Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Testing the Dynamics of Flight for the Products of Explosion for a Warhead with a Weight of 250 kg

Faryński Andrzej M., Długołęcki Andrzej, Dębiński Jarosław, Końka Rafał, Kwaśniak Tomasz, Słonkiewicz Łukasz, Ziółkowski Zbigniew

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2023

|

Vol. 14, Nr 2 (52)

87--108

EN

This study presents the results of the testing of the explosion process of a warhead with a weight of 250 kg, filled with 87 kg of TNT with 20% of aluminium dust, in two configurations: with horizontal and vertical alignment of the warhead’s longitudinal axis, and with the centre of length of the warhead body located at a height of approx. 1 m above the ground. Four warheads were detonated in each configuration. The horizontal configuration allowed the collection of some amount of the fragments from the ground, with sizes and spatial distribution of the fragments corresponding to the location on the body from which they came, with the largest fragments - from the central part of the shell - measuring approximately 9 × 30 × 280 mm. For the vertical configuration, the warhead’s nose was pointed downwards, with an up-down excitation. In both configurations, the explosion process was recorded from a distance of 300 m using a PHANTOM fast camera with a time resolution (frame interval) of 55 μs to 133 μs: for the horizontal configuration - along the body’s longitudinal axis, for the vertical configuration - perpendicular to this axis. In the vertical configuration, the body’s expansion process was recorded using short-circuit sensors spaced every 5 mm along the flight radius. The sensors sent short-circuit signals to the time meter, whereas the first sensor was installed at a distance of approx. 1 mm from the body surface and was used to initiate the processes of time counting and recording the overpressure diagrams over time at the front of the explosion/shock (FU) wave. The recorded expansion velocity was approx. 1300 m/s, with the shell radius increasing by 20 mm. Overpressure at the front of the FU was measured by PCB “pencil-tip” piezoelectric sensors (CzP). Every sensor had two active surfaces arranged in “tandem” at a distance of 100 mm, which made it possible to determine the local FU velocity. Signals from CzP were recorded every 200 ns using a DEWETRON recorder with software allowing their initial and further processing. Three sensors were spaced 8 m from each other, whereas the first was located 8 m to 10 m from the warhead’s longitudinal axis. Under a row of the sensors a thick-wall steel pipe was placed to protect the sensors from destruction by the fragments. The determined local FU velocities varied from approx. (590 m/s to 740 m/s) at a distance of approx. 8 m from the epicentre up to approx. 370 m/s at a distance of approx. 26 m from the epicentre; the overpressure measured values varied from approx. (230 kPa to 550 kPa) at a distance of approx. 8 m to approx. 22 kPa at a distance of approx. 26 m from the epicentre; satisfying conformance of the velocity and pressure values under the flat FU model was found. The FU trajectory was also taken from the video recording - the velocities measured varied from approx. 2,650 m/s at a distance of 0.3 m to approx. 670 m/s at a distance of 6 m from the epicentre, which corresponds to the CzP data. The fragments flying next to the CzP, generally with the highest mass to effective transverse surface ratio, left traces of their conical FU on the CzP overpressure records, which allowed the determination of average velocities for some of them across the access path to the CzP, whereas these velocities ranged from approx. 1700 m/s at a distance of approx. 8 m and (1500 m/s to 1600 m/s) at a distance of 16 m to approx. 1300 to 1400 m/s at a distance of 26 m from the epicentre. Average access velocities of the selected fragments to the field marks were determined on the basis of the video recording ranged from approx. 1800 m/s at a distance of 5 m to approx. 1500 m/s at a distance of 20 m from the explosion epicentre.

PL

W ramach prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań procesu wybuchu głowicy o wagomiarze 250 kg, wypełnionej 87 kg TNT z domieszką 20% pyłu Al., w dwu konfiguracjach: o poziomym i pionowym umiejscowieniu osi podłużnej głowicy, przy czym w obu wypadkach środek długości korpusu głowicy znajdował się ok. 1 m nad powierzchnią gruntu. W każdej konfiguracji zdetonowano po 4 egzemplarze. Konfiguracja pozioma pozwoliła na zebranie z gruntu pewnej ilości odłamków o rozmiarach i rozkładzie przestrzennym odpowiadającym miejscu w korpusie, z którego zostały wyrwane – największe - ze środkowej części skorupy - miały przybliżone wymiary 9 × 30 × 280 mm. Przy konfiguracji pionowej nos głowicy zwrócony był w dół i pobudzanie następowało od góry. W obu konfiguracjach proces wybuchu filmowano z odległości 300 m przy pomocy szybkiej kamery PHANTOM o wykorzystywanej rozdzielczości czasowej (interwał między kadrami) 55 mikrosekund do 133 mikrosekund: przy poziomej – wzdłuż osi podłużnej korpusu, przy pionowej – prostopadle do niej. W konfiguracji pionowej proces rozpęczania korpusu był rejestrowany za pomocą czujników zwarciowych rozmieszczonych co 5 mm wzdłuż promienia rozlotu, podających sygnał zwarcia na licznik czasu, przy czym pierwszy czujnik znajdował się w odległości ok. 1 mm od powierzchni korpusu i służył do inicjowania procesów: zliczania czasu oraz rejestracji przebiegów czasowych nadciśnienia na froncie fali podmuchowej/ uderzeniowej (FU) wybuchu. Zmierzona prędkość rozpęczania wynosiła ok. 1300 m/s po zwiększeniu promienia skorupy o 20 mm. Nadciśnienie na froncie FU mierzone było za pomocą „ołówkowych” piezoelektrycznych czujników (CzP) firmy PCB, z których każdy zawierał dwie powierzchnie czynne rozmieszczone w układzie „tandem” w odległości 100 mm, co pozwalało na wyznaczanie lokalnej prędkości FU. Sygnały z CzP były zapisywane z krokiem 200 nanosekund na rejestratorze firmy DEWETRON, wyposażonym w oprogramowanie pozwalające na wstępną i dalszą ich obróbkę. Trzy czujniki ustawiano w odległości 8 m od siebie, przy czym pierwszy w odległości 8 m do 10 m od osi podłużnej głowicy. Przed rzędem czujników stawiano grubościenną rurę stalową zabezpieczającą je przed zniszczeniem przez odłamki. Wyznaczone lokalne prędkości FU zmieniały się od ok. (590 m/s do 740 m/s) w odległości ok. 8 m od epicentrum - do ok. 370 m/s w odległości ok. 26 m od epicentrum; zmierzone przy tym wartości nadciśnienia zmieniały się od ok. (230 kPa do 550 kPa) w odległości ok. 8 m, do ok. 22 kPa w odległości ok. 26 m od epicentrum; stwierdzono zadowalającą zgodność prędkości i ciśnień w ramach modelu płaskiej FU. Trajektorię FU odczytywano również z zapisu filmowego – zmierzone tak prędkości zmieniały się od ok. 2650 m/s w odległości 0.3 m do ok. 670 m/s w odległości 6 m od epicentrum, co dobrze się zgadza z danymi z CzP. Przelatujące obok CzP odłamki, na ogół o największym stosunku masy do efektywnej powierzchni poprzecznej, zostawiały na zapisach nadciśnień z CzP ślady swoich stożkowych FU, co pozwalało na wyznaczenie dla niektórych z nich prędkości średnich na trasie dolotu do CzP, które zmieniały się od ok. 1700 m/s w odległości ok. 8 m i (1500 m/s do 1600 m/s) w odległości 16 m do ok. (1300÷1400 m/s) w odległości 26 m od epicentrum. Wyznaczone z zapisu filmowego średnie prędkości dolotu wybranych odłamków do znaczników terenowych zmieniały się od ok. 1800 m/s w odległości 5 m do ok. 1500 m/s w odległości 20 m od epicentrum wybuchu.

2

Experimental Studies on Post-Explosion Lesions in a Model of Human Soft Tissues

Smędra Anna, Siadkowski Adrian, Berent Jarosław

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2022

|

Vol. 13, Nr 4 (50)

147--153

EN

Descriptions of blast-related injuries have long been established in the textbooks. Since, for obvious reasons, it is difficult to perform ballistic studies on human tissues, such research is usually conducted on appropriate models, i.e., gelatin blocks and soap blocks - each of these materials has distinctive properties, which make them suitable for unique applications. The work aims to present the possibilities for analyzing the effects of explosion on the human body using a ballistic soap model. The tests performed allow to conclude that a shock wave affects the surface of the ballistic soap block, generating hemispherical craters, which begin to overlap when the distance between the explosive charge and block is reduced, until they form one semi-cylindrical hollow (when linear charge is used), which represents a temporary cavity. The results obtained allow for an assessment of the extent of post-explosion lesions.

PL

We współczesnym piśmiennictwie tematycznym istnieje zgodność co do rodzajów obrażeń ciała będących skutkiem wybuchu. Ponieważ badania balistyczne tkanek ludzkich z oczywistych względów są trudne do przeprowadzenia, zazwyczaj prowadzi się je na odpowiednich modelach, tj. blokach żelatynowych i blokach mydlanych, których właściwości są jednak różne i przez to ich zastosowania są inne. Celem pracy było przedstawienie możliwości badania skutków wybuchu na ciało ludzkie przy pomocy modelu z mydła balistycznego. Uzyskane wyniki pozwalają na wyciągnięcie wniosku, że fala uderzeniowa działa na powierzchnię takiego bloku generując uszkodzenia o półkulistym kształcie, które przy zmniejszaniu się odległości od ładunku zaczynają się nakładać na siebie, aż do całkowitego zlania się w jedno uszkodzenie o półwalcowatym kształcie (przy ładunku liniowym), co odwzorowuje jamę tymczasową. Uzyskane wyniki pozwalają na oszacowanie rozległości uszkodzeń powybuchowych.

3

Turbulent triggers and the model quality influence on aerodynamic characteristics of the laminar aerofoil in transonic flow regime

Placek Robert, Ruchała Paweł

Journal of KONES

|

2019

|

Vol. 26, No. 3

165--172

EN

The test with a roughness application on the laminar aerofoil has been conducted in the N-3 trisonic wind tunnel of the Institute of Aviation in Warsaw. The main goal of tests was to investigate the influence of the boundary layer transition triggers on a laminar profile aerodynamic characteristic. For baseline configuration, the natural transition was applied. As a local roughness on the upper model surface, the carborundum strips with different heights were applied. These were positioned on the upper model surface in the front of the shock position occurrence. The Mach number during test was equal Ma = 0.7 and Reynolds number was about 2.85·106 . Tests have been conducted for different model incidence in range 0º-7º. Current article refers partially to the previous study, where aerofoil model with lower quality of surface had been tested. Investigation results from previous work indicated that some of transition positions improved an aerodynamic characteristic by reducing the drag coefficient value and decreasing shock wave unsteadiness in the transonic regime. However, current article indicates that beneficial effects in respect to the baseline configuration are also strictly dependent on the model quality and turbulent triggers size. Improved surface quality of the laminar aerofoil model affected on aerodynamic characteristics with and without turbulent triggers. Resultant aerodynamic coefficients of all tested cases i.e. drag, lift and lift to drag ratio were compared.

4

Regularities of the energy of formation field in the explosion of a conical charge

Kravets Viktor, Zakusylo Roman, Sydorenko Yuri, Shukurov Azer, Sałaciński Tomasz, Zakusylo Daryna

Central European Journal of Energetic Materials

|

2019

|

Vol. 16, no. 4

533--546

EN

The process of formation of the energy field by the explosion of a conical charge has been mathematically simulated. The features of the development of the energy field, depending on the point of initiation of the truncated cone explosive charge, were determined. The complex nature of the use of a charge at the bottom of a borehole with an intermediate conically-shaped detonator is discussed. Possible technological directions for using a charge with a complex shape are proposed.

5

Shock compressibility and spall strength of textolite depending on fiber orientation

Mochalova V. M., Utkin A. V., Rykova V. E., Endres M., Hoffmann D. H. H.

Archives of Mechanics

|

2019

|

Vol. 71, nr 4-5

417--431

EN

The experimental study of shock wave compressibility and spall strength of an aramid fiber reinforced epoxy composite (textolite) for two fiber orientations was performed by the VISAR interferometer. The particle velocity profiles were obtained at velocities of the flyer plate from 0.65 to 5.05 km/s. The sound speed of textolite for the longitudinal direction is three times higher than that for transverse one, and as a result, the particle velocity profiles are different for two orientations. For the transverse direction of the fibers, a single shock wave is observed, while for longitudinal one, a two-wave configuration is recorded up to 20 GPa. Hugoniot parameters for both orientations of the fibers were found up to 35 GPa: D = 2.37 + 1.26 ∗ u – for transverse one and D = 1.45 + 2.05 ∗ u – for longitudinal, where D is the shock wave velocity and u is the particle velocity. The spall strength of textolite is equal to 61 MPa for shocks traveling along the fibers, and this is almost twice higher than that for the transverse direction.

6

The Influence of the Explosive Ordnance Disposal Suit on the Bomb Squad Safety

Gmitrzuk M., Starczewski L., Szcześniak K., Danielewicz D., Nyc R., Kosmala L.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2018

|

Vol. 9, Nr 2 (32)

27--44

EN

The article presents a study on the influence of shock wave on a Hybrid III anthropomorphic test device (ATD HIII) equipped with an explosive ordnance disposal (EOD) suit. The shock wave was generated by the detonation of SEMTEX 1A plastic explosive, formed in the shape of a 250 g, 500 g, and 840 g sphere, at a distance of 0.5 m, 1 m, and 2 m. The use of ATD allowed for determining parameters of damage to the human body as a result of the impact of overpressure wave. The experiments also included a measurement of such parameters as forces and moments on lower extremi-ties, acceleration of head and pelvis, and forces and moments on a neck simulator. Chest Wall Velocity Predictor (CWVP), calculated from the pressure measured on ADT’s chest, was adopted as the most critical parameter. It was revealed that the allowed distance of explosion of a 500 g pure explosive, which does not cause exceeding the allowed parameters, is 1 m.

PL

W artykule przedstawiono badania wpływu oddziaływania fali uderzeniowej na Antropomorficzne Urządzenie Testowe Hybrid III (ATD, HIII) wyposażone w kombinezon saperski EOD. Falę uderzeniową generowano poprzez detonację z odległości 0,5 m, 1 m, 1,5 m i 2 m plastycznego materiału wybuchowego SEMTEX 1A uformowanego w kule o masie 250 g, 500 g i 840 g. Zastosowanie ATD umożliwiło określenie parametrów uszkodzenia ludzkiego ciała w wyniku oddziaływania fali nadciśnienia. W trakcie eksperymentów mierzono takie parametry, jak siły i momenty na kończynach dolnych, przyspieszenia głowy, miednicy oraz siły, i momenty na symulatorze szyi. Za najbardziej krytyczny parametr przyjęto CWVP (Chest Wall Velocity Predictor – wskaźnik prędkości ugięcia ściany klatki piersiowej) wyliczany z ciśnienia zmierzonego na klatce piersiowej ATD. Wykazano, że dopuszczalna odległość eksplozji czystego ładunku wybuchowego o masie 500 g, który nie powoduje przekroczenia dopuszczalnych parametrów, to 1 m.

7

Experimental research of dynamic load affecting EOD personnel during explosion

Krzystała E., Kawlewski K., Kciuk S., Machoczek T., Rak Z.

Modelowanie Inżynierskie

|

2018

|

T. 38, nr 69

43--48

EN

The increasing threats of a terrorist attack by means of improvised loads make us look for answers to the question what destructive traits they can have for people. A way to find the answer to this question may be to study the impact of shockwave on people dealing with the neutralization of explosive devices. Neutralization and identification of this type of material are carried by specially trained pyrotechnicians, who are dressed in specialized protective bomb suits. The article presents the results of experimental research, which aimed at identifying the impact of shockwave on pyrotechnicians. As a part of the research, carried out in an interdisciplinary team of engineers and pyrotechnicians, 4 attempts of the TNT explosion were made and the acceleration of selected parts of the body as well as temperature were measured. During the research, two high-speed cameras, a thermal imaging camera and acceleration sensors were used as well. The sensors were mounted on the anthropomorphic dummy, thanks to which the levels of these parameters were determined for the head, pelvis and upper limb, generated by detonating 75, 200, 400 and 1000 grams of TNT. The innovative approach was to use a high-speed thermal imaging camera and attempt to determine the impact of the thermal burst of an explosion on a human being.

PL

Narastające zagrożenia zamachem terrorystycznym za pomocą ładunków improwizowanych skłania do poszukiwania odpowiedzi na pytanie, jakie cechy niszczące dla człowieka posiadają tego typu ładunki. Drogą do znalezienia odpowiedzi na to pytanie może być badanie wpływu oddziaływania fali uderzeniowej wybuchu na ludzi zajmujących się neutralizacją ładunków wybuchowych. Neutralizacją oraz identyfikowaniem rodzaju materiału na miejscu zdarzenia zajmują się specjalnie do tego celu wyszkoleni pirotechnicy, którzy ubrani są w specjalistyczne kombinezony ochronne. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych, których celem była identyfikacja oddziaływania fali uderzeniowej wybuchu na pirotechników. W ramach badań, przeprowadzonych w interdyscyplinarnym zespole inżynierów oraz pirotechników przeprowadzono 4 próby eksplozji trotylu i dokonano pomiaru przyspieszenia wybranych części ciała oraz temperatury. W trakcie badań zastosowano dwie szybkie kamery, kamerę termowizyjną oraz czujniki przyspieszenia. Czujniki zamocowano na antropomorficznym manekinie, dzięki czemu określono poziomy tych parametrów w przypadku głowy, miednicy oraz kończyny górnej, wygenerowanych przez zdetonowanie 75, 200, 400 oraz 1000 gram trotylu. Nowatorskim podejściem było zastosowanie szybkiej kamery termowizyjnej i podjęcie próby określenia wpływu obciążenia termicznego wybuchu na człowieka.

8

Analiza możliwości wystąpienia oddziaływań skojarzonych podczas detonacji ładunków MW

Pyra J.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 3

107--114

PL

W artykule przedstawiono problematykę oddziaływania detonacji ładunków materiałów wybuchowych na otoczenie. Zasadniczymi oddziaływaniami są indukowane drgania, powietrzna fala uderzeniowa, fala akustyczna i rozrzut odłamków. Każde z tych oddziaływań praktycznie zawsze występuje w większym lub mniejszym zakresie. Istnieją techniczne i technologiczne metody ich ograniczania, ale minimalizacja jednego może powodować wzrost oddziaływania drugiego. Ponadto oddziaływania mogą się nakładać - oddziaływania skojarzone, co może powodować problemy przy jednoznacznej identyfikacji i interpretacji zarejestrowanych wyników. W pracy zaprezentowano rezultaty badań wykonanych w skali laboratoryjnej, podczas detonacji ładunków MW o zróżnicowanej masie.

EN

This paper presents an impact resulting from detonation of explosives charges on the environment. Detonation of explosive charge generates ground – borne vibrations, shock wave, acoustic wave and fly rocks. Each of these effects is almost always present in greater or lesser extent. There are technical and technological methods of reduction of the above mentioned effects, but minimization of one can increase the level of intensity of another. Furthermore, the impacts may superpose – associated impacts, which might cause problems during identification and interpretation of the obtained results. This paper presents the results obtained from the field measurements in a laboratory scale where various masses of explosives charges were detonated.

9

Examination of the Explosion Strike Factors of a Thermobaric Warhead

Długołęcki A., Faryński A., Klemba T., Słonkiewicz Ł., Ziółkowski Z.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2017

|

Vol. 8, Nr 1 (27)

39--54

EN

This paper presents the measurement method and results applicable to the pressure pulses and thermal effects generated by an explosion of an unguided thermobaric rocket missile warhead. The determination results include the shock wave pressure and velocity, the TNT equivalents of the thermobaric warheads, and the personnel strike radii of the shock wave. An estimation of the temperature increase rates at the shock wave front was also undertaken.

PL

W artykule przedstawiono metodę i wyniki pomiarów impulsów ciśnienia i efektów termicznych generowanych przez wybuch głowicy termobarycznej rakiety niekierowanej. Wyznaczono ciśnienia i prędkości fal uderzeniowych, równoważniki trotylowe detonowanych głowic oraz promienie rażenia siły żywej przez falę uderzeniową, oszacowano przyrosty temperatury na froncie fali uderzeniowej.

10

An analytical solution for dynamic response of water barrier subjected to strong shock waves caused by an underwater explosion to dams

Lu L., Zou D., Zhu Y., Dong Y., Zuo C., Wu Y.

Polish Maritime Research

|

2017

|

S 2

111--117

EN

Shock waves arriving at a dam site are close to plane waves when the center of an underwater explosion is far from the dam site. In general, the wave pressure is calculated with COLE empirical formula. The COLE formula is a negative exponential function with respect to time. In this paper, a new analytical solution algorithm is proposed, which does not require the use of step-by-step time integration. In Comparison with the step-by-step time integration, the proposed algorithm requires relatively less calculation and avoids high-frequency oscillation. Furthermore, the vertical upstream surface and the sloping upstream surface in two types of the dams are analyzed in this paper. The research results indicate that the analytical solution can be applied for a dam with a vertical upstream surface. However, because the upstream face of a dam is inclined, the analytical solution can be obtained only for dams that are at lower height. Whenever the height of a dam is higher, then no analytical solution can be obtained, and only the use of step-by-step time integration can obtain a solution.

11

Modelling and numerical analysis of explosion underneath the vehicle

Sławiński G., Świerczewski M., Malesa P.

Journal of KONES

|

2017

|

Vol. 24, No. 4

279--286

EN

The article presents a method for numerical modelling of interaction of a shock wave on a simplified model of a light armoured vehicle. Detonation of the explosive material occurs centrally underneath the vehicle. The mass of an explosive charge was from 0.5 to 10 kg off TNT. Acceleration, displacement and kinetic energy of the floor plate/panel were verified during the tests. The model and numerical calculations were carried out using the following programs: CATIA, HyperMesh, LS-PrePost, LS-Dyna. CONWEP approach was applied to describe interaction of a pressure wave on the structure. For each case, the explosive charge was located at the same place under 700 mm from the top surface of the range stand. The results of the calculations present the effects of detonation under the vehicle without a protective system and with the protective system. The proposed protection system is made of low-density materials such as aluminum foam and cork. Thanks to such an approach, the effectiveness of the protective system will be checked to reduce the adverse physical quantities that threaten the health of the soldiers. Thanks to very simple solutions, it is possible to increase passive safety of passers and use of low-density materials will slightly increase the vehicle's mass leaving manoeuvrability at a similar level.

12

Modelowanie oddziaływania wybuchu i analiza dynamicznej reakcji konstrukcji

Lidner M., Szcześniak Z.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 2

86--89

PL

Przedstawiono własną metodę modelowania generacji i rozprzestrzeniania powietrznej fali uderzeniowej. Nawiązano do idei metody objętości skończonych z uwzględnieniem strat energii w przemianie adiabatycznej. Rozważono powietrzny wybuch ładunku skupionego. Wykonano kompleksową symulację przestrzenną propagacji gazów powybuchowych i fali uderzeniowej z reakcją dynamiczną wydzielonego elementu konstrukcyjnego.

EN

The paper presents a new own method of modelling of the air shock wave generation and propagation. Conception of the method refers to the idea of Finite Volume Method and takes into account energy losses with respect to an adiabatic process rule. A charge explosion in the air was analyzed. A congeneric simulation was done considering spatial propagation of post-explosion gases and air shock wave and also dynamic response of isolated structural element.

13

Modelling and numerical analysis of explosion under the wheel of light armoured military vehicle

Świerczewski M., Sławiński G.

Engineering Transactions

|

2017

|

Vol. 65, iss. 4

587--599

EN

The article presents a method for numerical modelling of a blast shock effect on unsprung parts of the military vehicle suspension. An explosive charge during the tests was placed under a vehicle wheel according to STANAG 4569 requirements. The mass of the charge is 10 kg of TNT, which corresponds to the highest level of safety – 4a. During the research, there was also tested an influence of application of Run Flat in the Tyre-Run Flat-Rim system on the propagation of a shock wave under the vehicle chassis. A model and numerical calculations were carried out with the use of the following programs: CATIA, HyperMesh, LS-PrePost, LS-Dyna. To describe an effect of a pressure wave on the structure, ALE approach was applied, which allowed mapping such processes as: detonation, wave propagation, interaction with a structure and ORFF system response.

14

Underwater Explosion Performance of RDX/AP-based Aluminized Explosives

Xiang D., Rong J., He X., Feng Z.

Central European Journal of Energetic Materials

|

2017

|

Vol. 14, no. 1

60--76

EN

To understand the underwater explosion (UNDEX) performance of RDX/AP-based aluminized explosives, six formulations of the explosives were prepared, with Al content varying from 30% to 55% and ammonium perchlorate (AP) content from 45% to 20%. A series of UNDEX tests that used a 1 kg cylindrical charge was conducted underwater at a depth of 4.7 m. The pressure histories of the shock wave produced at different positions and the bubble periods were measured. The coefficients of the similarity law equation for the shock wave parameters were fitted with experimental data. The effect of the aluminum/oxygen (Al/O) ratio on the performance of the energy output structure for RDX/AP-based aluminized explosives is discussed. The bubble motion during UNDEX was simulated using MSC.DYTRAN software, and the radius-time curves of the bubbles were determined. The results show that AP influences the detonation reaction mechanism of RDX/AP-based aluminized explosives, which causes different UNDEX performances. The bubble energy of the RDX/AP-based aluminized explosive was higher than that of RDX-based and HMX-based aluminized explosives.

15

Povyšenie ognetušaŝej èffektivnosti binarnyh gazoaèrozolʹnyh smesej udarnymi volnami

Balanyuk V. M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2017

|

Vol. 46, iss. 2

72--86

EN

Objective: Determination of the n-heptane diffusion flame-extinguishing efficiency of the combined method which uses a fire extinguishing aerosol, CO2 gases (N2) and the simultaneous impact in their environment of shock waves. The identification of a possible extinguishing mechanism for this method. Methods: In order to determine the possibility of extinguishing the diffusion flame of n-heptane by the combined use of CO2 or N2 gases, aerosol and the shock wave created by the explosion of the pyrotechnic charge, an experimental chamber was set up with a volume of 0.5 m3. Inside the chamber, a shock wave generator was installed, and a crucible with n-heptane was placed at a distance of 1.75 m from it. The gas was fed to the chamber through a gas meter. The pressure in front of the shock wave was measured with a BMP-180 pressure and temperature sensor for the Arduino controller, which operates on a piezoresistive basis. The photographic documentation of the extinguishing process by the combined action of aerosol, CO2 and N2 gases, and a shock wave was done using the Nikkon 1j4 camera with a frame rate of 1200 frames per second. Results: The scientific aspects of the increase in the fire-extinguishing efficiency of the gas-aerosol mixture are theoretically substantiated and experimentally confirmed in this paper. Accordingly, the combined impact of a series of shock waves and CO2 or N2 gases mixed with aerosol on the flame of n-heptane inside a chamber, leads to a significant increase in the extinguishing efficiency of such a method. It has also been demonstrated that the extinguishing aerosol concentrations decrease 8 times, and the gases concentration in the binary mixture with the aerosol decreases 4,6 times for CO2, and 4 times for N2 in a relation to their individual extinguishing concentrations when the diffusion flame of the n-heptane is exposed to a series of 3 shock waves with a frequency of 10 Hz and a total power of only 240 Pa. Conclusion: The characteristics of extinguishing the diffusion flame of n-heptane under the conditions of a special chamber were determined experimentally using the proposed combined extinguishing method. The tests have shown that the time for the onset of fragmentation decreases significantly after exposure to a series of shock waves, and the flame is then detached and dispersed at much lower concentrations of aerosol and gas mixture, which leads to faster extinguishing.

PL

Cel: Określenie skuteczności gaśniczej połączonych trójskładnikowych systemów gaśniczych wykorzystujących aerozol gaśniczy, gazy CO2 (N2) oraz jednoczesne oddziaływanie w ich środowisku fal uderzeniowych w gaszeniu płomienia dyfuzyjnego n-heptanu. Wyznaczenie możliwego mechanizmu gaśniczego omawianego sposobu. Metody: W celu zbadania możliwości gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu przy jednoczesnym zastosowaniu gazów CO2 lub N2, aerozolu i fali uderzeniowej powstającej wskutek wybuchu ładunku pirotechnicznego zbudowane zostało stanowisko badawcze w postaci komory o objętości 0,5 m3. W komorze umieszczono generator fal uderzeniowych, a w odległości 1,75 m od niego – tygiel z n-heptanem. Gaz dostarczany był do komory poprzez licznik gazowy. Pomiary ciśnienia na froncie fali uderzeniowej były wykonywane za pomocą czujników ciśnienia i temperatury BMP-180 kontrolera Arduino, działającego na zasadzie piezorezystancji. Dokumentacja zdjęciowa procesu gaśniczego z jednoczesnym działaniem aerozolu, gazów CO2 i N2 oraz falą uderzeniową była zrealizowana za pomocą aparatu Nikon 1j4, umożliwiającego rejestrację obrazu z szybkością 1200 klatek na sekundę. Wyniki: W artykule w sposób teoretyczny i eksperymentalny potwierdzone zostały aspekty naukowe zwiększenia skuteczności gaśniczej mieszaniny gazów i aerozolu. Zgodnie z nimi połączone oddziaływanie na płomień n-heptanu serii fal uderzeniowych oraz gazów CO2 lub N2 zmieszanych z aerozolem w komorze badawczej pozwala na znaczne zwiększenie skuteczności gaśniczej tej metody. Wykazano również, że przy działaniu na płomień dyfuzyjny n-heptanu serii 3 fal uderzeniowych o częstotliwości 10 Hz i mocy całkowitej 240 Pa stężenie gaśnicze aerozolu zmniejsza się ośmiokrotnie, a stężenie gazów w binarnej mieszaninie z aerozolem w przypadku CO2 zmniejsza się o 4,6 razy, a dla N2 o 4 razy w stosunku do stężeń gaśniczych tych substancji z osobna. Wniosek: W drodze eksperymentu określono właściwości gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu w warunkach specjalnej komory za pomocą zaproponowanej potrójnej metody. Badania wykazały, że po przejściu serii fal uderzeniowych czas rozpoczęcia fragmentaryzacji ulega znaczącemu skróceniu. Jednocześnie płomień odrywa się i dysperguje przy dużo niższych stężeniach mieszaniny aerozolu z gazem, umożliwiając szybsze gaszenie.

16

Numerical simulation of the auto-ignition and DDT by AMR

Tang X., Dziemińska E., Hayashi A. K., Tsuboi N., Asahara M.

Archivum Combustionis

|

2017

|

Vol. 37 nr 2

79--92

EN

In our previous work, combustion flows in a smooth tube are simulated with fixed computational meshes to investigate the auto-ignition and the subsequent deflagration to detonation transition (DDT). In this paper, we use another approach, which is adaptive mesh refinement (AMR) technology, to reproduce above detailed DDT as a pilot study of the further study of three-dimensional (3D) DDT with high resolutions and detailed chemical reaction mechanism. The auto-ignition and DDT are successfully captured by AMR system with a much smaller cost. The results are similar to the previous ones. In this paper especially the formation of precursor shock is discussed in details to present how the piston effect works and why the present initial condition can allow a rapid DDT. It is shown that due to the choice of initial conditions, the flame acceleration process in this work is carried out in a very short time because that the reflected shocks with an adequate strength successfully generate a region with high pressure and another region on the flame tip with a fresh gas of a high density. Subsequently, the pressure accumulation benefits the temperature distribution in the form of shock heating, especially in the boundary layer. An auto ignition triggers the DDT in the heated mixture in front of the flame.

17

PIV measurements of flow separation over laminar airfoil at transonic speeds

Stryczniewicz W., Placek R., Szczepaniak R.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 1

329--335

EN

The paper presents results of transonic flow field visualization over a laminar airfoil in high-speed wind tunnel. Quite recently, considerable attention has been paid to experimental investigations of an interaction between the shock and the boundary layer for aerodynamics applications. The purpose of the paper is to investigate development of the flow separation over laminar airfoil at transonic speeds. In a course of presented studies, the Particle Image Velocimetry (PIV) method was used for instantaneous velocity measurements of flow field in the test section of N-3 Institute of Aviation transonic wind tunnel. The object of the research was a laminar airfoil inclined at various angles. The effect of the varying angle of incidence on the flow filed was investigated. The freestream Mach number was 0.7. The results of the PIV measurements were analysed in order to identify the type of the separation from the measured velocity fields. Three forms of separation for low, medium and high angle of incidence was distinguished. The results are in good agreement with theoretical models reported in the literature. The study showed that application of quantitative flow visualisation technique allowed gaining new insights on the complex phenomenon of transonic flow over airfoil. The results of the presented research can be used for better understanding of the mechanism of the flow separation process in transonic flow over airfoils and fluid structure interactions.

18

Identification of the boundary layer shock wave interaction type in transonic flow regime

Placek R., Stryczniewicz W.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 2

285--292

EN

The paper presents various approaches to wind tunnel data analysis when identifying the shock wave boundary layer interaction type. The investigation was carried out in the transonic flow regime in the N-3 Wind Tunnel of Institute of Aviation. The Mach number was 0.7 and Reynolds number was approximate equal 2.85 million. The object of the research was a laminar airfoil in configuration without and with turbuliser device mounted on the upper model surface. In order to achieve turbulent boundary layer in front of the shock wave the carborundum strip was used. The effect of the varying angle of incidence on the flow filed was investigated. During experimental research, different means and test methods were applied (pressure measurements, Schlieren and oil visualisation, Particle Image Velocimetry (PIV), hot-film anemometry). The results were analysed in terms of the shock wave boundary interaction type. Most of results were in good agreement with theoretical models reported in the literature. The study showed that combination of various measurement techniques should be used in the shock wave boundary investigations in order to achieve more consistent and reliable conclusions. The results of the presented research can also be used for better understanding other mechanisms i.e. the boundary layer shock wave separation process in transonic flow regime.

19

Explosive charge impact on the openwork steel shield

Sławiński G., Świerczewski M.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 3

481--487

EN

The article presents the issue of increasing the passive safety of soldiers in a military vehicle, which is subject to loads resulting from an explosion IED or mine. Traditional methods of increasing security involve the application of additional layers, which are made using materials with high density. This approach contributes to the reduction of mobility and efficiency of a vehicle on the battlefield. For these reasons, it is necessary to search for a new structural design, which will benefit from a solution, which will not worsen the driving parameters of a vehicle in combat. Therefore, we propose a novel solution of openwork panel with dividers. The effectiveness of the system will be checked by verified on the bench traverse. The blast shock wave will be induced by detonation of HE charge at the central point over 430 mm from the top surface of the range stand. Experimental test will be used to validate the numerical model. After positive validation and verification, numerical model it can be used for other blast conditions or optimize protective shield. The problem considered in the study was solved numerically with the FEM using the following CAD-CAE systems: CATIA (to prepare a surface model), HyperMesh (division into finite elements), LS-Dyna (a solver), LS-PrePost (pre and post processor).

20

Measurements of parameters of water aerosol obtained by explosive method

Śmigielski G., Dygdała R., Kaczorowski M., Serejko G.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2016

|

nr 3

32--35

EN

In this article we have presented the results of the military training area measurements concerning the water aerosol obtained by explosive method, which is very good medium to extinguish an intermediate area fire. A dependence of the aerosol cloud diameter and shock wave pressure on the delay between main and upper charge detonations has been investigated. The obtained results allowed to estimate values of time delays guarantee highest efficiency and safety of firefighting system.

PL

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów poligonowych dotyczących tworzonego metodą wybuchową aerozolu wodnego, który jest bardzo dobrym medium do gaszenia pożarów obszarowych. Badano zależność ciśnienia fali uderzeniowej oraz średnicy chmury aerozolu od opóźnienia czasów detonacji ładunków wybuchowych umieszczonych wewnątrz kapsuły będącej źródłem aerozolu. Uzyskane wyniki pozwoliły określić wartości opóźnień spełniających kryteria najwyższej efektywności i gwarantujących bezpieczeństwo.