto "materiale incognito"
Dipende più che altro dalla pressione sprigionata, perché nelle mie ipotesi vi è che l'oggetto esploso abbia poco spazio intorno a sé prima di entrare in contatto con la superficie interna della sfera. E la dipendenza dal materiale incognito è proprio un'altra delle cose che voglio discutere, cioè qual'è il materiale migliore per lo scopo, ovvero di assorbire il più efficacemente possibile l'ipotetica esplosione? (vorrei un materiale solo, non valgono più materiali e non valgono spazi all'interno della sfera, che deve essere piena tranne per lo spazio dell'esplosivo)
Un altro motivo per cui mi è venuta in mente una domanda simile è che ragionando sulle incredibili energie sprigionate da alcune esplosioni, mi chiedevo se ci fosse un modo per utilizzare in maniera controllata tale energia, "contenendola" in qualche modo e rilasciandola poi poco alla volta in maniera controllata. Parte tutta da lì la mia fantasia XD
Scusa Five, avevo interpretato male il motivo per cui mi davi quelle info, ma posta così hai ragione, le cisterne di cui parli sono l'oggetto reale che più si avvicina al mio esperimento ipotetico. Grazie anche a Faussone, credo che il tuo sia un giusto approccio ai calcoli. Allora bisogna considerare l'energia sprigionata in generale, e in particolare quella sotto forma di pressione e quella sotto forma di calore. Quindi comprendere quale sia il materiale più idoneo in relazione a resistenza plastica alla temperatura, resistenza elastica agli urti (suscettibilità a cricche) e adiabaticità (che mi interessa se voglio contenere l'energia per rilasciarla gradualmente più tardi). Grazie del confronto, chissà che un giorno io possa soddisfare la mia curiosità con dati numerici
Io farei un contenitore cilindrico, in modo da aumentare la superficie, e lo scambio termico
"Lucacs":
Io farei un contenitore cilindrico, in modo da aumentare la superficie, e lo scambio termico
.. e sbaglieresti visto che le tensioni sono molto più elevate a parità di pressione rispetto alla sfera e lo scambio termico non aiuta visto che, considerati i tempi in gioco, il fenomeno sarebbe praticamente adiabatico.
Vero, compressione veloce, adiabatico
Non ci avevo fatto caso
E si, le tensioni sono almeno doppie hai ragione
Non ci avevo fatto caso
E si, le tensioni sono almeno doppie hai ragione
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