numeryczna analiza sił działających na pasażerów

Grzegorz SŁAWIŃSKI, Piotr MALESA, Tadeusz NIEZGODA
Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa
NUMERYCZNA ANALIZA SIŁ DZIAŁAJĄCYCH NA PASAŻERÓW
POJAZDU BOJOWEGO PODCZAS WYBUCHU MINY LUB IED
NUMERICAL ANALYSIS OF FORCES IMPACTING THE
PASSENGERS OF A COMBAT VEHICLE DURING THE EXPLOSION
OF A MINE OR IED
Słowa kluczowe: siły, bezpieczeństwo żołnierzy, MES, LS-Dyna
1. WSTĘP
W wyniku eksplozji ładunku wybuchowego pod kadłubem pojazdu opancerzonego,
przebywający w jego wnętrzu żołnierze narażeni są na wystąpienie u nich urazów w wielu
regionach ciała. Spowodowane jest to działaniem gwałtownych sił, momentów oraz
przyspieszeń. Przekroczenie dopuszczalnych przyspieszeń, sił i momentów towarzyszących
wybuchowi pod wojskowym pojazdem opancerzonym może spowodować trwały uszczerbek
na zdrowiu lub śmierć.
Stopień zagrożenia załogi zależy od położenia epicentrum wybuchu względem pojazdu,
konstrukcji pojazdu oraz rozmieszczeniem załogi wewnątrz pojazdu. Podczas wybuchu głowa
i ciało pasażera są najbardziej podatne na obrażania. Dostępne są standardy i dokumenty
opracowane na podstawie badań doświadczalnych określające dopuszczalne wartości
przeciążeń, na które ludzkie ciało może być w skrajnym wypadku narażone [1 - 3].
Przedmiotem analizy było numeryczne wyznaczenie sił działających na pasażerów
pojazdu bojowego wraz z oceną możliwych do odniesienia obrażeń ciała w przypadku ataku
z udziałem miny lub IED.
2. ANALIZA NUMERYCZNA SIŁ DZIAŁAJĄCYCH NA PASAŻERA POJAZDU
W trakcie badań numerycznych określono zachowanie manekina Hybryd III dla
określonych mas ładunków wybuchowych w zależności od jego umiejscowienia pod
pojazdem, tj. wybuch centralny pod pojazdem oraz wybuch pod kołem. Symulacje
numeryczne zostały przeprowadzone z wykorzystaniem kodu obliczeniowego LS-Dyna przy
pomocy algorytmu CONWEP.
XIII Konferencja Naukowa Majówka Młodych Biomechaników im. prof. Dagmary Tejszerskiej s. 152
W celu oceny wpływu masy ładunku wybuchowego na obciążenia działające na manekiny
wykorzystano wskaźniki oceny:
a) wartości przyspieszenia środka głowy,
b) wskaźnik HIC (Head Injury Criterion)
c) maksymalną wartość siły rozciągającej i ściskającej FZ, sił tnących FX i FY w górnym
odcinku szyi oraz wartość momentu zginającego i odginającego głowę MY,
d) przyspieszenie miednicy w kierunku pionowym oraz wskaźnik DRIz,
e) osiowe siły ściskające w prawej i lewej kości udowej,
f) osiowe siły ściskające w prawej i lewej kości piszczelowej.
a)
b)
Rys. 1. Prawidłowa pozycja pasażera w przestrzeni desantowej pojazdu (a) oraz przykładowy
wykres przyspieszenia pionowego miednicy żołnierza desantu dla ładunku 10 kg detonowanego
centralnie pod pojazdem (b)
Wyniki analiz numerycznych, które zostaną przedstawione w formie wykresów zmiany sił
w funkcji czasu w charakterystycznych punktach pomiarowych manekina, w dużej mierze
zależą od umiejscowienia ładunku wybuchowego i pozycji zajmowanej przez żołnierza
w pojeździe.
Ze względu na umiejscowienie ładunku większym obciążeniom podlega manekin
w przedziale desantowym. Bezpośrednio pod nim znajduje się ładunek wybuchowy. Dla
niego występują większe wartości przyspieszeń i sił działających w kierunku pionowym.
LITERATURA
[1] Sławiński G., Niezgoda T., Barnat W., Numerical analysis of the influence of blast wave
on human body, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 20, No. 3 2013
[2] Krzystala E., Mężyk A., Kciuk S., Analiza zagrożenia załogi w wyniku wybuchu ładunku
pod kołowym pojazdem opancerzonym, Zeszyty naukowe WSOWL Nr 1 (159) 2011
[3] AEP-55, Vol. 2, Edn. 1, Procedures for Evaluating the Protection Levels of Logistic and
Light Armoured Vehicle Occupants for Grenade and Blast Mine Threats Level,
NATO/PFP Unclassified, 2005.
Praca została wykonana w
finansowanego przez NCBiR.
ramach
projektu
Nr
DOBR-BIO4/022/13149/2013,