Annotation:
Current issues related to ensuring personnel safety during preliminary destruction tests of metal-composite cylinders, required to ensure product reliability and compliance with technical requirements, as well as to assess structural strength for operation under given conditions, have been considered. Preliminary tests were conducted using metal-plastic cylinders with capacities of 1 to 7 L, produced by the Lugansk Ozon Mine-Rescue and Firefighting Equipment Plant (Ozon GS & PO), designed for breathing devices to operate at pressures of 20.6 and 29.4 MPa. A testing mechanism for cylinder splintering and nonshattering destruction has been developed. To do that, modern testing methodologies have been analyzed, key risks and factors have been identified, and a classifier of cylinder destruction types has been developed. Innovative approaches to safety improvement have been proposed, including improvements to loading methods, the implementation of monitoring systems, and the destruction mechanism. The need to adopt a set of measures to prevent emergencies, such as a protective shield with a multilayered structure and an automated pressure control system, has been substantiated. The study results are practically significant for enterprises engaged in pressure cylinder production and testing, as well as their operation in mine-rescue brigades.
Key words:
References:
1. Апасов А.М. Исследование сигналов акустической эмиссии при статическом нагружении плоских образцов из высокопрочной стали // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т. 316. № 2. С. 32–41.
Apasov A.M. Research of acoustic emission signals at static loading of flat samples from high-strength steel. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2010. Vol. 316. № 2. pp. 32–41. (In Russ).
2. Загидулин Т.Р., Загидулин Р.В., Осипов К.О. К прогнозированию разрушения металлоконструкции на основе результатов комплексного акустико-эмиссионного и магнитного контроля металла // Вестник Башкирского университета. 2017. Т. 22. № 2. С. 346–350.
Zagidulin T.R., Zagidulin R.V., Osipov K.O. On prediction of metal structure destruction on the basis of complex acoustic-emission and magnetic study. Vestnik Bashkirskogo universiteta = Bashkir State University. 2017. Vol. 22. № 2. pp. 346–350. (In Russ).
3. Царев М.В., Андреев Ю.С. Цифровые двойники в промышленности: история развития, классификация, технологии, сценарии использования // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2021. Т. 64. № 7. С. 517–531. DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-7-517-531
Tsarev M.V., Andreev Yu.S. Digital twins in industry: development history, classification, technologies, use cases. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Priborostroenie = Journal of Instrument Engineering. 2021. Vol. 64. № 7. pp. 517–531. (In Russ). DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-7-517-531
4. Диагностирование параметров работоспособности стеклонитей силовой оболочки металлокомпозитных баллонов высокого давления / С.В. Гразион, М.Н. Ерофеев, В.В. Спирягин, М.В. Мукомела // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2022. № 2 (51). С. 252–258.
Grazion S.V., Erofeev M.N., Spiryagin V.V., Mukomela M.V. Diagnosing performance parameters for glass filaments within a load-bearing shell of a metal-composite high-pressure cylinder. Nauchno-tekhnicheskiy sbornik “Vesti gazovoy nauki” = Scientifi c and technical collection “News of Gas Science”. 2022. № 2 (51). рр. 252–258. (In Russ).
5. Лебедев И.К., Лебедев К.Н., Мороз Н.Г. Экспериментальные исследования ресурсных характеристик металлокомпозитных баллонов // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2015. № 212. № 2. С. 137–142.
Lebedev I.K., Lebedev K.N., Moroz N.G. Experimental studies of life characteristics of metal-composite cylinders. Nauchnyy vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta grazhdanskoy aviatsii = Civil Aviation High Technologies. 2015. № 212. № 2. рр. 137–142. (In Russ).
6. Изготовление металлокомпозитных баллонов (первый этап) / С.П. Семенищев, В.П. Глухов, П.П. Мерзляков и др. // Транспорт на альтернативном топливе. 2013. № 3 (33). С. 19–21.
Semenishchev S.P., Glukhov V.P., Merzlyakov P.P., Kilina O.V., Popov V.K. Manufacturing metal-composite cylinders. Transport na alternativnom toplive = Alternative Fuel Transport. 2013. № 3 (33). рр. 19–21. (In Russ).
7. Маркин В.Б., Мягкова Н.А. Баллоны высокого давления для газотопливной системы из композиционных материалов // Ползуновский вестник. 2021. № 4. С. 151‒156. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.020
Markin V.B., Myagkova N.A. Composite high pressure cylinders materials. Polzunovskiy vestnik = Polzunovsky Bulletin. 2021. № 4. рр. 151‒156. (In Russ). DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.020
8. Егоров В.Н., Егоров А.В. Оценка допустимого давления опрессовки металлического лейнера при намотке композитной оболочки // Инженерный журнал: наука и инновации. 2019. № 2. С. 35–46. DOI: 10.18698/2308-6033-2019-2-1854
Egorov V.N., Egorov A.V. Estimation of the allowable pressure of metal liner pressure testing when winding a composite shell. Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovatsii = Engineering Journal: Science and Innovation. 2019. № 2. рр. 35–46. (In Russ). DOI: 10.18698/2308-6033-2019-2-1854
9. Мармыш Д.Е. Повреждаемость толстостенного цилиндра для различных типов граничных условий // Вестник Полоцкого государственного университета. 2020. Сер. С. № 4. С. 64–69.
Marmysh D.E. Damageability of a thick wall cylinder for different types of boundary conditions. Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta = Herald of Polotsk State University. 2020. Ser. С. № 4. pp. 64–69. (In Russ).
10. Yang Y., Zeng Y., Li D.H., Li M. Damage and fracture mechanism of aluminium alloy thick-walled cylinder under external explosive loading. Material science and engineering: A. 2008. Vol. 490 (1–2). pp. 378–384. DOI: 10.1016/j.msea.2008.01.047
11. Тактика действий подразделений пожарной охраны в условиях возможного взрыва газовых баллонов в очаге пожара. Рекомендации / М.М. Верзилин, Л.Н. Савельев, Ю.Н. Шебеко и др. М.: ВНИИПО, 2001. 29 с.
Verzilin M.M., Savelev L.N., Shebeko Yu.N., Navtsenya V.Yu., Kostyukhin A.K., Vasina O.V., Yashin V.Ya. Tactical actions of firefighting subdivisions in conditions of a potential explosion of gas cylinders in the seat of fire. Recommendations. Мoscow: VNIIPO, 2001. 29 p. (In Russ).
12. Лысенко С.В., Тен Э.В. Техническое освидетельствование (испытание) баллонов, предназначенных для сжатых, сжиженных и растворенных под давлением газов // Вестник науки и образования. 2016. № 2 (14). С. 9–11.
Lysenko S.V., Ten E.V. Technical certification (testing) of cylinders designed for compressed, liquefied gases and gases dissolved under pressure. Vestnik nauki i obrazovaniya = Herald Science and Education. 2016. № 2 (14). рр. 9–11. (In Russ).
Apasov A.M. Research of acoustic emission signals at static loading of flat samples from high-strength steel. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2010. Vol. 316. № 2. pp. 32–41. (In Russ).
2. Загидулин Т.Р., Загидулин Р.В., Осипов К.О. К прогнозированию разрушения металлоконструкции на основе результатов комплексного акустико-эмиссионного и магнитного контроля металла // Вестник Башкирского университета. 2017. Т. 22. № 2. С. 346–350.
Zagidulin T.R., Zagidulin R.V., Osipov K.O. On prediction of metal structure destruction on the basis of complex acoustic-emission and magnetic study. Vestnik Bashkirskogo universiteta = Bashkir State University. 2017. Vol. 22. № 2. pp. 346–350. (In Russ).
3. Царев М.В., Андреев Ю.С. Цифровые двойники в промышленности: история развития, классификация, технологии, сценарии использования // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2021. Т. 64. № 7. С. 517–531. DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-7-517-531
Tsarev M.V., Andreev Yu.S. Digital twins in industry: development history, classification, technologies, use cases. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Priborostroenie = Journal of Instrument Engineering. 2021. Vol. 64. № 7. pp. 517–531. (In Russ). DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-7-517-531
4. Диагностирование параметров работоспособности стеклонитей силовой оболочки металлокомпозитных баллонов высокого давления / С.В. Гразион, М.Н. Ерофеев, В.В. Спирягин, М.В. Мукомела // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2022. № 2 (51). С. 252–258.
Grazion S.V., Erofeev M.N., Spiryagin V.V., Mukomela M.V. Diagnosing performance parameters for glass filaments within a load-bearing shell of a metal-composite high-pressure cylinder. Nauchno-tekhnicheskiy sbornik “Vesti gazovoy nauki” = Scientifi c and technical collection “News of Gas Science”. 2022. № 2 (51). рр. 252–258. (In Russ).
5. Лебедев И.К., Лебедев К.Н., Мороз Н.Г. Экспериментальные исследования ресурсных характеристик металлокомпозитных баллонов // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2015. № 212. № 2. С. 137–142.
Lebedev I.K., Lebedev K.N., Moroz N.G. Experimental studies of life characteristics of metal-composite cylinders. Nauchnyy vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta grazhdanskoy aviatsii = Civil Aviation High Technologies. 2015. № 212. № 2. рр. 137–142. (In Russ).
6. Изготовление металлокомпозитных баллонов (первый этап) / С.П. Семенищев, В.П. Глухов, П.П. Мерзляков и др. // Транспорт на альтернативном топливе. 2013. № 3 (33). С. 19–21.
Semenishchev S.P., Glukhov V.P., Merzlyakov P.P., Kilina O.V., Popov V.K. Manufacturing metal-composite cylinders. Transport na alternativnom toplive = Alternative Fuel Transport. 2013. № 3 (33). рр. 19–21. (In Russ).
7. Маркин В.Б., Мягкова Н.А. Баллоны высокого давления для газотопливной системы из композиционных материалов // Ползуновский вестник. 2021. № 4. С. 151‒156. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.020
Markin V.B., Myagkova N.A. Composite high pressure cylinders materials. Polzunovskiy vestnik = Polzunovsky Bulletin. 2021. № 4. рр. 151‒156. (In Russ). DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.020
8. Егоров В.Н., Егоров А.В. Оценка допустимого давления опрессовки металлического лейнера при намотке композитной оболочки // Инженерный журнал: наука и инновации. 2019. № 2. С. 35–46. DOI: 10.18698/2308-6033-2019-2-1854
Egorov V.N., Egorov A.V. Estimation of the allowable pressure of metal liner pressure testing when winding a composite shell. Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovatsii = Engineering Journal: Science and Innovation. 2019. № 2. рр. 35–46. (In Russ). DOI: 10.18698/2308-6033-2019-2-1854
9. Мармыш Д.Е. Повреждаемость толстостенного цилиндра для различных типов граничных условий // Вестник Полоцкого государственного университета. 2020. Сер. С. № 4. С. 64–69.
Marmysh D.E. Damageability of a thick wall cylinder for different types of boundary conditions. Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta = Herald of Polotsk State University. 2020. Ser. С. № 4. pp. 64–69. (In Russ).
10. Yang Y., Zeng Y., Li D.H., Li M. Damage and fracture mechanism of aluminium alloy thick-walled cylinder under external explosive loading. Material science and engineering: A. 2008. Vol. 490 (1–2). pp. 378–384. DOI: 10.1016/j.msea.2008.01.047
11. Тактика действий подразделений пожарной охраны в условиях возможного взрыва газовых баллонов в очаге пожара. Рекомендации / М.М. Верзилин, Л.Н. Савельев, Ю.Н. Шебеко и др. М.: ВНИИПО, 2001. 29 с.
Verzilin M.M., Savelev L.N., Shebeko Yu.N., Navtsenya V.Yu., Kostyukhin A.K., Vasina O.V., Yashin V.Ya. Tactical actions of firefighting subdivisions in conditions of a potential explosion of gas cylinders in the seat of fire. Recommendations. Мoscow: VNIIPO, 2001. 29 p. (In Russ).
12. Лысенко С.В., Тен Э.В. Техническое освидетельствование (испытание) баллонов, предназначенных для сжатых, сжиженных и растворенных под давлением газов // Вестник науки и образования. 2016. № 2 (14). С. 9–11.
Lysenko S.V., Ten E.V. Technical certification (testing) of cylinders designed for compressed, liquefied gases and gases dissolved under pressure. Vestnik nauki i obrazovaniya = Herald Science and Education. 2016. № 2 (14). рр. 9–11. (In Russ).