Simulation of the impact resistance of Kilo type submarine loaded with non-contact mine explosion

• Autorzy: Szturomski B. , Kiciński R.

Identyfikatory

DOI

10.5604/0860889X.1237625

Warianty tytułu

PL

Symulacja wytrzymałości kadłuba okrętu podwodnego typu Kilo obciążonego falą ciśnienia od niekontaktowego wybuchu miny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents simulations of the state of stress and deformation of the Kilo class submarine hull loaded from pressure wave of non-contact mine explosion. To accomplish the task the finite element method was used. Pressure wave was described by T. L. Geers and K. S. Hunter model. The way of modeling the pressure wave using the acoustic medium implemented to CAE programs was shown. To describe the material an elastic-plastic model of Jonson-Cook which takes into account the speed of deformation was used. The paper presents pressure distribution on the Kilo type submarine hull exposed on 100 kg of TNT explosion load in front of the bow of the ship.

PL

W artykule przedstawiono symulacje stanu naprężenia i deformacji kadłuba okrętu podwodnego klasy Kilo obciążonego falą ciśnienia od niekontaktowego wybuchu ładunku TNT. Do rozwiązania zadania wykorzystano metodę elementów skończonych. Fala ciśnienia została opisana wzorami T. L. Geersa i K. S. Huntera. Pokazano sposób modelowania fali ciśnienia przy użyciu ośrodka akustycznego realizowanego w programach CAE. Do opisu materiału użyto modelu elastyczno-plastycznego Jonsona-Cooka, który uwzględniał prędkość odkształcenia. Scharakteryzowano rozkład ciśnienia na kadłubie okrętu podwodnego typu Kilo od wybuchu 100 kg TNT przed dziobem.

Słowa kluczowe

EN

impact resistance of the structure; model of the pressure wave; underwater explosion of TNT; acoustic medium

PL

odporność udarowa konstrukcji; model fali ciśnienia; wybuch TNT w wodzie; ośrodek akustyczny

• Wydawca: Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 58 nr 1 (208)
• Strony: 99--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szturomski B.

• Polish Naval Academy, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Śmidowicza 69 Str., 81-127 Gdynia, Poland

autor

Kiciński R.

• Polish Naval Academy, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Śmidowicza 69 Str., 81-127 Gdynia, Poland

Bibliografia

• [1] Abaqus 6.10, PDF Documentation, Theory Manual, Simulia, Dassault Systems, 2010.
• [2] Barnat W., Wstęp do modelowania wybuchu podwodnego pod pojazdem gąsienicowym, ‘Systems: Journal of Transdisciplinary Systems Science’, 2012, Vol. 16, No. 3 [Numerical ap-proach for modeling underwater explosion next to amphibious tracked vehicle — available in Polish].
• [3] Bathe K.-J., Wilson E. L., Numerical methods in finite element analysis, Prentice-Hall, Eng-lewood Cliffs, New Jersey 1976.
• [4] Ciślak J., Polska Marynarka Wojenna 1995, [in:] Ilustrowana Encyklopedia Techniki Wojskowej, Vol. 6, Warszawa 1995 [Polish Navy 1995, [in:] Illustrated Encyclopedia of Mili-tary Technology — available in Polish].
• [5] Cole R. H., Underwater Explosions, Princeton University Press, Princeton 1948.
• [6] Cudny K., Powierża Z., Wybrane zagadnienia odporności udarowej okrętów, Gdynia 1978 [Selected issues impact resistance ships — available in Polish].
• [7] Experimental and numerical study of the impact of blast wave created by explosive charge on the steel plate, ed. W. Barnat, K. Kowal-Michalska, R. J. Mania, ‘Review and Current Trends in Stability of Structure’, 2013, Vol. 3, pp. 383–399.
• [8] Geers T. L., Hunter K. S., An integrated wave-effects model for an underwater explosion bubble, Boulder 2002.
• [9] Grządziela A., Model of impact underwater detonation, ‘Journal of KONES’, 2011, Vol. 18, No. 2, pp. 145–152.
• [10] Grządziela A., Szturomski B., Kluczyk M., Modeling of the minehunters hull strength, ‘Interna-tional Journal of Modern Manufacturing Technologies’, 2012, Vol. IV, No. 1.
• [11] Johnson G. R., Cook W. H., A constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rate, and temperatures, International Symposium on Ballistics, The Hague, The Netherlands 1983, pp. 1–7.
• [12] Kiciński R., Symulacja deformacji kadłuba okrętu podwodnego od niekontaktowego wybuchu miny, B.Sc. thesis, AMW, Gdynia 2014 [Simulation of the impact resistance of submarine loaded with non-contact mine explosion — available in Polish].
• [13] Rajendran A. M., Last H. R., Garrett R. K. Jr., Plastic Flow and Failure in HY100, HY130 and AF1410 Alloy Steels Under High Strain Rate and Impact Loading Conditions, Army Research Laboratory, 1995.
• [14] Reid W. D., The Response of Surface Ships to Underwater Explosions, Defence Science and Technology Organisation, Melbourne 1996.
• [15] Stiepanow W. C., Sipilin P. M., Nawagin J. S., Pankratow W. P., Tłoczenie wybuchowe, War-szawa 1968 [Punching Explosive — available in Polish].
• [16] Włodarczyk E., Wstęp do mechaniki wybuchu, PWN, Warszawa 1994 [Introduction to the mechanics of explosion — available in Polish].

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)