הורדת הדו"ח השלם - National Building Research Institute

‫הערכת הנזק שנגרם לאלמנטי מבנה מגורים‬
‫טיפוסי מפצוץ פנימי‬
‫שלב ב'‬
‫דוד ינקלבסקי ולדימיר פלדגון יורי קרינסקי‬
‫דינה צמח עידן אדרי‬
‫המכון‬
‫הלאומי‬
‫לחקר‬
‫הבנייה‬
‫‪NATIONAL‬‬
‫‪BUILDING‬‬
‫‪RESEARCH‬‬
‫‪INSTITUTE‬‬
‫מיסודם של ‪Founded by‬‬
‫משרד הבינוי והשיכון‬
‫הטכניון –מכון טכנולוגי לישראל‬
‫‪MINISTRY OF CONSTRUCTION AND HOUSING‬‬
‫‪TECHNION ISRAEL INSTITUTE OF TECHNOLOGY‬‬
‫הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ‪Faculty of Civil & Environmental Engineering‬‬
‫‪2392102‬‬
‫הערכת הנזק שנגרם לאלמנטי מבנה מגורים‬
‫טיפוסי מפצוץ פנימי‬
‫שלב ב'‬
‫פרופ' דוד ינקלבסקי ד"ר ולדימיר פלדגון ד"ר יורי קרינסקי‬
‫דינה צמח ‪ M.Sc‬עידן אדרי ‪B.Sc‬‬
‫מלווי מחקר‪ :‬אינג' ליאו רובינס אינג' יעקב ירושלמי סא"ל בני ברוש‬
‫סא"ל צחי זרקו אינג' ראובן איתן אינג' נמרוד אייל‬
‫בהזמנת משרד הבינוי והשיכון‬
‫הזמנה מס' ‪2033030032‬‬
‫‪Copyright  2011 by D. Yankelevsky, V. Feldgun, Y. Karinski, D.Tzemakh, I.Edri‬‬
‫‪The Ministry of Construction and Housing and the Technion Research and‬‬
‫‪Development Foundation Limited, Haifa‬‬
‫חשון תשע"ב‬
‫חיפה‬
‫נובמבר ‪2399‬‬
‫למען הסר ספק מודגש בזאת כי החוקר‪ ,‬מוסד הטכניון למחקר ולפיתוח בע"מ והטכניון המכון‬
‫הטכנולוגי לישראל – אינם ולא יהיו אחראים לכל פגיעה ו‪/‬או נזק ו‪/‬או הוצאות ו‪/‬או הפסד‪ ,‬מכל‬
‫סוג ומין‪ ,‬שנגרם או עלול להיגרם לרכוש ו‪/‬או לגוף‪ ,‬כתוצאה ישירה או עקיפה‪ ,‬למקבל הדו"ח או‬
‫לצד ג' כלשהו‪ ,‬עקב דו"ח זה או בהקשר אליו‪ ,‬לרבות בשל יישום האמור בו‪.‬‬
‫תוכן עניינים‬
‫עמ'‬
‫תקציר ‪...........................................................................................................‬‬
‫מבוא ‪1 ............................................................................................................‬‬
‫‪ .1‬אנליזה של השפעת מיקום מטען במרחב סגור ‪3 ...............................................‬‬
‫‪ .2‬פילוג לחצי הדף על פני הקיר הפנימי בפיצוץ פנימי בכליאה חלקית ‪15 ...............‬‬
‫‪ 2.1‬ניסויי שדה ‪15 ............................................................................................‬‬
‫‪ 2.1.1‬מטרות הניסויי ‪15 ....................................................................................‬‬
‫‪ 2.1.2‬תיאור מבנה הפיצוץ ‪15 .............................................................................‬‬
‫‪ 2.1.3‬שיטת הניסוי ‪16 .......................................................................................‬‬
‫‪ 2.1.4‬פרמטרים של המטען ‪17 ............................................................................‬‬
‫‪ 2.1.5‬תוצאות ‪18 ..............................................................................................‬‬
‫‪ 2.1.6‬אנליזת הגברה בפינה ‪21 ...........................................................................‬‬
‫‪ 2.1.7‬ניתוח היסטוריות לחץ‪-‬זמן ‪21 ...................................................................‬‬
‫‪ 2.1.8‬מודל לחץ הגזים והשוואתו ל‪22 ..................................... UFC 3-340-02-‬‬
‫‪ 2.1.9‬ניתוח היסטוריות לחץ‪-‬זמן ‪24 ...................................................................‬‬
‫‪ 2.2‬סימולציות נומריות ‪25 ................................................................................‬‬
‫‪ 2.2.1‬הערות כלליות ‪25 .....................................................................................‬‬
‫‪ 2.2.2‬הדמיית בריחת לחץ ‪26 .............................................................................‬‬
‫‪ 2.2.3‬המודל הגיאומטרי ‪33 ...............................................................................‬‬
‫‪ 2.2.4‬השוואה ראשונה עם תוצאות הניסוי ‪36 ......................................................‬‬
‫‪ .3‬השפעת צורתם ומיקומם של פתחים על לחץ הדף‪38 .........................................‬‬
‫‪ 3.1‬פתח עגול בהשוואה לפתח ריבועי ‪39 .............................................................‬‬
‫‪ 3.1.1‬פתח עגול בהשוואה לפתח ריבועי ‪39 ..........................................................‬‬
‫‪ 3.1.2‬פתח מלבני ‪43 ..........................................................................................‬‬
‫‪ 3.2‬השפעת מיקום וכמות הפתים ‪52 ..................................................................‬‬
‫‪ 3.2.1‬פתחים בתקרה בלבד‪52 ............................................................................‬‬
‫‪ 3.2.2‬פתחים בקירות שונים ‪61 ..........................................................................‬‬
‫סיכום‪70 .........................................................................................................‬‬
‫מקורות ‪72 .....................................................................................................‬‬
‫‪.......................................................................................................................... Abstract‬‬
‫תקציר‬
‫במחקר נבחן התהליך של פיצוץ פנימי במרחב סגור לחלוטין או כלוא חלקית ונלמדה השפעתם של‬
‫פרמטרים שונים של גיאומטרית המרחב ושל הפתחים על לחצי ההדף ואימפולס הכולל הפועלים‬
‫על צידם הפנימי של קירות המרחב‪ .‬נערכה אנליזה של השפעת מיקום המטען במרחב סגור‬
‫לחלוטין‪ .‬נמצא שכאשר הפיצוץ אינו מתרחש על הרצפה‪ ,‬הלחץ המירבי בכל הזמנים מתפתח‬
‫בקודקוד הקרוב ביותר לפיצוץ‪ .‬בדפנות הקרובות למטען‪ ,‬הלחץ המרבי מתפתח תמיד בשיא‬
‫הראשון המתאים לגל הפוגע כאשר בנקודות פנימיות של הדפנות הרחוקות הלחץ המרבי מופיע‬
‫בשיאים מאוחרים יותר‪ .‬נערכה אנליזה של תוצאות ניסויי שדה לקבלת נתונים מדודים של‬
‫הלחצים בנקודות שונות בחלל הפנימי‪ .‬נבחנו פילוג לחצי הדף על פני הקיר הפנימי ותלות התנע‬
‫הכולל ותלות זמן ההגעה במשקל המטען‪ .‬נמצא היחס בין הלחצים המירביים בפינת הקיר‬
‫ובמרכז הקיר כתלות במידות יחסיות של המטען ושל החדר וכן גם היחס המתאים בין‬
‫האימפולסים בנקודות אלה‪ .‬היחס הנ"ל גדל יחד עם מסת המטען‪ .‬נקבעו פירוסי האימפולס‬
‫בכיוון האופקי‪ ,‬האנכי והאלכסוני על פני הקיר בזמנים שונים‪ .‬עוצמת האימפולס גדלה עבור‬
‫נקודה הנמצאת קרוב יותר לפינת הקיר‪ .‬צורת פירוס האימפולס כמעט אינה משתנה בזמן‪ .‬נערכו‬
‫סימולציות של פיצוץ במרכז המרחב הנתון בניסוי ונבדקו פרמטרים שונים של המודל הממוחשב‪.‬‬
‫ההשוואה עם תוצאות הניסוי מראה התאמה טובה עבור שיאים ראשונים ובאזור של דעיכת לחץ‬
‫משתייר כאשר באזור ביניים של הזמן הלחץ המחושב נמוך מהלחץ הנמדד‪ .‬נלמדה השפעת‬
‫גיאומטריה פנימית של המרחב על לחצי הדף וגם השפעת שינוים קטנים של מקום המדיד על‬
‫תוצאות המדידה‪ .‬נערכה אנליזה של השפעתם של צורה‪ ,‬כמות ומיקום הפתחים על אות הלחץ‬
‫ואות האימפולס הכולל הפועלים על דפנות המרחב בפיצוץ כלוא חלקית המרכז החדר‪ .‬נקבע‬
‫שכאשר הפתח )פתחים( נשאר במרכז הדופן המתאים‪ ,‬צורתו יכולה להשפיע על השיאים‬
‫ההתחלתיים )למעט השיא הראשון( של אות הלחץ אך אינה משפיעה על האימפולס הכולל הפועל‬
‫על אלמנט המבנה‪ .‬במקרה של פתח מלבני ההבדל הנ"ל בין השיאים בקיר הקרוב יותר לפתח‪,‬‬
‫בערכו המוחלט‪ ,‬גדל בתלות ביחסי המידות של המלבן והתלות היא כמעט ליניארית‪ .‬הזזת‬
‫הפתחים ממרכז התקרה וכמות הפתחים משפיעים על הן אות הלחץ והן על אות האימפולס‬
‫הכולל‪ .‬כאשר הפתח בתקרה ממוקם בסמוך לקיר‪ ,‬השיא הראשון בתמונת הלחץ במרכז הקיר זה‬
‫יהיה קטן משמעותית מהשיא השני‪.‬‬
‫מבוא‬
‫פיצוצים פנימיים‪ ,‬עלולים להתרחש עקב סיבות שונות‪ ,‬וכתוצאה מהתרחשותם הם גורמים נזק‬
‫רב לרכיבי המבנה ועלולים לגרום לכשל מקומי של המבנה ואף להתמוטטותו הכוללת ) ‪Griffiths‬‬
‫‪ .(et al, 1968‬עוצמת הנזקים תמיד חמורה ותלויה בנתונים הגיאומטריים והמיכניים של המבנה‬
‫ובנתוני הפיצוץ‪.‬‬
‫אנליזה חישובית של השפעת פיצוץ פנימי הינה מורכבת הן בגלל אופיים המורכב של הלחצים‬
‫הפועלים והן בגלל עוצמתם הגבוהה‪ .‬אומנם יש יתרון רב במניעת התרחשות הפיצוץ‪ ,‬אולם אם‬
‫בכל זאת אירע פיצוץ פנימי‪ ,‬יש עניין רב בהערכת הנזק המקומי והנזק הכולל הנגרמים עקב כך‪.‬‬
‫חלק מהנזקים המקומיים מתרחשים בתוך זמן קצר ביותר לאחר התרחשות הפיצוץ והם עלולים‬
‫כבר להוות תנאי התחלה לתהליך ההתמוטטות האפשרית של המבנה כולו ) ‪;Dorn et al, 1996‬‬
‫‪.(Luccioni et al, 2005‬‬
‫את החקירה החישובית של התפתחות הנזקים המקומיים המיידיים הללו ניתן לבצע בטכניקות‬
‫חישוב מורכבות יותר הכוללות את הצימוד של היווצרות הלחצים והתגובה הדינמית‬
‫)‪ ,(Chock, Kapania, 2001 ;Vaidogas, 2003 ;Corneliu, 2004‬או בטכניקות של היעדר צימוד‪,‬‬
‫בהן מחושבים הלחצים ולאחר מכן מחושבת התגובה )‪.(O’Daniel, Krauthammer, 1997‬‬
‫הבעיה הראשונה בתהליך החישוב ובהבנת התופעות הקשורות בפיצוץ הפנימי היא חיזוי הלחצים‬
‫הפועלים על חלקי המבנה במעטפת החלל בו מתרחש הפיצוץ )קירות‪ ,‬תקרות‪ ,‬מחיצות וכו'(‬
‫והכרות עם הקשרים שבין פרמטרים עיקריים הקשורים בכך‪ ,‬כמו מיקום המטען‪ ,‬כמותו וסוגו‪,‬‬
‫התכנית הגיאומטרית של החלל בו מתרחש הפיצוץ‪ ,‬מיקומם של פתחים )דלתות וחלונות( וכן‬
‫גורמים אחרים‪ .‬זוהי בעיה מרכזית בחשיבותה שבה יתמקד שלב המחקר הנוכחי‪ .‬מרכיב יסודי של‬
‫הבעיה‪ ,‬ההופך אותה גם למורכבת ולמסובכת‪ ,‬הוא המעטפת המבנית המגדירה מכשולים בהיקף‬
‫החלל בו מתרחש הפיצוץ‪ ,‬ומחייבת את ניתוח האינטראקציה בין גלי ההלם לבין המכשולים הללו‪.‬‬
‫בבעיה הכללית של פיצוץ באוויר החופשי ופיצוץ חופשי ליד מכשול טיפלו ספרים אחדים ) ‪Baker‬‬
‫‪ ,(Ben-Dor, 2000 ;A718300, 1974;Kinney, 1962 ;et al, 1983‬דו"חות מחקר רבים‬
‫) ‪ (Michael, Swisdak,1975‬ומדריכים )‪;TM-5-855-1, 1986 ;UFC 3-340-02, 2008‬‬
‫‪ .(AASTP-1, 2006‬המקרה הפשוט ביותר )והנדון ביותר( של אינטראקציה בין גלי הלם ובין‬
‫מבנה עוסק בפיצוץ חיצוני בקרבת מכשול מישורי )‪;Liang et al, 2002 ;Shear, Makino, 1967‬‬
‫‪ (Podlubnyi, Fonarev, 1974‬או מכשול בעל צורה )‪ .( Igra et al, 2003 ;Kivity, 1992‬כאשר‬
‫הפיצוץ פנימי‪ ,‬ההתנהגות מורכבת הרבה יותר והמידע הזמין הינו מוגבל יחסית ) ‪Yankelevsky‬‬
‫‪ .( Feldgun et al, 2011 ; Edri et al, 2010;Savir et al, 2009;et al, 2009‬סקר ספרות מפורט‬
‫בנושא של פיצוץ כלוא לחלוטין או בנוכחות פתחים בדפנות המרחב )בתקרה‪ ,‬ברצפה או בקירות(‬
‫נתון בפרק ראשון של המחקר )ינקלבסקי ואחרים‪ .(2009 ,‬יש להדגיש שברוב המחקרים )‪UFC 3-‬‬
‫‪Park ; Zalosh, 2008;Sklavounos, Rigas, 2006;Keenan, Tancreto, 1974 ,340-02, 2008‬‬
‫‪ (et al, 2008‬מקובל שרק השטח הכולל של הפתחים משפיע על אות הלחץ‪ ,‬אף על פי שצורת‬
‫‪2‬‬
‫הפתחים ומיקומם יכול לשנות את תמונת המצב של לחץ הדף הפועל על דפנות המרחב ) ‪Esparza‬‬
‫‪.( Baker, 1987;Hartman, Nagy, 1957 ;et al, 1975‬‬
‫בשלב א' של המחקר נבחן פיצוץ כלוא לחלוטין )ינקלבסקי ואחרים‪ .(2009 ,‬השלב הנוכחי של‬
‫המחקר נועד ללימוד ההשפעה של מיקום המטען בפיצוץ כלוא לחלוטין והשפעת הפתחים בדפנות‬
‫המרחב על אות הלחץ‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ .1‬אנליזה של השפעת מיקום מטען במרחב סגור‬
‫באופן כללי פיצוץ כלוא מתרחש במרחב תלת ממדי והאנליזה הכוללת חייבת להתחשב בתופעות‬
‫הנובעות מעובדה זו‪ .‬לכן דרושה הדמיה תלת ממדית של התהליך לבחינה של כל גורמי הפיצוץ‬
‫והתפשטות גלי הלם במרחב סגור כתלות במיקום הפיצוץ בתוך המרחב‪ .‬בפרק זה התופעה של‬
‫פיצוץ כלוא נלמדה על סמך דוגמה של פיצוץ במרחב קובייה סגור לחלוטין בעלת מידות ‪ 3x3x3‬מ'‪.‬‬
‫יש להדגיש שהודות לכלל הדמיות של הופקינסון‪-‬קרנץ )‪(Hopkinson-Cranz scaling law‬‬
‫)‪ (Baker, 1983‬ניתן יהיה להכליל את המסקנות של האנליזה למבנים קובייתיים בעלי מידות‬
‫אחרות‪ .‬לפי כלל הדמיות הנ"ל )ראה תרשים ‪ (1.1‬שינוי פרופורציונלי של מידות המערכת )מטען‪,‬‬
‫קירות‪ ,‬מרחקים וכו'( גורם להארכה מתאימה של הסיגנל )זמן הגעה‪ ,‬אורך הפולס של גלי הלם‬
‫והדף וכו'( אך לא משפיע על שיאי הלחצים והמהירויות‪.‬‬
‫תרשים ‪1.1‬‬
‫נבחנו ‪ 9‬מקרים הבאים של מיקום המטען בתוך המרחב כפי שמפורט בתרשים ‪ .1.2‬מקרה ‪1‬‬
‫שמתאים לפיצוץ במרכז המרחב ובאמצע הגובה‪ ,‬נלמד בשלב הקודם של המחקר ובפרק זה‬
‫משתמשים בו כמצב ייחוס לשאר המצבים‪ .‬עמודה ראשונה )שמאלית( מתאימה למקרים של‬
‫פיצוץ על ציר מרכזי של הקובייה )בגבהים של חצי הגובה ורבע הגובה ועל פני הרצפה(‪ .‬העמודה‬
‫השנייה מתאימה לפיצוצים באותם גבהים על ציר אנכי העובר דרך נקודת הרצפה הממוקמת‬
‫ברבע המרחק האופקי של הקובייה והעמודה השלישית )ימנית( מתאימה לפיצוצים על ציר אנכי‬
‫העובר דרך נקודה הממוקמת על אלכסון הרצפה‪ ,‬ברבע אורכו‪ ,‬ומתייחסת לפיצוצים במקומות‬
‫דומים לגובה ציר זה‪ .‬פאות מרחב הקובייה מסומנות בהתאם למסומן בתרשים ‪.1.3‬‬
‫‪4‬‬
‫מקרה ‪7‬‬
‫מקרה ‪4‬‬
‫מקרה ‪1‬‬
‫מקרה ‪8‬‬
‫מקרה ‪5‬‬
‫מקרה ‪2‬‬
‫מקרה ‪9‬‬
‫מקרה ‪6‬‬
‫מקרה ‪3‬‬
‫תרשים ‪1.2‬‬
‫תרשים ‪.1.3‬‬
‫תרשימים ‪ 1.4-1.12‬מתארים את מעטפות הלחצים בכל דפנות המרחב בכל המקרים הנבחנים‪.‬‬
‫ניתן לראות שכאשר הפיצוץ לא מתרחש על הרצפה‪ ,‬הלחץ המרבי מתפתח קודקוד )קודקודים(‬
‫הקובייה הקרוב לפיצוץ )קודקוד ‪ C‬בתרשים ‪ 1.3‬וקודקודים מתאימים לו מטעמי סימטריה של‬
‫‪5‬‬
‫מקור הפיצוץ(‪ .‬כאשר המטען מונח על הרצפה )תרשימים ‪1.6‬א'‪1.9 ,‬ג'‪ 1.12 ,‬ג'( הלחץ המרבי‬
‫מתפתח כמובן בנקודת הפיצוץ‪ ,‬ובקודקוד ‪ C‬מתפתח לחץ שני על פי גודלו‪.‬‬
‫‪CASE 1 Face: X=0cm‬‬
‫‪400‬‬
‫‪300‬‬
‫‪200‬‬
‫‪100‬‬
‫‪0‬‬
‫‪300‬‬
‫‪300‬‬
‫‪200‬‬
‫‪200‬‬
‫‪100‬‬
‫‪100‬‬
‫‪0‬‬
‫‪axis Y‬‬
‫‪0‬‬
‫‪axis Z‬‬
‫תרשים ‪ .1.4‬מקרה ‪) 1‬כל הדפנות(‬
‫‪CASE 2 Face: X=0cm‬‬
‫‪CASE 2 Face: Z=0cm‬‬
‫‪350‬‬
‫‪300‬‬
‫‪300‬‬
‫‪250‬‬
‫‪250‬‬
‫‪200‬‬
‫‪200‬‬
‫‪150‬‬
‫‪150‬‬
‫‪100‬‬
‫‪100‬‬
‫‪50‬‬
‫‪50‬‬
‫‪0‬‬
‫‪300‬‬
‫‪0‬‬
‫‪300‬‬
‫‪300‬‬
‫‪300‬‬
‫‪200‬‬
‫‪200‬‬
‫‪200‬‬
‫‪200‬‬
‫‪100‬‬
‫‪axis X‬‬
‫‪100‬‬
‫‪100‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪100‬‬
‫‪0‬‬
‫‪axis Y‬‬
‫‪axis Y‬‬
‫)א( רצפה ‪ABCD‬‬
‫‪0‬‬
‫)ב( כל הקירות‬
‫‪CASE 2 Face: Z=300cm‬‬
‫‪140‬‬
‫‪120‬‬
‫‪100‬‬
‫‪80‬‬
‫‪60‬‬
‫‪40‬‬
‫‪20‬‬
‫‪300‬‬
‫‪300‬‬
‫‪200‬‬
‫‪200‬‬
‫‪100‬‬
‫‪100‬‬
‫‪axis X‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫)ג( תקרה ‪A1B1C1D1‬‬
‫תרשים ‪ .1.5‬מקרה ‪2‬‬
‫‪axis Y‬‬
‫‪axis Z‬‬
6
CASE 3 Face: X=0cm
CASE 3 Face: Z=0cm
4
x 10
350
6
300
250
5
200
4
150
3
100
2
50
1
0
300
0
300
300
200
300
200
200
100
100
0
axis Z
0
200
100
100
0
axis Y
axis Y
‫)ב( כל הקירות‬
0
axis X
ABCD ‫)א( רצפה‬
CASE 3 Face: Z=300cm
120
100
80
60
40
20
300
300
200
200
100
100
0
axis Y
0
axis X
A1B1C1D1 ‫)ג( תקרה‬
3 ‫ מקרה‬.1.6 ‫תרשים‬
Problem 4 Face: X=0cm
Problem 4 Face: X=300cm
300
140
250
120
200
100
150
80
100
60
50
40
20
300
0
300
300
200
0
200
100
100
0
axis Z
300
200
200
100
BCB1C1 ‫)ב( קיר קרוב‬
100
0
axis Z
axis Y
0
axis Y
ADA1D1 ‫)א( קיר רחוק‬
Problem 4 Face: Y=0cm
Problem 4 Face: Z=0cm
350
350
300
300
250
250
200
200
150
150
100
100
50
50
0
300
0
300
300
200
200
100
axis Z
300
200
0
0
axis X
200
100
100
axis Y
100
0
DCD1C1 ,ABA1B1 ‫ תקרה וקירות צד‬,‫)ג( רצפה‬
4 ‫ מקרה‬.1.7 ‫תרשים‬
0
axis X
7
Problem 5 Face: X=0cm
Problem 5 Face: X=300cm
200
500
150
400
300
100
200
50
100
0
300
0
300
300
200
300
200
200
100
100
0
axis Z
0
200
100
100
0
axis Z
axis Y
0
axis Y
ADA1D1 ‫)א( קיר רחוק‬
BCB1C1 ‫)ב( קיר קרוב‬
Problem 5 Face: Y=0cm
Problem 5 Face: Z=0cm
500
500
400
400
300
300
200
200
100
100
0
300
0
300
300
200
0
200
100
100
0
axis Z
300
200
200
100
100
0
axis Y
axis X
DCD1C1 ,ABA1B1 ‫)ד( קירות צד‬
0
axis X
ABCD ‫)ג( רצפה‬
Problem 5 Face: Z=300cm
200
150
100
50
0
300
300
200
200
100
100
0
axis Y
0
axis X
A1B1C1D1 ‫)ה( תקרה‬
5 ‫ מקרה‬.1.8 ‫תרשים‬
Problem 6 Face: X=300cm
Problem 6 Face: X=0cm
400
300
250
300
200
200
150
100
100
50
0
300
0
300
300
200
axis Z
300
200
200
100
100
0
0
axis Y
BCB1C1 ‫)ב( קיר קרוב‬
200
100
axis Z
100
0
0
axis Y
ADA1D1 ‫)א( קיר רחוק‬
8
Problem 6 Face: Y=0cm
Problem 6 Face: Z=0cm
400
4
x 10
300
8
200
6
4
100
2
0
300
0
300
300
200
200
100
300
200
100
0
axis Z
0
200
100
axis X
100
0
axis Y
DCD1C1 ,ABA1B1 ‫)ד( קירות צד‬
0
axis X
ABCD ‫)ג( רצפה‬
Problem 6 Face: Z=300cm
300
250
200
150
100
50
0
300
300
200
200
100
100
0
axis Y
0
axis X
A1B1C1D1 ‫)ה( תקרה‬
6 ‫ מקרה‬.1.9 ‫תרשים‬
Problem 7 Face: X=0cm
Problem 7 Face: X=300cm
200
500
150
400
300
100
200
50
100
0
300
0
300
300
200
axis Z
300
200
200
100
100
0
0
‫)ב( קירות קרובים‬
0
‫)א( קירות רחוקים‬
Problem 7 Face: Z=0cm
500
400
300
200
100
0
300
300
200
200
100
100
0
100
0
axis Z
axis Y
axis Y
200
100
0
axis X
‫)ג( רצפה ותקרה‬
7 ‫ מקרה‬.1.10 ‫תרשים‬
axis Y
9
Problem 8 Face: X=0cm
Problem 8 Face: X=300cm
500
1400
1200
400
1000
300
800
600
200
400
100
200
0
300
0
300
300
200
300
200
200
100
0
axis Z
0
200
100
100
100
0
axis Z
axis Y
‫)ב( קירות קרובים‬
0
axis Y
‫)א( קירות רחוקים‬
Problem 8 Face: Z=300cm
Problem 8 Face: Z=0cm
500
1400
400
1200
300
1000
800
200
600
100
400
200
0
300
0
300
300
200
300
200
200
100
0
axis Y
0
200
100
100
100
0
axis Y
axis X
‫)ד( תקרה‬
0
axis X
‫)ג( רצפה‬
8 ‫ מקרה‬.1.11 ‫תרשים‬
Problem 9 Face: X=300cm
Problem 9 Face: X=0cm
1000
800
250
600
200
400
150
100
200
50
0
300
0
300
300
200
100
300
200
200
100
0
axis Z
0
200
100
100
0
axis Z
axis Y
‫)ב( קירות קרובים‬
0
axis Y
‫)א( קירות רחוקים‬
Problem 9 Face: Z=0cm
Problem 9 Face: Z=300cm
4
x 10
8
250
6
200
150
4
100
2
50
0
300
0
300
300
200
axis Y
300
200
200
100
100
0
0
axis X
200
100
axis Y
‫)ד( תקרה‬
100
0
0
axis X
‫)ג( רצפה‬
9 ‫ מקרה‬.1.12 ‫תרשים‬
‫‪10‬‬
‫בכל הדפנות הקרובות למטען )כולל ברצפה במקרים של פיצוץ ללא מגע( המקסימום המקומי של‬
‫לחץ מרבי מופיע בקודקוד )קודקודים( ופילוג לחצי השיא )צורת המעטפת( די חלק‪ .‬בקירות‬
‫רחוקים מהמטען )או בתקרה‪ ,‬כאשר המטען אינו ממוקם באמצע הגובה( פילוג מאמצי השיא‬
‫הרבה יותר מורכב‪ ,‬בעל מספר שיאים מקומיים והלחץ המרבי )בדופן זה( יכול להתפתח הן בפינה‪,‬‬
‫הן לאורך הצלע )תרשימים ‪ 1.8‬א'‪ ,‬ה'‪ 1.9 ,‬א'‪ ,‬ה'‪ 1.10 ,‬א'( ולפעמים )מטען על הרצפה( אפילו‬
‫בנקודה פנימית של הדופן )תרשימים ‪ 1.6‬ג'‪ 1.12 ,‬ג'(‪ .‬בדפנות הקרובים למטען‪ ,‬הלחץ המרבי‬
‫מתפתח תמיד בשיא הראשון )תרשים ‪(1.13‬‬
‫‪Case 1 point 7‬‬
‫‪Case 5 point 7‬‬
‫‪450‬‬
‫‪450‬‬
‫‪400‬‬
‫‪400‬‬
‫‪350‬‬
‫‪350‬‬
‫‪300‬‬
‫‪300‬‬
‫‪250‬‬
‫‪250‬‬
‫‪p‬‬
‫‪p‬‬
‫‪9‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪7‬‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫‪t‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪200‬‬
‫‪200‬‬
‫‪150‬‬
‫‪150‬‬
‫‪100‬‬
‫‪100‬‬
‫‪50‬‬
‫‪50‬‬
‫‪0‬‬
‫‪10‬‬
‫‪9‬‬
‫)א( מקרה ‪5‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪7‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫‪t‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫)ב( מקרה ‪1‬‬
‫‪Case 8 point 7‬‬
‫‪Press in the corner 1‬‬
‫‪1400‬‬
‫‪1200‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪800‬‬
‫‪400‬‬
‫‪350‬‬
‫‪300‬‬
‫‪250‬‬
‫‪200‬‬
‫‪600‬‬
‫‪150‬‬
‫‪400‬‬
‫‪100‬‬
‫‪200‬‬
‫‪10‬‬
‫‪9‬‬
‫‪8‬‬
‫‪7‬‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫‪t‬‬
‫‪4‬‬
‫)ג( מקרה ‪8‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪50‬‬
‫‪10‬‬
‫‪9‬‬
‫‪8‬‬
‫‪7‬‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫‪t‬‬
‫)ד( כל המקרים‬
‫תרשים ‪ .1.13‬לחץ הדף בפינה ‪C‬‬
‫תרשים ‪ 1.14‬לחץ הדף בפינה ‪) A‬מקרה ‪(4‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Press‬‬
‫‪p‬‬
‫‪case1‬‬
‫‪case2‬‬
‫‪case3‬‬
‫‪case4‬‬
‫‪case5‬‬
‫‪case6‬‬
‫‪case7‬‬
‫‪case8‬‬
‫‪case9‬‬
‫‪11‬‬
‫המתאים לגל הפוגע‪ .‬בדפנות רחוקים זה נכון רק לקודקודים וצלעות )ראה למשל תרשימים ‪.(1.14‬‬
‫בנקודות פנימיות של דפנות אלה הלחץ המרבי רואים בפיקים מאוחרים יותר )תרשימים ‪(1.15‬‬
‫אשר מתאים לגלים חוזרים מדפנות קרובות יותר‪.‬‬
‫)א( רבע גובה‬
‫)ב( רבע אלכסון‬
‫)ג( אמצע הקיר‬
‫תרשים ‪ .1.15‬לחצי הדף בנקודות פנימיות של הקיר ‪ADA1D1‬‬
‫תרשים ‪ 1.16‬מתאר מהלכי לחצי שיא לאורך צלעות ‪ BC ,CC1‬ולאורך האלכסון ‪ B1C‬הכוללים‬
‫את הקודקוד ‪ C‬המתאים ללחץ שיא מרבי ברוב המקרים )לא כולל פיצוץ על הרצפה(‪ .‬ניתן לראות‬
‫שהלחץ הגדול ביותר מתפתח בקודקוד לא במקרה של פיצוץ המרחש על הרצפה )מקרה ‪1.062 – 9‬‬
‫מ'( אלא במקרה ‪ 1.3) 8‬מ'(‪.‬‬
‫טבלה ‪ 1.1‬מתארת לחצי שיא בנקודות שונות של הדופן ‪ BCB1C1‬הקרוב ביותר למקורות הפיצוץ‬
‫עבור כל המקרים הנבחנים )הערך המרבי בכל נקודה מסומן בצהוב‪ ,‬מספר מקומי של הנקודות‬
‫מתואר ב תרשים ‪.(1.17‬‬
12
Pmax along the right vertical edge on the face X=300cm
case1
case3
case2
case4
case5
case6
case7
case8
case9
1200
Pmax
1000
800
600
1000
800
600
400
200
200
50
100
150
Y
200
250
case1
case3
case2
case4
case5
case6
case7
case8
case9
1200
400
0
0
Pmax on the bottom of the face X=300cm
1400
Pmax
1400
300
0
0
50
CC1 ‫)ב( צלע‬
1400
150
X
200
250
300
BC ‫)א( צלע‬
Pmax along the diagonal from the corner(300,0,300) on the face X=300cm
case1
case3
case2
case4
case5
case6
case7
case8
case9
1200
1000
Pmax
100
800
600
400
200
0
0
50
100
150
200
250
300
350
R-distanse from the corner(300,0,300)
400
450
B1C ‫)ג( אלכסון‬
C ‫ מהלכי לחצי שיא באזור קודקוד‬1.16 ‫תרשים‬
(bar) BCB1C1 ‫ לחצי שיא בקיר הקרוב‬.1.1 ‫טבלה‬
case
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Point 1
398.744
270.903
299.722
269.815
412.576
373.19
125.733
154.32
150.516
Point 2
131.43
115.336
109.378
155.881
127.799
106.868
58.8637
53.7094
78.3508
Point 3
398.808
137.425
114.225
269.874
132.085
103.234
125.802
106.096
94.8298
Point 4
130.82
154.21
99.655
156.12
370.5
364.43
117.73
290.01
184.49
Point 5
52.014
47.546
44.822
135.55
99.722
44.395
87.604
82.142
39.301
Point 6
130.867
56.6296
53.1425
156.142
61.7409
44.911
117.725
53.81
70.7454
Point 7
398.822
270.911
299.724
269.864
412.765
373.128
414.339
1358.65
843.188
Point 8
131.439
115.345
109.379
155.926
127.768
106.829
383.17
339.267
110.722
Point 9
398.9
137.43
114.23
269.85
132.15
103.32
414.43
162.56
150.42
‫‪13‬‬
‫תרשים ‪.1.17‬‬
‫ניתן לראות שבנקודות די רחוקות )‪ – 2,3,5,6,8,9‬תרשים ‪ (1.17‬מקסימום לחץ הפיצוץ מתרחש‬
‫בפיצוץ הקרוב ביותר‪ .‬לעומת זאת בנקודות צלע ‪ BC‬הקרובות למטען )‪ – 1,4,7‬תרשים ‪(1.17‬‬
‫המקסימום מופיע במקרה של מטען מרוחק מהרצפה ולא במקרה של פיצוץ על הרצפה שהוא‬
‫קרוב ביותר לנקודות אלה‪ .‬התלות של הלחץ המרבי בנקודה ‪ 7) C‬בתרשים ‪ (1.17‬מתואר בתרשים‬
‫‪.1.18‬‬
‫‪1600‬‬
‫‪8‬‬
‫‪1400‬‬
‫‪1200‬‬
‫‪800‬‬
‫‪9‬‬
‫‪600‬‬
‫)‪Pmax (bar‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪5,7‬‬
‫‪1‬‬
‫‪400‬‬
‫‪2,4‬‬
‫‪6‬‬
‫‪200‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.8‬‬
‫‪0.4‬‬
‫‪0.6‬‬
‫‪0.2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪d/a‬‬
‫תרשים ‪ 1.18‬לחץ שיא בקודקוד ‪.C‬‬
‫תרשים ‪ 1.19‬מתאר השתנות לחצי שיא בהזזת מקור הפיצוץ כלפי מטה )תרשים ‪ :(1.2‬מקרים ‪1-2-‬‬
‫‪.7-8-9 ,4-5-6 ,3‬‬
‫‪14‬‬
‫‪1600‬‬
‫‪8‬‬
‫‪1400‬‬
‫‪1200‬‬
‫‪800‬‬
‫‪9‬‬
‫‪600‬‬
‫)‪Pmax (bar‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪5,7‬‬
‫‪1‬‬
‫‪400‬‬
‫‪2,4‬‬
‫‪6‬‬
‫‪200‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.8‬‬
‫‪0.4‬‬
‫‪0.6‬‬
‫‪0.2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪d/a‬‬
‫תרשים ‪1.19‬‬
‫כאשר המטען ממוקם על ציר אנכי של הקובייה ) ‪ (1-2-3‬הלחץ הגדול ביותר בקודקוד ‪C‬‬
‫)ובקודקודים הסימטריים( מופיע בפיצוץ במרכז )מקרה ‪ .(1‬כאשר המטען ממוקם בציר אנכי לא‬
‫אמצעי )‪ 4-5-6‬ו‪ ,7-8-9-‬תרשים ‪ ,(1.2‬המקסימום מופיע בפיצוץ ברבע גובה הקובייה )מקרים ‪ 5‬ו‪8-‬‬
‫בהתאמה(‪.‬‬
‫‪15‬‬
‫‪ .2‬פילוג לחצי הדף על פני הקיר הפנימי בפיצוץ פנימי בכליאה חלקית‬
‫‪ 2.1‬ניסויי שדה‬
‫‪ 2.1.1‬מטרות הניסויי‬
‫ניסויי השדה תוכננו בשיתוף פעולה עם חיל ההנדסה שגם היה אחראי לביצוע הניסויים‪ .‬הניסויים‬
‫נועדו לקבלת נתונים מדודים של הלחצים בנקודות שונות בחלל הפנימי לצורך הבנת ההתנהגות‬
‫ולאימות המודלים הקיימים‪ .‬אחת ממטרות הניסוי הייתה ללמוד את הגודל וההשתנות בזמן של לחץ‬
‫הגזים בחלל הפנימי ולבחון באופן ניסויי את התלות בין לחץ הגזים ‪ Pg‬למשקל המטען המנורמל‬
‫בנפח החלל ‪ W/V‬עבור תחום פרמטרי ‪ .0.00135-0.108 lb/ft3 W/V‬תוצאות הניסויים הושוו עם‬
‫נתונים המופיעים ב‪ ,UFC 3-340-02, 2008) -‬תרשים ‪.(2.1‬‬
‫תרשים ‪ :2.1‬מודל ‪ UFC 3-340-02‬עבור לחץ הגזים‬
‫‪ 2.1.2‬תיאור מבנה הפיצוץ‬
‫תוכנן ונבנה תא פיצוץ בצורת חדר תיבתי )תרשים ‪ .(2.3‬התא עשוי מבטון מזוין בעל חוזק גבוה‪ ,‬היצוק‬
‫בין שני לוחות פלדה‪ .‬עובי הקירות הכולל הוא ‪ 35‬ס"מ‪ .‬המידות הפנימיות של התא הן ‪2.9 m X 2.9‬‬
‫‪) m X 2.7 m‬אורך ‪ x‬רוחב ‪ x‬גובה(‪.‬‬
‫המקצועות של כל הקירות הפנימיים נקטמו במרחק של ‪ 20‬ס"מ‪ .‬הונח שהמבנה קשיח בהחלט‬
‫ותגובתם הדינאמית של קירות המבנה אינה משמעותית ואינה משפיעה על תוצאות הניסוי‪ .‬המבנה‬
‫כולל ‪ 3‬דלתות הדף הסגורות באופן חזק והדוק בכל משך הניסויים והן נועדו לאפשר אפשרויות‬
‫‪16‬‬
‫נוספות בעתיד בהן נרצה לבחון התפשטות הדף בין חללים פנימיים‪ .‬במרכז תקרת המבנה נקבע פתח‬
‫מעגלי בקוטר של ‪ 120‬ס"מ שנועד לשחרור הלחץ )תרשים ‪.(2.4‬‬
‫תרשים ‪ :2.2‬מודל ‪UFC 3-340-02‬‬
‫תרשים ‪ :2.3‬תא הפיצוץ‪-‬מבט כללי‬
‫תוכנית‬
‫חתך‬
‫תרשים ‪ :2.4‬תא הניסוי הפיצוץ‪-‬חתכים‬
‫‪ 2.1.3‬שיטת הניסוי‬
‫‪ 9‬מדדי לחץ דינאמי )‪ (Kulite HEM-375-2500A dynamic pressure gauges‬מוקמו על פני הקיר‬
‫הפנימי לצורך מדידת לחץ ההדף החוזר מפני הקיר הפנימי‪ .‬המדדים מסומנים ב‪RP9 - RP1-‬‬
‫כמתואר בתרשימים ‪.2.5-2.6‬‬
‫‪17‬‬
‫תרשים ‪ :2.5‬מיקום המדידים‪ ,‬תוכנית‬
‫תרשים ‪ :2.6‬מיקום המדידים‪ ,‬חתך‬
‫‪ 2.1.4‬פרמטרים של המטען‬
‫בסך הכול בוצעו חמישה ניסויי פיצוץ‪ .‬המטענים בצורת תיבה מוקמו במרכז המבנה‪ .‬מידתם של‬
‫המטענים מוצגות בטבלה ‪ 2.1‬ובתרשים ‪ .2.7‬דופן המטען המוגדר ע"י ‪ L1‬ו‪ L3 -‬ממוקם במקביל לקיר‬
‫שעליו נמצאים כל המדידים‪ .‬ייזום הפיצוץ בכל המטענים כוונה כלפי מטה‪.‬‬
‫‪L3‬‬
‫‪L2‬‬
‫‪L1‬‬
‫מטען ‪ TNT‬טיפוסי‬
‫מידות המטען‬
‫תרשים ‪2.7‬‬
‫טבלה ‪ :2.1‬מידות המטען‬
‫‪L3‬‬
‫‪L2‬‬
‫‪L1‬‬
‫‪Charge‬‬
‫‪Test‬‬
‫]‪[mm‬‬
‫]‪[mm‬‬
‫]‪[mm‬‬
‫]‪[kg‬‬
‫‪No.‬‬
‫‪67‬‬
‫‪104‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪1‬‬
‫‪134‬‬
‫‪1.0‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫‪L1/L3‬‬
‫‪L2/L3‬‬
‫‪L1/L2‬‬
‫‪2.00‬‬
‫‪1.29‬‬
‫‪1.55‬‬
‫‪52‬‬
‫‪2.58‬‬
‫‪2.00‬‬
‫‪1.29‬‬
‫‪52‬‬
‫‪104‬‬
‫‪3.00‬‬
‫‪2.58‬‬
‫‪1.16‬‬
‫‪52‬‬
‫‪134‬‬
‫‪156‬‬
‫‪1.29‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪1.29‬‬
‫‪104‬‬
‫‪104‬‬
‫‪134‬‬
‫‪2.0‬‬
‫‪2.00‬‬
‫‪1.29‬‬
‫‪1.55‬‬
‫‪104‬‬
‫‪134‬‬
‫‪208‬‬
‫‪4.0‬‬
‫‪18‬‬
‫‪ 2.1.5‬תוצאות‬
‫פרמטרי הלחץ שנמדדו בניסויים מתוארות בטבלאות ‪ .2.2-2.6‬עבור כל הניסויים מובאים הן משקל‬
‫המטען המנורמל בנפח החלל )‪ (W/V‬והן שטח פתח השחרור המנורמל בנפח החלל בצורת )‪.(A/V2/3‬‬
‫ניתן לראות שבניסויים ‪ 1‬ו‪ 2-‬כל המדידים פעלו באופן תקין‪ .‬במהלך ניסויים ‪ 3‬ו‪ 4-‬המדיד ‪RP1‬‬
‫התקלקל‪ .‬תוך כדי ניסוי ‪ 5‬התקלקלו גם המדידים ‪ RP7‬ו‪. RP8-‬‬
‫טבלה ‪ :2.2‬פרמטרי הלחץ שנמדדו בניסוי ‪1 #‬‬
‫‪W=0.5 kg ; W/V=0.0216 (kg/m3) ; A/V2/3=0.141‬‬
‫‪ta‬‬
‫‪ttotal‬‬
‫‪Itotal‬‬
‫‪Pg‬‬
‫]‪[msec‬‬
‫]‪[msec‬‬
‫]‪[Kpa*msec‬‬
‫]‪[Kpa‬‬
‫‪1.73‬‬
‫‪48.2‬‬
‫‪2030.5‬‬
‫‪93.1‬‬
‫‪1.97‬‬
‫‪48.5‬‬
‫‪1931.2‬‬
‫‪85.5‬‬
‫‪2.45‬‬
‫‪50.6‬‬
‫‪2019.5‬‬
‫‪91.0‬‬
‫‪1.15‬‬
‫‪48.9‬‬
‫‪1993.3‬‬
‫‪88.3‬‬
‫‪1.51‬‬
‫‪49.4‬‬
‫‪1906.4‬‬
‫‪83.4‬‬
‫‪2.14‬‬
‫‪51.2‬‬
‫‪1983.6‬‬
‫‪85.5‬‬
‫‪0.65‬‬
‫‪49.6‬‬
‫‪2304.9‬‬
‫‪113.1‬‬
‫‪1.23‬‬
‫‪50.6‬‬
‫‪1951.2‬‬
‫‪86.9‬‬
‫‪1.97‬‬
‫‪51.3‬‬
‫‪1998.8‬‬
‫‪87.6‬‬
‫‪Gauge No.‬‬
‫‪RP1‬‬
‫‪RP2‬‬
‫‪RP3‬‬
‫‪RP4‬‬
‫‪RP5‬‬
‫‪RP6‬‬
‫‪RP7‬‬
‫‪RP8‬‬
‫‪RP9‬‬
‫טבלה ‪ :2.3‬פרמטרי הלחץ שנמדדו בניסוי ‪2 #‬‬
‫‪W=1.0 kg ; W/V=0.0432 (kg/m3) ; A/V2/3=0.141‬‬
‫‪ta‬‬
‫‪ttotal‬‬
‫‪Itotal‬‬
‫‪Pg‬‬
‫]‪[msec‬‬
‫]‪[msec‬‬
‫]‪[Kpa*msec‬‬
‫]‪[Kpa‬‬
‫‪1.62‬‬
‫‪64.9‬‬
‫‪4325.8‬‬
‫‪180.0‬‬
‫‪1.84‬‬
‫‪63.3‬‬
‫‪4227.9‬‬
‫‪162.0‬‬
‫‪2.26‬‬
‫‪63.6‬‬
‫‪4147.2‬‬
‫‪161.3‬‬
‫‪1.21‬‬
‫‪64.9‬‬
‫‪4052.0‬‬
‫‪153.8‬‬
‫‪1.49‬‬
‫‪64‬‬
‫‪3989.3‬‬
‫‪151.7‬‬
‫‪1.99‬‬
‫‪63.9‬‬
‫‪4018.9‬‬
‫‪151.0‬‬
‫‪0.89‬‬
‫‪66.5‬‬
‫‪4276.8‬‬
‫‪170.3‬‬
‫‪1.22‬‬
‫‪70.2‬‬
‫‪3996.2‬‬
‫‪153.8‬‬
‫‪1.82‬‬
‫‪70.3‬‬
‫‪4194.1‬‬
‫‪158.6‬‬
‫‪Gauge No.‬‬
‫‪RP1‬‬
‫‪RP2‬‬
‫‪RP3‬‬
‫‪RP4‬‬
‫‪RP5‬‬
‫‪RP6‬‬
‫‪RP7‬‬
‫‪RP8‬‬
‫‪RP9‬‬
19
3 # ‫ פרמטרי הלחץ שנמדדו בניסוי‬:2.4 ‫טבלה‬
Gauge No.
RP1
RP2
RP3
RP4
RP5
RP6
RP7
RP8
RP9
W=1.5 kg ; W/V=0.0649 (kg/m3) ; A/V2/3=0.141
ta
ttotal
Itotal
Pg
[msec]
[msec]
[Kpa*msec]
[Kpa]
1.46
---1.58
73
6561.7
235.8
1.94
73.9
6811.3
249.6
0.97
74
6277.7
208.9
1.22
71.1
6054.3
206.2
1.74
68.3
6170.1
212.4
0.61
71.6
6696.9
249.6
0.82
71.2
6182.5
215.1
1.48
68.3
6126.0
206.2
4 # ‫ פרמטרי הלחץ שנמדדו בניסוי‬:2.5 ‫טבלה‬
Gauge No.
RP1
RP2
RP3
RP4
RP5
RP6
RP7
RP8
RP9
W=2.0 kg ; W/V=0.0865 (kg/m3) ; A/V2/3=0.141
ta
ttotal
Itotal
Pg
[msec]
[msec]
[Kpa*msec]
[Kpa]
1.38
---1.49
78
9288.6
295.1
1.81
81.6
9354.1
324.1
0.88
74.9
8564.0
306.1
0.99
84.7
8997.7
285.4
1.37
82
8983.9
282.7
0.63
83
10091.2
353.7
0.72
85
9607.8
319.9
1.11
75
8544.0
284.1
‫‪20‬‬
‫טבלה ‪ :2.6‬פרמטרי הלחץ שנמדדו בניסוי ‪5 #‬‬
‫‪W=4.0 kg ; W/V=0.173 (kg/m3) ; A/V2/3=0.141‬‬
‫‪Itotal‬‬
‫]‪[Kpa*msec‬‬
‫‪-‬‬‫‪14701.0‬‬
‫‪16786.0‬‬
‫‪12916.6‬‬
‫‪15038.8‬‬
‫‪15116.1‬‬
‫‪-‬‬‫‪-‬‬‫‪14501.7‬‬
‫‪Pg‬‬
‫]‪[Kpa‬‬
‫‪-‬‬‫‪458.5‬‬
‫‪528.8‬‬
‫‪461.3‬‬
‫‪457.8‬‬
‫‪455.1‬‬
‫‪-‬‬‫‪-‬‬‫‪441.3‬‬
‫‪ttotal‬‬
‫]‪[msec‬‬
‫‪-‬‬‫‪83‬‬
‫‪91‬‬
‫‪76.9‬‬
‫‪90.62‬‬
‫‪89.7‬‬
‫‪-‬‬‫‪-‬‬‫‪87.6‬‬
‫‪Gauge No.‬‬
‫‪ta‬‬
‫]‪[msec‬‬
‫‪1.14‬‬
‫‪1.16‬‬
‫‪1.43‬‬
‫‪0.68‬‬
‫‪0.77‬‬
‫‪1.11‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0.6‬‬
‫‪0.92‬‬
‫‪RP1‬‬
‫‪RP2‬‬
‫‪RP3‬‬
‫‪RP4‬‬
‫‪RP5‬‬
‫‪RP6‬‬
‫‪RP7‬‬
‫‪RP8‬‬
‫‪RP9‬‬
‫תרשימים ‪ 2.8-2.9‬מתארים את תלות התנע הכולל ואת תלות זמן ההגעה במשקל המטען בהתאמה‬
‫עבור מדידים שונים בהתאם לנתונים המובאים בטבלאות הנ"ל‪ .‬ניתן לראות שהתנהגות הגרפים‬
‫תואמת פרט לנקודה אחת המתארת את זמן ההגעה במדיד ‪) RP9‬תרשים ‪ (2.9‬במקרה של מטען בעל‬
‫משקל של ‪ 0.5‬ק"ג‪.‬‬
‫תרשים ‪ :2.8‬תנע כולל‬
‫‪ta Vs. W‬‬
‫‪3‬‬
‫‪RP1‬‬
‫‪RP2‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪RP3‬‬
‫‪RP4‬‬
‫‪RP5‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪RP6‬‬
‫‪1‬‬
‫‪RP7‬‬
‫‪RP8‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪RP9‬‬
‫‪0‬‬
‫‪5‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫]‪W [kg‬‬
‫תרשים ‪ :2.9‬זמן הגעה‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫]‪ta [msec‬‬
‫‪2‬‬
‫‪21‬‬
‫‪ 2.1.6‬אנליזת הגברה בפינה‬
‫היחס בין הלחצים המרביים המתאימים בפינת הקיר )‪ ,RP3‬תרשים ‪ (2.6‬ובמרכז הקיר )‪ (RP7‬כתלות‬
‫במידות יחסיות ‪ a/D‬של המטען ושל החדר וכן גם היחס המתאים בין האימפולסים בנקודות אלה‬
‫מתואר בטבלה ‪ .2.7‬ניתן לראות שהיחס הנ"ל בין האימפולסים גדל יחד עם מסת המטען‪ .‬האימפולס‬
‫בפינה בניסוי ‪ 3‬גדול מהאימפולס במרכז הקיר‪ .‬הגדלה זו מבחינת הלחצים אינה כל כך משמעותית‪.‬‬
‫ניתן לומר שעבור מטענים קטנים )עד ‪ 2‬ק"ג( במקרים אחרים‪ ,‬לחץ ההדף והאימפולס קטנים יותר‬
‫מהפרמטרים המתאימים במרכז הקיר‪.‬‬
‫טבלה ‪ :2.7‬הגברה בפינה‬
‫‪a/D‬‬
‫‪Icorner/Icenter‬‬
‫‪Pcorner/Pcenter‬‬
‫‪Charge‬‬
‫‪0.025‬‬
‫‪0.876‬‬
‫‪0.433‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0.031‬‬
‫‪0.969‬‬
‫‪0.392‬‬
‫‪1.0‬‬
‫‪0.035‬‬
‫‪1.017‬‬
‫‪0.693‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪0.039‬‬
‫‪0.926‬‬
‫‪--‬‬
‫‪2.0‬‬
‫כאשר‬
‫‪a  3 L1  L2  L3 , D=290cm‬‬
‫‪ 2.1.7‬ניתוח היסטוריות לחץ‪-‬זמן‬
‫השתנות לחץ ההדף בזמן נבחנה עבור כל המטענים לגבי כל המדידים‪ .‬אנליזה טיפוסית של אחד‬
‫מאותות הלחץ מתוארת בתרשים ‪ .2.10‬עבור כל אות לחץ הפרמטרים הבאים מתקבלים ישירות‬
‫מהגרף‪:‬‬
‫‪‬‬
‫שיא הלחץ )‪ (Pr‬שמוגדר כלחץ מירבי בהיסטורית אות הלחץ‬
‫‪‬‬
‫אימפולס כולל )‪ (Itotal‬שמוגדר כערך שיא של האינטגרל של לחץ ההדף על פני זמן‬
‫‪‬‬
‫משך הלחץ )‪ (ttotal‬שמוגדר כתקופת זמן שתוכו האימפולס הכולל מגיע לכדי הערך המירבי‬
‫שלו‪.‬‬
‫על מנת לקבל את לחץ הגזים )‪ (Pg‬משתמשים בשיטה של מינימום ריבועי הסטיות המבוססת על‬
‫שימוש בפולינום מדרגה ‪ y ( x)  A0  A1 x  A2 x 2 : 2‬אשר התאמה טובה לתוצאות הניסוי‪.‬‬
‫לחץ הגזים )‪ (Pg‬נקבע כנקודת החיתוך של עקום ההתאמה הנ"ל עם הענף העולה הראשון של אות‬
‫הלחץ של הניסוי )תרשים ‪ .(2.10‬נדגיש שהאנליזה של מינימום ריבועי הסטיות מתייחסת לאחר‬
‫תקופת הזמן ההתחלתית‬
‫)‪ (0 ≤ t < ta‬בה לחץ שווה ל‪ 0-‬ותקופה של זמנים ארוכים )‪ ( t > ttotal‬בה‬
‫לחץ כמעט לא משתנה וערכו קרוב ל‪ .0-‬כאן ‪ ta‬הוא זמן ההגעה של גל הלם‪.‬‬
‫‪22‬‬
‫ניתן לראות התאמה טובה בין האימפולס המחושב ע"י אינטגרציה של אות הלחץ לבין האימפולס‬
‫המחושב ע"י האינטגרציה של העקום המותאם על פי המתואר לעיל )תרשים ‪ .(2.10‬מכוון שבתרשים‬
‫זה ובפרק ‪) 2.1.8‬ראה להלן( התוצאות הושוו עם ‪ UFC 3-340-02,‬אשר בו משתמשים ביחידות לחץ‬
‫של ‪ ,psi‬גם כאן נשתמש באותן יחידות לצורך השוואה‪) .‬להמרת היחידות ניתן לקחת‬
‫‪(6.895MPa=1000psi bar‬‬
‫תרשים ‪ :2.10‬אנליזה טיפוסית של אות הלחץ‬
‫‪ 2.1.8‬מודל לחץ הגזים והשוואתו ל‪UFC 3-340-02-‬‬
‫לפי האנליזה שתוארה לעיל‪ ,‬לחץ הגזים חושב עבור כל המדידים בכל הניסויים‪ .‬ערכי לחץ הגזים‬
‫מובאים בתרשים ‪ 2.11‬וכמו כן מוצגות תוצאות החישוב עפ"י ‪ . UFC 3-340-02‬ניתן לראות שקו‬
‫המגמה של לחץ הגזים המתקבל באנליזת הניסויים דומה לקו המגמה שמובא ב‪. UFC 3-340-02 -‬‬
‫למרות זאת ערכי לחץ הגזים בניסויים קטנים ב‪ 27%-‬מלחצי הגזים המובאים ב‪.UFC 3-340-02 -‬‬
‫עובדה זו ניתן להסביר בכך שלחץ הגזים אינו מהווה ערך פיסיקלי שאין לטעות בו מכיוון שהוא תלוי‬
‫בהגדרה ובסוג ובאופייני שיטת האנליזה שנבחרה‪ .‬במובן זה הפרמטר שנקבע כלחץ הגזים הוא‬
‫פרמטר סובייקטיבי‪ .‬למרות זאת יש להדגיש שהעובדה ששני הקווים )הקו הניסויי בהשוואה לקו של‬
‫‪ (UFC 3-340-02‬מקבילים זה לזה‪ ,‬מאמתת את ההנחה שלחץ הגזים נמדד כהלכה‪.‬‬
‫‪23‬‬
‫תרשים ‪ :2.11‬השוואת לחץ הגזים בין תוצאות הניסויים ל‪UFC 3-340-02-‬‬
‫טבלה ‪ :2.8‬השוואה בין תוצאות הניסויים ל‪UFC 3-340-02-‬‬
‫]‪Itotal [PSI∙msec‬‬
‫]‪Pg [PSI‬‬
‫]‪ttotal [msec‬‬
‫‪Charge‬‬
‫‪UFC‬‬
‫‪Experiment‬‬
‫‪UFC‬‬
‫‪Experiment‬‬
‫‪UFC‬‬
‫‪Experiment‬‬
‫‪Weight‬‬
‫‪3-340-02‬‬
‫)‪(average‬‬
‫‪3-340-02‬‬
‫)‪(average‬‬
‫‪3-340-02‬‬
‫)‪(average‬‬
‫]‪[Kg‬‬
‫‪798.66‬‬
‫‪292.00‬‬
‫‪86.88‬‬
‫‪49.81‬‬
‫‪17.42‬‬
‫‪13.12‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪1298.56‬‬
‫‪599.94‬‬
‫‪89.67‬‬
‫‪65.73‬‬
‫‪32.22‬‬
‫‪23.24‬‬
‫‪1.0‬‬
‫‪1721.25‬‬
‫‪922.45‬‬
‫‪90.92‬‬
‫‪71.43‬‬
‫‪44.27‬‬
‫‪32.34‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪2080.70‬‬
‫‪1331.39‬‬
‫‪91.96‬‬
‫‪80.53‬‬
‫‪56.18‬‬
‫‪44.44‬‬
‫‪2.0‬‬
‫‪3362.20‬‬
‫‪2152.85‬‬
‫‪94.74‬‬
‫‪86.47‬‬
‫‪101.16‬‬
‫‪67.75‬‬
‫‪4.0‬‬
‫אותה אנליזה נערכה עבור האימפולס הכולל )‪ (Itotal‬ועבור משכו )‪) (ttotal‬תרשימים ‪ .(2.12-2.13‬ניתן‬
‫לראות שהן ערכי האימפולס והן ערכי המשך שחושבו ע"י ‪ UFC 3-340-02‬גדולים יותר מהפרמטרים‬
‫הניסויים המתאימים‪ .‬ההבדל בין ‪ ttotal‬ניסויי לבין ‪ ttotal‬מחושב עבור מטענים קטנים גדול יותר‬
‫מההבדל המתאים עבור מטענים גדולים )תרשים ‪ .(2.12‬קווי האימפולס )תרשים ‪ (2.13‬מקבילים זה‬
‫לזה פחות או יותר בדומה לקווי לחץ הגזים המובאים בתרשים ‪ .2.11‬האימפולס הכולל ‪ Itotal‬המחושב‬
‫גדול כמעט פי ‪ 2‬מהערכים הניסויים‪.‬‬
‫תרשים ‪2.13‬‬
‫תרשים ‪2.12‬‬
‫‪24‬‬
‫‪ 2.1.9‬פירוס האימפולס הכולל על הקיר‬
‫האנליזה נערכה עבור תוצאות הניסוי שהתקבלו מפיצוץ חומר נפץ מסוג ‪ TNT‬בעל מסה של ‪ 1‬ק"ג‬
‫הממוקם במרכז החדר‪ .‬מטרת האנליזה היא לקבוע את פירוס האימפולס בכיוון האופקי‪ ,‬האנכי‬
‫והאלכסוני על פני הקיר בזמנים שונים עבור צעד זמן של ‪ 5‬מילישניות )תרשימים ‪ .(2.14-2.16‬מטרה‬
‫אחרת של אנליזה זו היא לברר האם קיימת חוקיות כלשהי בפירוס האימפולס‪ .‬ניתן לראות‬
‫שמינימום האימפולס מתפתח במרחק השווה לרבע מידת הרוחב של הדופן בכל כיוון וניתן להבחין כי‬
‫עוצמת האימפולס גדלה עבור נקודה הנמצאת קרוב יותר לפינת הקיר‪ .‬צורת פירוס האימפולס כמעט‬
‫אינה משתנה בזמן‪ .‬פירוס זה מקביל פחות או יותר תוך תהליך ירידת לחץ הגזים‪ ,‬רק שיא האימפולס‬
‫הכולל קטן‪ .‬התנהגות כזאת עשויה להיות בעלת ערך במיוחד לצורך אנליזה של פיצוץ פנימי באמצעות‬
‫כלי חישוב מפושטים של מערכת בעלת דרגת חופש אחת‪.‬‬
‫תרשים ‪ :2.14‬חתך אופקי‬
‫תרשים ‪ :2.15‬חתך אנכי‬
‫‪25‬‬
‫תרשים ‪ :2.16‬חתך אלכסוני‬
‫‪ 2.2‬סימולציות נומריות‬
‫‪ 2.2.1‬הערות כלליות‬
‫כל התוצאות המובאות בתת‪-‬פרק זה התקבלו בעזרת תוכנת מסחרית ‪ AUTODYN 11.0‬בשימוש ב‬
‫ "‪ ."Multi Material Approach‬החישובים נעשו במחשב )‪. PC (processor i7, 8 Megabyte RAM‬‬‫החומרים שהשתמשנו בהם במחקר זה הם אוויר ו‪.TNT-‬‬
‫האוויר ממודל לפי משוואת המצב של גז אידיאלי בצורה הבאה‪:‬‬
‫‪p(  ,  )   (  1)‬‬
‫)‪(2.1‬‬
‫כאשר‬
‫‪cP‬‬
‫‪cV‬‬
‫)‪(2.2‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬היא צפיפות‪ p ,‬הוא לחץ‪ ε ,‬היא אנרגיה סגולית פנימית )ליחידת מסה(‪ γ ,‬הוא אינדקס אדיאבטי‬
‫‪ cV ,‬הינו מקדם החום הסגולי בנפח קבוע ‪ c P ,‬הינו מקדם החום הסגולי בלחץ קבוע‪ .‬לאוויר‬
‫האינדקס האדיאבטי שווה ל‪.1.4 -‬‬
‫לתיאור התנהגות של מוצרי הפיצוץ משתמשים במשוואת המצב בצורת‬
‫‪Jones-Wilkins-Lee‬‬
‫)‪:(JWL‬‬
‫)‪(2.3‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪   2‬‬
‫‪  ‬‬
‫‪  ‬‬
‫‪ exp  R1 E   C 2 1 ‬‬
‫‪ exp  R2 E  ‬‬
‫‪p (  ,  )  C1 1 ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪  E‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ R1  E ‬‬
‫‪ R2  E ‬‬
‫‪26‬‬
‫כאשר ‪ ω , R2 , R1 , C2 , C1‬הם מקדמים האמפיריים המוגדרים על ידי ניסוי ו ‪ ρE‬הצפיפות התחלתי‬
‫של חומר הנפץ )‪.(the density of the undetonated explosive‬‬
‫החישובים נעשו עבור ערכי הפרמטרים ‪ ρE , C1, C2, R1, R2‬הבאים‪:‬‬
‫‪γ = 1.4, ρE = 1.63 g/cm3, C1 =3737700 bar, C2 = 37471 bar, R1 = 4.15, R2 =0.9,‬‬
‫‪ω=0.35.‬‬
‫מידות החלל הן ‪ 290x290x270‬ס"מ ושטח הפתח הוא ‪ 11310‬סמ"ר‪.‬‬
‫‪ 2.2.2‬הדמיית בריחת לחץ‬
‫כפי שצויין לעיל‪ ,‬כל החישובים נעשו בשימוש ב‪ AUTODYN-‬אשר דורש אמצעים מיוחדים להדמיית‬
‫בריחת לחץ דרך הפתח‪ .‬התברר ששימוש בתנאי גבול "‪ "outflow‬או "‪ "transmit‬בפתח )תרשים ‪(2.17‬‬
‫אשר תופש חלק של הקיר )דלת‪ ,‬חלון וכו'( גורם לאי ירידת לחץ משתייר )תרשים ‪ (2.18‬ולאי ירידת‬
‫מסה של תערובת של אוויר ומוצרי ניפוץ בתוך החלל )תרשים ‪ .(2.19‬התופעות הללו אינן פיסיקליות‬
‫כמובן‪.‬‬
‫תרשים ‪ :2.17‬תנאי גבול "‪ "outflow‬או "‪ "transmit‬בפתח אשר תופש חלק של הדופן‬
‫תרשים ‪ :2.18‬היסטורית הלחץ עבור תנאי גבול "‪ "outflow‬או "‪ "transmit‬בפתח אשר תופש חלק של‬
‫הדופן‬
‫‪27‬‬
‫תרשים ‪ :2.19‬היסטורית המסה בחלל עבור תנאי גבול "‪ "outflow‬או "‪ "transmit‬בפתח אשר תופס‬
‫חלק של הדופן‬
‫כדי למנוע תופעה זו מחברים אזור נוסף של אוויר מחוץ לפתח בגובה קטן כפי שמוצג בתרשים ‪2.20‬‬
‫ובגבולות האזור הזה מיושמים תנאי הגבול הנ"ל‪ .‬במקרה זה תנאי הגבול מתממש בדופן כולו‪ .‬למרות‬
‫זאת פתרון זה אינו מסייע להתגבר על הבעיה כפי רואים בתרשימים ‪.2.21-2.22‬‬
‫תרשים ‪ :2.20‬תנאי גבול "‪ "outflow‬בנוכחותו של אזור נוסף כהמשך הפתח‬
‫תרשים ‪ :2.21‬היסטורית הלחץ עבור תנאי גבול "‪ "outflow‬בנוכחותו של אזור נוסף‬
‫‪28‬‬
‫תרשים ‪ :2.22‬היסטורית המסה בחלל עבור תנאי גבול "‪ "outflow‬בנוכחותו של אזור נוסף‬
‫הגדלה ניכרת בגובה האזור הנוסף )תרשים ‪ (2.23‬גורמת לצורת אות הלחץ יותר פיסיקלית )תרשים‬
‫‪ (2.24‬אך כפי שניתן לראות בתרשים ‪ , 2.25‬האימפולס הכולל ממשיך לעלות עם הזמן אפילו במקרה‬
‫של ארובה נוספת ארוכה )תרשים ‪.(2.25‬‬
‫תרשים ‪ :2.23‬תנאי גבול "‪ "outflow‬בנוכחותו של אזור נוסף בצורת ארובה‬
‫‪29‬‬
‫תרשים ‪ :2.24‬היסטורית הלחץ עבור תנאי גבול "‪ "outflow‬בנוכחותו של אזור נוסף בצורת ארובה‬
‫תרשים ‪ :2.25‬היסטורית האימפולס הכולל עבור אורכי ארובה שונים‬
‫על‪-‬מנת להתגבר על בעיה של הדמיה לא נכונה של בריחת גזים דרך הפתח נימצא פתרון הבא‪ .‬מחברים‬
‫איזור נוסף של אוויר מחוץ לפתח כפי שמתואר בתרשים ‪ 2.26‬ובגבולות האזור הזה מופעלים תנאי‬
‫הגבול הנ"ל ולכן שחרור הגזים מתרחש דרך הפתח אל תוך האזור הנוסף וממנו הגזים יוצאים דרך‬
‫גבולות האזור הנוסף לפי תנאי הגבול הנ"ל‪ .‬החישובים נעשו עבור שלושה ערכי פרמטר ‪) HB‬גובה‬
‫האזור הנוסף‪ ,‬תרשים ‪ (2.26‬הבאים‪ 2.45 :‬ס"מ )תרשים ‪ 2.26‬א(‪ 80 ,‬ס"מ )תרשים ‪ 2.26‬ב(‪ 160 ,‬ס"מ‬
‫)תרשים ‪ 2.26‬ג(‪ .‬בנוסף לזה נערכו גם חישובים עבור אזורים נוספים בעלי אותו גובה אך מורחבים‬
‫בכיוונים ‪ x‬ו‪ y-‬כפי שמוצג בתרשים ‪ .2.27‬תוצאות החישוב מתוארות בתרשימים ‪.2.28-2.31‬‬
‫‪30‬‬
‫ג( ‪HB =160 cm‬‬
‫ב( ‪HB =80 cm‬‬
‫א( ‪HB =2.45 cm‬‬
‫תרשים ‪ :2.26‬תנאי גבול "‪ "outflow‬בנוכחותו של אזור נוסף של אוויר מחוץ לפתח‬
‫תרשים ‪ :2.27‬תנאי גבול "‪ "outflow‬בנוכחותו של אזור נוסף מורחב של אוויר מחוץ לפתח‬
‫‪31‬‬
‫תרשים ‪ :2.28‬היסטורית הלחץ בנוכחותו של אזור נוסף של אוויר מחוץ לפתח‪HB=2.45 cm ,‬‬
‫תרשים ‪ :2.29‬היסטורית הלחץ בנוכחותו של אזור נוסף של אוויר מחוץ לפתח‪HB=80 cm ,‬‬
‫תרשים ‪ :2.30‬היסטורית הלחץ בנוכחותו של אזור נוסף של אוויר מחוץ לפתח‪HB=160 cm ,‬‬
‫‪32‬‬
‫תרשים ‪ :2.31‬היסטורית הלחץ בנוכחותו של אזור נוסף מורחב של אוויר מחוץ לפתח‪HB=80 cm ,‬‬
‫תרשים ‪ :2.32‬היסטורית הלחץ בנוכחותו של אזור נוסף מורחב של אוויר מחוץ לפתח‪HB=160 cm ,‬‬
‫מתרשימים ‪ 2.28-2.32‬ניתן לראות את ירידת הלחץ תוך תהליך שחרור הגזים דרך הפתח‪ .‬עבור זמנים‬
‫‪ t>60 ms‬לחץ היתר )‪ (p-p0‬שווה ל‪ 0-‬ותהליך בריחת הגזים למעשה מסתיים‪ .‬בנוסף לתרשים ‪2.25‬‬
‫בתרשים ‪ 2.33‬מובא סיכום היסטוריות האימפולס הכולל עבור מתארים שונים של אזורים נוספים של‬
‫אוויר שמחוץ לפתח‪ .‬ניתן לראות שעבור האזורים הנוספים בעלי גובה של ‪ 160 ,80‬ס"מ התכנסות‬
‫תוצאות החישוב טובה מאוד‪ .‬נוכחותו של אזור נוסף מורחב של אוויר בכיוונים ‪ x‬ו‪) y-‬ראה תרשים‬
‫‪ (2.27‬כמעט אינה משפיעה בהתנהגותו של היסטורית האימפולס הכולל ולפיכך כל הקווים‬
‫המתאימים לגובה ‪ HB‬של ‪ 160 ,80‬ס"מ אינם מסומנים בחיצים בתרשים ‪ 2.33‬מכיוון שכולם קרובים‬
‫זה לזה‪ .‬מהאנליזה נובע שניתן לבצע את חקירת הבעיה בשימוש באזור הנוסף של אוויר בעל גובה של‬
‫‪ 80‬ס"מ‪.‬‬
‫‪33‬‬
‫תרשים ‪ :2.33‬סיכום היסטוריות האימפולס הכולל עבור מתארים שונים של אזורים נוספים של אוויר‬
‫מחוץ לפתח‬
‫‪ 2.2.3‬המודל הגיאומטרי‬
‫כפי שניתן לראות בתרשימים ‪ ,2.4-2.6‬פני החלל שבו מתרחש פיצוץ אינם מלבניים לחלוטין אלא יש‬
‫ווטות במקצועות הפנימיים של החדר‪ .‬על‪-‬מנת להשתמש במודל הגיאומטרי הנכון בסימולציות‬
‫הנומריות נבחנה השפעת הווטות על לחץ הדף‪ .‬לפיכך נעשו שני חישובים תלת מימדיים של פיצוץ‬
‫מטען ‪ TNT‬בצורת קובייה בעל מסה של ‪ 1‬ק"ג הממוקם במרכז חדר בעל קירות קשיחים בהחלט‬
‫שמידותיו ‪ .290x290x270 cm‬החישובים בוצעו עם המידול של ‪ OUTFLOW‬שמוצג בסעיף הקודם‪.‬‬
‫החישוב הראשון מתייחס לחדר עם ווטות )תרשים ‪ 2.34‬א( והחישוב השני מתייחס לחדר בצורת ללא‬
‫ווטות )תרשים ‪ 2.34‬ב(‪ .‬בתקרת החדר נמצא פתח בעל שטח של ‪ 11310‬סמ"ר )צבע אדום בתרשים ‪2.34‬‬
‫א‪ ,‬ב(‪ .‬לחץ ההדף נמדד ברבע הקיר כפי שמסומן בתרשים ‪ 2.34‬ג‪.‬‬
‫‪34‬‬
‫א( מודל עם ווטות )רבע החדר(‬
‫המדידים‬
‫ב( מודל ללא ווטות )רבע החדר(‬
‫ג( מיקום‬
‫תרשים ‪2.34‬‬
‫הרשת כללה ‪ 63 ,63‬ו‪ 116-‬תאים ריבועיים בכיוונים ‪ x, y, z‬בהתאמה ובכך רבע החדר כלל ‪460404‬‬
‫תאים קוביים )‪ (brick elements‬בעלי צלע של ‪ 2.3‬ס"מ‪ .‬על פני הקירות הפנימיים נקבעו תנאי הגבול‬
‫"מהירות נורמאלית שווה לאפס" שמתאים לקירות קשיחים בהחלט‪ .‬האוויר ומוצרי הפיצוץ אינם‬
‫יכולים לזרום דרך הקירות )פרט לפתח(‪ .‬תנאי הגבול בפתח והדמיית בריחת הלחץ דרך הפתח תוארו‬
‫בתת‪-‬הפרק הקודם‪ .‬תוצאות החישובים מתוארות בתרשימים ‪ .2.35-2.43‬בתרשימים אלה מובאת‬
‫השוואת לחצי הדף על הקיר עבור שני המקרים הבאים‪ :‬מודל החדר עם ווטות )קו אדום עבה(‬
‫ומודל החדר ללא ווטות )קו דק(‪ .‬לחצי ההדף נבחנו עבור המדידים ‪ 1-9‬מהניסוי )תרשים ‪ 2.34‬ג(‪.‬‬
‫ניתן לראות שעבור המדידים ‪) 1,2,3,6,9‬תרשימים ‪ 2.43 ,2.40 ,2.37 ,2.36 ,2.35‬בהתאמה( הממוקמים‬
‫בקרבת הקירות הסמוכים )הצמודים( הווטות משפיעות משמעותית על שיאי לחצי ההדף והשפעה זו‬
‫הינה כמותית ואיכותית גם יחד‪ .‬עבור המדידים ‪ 8 ,7 ,5 ,4‬המרוחקים מהקירות הסמוכים )הצמודים(‬
‫נמצאה השפעה מינימאלית של הווטות על השיאי הלחץ המשניים )‪ (aftershocks‬כפי שניתן לראות‬
‫בהיסטוריות לחצי ההדף בתרשימים ‪.2.42 ,2.41 ,2.39 ,2.38‬‬
‫תרשים ‪ :2.36‬מדיד ‪2‬‬
‫תרשים ‪ :2.35‬מדיד ‪1‬‬
‫‪35‬‬
‫תרשים ‪ :2.38‬מדיד ‪4‬‬
‫תרשים ‪ :2.37‬מדיד ‪3‬‬
‫תרשים ‪ :2.40‬מדיד ‪6‬‬
‫תרשים ‪ :2.39‬מדיד ‪5‬‬
‫תרשים ‪ :2.42‬מדיד ‪8‬‬
‫תרשים ‪ :2.41‬מדיד ‪7‬‬
‫‪36‬‬
‫תרשים ‪ :2.43‬מדיד ‪9‬‬
‫‪ 2.2.4‬השוואה ראשונה עם תוצאות הניסוי‬
‫בסעיף זה מובאת השוואה של תוצאות חישוב תלת מימדי של פיצוץ מטען ‪ TNT‬בצורת קובייה בעל‬
‫מסה של ‪ 4‬ק"ג הממוקם במרכז החדר שמידותיו ‪ 290x290x270 cm‬עם תוצאות הניסוי‪ .‬בחישובים‬
‫השתמשנו באיזור רחב של אוויר חיצוני ברוחב של החדר כולו ובגובה של ‪ 80‬ס"מ )תרשים ‪ 2.26‬ב'(‪.‬‬
‫לחצי ההדף נמדדו על פני רבע הקיר כפי שמוצג בתרשימים ‪ 2.6‬ו‪-2.34-‬ג‪ .‬השוואת תוצאות הסימולציה‬
‫הנומרית עם נתוני הניסוי עבור מדידים שונים מוצגות בתרשימים ‪ .2.44-2.49‬אף על פי שהחישוב‬
‫המוצג הוא ראשוני ונעשה בו שימוש ברשת גסה למדי‪ ,‬ההשוואה מראה התאמה טובה עבור שיאים‬
‫ראשונים )עד ‪ 8‬מילישניות( ובאזור של דעיכת לחץ משתייר )מעל ‪ 40‬מילישניות(‪ .‬באזור ביניים של‬
‫הזמן הלחץ המחושב נמוך מהלחץ הנמדד‪ .‬יש להדגיש שאותה תופעה של פרדיקצית ‪AUTODYN‬‬
‫נמוכה מדי באזור ביניים דווחה גם במאמר )‪ (Sturtzer et al, 2009‬עבור פיצוץ במרחב חצי סגור‬
‫)תקרה‪ ,‬רצפה ושני קירות(‪ .‬אנו סבורים שמדובר בבעיה מובנית בהנחות החישוב של התוכנה ויש לה‬
‫קשר להיבטים של התחשבות בבעירה של מוצרי ניפוץ‪ .‬לכך יוקדש לימוד מיוחד במסגרת מחקר‬
‫המשך בשלב הבא‪.‬‬
‫תרשים ‪ :2.45‬מדיד ‪3‬‬
‫תרשים ‪ :2.44‬מדיד ‪2‬‬
‫‪37‬‬
‫תרשים ‪ :2.47‬מדיד ‪5‬‬
‫תרשים ‪ :2.46‬מדיד ‪4‬‬
‫תרשים ‪ :2.49‬מדיד ‪9‬‬
‫תרשים ‪ :2.48‬מדיד ‪6‬‬
‫‪38‬‬
‫‪ .3‬השפעת צורתם ומיקומם של פתחים על לחץ הדף‬
‫פרק זה נועד לחקירה וללימוד של השפעת הצורה של פתח במעטפת התא וכן השפעת כמות‬
‫ומיקום של פתחים על פרמטרים של גל הדף בפיצוץ כלוא חלקית‪ .‬צורת התא ומידות של החלל בו‬
‫מתרחש הפיצוץ )ראה תרשים ‪ ,(3.1‬וכן מידות האזור החיצוני של האוויר המספק תנאים נכונים‬
‫לבריחת לחץ ומוצרי ניפוץ מהמרחב וכן המודלים בהם משתמשים להדמיית הבעיה מפורטים‬
‫בפרק ‪ 2.2‬של המחקר‪.‬‬
‫תרשים ‪ .3.1‬מרחב פנימי ומיקום המדידים‪.‬‬
‫נערכו אנליזות של פיצוץ מטען ‪ TNT‬של ‪ 4‬ק"ג שהונח באמצע החלל‪ ,‬ובהן נבדקו תאים דומים עם‬
‫פתחים בקונפיגורציות שונות אך בעלי אותו שטח כולל‪ .‬להלן מיוצגות תוצאות החישוב במדידים‬
‫פינתיים )‪ – 18 ,3‬תרשים ‪ (3.1‬בהם הלחץ המרבי גדול ביותר בין כל המדידים )ראה גם פרקים ‪2 ,1‬‬
‫של המחקר( וכן במדידים הממוקמים במרכז הקירות )מדידים ‪ .(22 ,7‬לצורך השוואה )אם לא‬
‫כתוב אחרת( נבחר המקרה שנחקר בפרק ‪ 2.2‬הכולל פתח ריבועי בעל מידות ‪ 108X108‬ס"מ במרכז‬
‫התקרה )תרשים ‪ 3.2‬א'( עבורו התקבלה השוואה טובה עם תוצאות הניסוי )ראה פרק ‪.(2‬‬
‫‪39‬‬
‫‪ .3.1‬השפעת צורת הפתח‬
‫‪ 3.1.1‬פתח עגול בהשוואה לפתח ריבועי‪.‬‬
‫נתייחס לפתח עגול בעל קוטר ‪ 120‬ס"מ הממוקם באמצע התקרה )תרשים ‪ 3.2‬ב'(‬
‫‪.‬‬
‫)א( פתח ריבועי‬
‫)ב( פתח עגול‬
‫תרשים ‪ .3.2‬פתחים בתקרה – מבט על‬
‫השוואות של לחצי הדף מירביים בשיאים הראשונים ושל האימפולס מרבי מתוארות בטבלה ‪.3.1‬‬
‫טבלה ‪3.1‬‬
‫‪max impulse‬‬
‫‪peak4‬‬
‫‪peak3‬‬
‫‪peak2‬‬
‫‪peak1‬‬
‫)‪(bar msec‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫‪gauges‬‬
‫‪square opening‬‬
‫‪81.93‬‬
‫‪4.193‬‬
‫‪4.365‬‬
‫‪21.4‬‬
‫‪27.97‬‬
‫‪3‬‬
‫‪72.64‬‬
‫‪3.088‬‬
‫‪7.46‬‬
‫‪13.77‬‬
‫‪23.85‬‬
‫‪7‬‬
‫‪circular opening‬‬
‫‪82.75‬‬
‫‪4.031‬‬
‫‪4.41‬‬
‫‪27.48‬‬
‫‪28.81‬‬
‫‪3‬‬
‫‪72.92‬‬
‫‪2.997‬‬
‫‪6.822‬‬
‫‪13.71‬‬
‫‪23.75‬‬
‫‪7‬‬
‫)‪Difference (%‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪-3.86‬‬
‫‪1.03‬‬
‫‪28.41‬‬
‫‪3.00‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0.39‬‬
‫‪-2.95‬‬
‫‪-8.55‬‬
‫‪-0.44‬‬
‫‪-0.42‬‬
‫‪7‬‬
‫‪40‬‬
‫ניתן לראות ששינוי הצורה משפיע על השיא השני בפינת המרחב )במקרה של חלל עגול הלחץ‬
‫בשיא זה גדול ב‪ - 28%-‬ראה גם תרשים ‪ (3.3‬ואינו משפיע על הלחץ במרכז הקיר )תרשים ‪(3.6 ,3.4‬‬
‫או על האימפולס הכולל בשני המדידים )תרשימים ‪ .3.7-3.8‬בנקודה פינתית לא רואים הבדל‬
‫משמעותי באות האימפולס מכוון שהבדל בלחץ מתקיים רק בשיא השני )שמשכו מאוד קצר(‬
‫כאשר בכל פרקי הזמן האחרים )לרבות זמנים ארוכים המתאימים לדעיכת הלחץ – תרשים ‪(3.5‬‬
‫אין הבדל בין אותות הלחץ‪.‬‬
‫‪GAUGE3‬‬
‫‪PROBLEM 1_1airbox 1_1circule__airbox‬‬
‫‪30‬‬
‫‪11‬‬
‫‪28‬‬
‫‪11circule‬‬
‫‪26‬‬
‫‪24‬‬
‫‪22‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪16‬‬
‫‪12‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪24‬‬
‫‪22‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪16‬‬
‫‪14‬‬
‫‪12‬‬
‫‪time‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫תרשים ‪ .3.3‬לחץ הדף בפינה‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪14‬‬
41
PROBLEM 1_1airbox 1_1circule__airbox
GAUGE7
30
28
26
24
11
22
11circule
20
18
Pressure
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
time
14
16
18
20
22
24
‫ לחץ הדף במרכז הקיר‬.3.4 ‫תרשים‬
2
11
1.5
11circule
Pressure
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
30
40
50
60
70
time
‫ דעיכת לחץ בפינה‬.3.5 ‫תרשים‬
80
90
100
42
2
1.5
11
11circule
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
30
40
50
60
70
80
90
100
time
‫ דעיכת לחץ במרכז הקיר‬.3.6 ‫תרשים‬
IMPULS PROBLEM 11 11circule
GAUGE3
90
80
11
70
11circule
60
50
impuls
Pressure
1
40
30
20
10
0
-10
0
20
40
60
time
‫ אימפולס בפינה‬.3.7 ‫תרשים‬
80
100
‫‪43‬‬
‫‪GAUGE7‬‬
‫‪IMPULS PROBLEM 11 11circule‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪11‬‬
‫‪11circule‬‬
‫‪60‬‬
‫‪50‬‬
‫‪40‬‬
‫‪impuls‬‬
‫‪30‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪0‬‬
‫‪100‬‬
‫‪80‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪40‬‬
‫‪20‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-10‬‬
‫תרשים ‪ .3.8‬אימפולס במרכז הקיר‬
‫‪ 3.1.2‬פתח מלבני‪.‬‬
‫נתייחס לפתחים מלבניים שונים )הנבדלים ביחס אורך לרוחב שלהם( בעלי אותו שטח כאשר‬
‫מרכזם נמצא במרכז התקרה‪ .‬נלמדו ‪ 4‬מקרים המיוצגים בתרשים ‪ :3.9‬מקרה ‪ – 1_1‬ריבוע‬
‫)‪ ,(reference‬מקרה ‪ ,a/b=1.9 – 1_2‬מקרה ‪ ,a/b=2.85 – 2_3‬מקרה ‪ .a/b=4 – 1_4‬כאן ‪ – a‬אורך‬
‫המלבן‪ – b ,‬רוחב המלבן‪ .‬כאשר היחס בין אורך הפתח לרוחבו גדל‪ ,‬שפת הפתח מתרחקת מהקיר‬
‫הכולל מדידים ‪ 7‬ו‪ 3-‬ומתקרב לקיר הכולל מדידים ‪ 22‬ו‪.18-‬‬
‫מקרה ‪ 1_4‬מייצג מצב גבולי כאשר הפתח עובר מווטה לווטה בקירות מקבילים‪.‬‬
‫‪44‬‬
‫)ב( מקרה ‪1_2‬‬
‫)א( מקרה ‪1_1‬‬
‫)ד( מקרה ‪1_4‬‬
‫)ג( מקרה ‪1_3‬‬
‫תרשים ‪.3.9‬‬
‫תוצאות החישוב מיוצגות בטבלה ‪.3.2‬‬
‫טבלה ‪ .3.2‬פתחים מלבניים‬
‫‪max‬‬
‫‪impulse‬‬
‫)‪(bar msec‬‬
‫‪peak4‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫‪81.93‬‬
‫‪72.64‬‬
‫‪81.93‬‬
‫‪72.64‬‬
‫‪4.193‬‬
‫‪3.088‬‬
‫‪4.193‬‬
‫‪3.088‬‬
‫‪peak3‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫‪peak2‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫‪peak1‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫‪gauges‬‬
‫‪problem1_1airbox‬‬
‫‪4.365‬‬
‫‪7.46‬‬
‫‪4.365‬‬
‫‪7.458‬‬
‫‪21.4‬‬
‫‪13.77‬‬
‫‪21.4‬‬
‫‪13.66‬‬
‫‪27.97‬‬
‫‪23.85‬‬
‫‪27.97‬‬
‫‪23.85‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪45‬‬
‫‪82.53‬‬
‫‪72.99‬‬
‫‪82.49‬‬
‫‪73.49‬‬
‫‪82.18‬‬
‫‪72.47‬‬
‫‪81.94‬‬
‫‪73.34‬‬
‫‪81.38‬‬
‫‪71.42‬‬
‫‪80.87‬‬
‫‪72.51‬‬
‫‪0.73‬‬
‫‪0.48‬‬
‫‪0.68‬‬
‫‪1.17‬‬
‫‪0.31‬‬
‫‪-0.23‬‬
‫‪0.01‬‬
‫‪0.96‬‬
‫‪-0.67‬‬
‫‪-1.68‬‬
‫‪-1.29‬‬
‫‪-0.18‬‬
‫‪problem1_2airbox‬‬
‫‪20.99‬‬
‫‪4.316‬‬
‫‪4.132‬‬
‫‪13.3‬‬
‫‪7.281‬‬
‫‪3.086‬‬
‫‪21.83‬‬
‫‪4.711‬‬
‫‪4.357‬‬
‫‪15.97‬‬
‫‪7.911‬‬
‫‪3.015‬‬
‫‪problem1_3airbox‬‬
‫‪20.8‬‬
‫‪4.436‬‬
‫‪4.196‬‬
‫‪13.53‬‬
‫‪7.268‬‬
‫‪3.057‬‬
‫‪21.88‬‬
‫‪4.92‬‬
‫‪4.357‬‬
‫‪18.85‬‬
‫‪8.399‬‬
‫‪2.893‬‬
‫‪problem1_4airbox‬‬
‫‪20.73‬‬
‫‪4.639‬‬
‫‪4.244‬‬
‫‪13.78‬‬
‫‪7.211‬‬
‫‪3.025‬‬
‫‪21.87‬‬
‫‪5.07‬‬
‫‪4.29‬‬
‫‪21.13‬‬
‫‪8.823‬‬
‫‪2.814‬‬
‫)‪Difference (%‬‬
‫‪problem1_2airbox‬‬
‫‪-1.92‬‬
‫‪-1.12‬‬
‫‪-1.45‬‬
‫‪-3.41‬‬
‫‪-2.40‬‬
‫‪-0.06‬‬
‫‪2.01‬‬
‫‪7.93‬‬
‫‪3.91‬‬
‫‪16.91‬‬
‫‪6.07‬‬
‫‪-2.36‬‬
‫‪problem1_3airbox‬‬
‫‪-2.80‬‬
‫‪1.63‬‬
‫‪0.07‬‬
‫‪-1.74‬‬
‫‪-2.57‬‬
‫‪-1.00‬‬
‫‪2.24‬‬
‫‪12.71‬‬
‫‪3.91‬‬
‫‪37.99‬‬
‫‪12.62‬‬
‫‪-6.31‬‬
‫‪problem1_4airbox‬‬
‫‪-3.13‬‬
‫‪6.28‬‬
‫‪1.22‬‬
‫‪0.07‬‬
‫‪-3.34‬‬
‫‪-2.04‬‬
‫‪2.20‬‬
‫‪16.15‬‬
‫‪2.31‬‬
‫‪54.69‬‬
‫‪18.30‬‬
‫‪-8.87‬‬
‫‪28.21‬‬
‫‪23.82‬‬
‫‪28.12‬‬
‫‪23.74‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪28.57‬‬
‫‪23.85‬‬
‫‪28.27‬‬
‫‪23.77‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪28.8‬‬
‫‪23.85‬‬
‫‪28.48‬‬
‫‪23.78‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪0.86‬‬
‫‪-0.13‬‬
‫‪0.54‬‬
‫‪-0.46‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪2.15‬‬
‫‪0.00‬‬
‫‪1.07‬‬
‫‪-0.34‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪2.97‬‬
‫‪0.00‬‬
‫‪1.82‬‬
‫‪-0.29‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫ניתן לראות שצורת הפתח )יחס בין אורך המלבן לרוחבו( לא משפיעים על אות הלחץ בקיר ממנו‬
‫מתרחקים )מדידים ‪- 7 ,3‬ציורים ‪ (3.10-3.11‬אך משפיע משמעותית כמעט על כל השיאים )למעט‬
‫הראשון( במרכז בקיר אליו מתקרבים )מדיד ‪ 22‬עד כ‪ –55%-‬ציור ‪ (3.13‬ועל השיא השלישי בפינה‬
‫של אותו קיר )מדיד ‪ 18‬עד ‪ - 16%‬ציור ‪.(3.12‬‬
46
PROBLEM 1 airbox
GAUGE3
30
28
11
26
12
24
13
22
14
20
Pressure
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
time
16
18
20
22
24
18
20
22
24
3 ‫ לחץ הדף במדיד‬.3.10 ‫תרשים‬
Pressure
24
22
11
20
12
18
13
16
14
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
time
16
7‫ לחץ הדף במדיד‬.3.11 ‫תרשים‬
47
PROBLEM 1
GAUGE18
30
28
11
26
12
24
13
22
14
20
Pressure
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
time
16
18
20
22
24
18
20
22
24
18 ‫ לחץ הדף במדיד‬.3.12 ‫תרשים‬
Pressure
24
22
11
20
12
18
13
16
14
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
time
16
22 ‫ לחץ הדף במדיד‬.3.13 ‫תרשים‬
‫‪48‬‬
‫ההבדל הנ"ל‪ ,‬בערכו המוחלט‪ ,‬גדל בתלות ביחסי המידות של המלבן )היחס בין אורך המלבן‬
‫לרוחבו(‪ .‬התלות היא כמעט לינארית כמתואר בתרשים ‪.3.14‬‬
‫‪2 Peak, Gauge 22‬‬
‫‪3 Peak, Gauge 22‬‬
‫‪4 Peak, Gauge 22‬‬
‫‪3 peak, Gauge 18‬‬
‫‪1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4‬‬
‫‪a/b‬‬
‫תרשים ‪.3.14‬‬
‫מצד שני צורת המלבן כמעט שאינה משפיעה על האימפולס הכולל )ההבדל קטן מ‪ (2%-‬כפי‬
‫שרואים בתרשימים ‪.3.15-3.18‬‬
‫)‪Dif (%‬‬
‫‪55‬‬
‫‪50‬‬
‫‪45‬‬
‫‪40‬‬
‫‪35‬‬
‫‪30‬‬
‫‪25‬‬
‫‪20‬‬
‫‪15‬‬
‫‪10‬‬
‫‪5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪-10‬‬
49
PROBLEM 1 IMPULSE GAUGE3
90
80
11
70
12
13
Impulse
60
14
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
time
60
70
80
90
100
3 ‫ אימפולס במדיד‬.3.15 ‫תרשים‬
70
11
Impulse
60
12
13
50
14
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
time
60
7 ‫ אימפולס במדיד‬.3.16 ‫תרשים‬
70
80
90
100
50
PROBLEM 1 IMPULSE GAUGE18
90
80
11
70
12
13
Impulse
60
14
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
time
60
70
80
90
100
18 ‫ אימפולס במדיד‬.3.15 ‫תרשים‬
70
11
Impulse
60
12
13
50
14
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
time
60
22 ‫ אימפולס במדיד‬.3.15 ‫תרשים‬
70
80
90
100
‫‪51‬‬
‫זה קורה מכוון שההבדל בלחצים מתרחש בפרקי זמן קצרים בלבד ומשמעותם לגבי האימפולס‬
‫תהיה קטנה‪ .‬בתקופות הזמן האחרות לרבות בזמנים הארוכים של דעיכת הלחץ ומוצרי ניפוץ‬
‫)תרשימים ‪ ,(3.16-3.19‬אותות הלחץ קרובים זה לזה‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫‪11‬‬
‫‪12‬‬
‫‪13‬‬
‫‪14‬‬
‫‪1‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫תרשים ‪ .3.16‬דעיכת הלחץ‪ ,‬מדיד ‪3‬‬
‫‪11‬‬
‫‪12‬‬
‫‪1‬‬
‫‪13‬‬
‫‪14‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫תרשים ‪ .3.17‬דעיכת הלחץ‪ ,‬מדיד ‪7‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪52‬‬
‫‪2‬‬
‫‪11‬‬
‫‪12‬‬
‫‪13‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪14‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪100‬‬
‫‪80‬‬
‫‪90‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪70‬‬
‫‪40‬‬
‫‪50‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪30‬‬
‫תרשים ‪ .3.18‬דעיכת הלחץ‪ ,‬מדיד ‪18‬‬
‫‪11‬‬
‫‪12‬‬
‫‪1‬‬
‫‪13‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪14‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫תרשים ‪ .3.19‬דעיכת הלחץ‪ ,‬מדיד ‪22‬‬
‫כלומר ניתן להגיד שצורת הפתח הממוקם במרכז התקרה יכול להשפיע על השיאים ההתחלתיים‬
‫)למעט הראשון( של אות הלחץ במרכז הקיר אך אינה משפיע על אימפולס הכולל הפועל על אלמנט‬
‫המבנה‪.‬‬
‫‪ .3.2‬השפעת מיקום וכמות הפתים‪.‬‬
‫‪ 3.2.1‬פתחים בתקרה בלבד‪.‬‬
‫ציור ‪ 3.20‬מיצג ‪ 4‬מקרים שונים של כמה פתחים הממוקמים על התקרה‪ :‬המלבן ‪147.4x78.6‬‬
‫ס"מ הנמצא באמצע התקרה )‪ - (reference‬מקרה ‪) C‬המתאים לבעיה ‪ 1_2‬של פרק ‪ ,(3.1.2‬שני‬
‫‪53‬‬
‫פתחים מרוחקים ב‪ 39-‬ס"מ ממרכז התקרה בכוון לקיר הכולל מדידים ‪ 22‬ו‪) 18-‬וכמובן לקיר‬
‫המנוגד( – מקרה ‪ ,B‬שני פתחים סמוכים לווטות של הקורות הנ"ל – מקרה ‪ A‬וארבעה פתחים )כל‬
‫אחד בעל שטח שווה לרבע של שטח מלבן הייחוס( בסמוך לווטות פינתיות – מיקרה ‪.E‬‬
‫)ב( מקרה ‪B‬‬
‫)א( מקרה ‪C‬‬
‫)ד( מקרה ‪E‬‬
‫)ג( מקרה ‪A‬‬
‫תרשים ‪.3.20‬‬
‫תוצאות האנליזה מיוצגות בטבלה ‪.3.3‬‬
‫‪54‬‬
‫טבלה ‪.3.3‬‬
‫‪max‬‬
‫‪impulse‬‬
‫)‪(bar msec‬‬
‫‪peak4‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫‪82.53‬‬
‫‪72.99‬‬
‫‪82.49‬‬
‫‪73.49‬‬
‫‪4.132‬‬
‫‪3.086‬‬
‫‪4.357‬‬
‫‪3.015‬‬
‫‪82.45‬‬
‫‪72.95‬‬
‫‪81.96‬‬
‫‪74.35‬‬
‫‪4.705‬‬
‫‪3.061‬‬
‫‪4.502‬‬
‫‪2.764‬‬
‫‪86.81‬‬
‫‪76.79‬‬
‫‪85.51‬‬
‫‪78.18‬‬
‫‪5.271‬‬
‫‪2.948‬‬
‫‪4.572‬‬
‫‪2.816‬‬
‫‪88.21‬‬
‫‪82.69‬‬
‫‪88.21‬‬
‫‪82.7‬‬
‫‪4.273‬‬
‫‪2.688‬‬
‫‪4.263‬‬
‫‪2.695‬‬
‫‪-0.10‬‬
‫‪-0.05‬‬
‫‪-0.64‬‬
‫‪1.17‬‬
‫‪13.87‬‬
‫‪-0.81‬‬
‫‪3.33‬‬
‫‪-8.33‬‬
‫‪5.19‬‬
‫‪5.21‬‬
‫‪3.66‬‬
‫‪6.38‬‬
‫‪27.57‬‬
‫‪-4.47‬‬
‫‪4.93‬‬
‫‪-6.60‬‬
‫‪6.88‬‬
‫‪13.29‬‬
‫‪6.93‬‬
‫‪12.53‬‬
‫‪3.41‬‬
‫‪-12.90‬‬
‫‪-2.16‬‬
‫‪-10.61‬‬
‫‪peak3‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫‪peak2‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫‪problemC‬‬
‫‪20.99‬‬
‫‪4.316‬‬
‫‪13.3‬‬
‫‪7.281‬‬
‫‪21.83‬‬
‫‪4.711‬‬
‫‪15.97‬‬
‫‪7.911‬‬
‫‪problemB‬‬
‫‪19.86‬‬
‫‪4.827‬‬
‫‪14.13‬‬
‫‪7.861‬‬
‫‪21.4‬‬
‫‪5.365‬‬
‫‪26.27‬‬
‫‪9.287‬‬
‫‪problemA‬‬
‫‪19.51‬‬
‫‪5.52‬‬
‫‪16.1‬‬
‫‪8.03‬‬
‫‪20.55‬‬
‫‪5.882‬‬
‫‪27.37‬‬
‫‪10.83‬‬
‫‪problemE‬‬
‫‪17.37‬‬
‫‪4.796‬‬
‫‪17.6‬‬
‫‪9.007‬‬
‫‪17.31‬‬
‫‪4.807‬‬
‫‪17.58‬‬
‫‪9.098‬‬
‫)‪Difference (%‬‬
‫‪problemB‬‬
‫‪-5.38‬‬
‫‪11.84‬‬
‫‪6.24‬‬
‫‪7.97‬‬
‫‪-1.97‬‬
‫‪13.88‬‬
‫‪64.50‬‬
‫‪17.39‬‬
‫‪problemA‬‬
‫‪-7.05‬‬
‫‪27.90‬‬
‫‪21.05‬‬
‫‪10.29‬‬
‫‪-5.86‬‬
‫‪24.86‬‬
‫‪71.38‬‬
‫‪36.90‬‬
‫‪problemE‬‬
‫‪-17.25‬‬
‫‪11.12‬‬
‫‪32.33‬‬
‫‪23.71‬‬
‫‪-20.71‬‬
‫‪2.04‬‬
‫‪10.08‬‬
‫‪15.00‬‬
‫‪peak1‬‬
‫)‪(bar‬‬
‫‪gauges‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪28.21‬‬
‫‪23.82‬‬
‫‪28.12‬‬
‫‪23.74‬‬
‫‪28.05‬‬
‫‪23.88‬‬
‫‪27.71‬‬
‫‪23.77‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪28.23‬‬
‫‪23.82‬‬
‫‪27.84‬‬
‫‪23.75‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪21.75‬‬
‫‪23.85‬‬
‫‪21.81‬‬
‫‪23.77‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪-0.57‬‬
‫‪0.25‬‬
‫‪-1.46‬‬
‫‪0.13‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪0.07‬‬
‫‪0.00‬‬
‫‪-1.00‬‬
‫‪0.04‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫‪-22.90‬‬
‫‪0.13‬‬
‫‪-22.44‬‬
‫‪0.13‬‬
‫‪3‬‬
‫‪7‬‬
‫‪18‬‬
‫‪22‬‬
‫ניתן לראות )ראה גם תרשימים ‪ (3.21-3.24‬שהתרחקות של הפתחים ממרכז התקרה משפיעה )עד‬
‫ל‪ (36%-‬על השיא השלישי של אות הלחץ בכל הנקודות ובמרכז הקיר אליו מתקרבים – מגדיל )עד‬
‫‪55‬‬
‫ל‪ (70%-‬את השיא השני‪ .‬יותר מזאת‪ ,‬ניתן לראות )תרשים ‪ (3.24‬שבנקודה זו השיא השני גדול‬
‫מהשיא הראשון‪ .‬תופעה זו כנראה נגרמת על ידי הגל החוזר ממרכז התקרה כאשר במקרה של‬
‫פתח מרכזי הגל הפוגע במרכז התקרה ונוצרת בריחת לחץ החוצה דרך הפתח‪.‬‬
‫במקרה של ‪ 4‬פתחים פינתיים השיא הראשון קטן ב‪ 22%-‬בפינות )מדידים ‪ – 18 ,3‬תרשימים ‪,3.21‬‬
‫‪ (3.23‬אשר נגרם כנראה כתוצאה משחרור הלחץ דרך הפתח הסמוך לפינה‪.‬‬
‫‪GAUGE3‬‬
‫‪ABCD airbox‬‬
‫‪30‬‬
‫‪11‬‬
‫‪28‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪e‬‬
‫‪26‬‬
‫‪24‬‬
‫‪22‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪14‬‬
‫‪12‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪16‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪24‬‬
‫‪22‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪16‬‬
‫‪12‬‬
‫‪14‬‬
‫‪time‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪4‬‬
‫‪6‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2‬‬
‫תרשים ‪ .3.21‬לחץ הדף במדיד ‪3‬‬
‫‪24‬‬
‫‪11‬‬
‫‪22‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪e‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪14‬‬
‫‪12‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪24‬‬
‫‪22‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪16‬‬
‫‪12‬‬
‫‪14‬‬
‫‪time‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫תרשים ‪ .3.22‬לחץ הדף במדיד ‪7‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪16‬‬
56
ABCE airbox
GAUGE18
30
28
11
26
a
b
c
e
24
22
20
Pressure
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
time
16
18
20
22
24
18 ‫ לחץ הדף במדיד‬.3.23 ‫תרשים‬
28
26
24
22
11
20
a
b
c
e
Pressure
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
time
16
22 ‫ לחץ הדף במדיד‬.3.24 ‫תרשים‬
18
20
22
24
‫‪57‬‬
‫לעומת המקרים הנבחנים בפרק ‪ 3.1‬של המחקר‪ ,‬כאן ניתן לראות השפעת הצורה )מקרים ‪ A‬ו‪(E-‬‬
‫על האימפולס הכולל )תרשימים ‪.(3.25-2.28‬‬
‫‪ABCE impuls airbox gauge3‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪11‬‬
‫‪70‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪e‬‬
‫‪60‬‬
‫‪50‬‬
‫‪impuls‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪0‬‬
‫‪100‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪80‬‬
‫‪40‬‬
‫‪20‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-10‬‬
‫תרשים ‪ .3.25‬אימפולס במדיד ‪.3‬‬
‫‪ABCE impuls airbox gauge7‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪11‬‬
‫‪60‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪e‬‬
‫‪50‬‬
‫‪30‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪0‬‬
‫‪100‬‬
‫‪80‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪40‬‬
‫‪20‬‬
‫תרשים ‪ .3.26‬אימפולס במדיד ‪.18‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-10‬‬
‫‪impuls‬‬
‫‪40‬‬
58
ABCE impuls airbox gauge18
90
80
11
70
a
b
c
e
60
impuls
50
40
30
20
10
0
-10
0
20
40
60
time
80
100
.18 ‫ אימפולס במדיד‬.3.27 ‫תרשים‬
ABCE impuls airbox gauge22
90
80
70
11
60
a
b
c
e
impuls
50
40
30
20
10
0
-10
0
20
40
60
time
.22 ‫ אימפולס במדיד‬.3.28 ‫תרשים‬
80
100
‫‪59‬‬
‫במקרה ‪ A‬של ‪ 2‬פתחים סמוכים לקירות‪ ,‬האימפולס גדול יותר מהאימפולס במקרה של פתח‬
‫מרכזי החל מזמן של ‪ 60‬מילישניות הפרש באימפולסים הוא כ‪ .6%-‬דעיכת לחץ מהמרחב במקרה‬
‫זה היא איטית )תרשימים ‪ (3.29-3.32‬בעיקר במרכז הקיר הקרוב לפתח )מדיד ‪ – 22‬תרשים ‪.(3.32‬‬
‫במקרה ‪ E‬האימפולס גדל עד ל‪ 70-‬מילישניות )ההבדל כ‪ (13%-‬אך אחרי זה יורד עד לרמה של‬
‫האימפולס במקרה של פתח מרכזי עקב אזור גדול של לחץ שלילי המתקיים במקרה ‪ E‬בכל‬
‫נקודות המדדה )תרשימים ‪.(3.29-3.32‬‬
‫‪2‬‬
‫‪11‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪e‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-1‬‬
‫תרשים ‪ .3.29‬דעיכת הלחץ‪ ,‬מדיד ‪.3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪11‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪e‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫תרשים ‪ .3.30‬דעיכת הלחץ‪ ,‬מדיד ‪.7‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪1‬‬
‫‪60‬‬
‫‪2‬‬
‫‪11‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪e‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪90‬‬
‫‪100‬‬
‫‪70‬‬
‫‪80‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫‪40‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪30‬‬
‫תרשים ‪ .3.31‬דעיכת הלחץ‪ ,‬מדיד ‪.18‬‬
‫‪2‬‬
‫‪11‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪e‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-1‬‬
‫תרשים ‪ .3.32‬דעיכת הלחץ‪ ,‬מדיד ‪.22‬‬
‫לסיכום חלק זה ניתן לומר שהזזת הפתחים ממרכז התקרה וכמות הפתחים משפיעים על הן אות‬
‫הלחץ והן אות האימפולס הכולל בנקודות שונות של קירות המרחב‪.‬‬
‫‪61‬‬
‫‪3.2.2‬‬
‫פתחים בקירות שונים‪.‬‬
‫פרק זה כולל לימוד של השפעת פתחים ריבועים בעלי אותו שטח כולל הממוקמים בדפנות שונים‬
‫של המרחב כדלקמן )ציור ‪ :(3.33‬מקרה ‪ – (reference) 1_1‬פתח אחד באמצע התקרה‪ ,‬מקרה ‪2_1‬‬
‫שני פתחים שווים בתקרה וברצפה‪ ,‬מקרה ‪ - 2_2‬שני פתחים שווים בתקרה ובקיר מנוגש לקיר‬
‫הכולל מדיד ‪ 22‬ומקרה ‪ – 2_3‬ארבעה פתחים שווים הממוקמים בתקרה‪ ,‬ברצפה בקור הכולל‬
‫מדיד ‪ 7‬ובקיר מנוגד אליו‪.‬‬
‫‪(b) Case 2_1‬‬
‫‪(a) Case 1_1‬‬
‫‪(d) Case 2_3‬‬
‫‪(c) Case 2_2‬‬
‫ציור ‪.3.33‬‬
‫תוצאות החישוב מיוצגות בטבלה ‪.3.4‬‬
62
‫ פתחים בדפנות שונים‬.3.4 ‫טבלה‬
gauges
peak1
(bar)
3
7
18
22
27.97
23.85
27.97
23.85
3
7
18
22
28.9
23.74
28.96
23.61
3
7
18
22
29.49
24.08
28.27
23.93
3
7
18
22
29.14
6.22
29.23
23.67
3
7
18
22
3.32
-0.46
3.54
-1.01
3
7
18
22
5.43
0.96
1.07
0.34
3
7
18
22
4.18
-73.92
4.50
-0.75
peak2
(bar)
peak3
(bar)
peak4
(bar)
problem1_1airbox
21.4
4.365
4.193
13.77
7.46
3.088
21.4
4.365
4.193
13.66
7.458
3.088
problem2_1airbox
22.41
4.223
4.776
13.46
7.872
2.799
22.42
4.223
4.767
13.28
7.863
2.846
problem2_2airbox
21.72
4.482
3.782
11.06
8.762
2.996
21.21
4.608
4.53
14.36
8.105
3.062
problem2_3airbox
21.79
4.62
5.172
6.531
4.313
1.359
20.21
4.475
3.987
11.84
9.024
2.677
Difference (%)
problem2_1airbox
4.72
-3.25
13.90
-2.25
5.52
-9.36
4.77
-3.25
13.69
-2.78
5.43
-7.84
problem2_2airbox
1.50
2.68
-9.80
-19.68
17.45
-2.98
-0.89
5.57
8.04
5.12
8.68
-0.84
problem2_3airbox
1.82
5.84
23.35
-52.57 -42.18 -55.99
-5.56
2.52
-4.91
-13.32
21.00
-13.31
max
impulse
(bar msec)
81.93
72.64
81.92
72.64
82.02
72.19
82.01
72.12
84.36
74.09
83.95
74.64
81.55
45.93
81.13
71.16
0.11
-0.62
0.11
-0.72
2.97
2.00
2.48
2.75
-0.46
-36.77
-0.96
-2.04
‫ ממוקם על הפתח ואינו מודד לחץ הדף אך רק לחץ של הגל הפוגע העובר דרך‬7 ‫ מדיד‬2_3 ‫בבעיה‬
.‫ לכן תוצאות הנמדדות כאן אינן נחשבות בניתוח‬,‫החלל‬
‫‪63‬‬
‫ניתן לראות )ראה גם תרשימים ‪ (3.34-3.37‬שמיקום הפתחים תמיד משפיע על השיא השלישי של‬
‫אות הלחץ‪ .‬בנוסף לזה‪ ,‬במקרה של פתחים בקירות סמוכים )‪ (2_2‬ושל פתחים ב‪ 4-‬קירות )‪(2_3‬‬
‫רואים גם הבדל משמעותי )עד ‪ (20%‬בשיאים השני והשלישי במרכז הקיר )במקרה ‪ 2_2‬מדובר על‬
‫הקיר שקרוב לקיר הכולל פתח – ‪ ,7‬כאשר בקיר המנוגד לפתח – ‪ – 22‬ההבדל קטן יחסית(‪.‬‬
‫‪GAUGE3‬‬
‫‪PROBLEM 2 airboxes‬‬
‫‪30‬‬
‫‪11‬‬
‫‪28‬‬
‫‪21‬‬
‫‪26‬‬
‫‪22‬‬
‫‪24‬‬
‫‪23‬‬
‫‪22‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪14‬‬
‫‪12‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪24‬‬
‫‪22‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪16‬‬
‫‪12‬‬
‫‪14‬‬
‫‪time‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫תרשים ‪ .3.34‬לחץ הדף במדיד ‪3‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪16‬‬
64
Pressure
24
22
11
20
21
18
22
16
23
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
time
16
18
20
22
24
7 ‫ לחץ הדף במדיד‬.3.35 ‫תרשים‬
PROBLEM 2
GAUGE18
30
28
11
26
21
24
22
23
22
20
Pressure
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
time
16
18 ‫ לחץ הדף במדיד‬.3.36 ‫תרשים‬
18
20
22
24
‫‪65‬‬
‫‪24‬‬
‫‪11‬‬
‫‪22‬‬
‫‪21‬‬
‫‪20‬‬
‫‪22‬‬
‫‪18‬‬
‫‪14‬‬
‫‪12‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪23‬‬
‫‪16‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪24‬‬
‫‪22‬‬
‫‪20‬‬
‫‪16‬‬
‫‪18‬‬
‫‪12‬‬
‫‪14‬‬
‫‪time‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪4‬‬
‫‪6‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2‬‬
‫תרשים ‪ .3.37‬לחץ הדף במדיד ‪22‬‬
‫מצד שני‪ ,‬בדומה לפרק ‪ 3.1‬בו הפתחים נמצאים במרכז התקרה‪ ,‬ההבדל בשיאים הבאים של אות‬
‫הלחץ כמעט לא משפיע על האימפולס הכולל )ראה תרשימים ‪ (3.38-3.41‬עקב התנהגות דומה של‬
‫דעיכת לחץ גזים בזמנים ארוכים )תרשימים ‪.(3.42-3.45‬‬
‫‪PROBLEM 2 IMPULSE GAUGE 3‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪11‬‬
‫‪70‬‬
‫‪21‬‬
‫‪22‬‬
‫‪60‬‬
‫‪23‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪50‬‬
‫‪time‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫תרשים ‪ .3.38‬אימפולס במדיד ‪.3‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Impulse‬‬
‫‪50‬‬
66
70
50
40
11
21
30
22
20
23
10
0
0
10
20
30
40
50
time
60
70
80
90
100
.7 ‫ אימפולס במדיד‬.3.39 ‫תרשים‬
PROBLEM 2 IMPULSE GAUGE 18
90
80
Impulse
Impulse
60
70
11
60
22
21
23
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
time
60
70
.18 ‫ אימפולס במדיד‬.3.40 ‫תרשים‬
80
90
100
‫‪67‬‬
‫‪70‬‬
‫‪11‬‬
‫‪60‬‬
‫‪21‬‬
‫‪22‬‬
‫‪23‬‬
‫‪40‬‬
‫‪Impulse‬‬
‫‪50‬‬
‫‪30‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪70‬‬
‫‪80‬‬
‫‪60‬‬
‫‪40‬‬
‫‪50‬‬
‫‪time‬‬
‫‪30‬‬
‫‪20‬‬
‫‪0‬‬
‫‪10‬‬
‫‪0‬‬
‫תרשים ‪ .3.41‬אימפולס במדיד ‪.22‬‬
‫‪2‬‬
‫‪11‬‬
‫‪23‬‬
‫‪1‬‬
‫‪22‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫תרשים ‪ .3.42‬דעיכת לחץ במדיד ‪.3‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪21‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪68‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪21‬‬
‫‪1‬‬
‫‪22‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪11‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪23‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-1‬‬
‫תרשים ‪ .3.43‬דעיכת לחץ במדיד ‪.7‬‬
‫‪2‬‬
‫‪11‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪22‬‬
‫‪1‬‬
‫‪23‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫תרשים ‪ .3.44‬דעיכת לחץ במדיד ‪.18‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪21‬‬
‫‪69‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪11‬‬
‫‪22‬‬
‫‪23‬‬
‫‪Pressure‬‬
‫‪21‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪100‬‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪60‬‬
‫‪time‬‬
‫‪50‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪-1‬‬
‫תרשים ‪ .3.45‬דעיכת לחץ במדיד ‪.22‬‬
‫על סמך תוצאות הניתן של המקרים השונים בפרק זה ובפרק ‪ 3.1‬ניתן לומר שאם הפתחים‬
‫ממוקמים במרכז הדופן )קיר‪ ,‬ריצפה‪ ,‬תקרה( אז צורתם וכמותם משפיעים רק על שיאים הבאים‬
‫של אות הלחץ וכמעט שלא משפיעים על אות האימפולס הכולל‪.‬‬
‫‪70‬‬
‫סיכום‬
‫בשלב ב' של המחקר‪ ,‬המסוכם בדו"ח זה‪ ,‬נבחן התהליך של פיצוץ פנימי במרחב סגור לחלוטין או‬
‫חלקי ונלמדה השפעתם של פרמטרים שונים של גיאומטרית המרחב ושל הפתחים על לחצי ההדף‬
‫ואימפולס כולל הפועלים על קירות המרחב‪.‬‬
‫נערכה אנליזה של השפעת מיקום מטען במרחב סגור לחלוטין‪ .‬נקבעו מעטפות לחצי ההדף בכל‬
‫דפנות המרחב‪ .‬נמצא שכאשר הפיצוץ מתרחש לא על הרצפה‪ ,‬הלחץ המרבי בכל הזמנים‬
‫)מקסימום של מעטפת הלחצים( מתפתח בקודקוד )בקודקודים( הקובייה הקרוב )קרובים( ביותר‬
‫לפיצוץ‪ .‬כאשר המטען מונח על הרצפה הלחץ המרבי מתפתח כמובן בנקודת הפיצוץ‪ .‬בכל הדפנות‬
‫הקרובות למטען )כולל ברצפה במקרים של פיצוץ ללא מגע( ופילוג לחצי שיא )צורת המעטפת‬
‫הלחצים( די חלק‪ .‬בקירות רחוקים מהמטען )בתקרה של המטען אשר אינו ממוקם באמצע הגובה(‬
‫פילוג הלחצים הרבה יותר מורכב הוא בעל מספר שיאים מקומיים והלחץ המרבי בכל הזמנים‬
‫)מקסימום של המעטפת בדופן זה( יכול להתפתח הן בפינה‪ ,‬הן לאורך הצלע ולפעמים )המטען‬
‫במונח על הרצפה( אפילו בנקודה פנימית של הדופן‪ .‬בדפנות הקרובות למטען‪ ,‬הלחץ המרבי‬
‫מתפתח תמיד בשיא הראשון המתאים לגל הפוגע כאשר בדפנות רחוקים העובדה זה נכונה רק‬
‫לקודקודים ולצלעות‪ .‬בנקודות פנימיות של דפנות אלה הלחץ המרבי מופיע בשיאים מאוחרים‬
‫יותר אשר מתאים לגלים חוזרים מדפנות קרובות יותר‪.‬‬
‫נערכה אנליזה של תוצאות ניסויי שדה לקבלת נתונים מדודים של הלחצים בנקודות שונות בחלל‬
‫הפנימי לצורך הבנת ההתנהגות ולאימות המודלים הקיימים‪ .‬נבחן פילוג לחצי הדף על פני הקיר‬
‫הפנימי בפיצוץ פנימי בכליאה חלקית במרכז המרחב‪ .‬נקבעו תלות התנע הכולל ותלות זמן ההגעה‬
‫במשקל המטען בהתאמה עבור מדידים שונים‪ .‬נערכה אנליזת הגברת לחץ הדף בפינת המרחב‬
‫ונמצא היחס בין הלחצים המירביים המתאימים בפינת הקיר ובמרכז הקיר כתלות במידות‬
‫יחסיות של המטען ושל החדר וכן גם היחס המתאים בין האימפולסים בנקודות אלה‪ .‬מהאנליזה‬
‫נובע שהיחס הנ"ל בין האימפולסים גדל יחד עם מסת המטען‪ .‬נבחנה השתנות לחץ ההדף בתלות‬
‫בזמן עבור מטענים שונים המתפוצצים במרכז המרחב‪ .‬על מנת לקבל את לחץ הגזים השתמשנו‬
‫בשיטה של מינימום ריבועי הסטיות המבוססת על שימוש בפולינום מדרגה ‪ 2‬אשר נתנה התאמה‬
‫טובה לתוצאות הניסוי‪ .‬נקבע שקו של לחץ הגזים המתקבל באנליזת הניסויים דומה לקו המגמה‬
‫שמובא ב‪ .UFC 3-340-02 -‬אנליזה דומה נערכה עבור גודלו של האימפולס הכולל ועבור משכו‪.‬‬
‫נבחן פירוס האימפולס הכולל על הקיר‪ .‬נקבעו פירוסי האימפולס בכיוון האופקי‪ ,‬האנכי‬
‫והאלכסוני על פני הקיר בזמנים שונים‪ .‬נמצא שמינימום האימפולס מתפתח במרחק השווה לרבע‬
‫מידת הרוחב של הדופן בכל כיוון‪ .‬עוצמת האימפולס גדלה עבור נקודה הנמצאת קרוב יותר לפינת‬
‫הקיר‪ .‬צורת פירוס האימפולס כמעט אינה משתנה בזמן‪.‬‬
‫בעזרת תוכנת ‪ AUTODYN 12.0‬נערכו סימולציות נומריות של פיצוץ מטען ‪ TNT‬בצורת‬
‫קובייה הממוקם במרכז המרחב בעל קירות קשיחים בהחלט ועם פתח ריבועי במרכז התקרה‪ .‬על‬
‫‪71‬‬
‫מנת לדמות את בריחת הלחץ ומוצרי הניפוץ דרך פתח המבנה נעשתה אנליזה של תנאיי גבול‬
‫שונים באזור הפתח‪ .‬התברר ששימוש בתנאי גבול "‪ "outflow‬או "‪ "transmit‬במקרה של הפתח‬
‫תופס רק חלק של הקיר‪ ,‬אינו מאפשר ירידת לחץ משתייר והקטנת מסה של תערובת של אוויר‬
‫ומוצרי ניפוץ בתוך החלל‪ .‬כדי למנוע תופעה זו מוסיפים אזור נוסף של אוויר מחוץ לפתח‬
‫ובגבולות האזור הזה מיושמים תנאי הגבול הנ"ל‪ .‬נמצאו מידות אופטימאליות של האזור הנוסף‬
‫ועבורן נערכו כל החישובים במסגרת מחקר זה‪ .‬נעשתה השוואה של תוצאות חישוב תלת מימדי‬
‫של פיצוץ הנ"ל עם תוצאות הניסוי‪ .‬אף על פי שהחישוב המוצג הוא ראשוני ונעשה בו שימוש‬
‫ברשת גסה למדי‪ ,‬ההשוואה מראה התאמה טובה עבור שיאים ראשונים )עד ‪ 8‬מילישניות( ובאזור‬
‫של דעיכת לחץ משתייר )מעל ‪ 40‬מילישניות(‪ .‬באזור ביניים של הזמן הלחץ המחושב נמוך מהלחץ‬
‫הנמדד‪ .‬נלמדה השפעת גיאומטריה פנימית של המרחב )נוכחות של ווטות בפינות פנימיות של‬
‫החדר( על לחצי הדף וגם השפעת שינוים קטנים של מקום המדיד על תוצאות המדידה‪ .‬נקבע‬
‫שעבור המדידים הממוקמים בקרבת הקירות הסמוכים‪ ,‬הווטות משפיעות באופן ניכר על שיאי‬
‫לחצי ההדף והשפעה זו הינה כמותית ואיכותית גם יחד‪ .‬עבור המדידים המרוחקים מהקירות‬
‫הסמוכים נמצאה השפעה מינימאלית של הווטות על שיאי הלחץ המשניים‪.‬‬
‫נערכה אנליזה של השפעתם של צורה‪ ,‬כמות ומיקום הפתחים על אות הלחץ ואות האימפולס‬
‫הכולל הפועלים על דפנות המרחב בפיצוץ כלוא חלקית המרכז החדר‪ .‬נקבע שכאשר הפתח‬
‫)פתחים( נשאר )נשארים( במרכז הדופן המתאים‪ ,‬צורתו )וכמותם( יכולה להשפיע על השיאים‬
‫ההתחלתיים )למעט השיא הראשון( של אות הלחץ אך אינה משפיעה על האימפולס הכולל הפועל‬
‫על אלמנט המבנה‪ .‬במקרה של פתח מלבני ההבדל הנ"ל בין השיאים בקיר הקרוב יותר לפתח‪,‬‬
‫בערכו המוחלט‪ ,‬גדל בתלות ביחסי המידות של המלבן )היחס בין אורך המלבן לרוחבו(‪ .‬התלות‬
‫היא כמעט לינארית‪.‬‬
‫הזזת הפתחים ממרכז התקרה וכמות הפתחים משפיעים על הן אות הלחץ והן אות האימפולס‬
‫הכולל בנקודות שונות של קירות המרחב‪ .‬בנוסף לזה נמצא שכאשר הפתח בתקרה ממוקם בסמוך‬
‫לקיר‪ ,‬השיא הראשון בתמונת הלחץ במרכז הקיר זה יהיה קטן משמעותית מהשיא השני‪.‬‬
‫השלבים העתידיים של המחקר יתייחסו לפיתוח מודלים פשטניים לחיזוי לחצי מגע ודעיכת לחץ‬
‫הגזים וגם ללימוד התגובה המבנית של קירות המרחב הסגור ללחצים הנדונים‪.‬‬
72
‫מקורות‬
1. A718300 (1974): Engineering Design Handbook. Explosions in Air. Part
One. Army Materiel Command Alexandria, VA.
2. AASTP-1 (2006): Manual of NATO Safety Principles For the Storage of
Military Ammunition and Explosives, NATO International Staff – Defense
Investment Division.
3. Baker WE. (1987) . Blast Pressure Effects: An Overview. Design
Considerations for Toxic Chemical and Explosives Facilities, ACS
Symposium Series, Vol. 345, pp. 2–57.
4. Baker WE, Cox PA, Westine PS, Kulesz JJ, Strehlow RA. (1983),
Explosion hazards and evaluation, Elsevier, Amsterdam.
5. Ben-Dor G, Igra O, Elperin T. (2000), Handbook of Shock Waves.
Academic Press: Elsevier.
6. Chock JMK, Kapania RK. (2001). Review of two methods for calculating
explosive Air blast. The Shock and vibration digest. Vol. 33(2), pp. 91-102.
7. Corneliu B. (2004). Evaluation and rehabilitation of a building affected by a
gas explosion. Progress in Structural Engineering and Materials. Vol. 6(3), pp.
137–146.
8. Dorn M, Nash M, Anderson G, Jones N, Brebbia CA. (1996). The Numerical
Prediction of the Collapse of a Complex Brick Building Due to an Internal
Explosion, ASME Publications- PVP, Vol. 351, pp. 359-364.
9. Edri I, Savir Z., Feldgun VR, Karinski YS, Yankelevsky DZ. (2010) .Blast
Pressure Distribution Due to a Partially Confined Explosion, The 21
International Symposium on Blast and Shock, October 3-8, 2010, Jerusalem,
Israel.
10. Esparza ED, Baker WE, Oldham GA. (1975). Blast Pressures Inside and
Outside Suppressive Structures. Edgewood Arsenal Contractor Report. EMCR-76042. Report No. 8.
11. Feldgun VR, Karinski YS, Yankelevsky DZ (2011). Some Characteristics of
an Interior Explosion within a Room without Venting. Structural Engineering
and Mechanics, An International Journal, 38(5), pp. 633-649.
12. Griffiths H, Pugsley A, Saunders O. (1968) Report of the Inquiry into the
“Collapse of Flats at Ronan Point, Canning Town”, HMSO.
73
13. Hartman I, Nagy J. (1957). Venting Dust Explosions. Industrial and
Engineering Chemistry, Vol. 49, No 10, 1734-1740.
14. Igra O, Hu G, Falcovitz J, Heilig W. (2003). Blast wave reflection from
wedges. Journal of Fluids Engineering, vol. 125(3), pp. 510-519.
15. Keenan WA, Tancreto JE. (1974) Blast Environment from Fully and Partially
Vented Explosions in Cubicles. Tech. Rep. 51-027, NCEL, Port-Hueneme,
CA.
16. Kinney GF. (1962). Explosive shocks in air. The Macmillan Co., New York.
17. Kivity Y. (1992). The Reflected Impulse on a Curved Wall Produced by a
Spherical Explosion in Air. 25th Explosives Safety Seminar, Anaheim, CA.
18. Liang SM, Wang JS, Chen H. (2002). Numerical study of spherical blast-wave
propagation and reflection. Shock Waves. Vol. 12(1), pp. 59-68.
19. Luccioni BM, Ambrosini RD, Danesi RF. (2006). Failure of a reinforced
concrete building under blast loads. WIT Transactions on Engineering
Sciences, Vol.49, pp. 336-345.
20. Michael. M. Swisdak Jr. (1975). Explosion Effects in Air. Final Report,
A445810.
21. O’Daniel JL, Krauthammer T. (1997). Assessment of numerical simulation
capabilities for medium–structure interaction systems under explosive loads.
Computers and Structures. 63(5), pp. 875–87.
22. Park DJ, Lee YS, Green AR. (2008). Prediction for vented explosions in
chambers with multiple obstacles. Journal of Hazardous Materials, 155, pp.
183–192.
23. Podlubnyi VV, Fonarev AS. (1974). Reflection of a spherical blast wave from
a planar surface. Fluid Dynamics, Vol. 9(6), pp. 921-926.
24. Savir Z., Edri I., Feldgun VR, Karinski YS, Yankelevsky DZ. (2009). Blast
Pressure Distribution on Interior Walls Due to a Partially Confined Explosion,
International Workshop on Structure Response to Impact and Blast (IWSRIB),
Haifa, Israel, November 15-17, 2009.
25. Sklavounos S, Rigas F. (2006). Computer-aided modeling of the protective
effect of explosion relief vents in tunnel structures. Journal of Loss Prevention
in the Process Industries, 19, pp. 621–629.
26. Shear RE, Makino RC. (1967). A Non-Linear Shock Wave Reflection Theory.
Pentagon Report Number: 0549946.
74
27. Sturtzer M.O., Reck B., Eckenfels D. Influence of the Charge Mass on the
ConfinementVolume Ratio in the Case of Internal Themobaric Explosions.
13th International Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with
Structures (ISIEMS). Bruhl, Germany, May 11-15, 2009.
28. TM-5-855-1 (1986). Fundamentals of Protective Design for Conventional
Weapons. Department of Army, Washington, DC, USA.
29. Vaidogas ER. (2003). Pressure Vessel Explosions inside Buildings: Assessing
Damage Using Stochastic Accident Simulation. Structural Engineering
International, Vol.13 (4), pp. 249-253.
30. UFC 3-340-02 (Unified Facilities Criteria) (2008): Structures to Resist the
Effects of Accidental Explosions. Dept. of the Army, the NAVY and the Air
Force, Washington, DC, USA.
31. Yankelevsky DZ, Feldgun VR, Karinski YS.(2009). Blast Pressure
Distribution on Interior Walls Due to a Confined Explosion. 13th International
Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with Structures
(ISIEMS). Bruhl, Germany, May 11-15, 2009.
32. Zalosh R. (2008). Explosion venting data and modeling research project.
Literature
Review.
The
Fire
protection
research
Foundation,
One
Batterymarch Park, Quincy, Massachusetts, USA.
‫ הערכת הנזק שנגרם לאלמנטי מבנה מגורים טיפוסי‬.(2009) ‫קרינסקי‬.‫ י‬,‫פלדגון‬.‫ ו‬,‫ינקלבסקי‬.‫ ד‬.33
.2009 ‫ יוני‬,‫ חיפה‬.5258900 '‫ הזמנה מס‬.‫בחזמנת משרד הבינוי והשיכון‬.'‫ שלב א‬.‫מפצוץ פנימי‬
Abstract
This report summarizes the results of a second stage of a study aimed at enhancing
our understanding with regard to some characteristics of an interior explosion within a
room with limited or no venting. This scenario may be the result of an ammunition
storage explosion, or an explosive charge explosion as part of a terrorist action or a
warhead explosion following its penetration into a closed space in a military action.
The study includes experimental and theoretical investigations. The theoretical
analysis was carried out with a commercial program AUTODYN11, using the
Eulerian multi-material approach.
The effect of the charge location has been investigated in case of an explosion inside a
room with no venting. It was found that in the case when the explosive charge is
located above the floor, the maximum pressure is developed at the nearest vertex to
the charge center. On the near faces (walls) to the charge, the maximum pressure is
developed always at the first pressure peak that corresponds to the incident blast wave
whereas on the distant faces the maximum pressure is developed later in one of the
after peaks.
The theoretical investigation which deals with full scale experiments of a TNT charge
explosion at the center of a room having stiff walls and a limited venting area opening
at the ceiling, has been performed. The effect of the charge size has been investigated
and a new insight of the pressure distribution on the wall as well as the pressure
attenuation depending on these parameters has been gained. In addition, a comparison
was performed between the test results and the UFC 3-340-02, 2008 model. The
preliminary simulation of the partially confined explosion has been performed and
compared with an experimental measurement of the blast pressure. Good
correspondence has been obtained for the first peaks and for the final gas outflow. At
the intermediate-time domain, the predicted pressure is somewhat smaller than the
measured values.
The effect of the shape, location and number of openings on the pressure
characteristics in the case of a partially confined explosion inside a cubicle room has
been investigated. The study summarizes a series of numerical analyses that were
performed in a room with rigid walls having a limited venting openings area. The
analysis was done for various opening configurations with the same total area. It was
shown that the shape of a single opening as well as several openings, located at
different face, affect only the first after peak (especially at the "corner" points) and do
not affect significantly the pressure relief and the total impulse. The different
openings configurations with the same total area, at the same face affect the pressure
time history as well as the total impulse. When the face (ceiling) centre isn’t
perforated by an opening, the second peak of the pressure may be larger than the first
one.
NATIONAL
BUILDING
RESEARCH
INSTITUTE
Founded by ‫מיסודם של‬
MINISTRY OF CONSTRUCTION AND HOUSING
‫משרד הבינוי והשיכון‬
TECHNION ISRAEL INSTITUTE OF TECHNOLOGY
‫הטכניון –מכון טכנולוגי לישראל‬
Faculty of Civil & Environmental Engineering ‫הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית‬
2392102
Damage Prediction of Structural
Elements Due to a Confined Explosion
Stage B
Prof. David Z.Yankelevsky
Dr. Yuri S. Karinski
Dr. Vladimir R. Feldgun
Dina Tzenakh, MSc.
Idan Edri, BSc.
Copyright © 2011 by V. Feldgun, Y. Karinski, D. Yankelevsky, D.Tzemakh, I.Edri
The Ministry of Construction and Housing and the Technion Research and
Development Foundation Limited, Haifa
Haifa
November 2011
‫המכון‬
‫הלאומי‬
‫לחקר‬
‫הבנייה‬