配管エルボの推力（運動量）シミュレーター

上下水道のスラストブロック設計：地中に埋設された水道本管や送水管では、エルボ・分岐・断面変化部・バルブ・管端のそれぞれに推力が働きます。継手が抜けないよう、曲がりの外側にコンクリートのスラストブロックを打って地盤の支圧で推力を受け止めます。本ツールで合力Rを求め、地盤の許容支圧力からブロックの必要受圧面積を逆算するのが設計の基本的な流れです。

プラント配管のレストレイント計画：火力・化学・上下水処理プラントの大口径配管では、エルボやティーにアンカー・ガイド・レストレイントを配置して推力と熱伸びを処理します。配管応力解析（CAESARなど）でも、本ツールと同じ運動量＋圧力の推力を「圧力推力（pressure thrust）」として節点に与えます。手計算で当たりをつけてから詳細解析に進むと、サポート位置の検討がスムーズです。

ポンプ・消火配管の固定金具：ポンプ吐出側のエルボや、消火栓・スプリンクラー配管の曲がり部は、起動時の急な加圧やウォーターハンマで大きな推力を受けます。固定金具（Uボルト、サドル、リストレイントジョイント）はこの推力に耐えるよう選定します。締結ボルトのせん断・引張も、本ツールで求めた合力をもとに照査します。

水撃（ウォーターハンマ）時のピーク推力評価：バルブ急閉やポンプトリップで圧力が瞬間的に跳ね上がると、推力も比例して急増します。本ツールのゲージ圧スライダーに、水撃解析で得られたピーク圧力を入力すれば、固定金具が一瞬受け持つ最大スラスト力を見積もれます。常用圧だけで設計すると、水撃時に継手が抜ける危険があります。

まず多いのが、「推力＝運動量による力だけ」だと思い込む誤解です。確かに「曲がり＝流れの向きが変わる＝運動量変化」というイメージから、運動量フラックス ṁ·V だけを計算してしまう人がいます。しかし通常の液体配管では、圧力による力 P·A のほうが何十倍も大きく支配的です。本ツールがデフォルト条件で示すとおり、P·A≈7069N に対し ṁ·V≈174N。運動量項だけで設計すると推力を1桁以上過小評価し、固定金具が確実に不足します。圧力項を絶対に忘れないでください。

次に、ゲージ圧力と絶対圧力の取り違えです。推力計算で使うのは「ゲージ圧力」、つまり大気圧を基準（0）とした圧力です。検査体積の外側は大気圧で押されているため、差分であるゲージ圧が正味の推力を生みます。ここに絶対圧（ゲージ圧＋約101kPa）を入れてしまうと、低圧配管ほど誤差が大きくなります。本ツールの入力欄も「ゲージ圧力」です。配管図の圧力表記がゲージか絶対かは必ず確認してください。

最後に、「常用圧力だけで固定を設計してしまう」こと。配管に働く推力は内圧に比例するため、バルブ急閉やポンプトリップによる水撃でピーク圧が常用圧の2〜3倍に跳ね上がると、推力も同じ倍率で急増します。常用圧だけでスラストブロックや固定金具を決めると、水撃の瞬間に継手が抜けたり金具が破断したりします。実務では水撃解析のピーク圧、あるいは試験圧・設計圧を入力して、最悪条件の推力で固定を照査するのが原則です。本ツールは圧力を自由に変えられるので、複数の圧力ケースで合力を比較してください。