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

A numerical approximation of 2D coupled burgers’ equation using modified cubic trigonometric B-spline differential quadrature method

Kapoor Mamta, Joshi Varun

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2022

|

Vol. 27, no. 3

79--102

EN

In the present paper, trigonometric B-spline DQM is applied to get the approximated solution of coupled 2D non-linear Burgers’ equation. This technique, named modified cubic trigonometric B-spline DQM, has been used to obtain accurate and effective numerical approximations of the above-mentioned partial differential equation. For checking the compatibility of results, different types of test examples are discussed. A comparison is done between 2L and L∞ error norms with the previous, present results and with the exact solution. The resultant set of ODEs has been solved by employing the SSP RK 43 method. It is observed that the obtained results are improved compared to the previous numerical results in the literature.

4

Pomiary własności głowic odłamkowo-burzących

Długołęcki Andrzej, Dębiński Jarosław, Faryński Andrzej, Kwaśniak Tomasz, Słonkiewicz Łukasz, Ziółkowski Zbigniew

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2021

|

R. 50, z. 157

59--79

PL

W pracy poruszono problemy pojawiające się w trakcie badań głowic odłamkowo-burzących średniego kalibru, polegające na oddziaływaniu fal uderzeniowych (FU) generowanych przez lecące odłamki na wyniki pomiarów prędkości FU wytwarzanej przez samą głowicę (FUG). Opisano zastosowany przez autorów sposób ochrony czujników pomiarowych przed niszczącym oddziaływaniem odłamków. Zbadano rozkład wytworzonych odłamków pod względem rozmiarów i w funkcji kąta rozlotu. Zmierzono średnią prędkość najszybszych odłamków (2100 m/s) na bazie początkowych 10 m. Zbadano rozkład prędkości FUG w funkcji promienia propagacji.

EN

The paper deals with questions appearing at investigation of high explosive-fragmentation heads of medium calibre when the blast waves (BW) generated by the flying fragments affect the results of velocity of the BW generated by the head itself (HBW). A method used by the authors for protection of measurement sensors against destructive action of the fragments is described. Distribution of produced fragments regarding the sizes and in function of scattering angle was studied. Mean velocity of highest speed (2100 m/s) fragments was measured on the base of first 10 m. Distribution of HBW velocities in function of radius of propagation was measured.

5

Experimental investigation of cementitious materials using the prism technique

Messaoudi Rahma, Bouzerira Cherif, Grimes Morad, Oucief Hocine

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2020

|

Vol. 30, no. 1

196--212

EN

Numerous studies have shown that the non-destructive testing has proved the exceptional role in supervising the quality of concrete. Today, they represent an alternative that contributes to the resolution of materials diagnostic problems without altering them. This work presents an experimental study using a pulse-echo method that has the advantage of generating two types of wave (compressional and shear) by a mode conversion using just one transducer. The samples were made in a prismatic form. The results recovered from backscattered echoes are extracted using an estimation algorithm. These data were exploited to determine velocities of the tested material then the reflection coefficients for related them with the compressive strength. The tests were conducted with six samples with varied water/cement ratio. The results obtained showed that the prism technique has the potential to evaluate characteristics cementitious material using this proposed process.

6

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.

7

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.

8

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.

9

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.

10

Tušenie diffuzionnogo plameni n-geptana udarnoj volnoj

Balanyuk V. M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2016

|

Vol. 42, nr 2

103--111

EN

Objective: To determine the effectiveness of extinguishing diffusion flames of n-heptane with a shock wave (SW). Establishing a possible mechanism of suppression of diffusion flame with a shock wave on n-heptane С7Н16 flame. Determination of the intensity of the shock wave, which leads to extinguishing n-heptane flame under a special camera. Methods: To determine the possibility for extinguishing the diffusion flame by a shock wave, which occurs during the explosion of a pyrotechnic charge, equipment that looked like a camera with volume of 0.5 m3 was installed. A surge generator was placed inside it and a crucible with n-heptane was located at a distance of 1.75 m. The pressure measurement at the front of the shock wave was conducted using BMP-180 pressure sensor for Arduino controllers. Visualization of the extinguishing process of the shock wave was carried out using Nikon 1 j4 camera with the possibility of obtaining frames at a speed of 1200 frames per second. Results: This article presents as an experiment that the impact of a shock wave with front pressure of about 215 Pа in the chamber at a distance up to 2 meters on n-heptane flame, oleads to its suppression by tearing and defragmentation. Time periods, which confirm the effectiveness of fire-extinguishing of the shock wave, and the transition states of instability have been recorded on video at a frequency of 1200 frames per second. This way respective stages of the storyboard, time periods of flame instability at a pressure of 190 Pa SW, and extinguishing time capacity SW of 215 and 316 Pa were obtained . Conclusions: Extinguishing diffusion flames of n-Heptane shock wave with a power equal to approximately 215 Pа created in the chamber at a distance of 2 meters were theoretically analyzed and experimentally proven to be highly effective e. Based on presented theoretical deliberations a possible mechanism of interaction of shock wave – flame was created. As a result of tearing of the flames, reduction of the following parameters takes place: concentration of the reactants in the combustion zone, pressure, introducing additional gaseous components into the combustion zone, and a sharp decrease in temperature of gasaround the flame. The proposed extinguishing method can guarantee efficient extinguishing of diffusion flames at the initial stage of a fire in hard to reach places and spaces with flammable liquids.

PL

Cel: Zbadanie skuteczności gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu falą uderzeniową. Określenie możliwego mechanizmu gaszenia płomienia dyfuzyjnego falą uderzeniową na przykładzie płomienia n-heptanu С7Н16. Ustalenie mocy fali uderzeniowej, przy której rozpoczyna się proces gaszenia w warunkach laboratoryjnych przy użyciu specjalnej komory. Metody: W celu określenia możliwości gaszenia płomienia dyfuzyjnego falą uderzeniową, która powstaje podczas eksplozji ładunku pirotechnicznego przygotowano specjalnie wyposażone stanowisko z komorą o objętości 0,5m3, w której umieszczono generator fal uderzeniowych, a w odległości 1,75 m tygiel z n-heptanem. Pomiar ciśnienia na froncie fali uderzeniowej wykonywany był za pomocą czujnika ciśnienia i temperatury BMP-180 dla kontrolerów Arduino, praca którego oparta jest na działaniu piezorezystancyjnym. Wizualizację procesu gaszenia falą uderzeniową przeprowadzono z wykorzystaniem kamery Nikon 1 j4 z możliwością zapisu ujęć z prędkością 1200 kadrów na sekundę. Wyniki: W artykule wykazano eksperymentalnie, że wpływ fali uderzeniowej o cieśnieniu na jej froncie wynoszącym ok. 215 Pa na płomień n-heptanu w komorze w odległości do 2 metrów, prowadzi do jego tłumienia poprzez rozerwanie i defragmentację. Zakresy czasowe, które potwierdzają skuteczność gaszenia falą uderzeniową oraz przejściowe stany niestabilności zostały zarejestrowane na taśmę wideo z prędkością 1200 kadrów na s. W ten sposób otrzymano serię ujęć każdego etapu, okresów niestabilności płomieni przy ciśnieniu fali uderzeniowej równej 190 Pa, oraz chwili gaszenia fali o mocy 215 i 316 Pa. Wnioski: W pracy przeanalizowano teoretycznie oraz udowodniono eksperymentalnie wysoką skuteczność metody gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu falą uderzeniową o mocy równej ok. 215 Pa powstałą w komorze, w odległości do 2 metrów. Na podstawie przedstawionych rozważań teoretycznych opracowano możliwy mechanizm oddziaływania fala uderzeniowa – płomień. W wyniku rozerwania płomieni dochodzi do spadku parametrów takich jak: koncentracja substratów reakcji w strefie spalania, ciśnienia oraz wprowadzenia do strefy spalania dodatkowych składników gazowych oraz gwałtownego spadku temperatury gazów wokół płomienia. Zaproponowana metoda gaśnicza może zagwarantować skuteczne gaszenie płomieni dyfuzyjnych w ich początkowym stadium w zamkniętych i trudno osiągalnych miejscach oraz pomieszczeniach z płynami palnymi.

11

Povyšenie èffektivnosti gazovogo požarotušeniâ udarnoj volnoj

Balanyuk V. M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2016

|

Vol. 43, nr 3

81--93

EN

Objective: Determine the parameter in order to increase the effectiveness of fire extinguishing of CO2 and N2, as well as the power of the shock wave when they are all applied to extinguish a diffusion flame of n-heptane С7N16. Determine the properties of the proposed combined method of extinguishing the diffusion flame of n-heptane in a special test chamber. Methods: In order to determine the potential of the method of extinguishing the diffusion flame of n-heptane using, at the same time, CO2 and N2 and a shock wave, which occurs during the explosion of a pyrotechnic charge, a test station was prepared. It was a chamber of a volume of 0.5 m3 where a shock wave generator was located, and a crucible with n-heptane was placed at a distance of 1.75 m from it. Gas was delivered through a gasometer. The pressure at the front of the shock wave was measured using a pressure sensor and a temperature BMP180 for Arduino controllers, where the work is based on the piezoresistive effect. Visualization of the process of using, at the same time, CO2 and N2 and a shock wave was performed using Nikkon 1 j4 camera with the ability to record images at the speed of 1200 frames per second. Results: In this paper experimentally justified was the fact that combined action of a shock wave and CO2 or N2 on the n-heptane flame, in the chamber at a distance of 2 meters leads to its supression by bursting and defragmentation. Moreover it was experimentally proven that the extinguishing effect of the shock wave with the front pressure of 125 Pa ensures extinguishing with CO2 at a concentration level of 20.3% and N2 at 30.2%. Increasing the power of the shock wave up to 180 Pa allows to reduce the extinguishing concentration of CO2 to 8.2% and of N2 to 15.4%. Based in the analysis of a series of shots, it can be observed that the extinguishing time in comparison to extinguishing method using only a shock wave with the front pressure of approximately 215 Pa is three times shorter. Conclusions: The possibility of a significant increase in the efficiency of extinguishing using CO2 and N2 gases and a shock wave based on the example of a test n-heptane fire in a chamber at a distance of 2 meters was justified and experimentally demonstrated in this paper. Moreover, it has been proven experimentally that during extinguishing a n-heptane diffusion flame using a shock wave of 180 Pa, the necessary concentration of CO2 is reduced by two and a half, and in case of N2 – two times. The experiment confirmed that as a result of simultaneous use of a shock wave and extinguishing gas extinguishing, the time to extinguish the n-heptane diffusion flame significantly shortened. In the case of the CO2 the time required to extinguish the flame is 7 times shorter and in case of N2 it is up to 4.2 times faster as compared to extinguishing the flame using only a shock wave, which takes 350 milliseconds. The features of the proposed combined method of extinguishing the diffusion flame in a special chamber were determined using an experimental method. This includes, in particular, the fact that the start time of defragmentation is greatly reduced and the flame becomes less fragmented. As a result, the extinguishing process takes less time.

PL

Cel: Określenie parametrów mających na celu zwiększenie skuteczności gaśniczej CO2 i N2 oraz mocy fali uderzeniowej przy ich jednoczesnym zastosowaniu do gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu C7H16. Określenie właściwości zaproponowanego łączonego sposobu gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu w warunkach specjalnej komory testowej. Metody: Do określenia możliwości metody gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu za pomocą jednoczesnego gazów CO2 i N2 i fali uderzeniowej, powstałej w wyniku wybuchu ładunku pirotechnicznego, przygotowane zostało stanowisko w postaci komory o objętości 0,5 m3, w której umieszczony został generator fal, a w odległości 1,75 m tygiel z n-heptanem. Gaz dostarczany był przy użyciu gazometru. Ciśnienie na czole fali uderzeniowej mierzono za pomocą czujnika ciśnienia i temperatury BMP180 dla kontrolerów Arduino, którego praca jest oparta na działaniu piezorezystancyjnym. Wizualizację procesu jednoczesnego gaszenia gazami CO2 i N2 oraz falą uderzeniową przeprowadzono z wykorzystaniem kamery Nikon 1 j4 z możliwością zapisu zdjęć z prędkością 1200 kadrów na minutę. Wyniki: W pracy uzasadniono i wykazano eksperymentalnie, że wspólne działanie na płomień n-heptanu fali uderzeniowej i gazów CO2 i N2, w komorze w odległości 2 metrów prowadzi do jego tłumienia poprzez rozerwanie i defragmentację. Eksperymentalnie udowodniono, że działanie gaśnicze fali uderzeniowej o ciśnieniu na czole w wysokości 125 Pa zapewnia gaszenie CO2 w stężeniu 20,3% i N2 przy stężeniu 30,2%. Zwiększenie mocy fali uderzeniowej do 180 Pa pozwala na zmniejszenie stężenia gaśniczego CO2 do 8,2% i N2 do 15,4%. Na podstawie analizy serii ujęć można zaobserwować, że czas gaszenia w porównaniu do gaszenia tylko falą uderzeniową o ciśnieniu (na czole) około 215 Pa jest trzykrotnie krótszy. Wnioski: W pracy uzasadniono i dowiedziono eksperymentalnie możliwość znaczącego zwiększenia skuteczności gaśniczej gazów CO2 i N2 z wykorzystaniem fali uderzeniowej na przykładzie testowego pożaru n-heptanu w komorze w odległości do 2 metrów. Udowodniono eksperymentalnie, że podczas gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu falą uderzeniową o mocy 180 Pa potrzebne stężenie CO2 zmniejsza się dwuipółkrotnie, a N2 dwukrotnie. Eksperyment potwierdził, że w rezultacie jednoczesnego zastosowania fali uderzeniowej i gazu gaśniczego znacznemu skróceniu ulega czas gaszenia płomienia dyfuzyjnego n-heptanu. W przypadku z CO2 czas potrzebny do ugaszenia płomienia jest 7 razy krótszy, a N2 do 4,2 razy krótszy w stosunku do gaszenia wyłącznie falą uderzeniową, które zajmuje 350 milisekund. Metodą eksperymentalną określono cechy zaproponowanej łączonej metody gaszenia płomienia dyfuzyjnego w warunkach specjalnej komory. Należy do nich m.in. fakt, że czas rozpoczęcia fragmentacji znacznie się skraca i płomień ulega mniejszej fragmentacji. Dzięki temu gaszenie trwa krócej.

12

Numerical analysis of the risk of neck injuries caused by IED explosion under the vehicle in military environments

Mackiewicz A., Będziński R., Sławiński G., Niezgoda T.

Acta Mechanica et Automatica

|

2016

|

Vol. 10, no. 4

258--264

EN

As a result of an explosion under a military vehicle, the risk of threat to life and health of the crew increases. Examination of this event in terms of the security of soldiers comes down to a complex analysis of the mutual interaction of the body of a soldier, seating and structural elements of the vehicle. As a result, shock wave impacts can cause tremor resulting from the construction of the vehicle and acceleration of the passenger's body. This study attempts to analyze the impact of an explosion of an improvised explosive device (IED) under the military vehicle with the risk of cervical spine injuries of soldiers. The analysis was carried out using numerical methods in the LS-DYNA program and was carried out taking into account the variable displacement values and acceleration recorded during the\ explosion. The study used a model of the body of a soldier in the form of a Hybrid III 50th Male Dummy.

13

Walidacja eksperymentalna symulacji numerycznej oddziaływania fali wybuchu 1,5 kg TNT na płytę stalową

Ciepielewski R., Barnat W., Dybcio P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2015

|

T. 25, nr 56

5--10

PL

W pracy przedstawiono walidację eksperymentalną symulacji komputerowej oddziaływania impulsu ciśnienia pochodzącego od detonacji ładunku wybuchowego o masie 1,5 kg TNT na płytę. Przedmiotem badań była płyta stalowa o grubości 6 mm i wymiarach 500 mm x 500 mm wykonana ze stali S235JR. Badania eksperymentalne polegały na obciążeniu płyty oddziaływaniem dynamicznym wybuchu 1,5 kg TNT w odległości 400 mm od środka płyty. Głównym odniesieniem do wyników badań eksperymentalnych była trwała deformacja tylnej płaszczyzny płyty mierzona za pomocą naręcznego laserowego skanera. Model numeryczny wykorzystany do symulacji dynamicznej oddziaływania impulsu ciśnienia na płytę przygotowano w środowisku LS-Dyna. Płytę modelowano za pomocą elementów bryłowych/powłokowych. Oddziaływanie impulsu ciśnienia modelowano na dwa sposoby. W pierwszym przypadku zastosowano sprzężenie ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian). Taki sposób modelowania umożliwia interakcję pomiędzy ośrodkiem gazowym a badaną strukturą. Drugim sposobem modelowania było użycie funkcji CONWEP zaimplementowanej w środowisku LS-Dyna. W artykule porównano wyniki otrzymane obydwiema metodami z wartościami otrzymanymi eksperymentalnie. Uzyskano zadowalającą zgodność wyników analizy numerycznej z badaniami eksperymentalnymi.

EN

The paper presents experimental validation of computer simulation of impact pulse pressure from detonation of 1.5 kilograms of TNT on the flat face. Subject of the research was 6 mm thick and 500 mm x 500 mm steel plate made of S235JR. During experiment a dynamic impact load was applied to plate by explosion of 1.5 kg TNT at a distance of 400 mm from the center of the front face. Deformation of the plate’s back face was measured using a handheld laser scanner. The numerical model used to simulate the dynamic impact of the pulse pressure to the plate was prepared in LS-Dyna software. The plate was modeled with solid or shell elements. The impact of the pressure pulse was simulated in two ways. In the first case, the coupling ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) was used. This way of modeling can be used to take into account the interaction between the fluid medium and the test structure. The second way was the CONWEP modeling functions implemented in LS-Dyna software. The article compared the results obtained by both methods with values obtained experimentally. Good agreement with the results of numerical analysis and experimental research was obtained.

14

Zastosowanie odkształcenia plastycznego wywołanego nanosekundowym impulsem laserowym do oceny twardości dynamicznej

Radziejewska J.

Mechanik

|

2015

|

R. 88 nr 4CD

66--70

PL

Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych odkształceń plastycznych metali wywołanych impulsem laserowym. Badania przeprowadzono na laserze Nd:YAG o długości fali promieniowania 1064 nm i czasie impulsu laserowego 10 ns. Indukowaną impulsem laserowym falę uderzeniową wykorzystano do wywołania lokalnego odkształcenia plastycznego powierzchni materiałów. Przeprowadzono analizę możliwości wykorzystania badanego procesu do opracowania nowej metody pomiaru twardości dynamicznej materiałów.

EN

The paper presents experimental data of surface plastic deformation of 304 steel and two aluminum alloys caused by nanosecond laser pulse. The experiments were conducted on Nd:YAG laser on 1064 nm wavelength and 10 ns. The pressure wave was use to induced local surface plastic deformation of materials. The analysis of the possibilities of using the process to develop a new method for measuring dynamic hardness of materials under very high strain rate is shown.

15

Detekcja fal uderzeniowych w układach łopatkowych części niskoprężnych turbin parowych

Grzymkowska A.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 7CD

245--252

PL

W artykule przedstawiono wyniki numerycznych symulacji okołodźwiękowego przepływu pary przez ostatnie stopnie części niskoprężnej turbiny o mocy 50 MW. Celem przeprowadzonych symulacji była detekcja oraz lokalizacja fali uderzeniowej, występującej dla przyjętej geometrii układu łopatkowego. Przeanalizowano również wpływ zmiany wartości ciśnienia na wlocie do rozpatrywanych stopni turbiny na maksymalną wartość prędkości przepływu pary oraz wielkość obszaru kanału przepływowego zajmowanego przez przepływ okołodźwiękowy.

EN

In this article the results of the numerical simulations of the transonic steam flow through the last stages of the low-pressure section of the 50 MW turbine has been presented. The aim of the simulation was to detect and localise the shock wave, which occurs for the chosen blading geometry. The influence of the changes of the pressure at the inlet of the examined turbine stages on the flow velocity maximum value and the flow channel area occupied by the transient flow has also been analysed.

16

Badania w zakresie oceny zdolności ochronnych układów zabezpieczających przed rażącym działaniem wybuchu

Koślik P., Wilk Z.

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2015

|

T. 7

53--62

PL

W pracy przedstawiono metodykę badawczą związaną z oceną skuteczności oraz optymalizacji układów chroniących przed niszczącym wpływem wybuchu. Skuteczność ochrony zależy od wielu czynników między innymi od struktury i materiału, z jakiego zostały wykonane osłony, grubości poszczególnych warstw oraz ich wzajemnego położenia względem siebie. Wyniki prowadzonych w tym zakresie badań przyczynią się do opracowania konstrukcji osłon poprawiających bezpieczeństwo funkcjonariuszy służb mundurowych i specjalistów stosujących w pracy materiały wybuchowe oraz do ochrony szeroko rozumianej infrastruktury krytycznej.

EN

The paper presents a methodology of research related to the evaluation of the effectiveness and optimization of protection from the damaging effects of explosion and glaring effects of ammunition. The effectiveness of the protection depends on many factors inter alia the material from which the structure was made sheath, the thickness of the individual layers and their relative position to each other. This research will contribute to improving the safety of the uniformed services and professionals at work using explosives and to protect the broader critical infrastructure.

17

Ochrona załogi pojazdu wojskowego przed wybuchem min i improwizowanych urządzeń wybuchowych (IED)

Sławiński G., Niezgoda T.

Journal of KONBiN

|

2015

|

No. 1 (33)

113--122

PL

W wyniku eksplozji pod pojazdem militarnym wzrasta ryzyko zagrożenia życia i zdrowia załogi. Rozpatrywanie tego zdarzenia pod kątem bezpieczeństwa żołnierzy sprowadza się do złożonej analizy wzajemnych oddziaływań ciała żołnierza, siedziska i elementów konstrukcji pojazdu. W efekcie działania fali uderzeniowej występują oddziaływania powodujące drgania wynikające z wibracji konstrukcji oraz przyspieszenie ciała pasażera. W pracy podjęto próbę analizy wpływu eksplozji improwizowanego ładunku wybuchowego (IED) pod pojazdem militarnym na ryzyko powstania urazów kręgosłupa szyjnego żołnierzy. Analiza została wykonana z wykorzystaniem metod numerycznych w programie LS-DYNA i prowadzona była uwzględniając zmienne wartości przemieszczenia oraz przyspieszenia rejestrowane podczas wybuchu.

EN

Risk of danger for military vehicle crew life and health increases when explosion under vehicle appears. Consideration of this phenomenon in the aspect of soldiers safety is based on coupled analysis of soldier's body, car seat and vehicle construction elements. As the effect of blast wave interaction the vibrations of construction and passenger body acceleration appear. In the paper the analysis of improvised explosive device (IED) detonation under the military vehicle was carried out in the aspect of soldier neck spine injury. The analysis was made with the usage of numerical methods in LS Dyna computer code and considered the changeble values of displacement and acceleration registered during detonation.

18

Modelowanie zjawiska wybuchu w aspekcie oddziaływań wyjątkowych na budynek

Giżejowski M., Kwaśniewski L., Wierzbicki S., Juszczyk W., Szczerba R.

Inżynieria i Budownictwo

|

2015

|

R. 71, nr 8

434--438

PL

Omówiono modelowanie zjawiska wybuchu i związanych z nim oddziaływań na budynki jako wynik propagacji fali uderzeniowej od eksplozji. Na podstawie analizy literatury dokonano syntezy empirycznych metod wyznaczania parametrów fali uderzeniowej od detonacji ładunków zewnętrznych. Wyniki uzyskane z podejścia analitycznego porównano z wynikami eksperymentu w małej skali i analizy numerycznej.

EN

This paper focuses on issues related to modelling of blast phenomenon and related actions on buildings as a result of blast wave propagation. On the basis of the state-of-the-art review, empirical methods for determining of basic blast wave characteristics of external explosions were presented. Results arising from the application of analytical approach were confronted with those obtained from a small-scale natural experiment and numerical analysis.

19

Numerical simulations of a conceptual blade cooling with a working medium

Rogoziński K., Nowak G.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2015

|

Vol. 22, no. 3

267--278

EN

The development of steam power units aims to increase the working steam parameters as they are the main factors that determine the efficiency of energy conversion. Most state of the art units are designed for supercritical steam parameters. However, the temperature level of steam feeding the turbine is limited by thermal strength of the material used to make the machine components. In this situation, using nickel alloys or cooling the elements exposed to the impact of high temperatures could be the appropriate solution. The former is rather expensive and the latter – technically difficult. The cooling option would require that the cooled element should be fed by a steam with a very high pressure and with a lower temperature than the temperature in the machine flow system. This paper presents the concept of using working steam as the cooling medium after it is expanded in a convergent-divergent nozzle. In such a case, the cooling system is very simple and the performed simulations indicate, for example, that the turbine blades may be cooled in this way.

20

Moŝnoe, kompaktnoe èlektrogidravličeskoe ustrojstvo dlâ raskalyvaniâ obʺektov iz betona i gornyh porod pri provedenii spasatelʹnyh rabot

Tarkovskiy V. V., Vasilevich A. E., Balykin A. S., Stakheyko P. N., Levanovich A. V., Sakovich E. I., Filipovich S. M., Skripko A. N.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2015

|

Nr 4

91--105

EN

Aim: To ensure the safety of people during rescue operations who are engaged with the removal of rubble from destroyed buildings. Introduction: There are a large number of approaches used in dismantling and demolishing concrete structures during rescue operations. These include: explosives, pneumatic and hydraulic equipment, and petrol power cutters. Each of the known methods, in addition to advantages, has disadvantages. Therefore, there is a need to develop new and effective methods of dismantling and demolishing concrete structures. The authors propose utilization of an electro-hydraulic approach based on the use of plasma energy, which is generated when an electrical discharge occurs in a receptacle filled with water. A concrete structure is perforated with cylindrical holes, which are then filled with water. Special electrodes are inserted into the holes. After the insertion of special electrodes an electrical discharge is generated. This leads to the formation of an expanding plasma. Induced shock waves combined with water cause a mechanical stress to the structure being demolished. To achieve this goal it was necessary to address the following: – Perform an analysis of possible alternative devices, bearing in mind the purpose – Develop and prototype elements of the device – Produce and assemble elements of the device and test the laboratory model . – Analyze results of laboratory tests, eliminate identified defects, refine and adjust electric circuit and construction of the device. – Finalise a working model of the device and perform field trials. Conclusions: The developed device may be used to break up standard bricks and building structures. Power of the device can vary, depending on the size of the structure, which is being dismantled. An industrial sized device may be transported by a vehicle with a light duty chassis. Implications for practice: Protection of life and health of people, near to or buried under rubble. Ability to demolish bulky concrete structures. Elimination of harmful substance emissions. Avoidance of impact from shock and acoustic waves, flying debris and ability to set a course for a breach in a wall.

PL

Cel: Zagwarantowanie bezpieczeństwa ludzi w czasie odgruzowywania zniszczonych budynków podczas działań ratowniczych. Wstęp: Istnieje wiele metod rozbiórki i rozbijania konstrukcji z betonu podczas prowadzenia działań ratowniczych (np. użycie materiałów wybuchowych, sprzętu i narzędzi pneumatycznych i hydraulicznych oraz palnika benzynowego do cięcia tlenem itd.). Każda ze znanych metod ma nie tylko zalety, ale też i wady. Dlatego konieczne jest opracowanie nowych skutecznych metod niszczenia konstrukcji betonowych. W artykule autorzy zaproponowali wykorzystywanie metod elektrohydraulicznych, opartych na energii plazmy powstającej podczas wyładowania elektrycznego w przestrzeni wypełnionej wodą. W konstrukcji betonowej znajdują się otwory strzałowe, które wypełnia się wodą. Po wprowadzeniu do otworów specjalnych elektrod przeprowadza się wyładowanie elektryczne. Prowadzi ono do wytworzenia się powiększającej się plazmy. Fale uderzeniowe z wodą prowadzą do naprężenia mechanicznego niszczonego obiektu. Aby osiągnąć wyznaczony cel, należało: – przeprowadzić analizę możliwych alternatywnych wariantów urządzenia, biorąc pod uwagę jego przeznaczenie; – opracować i przygotować modele konkretnych mechanizmów i bloków urządzenia; – przygotować i przeprowadzić połączenie mechanizmów i bloków urządzenia, przeprowadzić prace montażowe i badania laboratoryjne modelu urządzenia; – przeprowadzić analizę badań laboratoryjnych urządzenia, wyeliminować wykryte wady, dopracować i poprawić schemat elektryczny i konstrukcję urządzenia; – opracować model urządzenia i przeprowadzić jego badania w terenie. Wnioski: Opracowane urządzenie może być używane do rozbijania standardowych bloczków i konstrukcji budowlanych. Moc urządzenia może być dostosowana do rozmiaru niszczonej konstrukcji. Model przemysłowy urządzenia może być przewożony samochodem z podwoziem o małej nośności.