Header image

BULETIN DE TEORIE MILITARĂ EDITAT DE
STATUL MAJOR AL FORŢELOR TERESTRE

|
|
|
|
|
|
DESPRE NOI
 
 
 
 

 
 
ACŢIUNEA MIJLOACELOR DE DISTRUGERE CLASICE ASUPRA CONSTRUCŢIILOR MILITARE
Locotenent-colonel ing.Fănel-Eduard IORGA

 

 

Interacţiunea proiectilului cu construcţia

Un proiectil (bombă) lansat(ă) asupra unei construcţii poate acţiona asupra acesteia în una din următoarele situaţii (figura nr.1):

a) în aer, deasupra construcţiei la o anumită înălţime de la suprafaţa acesteia, înainte de a ajunge în punctul de contact;
b) în aer, aproape de suprafaţa construcţiei, după ce în prealabil a atins construcţia şi a ricoşat;
c) pe suprafaţa construcţiei, alăturat acesteia;
d) în corpul construcţiei sau în elementele rezistente care protejează construcţia, după ce a pătruns la o anumită adâncime;
e) alăturat de obstacol sau la o anumită distanţă (r) de acesta şi la o anumită adâncime (h) în teren;
f) în interiorul construcţiei (în încăperea lucrării), după ce, eventual a străpuns stratul (straturile de protecţie).

Prima situaţie (a) apare atunci când asupra construcţiei sunt lansate proiectile, bombe care realizează efecte de suprafaţă. Sunt proiectilele explozive al căror efect principal îl reprezintă acţiunea schijelor sau proiectile echipate cu substanţe toxice, când se urmăreşte împrăştierea lor pe o suprafaţă cât mai mare. Când proiectilele, bombele care explodează în această situaţie sunt echipate cu o încărcătură activă mai mare, în funcţie de înălţimea H la care explodează, ele dau o acţiune generală, ca urmare a suprapresiunii din frontul undei de şoc rezultată din explozie.

Figura nr.1

 În cea de a doua situaţie (b), proiectilul în momentul lovirii construcţiei realizează o acţiune a şocului atât locală cât şi generală, iar după ricoşeu explodând la o mică înălţime (distanţă) faţă de construcţie, realizează o acţiune generală ca în cazul precedent. Urma (şanţul) pe care o lasă proiectilul la suprafaţa construcţiei este în funcţie de viteza, tăria şi unghiul de incidenţă al proiectilului, cât şi de rezistenţa materialului din care este alcătuită construcţia respectivă.

Dacă de la căderea bombei a trecut un timp suficient de mare în care efectul şocului a dispărut, explozia proiectilului determină o acţiune brizantă datorită acţiunii produşilor de detonaţie şi, în acelaşi timp, o acţiune generală ca urmare a propagării în material a undelor de deformaţie generate de şocul produşilor de explozie.

Când explozia are loc la un interval de timp mic de la realizarea contactului cu construcţia, în construcţie apar unde de deformaţie date atât de şocul realizat de cădere, cât şi de şocul produşilor de detonaţie. Apare o stare oscilatorie complexă de acţiune generală care poate conduce la realizarea oscilaţiilor stabilizate.

Explozia bombei (proiectilului) pe suprafaţa construcţiei după un timp mai mare de la căderea ei este asemănătoare cu acţiunea realizată de explozia încărcăturilor simple de exploziv folosite pentru distrugerea acestor construcţii atunci când ele sunt dispuse la suprafaţa construcţiei (neburate), cu menţiunea că la aceeaşi cantitate şi acelaşi tip de exploziv, efectele exploziei bombei vor fi mai mari, dat fiind burajul realizat de învelişul (corpul) bombei.

În situaţia prezentată în figura nr.1, proiectilul, până a exploda, realizează o acţiune generală ca urmare a şocului iniţial şi apoi o acţiune locală materializată prin pătrunderea proiectilului şi o mică dislocare a materialului în imediata sa vecinătate. După realizarea exploziei, acţiunea locală se amplifică prin crearea pâlniei de explozie ca urmare a efectului de brizanţă şi, în acelaşi timp, apare în construcţie o acţiune generală, ca urmare a undelor elastice de deformaţie determinate de şocul produşilor de explozie.

În situaţia când construcţia este o lucrare de fortificaţie cu planşeu stratificat (figura nr.1), proiectilul, după ce parcurge grosimea de mascare (vegetal) ajunge la salteaua de protecţie asupra căruia determină efecte ca şi în cazul precedent. Dacă proiectilul nu are suficientă energie cinetică pentru a străpunge salteaua de protecţie, atunci asupra structurii de rezistenţă a lucrării de fortificaţii va rezulta o acţiune generală, ca urmare a presiunii distribuite şi transmise prin stratul elastic (de distribuţie). Spre deosebire de celelalte structuri unde efectele acţiunii locale şi generale au loc concomitent, practic se suprapun, în cazul lucrărilor (elementelor) care folosesc saltele sau pinteni de protecţie, asupra lucrării propriu-zise nu intervine decât acţiunea generală şi care este cu mult diminuată.

În situaţia când bomba (proiectilul) pătrunde în pământ (figura nr.1), efectul exploziei va fi mai mare. Mărimea acestui efect asupra construcţiei va fi în funcţie de încărcătura utilă şi de distanţa de la proiectil la construcţie. Se va produce o acţiune locală asupra solului şi o acţiune generală asupra construcţiei.

Când bomba ajunge în poziţia lipită de construcţie, atunci va avea loc o acţiune locală a exploziei acesteia şi asupra construcţiei.

Acţiunea generală asupra construcţiei ca urmare a exploziei bombei în sol la o anumită distanţă de acesta se datorează undelor de şoc ce se propagă prin pământ şi prin construcţia respectivă.

Atunci când explozia este puternică şi are loc în pământ la distanţă mai mare, acţiunea acestor unde de şoc se resimte asupra construcţiei asemănător undelor seismice.

Pentru ca un proiectil să ajungă în interiorul construcţiei, are loc iniţial o acţiune generală a şocului apoi, concomitent cu aceasta, o acţiune locală materializată prin realizarea breşei de străpungere. Acest lucru se realizează cu proiectile perforante. Atunci când aceste proiectile sunt echipate cu încărcătura explozivă, ele determină în interiorul construcţiei efecte distructive foarte mari atât asupra mijloacelor şi a forţei adăpostite, cât şi asupra obstacolului în ansamblu. Exploziile ce au loc în spaţii limitate (închise) determină efecte cu mult mai puternice decât în spaţii deschise, şi aceasta din cauză că produşii de explozie neavând spaţiu pentru a se destinde, îşi păstrează pe timpul acţiunii lor valorile înalte ale parametrilor ce corespund pentru centrul exploziei.

Pentru lucrările de apărare, pătrunderea proiectilului în interior nu este admisă. Lucrările de apărare trebuie astfel proiectate încât să excludă cu desăvârşire acţiunea în interiorul lor a mijloacelor de distrugere.

 

Acţiunea locală

Acţiunea locală este materializată de acele deformaţii şi distrugeri ce au loc în materialul din care este alcătuit construcţia în imediata vecinătate a contactului acestuia cu mijlocul de distrugere aflat în acţiune.

Mărimea distrugerilor locale este în funcţie de mai mulţi factori, dintre care cei mai importanţi sunt:

- tipul proiectilului sau bombei (cu acţiunea fugară, ruptură-beton, perforant etc.);
- forma şi rezistenţa proiectilului;
- viteza rămasă (de contact) Vr a proiectilului;
- mărimea unghiului de contact a în punctul de incidenţă al proiectilului cu suprafaţa construcţiei;
- mărimea încărcăturii active cu care este echipat proiectilul;
- caracteristicile materialului din care este alcătuită construcţia.

 

Acţiunea locală a şocului (izbirii)

Principalul efect al acestei acţiuni este pătrunderea proiectilului (bombei) în construcţie. Pentru proiectarea lucrărilor de fortificaţii prezintă importanţă adâncimea de pătrundere şi timpul (durata) în care are loc această pătrundere. Pentru determinarea acestor mărimi trebuie evaluate, pe de o parte, energia de care dispune proiectilul în momentul realizării şocului, iar pe de altă parte, rezistenţa pe care o opune construcţia la înaintarea proiectilului.

 

Ecuaţia generală de mişcare a proiectilului în obstacol

Pe timpul înaintării în construcţie, proiectilul îşi pierde treptat din energia rămasă pe care a avut-o în momentul lovirii construcţiei, datorită forţelor de rezistenţă care apar, aşa cum se arată în figura nr.2.

Figura nr.2

Concomitent cu înaintarea sa în construcţie, proiectilul execută şi o mişcare de rotaţie în jurul axului său, ceea ce face să intervină în echilibru atât forţe rezistente de inerţie, cât şi momentele corespunzătoare.

Ecuaţia generală de mişcare a proiectilului în obstacol este sub forma:

Semnificaţia mărimilor din ecuaţia de mai sus este următoarea:

Rt, Rn, M – sunt componentele torsorului rezultant datorită rezistenţei la înaintare a proiectilului;
I – momentul de inerţie al masei proiectilului (este un moment mecanic);
m – masa proiectilului;
α,φ - unghiurile indicate în figura nr.3.

În funcţie de mărimea unghiului de contact (α) dintre tangenta la traiectoria proiectilului şi suprafaţa obstacolului se deosebesc două situaţii distincte (figura nr.3).
                                

Figura nr.3

 

a) când unghiul a este mai mare de 60°, în cele mai dese cazuri proiectilele ricoşează;
b) când unghiul a este mai mic decât 60° şi energia rămasă a proiectilului în momentul contactului cu suprafaţa obstacolului este mai mare, are loc pătrunderea.

 

Pătrunderea proiectilului în obstacole tari

Admiţând că viteza rămasă (Vr) a proiectilului (bombei) şi caracteristicile materialului din care este alcătuit obstacolul sunt parametrii principali ai interacţiunii proiectil-construcţie, efectele acţiunii locale în cazul unei construcţii de beton sunt reprezentate în figura nr.4.

                                   

Figura nr.4

Pentru unghiuri de contact α ≤ 60° şi viteze (V) suficient de mari ale proiectilului, acesta pătrunde în construcţie formând aşa-numita pâlnie de explozie (figura nr.4a).

Pentru construcţie cu grosime mai mică sau cu o rezistenţă mai mică, poate avea loc o străpungere completă a acestora (figura nr.4b).

Între aceste situaţii-limită pot apărea situaţii intermediare, şi anume (figura nr.4c):

1. Pentru o viteză rămasă (de contact) Vr,1 a proiectilului mică şi construcţia de grosimea H, efectul distrugerii locale este o pâlnie mică (de şoc sau de explozie); proiectilul părăseşte pâlnia;
2. La o viteză Vr,2 > Vr,1 şi aceeaşi grosime H, pâlnia de explozie se măreşte, proiectilul  rămâne sau nu în ea;
3. La o viteză Vr,3 > Vr,2 şi aceeaşi grosime H, pâlnia de explozie se termină cu gaură cilindrică, în care proiectilul rămâne încleştat până când are loc explozia; pentru proiectile cu calibrul d > 152 mm şi Vr < 400 m.s-1, gaura cilindrică poate lipsi.

Aceste distrugeri locale sunt însoţite de fisurări în material care pot străbate întreaga grosime a obstacolului, slăbindu-i considerabil rezistenţa şi uşurând distrugerile la loviturile următoare.

Proiectilul nu pătrunde în obstacol în linie dreaptă, ci capătă o traiectorie curbă complexă din cauza neomogenităţii mediului (armătura în cazul betonului armat, incluziuni de pietre, bolovani în cazul pătrunderii în sol), a efectului de rotaţie şi a unei mici balansări a proiectilului în mişcarea sa (figura nr.5).

 

                                        

Figura nr.5

 

Se consideră că proiectilul loveşte obstacolul sub un unghi a = 0 (figura nr.6)

  - ecuaţia de mişcare a proiectilului

                                    

Figura nr.6

în care:

d – este diametrul proiectilului (m);
P – greutatea totală a proiectilului (daN);
g – forţa gravitaţională (m.s-2) ;
m – masa proiectilului;
R = CSV;

Unde :

C – maleabilitatea materialului din care este confecţionat proiectilul;
S – suprafaţa secţiunii transversale a proiectilului.

Făcând notaţia:

care reprezintă coeficientul de maleabilitate a solului şi introducând coeficientul de formă al proiectilului (l), relaţia devine:

Adâncimea maximă de pătrundere va fi atunci când mişcarea proiectilului a încetat, adică V=0, astfel încât relaţia devine:

Relaţia a fost stabilită pentru situaţia în care proiectilul loveşte construcţia sub un unghi α = 0, iar mişcarea proiectilului s-ar face în linie dreaptă. Dar proiectilul (bomba) în cele mai dese cazuri realizează contactul cu suprafaţa construcţiei sub un unghi a diferit de zero, iar mişcarea proiectilului în interiorul construcţiei se face după traiectorie de formă complexă. Acest fapt impune ca relaţiei de mai sus să i se aducă anumite corecţii, şi anume:

a) Corecţii impuse de unghiul de contact α

Când se execută tragerea asupra pereţilor verticali ai construcţiei unghiul α are semnificaţia arătată în figura nr.7.

Figura nr.7

În planul de tragere (T) apare un unghi de incidenţă β, iar între acest plan şi planul (N) normal pe planul peretelui (P) apare unghiul g.

b) Corecţii impuse de forma traiectoriei proiectilului.

Unghiul a din punctul de contact se modifică pe parcurs. Sunt corespunzătoare următoarele corecţii:

sau atunci când se consideră că traiectoria de pătrundere în construcţie este un arc de cerc.

În relaţiile de mai sus n reprezintă coeficientul de înşurubare a proiectilului în construcţie şi are următoarele valori:

n = 1,72-1,82, la proiectilele cu bătaie mare;
n = 2,62, la proiectilele cu bătaie medie.

c) Influenţa formei şi a calibrului proiectilului este marcată în relaţiile de calcul a adâncimii de pătrundere, prin coeficientul λ.

Tabelul nr.1
Viteza iniţială (ms-1)

Lungimea ogivei lc în calibre

mai mare de 800

3,2-3,5

600-800

3,0-3,2

500-600

2,5-3,0

400-500

2,0-2,5

300-400

1,5-2,0

mai mici de 300

1,5



unde, λ1 este coeficient de influenţa formei proiectilului şi se determină cu relaţia:

Valori – lc – ale proiectilelor în funcţie de viteza lor iniţială

Viteza iniţială
a proiectilului
m/sec.

lc
(în calibre)

mai mare de 800

3,2 - 3,5

600-800

3,0 - 3,2

500    600

2,5 - 3,0

400-500

2,0 - 2,5

300-400

1,5 - 2,0

mai mici de 300

1,5

iar λ2 este coeficient de influenţă a calibrului şi se exprimă cu relaţia:

Lungimea părţii ascuţite lc, ca şi mărimea celorlalte elemente din relaţiile de mai sus (d,lc) şi care se exprimă în metri, se pot lua din tabelul nr.1.

 

Pătrunderea proiectilelor în medii omogene

Adâncimea de pătrundere este în funcţie de rezistenţa pe care o opune materialul stratului la înaintarea proiectilului, de calitatea oţelurilor din care este confecţionat şi viteza rămasă în punctul de incidenţă (punctul de contact cu mediul).

Rezistenţa opusă de stratul omogen este în funcţie de maleabilitatea materialului (C), de suprafaţa secţiunii transversale a proiectilului (S) şi de viteza de înaintare a acestuia prin strat (V), (figura nr.8).

                                          R=f (C.S.V.)

Figura nr. 8

Considerând proiectilul confecţionat dintr-un material ideal (nedeformabil), cu traiectorie verticală, relaţia diferenţială de echilibru dintre viteza de înaintare a proiectilului prin mediul omogen şi rezistenţa opusă de acesta este materializată în relaţia de mai sus.

Proiectilul cade sub un unghi faţă de suprafaţa obiectivului; acest unghi nu rămâne constant pe măsura înaintării lui în mediu, datorită variaţiilor de densitate existentă în acesta (figura nr.9).

Figura nr.9

În calculele pentru stabilirea pătrunderii proiectilului într-un mediu omogen se aplică o formulă corectată, de forma menţionată în relaţia de mai sus.

Pentru bombele de aviaţie se aplică un coeficient de corecţie unit : λ = 1,3 (bombe generale) şi λ2 = 1,5 (bombe ruptură beton).

Kptd  - coeficient de maleabilitate a mediului;
P - greutatea totală a proiectilului (kgf);
d- calibrul proiectilului măsurat în metri; 
Vr - viteza rămasă în punctul de incidenţă (m/sec);

- pentru proiectilele de artilerie, viteza rămasă se ia din tabelele de tragere de artilerie, sau se consideră 1/3 din viteza iniţială la gura ţevii;
- pentru bombele de aviaţie, se determină prin calcule cu una din relaţiile:
   - pentru bombe cu P= 5...250 kgf % 

P (kg)

5-50

50-100

100-200

200-250

μ

0,030

0,025

0,023

.0,021

 

μ - coeficient aerodinamic;
S -  suprafaţa secţiunii transversale a bombei (m2);
– pentru bombe cu P>250 kgf;  
H - înălţimea de lansare a bombei (m);
 – cazul general;  

V0 - viteza de zbor a avionului (m/sec);
g - acceleraţia gravitaţională.

În lipsa datelor necesare pentru determinarea vitezei rămase a bombelor de aviaţie în punctul de incidenţă, în calcule se consideră:

• V = 200 m/sec – pentru bombardament în picaj;
• V = 250 m/sec – pentru bombardament în zbor orizontal cu bombe ≤ 5 t ;
• V = 300 m/sec – pentru bombardament în zbor orizontal cu bombe între 5,1...9 t;
• V = 350 m/sec – pentru bombardament în zbor orizontal cu bombe mai grele de 9 t;
• % — unghiul de incidenţă exprimă valoarea unghiului format între tangenta la traiectoria proiectilului şi normala în punctul de incidenţă;
• n - coeficient în funcţie de tăria mediului;
        n = 1 pentru toate categoriile de pământuri şi material lemnos;
        n = 2 pentru betoane, piatră şi alte materiale foarte rezistente.

Pătrunderea în obstacole stratificate

În afară de factorii care influenţează pătrunderea proiectilelor în construcţii, în cazul pătrunderii în medii stratificate (figura nr.10) intervine în plus starea de agregare a materialului din care sunt alcătuite straturile. Relaţiile de calcul a pătrunderii diferă după cum straturile sunt din material solid, cu straturi de aer sau includ şi straturi de apă.

a) Pătrunderea în construcţii stratificate având straturile din material solid (cazul planşeelor stratificate).

Pentru calculul adâncimii de pătrundere în medii stratificate se pleacă de la relaţia:

Pentru un mediu alcătuit din „n” straturi având grosimile h1,h2, h3 ...hn-1, hn şi coeficienţii de maleabilitate (de pătrundere), K1,ptd, K2,ptd, K3,ptd ... Kn-1,ptd, Kn,ptd fiecărui strat îi va corespunde o viteză: Vr= V1,V2, V3 ... Vn.

Se determină relaţiile pentru calculul vitezelor corespunzătoare fiecărui strat, iar apoi se determină relaţia adâncimii de pătrundere.

Figura nr.10

- pentru limita dintre straturile n-1 şi n, viteza se determină cu relaţia generală:

Adâncimea de pătrundere în stratul n va fi:

  

Calculul se face succesiv de la stratul 1 spre straturile inferioare, considerând că proiectilul se opreşte în straturile respective şi calculându-se adâncimea de pătrundere cu relaţia de mai sus.

 

b) Adâncimea de pătrundere în construcţie aflată sub strat de apă

Acest calcul se referă la acţiunea bombelor. Viteza de contact a bombei la suprafaţa construcţiei aflată sub apă va fi mai mică decât viteza rămasă (Vr) de la contactul acesteia cu suprafaţa apei.

Diminuarea vitezei rămase se datorează pierderilor cauzate de şocul la suprafaţa apei şi de rezistenţa la înaintare pe care o opune stratul de apă.

Calculul adâncimii de pătrundere se face cu relaţia de mai sus în care intervine viteza de contact diminuată a bombei (V0). Calculul constă în determinarea pierderilor de viteză Dv cauzate de stratul de apă de grosime h (figura nr.11). Având în vedere cele de mai sus, rezultă:

Figura nr.11

 

unde:

Pentru determinarea pierderilor de viteză se folosesc relaţii:

1. Pierderea datorită şocului la contactul cu suprafaţa apei

 

în care:

m = masa bombei;
m1 – masa cantităţii de apă aderente de proiectil în mişcarea sa.

Valoarea lui m1 se determină cu relaţia:

   

unde:

Km – coeficient de aderenţă a masei de apă este în funcţie de forma bombei; pentru forma sferică Km = 0,5 iar pentru forma ascuţită, Km = 0,14;
r - densitatea apei (100 daN s2 . m-4);
w – volumul bombei în m3.

2. Pierderea vitezei datorită rezistenţei stratului de apă

    

în care Ho reprezintă înălţimea echivalentă a stratului de apă şi se determină cu relaţia:

    

u - coeficient de rezistenţă aerodinamică; pentru bombe, u = 0,09;
S – aria secţiunii transversale a bombei (m2).

Suma pierderilor de viteză va fi:

c) Pătrunderea în construcţii stratificate având straturi de aer

În cazul construcţiilor ce au planşee alcătuite din mai multe plăci din beton separate între ele cu straturi de aer sau al clădirilor cu mai multe niveluri, pătrunderea bombei (proiectilului) se studiază ţinând seama de mai mulţi factori, cum sunt: numărul plăcilor (planşeelor), caracteristicile materialului din care sunt alcătuite plăcile, viteza rămasă a bombei (proiectilului) etc.

Numărul de planşee care pot fi străpunse de bombă (proiectil) în cazul unei lucrări cu mai multe niveluri se poate determina cu relaţia:

unde:

n = numărul plăcilor ce se străpung;
= greutatea volumetrică a plăcilor (daN.m-3);
Rp = rezistenţa la pătrundere a materialului plăcilor şi se calculează cu relaţia:

 pentru beton B 200; Kptd= 1,2.10-6;

 

h – grosimea unei plăci (m);
q – încărcătura transversală a bombei;

 (daN.m-2)

 

    





 

 

 

 

Protecţia forţelor cu ajutorul structurilor gabionare

 

Acţiunea mijloacelor de distrugere clasice asupra construcţiilor militare

 

Scutul antirachetă – o nouă dimensiune a securităţii naţionalea

 

Tancul românesc – o istorie (2)

 

 

 

 

 

 

 

 


 
  Webdesign LTC Dragos Anghelache