Оцінка параметрів повітряних ударних хвиль та захист від них балістичним пінобетоном

Юрій Войтенко; Володимир Воскобійник; Віктор Бойко; Ігор Чепков; Едуард Остапчук; Олександр Немчин; Дмитро Євдощук

doi:10.34169/2414-0651.2025.1(45).56-64

Оцінка параметрів повітряних ударних хвиль та захист від них балістичним пінобетоном

Автор(и)

Юрій Войтенко Інститут гідромеханіки НАН України
Володимир Воскобійник Інститут гідромеханіки НАН України
Віктор Бойко Інститут гідромеханіки НАН України
Ігор Чепков Центральний науково-дослідний інститут озброєння та військової техніки Збройних Сил України
Едуард Остапчук Центральний науково-дослідний інститут озброєння та військової техніки Збройних Сил України
Олександр Немчин Інститут технічної теплофізики НАН України
Дмитро Євдощук Інститут технічної теплофізики НАН України

DOI:

https://doi.org/10.34169/2414-0651.2025.1(45).56-64

Ключові слова:

заряд, повітряна ударна хвиля, захисні споруди, пінобетон, критична інфраструктура, жертовний шар

Анотація

Досліджено параметри повітряної ударної хвилі (ПУХ) при детонації стандартного заряду TNT (тротил) масою 1 кг при падінні її на перепони із балістичних пінобетонів чотирьох типів і обтіканні ПУХ цієї перепони. Товщина зразків пінобетону – 300 мм, щільність – 600 кг/м3. Для розрахунків використано емпіричні формули Садовського М.А. Встановлено задовільний збіг експериментальних даних з параметрами, розрахованими за формулами Садовського М.А. В експериментах було показано, що амплітуда ПУХ за перепоною із пінобетону зменшується в середньому у 8–30 разів. Наближені оцінки за даними досліджень інших авторів (Белінский І.В., Христофоров Б.Д.) прогнозують зменшення хвилі стиснення, яка розповсюджується по пінобетону, не більше, ніж в 5–10 разів. В результаті експериментальних досліджень було установлено, що ударні хвилі від вибухів перетворили відносно незначний верхній шар пінобетонних плит, що є «жертовним» шаром, на спресований порошок, через руйнування міжпорових перегородок. У площині поверхні пінобетонних плит, «жертовний» шар описувався уявним колом, що є проекцією вибуху. Величина «жертовного» шару пінобетону, зруйнованого ПУХ з фронтальної сторони, не перевищує 20–40 мм. Відкольних явищ з тильної сторони на зразках пінобетону при падінні ПУХ амплітудою 0,4–0,6 МПа не спостерігалось. Виділено 2 типи балістичного пінобетону з найбільш ефективним гасінням хвилі стиснення в ньому. Установлено, що найбільш ефективними з точки зору захисту об’єктів критичної інфраструктури від дії повітряних ударних хвиль є пінобетонні моделі захисної споруди, які армовані фіброю складу «А» та «Б» з нанесеним посилюючим шаром композитного матеріалу. Визначено, що при цьому на цих моделях спостерігалися найглибші зони деструкції балістичного пінобетону з фронтальної сторони захисної споруди.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

Юрій Войтенко, Інститут гідромеханіки НАН України

доктор технічних наук, професор

Володимир Воскобійник, Інститут гідромеханіки НАН України

доктор технічних наук

Віктор Бойко, Інститут гідромеханіки НАН України

доктор технічних наук, професор

Ігор Чепков, Центральний науково-дослідний інститут озброєння та військової техніки Збройних Сил України

член-кореспондент НАН України, доктор технічних наук, професор

Олександр Немчин, Інститут технічної теплофізики НАН України

доктор технічних наук, професор

Посилання

Huang, C.-Y., Liu, F., Xin, K., Gao, Y.-H. & Duan, Y.-P. (2024). Research on shock wave driving technology of methane explosion. Scientific Reports. Vol. 14. Pp. 14897. https://doi.org/10.1038/s41598-024-65797-5. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-65797-5

Yang, Z., Cheng, J. & Zhang, B. (2024). Deflagration and detonation induced by shock wave focusing at different Mach numbers. Chinese J. Aeronautics. Vol. 37. No 2. Pp. 249—258. https://doi.org/10.1016/j.cja.2023.06.029. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cja.2023.06.029

Kozlov, P.V., Bykova, N.G., Gerasimov, G.Ya., Levashov, V.Yu., Kotov, M.A. & Zabelinsky, I.E. (2024). Radiation properties of air behind strong shock wave. Acta Astronautica. Vol. 214. Pp. 303—315. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2023.10.033. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2023.10.033

Yang, Z. & Zhang, B. (2024). Investigation on the dynamics of shock wave generated by detonation reflection. Combustion and Flame. Vol. 270. P. 113791. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2024.113791. DOI: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2024.113791

Voskoboinick, V.A., Grinchenko, V.T. & Makarenkov, A.P. (2005). Pseudo-sound behind an obstacle on a cylinder in axial flow. Intern. J. Fluid Mech. Res. Vol. 32. № 4. Pp. 488—510. https://doi.org/10.1615/InterJFluidMechRes.v32.i4.60. DOI: https://doi.org/10.1615/InterJFluidMechRes.v32.i4.60

Voskoboinick, V., Kornev, N. & Turnow, J. (2013). Study of near wall coherent flow structures on dimpled surfaces using unsteady pressure measurements. Flow Turbulence Combust. Vol. 90. № 4. Pp. 709—722. https://doi.org/10.1007/s10494-012-9433-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s10494-012-9433-9

Onyshchenko, A., Kovalchuk, V., Voskoboinick, V., Voskobiinyk, A., Aksonov, S., Trudenko, D. & Hrevtsov, S. (2024). Establishing patterns of change in the coefficients of reflection, transmission and dissipation of wave energy depending on parameters of a permeable vertical wall. Eastern-European J. Enterprise Technologies. No. 4/5(130). Pp. 46—56. https://doi.org/10.15587/1729-4061-2024.309969. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309969

Bravo Celi, A., Falliano, D., Parmigiani, S., Suarez-Riera, D., Ferro, G.A. & Restuccia, L. (2025). Reuse of sheep wool fibers in the production of ultralightweight foamed concrete: effect of fiber treatment, length, and content on the mechanical properties. Fracture and Structural Integrity. Vol. 71. Pp. 317—329. https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.71.23. DOI: https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.71.23

Huang, H., Chen, F., Cao, K., Zhang, X. & Li, R. (2025). Damage evolution characteristics of steel-fiber-reinforced cellular concrete based on acoustic emission. Buildings. Vol. 15. P. 229. https://doi.org/10.3390/buildings15020229. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings15020229

Irfanullah, Gul A., Khan, K., Khan, I.U., ElDin, H.M.S., Azab, M. & Shahzada, K. (2024). Improving the lateral load resistance capacity of cellular lightweight concrete (CLC) block masonry walls through ferrocement overlay. Applications in Engineering Science. Vol. 18. P. 100180. https://doi.org/10.1016/j.apples.2024.100180. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apples.2024.100180

Lei, M., Liu, Z. & Wang, F. (2024). Review of lightweight cellular concrete: Towards low-carbon, high-performance and sustainable development. Construction and Building Materials. Vol. 429. P. 136324. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136324. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136324

Adushkin, V.V. & Korotkov, A.I. (1961). Parameters of the shock wave near the explosive charge during an explosion in air. PMTF. No. 5. Pp. 119—123.

Physics of explosion / Ed. Orlenko L.P. M.: Physmatlit. In 2 vol. 2004. Vol. 1. 832 p.

Tsikulin, M.A. (1960). Air shock wave during the explosion of a cylindrical charge of large length. PMTF. No. 3. Pp. 188—193.

Belinsky, I.V. & Khristoforov, B.D. (1976). On the dissipation of energy during an underground explosion. Explosive business. Coll. 76–33. M.: Subsoil. Pp. 178—184.

Mechanics. New in foreign science. Coll. of articles No. 26: Impact, explosion and destruction / Ed. Nikolaevsky V. N. M.: Mir. 1981. 239 p.

Downloads

Опубліковано

31.03.2025

Як цитувати

Войтенко, Ю., Воскобійник, В., Бойко, В., Чепков, І., Остапчук, Е., Немчин, О., & Євдощук, Д. (2025). Оцінка параметрів повітряних ударних хвиль та захист від них балістичним пінобетоном. Озброєння та військова техніка, 45(1), 56–64. https://doi.org/10.34169/2414-0651.2025.1(45).56-64