Железная дорога у большинства ассоциируется с надёжностью и размеренной силой: тяжёлые гружёные составы, бесконечные рельсы и продуманная до мелочей работа. Правда, совсем без неожиданностей здесь не обходится; причём иногда это выглядит настолько впечатляюще, что верится с трудом. Речь идёт о так называемом схлопывании цистерн, когда массивный стальной резервуар внезапно складывается внутрь, словно сделан из тонкой жести. Так почему же такое происходит и как часто железнодорожникам приходится с этим сталкиваться?
Когда сталь становится мягкой
Железнодорожная цистерна.
На первый взгляд кажется, что огромная цистерна весом в десятки тонн должна быть практически неуязвимой: толщина металла, усиленные швы, солидные габариты. Но стоит внутри нарушиться равновесию давлений — и конструкция начинает вести себя совсем иначе. Фактически это закрытая ёмкость, из которой выгрузили жидкость или газ, но при этом клапаны остались перекрытыми. Если температура меняется или остатки пара внутри начинают конденсироваться, давление резко падает, и получается почти вакуум. В этот момент внешняя сила атмосферы оказывается гораздо сильнее, чем сварные швы и рёбра жёсткости вместе взятые, и цистерна буквально складывается внутрь.
Цистерна, деформированная схлопыванием.
Такое зрелище часто сравнивают с тем, как мнутся пустые жестяные банки от газировки, только здесь речь идёт о стальной конструкции длиной больше десятка метров. Самое поразительное, что процесс занимает считанные секунды: внезапный треск, громкий гул — и ещё недавно ровные цилиндрические стенки превращаются в хаотично смятые складки. Подобные кадры можно увидеть на инженерных тренингах или в интернете: железные гиганты гнутся так легко, что возникает ощущение, будто это не металл, а картон. После подобного зрелища стоит вспомнить, что толщина стенок цистерны может быть весьма внушительной. К примеру, у цистерны для нефтепродуктов она в среднем составляет 10 миллиметров.
Почему так страдают цистерны
Цистерна в разрезе.
Главный секрет кроется в их форме и предназначении. Цистерна — это, по сути, большой полый цилиндр, внутри которого нет жёстких перегородок или усилений. Пока она заполнена жидкостью или газом, конструкция держит форму, ведь внутреннее давление уравновешивает внешнее. Но стоит цистерне опустеть и остаться герметично закрытой, как на неё начинает в буквальном смысле давить окружающая атмосфера. Для сравнения: у полувагонов и крытых вагонов есть стенки, опоры и перекрытия, которые не дают металлу гнуться, а у цистерны единственный «скелет» — её собственная оболочка (внешние рёбра жёсткости не в счёт).
Разгрузка цистерны.
В железнодорожной практике особенно часто такие ситуации возникают после мойки цистерн. Если ёмкость промывают горячей водой и затем резко охлаждают, пар конденсируется, давление падает, и резервуар втягивается внутрь. Аналогичные истории случаются и на промышленных предприятиях, где в резервуарах хранится нефть или химия. Для очевидцев это выглядит как катастрофа: несколько десятков тонн металла буквально складываются за миг, будто на ёмкость наступил кто-то невероятно тяжёлый. На фотографиях последствия напоминают смятые гармошкой тюбики, вот только размеры смущают.
Мойка цистерны.
Чтобы понять масштаб происходящего, достаточно взглянуть на простые числа. Атмосферное давление составляет примерно одну тонну на каждый квадратный метр поверхности. Это означает, что на стандартную цистерну длиной около 12 метров и диаметром 3 метра снаружи постоянно давит сила, эквивалентная сотням тонн. Пока изнутри есть поддержка, металл держится, но если внутри почти вакуум — сражаться с такой мощью стальная оболочка уже не в состоянии. На этом контрасте и строится эффект: вроде бы прочная и тяжёлая конструкция, которую сложно помять даже с помощью инструментов, вдруг поддаётся неосязаемому воздуху.
Часто ли такое бывает на железной дороге
Последствия перепада давления.
Несмотря на впечатляющий эффект, случаи схлопывания нельзя назвать массовыми. Для железнодорожников это скорее редкая, но хорошо известная опасность. Как правило, такие аварии происходят не во время движения состава, а при подготовке цистерн к загрузке или во время разгрузки. Например, после слива нефти или нефтепродуктов внутри может остаться пар, а если клапаны перекрыты, при остывании он конденсируется и давление падает. Итогом становится деформация всего вагона.
Редкое, но эффектное зрелище.
В России и за рубежом известны десятки подобных эпизодов, а некоторые из них даже попадали в сводки новостей из-за масштаба повреждений. Обычно обходится без пострадавших, но ущерб очевиден: цистерна выходит из строя полностью, и восстановить её уже невозможно. Для компании это серьёзные убытки, ведь стоимость вагона исчисляется миллионами рублей, а в ремонтной мастерской он превращается лишь в источник металлолома. Именно поэтому каждый случай внимательно разбирается, а фотографии и видео используются в обучающих материалах.
Как борются со схлопыванием
Происходит это из-за нарушения технологии.
Чтобы цистерны не превращались в смятые стальные гармошки, используют целый комплекс мер. В первую очередь это предохранительные клапаны, которые автоматически открываются при перепадах давления и уравнивают его снаружи и внутри. Второй рубеж защиты — инструкции для персонала: при сливе или мойке цистерн работники обязаны контролировать температуру и не допускать резкого охлаждения. На предприятиях, где особенно велик риск, такие операции проводят под надзором специалистов и с использованием датчиков давления.
Кроме того, железнодорожники активно используют сам факт зрелищности подобных аварий. Кадры со схлопнувшимися цистернами показывают на тренингах и в учебных фильмах, чтобы у сотрудников не возникало соблазна нарушать правила «на авось». Ведь когда видишь, как многотонный вагон складывается за секунды, слова про атмосферное давление перестают быть абстрактной теорией. В итоге редкое и пугающее явление становится важным уроком, который помогает удерживать железную дорогу в пределах её привычной надёжности.
Самые зрелищные случаи из практики
Такие происшествия можно пересчитать по пальцам.
История железных дорог знает немало эпизодов, когда цистерны схлопывались прямо на глазах у работников и случайных свидетелей. Один из наиболее известных произошёл в США в середине прошлого века: пустую цистерну, недавно промытую горячей водой, оставили закрытой на холоде. Через несколько минут корпус начал сгибаться с громким треском, а затем ёмкость сложилась внутрь, словно жестяная банка. Кадры этого происшествия разошлись по всему миру и до сих пор используются в учебных фильмах для инженеров и техников. В Канаде в 1990-х произошёл похожий случай: цистерна, в которой перевозили бензин, схлопнулась на станции после того, как рабочие забыли открыть вентиляцию. Звук был такой силы, что местные жители приняли его за взрыв.
В России такие эпизоды также фиксировались не раз. На одном из предприятий по переработке нефти цистерна втянулась внутрь во время мойки горячей водой: десятки тонн металла сложились буквально за секунды, оставив после себя бесформенный сжатый цилиндр. Подобные происшествия случались и на железнодорожных станциях — например, на Урале в начале 2000-х несколько цистерн схлопнулись подряд из-за нарушения технологии разгрузки мазута. Масштабы повреждений были настолько велики, что восстановлению вагоны уже не подлежали, и их списали в металлолом.
Ещё интересное с нашего канала:
«Команч» по-русски: почему перспективный вертолет Ка-58 так и не увидел свет
На самом деле, железная дорога со всей её историей – удивительное место. Чего здесь только не происходит, некоторые производители даже построили поезда в стиле ретро, оснастили их наподобие роскошного отеля и используют их, чтобы с большим комфортом катать богатых пассажиров.
