This article contains a synthetic account of an underwater explosion and its effects. It presents diagrams of the gas bubble radius in the function of explosive charge mass and detonation depth as well the values of pressure on the front of a shock wave in the function of range and mass of TNT charge: 1, 10, 50, 250, 1000 kg (following T. L. Geers and K. S. Hunter). It also presents a classification of underwater explosions and their effect on a ship’s hull. It includes the classification of modern sea mines throughout the world and also contains a diagram which can be used to estimate the effects of a shockwave on a ship’s hull in the function of TNT charge mass, following the Cole’s formulas.
PL
W artykule zamieszczono syntetyczny opis wybuchu podwodnego i jego skutki. Przedstawiono wykresy promienia pęcherza gazowego w funkcji masy ładunku i głębokości detonacji oraz wartości ciśnienia na froncie fali uderzeniowej w funkcji odległości i masy ładunku TNT wynoszącej 1, 10, 50, 250, 1000 kg (według T. L. Geersa i K. S. Huntera). Przedstawiono klasyfikację wybuchów podwodnych i ich oddziaływanie na kadłub okrętu. Przedstawiono klasyfikację współczesnych min morskich świata. Opracowano wykres umożliwiający szacowanie skutków oddziaływania fali uderzeniowej na kadłub okrętu w funkcji masy ładunku TNT według wzorów Cole’a.
W pracy zamieszczono syntetyczny opis zagrożeń minowych na morzach i oceanach świata i skutki oddziaływań wybuchów podwodnych na konstrukcje statków morskich. Przedstawiono klasyfikację współczesnych min morskich świata. Przedstawiono klasyfikację wybuchów podwodnych i ich oddziaływania na kadłub statku. Opracowano wykres umożliwiający szacowanie skutków oddziaływania fali uderzeniowej na kadłub okrętu w funkcji masy ładunku TNT wg wzoru Cole’a.
EN
The paper presents description the effects of underwater mines explosions and effects of their interaction on structures of the ship. The classification of modern sea mines in the world and the classification of underwater explosions and their effects on the hull of the ship were presented Graph that allows estimation of the effects of the shock wave on the hull of the ship as a function of load mass TNT by Cole formula was created.
W pracy analizowano odporność udarową kadłuba okrętu podwodnego typu Kobben obciążonego falą ciśnienia od niekontaktowego wybuchu miny wykonaną w programie CAE przy zastosowaniu MES. Przedstawiono sposób modelowania i specyfikę zadania szybkozmiennego jakim jest wybuch. W zadaniu uwzględniono umocnienie materiału kadłuba okrętu w funkcji prędkości odkształcenia, który opisano równaniem Johnsona-Cook’a. Falę ciśnienia modelowano w ośrodku akustycznym. W pracy zamieszczono wyniki rozkładu naprężeń w kadłubie okrętu wywołane wybuchem ładunku 100 kg TNT przed dziobem okrętu, za rufą i pod stępką w odległości 15 m.
EN
The paper analyzed impact resistance of the hull of the submarine type Kobbenburdened pressure wave from the non-contact explosion of mines made in the CAE using FEM. The way of modeling high-frequency and specificity of the task which is a blast. The task included the strengthening of the material of the hull of the ship as a function of strain rate, which is described by the equation Johnson-Cook. Pressure wave was modeled using the acoustic center. The paper presents the results of stress distribution in the hull caused the outbreak load 100 kg of TNT in front of the bow, the stern and the keel at a distance of 15 m.
Artykuł przedstawia problem obliczeń konstrukcji kadłubów niszczycieli min wykonanych z laminatów GRP. Scharakteryzowano zadania niszczycieli min oraz przedstawiono problem odporności udarowej na falę detonacji podwodnej. Wskazano metody obliczeń parametrów fali wywołującej odkształcenia sprężyste kadłuba okrętowego oraz oddziaływanie dynamiczne na struktury wewnętrzne. Przedstawiono współcześnie stosowane metody realizacji konstrukcji kadłubów GRP oraz łączenia z elementami stalowymi.
EN
The paper presents the problem of calculating the hull structures of minehunters made from GRP laminates. It characterizes the task of minehunters and presents the problem of impact resistance to the waves of underwater detonations. This method of calculating the parameters of the indicated wave causing elastic deformation of the hull of the ship and dynamic effects on the internal structures. The paper presents the implementation of modern methods of constructing GRP hulls and connecting laminate with steel part.
Omówiono przesłanki, wyboru metody Lagrange’a do modelowania odporności udarowej okr ę tu. Przedstawiono wyniki szacowania odporności udarowej okrętu obciążonego ciśnieniem od niekontaktowego wybuchu podwodnego z wykorzystaniem uproszczonego modelu dyskretnego uproszczonego. Odniesiono uzyskane wyniki do eksperymentu.
EN
Discusses the rationale, choose the method of Lagrangian modeling of the impact resistance of the ship. Presents the results of estimating the impact resistance of the ship loaded with pressure from non- contact underwater explosion using a simplified model of a discrete simplified. They referred to the results of the experiment.
Celem pracy było opracowanie algorytmu obliczeniowego opisującego rozkład ciśnienia fali uderzeniowej w przestrzeni wywołany niekontaktowym wybuchem ładunku TNT oraz wykonanie procedury w języku programowania Fortran, opisującej powyższy rozkład ciśnienia w formie dyskretnej na zwilżonej powierzchni kadłuba okrętu. Symulacje przeprowadzono przy użyciu programu Abaqus. W pracy zaprezentowano również opisy przebiegów ciśnień według różnych ów oraz przedstawiono je na wykresach. Sformułowano także wnioski przemawiające za skutecznością używania algorytmu.
EN
The aim of this study is to develop a computational algorithm, describing the shock wave pressure distribution in the space induced by non-contact TNT explosion. The procedure describes pressure distribution on a damp surface of the hull. Simulations have been carried out using Abaqus/CAE. The study also shows the pressure waveform descriptions provided by various authors and presents them in charts. The formulated conclusions convince efficiency of the algorithm application.
Ship shock tests have been conducted for shock qualification of hull integrity and proper operation systems and subsystems. The ship shock trial identifies design and construction and it also validates shock hardening criteria. The main problem is that ship shock trials are costly. Numerical modeling and simulation, using FEM, may provide information to look into the details of fluid model, dynamic characteristics of ship hull and its internal component. The ship shock modeling and simulation has been performed and the predicted results were compared with ship shock test data made into sea trials. The preliminary studies of shock analysis approach are presented and the important parameters are discussed.
PL
Testy udarnościowe kadłubów prowadzone są w celu oceny ich integralności oraz poprawności działania wszystkich zamontowanych systemów. Testy udarnościowe pozwalają na identyfikację i ocenę konstrukcji oraz weryfikują odporność kadłuba. Głównym problemem jest ich wysoka cena z racji konieczności realizacji na prototypach. Modelowanie i symulacja za użyciem MES, może dostarczyć informacji do oceny bryły wody towarzyszącej, dynamicznych właściwości kadłuba i elementów wyposażenia. W artykule przedstawiono modelowanie i symulację uderzenia w fali uderzeniowej w kadłub a uzyskane wyniki porównano z wynikami poligonowymi.
Ships’ hull usually works in a hard environment caused by static forces and permanent dynamic loads. Modelling of dynamical reactions could bring information to the designer for recognizing the level of hazard for hull structure and propulsion system. A paper presents a proposal of identification of a degree of hazard the ship’s hull forced from underwater explosion. A theoretical analysis was made of influence of changes of hull structure in vicinity of shaft bearing foundations. Modelled signals and hull structure were recognized within sensitive symptoms of three sub models: model of hull structure, model of impact and model of propulsion system.
PL
W artykule zaprezentowano wyniki analizy i modelowania kadłuba odpornego na detonacje podwodne. Przeprowadzone badania ukierunkowano na określenie wpływu detonacji na strukturę okrętowej linii wałów. Podstawowym problemem sygnalizowanym w artykule jest zachowanie sztywności kadłuba poddanego detonacji. Badania obejmują modelowanie struktury kadłuba, modelowanie oddziaływania detonacji podwodnej oraz modelowanie elementów układu napędowego. Wszystkie modele są ze sobą powiązane a uzyskane wyniki są efektem zastosowanie narzędzi modelowych SIMULINK.
W artykule przedstawiono wstęp do modelowania wybuchu podwodnego oddziaływującego na pojazd specjalny. Zagadnienie to jest bardzo skomplikowane ze względu na parametry związane z ośrodkiem rozchodzenia się impulsu ciśnienia oraz ze względu na interakcje pomiędzy dwoma ośrodkami Eulera (wody i powietrza) oraz konstrukcji pojazdu.
EN
The article presents an introduction to numerical modeling of underwater explosion next to special vehicle. Main difficulties such as complicated description of mediums and interactions between Euler (water and air) and Lagrange (structure) domains are discussed.
Ships' propulsion plant usually works in a hard environment caused by static forces and permanent dynamic loads. Exciding of tolerated values of shaft alignments causes a damage of radial and thrust bearings in relative short time. Modeling of dynamical reactions could bring information to the designer for recognizing the level of hazard for propulsion system. A paper presents a proposal of identification of a degree of hazard to ship shaft line due to forces of shafts misalignment. A theoretical analysis was made of influence of changes in co-axiality of shafts resulting from elastic deformations of hull structure in vicinity of shaft bearing foundations. The main problem of naval vessels is a lack of dynamical requirements of stiffness of the hull. Modelled signals were recognized within sensitive symptoms of two sub models: model of propulsion system and model of shafts misalignment. Both sub models allow testing forces and their responses in vibration spectrum using SIMULINK software.
PL
Jednym z podstawowych problemów w konstrukcji okrętów jest brak precyzyjnych wymagań w zakresie sztywności kadłuba. Oddziaływania dynamiczne mogą powodować elastyczne odkształcenia, które oddziaływają na łożyska linii wałów. Referat prezentuje propozycję identyfikacji zagrożeń dla linii wałów okrętowych wynikających z przekroczenia parametrów współosiowości. Przedstawiono analizy teoretyczne dynamiki wału śrubowego z uwzględnieniem zagadnienia przesunięcia osi wału wynikającego z obciążeń dynamicznych kadłuba. Modelowanie reakcji dynamicznych może umożliwić budowę bazy danych dla potrzeb systemu monitoringu. Przedstawione modele wykonane w środowisku SIMULINK pozwalają testować reakcje dynamiczne spotykane w rzeczywistych warunkach eksploatacji okrętu.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Linie wałów są zazwyczaj obliczane i konstruowane indywidualnie dla wszystkich typów maszyn. Obliczenia są dokonywane z uwzględnieniem zadań stawianych maszynom, obciążeniom dynamicznym występującym w na łożyskach etc. Typowym przykładem konstrukcji jest linia wałów okrętów do zwalczania min. Współczesne okrętowe układy napędowe są obliczane przy obciążeniach statycznych, a w procesie prób zdawczych sprawdzane przy zmiennych obciążeniach. Podstawowym zadaniem obliczeniowym jest wyeliminowanie ewentualnych rezonansów drgań wzdłużnych, giętnych i skrętnych. Analiza obciążeń występujących w linii wałów okrętowych wskazuje na występowanie silnych oddziaływań dynamicznych wpływających na niezawodność układu napędowego. Oddziaływanie dynamiczne wybuchu podwodnego może spowodować powstanie nieoczekiwanych w obliczeniach wymuszeń. Wartości parametrów współosiowości mogą zostać przekroczone chwilowo, a nawet trwale. Powstające drgania powodują zmiany w zakresie dynamiki oraz powstawanie prędkości krytycznych drugiego rodzaju, które w efekcie są w stanie szybko zniszczyć układy łożyskowe. Modelowanie oddziaływań dynamicznych może dostarczyć informacji niezbędnych w procesie projektowania dla rozpoznania występujących zagrożeń w układzie napędowym niszczyciela min.
EN
Series shaft lines are calculated and constructed individually for all types of machines. Process of calculation covers specific profile of operation like a main task, no stationary, dynamical forces etc. The typical example of this kind of problem is minehunter propulsion system. Modern marine propulsion systems are calculated in static and finally checked for fatigue loads. Elimination of resonance forces need to be calculated shafts for identify axial, radial and torsion vibrations. Analyze of calculation of periodical and random sea loads, bring a strong effect on dynamic behavior of shaft lines bearings and finally on their reliability and survivability. Dynamical reaction caused by underwater explosions brings unexpected forces. The tolerated values of shafting alignment can be variable or permanently changed. Every transverse vibration in the shaft coupling makes disturbance of shafts rotation movement, it results in changes of second critical mode of velocity which provide to resonance and probability of bearing system damage. Modeling of dynamical reactions could brings information to the project data base for recognizing level of hazard for propulsion system of the naval vessels.
The article describes the case of m/s "Józef Wybicki" coming across a mine. The result of explosion was numerous damages of deck devices as well as in the power station. Despite the lack of damages in the hull the unit was not capable of continuing the cruise. The photographs presented in the article show important damages caused by impact load. The elements such as the trunk of the electric engine, bearings of the lines of hoisting appliance's shafts etc. made of fragile materials are the most vulnerable to damages. Another cause of the damages was construction solutions of mounting the ship's equipment that were susceptible to impact load, e.g. retaining mounting of electric engines. Elements of ship construction makes its own kind wave guide through which the propagation of the energy inwards of the battleship follows. The character of the flow of the energy in construction ship is difficulty to qualify. The diffraction, refraction and interference of waves appear in elements of the ship. Except damages of elements performed from fragile materials the damage in nodes of connections of steel-elements appears.
PL
W artykule przedstawiono przypadek wejścia na minę statku m/s "Józef Wybicki". Na skutek wybuchu nie kontaktowego wystąpiły rozliczne uszkodzenia zarówno w siłowni, jak i urządzeń pokładowych. Pomimo braku uszkodzeń kadłuba jednostka nie była zdolna do kontynuowania rejsu. Przedstawione w pracy wybrane zdjęcia obrazują istotne uszkodzenia powstałe w wyniku obciążenia udarowego. Najbardziej narażone na uszkodzenia były elementy wykonane z materiałów kruchych, takich jak korpusy silników elektrycznych, łożysk linii wałów wciągarek ładunkowych itp. Inną przyczyną występowania uszkodzeń były wrażliwe na obciążenia udarowe rozwiązania konstrukcyjne zamocowania wyposażenia okrętowego, zamocowania wspornikowe silników elektrycznych. Każdy z elementów konstrukcji okrętu stanowi swego rodzaju falowód, przez który następuje propagacja energii do wnętrza okrętu. Trudno jest określić charakter rozpływu energii w konstrukcji okrętu. W poszczególnych elementach występuje dyfrakcja, refrakcja oraz interferencja fal. Oprócz uszkodzeń elementów wykonanych z materiałów kruchych wystąpiły uszkodzenia w węzłach połączeń elementów stalowych.
Ships' propulsion plant usually works in a hard environment caused by static forces and permanent dynamic loads. Elastic strains from machine vibration can cause resonance of plastic strain of shell plating and foundation of shafting elements. Exciding of tolerated values of shaft alignments causes a damage of radial and thrust bearings in relative short time. The alignment deviations in the construction of ships propulsion shaft line has been an effect of tensile forces, compressive forces, bending moments and transverse vibration from disturbances of rotation movement. Modeling of dynamical reactions could brings information to the project data base for recognizing the level of hazard for propulsion system of the naval vessels. Recorded signals were recognized within sensitive symptoms of two models: model of propulsion system and model of underwater explosion.
PL
W artykule przedstawiono propozycję identyfikacji stopnia zagrożenia od obciążenia impulsowego wywołanego przez wybuch podwodny na okrętową linię wałów. Dokonano analizy teoretycznej wpływu zmian współosiowości wałów na prędkości krytyczne drugiego rodzaju wynikające z odkształceń sprężystych kadłuba w rejonie fundamentów łożysk nośnych. Przedstawiono wyniki pilotażowych badań na poligonie morskim z wykorzystaniem eksplozji podwodnej. Zaproponowano wstępny model matematyczny opisu eksplozji podwodnej uwzględniający masę ładunku oraz odległość od obiektu. We wnioskach przedstawiono sposób identyfikacji zagrożenia dla linii wałów przy wykorzystaniu analizy widmowej przebiegów czasowych sygnałów drganiowych rejestrowanych na łożyskach nośnych.
Celem pracy jest przedstawienie własnych doświadczeń na podstawie przeprowadzonych badań oraz danych z piśmiennictwa światowego na temat urazotwórczego wpływu podwodnej fali uderzeniowej, generowanej przez detonację materiałów wybuchowych, na organizm płetwonurka oraz załóg podwodnych obiektów pływających. W pracy omówiono fizyczną charakterystykę wybuchu oraz fali uderzeniowej. Szczególną uwagę zwrócono na patomechanizm i patofizjologię obrażeń spowodowanych falą uderzeniową (FU). W podsumowaniu przedstawiono kliniczny obraz obrażeń spowodowanych podmuchem, ich różnorodność i skomplikowany charakter oraz związane z tym trudności w udzielaniu pomocy poszkodowanym. Szczegółowo omówiono, na podstawie dostępnego piśmiennictwa, przyczyny i patomechanizm tzw. nagłej śmierci po wybuchu u członków załóg obiektów podwodnych.
Celem pracy było wyznaczenie zmiennego w czasie obciążenia dla modelu dyskretnego konstrukcji stalowej pojazdu morskiego specjalnego przeznaczenia. Pojazd pływający na odzie spokojnej, poddany zosta! oddziaływaniu impulsu ciśnienia wywołanego niekon-aktowym podwodnym wybuchem miny morskiej.
EN
The aim of the investigation was to determine the variable in time load for a discrete model of steel structure of special-purpose maritime vehicle. The floating vehicle was exposed to pressure impulse caused by non-contact underwater mine explosion.
Celem pracy było określenie stanu deformacji i naprężenia w stalowej konstrukcji pojazdu morskiego specjalnego przeznaczenia, pływającego na wodzie spokojnej, wywołanego falą ciśnienia od niekontaktowego podwodnego wybuchu miny. W odpowiedzi na zadane obciążenia, konstrukcja ulega trwałym deformacjom, a naprężenia osiągają wartości bliskie granicy wytrzymałości.
EN
The aim of the investigation was to determine the state of deformation and stress in a special-purpose maritime vehicle floating in calm water, caused by the pressure wave from non-contact underwater mine explosion. !n response to the given loads the structure undergoes plastic deformation, and stress values reach the strength limits.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki pomiaru zdolności do wykonania pracy w teście wybuchu podwodnego dla materiałów wybuchowych górniczych oraz przedstawiono przegląd literaturowy wyników pomiaru zdolności do wykonania pracy i kruszności materiałów wybuchowych uzyskiwanych w klasycznych metodach eksperymentalnych. Przedstawiono metodykę pomiaru zdolności do wykonywania pracy w teście wybuchu podwodnego stosowaną w badaniach oraz wyniki obliczeń energii fali uderzeniowej i pęcherza gazowego.
EN
The results of work capability measurement for mine explosive in an underwater blasting is presented in the paper and the literature is reviewed for the explosives' work capability and breakability figures obtainable with classic experimental methods. The methodology of the work capability measurements by underwater blasting employed in this investigation is also revealed as well as the calculated energy of the shock-wave and gas bubble.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W przypadku materiałów wybuchowych, które w trakcie wybuchu nie przereagowują całkowicie jeżeli masa ładunku nie przekracza 10 g niemożliwe jest zastosowanie standardowych metod określania zdolności do wykonania pracy takich jak próba Trauzla i metoda wahadła balistycznego. Odpowiednią metodą określania "siły" tych materiałów może być metoda wybuchu podwodnego, której analizę techniczną przedstawiono w niniejszej pracy. W pracy pokazano warunki techniczne jakie powinny spełniać: -zbiornik wodny do przeprowadzenia prób w metodzie wybuchu podwodnego, -sposób przygotowania i inicjowania ładunku materiału wybuchowego, -czujniki ciśnienia (typy, zakresy, itp.), -sposób rejestracji przebiegów ciśnienia. Uzyskane eksperymentalnie przebiegi ciśnienia są podstawą do określenia energii podwodnej fali uderzeniowej i energii pęcherza gazowego.
EN
In the case of such explosives which do not react entirely in the explosion when the load mass does not exceed 10g, it is impossible to apply standard methods of measuring their usefulness for the work such as Trauzl test or ballistic pendulum method. The right method to evaluate their "strength" can be the method of underwater explosion, whose technical analysis is here presented. The article enumerates technical conditions for: - the water tank for carrying the trials of underwater explosion, - the method of preparing and initiating the explosives, - pressure sensors (types, ranges, etc.), - the method of pressure flow registration. The experimentally obtained pressure flows constitute the basis for the determination of the energy of underwater shock wave and the energy of gas cavity.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.