Расчет поражающего действия «Шахид-мобилей» Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 623.454.833

РАСЧЕТ ПОРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ «ШАХИД -МОБИЛЕЙ»

Алексей Алексеевич Борсук

Новосибирское высшее военное командное училище, 630117, Россия, г. Ново сибирск, ул. Иванова, 49, кандидат технических наук, заместитель начальника кафедры, тел. (383)332-50-45, e-mail: borsuk-79@mail.ru

Евгений Владимирович Проскуряков

Новосибирское высшее военное командное училище, 630117, Россия, г. Ново сибирск, ул. Иванова, 49, кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры, тел. (383)332-50-45, e-mail: saper67@mail.ru

Владислав Витальевич Молодоженов

Новосибирское высшее военное командное училище, 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Иванова, 49, курсант 4-го курса батальона войсковой разведки, тел. (923)183-80-13

В данной работе представлено исследование по применению зарядов для разрушения зданий и поражения личного состава, применяемых боевиками в «шахид-мобилях». За основу методики расчета поражающего действия взяты формулы Садовского.

Ключевые слова: «шахид-мобиль», критерий разрушения, ударная волна, избыточное давление, поражающее действие.

THE CALCULATION OF THE DAMAGING EFFECT OF "SHAHEED-MOBILE"

Aleksey A. Borsuk

Novosibirsk Higher Military Command School, 630117, Russia, Novosibirsk, 49 Ivanova St., Ph. D., Engineering Sience, Deputy head Department, tel. (383)332-50-45, e-mail: borsuk-79@mail.ru

Evgeny V. Proskuryakov

Novosibirsk Higher Military Command School, 630117, Russia, Novosibirsk, 49 Ivanova St., Ph. D., Professor of Department, tel. (383)332-50-45, e-mail: saper67@mail.ru

Vladislav V. Molodozhenov

Novosibirsk Higher Military Command School, 630117, Russia, Novosibirsk, 49 Ivanova St., Cadet 4 course battalion of the Army Intelligence, tel. (923)183-80-13

This paper presents a study on the application of charges for destruction of buildings and losses of personnel employed by the militants in the «shaheed-mobile». Based on calculation methodologies of the damaging effects taken formula Sadovsky.

Key words: «shaheed-mobile», the criterion of destruction, the shock wave overpressure, the damaging effects.

Транспортные средства, начиненные большим количеством взрывчатых веществ, и находящиеся под управлением смертников, так называемые «шахид-мобили», стали настоящим бичом войны на Ближнем востоке. Фугасные заряды

большой массы (несколько тонн в тротиловом эквиваленте) представляют реальную угрозу для гражданских и военных объектов. Террористические акты с применением фугасных зарядов большой массы совершались неоднократно и возможно повторение этих событий.

В качестве примера использован факт применения боевиками группировки «Джебхат Фатх аш-Шам» «шахид-мобиля» на базе автомобиля КАМАЗ-65115 в сирийском городе Алеппо 30 октября 2016 года. В результате атаки террористов погибли пять бойцов правительственных войск, еще семеро были ранены. Городской квартал в результате взрыва был частично разрушен.

В данной работе представлено исследование по применению самодельных фугасных зарядов для разрушения зданий и поражения личного состава. Рассмотрен вопрос доставки взрывчатого вещества (ВВ) аммонала (смесевого ВВ из аммиачной селитры и алюминиевой пудры), как наиболее часто применяемого ВВ кустарного производства к месту подрыва с помощью грузового автомобиля.

«Шахид-мобили», используемые боевиками для террористических актов, создаются на базе грузовых автомобилей, пикапов, других транспортных средств и управляются смертниками, подрывающими заряд. Для обеспечения возможности максимально приблизиться к объекту подрыва автомобили обшиваются стальными листами, противокумулятивными экранами, решетками и пр. Зачастую огонь из стрелкового оружия и противотанковых гранатометов не в состоянии поразить водителя или вызвать детонацию заряда (рис. 1).

Рис. 1. КАМАЗ-65115 (слева) и «шахид-мобиль» на его базе (справа)

В работе представлены критерии разрушения и выполнен расчет воздействия взрыва на кирпичные здания и личный состав. Рассчитаны зоны разрушения зданий и поражения личного состава. Результаты работы могут использоваться при определении допустимых расстояний до зданий и зон размещения личного состава. Существуют данные по воздействию ударных волн на различные объекты [1-3].

Результаты воздействия взрывных волн на различные объекты определя-

г ДРт

ются в основном максимальным избыточным давлением и удельным импульсом I фазы сжатия в волне.

Выбор характера нагружения при оценке поражающего действия ударных волн связан с соотношением длительности фазы сжатия в волне и периода собственных колебаний объекта Т (рис. 2). Если длительность фазы сжатия <о,25г, то нагрузку можно считать импульсной и условие разрушения объекта запишется в виде критерия по удельному импульсу:

т>1„

Рис. 2. Геометрическое представление критерия разрушения цели фугасным

, Ар -1

действием взрыва в фазовой плоскости

При г >10Т нагружение становится квазистатическим, и критерий разрушения записывается через избыточное давление.

Если параметры взрывной волны АРт , I соответствуют точке, лежащей выше кривой обобщенного критерия, то объект будет разрушен.

Радиус зоны полного разрушения зданий Rm рассчитывается [1] по формуле:

(1),

где т - масса тротила (или тротиловый эквивалент).

Радиус зоны 50% разрушения кирпичных зданий (м):

Рассмотрим конкретный пример, представляющий практический интерес.

Задача. Грузовой автомобиль КАМАЗ-65115 наполовину загружен самодельным ВВ аммонал (значительная часть грузоподъемности теряется за счет массы стальных листов защиты). Автомобиль находится на асфальтированной дороге в области стандартных кирпичных зданий.

Требуется рассчитать воздействие взрыва на здания: радиус зоны полного разрушения зданий (100% разрушений) и радиус зоны 50% разрушений.

Оценить воздействие взрыва на личный состав (ЛС): радиус зоны полного поражения ЛС (100% баротравмы), радиус зоны 50% баротравмы ЛС и безопасное расстояние для ЛС.

Справочные данные. Грузоподъемность автомобиля (в зависимости от модификации) ~ 15000 кг Энергия взрыва аммонала - 6,8 Мдж/кг Энергия взрыва тротила - 4,5 Мдж/кг

Решение. Оценим габариты груза. Пусть масса аммонала составляет 8 т. Плотность насыпного аммонала превышает 1 г/см3 = 1 т/м3, поэтому 8 тонн аммонала будут иметь объем не более 8 м3. Этот объем может быть размещен в габаритах 2 4 1 м. Аммонал может быть расфасован в мешки массой 40 кг и уложен в указанных габаритах.

Е = 6.8 МЗЕ х 80СЮ кг = 54400 МД*с. Энергия взрыва аммонала: кг

Тротиловый эквивалент взрыва: 4'~ ^^

Радиус зон разрушения зданий оценивается величиной R\00 ~ 80 м, R50 ~ 130 м.

Примечание. Вместимость топливных баков автомобиля (в зависимости от модификации) ~ 210 литров. С учетом необходимого расхода топлива для подъезда к месту подрыва пусть остаток в баках составляет 170 литров (136 кг). Энерговыделение дизельного топлива составляет 45 МДж/кг (источником кислорода может быть аммиачная селитра, входящая в состав аммонала). Дополнительное

Е = 45^^х136кг = 6120ВДК энерговыделение при взрыве может составить кг Это

эквивалентно энергии тротила массой 1360 кг Энерговыделение топлива приведет к увеличению длительности сжатия в ударной волне и усилит разрушения.

Вероятность баротравмы W личного состава (разрыв барабанных перепонок) измеряется в процентах и оценивается с помощью экспериментальных данных по величине избыточного давления Ар. Давление на фронте воздушной ударной волны Ар можно рассчитать по формуле Садовского (заряд тротила, наземный взрыв):

здесь: масса т измеряется в килограммах (тротилового эквивалента), расстояние г от заряда до объекта измеряется в метрах, избыточное давление Ар на фронте ударной волны получается в атмосферах.

Формулы Садовского позволяют моделировать результат взрыва по величине избыточного давления Дрт. Пусть масса заряда ВВ уменьшится в 1000 раз и составит 12 кг тротила, а расстояние до места взрыва уменьшится в 10 раз и составит

9 м. В этом случае избыточное давление в ударной волне будет таким же, как при

1

взрыве 12 т тротила на расстоянии 90 м (параметр ' не изменяется). Моделирование по избыточному давлению допускается в случае, если период собственных колебаний объекта Т значительно меньше длительности волны сжатия т+ и критерием разрушения является избыточное давление. При моделировании длительность ударной волны т уменьшается в 10 раз (в натурных условиях т+ составляет 70 мс, а на модели - 7 мс):

г + | = лс,[т]= л»

Рассмотрим воздействие волны сжатия на личный состав (барабанные перепонки). Барабанные перепонки реагируют на звуковые волны частотой /равной

1

10 кГц, период колебаний звуковых волн равен и составляет 0,1 мс, период собственных колебаний барабанных перепонок Т порядка этой величины. Длительность волны сжатия значительно превышает период собственных колебаний барабанных перепонок ЛС и моделирование допускается.

Безопасное расстояние для личного состава (W = 0 %) рассчитывалось по формуле:

Основные результаты расчетов по воздействию взрыва на окружающие объекты представлены в таблице.

Таблица

Разрушение объектов при взрыве аммонала массой 8 тонн

Объект Дню, м R50, м Д0, м

Здание(кирпич)

Личный состав

При нормальном отражении прямой ударной волны от жесткой стенки возможно увеличение давления в 8 раз. Такое большое увеличение давления в отраженной ударной волне объясняется тем, что на стенке происходит торможение потока газа, двигающегося за фронтом волны. Если ЛС находится вблизи жесткой стенки, то вероятность баротравмы значительно увеличится.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполнен расчет воздействия взрыва тротила массой 12 т на кирпичные здания и личный состав. Радиус полного разрушения зданий (100 %) составляет около 90 метров; радиус 50 % разрушений кирпичных зданий оценивается величиной 130 метров. Также выполнен расчет воздействия взрыва на личный состав, расположенный на открытой местности. Вероятность 100 % баротравмы личного состава ожидается в радиусе около 50 метров, на расстоянии 90 метров от места взрыва вероятность баротравмы оценивается величиной 50 %.

Исходя из проведенных расчетов, рекомендуется приближающиеся «ша-хид-мобили» уничтожать выстрелами из противотанковых средств (РПГ, ПТУР и пр.) на удалении до 700 метров, критической дистанцией является расстояние менее 350 метров.

В случае применения в качестве «шахид-мобилей» транспортных средств меньших размеров и, соответственно, грузоподъемности, критические дистанции могут сокращаться. Для уточнения расстояний требуется производить расчеты по предложенной в работе методике.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Средства поражения и боеприпасы: Учебник / А.В. Бабкин, В.А. Велданов, Е.Ф. Гряз-нов и др.; под общ. ред. В.В. Селиванова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.

2. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. Т. 2. М.: Физматлит, 2004.

3. Действие средств поражения и боеприпасов: Учебник / И.А. Балаганский, Л.А. Мер-жиевский. Новосибирск: НГТУ, - 2004.

© А. А. Борсук, Е.В. Проскуряков, В. В. Молодоженов, 2017