Elaborare studiu ethnic Studii teoretice și aplicative privind realizarea de breșe cu ajutorul explozivilor în obstacole ușoare [306779]

“[anonimizat]”

– 2019 –

C U P R I N S

1. [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] a [anonimizat], ca modalitate de realizare și promovare a [anonimizat].

[anonimizat] o [anonimizat], [anonimizat], acțiuni care datorită imaginației diabolice a unor minți bolnave sunt din ce în ce mai sofisticate.

Având în vedere acest curs al evenimentelor la scară globală scafandri Secției Scafandri de Luptă de Incursiune (SSLI) ai UM 02020 [anonimizat]-dezvoltare (LCD).

Cu cât studiul tehnic a înaintat mai mult și a fost mai la obiect s-a constatat că fenomenele care apar pe timpul intervenției sunt deosebit de delicate și de laborioase iar situațiile respectiv cazuistica deosebit de complexă și greu/riscant de rezolvat.

[anonimizat] a fi o abordare completă a [anonimizat].

S-a considerat că pe plan național forțele care s-au confruntat cel mai mult cu această problemă au fost bricherii și pirotehniștii Direcției Generale Prevenire și Combatere Terorism (DGPCT) din București.

S-a [anonimizat] (CD) cu aceștia și cu Academia Tehnică Militară “Ferdinand I” București – considerând că aici sunt cei mai buni specialiști în explozivi și muniție iar proiectul a [anonimizat], strict pe problematica temei propuse de scafandri de luptă ai Centrului de Scafandri.

[anonimizat] – dezvoltare nu ar fi putut ajunge la acest nivel. De asemenea aduc mulțumiri și domnului colonel inginer Florea CRISTESCU genist de prim rang cu care am colaborat în decursul anilor pe probleme de DES.

Studiul a avut ca parte centrală realizarea a 3 [anonimizat] (cea de a doua având și o scurtă prezentare teoretică a echipamentelor folosite (în primele 2 ore de lucru) și apoi s-a trecut la analizarea și rezolvarea “umăr la umăr” a [anonimizat]).

[anonimizat], spre a putea fi studiate la atât la studiul tehnic elaborat cât și la documentele finale ale proiectului spre a putea fi verificate de comisia de avizare a LCD-ului.

În viața de zi cu zi există multiple situații, misiuni militare sau intervenții civile, care impun accesul imediat prin obstacole cu structuri foarte diferite. În asemenea situații de criză se impune crearea de breșe sau deschiderea de orificii prin care să se poată face intervenția, să se poată scoate/introduce materiale, aparatură, personal calificat etc. De cele mai multe ori timpul nu permite sau nu este posibilă intervenția prin utilizarea de mijloace pneumatice, hidraulice, mecanice etc. pentru spargerea/străpungerea ușilor, pereților, ferestrelor sau a altor structuri din materiale neomogene. În acest fel se ajunge la varianta utilizării unor încărcături explozive speciale și se câștigă intervalul de timp ce poate ajuta la salvarea de vieți omenești sau la evitarea rănirii membrilor echipei de luptători antrenați pentru intervenții speciale.

Lucrarea intitulată “Studii aplicative privind utilizarea explozivilor în mediul terestru și subacvatic pentru realizarea de breșe în obstacole ușoare” și-a propus să analizeze și să identifice, posibilitățile prin care o încărcătură explozivă poate să faciliteze accesul scafandrlor luptători ai SSLI în obiectivele, ce pot fi întâlnite în misiunile ordonate, reale sau de antrenament, terestre și subacvatice specifice acestui tip de forțe de incursiune, ținând cont că pentru scutrarea intervalului de timp de reacție la aceaste intervenții pot fi folosite, atât mijloacele și metodele clasice, cât și cele neconvenționale sau improvizate. Cunoașterea modalităților de inițiere a încărcăturilor explozive, prezintă o importanță deosebită pentru echipele de intervenție pirotehnică, deoarece în cazul în care intervenția are loc într-un spațiu închis în care se află și ostatici să se poate lua cea mai bună decizie în privința modalității de creare a breșelor în siguranșă și în cel mai scurt timp.

Această lucrare se adresează militarilor din grupele scafandrilor de luptă ai Secției Scafandri de Luptă de Incursiune (SSLI) ai UM 02020, angajați în acțiuni de diversiune, salvare de ostatici, deminare etc. și/sau responsabili de acțiuni de cercetare, identificare, neutralizare, distrugere a munițiilor explozive și a DEI.

Ședințele practice ale prezentului proiect s-au desfășurat în colaborare cu specialiștii pirotehniști ai Serviciului Special Pirotehnic (SSP) și cu bricherii Secției de Intervenție Contrateroristă (SIC) ai Direcției Generală Prevenire și Combatere Terorism (DGPCT) respectiv UM 0466- București a SRI pe baza Protocolului de colaborare pe linie de cercetare-dezvoltare cu numărul: A 3077/13.07.2018, încheiat între Laboratorul de Cercetare Pătrundere Sub Apă (CPSA) al Centrului de Scafandri – UM 02145- Constanța și DGPCT.

La ședințele teoretice și practice ale proiectului, în afară de membrii unităților militare enumerate în paragraful anterior, au participat și grupe de scafandri ai Secției Scafandri de Luptă (SSL) din UM 02020- Divizionul 175 Nave Scafandri de Luptă, grupe de scafandri ai Secției de Intervenție cu Scafandri de Mare Adâncime (SISMA) ai UM 02021- Divizionul 176 Nave Scafandri de Mare Adâncime, scafandri ai Biroului 2 Scafandri Sector 15 Intervenție Contrateroristă (UM 0466- București), specialiștii pirotehniști ai UM 0764- Constanța și pirotehniști ai UM 0782- Tulcea.

În concluzie la aceste colaborări au participat militari și civili din: Centrul de Scafandri cu specialiști din 3 compartimente (Laboratorul CPSA, Laboratorul Hiperbar, Secția Autorizare Standardizare Inspectare Reglementare Activități de Scufundare ASIRS), DGPCT a SRI cu specialiști din 3 secții și încă 4 unități militare din Constanța și Tulcea, cu masinile de intervenșie aferente cu care s-au transportat meterialele specifice și ambarcațiunile militare ale scafandrilor (de luptă, de mare adâncime și EOD) cu care au fost trensportate toate materialele pentru incercări și personalul participant.

Conform minutelor încheiate în urma ședințelor de lucru la prima ședință au participat: la ședința teoretică de lucru nr. 1 au participat 18 persoane, la ședința practică de lucru nr. 2 au participat 25 specialiști (la această activitate de cercetare-dezvoltare membrii echipei de asanare, conform OZU al UM 02020, au fost din cadrul grupelor de scafandri EOD.

Figura 1.1 Aspecte de la ședințele teoretice și practice desfășurate în cadrul proiectului

Cu participarea șefului Laboratorului Hiperbar (LH), șefului Secției Autorizare Standardizare Inspectare Activități de Scufundare (ASIRS), șefului scafandrilor de mare adîncime SISMA.

Realizarea de breșe reprezintă crearea unor deschideri în elementele nestructurale ale unei clădiri, considerate pe tot parcursul prezentei lucrări “obstacole ușoare”. Breșele au rolul de a facilita accesul rapid al echipei de intervenție și ele pot fi realizate cu mai multe mijloace clasice sau improvizate și folosind tehnici foarte diferite. Clasificarea acestor mijloace după sursa de energie folosită, scote în evidență faptul că principalele tehnici de creare ale breșelor în obstacole ușoare pot fi:

mecanice – prin utilizarea de scule și dispozitive profesionale de tip: mecanic hidraulic, pneumatic etc. pentru spargere a structurilor din materiale neomogene;

balistice – prin utilizarea de muniții speciale clasice sau improvizate, ce au ca efect producerea de proiectile cinetice înzestrate cu viteze și energii foarte ridicate;

explozive – prin utilizarea undei de șoc generate la detonația unor încărcături explozive special concepute și plasate în contact direct cu obstacolul ușor.

Alegerea metodei de realizare a breșei enumerate mai sus depinde de particularitățile constructive ale clădirilor, respectiv obstacolelor ușoare, în care este necesar a se realiza breșa, în funcție de obiectivele urmărite și misiunea echipei de luptă care trebuie să intervină.

Utilizarea mijloacelor balistice și a încărcăturilor explozive profilate are avantaje considerabile față de metodele mecanice clasice. Cele mai semnificative avantaje sunt:

durate mici de executare a deschiderilor;

randament mult mai bun;

posibilitatea lucrului în condiții nefavorabile sau inaccesibile;

independența față de alte surse de energie ș.a.m.d.

Cu toate acestea, utilizarea explozivilor induce și dezavantaje, ca de exemplu:

personalul care utilizează tehnica explozivă trebuie să fie specializat;

necesitatea folosirii unui echipament de protecție balistică de către luptător în scopul evitării riscurilor de accidentare;

posibilitatea apariției unor efecte secundare, cum ar fi: proiecția de fragmente secundare sau schije, atât înapoia obstacolului, cât și pe direcții nedorite.

În această lucrare de cercetare-dezvoltare (LCD) se va face referire în special la crearea breșelor prin diferite medii, folosind metode și tehnici explozive, ce pot fi puse în practică la intervenția scafandrilor „Secției de Luptă de Incursiune” a „Divizionului 175 Nave Scafandri de Luptă”.

1.1 Generalități privind realizarea breșelor cu ajutorul explozivilor

Prin obstacole ușoare în prezenta lucrare de cercetare-dezvoltare se înțeleg: pereți din zidărie standard (de cărămidă, beton sau BCA), uși din lemn sau metalice, ferestre etc. Deși crearea unei breșe cu ajutorul explozivului este varianta cea mai indicată în unele situații, apare totuși o anumită reținere în a folosi această soluție datorită necunoașterii corecte și complete a efectelor exploziei atât în mediul terestru cât și, cu atât mai mult, în imersiune. Încărcăturile explozive speciale pot fi propulsate din arme de foc sau, pur și simplu aplicate pe obstacolul în care urmează să fie creată breșa. Tipul încărcăturii explozive utilizate se stabilește în funcție de o serie de factori, dintre care cei mai importanți sunt rezistența obstacolului și prezența persoanelor în zona apropiată.

Intervențiile în care se poate apela la crearea de breșe în obstacole ușoare cu ajutorul încărcăturilor explozive ar putea fi: intervenția detașamentelor de protecție civilă în situații de calamitate, în caz de inundații, cutremure etc. pentru salvarea persoanelor blocate în spații închise cu intrarea blocată sau acoperită, intervenția pompierilor pentru a obține accesul rapid la victime sau pentru stingerea incendiului, intervenția contrateroristă pentru capturarea sau anihilarea teroriștilor care au ocupat un obiectiv, intervenția scafandrilor la obiective aflate în imersiune pentru recuperare de materiale, documente din epave, persoane aflate în incinte izolate sau pentru salvarea echipajului unui submarin avariat, tăierea unor uși de acces în epave sau degajarea șenalului navigabil, a danei de acostare etc. de structuri metalice sau calcaroase etc.

Figura 1.2 – Se poate întâmpla oricând și oriunde … la sat, într-o metropolă sau în mijloace de transport în comun (tren, autobuz, metrou, avion etc.) pline de oameni nevinovați

Figura 1.3 – Minți bolnave semănând teroare în mediul terestru, în aer sau pe mare …

Acestea sunt motivele pentru care se antrenează scafandrii SSLI

În aceste situații este important ca încărcătura utilizată să aibă o cantitate de exploziv corect calculată (metodele de calcul sunt în general aproximative și chiar empirice) sau apreciată în funcție de experiența dobândită – astfel încât efectele să nu fie mai ample decât se dorește și o configurație care să permită dirijarea produșilor de explozie preponderent pe direcția dorită, respectiv atenuarea efectelor pe direcțiile în care se află echipele de intervenție.

Modalitatea sau tehnica explozivă aleasă depinde de tipul materialului obstacolului (metal, beton, beton armat cu grosimi de până la 12.5 cm, zidărie de cărămidă, BCA etc.), de tipul aplicației, de timpul avut la dispoziție și nu în ultimul rând de stabilirea spațiului de siguranță pentru protecția personalului, atât din fața obstacolului cât și din spatele acestuia, și a obiectivelor din zona imediată.

Determinarea modului în care influențează cantitatea de exploziv detunată asupra mediului înconjurător și a personalului se poate face ținând cont de următoarele criterii:

configurațiile geometrice diferite ale încărcăturilor (liniare, paralelipipedice, cilindrice, sferice, diedrice etc.);

confinarea variabilă a explozivilor;

modurile de dispunere foarte variate ale încărcăturilor explozive;

cantitatea de exploziv;

modul de inițiere al încărcăturii explozive;

diversitatea explozivilor și a amestecurilor explozive care pot detuna, deci caracteristici de detonație diferite.

Se pot evidenția următoarele posibile utilizări ale dispozitivelor explozive speciale (DES) pentru crearea breșelor în: conflictele armate, la pătrunderea în diferite obiective sau în acțiuni antiteroriste (AT) și contrateroriste (CT) de cercetare, diversiune etc. de către pompieri, pirotehniști, scafandri etc. DES sunt folosite:

la crearea breșelor în ziduri sau uși aflate în diferite medii (terestru/subacvatic),

pentru a obține accesul rapid la eventualele victime,

pentru stingerea unui focar de incendiu,

în situații de calamitate, de către echipele de protecție civilă, scafandri etc.,

la salvarea celor aflați în incinte a căror intrare este blocată sau acoperită,

pentru pătrunderea rapidă într-un obiectiv, prin uși, structuri metalice sau ziduri, efectuată de echipe de intervenție ale poliției, trupelor terestre sau scafandrilor.

Deoarece în cazul utilizării într-un conflict armat, condițiile operative nu sunt restrictive în privința cantității de exploziv a efectului prin schije, studiul se va referi la efectul încărcăturilor explozive folosite la crearea breșelor în situații în care efectele exploziei trebuie să fie limitate și să asigure spațiile de siguranță necesare protecției personalului și a obiectivelor din zona imediată.

Intervențiile la DEI sau clasice, căutare, identificare, neutralizare, distrugere muniții de orice fel, salvare de ostatici etc. sunt activități deosebit de periculoase prin faptul că presupun o multitudine de factori de risc care pot afecta securitatea operatorului care intervine, a bunurilor și a mediului înconjurător.

Factorii de risc aleatori sau previzibili, sunt inerenți sistemului de lucru al luptătorului, proprii fiecărui element component al acestuia – militar – misiune primită – echipamente, tehnică, materiale – mediu de lucru.

Măsurile de siguranță cuprind acțiunile, procedurile și regulile, obligatoriu de respectat și fără de care factorii de risc nu pot fi eliminați în scopul prevenirii accidentelor specifice activității militarilor.

Potrivit principiului riscului minim, urgența operațională și importanța misiunii trebuie întotdeauna analizate în raport cu factorii de risc la care este expus militarul.

Principiile generale ale siguranței acțiunilor pirotehnice [5] sunt următoarele:

a) principiul riscului minim;

b) principiul numărului minim de persoane pe timpul executării misiunii de luptă;

c) principiul numărului min. de personal de incursiune în imediata apropiere a UXO;

d) principiul timpului minim de expunere la risc;

e) principiul distrugerii muniției pe locul de amplasare;

f) principiul situației celei mai nefavorabile;

g) principiul unității și unicității de dare a comenzii „foc”;

h) principiul solicitării imediate de informații și indicații;

i) principiul intervenției;

j) principiul calificării/autorizării pentru intervenție;

k) principiul planificării și pregătirii adecvate;

l) principiul o echipă – o națiune;

m) principiul dezmembrării munițiilor explozive/scoaterii explozivului.

Pregătirea misiunii de intervenție constă în principal din:

primirea și însușirea misiunii;

culegerea datelor referitoare la obstacolul prin care urmează să fie realizată breșa;

culegerea datelor despre obiectiv (plan de situație, planul incintei) și zona adiacentă lui;

stabilirea condițiilor pe care trebuie să le îndeplinească breșa: dimensiuni, distanță de poziționare a forțelor de intervenție, ce se află în spatele obstacolului;

stabilirea metodei de efectuare a breșei;

stabilirea tipului de exploziv, calculul sau aprecierea corectă (în funcție de experiența dobândită a luptătorului care intervine) a cantității necesare de exploziv;

configurarea încărcăturii;

metoda și tehnica de inițiere;

posibilitatea de amplasare a încărcăturii pe obstacol sau în apropierea acestuia;

mijloace de protecție care trebuie să fie utilizate;

dacă timpul permite se va efectua un test pe un obstacol cu caracteristici asemănătoare celui în care urmează să se creeze breșa.

Scopul acestei lucrări este să se găsească câteva răspunsuri referitoare la soluția tehnică pentru tipul de DES, pentru încărcătura explozivă aptă de a crea breșe în diferitele obstacole întâlnite.

Plecând de la cerințele impuse de condițiile operative ale utilizării încărcăturilor explozive speciale, de la diferitele obstacole (materiale, dimensiuni etc.) în care se impune realizarea breșelor și, nu în cele din urmă, ținând seama de scopul creării breșei, lucrarea va aborda selectiv, de la general la particular cele mai cunoscute realizări în domeniu.

Ca urmare a practicii și experienței în domeniu a colaboratorilor noștri s-au impus câteva din caracteristicile breșelor, după cum urmează [26]:

– dimensiunile breșei variază astfel :

20×20 cm – pentru tragere cu arma sau aruncarea grenadei;

30×30 cm – pentru introducerea furtunului, în cazul pompierilor;

60×60 cm – pentru trecerea unui militar (cf. FM 90-10, SUA);

80×80 cm – pentru scoaterea unei persoane rănite, în cazul protecției civile;

– natura materialului din care este confecționat obstacolul (în care se va realiza breșa) este, de obicei neomogen: perete din beton, B.C.A., cărămidă sau lemn ori perete multistrat, alcătuit din materiale diferite.

Indiferent de natura, tipul sau dimensiunile impuse breșelor, este impus cu necesitate ca efectul sistemului exploziv cu ajutorul căruia se crează breșa să fie controlat. Cu alte cuvinte, trebuie să se cunoască distanțele de siguranță pentru operator sau trăgător, dar să se cunoască și efectele “secundare” ale realizării breșei ce vor acționa asupra obiectivelor (persoane sau bunuri materiale) ce se găsesc în spatele obstacolului. Acestea se pot concretiza în:

efecte ale undei de șoc în aer;

efecte de propulsie de schije (fragmente primare) sau fragmente secundare (rezultate din obstacolul în care s-a realizat breșa);

efectul incendiar ca urmare a acțiunii undei de șoc și a produșilor de detonație;

efectul psihologic și fiziologic indus.

Toate chestiunile prezentate mai sus au o importanță majoră în operațiunile de salvare sau de intervenție anti și contrateroristă, deoarece, în funcție de situația tactică nu se pot accepta pierderi de vieți omenești.

Formarea și antrenarea unui specialist (pirotehnist, genist, scafandru etc.) presupune multe ore de muncă în echipă (formatori, instructori, cursanți) respective mult timp și bani.

Atunci când se planifică crearea breșei, trebuie să se țină seama de consecințele suplimentare pe care le pot avea funcționarea sistemelor explozive special concepute pentru crearea breșelor, cum ar fi: apariția unor incendii, ori de câte ori există materiale chimice, vopsele sau inflamabile în spatele obstacolului sau posibilitatea inițierii unor explozivi sau încărcături similare, ce pot pune în pericol echipa de specialiști care intervine.

Considerații generale privind explozivii

Explozivii sunt compuși chimici, substanțe sau amestecuri de substanțe care formează un sistem cu un echilibru foarte fragil din punct de vedere termodinamic, care dispun de o mare cantitate de energie și care sub influența unei acțiuni exterioare, au proprietatea de a se descompune brusc și violent cu degajare de căldură și formare de gaze puternic încălzite, capabile să efectueze un lucru mecanic. Procesul exploziei se fundamentează pe reacții chimice de oxidare a elementelor carburante (C, H, S, Al). Caracteristic explozivilor este faptul că în compoziția lor există toate elementele chimice necesare formării sistemului final.

Materialele explozive, denumite în limbajul uzual materii explozive, explozivi sau substanțe explozive, reprezintă o familie de produse chimice (organice și anorganice) care, stimulate din exterior cu o cantitate de energie mai mare decât energia de activare, se transformă – din starea inițială care este în general solidă – în produși gazoși (fază omogenă – numai produși gazoși – fază eterogenă – produși gazoși și produși solizi sau lichizi) – cu o mare degajare de căldură, în timp scurt și cu apariția unei creșteri bruște de presiune și temperatură. Transformarea explozivă are la bază reacții chimice de descompunere sau oxido-reducere.

O reacție chimică prezintă caracter exploziv dacă:

are loc sub acțiunea unui impuls inițial, manifestat sub formă de impact, frecare, înțepare, percuție, căldură, flacără, scântei, undă de șoc, etc.;

se desfășoară cu o mare rapiditate;

se degajă o mare cantitate de căldură, adică reacția este puternic exotermă;

produșii rezultați sunt gazoși (există situații în care, funcție de destinația ansamblului pirotehnic, volumul de gaze rezultate este mic);

prezintă capacitatea de a se autopropaga în toată masa de substanță.

Substanțele explozive se pot clasifica după:

destinație;

grupa funcțională;

mod de transformare explozivă;

nivel de risc.

Clasificarea după destinație (figura 1.4)

Explozivii primari și secundari au ca modalitate specifică de transformare explozivă detonația ce se propagă cu viteze ce depășesc 1000 m/s. Detonația reprezintă suportul de transformare a energiei în lucru mecanic (propulsie, spargere, rupere, deformare sau distrugere).

Explozivii primari se utilizează la amorsarea celorlalți explozivi deoarece inițierea lor necesită energii de activare mici. Forma lor specifică de transformare explozivă este detonația. În amestecuri ce conțin și alte substanțe (oxidanți, carburanți, lianți, flegmatizatori), a căror proporție depășește 50% din masa totală, pot iniția și substanțe explozive a căror formă specifică de transformare o reprezintă deflagrația sau combustia. Sunt utilizați la fabricarea mijloacelor de inițiere.

Explozivii secundari sau brizanți, în stare pură sau în amestec cu alte substanțe explozive sau neexplozive, se întrebuințează la încărcarea tuturor tipurilor de muniție -(proiectile, bombe, grenade, mine, componente de luptă), la realizarea fitilelor detonante, ori ca încărcături explozive utilizate la lucrări de pușcare, afânare, derocare ș.a., în unele tehnologii neconvenționale (placare, ambutisare, ștanțare, mandrinare, durificare) etc.

Între cele două tipuri prezentate, nu se poate face o delimitare exactă, întrucât există unii, de exemplu pentrita sau tetrilul, care au proprietăți ce îi situează între explozivii primari și secundari sau chiar același exploziv în condiții diferite se poate comporta ca exploziv primar sau secundar.

Pulberile și propergolii au ca formă principală de transformare explozivă deflagrația – combustie rapidă ce se desfășoară de obicei fără aportul oxigenului atmosferic, cu viteze sub 200 m/s. Transmiterea reacției (de oxido-reducere, exotermă, puternic gazogenă) de la un strat la altul se face prin conductibilitate termică, dând naștere unui lucru mecanic progresiv, de propulsie sau azvârlire.

Pulberile negre sunt amestecuri mecanice formate în general din trei componenți, oxidant, carburant și liant. Ele au ca formă specifică de transformare explozivă deflagrația – combustie rapidă – cu viteze ce pot atinge 500 m/s și sunt utilizate pentru operații de derocări, la fabricarea încărcăturilor de amplificare a impulsului mijloacelor de inițiere, ori a încărcăturilor de evacuare a subansamblelor din anvelopele metalice, la confecționarea releelor întârzietoare și a fitilelor de amorsare-ordinare.

Pulberile coloidale reprezintă compuși ai nitrocelulozei – substanța furnizoare de energie – transformată în coloid cu ajutorul gelatinizatorilor. Dacă gelatinizatorul este neutru sub raport energetic (exemplu amestec alcool-eter) pulberile obținute sunt monobazice sau pulberi cu bază simplă. Dacă gelatinizatorul este substanță explozivă (exemplu nitroglicerina) atunci pulberea devine multibază; numărul de baze este dat de numărul substanțelor furnizoare de energie din compunerea pulberii. Ele sunt utilizate la fabricarea încărcăturilor de azvârlire (pulberi balistice), la propulsia rachetelor (combustibili omogeni).

Pulberile compozite, mult mai performante ca cele coloidale, reprezintă amestecuri mecanice dintre oxidant și carburant pe de-o parte și substanțe cu alte destinații: adaosuri tehnologice, inhibitori de ardere, catalizatori de polimerizare, flegmatizatori, lianți etc. Ele au apărut datorită limitelor combustibililor omogeni stabilite de incompatibilitatea chimică a oxidanților și carburanților performanți.

Compozițiile pirotehnice sunt amestecuri mecanice de cel puțin trei componenți, oxidant, carburant, liant, ce au ca principală formă de transformare explozivă combustia, a cărei viteză variază funcție de efectul pirotehnic pentru care au fost proiectate. Ele se întrebuințează la iluminarea, incendierea, fumizarea, mascarea sau indicarea obiectivelor, la marcarea unor porțiuni din traiectoria proiectilelor, la imitarea unor zgomote, la realizarea cordoanelor întârzietoare și la mult apreciatele jocuri de artificii.

Din punct de vedere al puterii explozivilor materialele explozive se clasifică din punct de vedere al efectului pe care-l pot avea asupra mediului în explozivi de mare, medie și mică putere, precum și explozivii slabi.

Explozivii de mare putere sunt explozivi pe bază de nitroglicerină sau nitroglicol (cu conținut de peste 6%), pentrită, hexogen, octogen și amestecuri ale acestora, explozivi plastici, elastici și fitile detonante. Ei sunt întrebuințați numai în stare pură sau în amestec cu alte substanțe pentru fabricarea mijloacelor de amorsare (capse de aprindere și capse detonante), precum și pentru declanșarea unei forme de descompunere a explozivilor ca detonație, explozie, deflagrație, ardere. Explozivii de mare putere sunt folosiți de obicei în minerit, demolări și activități militare. Suflul detonării atinge viteze între 1.000 și 9.000 m/s. În această categorie mai sunt incluși fulminații de mercur, de argint, de cadmiu și de cupru, azida de plumb, precum și nitrurile de mercur și argint.

Figura 1.4 Clasificarea explozivilor

Din categoria explozivilor de medie putere fac parte trotilul (trinitrotoluenul – TNT), tetrilul și ceilalți explozivi nitroaromatici, precum și cei pe bază de azotat de amoniu (Amatol și Torpex) cu mai puțin de 6% nitroglicerină sau nitroglicol, explozivi pe bază de clorați și perclorați, gelurile explozive, amestecurile explozive simple de tip AMAL, emulsiile explozive și dinamita RA. Acești explozivi se caracterizează printr-o sensibilitate mică la impulsuri mecanice, termice sau acustice, dar printr-o mare sensibilitate la activarea undei detonante. Acești explozivi realizează puntea de legătură între explozivii de amorsare primară și încărcăturile de explozivi cu sensibilitate mai mică. De aceea, acești explozivi se mai numesc și explozivi intermediari. Datorită proprietăților termoexplozive, aceștia sunt întrebuințați la fabricarea capselor detonante, a fitilelor detonante sau a detonatorilor.

Explozivi de mică putere mai sunt denumiți și explozivi neomogeni. Din această categorie fac parte amestecurile explozive simple de tip nitramon (AM-1) și nitromonit, pulberile negre cu fum și similare, amestecurile explozive cu peste 30% materii inhibitoare (clorură de sodiu, clorură de amoniu etc.), explozivii antigrizutoși, capsele detonante de orice tip, releele întârzietoare și sistemele de inițiere neelectrică. Explozivii neomogeni au sensibilitate mică față de acțiunile exterioare.

Explozivii slabi sunt pulberile coloidale fără fum, pe bază de nitroceluloză, de nitroglicerină și amestecuri de nitroglicerină cu nitroglicoli, amestecurile incendiare, fitilele de amorsare Bickford și pulberile eterogene. Explozivii slabi sunt explozivi a căror formă de transformare explozivă este deflagrația declanșată prin intermediul unui impuls de natură termică (flacără, scânteie). Principala caracteristică a acestor explozivi o constituie viteza mică a procesului transformării explozive. Din acest motiv, acești explozivi sunt întrebuințați la executarea lucrărilor de dislocare a rocilor în bucăți mari.

Clasificarea explozivilor după modul de transformare explozivă:

– Explozivii sau High Explosives detună, transformarea fiind cunoscută sub denumirea de detonație;

– Pulberile și propergolii, explozivi slabi, Low Explosives, eliberează energia conținută, în urma procesului de deflagrație;

– Compozițiilor pirotehnice le este specifică combustia.

Între deflagrație și combustie nu există diferențe fundamentale, ambele se propagă printr-un mecanism de transfer termic la viteze subsonice, combustia având loc la presiune atmosferică.

Clasificarea după nivelul de risc ce-l prezintă

În fiecare țară există reglementări cu privire la împărțirea compușilor (de diferite tipuri) pe clase ce corespund anumitor grade de pericol.

În "Regulamentul internațional privind transportul materialelor periculoase pe căile ferate", materialele și obiectele sunt împărțite în următoarele clase:

– clasa I a – Materiale și obiecte explozive. Ea cuprinde materialele care pot exploda în contact cu flacăra, care sunt mai sensibile la șoc sau flacără decât dinitrobenzenul;

– clasa I b – Obiecte încărcate cu substanțe explozive;

– clasa I c – Inflamatori, produse pirotehnice;

– clasa I d – Gaze comprimate, lichefiate;

– clasa I e – Materiale care în contact cu apa degajă gaze inflamabile;

– clasa II – Materiale supuse unei inflamări spontane;

– clasa III a – Materiale lichide inflamabile;

– clasa III b – Materiale comburante;

– clasa IV a – Materiale veninoase;

– clasa IV b – Materiale radioactive;

– clasa V – Materiale corozive;

– clasa VI – Materiale susceptibile a produce o infecție.

Revenind la substanțele explozive, cea mai mare parte a regulamentelor prevăd împărțirea lor în mai multe clase, astfel încât fiecare din ele să nu conțină decât produși al căror risc principal să fie același și de aceea pulberile, explozivii primari, cei secundari, compozițiile pirotehnice sunt în clase diferite.

De asemenea, se interzice depozitarea împreună a doi compuși care, deși prezintă aceleași riscuri, amestecul lor poate da naștere la produși mai periculoși decât fiecare din ei.

Tabelul 1.1 – Clasificarea explozivilor pe grupe, în funcție de valoarea coeficientului de echivalență cu trotilul [5, pg. 64]

Pulberile eterogene sunt întrebuințate la fabricarea mijloacelor de amorsare ca fitilul Bickford, capsele de aprindere și capsele detonante.

În funcție de utilizarea pe care o au, explozivii pot fi de mai multe tipuri și anume: explozivi militari, explozivi industriali și explozivi plastici.

Explozivii militari sunt utilizați în special în aplicații militare, însă își găsesc aplicare pe scară tot mai largă și ca explozivi industriali. Explozivii militari pot fi: trinitrotoluenul, hexogenul și octogenul.

Trinitrotoluenul este denumit TNT, iar în stare pură este sub formă de pulbere cristalină, are culoare galbenă și gust amărui. Acesta se obține prin cristalizare din toluen sau alcool. În amestec cu alți explozivi de amorsare secundară, este folosit la fabricarea fitilului detonant și a încărcăturilor de inițiere – detonatorilor. TNT-ul este insolubil în apă rece.

Hexogenul (RDX) și octogenul sunt substanțe explozive de amorsare secundară cu cristale ortorombice de culoare albă, fără miros și fără gust și sunt insolubile în apă. Ele sunt substanțe explozive foarte sensibile la acțiuni mecanice. Hexogenul este fabricat din acid azotic, hexametilente-tramină și azotat de amoniu sau prin alte reacții chimice împreună cu azotat de amoniu. El se folosește la fabricarea capselor detonante, încărcăturilor de inițiere TH-400, detonatorilor, încărcăturilor de inițiere secundară și fitilurilor detonante.

Explozivii industriali sunt utilizați pe scară mai largă în industrie. Cei mai importanți sunt nitroglicerina, dinamita, azotatul de amoniu, astralita, pentrilul, nitrații de celuloză și gelurile explozibile.

Nitroglicerina sau nitratul de glicerină este un exploziv care, în stare pură, se află sub formă de lichid uleios transparent, incolor, cu miros caracteristic, fiind un exploziv de amorsare primară. Produsul tehnic are o culoare galbenă până la galben-brun, se solidifică la 80°C și se topește la 110°C. Nitratul de glicerină este foarte sensibil la acțiuni mecanice (șocuri, frecări, lovituri, mișcări bruște). Nitratul de glicerină nu este întrebuințat singur ca exploziv, intrând în compozițiile de fabricare a multor explozivi împreună cu azotatul de amoniu, nitrații de celuloză, TNT-ul etc.

Dinamita se prezintă sub formă de pastă omogenă de culoare galben-roșcată.

Azotatul de amoniu se prezintă sub forma unor cristale rombice, cu gust amărui și este foarte solubil în apă. Nu este toxic și este puțin sensibil la acțiuni mecanice exterioare. Azotatul de amoniu nu se amorsează cu capse detonante ci cu un impuls mai puternic produs de încărcături secundare, detonatori și încărcături de inițiere (100…300 g TNT). Este întrebuințat în amestec cu alți explozivi de amorsare secundară cum ar fi: nitrat de glicerină, nitroglicol, dinitrotoluen, TNT, pentrit, hexogen etc. Astfel, în amestec cu TNT poartă numele de Amatol, iar în amestec cu aluminiu, TNT și alți explozivi se numește Torpex.

Astralita este un exploziv de amorsare primară și se prezintă sub formă de pulbere de culoare cenușie. Astralita își păstrează capacitățile explozive la temperaturi cuprinse între -100°C și +250°C. Astralita se fabrică prin amestecarea unor explozivi ca: azotat de amoniu, TNT, nitrat de celuloză și nitrat de glicerină.Astralita se livrează sub formă de cartușe, formate din amestecul pulvurent, ambalat în hârtie parafinată,cu diametrul = 30 mm și o greutate de 100g.

Trotilul – TNT, tolită – este un exploziv secundar des folosit.
Tolita face parte din grupa nitroderivaților și a fost preparat pentru prima dată de Haussermann în 1891. TNT a început să fie utilizat la începutul secolului nostru, devenind treptat cel mai întrebuințat și totodată explozivul standard; față de el se raportează toate celelalte substanțe utilizate în sectoarele pirotehnice.

Această proprietate, de substanță de referință, demonstrează o dată în plus, faptul că o bună perioadă de timp a fost singurul exploziv folosit la încărcarea munițiilor, că pe baza lui s-au executat o gamă foarte largă de testări privind efectele prin sulfu, schije etc.

Proprietăți fizico-chimice

Trotilul pur (C7H5O6N3) este solid, cristalizat în sistem romboedric, incolor, resturile de impurități îi conferă culoarea galbenă, se topește la 80,8o C, are duritatea cristalului de 1,2 pe scara Mohr între talc și gips și densitatea reală de 1,654 g/cm3. Densitatea în stare lichidă scade la 1,46 g/cm3, iar vâscozitatea are 13,9 centipoise la 85o C și 9,5 centipoise la 100o C.

Produsul este practic insolubil în apă, 0,15% la 100o C și 0,01% la 0o C, dar se dizolvă bine într-o serie de solvenți organici uzuali.

Produsul supus la presiuni de 200, 350, 700, 1050, 1400 și 3500 bari se compactizează ușor, obținându-se densități de 1,34; 1,47; 1,51; 1,55 și 1,60 g/cm3. Lumina nu îl descompune ci doar îl închide la culoare concomitent cu creșterea nesemnificativă a sensibilității.

Ca toți nitroderivații rezistă bine la temperatură, încălzit la 150o C nu s-a descompus nici după 40 de ore, dar peste 240o C se poate inflama spontan și arde cu flacără dacă grosimea stratului este mai mică de 5 cm sau nu prezintă confinare. Deoarece diferența între temperaturile de topire și decrepitație, 295 – 300o C, este importantă, explozivul standard prezintă cea mai mare siguranță la încărcarea prin turnare.

Merită a se menționa faptul că nu reacționează cu metale uzuale, că umiditatea nu are nici o influență asupra stabilității și că rezistă bine în medii acide, chiar în stare pulverulentă. În medii bazice, în prezența produselor alcaline, a sulfurii de sodiu hidratate, devine instabil și se descompune; de aceea se recomandă, pentru distrugerea sa pe cale chimică, o soluție apoasă 1/6 sulfură de sodiu care să reprezinte de 30 de ori mase de exploziv.

Trotilul este un produs relativ toxic, întrucât produce migre, iritări, alergii și anemii. Normele americane recomandă o concentrație în atmosferă de 0,5 mg/m3, dar toxicitatea, în general, acceptabilă pare să fie mult mai mică. Dozele letale limită pe animale au fost următoarele:

a) pe pisici:

pe cale cutanată – 200 mg/kg;

pe cale orală – 1850 mg/kg;

b) pe șoareci și șobolani:

pe cale orală – 1010 mg/kg.

Proprietăți explozive și utilizări

Molecula compusului chimic este puternic suboxigenată, chiar supracarburată, balanța de oxigen BOCO2 -74% (în urma descompunerii apare depozit de carbon), fapt ce influențează negativ volumul specific, Vo620 l/kg și căldura de explozie, Qe5060 J/g.

Valoarea excavației produsă de detonarea a 10 g în blocul de plumb, proba Trauzl, este 300 cm3, ceea ce reprezintă 100% pentru ceilalți explozivi, procent care se menține și la mortierul balistic.

Viteza de detonație se modifică odată cu densitatea astfel:

D 6900 m/s la 1,65 g/cm3;

D 3800 m/s la 1,1 g/cm3.

Diametrul critic este de 15 mm în stare solidă, neconfinat și 5 mm în tub de oțel în stare lichidă; în stare pulverulentă, acest parametru, pentru 0,85 g/cm3, este cuprins între 5 mm, la granulații de 10 – 50 m și 11 mm la granulații de 70 – 200 m.

Sensibilități la:

șoc:15J

frecare: nici o inițiere la 36 N;

temperatură: 295 – 300o C cu 20o C/min;

undă de detonație (amorsă): 360 mg fulminat de mercur și 90 mg azotură de plumb;

descărcări electrostatice: 0,06 J neconfinat și 4,4 J confinat.

În general, pentru toate produsele explozive, sensibilitatea la șoc se modifică cu mărimea dimensiunilor granulelor și presiunea de presare; cu cât substanța este mai fină, iar compactarea mai puternică cu atât se inițiază mai ușor. Din contră, sensibilitatea la inflamare se modifică în sens invers; pentru a aprinde un produs cu granulație fină este necesară o presiune de amorsare mai ridicată.

Datorită materiilor prime uzuale și relativ ieftine, a proceselor tehnologice relativ simple, trotilul reprezintă substanța de bază pentru multe încărcături cu destinație militară și civilă.

În domeniul militar, grație punctului său de solidificare mic, inferior temperaturii de fierbere a apei, el se încarcă ușor prin topire și turnare în muniții, fie singur fie asociat cu hexogenul sub formă de hexolite, uneori cu azotatul de amoniu, amatoluri, sau cu aluminiu, tritonaluri. În domeniul civil, al explozivilor minieri sau de carieră, al unor tehnologii ce au la bază energia degajată în urma detonației, se utilizează ca senzibilizator al azotatului de amoniu (îi scade acestuia din urmă și diametrul critic) în amestecuri încartușate sau "explozivi fierți".

Pentrita – tetranitratul de pentaeritrită (NPPETN), PETN, TEN

Pentrita (C5H8N4O12), este cunoscută încă din 1894, dar utilizarea ei a luat amploare cu mult timp după cea a trotilului.

Pentritul sau PENT este o substanță explozivă cristalină de culoare albă, insolubilă în apă. Pentritul este unul dintre explozivii de amorsare primară cu cea mai mare sensibilitate la acțiuni mecanice (frecare, lovire, strivire) și foarte sensibil la detonație. Se întrebuințează la fabricarea capselor detonante, inclusiv cele cu micro-întârzietoare (milisecund), a detonatorilor, a fitilurilor și a cordoanelor detonante. În amestec cu alți explozivi de amorsare secundară se întrebuințează la confecționarea încărcăturilor de inițiere TP-400.

Proprietăți fizice și chimice

Tetranitratul de pentaeritrină este o substanță cristalizată, sub formă de prisme, mai mult sau mai puțin lungi, incolore (în cantitate de peste câteva zeci de mg este albă), are densitatea cristalelor de 1,77 g/cm3, iar cea aparentă, fără tasare de 1,1 g/cm3.

Cristalele au duritate de 1,9 pe scara Mohr, se topesc începând să se descompună la 141,4o C – produsul pur și presate la 2800 bari se compactează bine, obținându-se 1,74 g/cm3 (valoarea maximă a densității ce se poate obține prin presare).

Pentrita este nehigroscopică, practic insolubilă în apă, puțin solubilă în alcool, eter și benzen, solubilă în acetat de metil și acetonă și formează cu trotilul, la 76oC, un eutectic ce conține 13% PETN și 87% TNT.

Ea este relativ stabilă în mediu alcalin, rezistă bine la acțiunea sodei la 50o C. Din contră, la acțiunea acizilor se descompune, în special al celui azotic când are concentrații cuprinse între 65 și 80%. La concentrații mai mici de 65% sau mai mari de 80% fenomenul de oxidare este mult diminuat. În prezența umidității pentrita reacționează ușor cu aluminiu după o perioadă mare de depozitare, mai greu cu fierul, cuprul, alama, magneziul, aliajele magneziu-aluminiu, dar nu atacă oțelurile inoxidabile. În stare uscată este perfect compatibilă cu toate metalele.

Acest ester nitric nu este toxic pentru organismele vii, fiind totodată utilizat în industria farmaceutică ca un hipotensor activ. Se consideră totuși că peste 1669 mg/kg, administrată pe cale orală, devine toxic pentru om.

Proprietăți explozive și utilizări

Substanța este un exploziv puternic, suboxigenat, complet gazeificabil, cu balanța de oxigen BOCO2 -10,1%; ea are volumul specific Vo 780 l/kg, căldura de explozie Qe 5895 kJ/kg, iar forța (energia specifică) f 1338 kJ/kg. În blocul de plumb valoarea excavației produsă de 10g de TEN este de 523 cm3 ceea ce reprezintă 174,3% față de explozivul standard. Compactată la o1,74g/cm3 și inițiată cu o capsă detonantă, nitropenta detună cu 8351 m/s, viteză care scade la 7850 m/s pentru o 1,65 g/cm3 și la 5500 m/s când o 1,1 g/cm3.

Diametrul critic, când produsul este confinat de un tub de oțel, are în general valori cuprinse între 0,9 și 1 mm; la densități de o 1,0 g/cm3 cu particule ce au mărimea 25 – 50 m, diametrul critic este dcr 0,7 – 0,9 mm. Dacă granulația crește la 50 – 100 m, diametrul critic se mărește la 1 mm și ajunge la 2,1 mm pentru granulații de 250 m.

Pentrita este deosebit de sensibilă la amorsă, la undă de detonație produsă de 20 mg azotură de plumb sau 300 mg fulminat de mercur mai ales atunci când se află în stare de făină nepresată. În situația când compusul este presat la 2000 bari, cantitatea minimă de azotură necesară unei inițieri sigure crește la 100 mg.

În stare uscată se recomandă să fie manipulată cu multă grijă deoarece este sensibilă la acțiuni exterioare, spre exemplu:

la șoc: 3J

la frecare:35N

la temperatură (5o C/min): 202o C

la descărcări electrostatice: 0,06 J neconfinat și 0,21 J confinat.

Cu toate că prețul de cost este mai mare decât al trotilului, dar acceptabil, pentrita se utilizează în mod curent în producția pirotehnică; astfel se întrebuințează la fabricarea dispozitivelor de transmisie a detonației de la o încărcătură de exploziv primar la cea principală sau între încărcături brizante, deci a fitilelor detonante ce pot conține între 3 și 70 g substanță pe metru liniar. Pentru a putea fi introdusă în fitiluri trebuie să aibă densitatea gravimetrică în jur de 0,8 g/cm3, granulație precisă (se evită granulații sub 100 m, întrucât acestea devin periculoase la încărcare), o formă corespunzătoare a cristalelor pentru a asigura o curgere bună la încărcare.

În unele capse detonante, electrice și pirotehnice, pentrita reprezintă încărcătura de bază. De asemenea în explozivul plastic și în amestecul tip pentrită 20 (pentrită 20% – trotil 80%) folosit în producerea unor explozivi industriali ce mai includ și azotat de amoniu, nitropentrita este constituentul de bază cu brizanță și viteză de detonație mari.

Nitrații de celuloză sau nitroceluloza, sunt explozivi de amorsare primară și sunt obținuți prin nitrarea celulozei, având o structură fibroasă de culoare albă sau slab gălbuie. Brizanța nitraților de celuloză este asemănătoare TNT-ului, crescând proporțional cu conținutul în azot. Nitrații de celuloză în stare uscată sunt foarte sensibili la acțiuni mecanice (șocuri, frecări, percuții), precum și la aprindere prin scânteie și amorsare cu ajutorul capselor detonante. Nitrații de celuloză sunt întrebuințați ca elemente principale la fabricarea diferiților explozivi industriali cum ar fi: geluri, dinamită RA, explozivi plastici, pulberi omogene etc.

Gelurile explozibile se prezintă sub forma de șlamuri, mâluri sau geluri explozibile, constituite dintr-o soluție de azotat de amoniu, azotat de sodiu și azotat de potasiu, la care se poate adăuga praf de aluminiu și TNT.

Gelurile explozibile se caracterizează prin sensibilitate redusă față de șocuri, frecări și impulsuri termice, prin siguranță a sistemului de amorsare și prin rezistență mare la apă.
Pentru declanșarea procesului de descompunere, este necesar un impuls puternic ca cel produs de un alt exploziv. În acest scop, sunt folosite încărcături intermediare de inițiere (detonatori) tip TP-400 sau TH-400.

Explozivi plastici, sunt explozivi maleabili la temperaturi normale de utilizare. După gradul de siguranță, explozivii plastici se împart în:

explozivi plastici obișnuiți care au ca elemente constitutive amestec de explozivi lichizi, nitrat de celuloză, azotat de amoniu, dinitrotoluen, TNT;

explozivi plastici antigrizutoși care au ca elemente constitutive amestec de explozivi lichizi, nitrat de celuloză, azotat de amoniu, clorură de sodiu.

pulberi omogene

Explozivii plastici din gama HITEX sun produse realizate la Centrul de Cercetare Științifică pentru Tehnica de Apărare NBC în colaborare cu SC. HITEX PLAST 2000 SRL și Uzina Mecanică de produse Speciale (UMS) Dragomirești.

HITEX HNx

Explozivi plastici speciali pe bază de hexogen și plastifianți energetici din gama nitropolimerilor;

Viteză de detonație : 7600 – 7900 m/s;

Densitate 1,55 – 1,6 g/cm3 ;

Gamă sortimentală diversă din punct de vedere al plasticității și elasticității;

Termen de garanție – min. 3 ani.

HITEX HGU

Explozivi plastici de uz general pe bază de hexogen;

Viteză de detonație: 7200 – 7500 m/s;

Densitate 1,55 – 1,6 g/cm3 ;

Termen de garanție – min. 5 ani.

Caracteristicile explozivului plastic, produs în Romănia la Uzina de Produse Spaciale Dragomirești, de tip “HITEX” (varianta românească a explozivului american “C4”) sunt:

Diametru critic: 4,5mm (4-5 mm);

Sensibilitate la șoc – nu detună la căldura unei mase de 5 kg de la 0,25m;

Volum de produși gazoși 880 l/kg;

Căldură de explozie 5900 kj/kg;

Temperatură de explozie 260 grade Celsius la gradient de 50 grade celsius/min;

Brizanță Hess minim 30 mm;

Viteză de detonație minim 7000m/s;

Stabilitate Abell minim 10 min;

Densitate de încărcare minim 1,5g/;

Interval temperatură utilizare -20 la +50 garde Celsius;

Compoziție: RDX 85%, Cauciuc 14%, Stabilizator 1%.

Acest exploziv plastic, utilizat atât în domeniul militar cât și în cel civil, se livrează sub formă de cartușe paralelipipedice, formate din amestecul menționat anterior la punctual 11, ambalat în pungă din plastic vidată și având și o greutate de 500 g (vezi figura 1.5).

Figura 1.5 – exploziv plastic tip HITEX produs la UPS Dragomorești

Uzina de Produse Spaciale (UPS) Dragomiresti (https://upsdragomiresti.ro/#)  a fost fondată în anul 1981, este o filială a Companiei Naționale „ROMARM” S.A., specializată în producția muniției de artilerie, în operații L.A.P. și în producerea de: exploziv plastic tip HITEX, baghete cu efect cumulativ (varianta românească a baghetei american cu efect cumulativ tip “BLADE”) tip: “ICTRM 05” (cu 293±10g/ml), “ICTRM 10” (cu 470±10g/ml) etc., “Compoziție tip B” pentru o gama largă de produse, folosind echipament din import și linii tehnologice de producție BOFORS și OERLIKON – CONTRAVES.

Hexogenul – RDX, T4, ciclonită, ciclotrimetilentrinitramină component de bază al HITEX

Hexogenul (C3H6O6N6) denumit a fost descoperit de Henning în 1899 și a început să fie utilizat pe scară largă în timpul celui de al doilea război mondial.
Proprietăți fizice și chimice

Hexogenul pur este un produs solid, incolor, cu cristale ortorombice, ce au densitatea de 1,82 g/cm3, duritatea de 2,5 pe scara Mohr și se topesc la 204o C cu ușoară descompunere.

Fără tasare produsul are 1,10 g/cm3 și în urma comprimării la presiuni de 350; 1400; 2100; 3500 bari se obțin densități de 1,52; 1,68; 1,70 respectiv 1,72 g/cm3.

Din punct de vedere al stabilității la temperatură, ciclonita se apropie de trotil deși mecanismul descompunerii este total diferit pentru cele două substanțe.

În mediu acid diluat este relativ stabil, dar este descompus de acizii sulfuric și azotic. cu concentrații de peste 70%; împreună cu difenilamina în mediu sulfuric produce o colorație de bleu intens. La acțiunea bazelor, rezistența explozivului este redusă; astfel soda, chiar în soluție slabă îl distruge.

Ca majoritatea nitraminelor, hexogenul nu reacționează cu metalele, dar este relativ toxic, drept pentru care nu trebuie ingerat sau inhalat deoarece produce deranjamente gastrointestinale și renale, are acțiune nocivă asupra sistemului nervos.

Dozele toxice sunt următoarele:

a) pe șoareci – pe cale orală: 500 mg/kg;

– pe cale intravenoasă 19 mg/kg;

b) pe șobolani – pe cale orală 200 mg/kg;

– pe cale intravenoasă 18 mg/kg.

Doza letală pentru pisici este de 18 mg, administrată pe cale orală. În cazul toxicității craniene în generarea a 10 mg/kg pe zi a condus la efecte neurologice importante. După ultimele norma în ateliere, este recomandat să nu se depășească concentrația medie de 1,5 mg/m3.

Proprietăți explozive și utilizatori

Hexogenul este un exploziv puțin suboxigenat BOco2 -21,6% complet gazeificabil, care produce la detonație un volum de gaze mare.

Vo 908 l/kg, eliberează multă căldură Qc 6025 kJ/kg și implicit o energie specifică deloc de neglijat f 1354 kJ/kg.

La densitate de 1,65 g/cm3 inițiat cu o capsă corespunzătoare detună cu D8200 m/s, viteză ce crește la 8520 m/s când o 1,71 g/cm3, iar în blocul de plumb produce o excavație de 480 cm3/10g. Diametrul critic, la o 1,0g/cm3 și granulație de 25 – 150 m este de aproximativ 1 mm, crește la 1,5 mm pentru mărimi ale particulelor de 200 m (hexocerurile, amestecurile hexogen – ceară, ce conțin 45% RDX au diametrul critic de 5 mm).

În stare pură produsul este puțin întrebuințat deoarece are următoarele sensibilități:

la șoc: 4,5 J;

la frecare: 113 N;

la temperatură (5o/min): 260o C,

la descărcări electrostatice

– confinat: 4,4 J;

– neconfinat: 0,6J.

Sensibilitatea la amorsă este de același ordin de mărime cu al pentritei. Umiditatea îi reduce simțitor această caracteristică, fapt pentru care se recomandă a fi transportat cu 15% apă.

În stare pulverulentă este extrem de periculos, situație în care trebuie luate o serie de măsuri tehnologice în scopul micșorării aptitudinii de detonabilitate.

În stare pură hexogenul se întrebuințează doar la realizarea fitilelor și a unor capse detonante; în rest se utilizează flegmatizat cu substanțe inerte sau active alți explozivi sub formă de amestecuri. În amestec cu cauciuc și alte ingrediente dă naștere la explozivi plastici; înglobat de ceară, cu sau fără aluminiu, se folosește la munițiile cumulative, la cele de calibru mic. În amestec cu trotilul se obțin hexolitele care se încarcă prin turnare și reprezintă cele mai utilizate compoziții din lume la ora actuală. Pentru aceste melanjuri o importanță deosebită o are granulația explozivului de mare sensibilitate și energie care influențează calitatea finală prin vâscozitatea de o dă, prin asistență sau lipsa fisurilor, prin omogenitate.

Octogenul – HMX, Romociclonit, ciclotetrametilen tetranitramină
Octogenul (C4H8O8N8) se obține, ca și hexogenul, prin nitroliza hexametilentetraminei și constă în efectuarea nitrării în mediu acetonic în prezența azotatului de amoniu. Procedeul este derivat din cel al ciclonitei, primele încercări s-au executat în SUA în timpul și după cel de al doilea război mondial.

Proprietăți fizice și chimice

Octogenul pur se prezintă sub 4 forme cristaline: a, b, g și d (d apare la încălzire peste 160o C). Formulele a, g și d sunt instabile la temperaturi ordinare și ele trebuie evitate în cursul fabricației deoarece prezintă o mare sensibilitate la șoc și frecare. Forma b este stabilă termic la 25oC, dar trebuie totuși evitată încălzirea sa exagerată.

Octogenul pur, forma b este cristalizat ortorombic, incolor, cu duritate mare 2,3 pe scara Mohr, densitatea atinge o 1,91 g/cm3 și se topește cu descompunere la 282o C; densitatea aparentă, fără nici un fel de tasare este o 1,2 g/cm3. Densitățile celorlalte forme sunt:

a 1,87 g/cm3;

g 1,82 g/cm3;

d 1,78 g/cm3.

Produsul nu reacționează cu metalele; este practic nehigroscopic și deoarece reprezintă omologul superior al hexogenului, utilizează aceeași materie primă, substanțele în care se dizolvă vor fi identice,însă solubilitatea mai mică de 3 sau 4 ori (are molecula mult mai grea). Solubilitatea octogenului în grame la 100 g solvent, la temperatura de 25o C este:

acid acetic – 0,0375

acetonă – 0,96

acetonitril – 1,98

ciclohexanonă – 2,11

În medii acide, stabilitatea sa este bună, excluzând acidul sulfuric concentrat și cald, însă în contact cu bazele ea lasă de dorit.

Ca și hexogenul, dar într-o măsură mai mică, datorită solubilității sale mai reduse, este toxic dacă este inhalat sau ingerat în organismele vii. Dozele toxice determinate în urma experiențelor efectuate pe animale au fost:

a) pe cobai – pe cale orală: 300 mg/kg;

– pe cale intravenoasă: 28 mg/kg.

b) pe șoareci – pe cale orală: 1500 mg/kg.

Proprietăți explozive și utilizări

Octogenul este un exploziv secundar suboxigenat, complet gazeificabil, balanța de oxigen BOCO2 -21,6%, ce produce la detonație un volum mare de gaze V0 782 l/kg, degajă o căldură de Qc 6092 kJ/kg și dezvoltă o forță de f 1328 kJ/kg. În blocul de plumb, excavația realizată de 10 g de HMX este de 480 cm3 și inițiat când are d 1,84 g/cm3, detună cu viteza D 9100 m/s (cea mai mare viteză de detonație) care scade la 7100 m/s dacă d 1,35 g/cm3.

Sensibilitățile sunt și ele comparabile cu ale ciclonitei astfel:

la șoc: 5,2 J;

la frecare: 100N;

la temperatură (5o/min): 330o C;

la descărcări electrostatice

– confinat: 4,4 J;

– necofinat: 0,6 J.

La fel ca omologul său inferior, în momentul în care a fost aprins și se află în cantitate mică, el arde repede, dar orice confinare transformă arderea în detonație, fapt ce justifică și diametrul său critic redus, la 1 mm. Prezența umidității în masa substanței duce la o flegmatizare importantă și de aceea se recomandă a fi transportat când conține 15% apă.

Octogenul, chiar dacă are fabricația integrată într-un ciclu ce permite reutilizarea acidului rezidual și a anhidridei acetice, este de câteva ori mai scump decât hexogenul, motiv care limitează producerea lui de toate statele și întrebuințarea doar în scopuri militare pentru încărcarea unor muniții deosebit de performante.

Pulberile omogene sunt compoziții omogene a căror bază o formează nitrații de celuloză împreună cu alți explozivi lichizi (nitrat de glicerină, nitroglicol, nitrodiglicol) precum și alte substanțe și pot fi aduse în stare plastică.

În funcție de destinația pe care o au, elementele pulberilor omogene se prezintă sub diferite forme geometrice a căror suprafață laterală poate fi mai mică sau mai mare. Fiind plastice, în timpul procesului de fabricație, pulberilor omogene li se pot da forme variate.
Pulberile omogene pot fi clasificate după cum urmează:

pulberi cu suprafață de ardere constantă, ce prezintă diferite forme geometrice cum ar fi: lamele, benzi, granule sferice, cilindrice sau prismatice, blocuri cu unul sau mai multe canale;

pulberi progresive, care au suprafața de ardere mai mare decât suprafața inițială, având forme de blocuri cilindrice prevăzute cu un canal central în formă de stea;

pulberi regresive, care în timpul arderii își micșorează suprafața, procesul de descompunere având loc din exterior spre interior sau din interior spre exterior.

Pulberile omogene au o bună rezistență mecanică, sunt elastice și flexibile cu un grad mai mare sau mai mic de transparență. Elementele lor, care au forme diferite, prezintă de asemenea și culori diferite: galben deschis, galben închis, verde cenușiu, brun, albastru închis, negru.

Mijloace de amorsare a încărcăturilor explozibile sunt substanțele explozive folosite în domeniul lucrărilor industriale, cu excepția pulberilor, au o sensibilitate mică față de impulsurile inițiale simple. Ele nu fac explozie sub influența unei flăcări sau a unei incandescențe a unei rezistențe electrice. Pentru declanșarea proceselor chimice de descompunere a acestor substanțe, trebuie să se folosească mijloace special concepute și realizate. În funcție de principiul de funcționare, mijloacele de amorsare a încărcăturilor explozibile pot fi:

mijloace pirotehnice

mijloace electrice

completul NONEL

releele pirotehnice NONEL.

Mijloace pirotehnice de amorsare sunt acele dispozitive care funcționează sub influența unor impulsuri inițiale simple cum ar fi flacără, frecare, percuție sau undă detonantă. Aceste dispozitive pot fi fitilul de amorsare Bickford, fitilul detonant și capsele detonante pirotehnice.

Fitilul de amorsare Bickford sau fitilul de amorsare, numit Bickford după numele ofițerului de marină care l-a inventat.

Fitilul de amorsare Bickford este întrebuințat pentru aprinderea pulberii negre și amorsarea capselor detonante pirotehnice.

Fitilul de amorsare se fabrică în patru variante diferite. El este format dintr-un miez continuu de pulbere neagră specială prin centrul căruia trece un fir de bumbac și dintr-un înveliș din fire textile dispuse în spirală. Pentru etanșeitate, unul sau mai multe dintre straturile învelișului sunt impregnate cu bitum sau se acoperă cu un strat de cauciuc.

Fitilul detonant are rolul de a declanșa explozia simultană, sau la intervale de zeci de milisecunde, a mai multor încărcături explozibile situate la distanțe diferite.

Fitilul detonant prezintă avantajul amorsării sigure a unui număr nelimitat de încărcături și asigură explozia instantanee a întregului dispozitiv. Este format dintr-un miez de exploziv de amorsare primară sau secundară, prin centrul căruia trece un fir director din bumbac. Miezul fitilului detonant este acoperit cu o împletitură triplă din bumbac sau in, înfășurată în sens invers. Fitilul detonant are diametrul de 5,5…6 mm și o viteză de detonație de 5000…7000 m/s.

a b

Figura 1.6 – a Fitil detonant (FD) folosit la experimentări (cu pentrită 20g/ml),

b FD cu încărcătură de PETN: 10 g/ml, testat la tracțiune de ~100kg, cu viteza de detonație de ~6800 m/s, variante în funcție de: diametru, lungime, tipul învelișului, natura ori masa explozivului (care poate fi cuprinsă între 3 și 100g/ml)

Caracteristicile fitilului detonant (FD) de 100g/ml sunt specificate mai jos:

Diametru exterior:

Cantitate substanță explozivă: 100g 2 g pe mtru liniar de fitil

Viteză de deonație: minim 6000 m/s

Rezistență la tracțiune: minim 400 N

Sensibilitate la impact: minim 10 J

Pentru încercări s-a folosit FD cu 20g/ml, 25g/ml, 30g/ml și 40 de grame de exploziv pe metru liniar.

Considerații generale privind fitilele și capsele detonante pentru inițiere

Inițierea este fenomenul prin care un exploziv primar sau secundar trece din starea inertă în starea reactivă sub acțiunea unei solicitări exterioare electrice, mecanice sau pirotehnice. Această inițiere poate fi dorită sau accidentală. În timpul vieții lor logistice și operaționale, în timp de pace sau în perioade de criză, munițiile pot fi supuse la diferite acțiuni exterioare. Aptitudinea unui exploziv de a fi inițiat la o anumită sarcină (efort, impuls, tensiune etc.) exterioară se numește sensibilitate la acea acțiune exterioară. De exemplu: sensibilitatea la frecare, percuție, unde de șoc, impact, scântei electrostatice etc. Datele referitoare la sensibilitatea explozivilor au fost în decursul timpului acumulate în mod empiric. Astfel s-a admis în mod uzual că explozivii ce servesc la amorsare (explozivii de inițiere) sunt mult mai sensibili decât explozivii secundari, alcătuindu-se astfel o primă clasificare. În ordin crescător al sensibilității la șoc, vom avea următoarea clasificare: trotilul, hexogenul, tetrazenul, fulminatul de mercur ș.a.m.d.

În decursul timpului s-au înregistrat numeroase tentative de stabilire a unei metode experimentale sigure de determinare și comparare a sensibilității explozivilor și astfel au fost construite diferite mașinării și aparate. Totuși, ținând seama de importanta dependență dintre rezultate, tipul aparatului, și modul de lucru utilizat, conceptul de sensibilitate selectivă la diferitele acțiuni (frecare, impact, unde de șoc) a căpătat un consens pe deplin acceptat.

Principalele sistemele pirotehnice de inițiere sunt capsele și fitilurile.

Pentru lucrările de distrugere și pentru detonarea simultană a mai multor încărcături de exploziv se întrebuințează elemente de inițiere numite fitiluri.

Înainte se foloseau dâra de pulbere, stapina și releele de pulbere.

releul de pulbere era o cămață de pânză cu diametrul de aproximativ 1 – 2 cm, umplută cu pulbere bine mărunțită.

pemtru aprinderea lor se foloseau lumânări de aprindere.

pentru exploziile sub apă acestea nu puteau fi folosite.

În 1831 Bikford a propus un fitil compus dintr-un tub împletit din ață, care era umplut uniform cu pulbere. Construcția sa a suferit unele schimbări.

În prezent se folosesc următoarele fitiluri:

fitiluri de aprindere;

fitiluri detonante;

fitiluri universale.

Cerințe:

să aibă o anumită viteză de ardere sau de propagare a detonației;

stabilitate la umezeală;

sensibilitate suficientă la flacără sau detonație;

Cămășile sunt formate din câteva împletituri de ață, material plastic și uneori din cămăși metalice (plumb).

Amestecul de pulbere, slab presat, având o anumită viteză de ardere sau diametru, formează vâna fitilului.

Cămășile se supun unor îmbibări speciale sau se acoperă cu strat izolant, pentru a-l feri de acțiunea apei.

Capetele se ung cu mastic special.

Fitilurile de aprindere servesc pentru transmiterea flăcării la capsele detonante.

După viteza lor de ardere se împart în:

fitiluri cu ardere înceată;

fitiluri cu ardere rapidă (detonante).

Fitilul de aprindere cu ardere înceată (Bikford) se compune din:

cămașa de țesătură ;

vâna de amestec de pulbere , prin care trec două fire directoare de bumbac;

Cămașa de țesătură se compune din două împletituri, exterioară și interioară (din ață de cânepă sau iută).

În raport cu destinația fitilului se folosesc diferite mijloace de izolare și îmbibare a împletiturilor:

fir director;

pulbere;

înveliș dublu de țesătură din iută sau in;

smoală (asfalt);

înveliș de țesătură de bumbac;

smoală;

gulapercă sau parafină, talc;

diametrul între 5 și 6 mm.

Învelișul asfaltat se folosește pentru lucrări în locuri umede; din gulapercă (maro) pentru lucrări sub apă.

Fitilul cu cămașa care nu arde se deosebește prin aceea că învelișul său de țesătură este îmbibat cu o substanță de compoziție specială, rezistentă la foc.

Cămășile fitilurilor trebuie să fie rezistente și elastice, pentru a nu se rupe când sunt îndoite.

Cămășile din gulapercă sau asfalt trebuie să fie impermeabile și să nu fie lipicioase (t + 45 0C) și sfărâmicioase (- 15 0C).

Pentru vâna fitilurilor cu ardere înceată se folosește un amestec de pulbere cu fum:

azotat de potasiu KNO3 78 %;

sulf 10 %;

cărbune 12 %.

Cantitatea de pulbere pentru un metru este de 6 g. Vâna de pulbere trebuie să fie presată uniform și să nu aibă strangulări.

Viteza de ardere este de 0,6 – 0,7 m/min. Trebuie să ară unifor, altfel poate duce la accidente. Viteza de ardere depinde de granulație, temperatură umiditate și presare, de asemenea depinde de umiditatea și presiunea aerului (creșterea presiunii cu 1 mm col Hg duce la creșterea vitezei cu 0,1 %).

Odată cu creșterea rezistenței cămășii, crește și viteza de ardere.

Pătrunderea în vână a smoalei poate provoca stingerea.

Aprinderea fitilului se face cu:

chibritul;

fitil de aprindere care fumegă;

mănunchi de sfori de cânepă și iută slab împletit, impregnat cu o soluție de clorat de potasiu;

fitil cu ardere lentă (se îmbibă cu soluție de azotat de plumb – Pb (NO3)2).

Fitilul cu ardere rapidă se compune din fire de stapină pudrate cu un amestec de ardere rapidă, învelit într-o cămașă.

Firele de stapină sunt compuse din ață de hârtie înmuiate, timp de câteva ore, într-o soluție de 20 % salpetru, iar după aceea într-un aluat de stapină care stă în 10 părți apă, o parte gumă arabică și zece părți pastă din pulbere. Viteza de ardere a stapinei fără cămașă este de 1 m în timp de 10 – 15 s, iar în cămașă stapina arde aproape instantaneu.

Firele de stapină, de obicei 3, împreună cu pulberea granulată care umple intervalele dintre acestea se introduc într-o cămașă de in sau bumbac; cămășile de bumbac se acoperă cu mastic de gutapercă.

Cele mai cunoscute fitile sunt: Gomez și Milzat și fitilul francez Bikford.

Fitilul francez are o vână formată din piroxilină praf și pulbere neagră; cămașa se compune din câteva înfășurări; are viteza de ardere de 10 m/s.

Fitilul cu ardere rapidă se folosește rar, el fiind înlocuit cu fitilul detonant.

Fitilurile cu ardere înceată se întrebuințează efectiv cu capsă detonantă. Capsa detonantă se strânge pe fitil cu un clește de sertizat; în locurile umede, acesta se izolează cu mastic impermeabil.

Se interzice folosirea capselor detonante cu fitil mai scurt de 0,5 m.

Fitilul și capsa se asamblează înainte de executarea lucrării.

Fitiluri cu capse detonante standard

Fitilurile cu ardere înceată se întrebuințează aproape exclusiv la fitilurile cu capse detonante.

Fitilul cu capsă detonantă se compune dintr-o capsă detonantă și dintr-un fitil simplu: o bucată de fitil, având lungimea necesară, se taie la unul din capete perpendicular, iar la celălalt capăt se taie în unghi, astfel încât să aibă suprafața de vână cât mai mare, pentru a ușura aprinderea; după aceea, se introduce până la contact în capsa detonantă.

La fitilurile cu capsă detonantă folosite în locuri umede și pentru lucrări executate sub apă, locul de îmbinare a capsei detonante cu fitilul se izilează cu un mastic impermeabil sau cu bandă cauciucată.

Se interzice folosirea fitilurilor cu capsă detonantă cu lungimi mai mici de 0,5 m.

Fitilurile cu capsă detonantă se confecționează de obicei pe loc, înainte de începerea lucrărilor de distrugeri. Pentru operativitate se pot pregăti și dinainte.

Dimensiunile fitilurilor cu capsă detonantă se determină după destinația lor.

Uneori fitilurile se confecționează cu un cap de frecare special pentru a fi aprinse ușor cu chibritul.

Se fabrică în patru tipuri de lungimi:

scurt l = 50 cm t = 50 s;

mijlociu l = 120 cm;

lung l = 220 cm.

Fitilul scurt cu capsă detonantă, având o durată de ardere suficientă ca artificierul să se poată adăposti la 100 m, se folosește pentru toate exploziile de la suprafață sau la adâncime mică (nu se folosește la distrugerea obiectelor metalice).

Fitilul mijlociu cu capsă detonantă se folosește pentru cu h = 1 m, gropi mici pe drumuri, gropi pentru pilonii podurilor de lemn, pentru lucrări metalice și lucrări de apărare.

Fitilurile detonante sunt destinate pentru transmiterea detonației de la o singură capsă detonantă la câteva încărcături de exploziv, în scopul ca acestea să explodeze simultan.

Fitilul detonant este confecționat din cămașă metalică sau fire de țesătură și vână de exploziv brizant sau amestec exploziv.

Un fitil detonant cu cămașă metalică se execută din plumb sau cositor, prin laminare la rece; la capătul tubului se pune un dop, se încarcă, apoi se laminează.

Unele fitile detonante cu cămașă metalică se acoperă și cu fire îmbibate cu amestecuri impermeabile.

Fitilurile detonante cu cămăși din fire se aseamănă cu cele de aprindere; ele sunt mai ușoare și comode la manipulare decât cele cu cămașă metalică.

Pentru vâna fitilurilor detonante se introduce uneori un flegmatizator, pentru siguranță la manipulare. Vâna trebuie să fie uniformă ca densitate; ea trebuie să aibă o anumită viteză de detonație și o anumită sensibilitate, care să asigure funcționarea la impulsul unei capse, când bucata de fitil are o anumită lungime.

Legarea diferitelor bucăți de fitil trebuie realizată printr-o legare simplă sau prin răsucirea fitilelor, fără să se folosească capse suplimentare.

Deteriorarea cămășilor poate duce la întreruperea exploziei. Fitilul detonant trebuie să fie suficient de sigur la manipulare și funcționare și stabil la depozitare.

Aprins cu ajutorul flăcării eltrebuie să se stingă repede, dar să nu detoneze. Nu trebuie să fie sensibil la lovire

Capsele detonante pirotehnice sunt întrebuințate la amorsarea încărcăturilor de explozivi.

În anul 1867, Nobel, descoperind fenomenul detonației, a întrebuințat pentru prima dată o capsă încărcată cu fulminat de mercur pur pentru inițierea dinamitei. Astfel aceste dispozitive au fost folosite la lucrări de distrugeri. Realizarea capselor detonante a permis folosirea, în aplicații civile și militare, a celor mai puternici explozivi.

Din punctul de vedere al destinației se pot deosebi: capse de distrugere și capse pentru proiectile (artilerie, bombe, grenade etc.).

Din prima grupă fac parte capsele ce servesc la amorsarea mijloacelor de distrugere, iar celelalte sunt părți componenete ale munițiilor și servesc la amorsarea detonației explozivilor secundari ce încarcă proiectilele și componentele de luptă explozive.

Din punctul de vedere al impulsului inițial utilizat pentru inițierea capselor detonante se pot distinge:capse detonante la care aprinderea se realizează cu flacără și capse detonante prin împungere – inițierea se datorează interacțiunii cu percutorul.

Detonația încărcăturilor explozive pentru muniții depinde în mare măsură de funcționarea capselor detonante. Cu cât capsa este mai “puternică”, cu atât se pot iniția explozivi mai insensibili la șoc. Spre exemplu pentru detonarea încărcăturilor de explozivi încărcați prin turnare, este nevoie de un detonator suplimentar, nu numai de capsă detonantă.

S-au făcut diferite încercări privind modul de transmitere a detonației folosind capse detonante de diferite tipuri. Probele s-au efectuat și cu același exploziv, dar de diferiți ani de fabricație în bombe Trauzl. Experiența arată că funcționarea acelorași explozivi, de aceeași încărcătură, cu capse detonante diferite este diferită.

Întrebuințarea capselor detonante diferite duce la modificarea vitezei de detonație a explozivului, deci trebuie aleasă bine capsa detonantă.

Condițiile impuse capselor detonante sunt:

trebuie să funcționeze în mod sigur la acțiunea impulsului inițial (sensibilitate);

să fie suficient de puternice pentru a provoca detonația încărcăturilor de exploziv, având un efect normal (capacitate de inițiere);

să reziste la șocurile produse în timpul deplasării proiectilului (în timpul tragerii, pe traiectorie și la obiectiv)î de exemplu la proiectilele perforante, capsele detonante nu trebuie să se inițieze atunci când lovesc blindajul ci când pătrund în camera de luptă.

Capsele detonante sunt dispozitive alcătuite dintr-un tub cilindric metalic în interiorul căruia se află o încărcătură din substanțe explozibile foarte sensibile la acțiunea unor impulsuri inițiale simple. Tuburile metalice sunt fabricate din cupru, aluminiu, alamă sau, mai rar, din tablă de oțel. Încărcătura explozibilă a capselor detonante este formată dintr-un exploziv de inițiere secundară (tetril, trotil) și/sau dintr-un exploziv de inițiere primară (fulminat de mercur, azidă de plumb, sau pentrit).

După numărul substanțelor explozibile ce formează încărcătura explozivă, capsele detonante pot fi:

capse simple, care conțin ca încărcătură un exploziv de inițiere alcătuit dintr-o singură substanță sau dintr-un amestec de substanțe explozibile;

capse combinate, care conțin mai mulți explozivi de inițiere dispuși în straturi distincte.

Din punct de vedere al utilizării, capsele detonante pot fi:

capse detonante pirotehnice

capse detonante electrice.

Amorsarea lor se face cu ajutorul fitilului de amorsare Bickford sau a fitilului detonant.

Capsele detonante pirotehnice pot fi: cu încărcătură normală, tip CM și cu încărcătură mărită, tip CA.

Capse detonante electrice au rolul de a iniția încărcăturile de exploziv cu ajutorul curentului electric produs de un explozor sau alte surse de curent electric cum ar fi: acumulatori, baterii etc.

Capsa detonantă electrică este constituită ca și capsa detonantă pirotehnică, dintr-un tub de cupru sau aluminiu, umplut cu o încărcătură brizantă, peste care se așează un căpăcel, în care sunt presate în prealabil încărcături de aprindere, de inițiere și intermediare.

Inițierea încărcăturii se face prin intermediul unui dispozitiv electric plasat în apropierea încărcăturii de aprindere din căpăcel. El este constituit dintr-un filament înglobat într-o pastă pirotehnică. La trecerea curentului electric, filamentul se încălzește, iar căldura produsă aprinde pasta pirotehnică, care asigură în continuare inițierea încărcăturii explozive din capsă.

Tipuri de capse detonante electrice

Din punct de vedere constructiv capsele detonante electrice se execută în trei tipuri:

tip CEIN – cu funcționare instantanee, încărcătură brizantă normală și tub de cupru sau aluminiu;

tip CEA – cu funcționare instantanee, încărcătură brizantă mărită și tub de cupru acoperit cu un strat de staniu sau tub de aluminiu;

tip CE 0,5 – cu întârziere de 0,5s între două trepte consecutive, încărcătură brizantă normală și tub din cupru, aluminiu, bimetal Cu/Ol sau oțel fosfatat și lăcuit.

Capsele detonante electrice tip CEIN-Cu și CEA-Cu se utilizează pentru lucrări de împușcare subterană sau de suprafață, în medii umede sau uscate, grizutoase și negrizutoase.

Capsele detonante electrice tip CEIN-Al, CEA-Al, CE 0,5Cu, Al, CE 0,5 Ol și Ce 0,5 Ol/Cu nu se utilizează în medii grizutoase.

Forme și dimensiuni ale capselor detonante

a) Capse detonante electrice cu funcționare instantanee (tip CEIN și CEA)

b) Capse detonante electrice cu întârziere (tip CE 0,5)

Capsele detonante electrice se fabrică în șapte trepte de întârziere, cu întârzietorul înglobat în capsă (încărcătură întârzietoare). Prima treaptă este treapta instantanee (trapta zero), îar între cele două trepte consecutive întârzierea este de 0,5 s.

Tabelul 1.2 Detalii constructive ale capselor detonante

Materiale folosite:

tub – benzi de cupru, aluminiu, oțel sau bimetal (Ol/Cu);

încărcătură brizantă – trotil, tetril,hexogen, pentrită sau amestec de substanțe cu proprietăți asemănătoare;

căpăcel – benzi de cupru, oțel, bimetal;

încărcătură de aprindere – pulbere neagră;

încărcătură de inițiere – fulminat de mercur, azidă de plumb sau alt material exploziv de inițiere;

încărcătură intermediară – tetril, pentrită sau amestec de substanțe cu proprietăți asemănătoare;

corp întârzietor – aliaj de zinc, aluminiu, cupru, magneziu (zamac), oțel, bazalt sau alt material corespunzător scopului;

încărcătură întârzietoare – amestec de substanțe pirotehnice;

manșon întăritor – pentru tuburile din aluminiu – material plastic;

cireașă de aprindere – pastă inflamabilă;

punte de incandescență – aliaj crom-nichel sau alt material cu Ø=0,035 sau 0,040mm;

lamele – bandă de aliaj de cupru sau bandă de oțel;

manșon de protecție – PVC;

dop obturator – PVC;

reofori – conductoare de oțel sau cupru, acoperite cu staniu sau zinc, izolate cu PVC;

masă izolantă pentru lamele – bachelită, materiale plastice sau carton preșpan;

agrafă – bandă din aliaj de cupru-zinc.

Condiții de performanță și de siguranță în exploatare:

rezistență de izolație dintre dispozitivul electric de aprindere și tubul capsei trebuie să fie egală sau mai mare de 10 ;

curent de aprindere – capsele trebuie să detoneze la un curent electric continuu de 0,8A;

siguranță la curenții “vagabonzi” (de dispersie) – capsele nu trebuie să detoneze la trecerea unui curent electric continuu de 0,18 A timp de 5min;

impuls de aprindere – capsele trebuie să detoneze la un impuls electric de 3,2mWs/;

impuls de neaprindere – 0,8mWs/;

rezistență la temperatură ridicată – capsele ținute la temperatura de 40 0C timp de 4 ore nu trebuie să detoneze, iar apoi trebuie să funcționeze și să corespundă condițiilor de brizanță;

rezistență la zdruncinare ;

rezistență la presiune hidrostatică – capsele trebuie să funcționeze și să corespundă condițiilor de brizanță după ce au stat în apă la adâncimea de 1 m timp de 4 ore;

rezistență la smulgerea dinamică a reoforilor – capsele nu trebuie să detoneze chiar dacă reoforii se desprind din dopul obturator sau se rup;

timp de întârziere între două trepte consecutive – 0,5 0,2s;

funcționarea capselor legate în serie – trebuie să detoneze la trecerea unui curent electric continuu de 0,8A;

putere de inițiere – placă de plumb;

putere de amorsare a explozivului – numai pentru CEA – calupul de trotil trebuie să detoneze complet;

siguranță la aprinderea amestecului metan-aer – numai pentru CEIN-Cu – numărul aprinderilor trebuie să fie mai mic de 4 % din totalul capselor supuse verificării.

Mijloace electrice de amorsare sunt acele dispozitive care funcționează sub influența acțiunii curentului electric (scânteie, incandescență filament). Aceste dispozitive sunt: aprinzătorul electric, capsele electrice tip CEM, CEA, CEP, CEF, capsele milisecund și explozorul.

Procedeul de inițiere pe cale electrică prezintă unele avantaje față de procedeul pirotehnic și anume: prezintă garanția totală că explozia se va produce la momentul dorit, declanșarea exploziei se realizează instantaneu dintr-un singur loc, permite declanșarea de la o distanță care să asigure protecție completă a operatorului. Procedeul electric utilizează o sursă de curent electric, capse electrice, explozoare, conductoare și aparate electrice de măsură și control. Acesta este un procedeu mai costisitor decât procedeul pirotehnic.

Aprinzătorul electric este dispozitivul cu care se transformă energia electrică în energie termică provocând aprinderea unor substanțe ușor inflamabile. Acesta se mai numește și dispozitiv de aprindere electrică instantanee.

Capsele detonante electrice (figura 1.7 b și c) constituie o combinație între aprinzătorul electric și capsa detonantă pirotehnică tip CM sau tip CEA. Capsele detonante electrice pot fi cu întârziere de câteva milisecunde sau fără întârziere, civile sau militare etc.

Tipurile de capse electrice sunt:

tip CEM, cu încărcătură normală

tip CEA, cu încărcătură mărită

tip CEP, cu întârzietor înglobat în tubul metalic

tip CEF, cu întârzietor din fitil de amorsare Bickford

tip milisecund.

În figura de mai jos se pot observa capsele electrice folosite la ședințele practice nr. 2 și 3 în prezentul proiect de cercetare-dezvoltare.

a b c

Figura 1.7 – Explozor (a) și capsă electrică fără întârziere (b) și capsă electrică (c)

Explozorul (figura 1.7 (a) – prezintă explozorul folosit în cadrul proiectului) este un aparat dinamo-electric care produce curent electric, prin învârtirea unui dinam montat într-o cutie din metal ușor (alamă, aluminiu). Rotorul dinamului este pus în mișcare fie cu cheie, fie printr-un arc, iar legarea conductorului electric la explozor se face prin două borne. Explozoarele sunt prevăzute cu un contact care permite trecerea curentului electric numai la intensitatea de curent necesară aprinderii capselor detonante electrice.

Completul Nonel (sistemului de inițiere NONEL) datorită numeroaselor riscuri prezente la mânuirea și utilizarea încărcăturilor explozibile (sarcini electrice datorate acumulărilor de electricitate statică, undelor electromagnetice generate de stații de radio-emisie, radio-locație etc., curenților vagabonzi generați de rețelele electrice de joasă și înaltă tensiune și electricității atmosferice, acțiunile exterioare de natură mecanică sau termică), a fost necesară introducerea unui sistem de amorsare fără explozivii de amorsare primară.

Firma suedeză Dyno Nobel a fost prima care a realizat sisteme de detonație fără explozivi de amorsare primară, prin conceperea unui sistem de amorsare neelectric numit completul NONEL (NON-ELECTRIC), destinat declanșării detonației încărcăturilor explozibile [8].

Completul NONEL este alcătuit din:

tubul detonant NONEL

capsele detonante milisecund tip NONEL

distribuitoarele detonante NONEL

dispozitivul NONEL pentru declanșarea detonației.

Sistemul de inițiere neelectric NONEL constă din următoarele elemente:

tubul NONEL fixat prin sertizare etanșă într-o capsă detonantă;

tub NONEL cu un capăt fixat întru-n bloc de conectare;

tub NONEL cu ambele capete fixate în câte un bloc de conectare.

Tubul NONEL este confecționat din material plastic, transparent, având diametrul exterior de 3 mm și cel interior de 1,5 mm. Peretele interior al tubului este acoperit cu un srat subțire de pulbere activă explozivă în cantitate de 20 mg/ml.

Viteza de transmitere a undei detonante în tub este de 1900 m/s. Tubul nu detonează la eforturi mecanice de lovire, iar sub acțiunea flăcării arde, dar nu detonează.

Inițierea tubului NONEL se poate realize prin intermediul unui pistol special fabricat de firmă, sau cu ajutorul unei capse detonante pirotehnice sau electrice, legată la capătul tubului printr-o bandă adezivă. Prin inițiere unda detonantă se propagă prin intermediul tubului, fără a-l afecta în exterior.

Capsele detonante sertizate pe tubul NONEL se realizează în 18 trepte de întârziere, având perioada de întârziere cuprinsă între două trepte consecutive 25 ms.

Blocurile de conectare servesc pentru racordarea, între ele, a tuburilor NONEL. Ele sunt confecționate din mase plastice și protejază câte un detonator special de mică putere, prin intermediul căruia este inițiat tubul NONEL al cărui capăt se fixează în bloc. Prin constucție asigură simplitate circuitelor de împușcare.

Sistemul NONEL este recomandat în special la operațiunile de împușcare sub apă, în exploatările la zi și în subteran, în medii negrizutoase.

Caracteristicile sistemului de inițiere NONEL:

1. Inițierea încărcăturilor de explozivi se poate face pirotehnic, electric, cu fitil detonant și mixt.

2. Principalele cauze care generează accidente pe timpul acțiunilor specialiștilor pirotehniști prin inițierea unor explozii intempestive a încărcăturilor de explozivi sunt:

prezența în zonele de acțiune/lucru a unor sarcini electrice;

acțiunea exterioară de natură mecanică sau termică asupra sistemului de inițiere.

3. În zona de acțiune/lucru sarcinile electrice provin din:

acumulările de electricitate statică;

undele electromagnetice generate de stațiile de radio-emisie, radio-locație etc.;

curenții vagabonzi generați de rețelele electrice de joasă și înaltă tensiune;

electricitatea atmosferică generată de ionizarea aerului și particulelor aflate în suspensie.

4. Pentru a preveni accidentele generate de cauzele menționate mai sus, a fost conceput și experimentat sistemul de inițiere NONEL – NON-ELECTRIC – destinat declanșării detonației încărcăturilor explozive.

5. Rețelele de inițiere NONEL amorsate cu capse detonante electrice prezintă siguranța menționată mai sus numai până în momentul când se realizează amorsarea.

6. Sistemul de inițiere detonant NONEL este constituit din următoarele elemente componente:

tubul detonant NONEL;

distribuitoare detonante – elemente conectoare;

capse detonante milisecundă;

dispozitivul pentru declanșarea detonației.

7. Tubul detonant NONEL e confecționat din masă plastică, având: Øexterior = 3 mm și Øinterior = 1,5 mm cf. [5, anexa nr. 5, pg. 72÷75, art. 55].

8. Impulsul inițial, sub forma unei unde detonante de intensitate minimă, necesar amorsării tubului NONEL, poate fi dat cu:

pistol starter;

cartuș special prevăzut cu mini-încărcătură detonantă cu funcționare prin percuție;

amorsă pirotehnică conectată la tubul NONEL;

capsă detonantă electrică obișnuită, legată cu bandă adezivă, la minimum 100 mm de capătul tubului, variantă de inițiere care se întrebuințează numai în situații deosebite.

9. Sistemul de inițiere NONEL păstrează toate avantajele fitilului detonant, oferind în plus:

imunitate totală la orice fel de manifestare a curentului electric;

securitate deplină față de șocuri și lovituri puternice;

posibilitatea utilizării sub apă, fiind de construcție hidrofobă;

simplitate la efectuarea circuitelor de inițiere și lipsa totală a calculelor pentru realizarea circuitului electric de inițiere;

rezistența la foc;

siguranța la manipulare, posibilitatea accidentelor fiind foarte redusă;

poate fi folosit și transportat la temperaturi cuprinse între -30OC și +70OC.

Figura 1.8 – Capsele detonante milisecund de tip NONEL folosite în poligonul „SCF 0” pentru încercări.

În România, legislația privind regimul explozivilor este reglementată prin Legea nr. 126 din 1995, iar prin HG nr. 95 din 2011 sunt aprobate Normele tehnice privind deținerea, prepararea, experimentarea, distrugerea, transportul, depozitarea, mânuirea și fabricarea materiilor explozive utilizate în orice alte operațiuni specifice, în activitățile deținătorilor, precum și autorizarea artificierilor și a pirotehniștilor.

1.4 Stadiul actual, pe plan national și internațional, al realizării breșelor cu ajutorul explozivilor

Numărul companiilor civile care produc încărcături tactice de creare a breșelor este limitat. Majoritatea tehnicilor de pătrundere folosite de trupele militare și de păstrare a ordinii publice se bazează pe pregătire și experiența acestora în domeniu. Cele care există pe piață sunt în general prea costisitoare pentru ca forțele amintite să și le permită, singurul lucru ce rămâne de făcut este să își confecționeze propriile încărcături speciale. Folosirea acestora s-a dovedit în nenumărate rânduri a fi un real câstig atât în ceea ce privește siguranța forțelor, cât și minimizarea sau chiar eliminarea utilizării forței brute în timpul operațiilor tactice desfășurate. Cu toate că tehnica de creare a breșelor folosind explozivi este din ce în ce mai acceptată de către forțele de intervenție, trebuie modificat gradul de credibilitate și admitere a acesteia prin găsirea unor metode și mijloace noi. În SUA, Asociația Națională a Ofițerilor de Tactică (NTOA) împreună cu alte două structuri de pregătire (Rapid Entry Systems Technology [20] și Tactical Explosive Entry School [21]) încearcă, de ani buni, să promoveze siguranța tehnicii de creare a breșelor folosind explozivi.

Această tehnică a cunoscut o evoluție spectaculoasă în rândul forțelor, în primul rând, datorită rezolvării cu succes a unor situații tactice cu nivel ridicat de risc.

Descrierea acestor tehnici și mijloace speciale (atât comerciale cât și improvizate) ajută la adoptarea lor ca “unelte” sigure în timpul operațiilor tactice cu risc ridicat.

Pe lângă acest aspect, un alt câștig al acestor tehnici îl reprezintă cercetarea lor în sensul dezvoltării de noi configurații eficiente, dar și al descoperirii/calculării/studierii efectelor încărcăturii optime pentru obținerea efectului dorit.

În concluzie pe plan național fiecare structură a sistemului național de apărare își face, în funcție de experiența trupelor proprii special antrenate, propriile DES conform necesităților impuse de situațiile operative de intervenție rapidă apărute în timpul misiunilor ordonate iar pe plan internațional există câteva tipuri de DES propuse de diferite firme de profil.

Tipurile de DES sunt: cut (cu exemplul semnificativ – lama pentru tăiere tip BLADE cu exploziv plastic tip DEMEX 200), push (exemplul semnificativ – sistemele MWB Mineral Water Bottle sau sticlele cu agent de disrupere apă propulsat de un exploziv), blast (dispozitive explozive fixe pt breșe prin care pătrunde breacher-ul)

Firma ALFORD produce și vinde încărcături fixe sau modulare pentru crearea breșelor în zidărie și uși.

Încărcătura Gatecrasher Mk4 și Gatecrasher Modular folosește pentru crearea de breșe efectul prin suflu al masei de exploziv.

Figura 1.9 Încărcăturile Breacher’s Boot, Mini Breacher’s Boot și Alford Strip Charge [27]

Figura 1.10 Încărcătura Gatecrasher Mk4 și Gatecrasher Modular [27]

a b

Figura 1.11 a) Banda dublu adeziva ALFORD – poate fixa DES de ~2 kg

b) Banda dublu adeziva breacher tapes folosită la încercări

2. STUDIUL OBIECTIVELOR ÎN CARE SE POT CREA BREȘE

Intervenția grupelor de scafandri de luptă de incursiune poate presupune necesitatea intrării în obiective diverse. În anumite situații este necesară crearea breșelor sau forțarea intrărilor în diferite spații închise.

Pentru a crea breșe se utilizează tehnici sau mijloace comerciale și improvizate, muniții sau dispozitive explozive speciale (DES) (clasice sau improvizate). Pentru a putea obține un efect de spargere maxim, conform cerințelor impuse de misiune pentru crearea breșei este nevoie să se cunoască proprietățile acestor DES folosite. De cele mai multe ori, efectele dispozitivelor explozive asupra obstacolelor, în timpul creării breșei, sunt determinate fie de către producător (în timpul operațiilor de dezvoltare sau recepție – pe ținte standard), fie din experiența practică a trupelor ce utilizează dispozitivele respective (în timpul antrenamentelor, aplicațiilor sau a situațiilor operative).

Datorită complexității fenomenelor care apar și a evenimentelor asociate procesului de creare a breșelor, au fost mai puțin studiate și deci cunoscute, efectele “secundare” care apar pe timpul utilizării acestor tipuri de DES/muniții. Se face referire la efectele creării breșei asupra eventualelor “ținte” aflate în spatele obiectivului în care are loc intervenția.

În consecință, în cadrul acestei lucrări propunem și studierea succintă a modului în care se comportă diferitele ținte din vecinătatea breșelor create.

Acest deziderat presupune inițial o cunoaștere a structurilor și elementelor structurale asupra cărora se va interveni.

Este de remarcat faptul că pe lângă rezistența teoretică a pereților și a structurii clădirii în ansamblu, la evaluarea efectelor exploziei unei încărcături trebuie să se țină seama și de cauzele care pot duce la amplificarea efectelor distructive – respectiv:

proiectarea / execuția necorespunzătoare a construcției;

epuizarea duratei de exploatare a construcției;

îmbătrânirea prematură a materialelor componente;

dimensiunile reduse (sau nu) ale spațiului în care are loc explozia;

configurația pereților din apropiere (ce poate favoriza compunerea undelor de șoc);

prezența conductelor de gaze ș.a.m.d.

Pentru o anumită clădire, luată în cazul de față ca sistem standard, se pot lua în considerare următoarele subsisteme:

structura – având ca funcțiune de bază siguranța în exploatare a clădirii la acțiunile care o solicită (în acest subsistem se includ fundațiile, scările, pereții de rezistență (diafragmele), stâlpii și grinzile, plăcile planșeelor, elementele structurale ale acoperișurilor,

anvelopa sau ansamblul de închidere – având ca funcțiune de bază separarea spațiilor construite de mediul înconjurător (în unele cazuri aceasta, parțial sau total, poate face parte din sistemul structural);

compartimentarea – care definește și delimitează spațiile interioare ale clădirii pe funcțiuni (și aceasta poate fi substituită parțial subsistemului structural);

echipamentele – care cuprind instalațiile, utilajele, mobilierul etc., elemente necesare funcționării clădirii.

Cunoașterea structurilor și elementelor structurale asupra cărora se va interveni presupune studierea și a ușilor de acces (metalice sau din lemn) ale cladirilor și ale navelor de orice tip, a pereților acestora și a structurii de rezistență a navelor. În principiu partea structurilor de la nave se presupune că este mult mai cunoscută de grupele de scafandri care au la bază pregătire de marină militară.

2.1 Structuri de rezistență, sisteme structurale și pereți ai construcțiilor

Structuri de rezistență pentru clădiri și pereții acestora.

Definind clădirea ca un sistem compus din mai multe subsisteme, structura de rezistență reprezintă subsistemul care asigură preluarea și transmiterea tuturor acțiunilor (încărcărilor) care solicită construcția, în condiții de siguranță privind rezistența și stabilitatea acesteia.

Principalele părți componente ale structurii de rezistență a unei clădiri sunt:

infrastructura, care asigură legătura construcției cu terenul, realizată total sau parțial sub nivelul terenului natural, alcătuită din fundații, stâlpi și/sau pereți portanți și planșeul peste subsol;

suprastructura realizată deasupra terenului natural și alcătuită din elemente de rezistență verticale (stâlpi, pereți portanți), și orizontale (planșee) sau înclinate (scări).

Structurile de rezistență cu pereți portanți (diafragme) din zidărie, beton sau beton armat pot fi realizate:

în sistem rigid, tip fagure, cu o compartimentare deasă, având pereții structurali dispuși la distanțe de până la 5,0 m, delimitând o arie plană de până la 25 30m2 și înălțimea nivelurilor de cel mult 3,0 m;

în sistem rigid, tip celular, având o compartimentare rară, cu pereții structurali dispuși la distanțe de 6,0…12,0 m și o arie delimitată în plan de 5075m2 (o celulă funcțională); înălțimea nivelurilor este limitată la 3,0 m;

în sistem flexibil , tip sală, cu distanțe între pereții structurali de 12,0..18,0 m și înălțimea nivelurilor de peste 4,0 m.

Rigiditatea mare a structurilor cu pereți portanți permite realizarea în condiții tehnico-economice favorabile a clădirilor cu maximum cinci niveluri (P + 4E), când pereții sunt din zidărie și până la 30..40 niveluri, când pereții sunt din beton armat turnat monolit.

Sistemele structurale cu schelet (cadre) sunt compuse dintr-un ansamblu spațial de bare orizontale și verticale (stâlpi și rigle), îmbinate rigid la noduri și distribuite în conformitate cu cerințele funcționale și concepția structurală; cadrele se dispun în mod curent după două direcții ortogonale, corespunzând axelor principale ale construcției. La structurile în cadre, pereții au rol de închidere, compartimentare, izolare termică și fonică.

Sistemele structurale mixte se utilizează în situațiile în care la un anumit nivel sau la un grup de niveluri (de regulă la parter, mezanin și etajul I) apar funcțiuni cu specific diferit față de nivelurile curente; în aceste cazuri se poate adopta un sistem constructiv cu pereți portanți (diafragme) la nivelurile curente și cu cadre la cele inferioare. Sistemul structural alcătuit în acest fel poartă denumirea de structură cu parter flexibil (elastic).

Structurile cu pereți portanți din zidărie se utilizează la clădiri de locuit cu maximum cinci niveluri, limitare impusă de condiția obținerii unor grosimi ale pereților în condiții economice, ținând seama de proprietățile fizico-mecanice ale materialelor folosite la zidării, precum și de zonele de seismicitate ale țării noastre.

Pereții portanți au grosimea minimă satndardizată de o cărămidă sau un bloc cu tencuială (25 cm), iar pentru pereții exteriori grosimea se stabilește pe baza condițiilor de rezistență, stabilitate și de izolare termică. Grosimea pereților trebuie să corespundă condițiilor de rezistență, stabilitate, cerințelor de izolare, precum și condițiilor de stabilitate pentru prevenirea incendiilor sau efectelor exploziilor.

Structurile din panouri mari prefabricate sunt constituite dintr-un sistem de diafragme verticale (pereți portanți) și orizontale (planșeele) alcătuite din panouri prefabricate care, prin îmbinări corespunzător concepute, realizează un complex spațial rezistent la acțiunea diverselor încărcări. Diafragmele verticale pot fi dispuse în sistem fagure sau celular.

Structurile cu pereți portanți din beton armat turnat monolit au avut în numeroase țări o dezvoltare largă în special pentru clădirile cu un număr mare de niveluri deoarece prezintă o capacitate mare de prelucrare a încărcărilor gravitaționale și orizontale (vânt, cutremur etc.). Structura este alcătuită dintr-un ansamblu de diafragme verticale (pereți portanți din beton armat turnat monolit), care împreună cu diafragmele orizontale (planșeele), realizează un sistem spațial rigid. În funcție de modul de dispunere în plan a diafragmelor verticale se pot realiza sisteme tip fagure, celular, precum și sisteme combinate.

Tipuri de pereți

Structura pereților este realizată din mai multe elemente componente: elementul de bază realizat din zidărie, beton, lemn etc., elementul de finisare (tencuieli, placaje, tapete etc.) și după caz elemente înglobate (uși, ferestre, straturi termo-, fono- sau hidroizolatoare, coșuri de fum, canale de ventilație). Denumirea curentă de perete se referă la componenta (elementul) de bază care conferă acestuia rezistență.

În funcție de materialele și tehnologia de execuție pereții se pot clasifica în:

pereți din zidărie, realizați la fața locului, în poziția prevăzută în proiectul clădirii, prin asamblarea unor blocuri din diverse materiale și de forme geometrice diferite, asamblare realizată de obicei cu ajutorul mortarului;

pereți executați monolit, realizați la fața locului, în poziția prevăzută în proiectul clădirii, prin turnarea în cofraje a materialelor preparate sub formă de betoane (grele sau ușoare) sau pământ argilos cu adaosuri de îmbunătățire (argilă, var, fibre organice);

pereți prefabricați, realizați prin asamblarea la fața locului a unor elemente prefabricate, lineare sau de suprafață, confecționate în fabrici specializate sau poligoane și ateliere de șantier din lemn, beton, produse ceramice, azbociment, mase plastice ș.a., având o structură omogenă sau compozită.

Pereții din zidărie de cărămidă plină și cu goluri verticale sunt folositi curent în țara noastră pentru realizarea pereților portanți la clădiri cu regim redus de înălțime, maximum P + 4E, amplasate în zone cu grad de protecție antiseismică 8.

Grosimea pereților interior portanți este de minimum 1 cărămidă (25 cm) sau de cel puțin o cărămidă și jumătate pentru pereții interiori puternic solicitați (pereți în care sunt încastrate scări sau podele).

Pentru pereți exteriori, grosimea este determinată, în afara condițiilor de rezistență mecanică și de asigurarea protecție termice.

Pereții se realizează prin așezarea cărămizilor în rânduri suprapuse pe verticală, având între ele rosturi orizontale cu grosimea constantă de 12 mm, umplute uniform cu mortar pe bază de var-ciment pentru a crea legătura între cărămizi, a se evita solicitarea cărămizilor la încovoiere și forfecare, precum și pentru a se realiza o repartizare uniformă a eforturilor între cărămizile din rândurile suprapuse. Rosturile verticale cu grosimea de 10 mm, umplute de asemenea cu mortar de var-ciment trebuie să alterneze între rânduri, respectiv unui rost să-i corespundă plinuri în rândul superior și în cel inferior – se realizează țeserea rosturilor.

Pereții portanți alcătuiți din cărămizi cu goluri verticale se execută prin așezarea cărămizilor în rânduri cu golurile pe verticală și țeserea la fiecare rând. La colțuri, ramificații și intersecții se respectă aceleași reguli prevăzute pentru pereții realizați din cărămidă presată plină.

Pereți din zidărie de cărămidă armată sunt pereții din zidărie care se armează dacă solicitările acestora sunt mari, atunci când sunt solicitați la șocuri sau vibrații sau când acestia trebuie consolidați. Armarea pereților poate fi transversală, când armătura se dispune în rosturile orizontale sau longitudinală, când armătura se dispune pe fețele laterale ale peretelui sub formă de plase, carcase sau bare independente, legate între ele cu agrafe sau etrieri montați în rosturile orizontale la distanțe de 5 sau 6 rânduri pe verticală; armătura astfel montată se tencuiește cu mortar pe bază de ciment sau var.

Pereții din zidărie complexă sunt realizati în zonele cu grad de protecție antiseismică 7, precum și în secțiunile pereților solicitate de încărcări concentrate mari (grinzi de planșeu, ferme de acoperiș) în zidărie se înglobează stâlpi (sâmburi) din beton armat cu secțiunea modulată, stabilită în funcție de dimensiunile blocurilor de zidărie, dar cel puțin 25×25 cm, legați la nivelul planșeelor cu centuri din beton armat. Sâmburii din beton armat conlucrează cu zidăria adiacentă prin intermediul unor bare din oțel – beton sau plase sudate, așezate la distanțe de 60 ÷ 80 cm pe verticală și cu lungimi de ancorare în rosturile orizontale de 50 cm.

Pereți din zidărie mixtă se folosesc ca pereți exteriori la subsolul și parterul unor clădiri, unde stratul interior trebuie realizat, de regulă, dintr-un material care să asigure protecția termică, iar cel exterior dintr-un material rezistent la acțiunea mediului exterior. Materialele utilizate sunt: zidăria de cărămidă și betonul turnat monolit, zidăria de cărămidă și de piatră naturală, zidăria din blocuri de beton celular autoclavizat (BCA) și/sau cărămidă.

Pereții din beton armat turnat monolit se realizează prin turnarea betonului în cofraje de inventar, glisante, metalice plane sau spațiale. Pereții sunt legați monolit între ei și formează structura de rezistență a clădirii, denumită și structură cu diafragme de beton armat.

2.2 Uși. Caracteristici constructive și funcționale.

Unul din obstacolele în care se pot efectua breșele este constituit din uși. Datorită marii varietăți de soluții constructive și tehnologice, în acest paragraf se vor prezenta doar câteva exemple întâlnite frecvent pe piață, arătând totuși și valori extreme pentru caracteristicile de rezistență ale acestora. În principiu, suntem interesați să cunoaștem ce materiale sunt utilizate la construcția acestora și care sunt grosimile pe care trebuie să le perforeze un dispozitiv exploziv de creare a breșelor.

Ușile sunt acoperite de plăci MDF furniruite (10 mm+6 mm+strat de motiv decorativ) incorporate în structura ușii. Izolația fonică și termică este asigurată prin vată de sticlă, iar interiorul este din tablă de 1,5 mm. Ca la toate modelele, grosimea foii de ușă este de 6,5 cm.

Figura 2.1 Crearea de breșe în uși din lemn și în uși metalice (DES de tip BLAST)

Uși Anti-Efracție – Millenium

Cea mai avansată ușă antiefracție, incorporează cele mai noi îmbunătățiri și fac din acest model opțiunea care oferă maximă siguranță pentru unități rezidențiale și/sau alte destinații. Este construită din tablă de oțel de 1,25 mm zincată termic, ramforsată la interior cu 5 montanți confecționați din același material fixați prin sudura în peste 200 puncte și are un sistem de armare în 4 laturi cu accesorii variate și închidere centralizată în 7, 8 pct mobile.

Usi Anti-Tero – Model 9310 / 9315

Este cea mai eficientă ușă din gama produselor antitero. Oferă dublă protecție împotriva muniției de război de calibru mic și împotriva exploziei sau a tentativelor de vandalism foarte agresive, fiind produsul cel mai utilizat acolo unde se cer măsuri de protecție sporite și cu un risc mare de pericol terorist. Închidere centralizata în 4 direcții (4 way lock), balamale hard security, cilindru dublu protejat, blindaj rezistent la muniție de razboi ( NIJ, UL752, DIN, EN).

În concluzie, cele mai rezistente uși au ca mijloc de protecție tabla din oțel ale cărei grosimi nu sunt mai mari de 1,5 mm. Pentru ușile speciale, tabla de oțel este întărită cu traverse sau montanți interiori, ale căror dimensiuni nu sunt publicate. Cu toate acestea, grosimile ușilor nu depășesc 65 mm.

2.3 Concluzii

Așa cum s-a arătat în acest capitol, construcțiile prezintă caracteristici foarte variate sub raportul tipului materialelor folosite, structurii, a grosimii etc.

În vederea proiectării mijloacelor explozive de creare a breșelor, aceste caracteristici trebuie cunoscute pentru a realiza o bună dimensionare a încărcăturilor explozive. În anumite situații munițiile folosite sau cantitățile de exploziv necesare, sunt rezultatul unei experiențe practice.

Utilizarea mijloacelor explozive pentru crearea breșelor nu poate să nu țină cont și de efectele post-explozie ale acestora. În acest sens, lucrarea de față își propune să evalueze efectele ulterioare creării breșelor. Pentru studiul undei de șoc în aer, generate la detonația muniției / materialului exploziv al unui DES, folosit pentru crearea breșei, precum și a efectului propulsiei de fragmente, este necesar a fi cunoscute:

masa fragmentelor capabile să fie propulsate;

numărul de fragmente sau distribuția masică a acestora;

viteza inițială a fragmentelor.

Pentru a afla aceste detalii a fost necesară studierea structurilor și pereților construcțiilor. În tabelul 2 sunt prezentate cote și date constructive pentru elementele constitutive ale pereților din cărămidă.

Pentru obstacolele din metal (ca de exemplu ușile) lucrurile sunt mult mai simple deoarece dacă se știe natura metalului, se pot alege încărcăturile explozive alungite de tipul BLADE și printr-o aplicare corespunzătoare a încărcăturii pe țintă se poate evita propulsia de fragmente secundare. În această lucrare se vor analiza doar situațiile când fragmentele secundare sunt generate doar de elemente din construcția în care se crează breșa.

Construcțiile civile, industriale și agrozootehnice din România sunt executate conform prevederilor STAS 10109/ 1-82 și STAS 10104-83.

Fabricația cărămizilor de construcție din argilă se realizează conform prevederilor STAS 456-73, iar a cărămizilor ceramice pline se execută respectând STAS-ul 457-86.

În tabelul următor sunt prezentate câteva date tehnice referitoare la cărămizile utilizate în construcții.

Tabelul 2. 1 Tipurile de cărămizi fabricate în România și folosite în construcție:

3. STUDIUL MIJLOACELOR ȘI TEHNICILOR UTILIZATE LA CREAREA BREȘELOR

3.1 Dispozitive explozive utilizate pe plan mondial ca unelte pentru crearea breșelor

Din analiza datelor existente în literatura de specialitate au rezultat trei tipuri principale de încărcături explozive care pot fi folosite la realizarea dispozitivelor speciale pentru crearea breșelor de diferite firme (cum ar fi ALFORD [27]):

încărcături de tăiere (tip cut) – încărcătură explozivă tip BLADE cu exploziv plasric tip DEMEX 200;

încărcături de împingere (tip push) – efect hidraulic al apei asupra țintei;

încărcături de distrugere (tip blast) – efectul prin suflu al masei de exploziv.

Modalitatea sau tehnica explozivă aleasă pentru crearea breșei depinde de particularitățile constructive ale obstacolului, tipul situației tactice, de timpul avut la dispoziție și, nu în ultimul rând, de nivelul de protecție care trebuie asigurat pentru persoanele implicate, respectiv pentru obiectivul în sine sau alte elemente aflate în imediata apropiere.

Indiferent de natura, tipul sau dimensiunile breșelor, este imperios necesar ca efectele secundare ale sistemului exploziv utilizat să fie diminuate. Cu alte cuvinte, trebuie să fie în siguranță atât cei care urmează să intervină, cât și eventualele persoane care se află în spatele obstacolului.

Pompierii din Marea Britanie au în dotare o încărcătură specială utilizată la crearea breșelor în pereții clădirilor incendiate. După cum se poate vedea în imaginile de mai jos, într-un perete cu trei rânduri de cărămizi, Jet-Axe este o încărcătură capabilă să spargă două rânduri.

Figura 3.1 Încărcătura Jet-Axe și efectul ei și militarii utilizând o încărcătură specială pentru crearea de breșe

Pentru a crea breșe în ziduri când se poartă lupte în mediul urban, trupele americane utilizează încărcături explozive liniare flexibile. Dezavantajul acestor încărcături este că nu pot fi folosite decât la pereți subțiri de cărămidă sau beton, nu și beton armat.

Încărcătura denumită Breachcase este o încărcătură sub forma unei valize (vezi figura 3.2); cele două jumătăți ale valizei conțin exploziv distribuit sub formă de U și sunt legate între ele. Destinația acestei încărcături este militară.

Figura 3.2 Încărcătura Breachcase și efectul ei asupra unui perete de beton armat

O altă metodă de rupere a grinzilor sau plăcilor metalice constă în utilizarea unei presiuni mari care se obține prin dirijarea undelor de șoc provenite de la încărcături cu configurație specială. Există două tipuri de astfel de încărcături: Shock-wave Refraction Tape (SRT) și Ladder Fracture Tape (LRT).

SRT este formată dintr-un strat de cauciuc care are practicat dedesubt un canal pentru a stimula fisurarea țintei (vezi figura 3.3). Deasupra cauciucului pot fi de la unul până la patru straturi de exploziv. În cazul încărcăturilor cu mai mult de un strat de exploziv, viteza de detonație crește de jos în sus. În stratul de jos se folosește exploziv cu viteză de detonație mai mică pentru a îmbunătăți concentrarea undei. SRT provoacă în țintă o undă de compresiune, urmată de o undă de destindere, ceea ce duce la ruperea țintei.

LFT este construită dintr-un cauciuc neoprenic în care sunt practicate canale care pot fi umplute cu exploziv plastic (după cum remarcă Masinskas și van Leeuwen în anul 1987). După umplerea canalelor cu exploziv, cauciucul formează o scară (ladder) imaginară (vezi figura 3.4). Detonarea explozivului la unul din capetele “scării” dă naștere unei unde care trece până la “treapta” următoare, apoi fenomenul se repetă. Reflectarea undelor de șoc în țintă provoacă fisurarea suprafeței și ruperea țintei în zona de sub axa longitudinală a “scării”.

Figura 3.3 Structura încărcăturii tip SRT Figura 3.4 Structura încărcăturii tip LFT

Explosive Wall Breaching System-PW Allen & Company Limited, Marea Britanie (fig. 3.5)

Este o încărcătură explozivă special destinată creării breșelor în ziduri sau alte obstacole, fiind utilizată de către forțele special de intervenție sau de către echipele de intervenție rapidă. Este formată dintr-un cadru de plastic care joacă rolul de suport pentru exploziv și de container pentru apa care înconjoară explozivul.

Există două canale pentru introducerea explozivului: primul este pe contur și definește dimensiunile breșei create, iar cel de-al doilea este de-a lungul axei verticale. Cantitatea de exploziv utilizată diferă în funcție de tipul operației. Pentru obstacole subțiri cum sunt pereții interiori, explozivul se va dispune numai în canalul de pe contur. O buclă de fitil detonant cu 10 g de exploziv pe metru liniar va însemna o încărcătură de 23 g; canalul poate adăposti fitil detonant cu până la 100 g pe metru liniar. Ca o alternativă, pot fi utilizate și încărcături cumulative liniare flexibile în situațiile când se dorește sporirea efectului direcțional. Stratul de apă care acoperă explozivul reduce semnificativ viteza fragmentelor proiectate și scade riscul de rănire a operatorului înăbușind produșii de explozie fierbinți.

Pentru crearea breșelor în pereți groși și rezistenți, este necesar să se umple cu exploziv și canalul central. Rolul încărcăturii centrale este de a „împinge” zona peretelui definită de tăietura de contur executată cu o încărcătură cumulativă liniară.

Figura 3.5 Explosive Wall Breaching System – mod de utilizare și variante constructive

Pentru acest sistem exploziv de creare a breșelor se pot extrage următoarele informații:

masa fără încărcătură = 6 kg;

masa cu încărcătură maximă = 20 kg;

cantitatea maximă de exploziv: pe canalul central = 420 g;

cantitatea maximă de exploziv: pe contur = 600 g.

Încărcăturile tip “BLADE”

Procedeul de tăiere prin explozie are la bază utilizarea încărcăturilor cumulative diedrice flexibile. Aceste încărcături sunt special destinate tăierilor pe un contur foarte precis, a diferitelor structuri terestre sau subacvatice.

Încărcăturile “BLADE” fac parte din familia încărcăturilor cumulative liniare, destinate tăierilor diferitelor structuri terestre sau subacvatice pe un contur foarte précis. Încărcăturile pot fi folosite pentru a tăia o gamă largă de obiecte și materiale, cu viteză mare și precizie. Aplicațiile specifice în care și-au dovedit eficiența sunt:

tăierea de la distanță;

tăierea în medii ostile;

tăieri simultane sau secvențiale;

tăierea țevilor sau a rezervoarelor;

tăierea structurilor metalice la operațiile de demolare;

tăierea plăcilor metalice și a structurilor navelor;

distrugerea și demilitarizarea munițiilor;

tăierea și facilitarea intrării în clădiri sau obiective etc.

Încărcăturile sunt flexibile și ușor de adaptat pentru a obține tăieturi de orice formă. În timpul detonației, "BLADE" formează și concentrează un jet liniar de cupru ce provoacă o tăietură precisă și controlată a materialelor metalice, nemetalice, multilaminate. Mecanismul de funcționare are la bază producerea jetului de mare energie, interacțiunea acestuia cu ținta provocând tăierile de mare precizie.

Performanțele acestor încărcături, adesea exprimate prin puterea de perforare a unor semifabricate metalice, depind în mod esențial de caracteristicile de încărcare. În tabelul următor sunt prezentate caracteristicile încărcăturilor tip BLADE.

Tabel 3.1 Caracteristici și puteri de perforare pentru încărcăturile “BLADE”

Încărcăturile tip "BLADE" sunt inițiate cu echipamente standard pentru demolări și detonatori uzuali, ce sunt plasați direct în contact cu explozivul DEMEX 200 din care acestea sunt realizate.

În timpul testelor de omologare, "BLADE" a demonstrat o siguranță funcțională de 99,66% comparativ un minimum acceptat de 95%.

Geometria încărcăturii explozive determină caracteristici de calitate ale jetului care au ca rezultat un raport foarte bun masă exploziv/tăiere în oțel.

Razele minime de curbură sunt prezentate în tabelul 3.1. Raza minimă de curbură se definește ca raza internă minimă pentru care se păstrează în întregime caracteristicile și performanțele de tăiere. Încărcăturile pot fi folosite și pe raze mai mici, dar cu performanțe diminuate.

“BLADE" are încorporată o căptușeală flexibilă din cupru compozit, căptușită cu explozibil plastic tip DEMEX 200, un amestec exploziv pe bază de hexogen.

Ansamblul exploziv/căptușeală este învelit de o manta de spumă de densitate mică, care reprezintă atât suport cât și înveliș de protecție. Acesta asigură distanța necesară formării jetului (distanța de stand-off) dintre încărcătura explozivă și obiectul țintă.

Învelișul este de culoare neagră, atât pentru încărcăturile active cât și pentru cele inerte. Dispozitivele inerte sunt identice ca aspect cu cele active și se folosesc la antrenament. Explozibilul inert este colorat în albastru.

O secțiune prin încărcătura liniară "BLADE" este prezentată în figura următoare.

a b

Figura 3.6 – a Încărcăturile tip “BLADE” folosite la încercări și b structura acestora

1 – exploziv DEMEX 200; 2 – căptușeală cumulativă; 3 – înveliș exterior;

4 – folie dublu adezivă; 5 – distanța focală (stand-off).

3.2 Muniții și sisteme balistice de creare a breșelor

Sistemul de armament SMAW-D

Inițialele vin de la Shoulder-Launched Multipurpose Assault Weapon- Disposable (D)• ceea ce înseamnă Armă de asalt lansată de pe umăr cu destinații multiple. După cum se observă din imaginile prezentate în figura 3.8 sistemul este format dintr-un lansator din care este aruncată o grenadă stabilizată aerodinamic cu ajutorul a 8 aripioare. Componenta de luptă a grenadei este încărcată cu o compoziție explozivă de tip A3 (pe bază de hexogen) la care se adaugă aluminiu pentru intensificarea efectului undei de șoc aeriene.

Figura 3.8 Sistemul de armament SMAW-D și munișie HEDP [31]

Caracteristici tehnice:

calibrul 83 mm;

lovitura este portativă, containerizată și nu necesită întreținere;

prevăzută cu dispozitiv de vedere pe timp de noapte;

Distanța de acțiune și bătaia maximă sunt cuprinse între 15 și 500 m;

Este o lovitură individuală destinată combaterii blindajelor ușoare și pentru crearea breșelor în zidărie din cărămidă.

Poate fi utilizată pentru distrugerea cazematelor sau adăposturilor cu ajutorul unei componente ce prezintă un impuls de presiune mărit.

Sistemul de azvârlire utilizat permite realizarea tragerilor din spații închise sau confinate;

Permite obținerea unui mare grad de incapacitate pentru personalul din spatele țintei lovite;

Sistemul SMAW-D, echipat cu grenada de tip SCFT este prezentat în secțiune în figura 3.9. Se observă divizarea componentei de luptă în două compartimente. În primul din față, se observă prezența unei căptușeli metalice cu un unghi la vârf obtuz, iar a doua, dispusă imediat după primul compartiment, furnizează o a doua încărcătură explozivă. Așadar grenada lucrează cu ajutorul a două încărcături explozive în tandem.

Figura 3.9 Secțiune prin grenada cal. 83 mm

Muniția contra buncărelor cal. 60 mm BDM 60

Este un sistem de armament ce furnizează utilizatorului un mijloc de greutate scăzută, dar cu efecte însemnate asupra buncărelor, clădirilor sau vehiculelor prevăzute cu blindaje ușoare.

BDM 60 poate fi utilizat în lupta apropiată ca o armă efectivă, eficace pentru lupta în mediu urban. Succesul misiunii sale este asigurat de posibilitatea de a efectua trageri din spații închise sau confinate. Poate ataca ținte la distanța cuprinse între 25 și 250 m.

BDM 60 utilizează o încărcătură explozive ce presupune un exploziv insensibil dar bogat din punct de vedere energetic, asigurând astfel performanțe sporite prin efectul aspra țintelor și un grad mare de siguranță trăgătorului.

Componenta de luptă utilizează un focos de tip dual, în funcție de ținta vizată (dură sau moale). Această funcționare duală a focosului asigură un efect maxim la țintă.

Figura 3.10 Sistemul de armament BDM 60 și intervenție cu această armă

Specificații tehnice:

Proiectilul este de tip balistic;

Componenta de luptă calibrul 60 mm este de tip High-Explosive Squash Head (HESH), ceea ce presupune propulsia prin explozie a unui proiectil deformabil.

Masa totală este de 7,12 kg;

Lungimea totală 950 mm;

Bătaia maximă 250 m.

Tabelul 3.2 Caracteristici de încărcare muniții utilizate pentru crearea breșelor

Tabel 3.3 Caracteristici și puteri de perforare pentru încărcăturile “BLADE”

3.3 Sistem de neutralizare/distrugere tip MWB (sticlă cu apă)

Studiile efectuate în acest subcapitol sunt concentrate pe calculul vitezei agentului de disrupție propulsat prin detonația explozivilor, dintr-un sistem de neutralizare tip MWB (respective sticlă cu apă).

Finalitatea acestor studii se va concretiza în determinarea teoretică a vitezei jetului de apă propulsat de încărcături în care sunt utilizate două tipuri de exploziv, fiecare cu mase diferite, în sticlele de apă tip MWB.

3.4 Studiul teoretic al propulsiei jeturilor de apă prin detonației explozivilor

Pentru un sistem care funcționează prin propulsia unui jet de apă ca urmare a detonației explozivilor, următoarele caracteristici de performanță sunt de interes:

masa, densitatea și tipul materialului exploziv folosit pentru propulsie (prin caracteristicile de detonație);

masa și tipul ecranului proiectat (prin caracteristicile de șoc ale acestuia);

forma și dimensiunile acestora;

grosimea ecranului proiectat.

Propulsia de jeturi de apă este o consecință naturală a detonației explozivilor plasați în apă sau în contact cu apa. Astfel de fenomene sunt întâlnite la funcționarea diferitelor mine sau bombe submarine, lansate în apă sau ancorate pe fundul mărilor, fluviilor etc. Viteza materială a particulelor de lichid poate să fie foarte mare și energia cinetică a acestora poate să fie considerabilă.

Așadar, dispozitivele explozive generatoare de jeturi ar trebui să îndeplinească următoarele condiții:

șocurile induse la impactul dintre jetul propulsat și țintă (dispozitiv exploziv artizanal), să fie suficient de puternice astfel încât să inducă distrugerea țintei;

șocul indus în țintă să aibă o amplitudine și o durată de acțiune, care să nu permită inițierea dispozitivului exploziv artizanal;

să fie ușor de transportat, asamblat și amplasat;

să permită ochirea și tragerea cu precizie;

să fie ieftine și sigure în exploatare.

Fenomenele ce apar la propulsia jeturilor de apă prin detonația explozivilor brizanți, sunt foarte complexe. Această complexitate este dată de următoarele:

caracteristicile de detonație a explozivilor brizanți;

interacțiunea dintre detonația explozivilor și mediul adiacent (tubul de material plastic în care se introduce explozivul propulsor, stratul de apă din apropierea sistemului de neutralizare, propulsia particulelor de apă și a altor elemente din compunerea dispozitivului;

interacțiunea dintre jetul de apă și mediul înconjurător (aer, sol etc).

Modelele matematice care pot fi utilizate pentru caracterizarea cantitativă sau calitativă sunt însoțite de ipoteze de calcul, care pot degrada în mod semnificativ valoarea mărimilor calculate. În consecință, rezultatele studiilor teoretice vor fi însoțite de determinări experimentale și rezultate publicate în studiile de specialitate, care pot să concretizeze efecte practice, apropiate de cele întâlnite în realitate.

Teoriile existente, publicate în literatura de specialitate, se bazează pe modele energetice sau pe modelele hidrodinamice ale propagării șocurilor. Aceste teorii sunt următoarele:

a) teoria hidrodinamică a undelor de șoc, mai exact evaluarea caracteristicilor șocurilor induse în materiale de către detonația încărcăturilor explozive;

b) utilizarea unor modele energetice, cum este cel propus de către Defourneaux pentru rezolvarea propulsiei de schije;

c) utilizarea teoriei hidrodinamice a jeturilor cumulative.

Domeniul de interes în acest subcapitol, se rezumă la determinarea valorii vitezei de propulsie a jeturilor de apă și a cantității de mișcare a jeturilor propulsate prin detonația sistemelor de neutralizare care au prestabilită o anumită configurație, deoarece de aceste caracteristici cinematice și energetice, depinde modul de răspuns al țintei impactate de jet.

3.5 Model matematic utilizat la calculul vitezei de propulsie a apei

Pentru determinarea vitezei de propulsie, va fi utilizată teoria energetică de propulsie cu ajutorul explozivilor. Modelul matematic a fost utilizat de Gurney în 1943.

Se va presupune realizabil sistemul următor: un cilindru exploziv de rază r0 și de lungime infinită, acoperit de un tub de grosime și amorsat simultan după axă (n 2). Se poate observa ușor lipsa de realism a ipotezei amorsării cilindrului, ipoteză utilizată pentru a face problema unidimensională.

Figura 3.11 Schema simplificată a unui cilindru exploziv

Studiul curgerilor gazelor de detonație în acest caz, arată că în momentul în care detonația atinge învelișul de apă, produșii de detonație se împart în două regiuni:

una vecină cu zona de amorsare, de o grosime oarecare, în care aceste produse se mențin imobile și parametrii presiune (p) și masă volumică () se presupune că păstrează valori constante;

alta învecinată cu căptușeala (stratul de apă) și care conține restul volumului închis de aceasta, zonă în care viteza materială (u), p și cresc până la valorile din frontul undei de detonație.

Există deci o diferență considerabilă între această masă gazoasă și cea pe care o găsim într-un disruptor, care reprezintă tot un sistem propulsiv. Diferența rezidă din faptul că, atunci când proiectilul își începe mișcarea, produșii gazoși se pot considera ca fiind imobili și omogeni.

Iată că, cel puțin pentru debutul mișcării căptușelii, propulsia se face diferit în cazul pulberilor și explozivilor, chiar dacă se folosește ipoteza unei căptușeli incompresibile, adică se neglijează efectele tranzitorii ale undei de șoc. Cu toate acestea, dacă masa ce urmează a fi propulsată este mare – așa încât la propulsie nu atinge viteze foarte ridicate (mai mici decât viteza sunetului în gazele propulsive) – gazele vor avea tendința de a se uniformiza progresiv în presiune, pe măsură ce căptușeala se va deplasa, starea lor fiind asimptotic similară cu starea gazelor de la pulbere.

În concluzie, dacă se admite că se poate trata problema balistică luând în considerare doar starea inițială și starea finală, este posibil de a simplifica această problemă, cel puțin pentru valori ridicate ale raportului dintre masa de propulsat și masa explozivului propulsor (), presupunând că masa gazoasă devine rapid uniformă. Cu alte cuvinte, masa volumică a gazelor nu depinde decât de timpul t, dar nu și de poziția spațială în cadrul curgerii:

Ecuația de conservare se poate scrie:

(3.1)

de unde se calculează VP, viteza de propulsie:

(3.2)

Relația lui Gurney a fost adesea reluată și discutată [90,91], în special pentru cazul n 2 și coeficientul său , care a fost determinat experimental pentru numeroși explozivi (la care amorsarea a fost diferită față de modelul admis în calculele prezentate mai sus) și a constituit mult timp singurul criteriu de clasificare "balistică" a explozivilor.

Tabelul 3.4 Valorile vitezei lui Gurney pentru câțiva explozivi secundari

În principiu, această relație are multe deficiențe din motive care țin pe de o parte de masa gazoasă și pe de altă parte de masa propulsată. În ceea ce privește masa gazoasă, ipoteza de uniformitate, a făcut ca relația să fie valabilă pentru valori ridicate ale lui . Pentru valori scăzute ale lui , rezultatele integrării directe ale ecuațiilor fundamentale ale mecanicii fluidelor arată că vitezele VP sunt subestimate. Pe de altă parte, ipotezele făcute pentru masa gazoasă presupun nu numai că ea este în echilibru termodinamic, dar și că nu se produce nici o reacție chimică susceptibilă de a modifica energia chimică Ech. Ori această condiție nu se realizează atunci când explozivul conține aditivi cu cinetică chimică lentă așa cum este aluminiul. Altfel spus, cu astfel de aditivi, gradul de avansare al reacției chimice, în gazele propulsive, în timpul propulsiei și ruperii căptușelii, depind puternic de timpul scurs de la inițierea detonației (deci de masa căptușelii), adică pentru explozivii ce conțin aluminiu energia chimică crește cu .

În ceea ce privește căptușeala, dacă se poate face ipoteza unui material incompresibil – datorită revenirii sale rapide la starea inițială de presiune, faptul că am neglijat energia pe care o absoarbe prin deformație plastică (în cazul n 2 sau n 3) revine la a asimila materialul cu un fluid perfect. Această ipoteză este făcută adesea în teoria propagării șocurilor în solide, adică pentru presiuni ce depășesc adesea limitele de rezistență ale materialelor. Ipoteza devine însă inexactă atunci când presiunea gazelor aflate în detentă devine scăzută. Astfel, energia de deformație poate deveni o fracțiune deloc neglijabilă a energiei cinetice a masei propulsate, pentru valori ridicate ale lui . Ipoteza unei dispersări instantanee a stratului de apă, urmată de o cădere bruscă a presiunii reziduale a gazelor propulsive, este departe de a reflecta realitatea. Deoarece fenomenul dispersării este foarte complex, se tratează probleme considerând E ca un parametru de acord, determinat experimental pentru fiecare caz în parte, susceptibil a varia în funcție de materialul căptușelii, parametru ce mediază toate corecțiile teoretice aduse ecuației vitezei de propulsiei sau ecuației energiei.

În practică, această relație a lui Gurney a fost utilizată mult timp, ea permițând să se găsească cu o bună aproximație pentru valori ale lui medii sau mari, rezultatele integrării directe ale ecuațiilor fundamentale ale mecanicii fluidelor, apropiindu-se pas cu pas de soluția asimptotică.

Aplicații numerice

Scopul acestui studiu este de a calcula viteza agentului de disrupție propulsat cu diferite tipuri de explozivi, folosind relația lui Gurney, ținând cont de ipotezele prezentate. Pentru aceasta, se ia în considerare realizarea următorului sistem de neutralizare, prezentat în figura de mai jos.

a b

Figura 3.12 a Exemple de încărcături de tip push cu încărcătură concentrată de fitil

detonant – sisteme explosive de tip MWB și b schema lor simplificată

Încărcăturile explozive folosite sunt de două tipuri:

– amestec exploziv de tipul PETN/Ceară, de compoziție masică 95/5. Acest amestec omogen se prezintă sub formă de granule, cu dimensiuni de zecimi de milimetrii, care favorizează încărcarea gravimetrică uniform. Densitățile de încărcare au valori apropiate de 0,5 g/cm3, și 0,9 g/cm3 fiind menționate în fișele experimentale, prezentate în Anexa 5.3. Materialul exploziv a fost încărcat în tuburi de PVC, iar dimensiunile geometrice ale acestora, precum și masele lor, sunt prezentate în fișele experimentale. Ansamblul exploziv – tub PVC poartă numele de încărcătură explozivă;

– fitil detonant P20, care conține 20g/ml de pentrită. Pentru a putea păstra forma liniară și a putea fi montat în sistemul de neutralizare, se vor folosi ca suport pentru fitil, bețișoare subțiri din lemn.

Sistemele de neutralizare experimentale, conțin pe lângă încărcătura explozivă, un recipient din polietilenă, sub forma unei sticle de apă minerală, cu volume de 0,5, 1,5 și 2 l. Rezultatele obținute sunt consemnate în tabelul următor.

Tabelul 3.5 Viteza de propulsie a jetului de apă

În concluzie:

La utilizarea relației de calcul în determinarea vitezei apei propulsată prin detonația explozivilor, pentru sistemul de neutralizare propus, valorile obținute sunt puternic influențate de ipotezele adoptate. Prin urmare este necesar ca aceste viteze să fie determinate și în mod experimental.

Formularea modelelor fizice pentru propulsia jeturilor de apă cu sistemele MWB (prin detonația explozivilor), obținerea unor valori numerice pentru mărimile de interes, presiune și viteză, au constituit primii pași în studiul sistemelor de neutralizare. Pentru validarea lor, este necesar ca următorii pași să fie făcuți pentru determinarea experimentală a mărimilor puse în evidență.

3.6 Sistem exploziv de disrupere cu sticle de plastic cu apă tip MWB

Sunt utilizate în vederea neutralizării prin distrugere a dispozitivelor explozive.

Condiții de utilizare:

Sunt foarte indicate pentru neutralizarea DEI. Produc un jet de apă de densitate scăzută, capabil să disrupă circuitele electrice sau lanțul exploziv în câteva milisecunde. Pot să distrugă colete mari care conțin dinamită pe bază de nitroglicerină, fără a iniția explozivul.

Acest sistem de disrupere este fără contact, disruperea având la bază propulsarea apei ca proiectil. Apa din sticlă este propulsată de o încărcătură de exploziv liniară, amplasată în lungul axei centrale a sticlei.

În momentul detonației încărcăturii liniare energia potențială a explozivului este transmisă apei ce o înconjoară, sub forma unei unde de șoc puternice.Unda de șoc traversează radial apa din sticlă dinspre centru spre exterior. Șocul inițial este urmat de câteva perturbații de intensitate mai mică, create de destinderea produșilor gazoși.

De asemenea apar multe unde de șoc ca urmare a reflectării acestora, rezultatul fiind propulsarea apei cu o viteză foarte mare. Acest jet are o energie cinetică foarte ridicată, capabilă să producă găuri în lemn, în plastic etc. O sticlă de 0,5 l cu o încărcătură de 75 g exploziv poate să transmită țintei până la 4.1 kJ. Apa propulsată de un asemenea disruptor produce impacturi diferite unor ținte din materiale diferite (plastic, oțel)

Dispozitivele explozive improvizate pot fi neutralizate cu un disruptor MWB dacă apa este propulsată la viteze corespunzătoare.

În cazul în care explozivul din compunerea unui d.e.i. este în contact cu un material cu o impedanță mare (oțel, nu plastic sau lemn), șocul indus de apă poate provoca inițierea explozivului, care în contact cu oțelul poate recepta un șoc direct sau reflectat capabil să provoace inițierea detonației.

Inițierea detonației explozivilor supuși acțiunii șocului generat la impactul dintre jetul de apă și țintă este influențată de asemenea și de timpul de aplicare a șocului. Durata acestuia depinde de forma proiectilului (adică a jetului de apă) în timpul contactului cu ținta.

Dacă ținta are dimensiuni mari de gabarit sau proiectilul (jetul de apă) are secțiuni transversale mari, presiunea la impact va persista o durată mai mare decât în situația în care jetul de apă este subțire sau ținta are mici dimensiuni de gabarit.

Presiunile care iau naștere în țintă pot fi mărite substanțial prin reflectarea undei de șoc pe suprafața liberă a țintei.

Soluții constructive

Sistemele MWB (Mineral Water Bottle) sunt foarte simple ca alcătuire și construcție. Ele pot fi configurate în recipienți diferiți, ca exemplu: sticla de 0,5 l având o lungime de 200 mm și diametrul de aproximativ 62 mm, iar cealaltă variantă sticla de 1,5 l care are 300 mm lungime și diametrul de 88 mm.

Sticlele cu capac rigid au capacități de etanșare mai bune. Încărcătura de exploziv este încărcată într-un tub subțire din material plastic, cu diametru interior de 8 mm și diametru exterior de 9 mm. La unul din capete are un capac, celălalt fiind liber pentru a introduce capsa detonantă. Încărcătura explozivă poate fi formată din fitil detonant, compoziție explozivă hexogen, octogen sau alte combinații explozive.

Încărcătura standard este reprezentată de un fitil detonant cu 43 g/ml, în timp ce încărcătura mărită are tubul de plastic plin cu C-4 sau fitil detonant în interior, iar pe exterior are o foiță de exploziv plastic. Încărcătura liniară de explozie poare varia de la 21 g/ml până la 126 g/ml în funcție de aplicație.

Încărcăturile MWB care conțin mai mult de 43 g/ml pot provoca detonația dinamitelor pe bază de nitroglicerină. Aceste încărcături provoacă detonația dinamitelor pe bază de nitroglicerină la o distanță mai mică de 10 cm și/ sau /dacă capsa nu este poziționată corect.

Pentru situațiile în care coletul nu conține dinamită pe bază de nitroglicerină, este indicată reducerea distanței până la 2,5cm, pentru a mări presiunea șocului pe suprafața coletului.

Atunci când coletul are dimensiuni mai mari, se pot folosi până la 4 sticle de 1,5 l, însă detonația trebuie transmisă de la o sticlă la alta prin fitil detonant, iar capsele detonante trebuie să fie instantanee (timpul de răspuns trebuie să fie până la 500 microsecunde).

Figura 3.22 Imaginea încărcăturilor explozive utilizate la sistemele MWB

3.7 Studiul experimental al propulsiei jeturilor de apă prin detonației explozivilor

Aparatură, materiale și instrumente necesare

Metoda utilizată pentru determinarea vitezei în funcție de deplasare, este cea a analizei de imagine.

Aparatura, mijloacele de observare și măsură, precum și softurile specializate care au fost folosite pe toată durata testelor, se află în dotarea Catedrei Armament, Muniții, Geniu și Topogeodezie și a Centrului de Excelență din Academia Tehnică Militară.

pentru obținerea și înregistrarea imaginilor

cameră de filmare ultrarapidă, prevăzută cu un soft specializat de achiziție și prelucrare a imaginilor;

calculator cu softul necesar pentru achiziționarea imaginilor (programul X-VISION);

sursă de alimentare pentru cameră și calculator;

cabluri de legătură.

b) sistemul de neutralizare tip MWB

recipient din plastic umplut cu apă, cu formă determinată;

agentul de disrupție încărcat în recipient;

amorsa, formată din materialul exploziv (fitil detonant sau exploziv plastic încărcat într-un tub de PVC), cu greutatea stabilită și capsă detonantă;

explozor sau sursă de alimentare a capsei detonante;

cabluri de legătură între explozor și capsa detonantă.

c) alte materiale

panou de lemn, pentru susținerea foii trasate cu sistemul de caroiaj;

foaie cu sistem de caroiaj, necesară ca etalon pentru măsurarea distanței;

fir de gută, pentru fixarea sistemului de neutralizare în poziția dorită;

suport de lemn pe care se fixează sistemul de neutralizare;

bandă de lipit pentru etanșeizarea sistemului de neutralizare.

Efectuarea tragerilor și achiziția imaginilor obținute

Pregătirea pentru efectuarea tragerii

În poligon se amenajează atelierul de lucru (conform figurii 3.24), astfel: se pregătește sistemul de neutralizare tip MWB, prin găurirea capacului recipientului de plastic, introducerea amorsei (exploziv și capsă detonantă), introducerea agentului de neutralizare (apă), sigilarea ermetică a întregului ansamblu cu bandă adezivă. Se fixează ansamblul cu ajutorul firelor de gută prinse de suportul de lemn, în poziție orizontală față de pământ, perpendicular pe caroiajul etalon. Este importantă poziționarea corectă, pentru a nu fi influențat rezultatul măsurătorii, deoarece achiziționarea imaginii se face de la o distanță de siguranță mare. Se realizează legătura dintre capsa detonantă și explozor.

Se pregătește camera de luat vederi și calculatorul pentru achiziționarea imaginii. Este importantă sincronizarea perfectă a operatorului care comandă alimentarea capsei detonante, cu operatorul de la camera de luat vederi, pentru a putea achiziționa momentul exploziei

Figura 3.24 Configurația experimentală

Achiziționarea rezultatului

Se alimentează camera de luat vederi și calculatorul, se lansează programul de achiziție de imagini X-VISION și se fac reglajele necesare pentru obținerea unei imagini cât mai clare. Se stabilește timpul de înregistrare necesar obținerii imaginii și se notează durata de succesiune a framurilor, necesară pentru interpretarea rezultatelor. Se dă comanda FOC, simultan cu pornirea camerei de luat vederi. Imaginile obținute sub formă de clip în format *avi, se verifică și se stochează în memoria calculatorului. Se pregătesc camera și calculatorul pentru o nouă achiziție de la tragerea următoare. Se notează la fiecare tragere cantitatea de apă folosită și cantitatea de exploziv.

Prelucrarea imaginilor și interpretarea rezultatelor

După salvarea filmului (sub forma unor tipuri de fișiere diferite *.mpeg, *.avi sau *.bmp), este posibil să se vizualizeze video-clipul sau imaginile înregistrate.

Fiecare dintre fișiere este apoi utilizat pentru a caracteriza fenomenul înregistrat, sub formă calitativă sau cantitativă. Pentru a caracteriza cantitativ exact viteza jetului de apă, trebuie luată imagine cu imagine și prelucrată. Clipul fiecărei trageri este prelucrat și transformat într-o înșiruire de fotograme, în format *bmp. Se importă imaginile în ordinea derulării lor, într-o foaie Word și execută următoarele operațiuni:

se stabilește momentul în care se inițiează amorsa;

pe prima imagine, se trasează un caroiaj, cu distanța egală între linii; ținându-se cont de dimensiunile măsurate ale etalonului care apare în imagine, se stabilește distanța dintre două linii ale caroiajului și se reține; se marchează printr-un punct (cerc), locul inițierii. Distanța dintre două linii ale caroiajului trasat se notează cu Δx;

pe fiecare dintre imaginile următoare, se trasează marginile agentului de disrupție, eliminându-se vârfurile rezultate în urma propulsiei;

se suprapune pe fiecare imagine caroiajul trasat și cu locul inițierii marcat; la importarea imaginilor, la suprapunerea caroiajului și a punctului inițial marcat, se va ține cont să nu fie modificate dimensiunile imaginilor și ale caroiajului, pentru a nu rezulta erori în măsurători;

se numără distanța dintre punctul de inițiere și marginile jetului marcate, pe direcțiile dorite. Pentru ușurarea prelucrării, se pot alege patru direcții astfel:

se calculează vitezele de deplasare ale agentului de disrupție astfel: viteza pe direcția 1, notată cu V1:

Aplicație numerică:

Pentru calcularea vitezei pe direcția stabilită „1”, la distanța de 0,409 m, măsurată pe frame-ul nr. 2, procedăm astfel:

Δx = 0,0454545 m

nr. Intervale = 9

Δt = 0,0005 s

Nr. Frame = 2

În tabelul 3.8 și tabelul 3.9, sunt prezentate cu titlu de exemplu valorile vitezelor determinate în funcție de distanță. Amănunte despre configurația experimentală utilizată, sunt prezentate în anexă.

Tabelul 3.6 – Valorile vitezei jetului de apă

Tabelul 3.7 Valorile vitezei jetului de apă

3.8 Concluzii

Documentarea și analiza diferitelor soluții constructive și funcționale ale munițiilor și dispozitivelor explozive, existente în prezent pe plan mondial este foarte necesară pentru studierea posibilității realizării DES necesare creării de breșe. Rezultatele se constituie într-o bună bază de plecare pentru alegerea soluției constructive, dimensionarea DES (alegerea tipului de exploziv, calculul cantității în funcție de efect) etc. Pentru evaluarea efectelor asociate creării breșelor cu ajutorul sistemelor balistice sau cu ajutorul DES, este necesară în primul rând cunoașterea cantităților de explozivi detonate în contact cu ținta. Încărcăturile explozive de tip balistic nu pot fi utilizate în mediu urban decât în timpul unui conflict armat, deși permit eliminarea apropierii de obiectiv prin crearea breșei de la distanță.

Din studiul lucrărilor sau site-urilor Internet nu se pot extrage informații științifice exacte și complete. De cele mai multe ori informațiile esențiale rămân necunoscute.

În România nu sunt și nu au fost folosite muniții speciale pentru crearea breșelor în pereți din cărămidă sau din beton decât ocazional. Cu toate acestea, diferite mijloace explozive, ca de exemplu încărcăturile diedrice liniare flexibile (de tip British Aerospace sau de fabricație românească) au fost folosite pentru crearea breșelor în obstacole din oțel sau uși.

În eforturile de a pune la dispoziție o muniție de spargere a obstacolelor ușoare, a intrat în înzestrarea unor instituții ale statului loviturile cu grenadă fără schije. Acestea au corpul grenadei din material plastic (polietilenă de înaltă densitate), iar singurele componente metalice ale grenadei sunt constituite din arcul de reținere a capsei de aprindere și percutorul, amândouă prezente în focosul inerțial de contact. Încărcătura explozivă a acestei grenade fără schije este de aproximativ 35 g compoziție RDX / ceară 91 / 9. Ulterior, în cadrul procesului de omologare a loviturii cu grenadă fără schijă, calibrul 40 mm, au fost efectuate testele de performanță și siguranță. În cadrul acestor teste au fost evaluate distanțele de siguranță pentru trăgător, la tragerea din diferite locații (din spații deschise sau confinate), precum și efectele grenadelor explozive în spatele obstacolelor țintă. Analizând datele puse la dispoziție de fabricanții munițiilor speciale de creare a breșelor, precum și datele tehnice ale încărcăturilor explozive folosite în același scop, se pot trage următoarele concluzii:

masa maximă de exploziv folosită pentru crearea unui orificiu cu dimensiunile de 80×80 cm (cu un perimetru de 3,2 m) este de aproximativ 4 kg;

tipul de exploziv folosit pentru crearea breșelor este un exploziv pe bază de RDX;

proporția maximă de RDX utilizată în compozițiile explozive de acest tip este de 95%; astfel se pot evalua caracteristicile de detonație ale explozivilor, în vederea elaborării programului de evaluare a caracteristicilor undei de șoc în aer și propulsiei de schije și fragmente.

4. STUDIU TEORETIC AL POSIBILITĂȚII REALIZĂRII DES

O încărcătură explozivă (dispozitiv exploziv) aptă a crea breșe într-un obstacol este un ansamblu de elemente mecanice și explozive, care în urma unui stimul exterior dorit (mecanic, electric, termic etc) detună și generează în mediul adiacent o undă de șoc, capabilă a străpunge, fisura sau perfora obstacolul pe care este dispusă sau în apropierea căruia se află.

Realizarea unei astfel de încărcături explozive special presupune în principal următoarele:

alegerea configurației geometrice a încărcăturii: forma, dimensiuni de gabarit, grosimi etc;

alegerea tipului de exploziv ce poate satisface cerințele de siguranță și performanță ale dispozitivului exploziv;

proiectarea încărcăturii explozive: masa, densitatea de încărcare, procedeele tehnologice de încărcare sau prelucrare;

stabilirea metodei și tehnicii de inițiere a încărcăturii explozive;

stabilirea modului de utilizare al încărcăturii (instrucțiuni de folosire) inclusiv distanțele de siguranță;

alte detalii legate de transport, depozitare, mânuire, etc.

4.1 Principiul de funcționare al DES

Calculul șocurilor induse la impactul dintre un proiectil (în general metalic) și o țintă oarecare constituie interesul prezentului paragraf. Să presupunem un proiectil (p) ce are o viteză de propulsie VP ce impactează o țintă (t) aflată inițial în repaus.

Cunoaștem că după impact trebuie să avem la interfața proiectil-țintă aceeași presiune și viteză material. Acestea caracterizează starea de echilibru care se stabilește la interfață. Starea șocului (p1, u1) trebuie să fie la fel în proiectil și țintă. Pentru țintă, ea se găsește pe polara de șoc (Ht) construită plecând din polul de coordonate (p0 0, u0 0), iar pentru proiectil se va găsi pe polara inversă (H-P) ce trece prin punctul de coordonate (p0' 0, u VP), orientată către vitezele materiale descrescătoare.

Considerând unda de șoc ce este reflectată în proiectil, acesta provoacă la întâlnirea suprafeței libere un fascicol de unde de destindere ce reduc viteza proiectilului de la VP la uSP.

Conform diagramei polarelor de șoc proiectil – țintă, se observă că:

Se pot considera mai multe cazuri:

proiectilul și ținta sunt de aceeași natură: atunci (H-P) și (Ht) sunt simetrice în raport cu dreapta u1VP și uS 0;

polara de șoc a proiectilului este situată deasupra polarei țintei; atunci uSP 0;

polara de șoc a proiectilului se află sub polara țintei; atunci uSP 0.

Cazul când proiectilul și ținta sunt din același material

b) Cazul când polara proiectilului este situată c) Cazul când polara țintei este situată

deasupra polarei țintei deasupra polarei proiectilului

Figura 4.1 Generarea unui șoc la impactul dintre proiectil și țintă

Transmiterea unei unde de șoc dintr-un mediu A într-un mediu adiacent B

După trecerea unei unde de șoc, trebuie să avem de o parte și de cealălaltă a interfeței celor două medii, aceeași presiune și aceeași viteză materială. Aceasta va fi realizată prin formarea la interfață a unei unde reflectate. Să considerăm o undă de șoc care se propagă dintr-un mediu A într-un mediu B. Mai multe situații pot să apară.

Dacă ZA ZB Mediul B este mai compresibil decât mediul A.

Variația presiunii la t constant b) Polara de șoc

c) Diagrama spațiu – timp

Figura 4.2 Șoc transmis – destindere reflectată

Presiunea undei transmise p2 este mai mică decât cea a undei incidente p1. Pentru a respecta regula de transmitere, o undă de destindere urcă în mediul A. Materia este accelerată de către unda reflectată (u2 u1).

Dacă mediul B este vidul (aerul la presiune atmosferică poate fi asimilat în general cu vidul), atunci p2 0 și unda de destindere reflectată aduce progresiv mediul A la presiunea nulă. Interfața se numește suprafață liberă.

b) Dacă ZA ZB Mediul B este mai puțin compresibil decât mediul A.

Presiunea transmisă este mai mare decât presiunea incidentă: p2 p1. De această dată unda reflectată este o undă de șoc. Materia este frânată de către șocul reflectat u2 u1.

a) Variația presiunii la t constant b) Polara de șoc

c) Diagrama spațiu – timp

Figura 4.3 Șoc transmis – șoc reflectat

c) Dacă ZA ZB Mediul B este la fel de compresibil ca și mediul A.

În acest caz se va spune că cele două medii sunt adaptate unul la celălalt. Nu se realizează nici un fel de reflexie la interfață. Este cazul cel mai favorabil de a transmite energia mecanică.

d) Dacă ZA ZB

În acest caz particular se poate spune că mediul B este incompresibil sau cu alte cuvinte că mediul B constituie un "zid". Nici o energie nu este transmisă, totul este reflectat.

a) Diagrama spațiu – timp b) polara de șoc

Figura 4.4 Șocul reflectat de un zid

O încărcătură explozivă (dispozitiv exploziv) aptă a crea breșe are următorul principiu de funcționare, reprezentat grafic în figura următoare:

La detonația explozivului se propagă în materialul exploziv o undă de detonație. Caracteristicile de detonație depind de tipul de exploziv, densitatea de încărcare, de grosimea /diametrul încărcăturii și de gradul de confinare. Specific detonației explozivului este punctul CJ: Chapman – Jouguet. Caracteristicile de detonație ale explozivilor fac obiectul următorului capitol.

La interfața dintre exploziv și țintă are loc transmiterea undei de șoc. În obstacol sau țintă este generată o undă de șoc, ale cărei caracteristici depinde de următoarele: izentropa sau polara de șoc a produselor de detonație ale explozivului și de caracteristicile de șoc ale materialului țintă (polara de șoc a țintei este cea specifică unui material inert chimic). Starea de echilibru este obținută la intersecția celor două curbe (vezi figura din continuare).

După ce se transmite unda de șoc în obstacol, ea se propagă cu viteză relativ constantă și atinge la un moment dat suprafața liberă. Se stabilește o nouă stare de echilibru. Ulterior, această undă se întoarce în sens invers sub formă de fascicul de unde de destindere. Acest fascicul întâlnește fascicolul de unde de destindere ce provine de pe fața unde a fost amplasat explozivul și la intersecția acestor două fascicole de unde se stabilesc alte stări de echilibru. Este posibil ca aceste stări să fie caracterizate de tensiuni negative, adică de tensiuni de întindere ale materialului țintă. Dacă aceste tensiuni depășesc tensiunile limită de rupere se produce ruperea materialului.

a Componența DES de creare breșe, b complete pentru polare proiectil țintă și izentropele produșilor de detonație

Figura 4.5 Reprezentarea grafică a principiului de funcționare a unui DES pt creare de breșe

La interacțiunea dintre schijă și apă apare ca element de noutate față de cele discutate mai sus, fenomenul de fisurare a schijei (proiectilului).

Fisurarea unui material se produce în anumite condiții, atunci când două fascicole de unde de destindere, ce provin din două direcții diferite sau opuse, se întâlnesc.

Undele de șoc OA și OB generează în materialul țintă starea de echilibru (1). Aceasta este imediat parcursă de două fascicole de unde de destindere, provenite pe de o parte de la partea din spate a proiectilului (A) (este un fascicol C) și pe de altă parte de suprafața liberă a materialului B, constituind ținta (este un fascicol C-). Să considerăm o primă undă de destindere a lui (C), fie Aa; ea provoacă schimbarea stării (1) de-a lungul lui (S1) până la starea (2). De asemenea, destinderea Ba, ce se situează de-a lungul izentropei (S-1) provoacă schimbarea stării (1) până la starea (3). Starea (10) atinsă după intersecția fascicolelor (Aa) și (Ba) se găsește la intersecția izentropelor (S-2) (S3).

Continuând raționamentul din aproape în aproape, se observă că la intersecția undelor de destindere ce provin din cele două fascicole, presiunea descrește progresiv de la zero pentru a deveni imediat negativă (întindere). :n locul unde această tensiune de întindere atinge valoarea de rupere (R), care se mai numește și valoarea tensiunii de rupere dinamică, apare fragmentarea (sau ecaillage).

În exemplul nostru, domeniile (18) și (19) duc la atingerea presiunii R chiar înainte de rupere. Deoarece are loc ruperea în acest loc, cele două domenii se găsesc la o masă volumică nulă după ruptură (apare un strat de aer). Unda (Ij) este o undă de șoc și la suprafața liberă suferă în punctul j o nouă accelerare (Us2).

Trebuie menționat că la suprafața liberă, care a primit în B o primă viteză uS1, o vede pe aceasta descrescând sub acțiunea undelor de destindere ale fascicolului (S) între B și j.

a – Diagrama spațiu timp

b – Diagrama polarelor de șoc

Figura 4.6 Schema de producere a fragmentării la impactul proiectil – țintă

4.2 Generarea undelor de șoc în mediul de creare a breșei

În timpul operațiunilor de creare a breșelor cu ajutorul cu încărcăturilor explozive, evenimentele și fenomenele se desfășoară ca în continuare:

încărcătura sau dispozitivul exploziv este dispus în contact direct cu obstacolul;

dispunerea DES se realizează pe perimetrul ce corespunde cu conturul breșei dorite;

cu ajutorul unei capse detonante (electrice sau pirotehnice) este inițiată detonația DES;

odată cu detonația explozivului, este generată o undă de șoc de amplitudine mare în obstacol, urmată de trenul de unde de destindere;

unda de șoc ajunge la suprafața liberă a obstacolului și apoi se reflectă sub forma unui fascicul de unde de destindere;

la intersecția celor două trenuri de unde de destindere se realizează, la depășirea limitei de rezistență la întindere dinamice a obstacolului, distrugerea.

Generarea unei unde de șoc în mediul inert prin detonația explozivilor, plasați în contact cu ținta, poate fi considerată ca un caz particular de transmisie a unei undei de șoc, de la un mediu la altul.

Unda de șoc care se deplasează prin exploziv, numită și undă de detonație, se deplasează cu viteza DCJ, produsele de detonație imediat în spatele frontului de detonație fiind la presiunea pCJ și viteza lor materială fiind uCJ. Plecând de la această stare (CJ), presiunea și viteza materială evoluează pe izentropele (S) și (S-) ale produșilor de detonație, ce trec prin punctul CJ.

Intensitatea undei de șoc generate într-un mediu inert oarecare este funcție de poziția relativă a polarei acestui mediu, față de polara explozivului.

Presiunea șocului indus poate fi mai mare decât pCJ () pentru cazul în care polara de șoc a mediului adiacent trece deasupra punctului (CJ); în caz contrar, presiunea indusă este mai mică.

În cazul transmisiei undei de detonație de la încărcătura explozivă la peretele cu care vine în contact cu explozivul, diagrama stărilor de echilibru (scrise în coordonate p, u) este prezentată în figura 4.3.

O undă de șoc IS, ce se propagă în peretele (ținta) B, se reflectă pe suprafața liberă a lui B sub forma unui fascicol de unde de destindere SI' care se refractă în produșii de detonație (mediul A) în I'K. În spatele fascicolului de unde de destindere SI' starea lui B este 3 (p3 0, u3 us 2u2).

În punctul I' o undă I'S' se reflectă în B pentru a adapta presiunile și vitezele de o parte și de cealaltă parte a interfeței AB (dintre produșii de detonație și peretele obiectivului).

În mediul A se trece de la starea (2) la starea (4) printr-o destindere situată pe izentropica (S-A), iar în mediul B se trece de la starea (3) la starea (4) printr-un fascicol de compresiune, situat pe izentropica (SB). I'S este deci un fascicol de compresiune care se va reflecta din nou în S' sub forma unui fascicol de unde de destindere.

Același mecanism se repetă până se va obține viteza limită a suprafeței libere (uS)A. Acest mecanism poartă numele de acumulare de șocuri. El joacă un rol foarte important în cazul în care mediul A este explozivul și mediul B este un perete sau o placă metalică, așa cum se întâmplă crearea breșelor cu ajutorul explozivilor.

Diagrama spațiu – timp

b) Polara de șoc (și stările de echilibru succesive)

Figura 4.7 Acumularea de șocuri la detonația explozivului în contact cu un perete

Calculul caracteristicilor șocului inițial indus de detonația unei încărcături explozive se bazează pe determinarea intersecției dintre polara de șoc a materialului obiectivului și izentropa produșilor de detonație. Schematizarea problemei se găsește în figura 4.13.

Un exemplu de calcul este reprezentat în figura următoare. Explozivul utilizat în această aplicație este de tipul A IX-1 (RDX / ceară, 91/9).

La detonația explozivului se propagă în materialul exploziv o undă de detonație. Caracteristicile de detonație depind de tipul de exploziv, densitatea de încărcare, de grosimea /diametrul încărcăturii și de gradul de confinare. Specific detonației explozivului este punctul CJ: Chapman – Jouguet. Caracteristicile de detonație ale explozivilor vor fi prezentate cu altă ocazie.

La interfața dintre exploziv și țintă are loc transmiterea undei de șoc. În obstacol sau țintă este generată o undă de șoc, ale cărei caracteristici depinde de următoarele: izentropa sau polara de șoc a produselor de detonație ale explozivului și de caracteristicile de șoc ale materialului țintă (polara de șoc a țintei este cea specifică unui material inert chimic). Starea de echilibru este obținută la intersecția celor două curbe (vezi figura din continuare).

După ce se transmite unda de șoc în obstacol, ea se propagă cu viteză relativ constantă și atinge la un moment dat suprafața liberă. Se stabilește o nouă stare de echilibru. Ulterior, această undă se întoarce în sens invers sub formă de fascicul de unde de destindere. Acest fascicul întâlnește fascicolul de unde de destindere ce provine de pe fața unde a fost amplasat explozivul și la intersecția acestor două fascicole de unde se stabilesc alte stări de echilibru. Este posibil ca aceste stări să fie caracterizate de tensiuni negative, adică de tensiuni de întindere ale materialului țintă. Dacă aceste tensiuni depășesc tensiunile limită de rupere se produce ruperea materialului.

4.3 Cerințe tehnico – tactice impuse

Înainte de a analiza soluțiile constructive și funcționale ale unui dispozitiv exploziv de creare a breșelor în diferite obstacole, este necesar să se aibă în vedere principalele cerințe și exigențe la care trebuie să răspundă un astfel de sistem, astfel încât să fie utilizat corespunzător și în condiții de siguranță de către forțele specializate în astfel de operații de intervenție pirotehnică. În general, aceste condiții provin atât din cerințele de ordin tactic-operațional, dar și din considerente de natură economică. În continuare se încearcă a se sistematiza aceste condiții sub formă de listă, fără a se încerca să se lămurească motivația sau consecința fiecăreia dintre condiții.

Condițiile tehnico-tactice pe care trebuie să le îndeplinească un DES pentru a crea o breșă sunt:

Să aibă un efect asupra țintei cât mai mare. Acestă condiție depinde de:

tipul de exploziv utilizat;

caracteristici geometrice ale DES (formă, diametru etc.) și de încărcare (densitate de încărcare, granulometrie exploziv);

configurația constructivă (corp încărcătură, căptușeală, distanța față de obstacol etc.);

cantitatea și calitatea explozivului utilizat;

confinarea explozivului;

sistemul și metoda de inițiere folosită;

natura obstacolului și dimensiunile acestuia.

Să poată fi utilizat în siguranță, ceeace presupune utilizarea materialelor explozive omologate, ale căror caracteristici de siguranță și performanță sunt cunoscute și nu prezintă riscuri pentru această aplicație;

Să permită transportul, mânuirea și depozitarea în condițiile de mediu climatic specifice/normale, în gama de temperaturi de – 54 0C la + 52 0C;

Să permită amplasarea pe diferite obstacole sau suprafețe ale acestora, fără să necesite dispozitive sau echipamente complexe;

Utilizarea trebuie să fie simplă, duratele de amplasare/punere în funcțiune reduse;

Să aibă un preț de cost redus;

Tehnologia de fabricare să fie simplă și să nu necesite materii prime sau materiale rare. ș. a. m. d.

4.4 Stabilirea variantelor constructive ale încărcăturii explozive

Având în vedere soluțiile constructive ale dispozitivelor explozive și munițiilor studiate la capitolul anterior, dar și ținând seama de experiența în domeniul utilizării explozivilor și dispozitivelor explozive, în acest paragraf se vor prezenta variantele constructive alese.

Așa cum se cunoaște, principiul distrugerii obstacolelor are la bază generarea în țintă a undelor de șoc.

Deoarece șocul poate fi indus:

fie ca impact de mare viteză dintre un proiectil (propulsat exploziv) și o țintă;

fie ca urmare a detonației explozivilor în contact cu obstacol/ținta (având loc transmiterea undei de șoc în țintă),

variantele constructive trebuie să țină seama de particularitățile sistemelor ce pot realiza aceste două moduri de funcționare.

În prima situație, impactul necesită o distanță inițială, numită de stand-off în literatura anglo-saxonă, între încărcătura explozivă și obstacol. Soluțiile constructive ce pun în valoare acest efect sunt folosite în special la muniții, lansate dintr-un aruncător/armă și mai puțin la dispozitivele explozive amplasate manual.

Din motive de simplitate constructivă și funcțională, lucrarea de față va aborda cea de-a doua modalitate de generare a undelor de șoc, și anume detonația explozivilor în contact direct cu obstacolul sau în directa apropiere cu acesta.

Din punct de vedere al dimensiunilor de gabarit ale dispozitivului, nu trebuie să se uite că este impus ca acesta să creeze breșe de anumite dimensiuni, notate în continuare sub forma Lxl. Acest lucru presupune o abordare cel puțin parametrică, adică evaluările vor fi efectuate sub formă literară, urmând ca la final să se efectueze și aplicații de calcul pentru anumite valori ale parametrilor L-lungimea și l – lățimea. Nu este mai puțin adevărat că există posibilitatea ca L să corespundă cu l, adică să se obțină o breșă de forma unui pătrat.

Există două posibilități de a dispune încărcătura explozivă astfel încât să se obțină o breșă rectangulară. Acestea sunt reprezentate grafic în figura următoare.

Tabel 4.1 Cantitate de exploziv (g) pentru varianta I (=1,5 g/cm3)

Tabel 4.2 Cantitate de exploziv (g) pentru varianta I (=1,6 g/cm3)

Componența dispozitivului exploziv de creare a breșelor

Ansamblul încărcătură explozivă este formată din încărcătura de exploziv (2), care este introdusă în carcasă (înveliș), notată pe desen cu (3). Detonatorul (4) are rolul de a iniția detonația explozivului și este montat în orificiul practicat în încărcătura de exploziv sau în detonatorul suplimentar (pentru varianta II).

Încărcătura de exploziv cu învelișul său poate fi introdusă într-o membrană de confinare (5), umplută cu un mediu de confinare (6) constituit din apă sau amestecuri pe bază de apă. Ansamblul încărcăturii explozive cu membrana de confinare sunt fixate pe placa suport (7).

Figura 4.8 Componența (dispozitivelor explosive speciale) DES pentru creare breșelor

a [27] b [27] c

Figura 4.9 – a variante constructive ale DES, b complete pentru intervenție existente pe plan mondial, c luptător implicat în procesul de realizare breșe cu dispozitivul exploziv fix (DEF)

5. STUDIUL TEORETIC AL FUNCȚIONĂRII DES

5.1 Funcționarea dispozitivului exploziv de creare a breșelor

Dispozitivul exploziv este un ansamblu pregătit înainte de utilizare. Singurul element care se furnizează/asigură înainte de tragere este alimentarea cu mediul de confinare, care se poate face înainte de aplicarea dispozitivului pe obstacol.

Se pregătește detonatorul electric sau amorsa pirotehnică-în cazul când se utilizează o capsă detonantă pirotehnică. Se va alege o lungime de fitil întârzietor, astfel încât să fie asigurat timpul minim de realizare a distanței de siguranță.

Se introduce mediul de confinare, în cantitatea corespunzătoare volumului interior al membranei de confinare.

Se introduce detonatorul în locașul său și se realizează circuitul de dare a focului.

Se ia dispozitivul și se așează sau dispune pe obstacol. În această lucrare nu ne vor referi la soluțiile de așezare sau lipire pe obstacol.

Operatorul se retrage la limita distanței de siguranță și se inițiază capsa detonantă. În situația când se utilizează o amorsă pirotehnică, aprinderea fitilului ordinar are loc înainte de a se retrage la distanța de siguranță.

Odată cu inițierea detonației capsei detonante, are loc transmiterea unei unde de șoc în încărcătura de exploziv. Aceasta detună și detonația se deplasează cu o viteză constantă de-a lungul releelor de exploziv. Caracteristicile de detonație depind de tipul explozivului întrebuințat, de dimensiunile secțiunii transversale și de modul de confinare.

Ca urmare a detonației explozivului, o undă de șoc intensă este transmisă în obstacol. Compunerea undelor de șoc directe, a undelor de destindere reflectate pe fața posterioară a obstacolului, duce la obținerea în materialul țintă a unor stări de echilibru la care tensiunea este de întindere, ducând pe anumite direcții și în anumite zone la distrugerea materialului. Fisurile sau distrugerile locale sunt apoi amplificate de acțiunea posterioară a produșilor de detonație, rezultând breșa.

Ca o consecință a acțiunii detonației asupra obstacolului, are loc o generare de unde de șoc în aer, atât înspre exteriorul peretelui obstacolului cât și înspre interiorul spațiului delimitat de perete. Generarea și transmiterea undelor de șoc în obstacol mai este însoțită, în cazul creării breșei (distrugerii), de către propulsia de fragmente sau schije secundare, aparținând materialului din constituția obstacolului.

În continuare se vor studia teoretic detonația încărcăturii și efectele asociate funcționării dispozitivului exploziv de creare a breșelor.

O încărcătură explozivă (sau DES) aptă a crea breșe într-un obstacol este un ansamblu de elemente mecanice și explozive, care în urma unui stimul exterior dorit (mecanic, electric, termic etc) detună și generează în mediul adiacent o undă de șoc, capabilă a străpunge, fisura sau perfora obstacolul pe care este dispusă sau în apropierea căruia se află.

5.2 Detonația DES și calculul caracteristicilor energetice și de detonație

Caracteristicile de detonație ale explozivilor utilizați la fabricarea dispozitivelor explozive pentru crearea breșelor este esențială pentru evaluarea efectului acestuia asupra țintelor (în care trebuie realizată breșa), dar și asupra altor obiective din vecinătatea locului unde se operează cu dispozitivul exploziv.

Caracteristicile termodinamice și de detonație se pot calcula cu ajutorul modelului Kamlet-Jacobs. Acest model a fost scris într-un program de calcul limbaj MATHCAD și acest lucru a permis efectuarea mai multor aplicații numerice. În continuare se prezintă schematic aceste rezultate.

Pentru gestionarea undelor de șoc în mediul de creare al breșelor a se vedea § 4.2.

5.3 Evaluarea efectului dispozitivului exploziv de creare a breșei

În cazul în care se va utiliza o încărcătură explozivă pentru a crea breșa, efectele detonației asupra țintei s-au evaluat cu ajutorul unui program de calcul, dar utilizând opțiunea “explosions”. Softul este disponibil la adresa:

http://keith.aa.washington.edu/craterdata/scaling/index.htm.

Fereastra de lucru a programului de calcul este prezentată în figura următoare.

Prin rularea de mai multe ori a programului de calcul, s-au obținut următoarele rezultate, prezentate în tabelul de mai jos.

Tabelul 5.1 Valorile calculate

NOTĂ:

– masa încărcăturii explozive detonate;

Ec – energia chimică a explozivului;

Hc – Adâncimea craterului (breșei);

Vc – Volumul excavației formate;

tc – timpul de formare a breșei (craterului);

Mej – masa ejectată;

Vej – viteza de desprindere a fragmentelor secundare;

Eej – energia cinetică maximă medie a fragmentelor ejectate.

5.4 Stabilirea distanțelor de siguranță

Stabilirea distanțelor de siguranță este ultimul obiectiv al acestui capitol. Odată cu utilizarea dispozitivelor explozive pentru crearea breșelor, este utilizată energia explozivilor. La inițierea funcționării acestor dispozitive explozive are loc detonația și implicit generarea unei unde de șoc în aer, precum și proiecția de schije și de fragmente. Din punctul de vedere al originii fragmentelor propulsate la explozie, aceste sunt primare (rezultate din compunerea muniției sau dispozitivului exploziv) sau secundare. În general, proiectanții de muniție evaluează efectele fragmentelor primare asupra trăgătorului și stabilește astfel distanța de armare a focosului, astfel încât la trageri în condiții normale să nu se realizeze rănirea operatorului. Același lucru se poate afirma și din punctul de vedere al efectelor undei de șoc în aer.

În această lucrare ne propunem să evaluăm efectele undei de șoc în aer generate la detonația explozivilor, precum și efectul dizlocării și ejectării materialelor sau fragmentelor secundare rezultate din spargerea breșei.

Efectul undei de șoc în aer și distanța de siguranță

Explozia este un fenomen ce se produce în timp scurt și generează un volum mare de gaze puternic comprimate și încălzite, care la rândul lor izbesc mediul limitrof. Impactul violent dintre produșii de detonație și mediu dă naștere la unde de șoc.

Cele mai uzuale surse de explozie în aer sunt materiile explozive, capabile de a crea reacții violente când sunt inițiate corespunzător. Datorită propietăților aerului, considerat un amestec de gaze compresibil, în urma detonării unei substanțe explozive va avea loc apariția unei discontinuități în valorile presiunii, densității și temperaturii mediului.

O undă de șoc în aer (figura 5.1 ) este complet caracterizată dacă sunt cunoscute trei valori independente: prima – intensitatea inițială a șocului sau numărul ei Mach sau viteza particulei, a doua – durata fazei pozitive și a treia – impulsul (produsul forță – timp) pe o suprafață unitară. Uneori este de dorit să se cunoască și timpul de sosire (timpul necesar undei de șoc să parcurgă distanța ce separă încărcătura explozivă de obiectiv).

pf

Figura 5.3 Alura curbei presiune – timp pentru o undă de șoc în aer

Calculul cantității nete de exploziv QN

kg (5.1)

în care: – ki este coeficientul de echivalență TNT al materiei explozive “i”

(exemple în tab. 2.1);

Qi este cantitatea de materie explozivă “i”, exprimată în kg.

Tabelul 5.2 Coeficientul de echivalență TNT la efectul exploziei în aer, pentru câțiva explozivi brizanți și amestecuri explozive (AASTP-1, pag. II-5-94)

Calculul distanței scalate Z

m (5.2)

în care: – R este raza de la locul potențial al exploziei până la locul unde

se evaluează efectul undei de șoc în aer;

Calculul suprapresiunii în frontul undei de șoc pf

Suprapresiunea în frontul undei de șoc, pf, se calculează cu relația:

(5.3)

unde:

Pa – presiunea aerului în momentul detonației bar;

Z – distanța scalată m. Semnificația acestui termen se prezintă ulterior.

W – echivalentul în kilograme TNT a substanței explozive;

R – distanța în metri care separă locul de dispunere a explozivului și ținta, obiectivul, considerat.

Distanța scalată, Z, este o mărime teoretică ce face concordanță între cantitatea și tipul de exploziv ce se detună, condițiile atmosferice în acel moment pe de o parte, încărcătura și atmosfera standard pe de altă parte în scopul obținerii aceluiași efect la spații egale cu cubul distanței exploziv – țintă. Ea se stabilește astfel:

(5.4)

în care: fd – factorul de distanță;

R – spațiul ce separă obiectivul de încărcătură m;

W – echivalentul în TNT a cantității de exploziv întrebuințat Kg.

Aplicațiile numerice ale căror rezultate sunt prezentate în continuare, privind evaluarea suprapresiunii în frontul undei de șoc generată de detonația unei încărcături explozive, permit stabilirea unor distanțe de siguranță și evaluarea efectelor asupra diferitelor obiective aflate în vecinătatea locurilor unde se operează cu încărcături explozive pentru crearea breșelor.

Pentru aprecierea efectelor detonației asupra diferitelor obiective (considerate ținte) în care se dorește realizare unei breșe, se poate folosi tabelul 5.4.

Prezenta aplicație a fost efectuată pentru încărcături explozive, cu diferite mase, în conformitate cu valorile calculate pentru dispozitivele explozive prezentate în capitolul anterior, varianta I și II (vezi fig 4.8). Alegerea distanței de siguranță se face în funcție de obiectivele existente în zona în care se realizează aplicația de creare a breșelor, precum și în funcție de gradul de risc acceptat de su în misiunea ordonată. Pentru a alege valorile critice acceptabile ale suprapresiunii în frontul undei de șoc se va consulta tabelul 5.4.

Efectul fragmentelor secundare

Statisticile arată că în război 70% din pierderile umane sunt datorate rănirii cu schije și fragmente secundare. Cercetările din domeniu au stabilit că energia letală a unei schije este de 79 jouli.

În acest capitol s-au evaluat efectele proiecției de fragmente secundare provenite din breșă ca urmare a detonației încărcăturilor explozive.

Tabelul 5.3 Rezultatele evaluării letalității fragmentelor secundare pentru cazul detonației dispozitivului exploziv în contact cu peretele

Din tabelele de mai sus se poate observa că energiile cinetice totale ale fragmentelor secundare, rezultate în urma creării breșei depășesc limita de letalitate de 79 J. Această concluzie poate să fie totuși comentată:

dacă întreaga masă dizlocată impactează persoanele atunci se îndeplinește condiția critică de rănire mortală;

dacă masa totală se divide în mai multe fragmente individuale, atunci trebuie evaluat efectul fiecăreia în parte;

presupunând că se desprinde o cărămidă cu masa de 3 kg, energia ei cinetică devine ca cea indicată în tabelele de mai sus, marcate cu *;

se observă că în cazul utilizării dispozitivelor explozive se depășește criteriul limită de letalitate.

Estimarea efectului asupra diferitelor obiective, plasate la distanța R

Estimarea efectului se face prin încadrarea și compararea valorii suprapresiunii în frontul undei de șoc pf cu valorile acesteia, care produc anumite efecte, așa cum se observă în tabelul următor:

Tabelul 5.4 Valorile suprapresiunii în frontul undei de șoc pf, ce produc diferite distrugeri [19]

Pentru estimarea efectelor exploziilor în aer, se pot utiliza și valorile exploziei de referință, înregistrate pentru detonația în aer a unei sfere de 1 kg TNT, la temperatura de 15 0C și pa = 1,01325 bar. Valorile suprapresiunii în frontul undei de șoc în funcție de distanța scalată sunt prezentate în tabelul 5.5.

Tabelul 5.5 Valorile suprapresiunii în frontul undei de șoc în funcție de distanța scalată [19]

5.5 Propulsia de schije si fragmente

Cu toate că au fost publicate rezultatele efectelor multor accidente și detonații controlate, care au implicat detonația explozivilor brizanți, doar puține informații se referă la proiecțiile de fragmente și schije apărute în urma exploziilor dei. Astfel, este foarte dificil de a stabili relațiile de calcul și criteriile de proiectare pentru protecția obiectivelor și personalului față de efectele utilizarii dei.

Criteriile și relațiile de calcul, utilizate curent de către țările membre NATO, se bazează pe experiența practică a Germaniei, Regatului Unit al Marii Britanii și Statelor Unite ale Americii. Acestea au la baza studiilor lor "fragmentul standard", definit ca fragmentul ce are o energie cinetică de 79 J sau mai mare, care impactează o suprafață de 56 m2. Suprafața menționată este o măsură a probabilității de lovire.

Problema determinării efectului fragmentelor sau schijelor propulsate la explozie este una foarte complexă, iar soluția sa trebuie să includă un număr mare de variabile. Din păcate unele dintre acestea sunt dificil de definit exact, datorită complexității fenomenelor.

Detonația unei dei spre exemplu în interiorul unei construcții poate să producă 4 tipuri de proiecții:

1) Schije rezultate din propulsia de schije, fragmente a dei;

2) fragmente rezultate din tavanele construcțiilor;

3) fragmente din structura construcției;

4) elemente rezultate din craterul exploziei.

Punerea problemei

Analiza problemei proiecțiilor de fragmente, evaluarea efectelor acestora asupra diferitelor obiective și estimarea riscurilor potențiale este foarte dificilă. Tehnicile de calcul și cele experimentale utilizate sunt mult mai puțin evoluate față de cele utilizate la studiul undei de șoc în aer. Aceasta din urmă este definită prin legile de similitudine (legi scalare) care apreciază efectul undei de șoc prin cunoașterea caracteristicilor explozivului și poziția obiectivului față de exploziv.

Model de rezolvare a problemei

Schijele rezultate la detonația unei dei sunt caracterizate de distribuția de masă și numărul de fragmente, cu respectarea masei inițiale a parții propulsate a dei și a vitezei inițiale a fragmentelor. Paragrafele ce vor fi expuse în continuare descriu câteva metode de evaluare a acestor caracteristici.

Prin analizarea traiectoriilor fragmentelor și schijelor este posibil să se determine o altă caracteristică, densitatea de fragmente.

Viteza inițială a schijelor

Atunci când nu este posibilă efectuarea unor măsurători în experimentele de fragmentare, viteza fragmentelor poate fi calculată (estimată) cu relația lui Gurney:

(5.5)

în care:

– este viteza lui Gurney (o constantă dependentă numai de exploziv);

– raportul dintre masa căptușelii metalice (masa totală a fragmentelor) și masa de explozivi;

n- este un număr întreg egal cu 1, 2, 3 pentru configurații simetrice plane, cilindrice și sferice.

Tabelul de mai jos (5.6) este o recentă compilare a datelor experimentale efectuate în SUA, pentru viteza lui Gurney, pentru câțiva explozivi brizanți.

Tabelul 5.6 Valorile vitezei lui Gurney pentru câțiva explozivi secundari

Balistica exterioară a schijelor și fragmentelor

Dacă sunt cunoscute distribuția de masă și viteza inițială a fragmentelor, este posibil să se estimeze densitatea de fragmente și vitezele de impact prin analizarea traiectoriei fragmentelor. Forța de atracție gravitațională poate avea o influență semnificativă asupra traiectoriei fragmentelor, la distanțe mari de locul exploziei.

Proprietățile balistice ale fragmentelor

Dacă se presupune că schijele rezultate în urma detonației unei dei sunt asemănătoare din punct de vedere geometric, masa fragmentului și secțiunea sa transversală sunt dependente conform relației:

(5.6)

Valoarea lui k, denumit și factor de formă sau densitate balistică, poate fi determinată prin măsurarea maselor și secțiunilor transversale ale fragmentelor recuperate după efectuarea testelor de efect exploziv (de exemplu la puțul de eclatare). Deși valoarea lui k diferă de la un caz la altul, spre exemplu pentru proiectilele de oțel forjate (monobloc) și bombele explozive de fragmentație, valoarea medie a lui k este de 2.61 g/cm3. Pentru bombele fugase se aplică valoarea 2.33 g/cm3. Alte valori ale coeficientului k sunt date în tabelul următor. Din tabelul următor se observă că schijele de formă cubică din oțel au k=4.27, sferele de oțel k=5.89, calculate ținând seama de densitatea oțelului, ceea ce ne oferă un bun indiciu a gradului de pericol a fragmentelor propulsate dintr-un dei fata de o munitie clasica.

Tabelul 5.7 Valorile factorului de formă k

Traiectoria fragmentelor

În timpul mișcării în aer, din locul exploziei până la locul de impact cu obiectivul sau solul, asupra fragmentelor (schijelor) acționează forțele de rezistență la înaintare și de atracție gravitațională. Sub formă matematică mișcarea este reprezentată sub forma unor ecuații diferențiale neliniare care nu pot fi rezolvate analitic. Dacă se neglijează forța de greutate, ecuația diferențială a mișcării poate să fie integrată, utilizând un coeficient de rezistență la înaintare mediu și constant. Se obține viteza fragmentelor, ca o funcție exponențială de distanța R față de locul exploziei:

(5.7)

unde: – Vp este viteza inițială a schijelor (viteza de propulsie);

– L este un parametru definit de relația:

(5.8)

relație valabilă în ipoteza în care fragmentele sunt geometric asemănătoare și caracterizate de factorul de formă k ( – densitatea aerului, cf – coeficientul de rezistență la înaintare).

Parametrul L este distanța la care viteza rămasă a fragmentului este 1/3 din valoarea inițială. El poate să fie exprimat cu relația:

(5.9)

unde: L1 este distanța corespunzătoare unității de masă.

De exemplu dacă k 2.6 g/cm3 și cf 1.28, atunci L1 247 m/kg1/3 în aer standard.

De asemenea, se poate spune că niciodată vitezele de impact nu sunt mai mari decât viteza la căderea liberă, dată de relația:

, (5.10)

pentru unghiurile mari de lansare.

Acest lucru înseamnă că, în primă aproximație, viteza poate să fie calculată cu relația exponențială (ce nu ține seama de gravitație pentru unghiurile de proiecție mici și la impact apropiat cu locul exploziei. Pentru zonele îndepărtate se poate lua ca viteză terminală (rămasă), cea calculată la căderea liberă.

Criteriile de efecte

În scopul stabilirii unor criterii de gravitate a efectelor exploziilor dei, a efectelor fragmentelor și schijelor, au fost propuse de-a lungul timpului o mulțime de viteze de impact și mase ale fragmentelor. Standardele NATO, referitoare la securitate, propun o valoare de referință pentru energia cinetică de impact. Aceasta are o valoare de 79 Joules. (58 ft.lb) sau mai mare și definește fragmentele sau schijele periculoase. Această valoare corespunde efectului de scoatere din luptă în majoritatea cazurilor de expunere și corespunde unei plaje largi de fragmente cu mase cuprinse între câteva grame la câteva kg.

6. LIMITAREA EFECTELOR EXPLOZIEI ASUPRA LUPTĂTORULUI

6.1 Rănile prin suprapresiune provocate asupra capului

Zona cea mai sensibilã la rãnile provocate de suprapresiune este urechea. Este general acceptat faptul cã pragul de perforare al timpanului este cuprins între 0,35atm. și 0,5atm. Persoanele supuse unei suprapresiuni mai mici de 0,35atm. pot totuși simți durere și / sau surzi. Oricum, acestea nu dureazã timp îndelungat (sub 36h) dar pot reduce capacitatea de comunicare pe scurtã duratã. O suprapresiune de 1atm., dã naștere unei probabilități de 50% de perforare a timpanului. O probabilitate de 95% este prevãzutã pentru perforarea timpanului la o suprapresiune de 2 atm. Perforarea timpanului nu este o ranã serioasã (care sã punã în pericol viața) și în majoritatea cazurilor se va vindeca spontan. Nu este ieșit din comun ca unei victime a perforãrii timpanului sã-i fie prescrise antibiotice, pentru a evita infecții în urechea mijlocie. Pentru suprapresiuni de aproximativ 1atm., nu a fost stabilit în mod clar un cuantum al rãnilor provocate urechii mijlocii și interne. Oricum se cunoaște că acestea depind de douã seturi de variabile. Primul set este din categoria variabilelor geometrice. Acestea include rezistența membranei timpanului, vârsta, antecedentele medicale ale urechii și susceptibilitatea unei traume acustice. Al doilea set este din categoria poziționării geometrice, care derivã din explozie. Acestea includ presiunea de vârf, coeficientul presiunii de început, durata fazei pozitive și reflexia undei de șoc. Nivelele de vulnerabilitate și toleranțã diferã de la o persoanã la alta. Ele sunt determinate de urmãtorii factori: poziția persoanei fațã de încãrcãturã în momentul exploziei, orientarea capului și a corpului, condițiile de mediu. Daunele lanțului oscicular din urechea mijlocie este oarecum neobișnuit și pot fi reparate cu un grad înalt de succes prin tehnicile medicale din prezent. Oricum, este posibil un anumit grad de pierdere a auzului. Afecțiunile urechii interne vor rezulta în mod invariabil prin anumite grade de pierdere permanentã și ireversibilã a auzului. În timp ce pierderea auzului nu este o ranã care sã amenințe viața, consecințele psihologice pe termen lung nu trebuie ignorate.

Hemoragiile interne se pot produce în cavitatea nazalã, gurã și laringe. Aceste cazuri nu sunt considerate rãniri serioase. Probabilitatea unei hemoragii în aceste regiuni apar la peste 3atm., bazându-se pe rezultate din testãri pe animale.

Afecțiunile ochilor sunt în mod obișnuit asociate cu fragmentația, rareori cu suprapresiunea. Afecțiunile creierului sunt asociate în mod uzual cu impactul (datorat undei de șoc sau contactului cu o suprafață rigidã).

Figura 6.1 Luptători în misiune de neutralizare a unei muniții

6.2 Rănile prin suprapresiune provocate asupra torsului și abdomenului

Ariile cele mai susceptibile la rãniri datorate suprapresiunii din regiunea toracicã sunt interfețele dintre medii de densități diferite.

6.3 Rănile prin suprapresiune provocate asupra plămânilor

Schimbul de oxigen, pe care îl facem în timpul respirației normale, cu dioxidul de carbon pe care corpul îl eliminã, se desfășoară la nivelul microscopic (în plãmâni) printr-un proces de difuziune. Fiecare plãmân conține peste 300 milioane de sãculeți cu aer numiți alveole.

Aceste alveole au o grosime de aproximativ 0,2 microni, aproximativ de 375 ori mai subțiri decât pãrul uman. Este binecunoscut faptul cã presiunea se transmite prin apã mai repede și cu o intensitate mai mare decât prin aer.

De asemenea, este bine cunoscut faptul cã aerul (gazul) este compresibil iar apa incompresibilã. Când o undã de suprapresiune lovește corpul victimei, o micã parte este reflectatã, dar partea care rãmâne penetreazã și circulã prin corp.

Pe mãsurã ce aceastã undã de suprapresiune traverseazã masa vâscoasã (apa + componente) din cavitatea toracicã, ea vine în contact cu alveolele delicate. Presiunea crește în jurul pereților alveolelor și poate comprima gazele din aceastã arie. Aceastã comprimare poate produce rupturi ale pereților alveolelor, vaselor de sânge și capilarelor din jur, conducând la hemoragii interne. O hemoragie de proporții în interiorul plãmânilor poate împiedica serios respirația și conduce la moarte. Lucrãri recente din Marea Britanie ale firmei Cooper și alții sugereazã cã rãnile produse plãmânilor de suprapresiune, pot fi provocate și de accelerația internã a pereților toracelui, cauzatã de impactul undei de presiune cu spatele. Odatã ce unda de soc a traversat plãmânul, gazele comprimate din alveole pot trece printr-o expansiune (de recul) care în unele cazuri conduce la embolie dacã aerul este împins forțat înapoi în vasele de sânge. Pentru mase ale încãrcãturii de sub 20 kg, limita de la care este afectat plãmânul este estimatã la aproximativ 2,7atm iar o probabilitate de 50% de afecțiuni grave este estimatã la 5,5atm. Aceste presiuni pot fi atinse ușor cu mai puțin de ¼ kg. explozibil puternic la o lungime de braț. În ultimii ani, o atenție crescutã s-a acordat leziunilor provocate de suprapresiune stomacului și organelor interne. Expunerea acestor organe la suprapresiune poate conduce la hemoragii ale țesuturilor ce înconjoarã vasele sanguine delicate.

Ca urmare, pot produce o slãbire gravã a pereților organelor interne de aici rezultând perforãri și infecții. Aceste rãni sunt oarecum mai greu de detectat, și pot provoca probleme pe termen lung, atât timp cât sunt puține date despre rãnile din regiunea abdominalã.

Această regiune are o limitã de tolerantã comparabilã cu cea a plãmânului.

6.4 Rănile prin suprapresiune provocate asupra extremităților

Rănile serioase asupra extremităților (mâini, brațe, picioare și tălpi) au loc atunci când acestea sunt expuse unei presiuni foarte mari de peste 15atm. Deoarece părțile acestea ale corpului nu conțin gaze, sunt în mod esențial noncompresibile. Rãniri care sã conducã la amputare traumaticã au loc (de obicei în secțiunea de mijloc a membrului) dacã extremitățile sunt expuse la presiuni cu mult peste limita la care este afectat plãmânul. Cum suprapresiunea scade foarte rapid în funcție de distanțã, nu este imposibil ca o victimã aflatã în imediata apropiere a unui dispozitiv exploziv sã sufere o amputare a unui membru, dar sã nu-i fie grav rãnit plãmânul.

Vestele, ori costumele de protecție ușoare, singure, au fost găsite ineficiente în a reduce suprapresiunea. De fapt, publicații recente au demonstrat cã armura de corp ușoară poate crește suprapresiunea înãuntrul cutiei toracice (deci crescând riscul unor afecțiuni ale plãmânilor și abdomenului).

6.5 Răni provocate de accelerare

Rănile produse de accelerație pot fi de douã feluri. Prima este trauma obținută când o parte a corpului este lovitã de un fragment de proiectil, a doua este determinatã de accelerația corpului datoratã suflului cauzatã de coliziunea unui val de presiune determinat de suflul exploziei cu corpul victimei. Accelerația diferitelor părți ale corpului este funcție de talie, profil și masa persoanei, în relație cu parametru undei de soc. Tipurile de rãni produse de accelerație pot fi clasificate de la minore la nesupraviețuire (o ranã închisã la cap cu pierderea conștiinței). Amputarea unui membru este de asemenea inclusã în aceastã clasificare. Nivelele de tolerantã împotriva accelerãrilor corpului provocate de explozie nu au existat pânã recent. Makris et Al., bazat pe o serie de teste conduse de RCMP în octombrie 1994, au realizat (calculat) nivelele de toleranțã la rãniri ale capului provocate de explozie, bazate pe suprapresiune. Descoperirile aratã cã rãnirea capului prin accelerãri induse de explozie este mai serioasã decât rãnirea gâtului si pieptului produse de explozie. Pe baza datelor RCMP rãniri minore ale capului pot fi suferite de cãtre indivizii neprotejați expuși la presiuni de 1 atm. și rãniri critice pânã la mortale pentru expunerea la presiuni de 3 atm. Aceste limite pot fi ridicate la valori mult mai mari pentru persoane care poartã protecție pentru cap S.O.T.A. (4 atm. pentru rãniri ușoare și 8 atm. pentru răniri critice) cele mai bune căști pentru EOD/IED pot reduce cu 90% accelerațiile asupra capului provocate de explozii.

Atentie: Este important de notat cã aceste cãști de protecție S.O.T.A. nu oferã aceeași protecție împotriva accelerațiilor capului provocate de expunerile din fată în comparație cu expunerile din spate. Pe baza datelor RCMP, din teste, un purtãtor de cască EOD. S.O.T.A. care este expus unei explozii va beneficia de un nivel ridicat de protecție (aproximativ 89% reducere la 2 atm.) decât un purtãtor al aceleiași cãști cu spatele la explozie (aproximativ 58% la 2 atm.). Tehnicienii EOD/IED trebuie sã-si planifice apropierea de dispozitivele explozive respectând distantele de siguranță, trebuie sã-si planifice cu grijã când să întoarcã spatele dispozitivului exploziv pentru a se retrage.

Grupul canadian R&D, în 1995 a produs un grafic de tolerantã pentru suprapresiune si accelerări ale capului produse de explozie în funcție de încărcătură, masã si distanță pentru cineva care poartă costum protector și cască.

A fost posibilã corelarea severității rănilor capului la suprapresiuni provocate de explozie pentru diferite teste ale cãștilor, din dependenta respectivã a accelerațiilor capului induse de explozie mãsurate ca o funcție a suprapresiunii. Nivelele rãnirilor produse de accelerațiile induse de explozie pentru casca si costumul EOD 7B sunt arãtate grafic în fig. 4.0, alãturi de ariile de rãnire de suprapresiunii exploziei. Formatul prezentãrii în fig. 4.0 conține informații SOTA pentru tehnicienii pirotehniști, unde este oferitã o linie cãlãuzitoare pentru probabilitãțile rãnirilor prin suprapresiune si accelerarea capului provocatã de explozii în funcție de masa încãrcãturii și distantã. Sã luãm în considerare urmãtorul exemplu: Bazându-ne pe protecția oferită de costum și cască numai împotriva suprapresiunii, o persoană care stă în fata unei încãrcãturi de 8 kg de TNT la o distanțã de 2m ar avea o șansă de peste 99% de supraviețuire. Pentru aceeași încărcătură și distanță accelerația provocată de explozie va provoca rănirea capului, cu o probabilitate de 90%, ariile de rănire și supraviețuire sunt considerabil mai mici decât acelea pentru suprapresiune și impactul corpului cu pãmântul. Oricum, casca EOD 7B poate juca un rol important în protejarea și limitarea severității rănirilor.

Se poate sesiza că dacă, căștile care sunt expuse la explozie au un vizor montat rigid, ariile de rănire ale capului sunt substanțial reduse iar supraviețuirea este mult mai sigură – în comparație cu căștile EOD 7B care nu au vizor (cu fața neprotejată la explozie). O rănire critică până la letentă poate avea loc pentru o încărcătură și distantă care să producă o suprapresiune de 3,5 atm. comparativ cu aproximativ 8,5 atm. pentru persoana care poartă o cască și un costum EOD și se află îndreptată cu fața la explozie. Răniri moderate pot avea loc la presiuni mai mici pentru expunere cu spatele comparativ cu cazul expunerii din fată a unei persoane echipate cu EOD 7B la mai puțin de 1 atm. comparativ cu aproximativ 4 atm.

Pentru a minimaliza posibilitatea rănirilor serioase sau letale, rezultã din fig. 11 cã un pirotehnist trebuie sã ia în considerare urmãtoarele: masa încărcăturii, distanța, tipul căștii cu mențiuni speciale despre metoda atașãrii vizorului și orientarea fațã de dispozitivul exploziv.

6.6 Răni provocate de decelerare

Acestea au loc când victima se lovește de o suprafațã rigidã în urma exploziei. Rãnirile pot fi vânãtãi , zgârieturi, pânã la fracturi, organe rupte și rãniri masive ale creierului. Coloana și mãduva spinãrii sunt structuri foarte delicate pentru care rãnirile pot provoca afecțiuni pe termen lung, inclusiv paralizii. Fig. 5.0 aratã accelerația corpului pentru o expunere la 2,8 atm. suprapresiune urmatã de un impact cu o suprafațã durã (otel, beton, asfalt) produs de 2,0 atm. suprapresiune frontalã. Fig. 5.0 aratã accelerația și decelerația capului când un manechin stând la 3m de încãrcãturã ia contact cu pãmântul ca urmare a detonãrii a 6,3 kg. de Magnapak [explozibil (aproximativ 2,8 atm. suprapresiune)].

În timpul seriilor de teste asupra suprapresiunii, RCMP au observat douã traiectorii ale corpului diferite. Prima rezultã în impactul pe spate. A doua rezultã dintr-un impact cu partea din fatã a corpului. Figurile 6.1 si 6.2 sunt o comparație între rãnirile corpului și capului unor indivizi protejați și neprotejați pentru impactul frontal și din spate al corpului cu pãmântul. Vitezele de impact indicate în ilustrație au fost mãsurate folosind un film de mare vitezã (500 de imagini pe secundã). Încãrcãtura a fost de 8 kg de dinamitã 75% la 3 m. Suprafața de impact în acest caz a fost o suprafațã tare, pentru a simula o cãdere pe oțel, beton, asfalt etc.

Luând în considerare în primul rând cazul descris în fig. 6.1 unde manechinul are un impact cu pãmântul cu spatele, pe baza nivelelor de tolerantã la impact acceptate, un om neprotejat ar suferi o rãnire a capului criticã pânã la letalã, rãniri severe ale coloanei vertebrale și rãniri serioase ale organelor din regiunea toracicã si abdominalã. Un costum pirotehnic S.O.T.A. și o cascã le reduc la un nivel moderat pentru cap, piept și abdomen.

Un alt fapt implicã viteza de impact a pieptului când individul este trântit pe spate. Pânã acum câțiva ani, fabricanții de costume pirotehnice montau, în mod tipic, aparate radio pe partea din spate a costumelor pe aceeași linie cu coloana vertebralã. Fiind trântit pe spate în aparatul radio, în unele cazuri, individul suferã paralizii si afecțiuni grave ale coloanei. Este opinia Grupului Canadian R&D cã nimic nu trebuie montat pe partea exterioarã din spate a costumului pirotehnic, din cauza potențialului pericol în cazul unei cãderi. Este surprinzãtor si dezamãgitor de constatat cã unii fabricanți de costume pirotehnice insistã totuși în a amplasa dispozitive rigide (radiouri etc.) pe spatele jachetei, în dreptul coloanei.

Scopul prezentării rănilor de accelerare și decelerare este de a aduce în atenția tehnicienilor EOD factorii de risc la care sunt expuși.

6.7 Zone sensibile

Cele mai afectate părți ale corpului uman pot fi capul, gâtul, toracele și abdomenul. Zona cea mai sensibilã la rãnile provocate de suprapresiune este urechea. Rãnile provocate acesteia nu sunt de obicei letale, dar în timp pot provoca traume psihologice. Afecțiunile ochilor sunt în mod obișnuit asociate cu fragmentațiile, iar cele ale creierului sunt asociate cu impactul.

Ariile cele mai susceptibile la rãniri datorate suprapresiunii, din regiunea toracicã, sunt interfețele dintre medii de densități diferite. O hemoragie de proporții în interiorul plãmânilor poate împiedica serios respirația și duce la moartea accidentatului. În ultimii ani, o atenție deosebitã s-a acordat leziunilor provocate de suprapresiune stomacului și organelor interne. Aceste rãni sunt oarecum mai greu de detectat și pot provoca probleme pe termen lung.

Deși capul si gâtul reprezintã numai 12% din suprafața corpului, acestea sunt responsabile pentru procentajul mare de rãniri serioase sau fatale. De asemenea, printre zonele cele mai sensibile pot fi incluse creierul, cutia cranianã și ochii.

Cap și gât

Printre zonele cele mai sensibile pot fi incluse creierul și cutia cranianã.

De asemenea, ochii sunt foarte vulnerabili la rãniri prin fragmentație. Limita lor de perforare poate fi de 2 ori mai micã decât cea a pielii. Limitele de rãniri moderate ale ochilor include leziuni ale corneei, contuzii ale nervului optic sau leziuni ale retinei, cu desprinderea acesteia.

Aceasta se poate întâmpla la viteze de 15 m/s pentru un fragment de sticlã de 10 gr. Rãniri serioase ale ochilor pot avea loc la viteze mult mai mici decât rãnile echivalente ale pielii cu efecte pe termen lung substanțial mai mari.

Figura 6.2 Căști ale costumelor de protecție balistică

Piept și abdomen

Penetrarea ori impactul unor fragmente în aceste regiuni pot avea consecințe devastatoare. Zonele sensibile ale pieptului includ inima, vasele sanguine mari, coloana vertebralã, traheea, esofagul și plãmânii. În regiunea abdominalã, zonele sensibile includ organele solide, coloana vertebralã, vasele sanguine mari și traiectul gastro-intestinal. Bazându-ne pe distribuția rãnirilor la victimele exploziilor în Irlanda de Nord, se pare cã rãnile penetrante în cavitatea toracicã și abdominalã sunt slab prognozabile.

Figura 6.3 Protecția pieptului și abdomenului cu ajutorul costumelor de protecție balistică

Extremități

Cele mai serioase rãniri prin fragmentație pot produce amputãri traumatice.

În conformitate cu Scala Abreviatã a Rãnirilor a AAAM (AIS), amputãrile pot fi clasificate în funcție de natura lor (capacitatea) de a amenința viața.

De exemplu: amputarea a pânã 3 degete de la mânã sau picior este clasificatã ca o rãnire moderatã, amputarea de la genunchi este clasificatã severã și secționarea arterei femurale poate fi fatalã. Din nou, probabilitățile nu iau în considerare handicapurile pe termen lung sau / și traumele psihologice rezultate.

Fig. 3.0 aratã zonele corpului care pot suferi afecțiuni critice prin rãniri penetrante.

De asemenea, sunt arãtate ariile care pot suferi rãniri severe care sã amenințe viata și rãniri serioase care nu amenință viața în mod imediat.

Aceastã ilustrație demonstreazã care părți ale corpului necesitã protecție maximã împotriva penetrãrii prin fragmentație.

Figura 6.4 Protecția extremităților cu ajutorul costumelor de protecție balistică

6.8 Viteza fragmentelor și puterea de rănire

Fragmentele primare sunt cele asociate cu distrugerea dispozitivului exploziv. Pentru cele militare, sunt posibile viteze ale fragmentelor de 2500 m/s sau mai mult.

Pentru DEI viteza fragmentelor (schijelor) este mai micã de obicei. În America de Nord si alte părți ale lumii, un tip comun de d.e.i. care produce schije este „bomba – țeavã”. Școala tehnicã a armatei daneze a creat un program computerizat care prezice viteza fragmentelor. Rezultatele lor sunt foarte interesante. De exemplu, o țeavă de oțel cu diametrul exterior de 32mm și pereții groși de 3mm încãrcatã cu exploziv foarte puternic, ca TNT, poate arunca fragmente cu o vitezã inițială de 1495m/s. Au calculat mai departe cã un fragment de 10g dintr-un asemenea dispozitiv poate cauza rãniri serioase unui individ neprotejat aflat la o distantã de 140m. Chiar încãrcate cu un explozibil ușor, fragmentele dintr-un asemenea dispozitiv pot atinge peste 1100m/s. Potențialul de rãniri al unui fragment depinde de câțiva factori: energia fragmentului (funcție de masã si viteza de impact), formã, densitate, proprietățile țesuturilor corpului uman și locul impactului. Fragmentele cu forme neregulate tind sã depoziteze o mare parte a energiei lor cinetice de dinaintea impactului în mod rapid de-a lungul traiectoriei rãnirii producând distrugerea țesuturilor.

Fragmentele secundare sunt cele antrenate de explozie, dar care nu fac parte din carcasa d.e.i. Acestea pot fi bucăți ale unei structuri (clãdiri), mobile, etc. Fragmentele secundare tind a fi de neregulate și pot avea de la sub un gram la câteva tone. Deși viteza lor inițială poate fi relativ scãzutã, raza și potențialul lor de rãnire poate fi substanțială. Echipamentul de protecție modern (costume si căști) (fig. 6.1, 6.2 și 6.3) trebuie sã ofere tehnicianului cel mai înalt nivel de protecție posibil, menținându-se la o greutate acceptabilã, confort si mobilitate. Este deci necesar un compromis în anumite zone, dar este de cea mai mare importantã ca o protecție maximã sã fie menținută în acele zone unde se pot produce afecțiuni critice

În scopul obținerii unei capacități maxime de a opri fragmentele cu panouri balistice, design – erii pot obține simulãri în laborator ale tipurilor de fragmente prin testarea unor materiale împotriva altora. O asemenea metodã de testare este neratificatã NATO STANAG 2920 V-50.TEST.

Aceasta nu a fost conceputã și nici nu trebuie sã fie folositã ca un instrument de comparație. Este foarte important de notat cã interpretarea datelor de evaluare ale V_50 este dificilã deoarece capacitatea de stopare (oprire) a unui panou de testare dat, este raportatã la teste ce folosesc numai simulatoare cu 17 fragmente granulate. În realitate probabilitatea ca noi D.E.I. sau minã militarã sã producã un fragment de aceiași masã și profil ca un simulator cu 17 fragmente granulate este nulã.

Pe parcursul multelor serii de teste de fragmentare întreprinse de Poliția Montanã Regalã Canadianã începând din 1981 s-a observat cã panourile de diferite compoziții ale materialelor având evaluãri identice la V_50 nu se comportã neapãrat în mod identic în cazul bombelor reale, în special a celor producând fragmente mici, ca de exemplu grenadele. A alege un material deoarece are o evaluare foarte bunã la V_50 poate apãrea potrivit pe hârtie, dar sã fie nefolositor pe teren. Asemenea teste de laborator sunt unele folositoare, dar nu pot fi asimilate în mod necesar sau ușor cu amenințările reale. Teste extensive sau dispozitive reale sunt deseori necesare pentru a stabili nivelele de protecție.

Figura 6.5 Costum de protecție balistică

6.9 Costum de protecție balistică

The EOD-7B Suit is a major improvement in existing Bomb Suit technology, and reflects the state of the art protection against overpressure, fragmentation, impact, body accelerations and heat. Special attention was also given to the improvement of confort, flexibilty, wearability and the problem of static electricity build up.

Din punct de vedere tehnologic costumul de protecție tip EOD-7B constituie o îmbunãtãțire majorã a costumelor pirotehnice existente și reflectã gradul mare de protecție împotriva efectelor unei încãrcãturi explozive asupra omului: suprapresiune, fragmentare, impact, accelerarea corpului și a inimii. O atenție specialã a fost de asemenea acordatã îmbunãtãțirii confortului, flexibilitãții, purtãrii mai comode și problemei acumulãrii electricitãții statice.

Costumul de protecție tip EOD-7B este cel mai avansat costum de protecție împotriva dispozitivelor de explozie prin proiecție, dispozitivelor improvizate de explozie și pentru recunoașterea dispozitivelor de explozie prin proiecție.

Din punct de vedere tehnologic costumul de protecție tip EOD-7B constituie o îmbunãtãțire majorã a costumelor pirotehnice existente și reflectã gradul mare de protecție împotriva efectelor unei încãrcãturi explozive asupra omului: suprapresiune, fragmentare, impact, accelerarea corpului și a inimii. O atenție specialã a fost de asemenea acordatã îmbunãtãțirii confortului, flexibilitãții, purtãrii mai comode și problemei acumulãrii electricitãții statice.

Costumul de protecție tip EOD-7B poate fi livrat împreunã cu costumul de rãcire al corpului tip BCS 3-A, cu sistemul de comunicații model HW-100/107, cu manipulatoarele telescopice și armura balisticã din oțel, atașabilã în buzunarele speciale ale costumului.

PANTALONII

Costumul este proiectat sã ofere protecție optimã în regiunile de jos ale picioarelor, știut fiind faptul cã de obicei acestea sunt mai puțin protejate. Gheata este ajustabilã permițând o acoperire foarte bunã și confortabilã a piciorului, indiferent de mãrimea ghetei / pantofului.

Pentru a asigura protecție optimã coloanei vertebrale și a rinichilor în timpul impactului datorat dispozitivelor de explozie prin proiecție, pantalonii au incorporat (pentru prima oarã) un sistem protector, proiectat corect din punct de vedere antropometric. Acest sistem protector al coloanei vertebrale are o lungime integral ajustabilã la diferite forme și mãrimi ale corpului. Proiectat pentru a se potrivi unei game largi de mãsuri ale corpului, protectorul este ancorat cu ajutorul bretelelor de tip M și cu o centurã autoajustabilã.

Scoaterea costumului este facilitatã de un fermoar special. Cu o mișcare scurtã și bruscã în sus, se deblocheazã și se deschide fermoarul în întregime.

Piciorul și inserțiile balistice conțin un sistem de dublurã (cãptușealã) care conferã confort pe timpul purtãrii și eliminã necesitatea unor benzi de siguranțã.

Pantalonii sunt echipați cu un costum de rãcire, cu pompa ancoratã pe piciorul stâng și un sistem de comunicare prin cablu, cu bobina ancoratã pe piciorul drept.

JACHETA

Jacheta a fost proiectatã sã ofere protecție optimã antifragmentare în jurul gâtului, organelor moi ale toracelui și în regiunea abdomenului. Armurile costumului se suprapun, pentru a asigura protecție antifragmentare continuã. Inserțiile balistice precurbate de pe braț sunt ușoare și pliabile în mare mãsurã, îmbunãtãțind flexibilitatea și reducând oboseala. Inserțiile balistice de pe braț sunt de asemenea îngustate (au o formã ascuțitã) cãtre mânã / încheietura mâinii, pentru a asigura maximã protecție a mâinii. Jacheta prezintã sistemul de scoatere rapidã, care permite îndepãrtarea cãștii și a jachetei în mai puțin de 5 sec. Cordonul de alimentare al sistemului de ventilație al cãștii și cablurile sistemului de comunicații au fost integrate în învelișul exterior al jachetei. Aceasta simplificã procedura de îmbrãcare și reduce posibilitatea încurcãrii accidentale a firelor.

INSERTURILE GÂTULUI, PIEPTULUI ȘI ABDOMENULUI

În gulerul din jurul gâtului se aflã un insert balistic din oțel, mãrind într-un mod considerabil protecția antifragmentare și îmbunãtãțind astfel zona de legãturã dintre cascã și guler. Inserțiile pieptului și abdomenului din armurã, au fost proiectate astfel încât sã ofere protecție în suprapresiune și, mai mult, sunt ușoare și mãresc în mod simțitor nivelul de protecție antifragmentare.

Inserțiile gâtului, pieptului și abdomenului sunt proiectate sã se suprapună, asigurând protecție antifragmentare continuă de la fața celui care poartă costumul până sub regiunea pubiană. Nivelele de protecție antifragmentare ale ambelor plăci, abdominală și a pieptului, pot fi în mod semnificativ mărite, atașând plăcile balistice tip MED-ENG SP-1500 (din oțel).

ELECTRICITATEA STATICÃ

Materialul învelișului exterior al costumului a fost special proiectat pentru acest costum; este un amestec de NOMEX, ARAMID și fibre de disipare a energiei statice. Aceste fibre sunt înfãșurate în jurul țesãturii pentru a asigura continuitatea antistaticã prin învelișul exterior. Aceasă mixtură elimină necesitatea sprayurilor antistatice care pot crea probleme.

Genunchii costumului și benzile pantofilor sunt echipate cu un reîncãrcãtor antistatic, pentru a asigura eliminarea încãrcãturii statice indiferent dacã stai în picioare sau cu genunchii îndoiți.

CASCA

Învelișul exterior al cãștii este realizat dintr-o structurã durabilã și ignifugã. Interiorul cãștii este conceput dintr-o carcasã pe care sunt impregnate mai multe straturi de fibre balistice de aramid. Cãptușeala interioarã de atenuare a impactului este compusã din burete de granule de polistiren expandat de cea mai potrivitã densitate.

Vizorul cãștii EOD-7B prezintã un sistem de prindere mobil, care permite o maximã absorbție a șocului, îmbunãtãțind protecția împotriva suprapresiunii, fragmentãrilor și a cãldurii induse prin explozie. Vizorul se constituie dintr-un termoplastic laminat, transparent și extrem de ușor. Partea interioarã a vizorului este de asemenea laminatã printr-un tratament care sã nu permitã gãurirea și zgârierea vizorului.

În cască există încorporat un sistem de ventilație accelerată. Ventilatorul și tubul de aerisire sunt acoperite cu un strat dublu de material ignifug. Suflanta căștii EOD-7B este un sistem silențios multi-ajustat care poate furniza în interiorul căștii până la 200 litri de aer pe minut. Sistemul de închidere al căștii este un sistem prin ancorare în patru puncte, conceput pentru a îmbunătății stabilitatea căștii și pentru a elimina deschiderea nedoritã. Sistemul de închidere al căștii EOD-7B depășește cerințele testelor din Europa și America de Nord pentru toate tipurile de căști de motocicletă cu sistem static, dinamic și antirostogolire.

SISTEMUL DE COMUNICARE

În casca EOD-7B este încorporat un sistem de comunicare care are control automat al amplificãrii. Acesta mărește sau scade automat nivelul volumului în interiorul căștii pentru a asigura o comunicare optimã și o calitate a sunetului cât mai bunã, independent de nivelul volumului. Sistemul de avertizare asupra mediului încorporeazã un amplificator al sunetelor ambientului cu opțiune de deconectare, care rejecteazã instantaneu sunete ale mediului care depãșesc 95 dB, pentru a evita un nivel prea ridicat al zgomotelor. Sistemul de avertizare asupra mediului este legat la un sistem de difuzoare stereo care se află în interiorul căștii. Aceasta permite celui ce poartã casca să perceapă zgomotele ambientului (prin sistemul de amplificare încorporat în cască sau prin sistemul de avertizare asupra mediului) mult mai bine decât dacă nu ar fi purtat-o. Sistemul de avertizare asupra mediului permite de asemenea localizarea zgomotelor exterioare.

SURSA DE ENERGIE

Sursa de energie este un microprocesor inteligent, cu sistem de conducere, care controlează multe diagnostice auto-analizate. Sursa de energie este echipatã cu propriu ei încărcător. În el sunt încorporate un tub pentru „drenarea” bateriei și un reîncãrcãtor automat, pe lângă un colector dinamic și un indicator al nivelului de încãrcare al bateriei. Câteva caracteristici ale sursei de putere sunt: indicatorul asupra timpului rămas disponibil în care se poate utiliza energia acumulatã pentru o încãrcare simulată a căștii; senzorul automat al tipului de baterie; semnalele de avertizare atunci când puterea bateriei scade pe perioada încãrcãrii. Sursa de putere emite semnale sonore de avertizare la fiecare 12 secunde atunci când puterea bateriei scade la 10% din capacitatea sa.

PROTECȚIA LA SUPRAPRESIUNE

Protecția la suprapresiune în cască este net superioarã. În faza de vârf a suprapresiunii se produce o micșorare cu limite cuprinse între 92% și 94%. Aceasta indicã faptul că micșorarea fazei de vârf a suprapresiunii este îmbunãtãțitã în condiții ale ambientului cu suprapresiune sporitã.

PROTECȚIA LA IMPACT

Casca tip EOD-7B întrunește sau chiar depășește cerințele standardelor pentru cascã de motocicletã. Testele confirmã cã, în vederea asigurãrii securitãții, accelerația nu ar trebui sã depășească nici 300 G, în cazul unei energii puternice a impactului, nici 200 G în cazul energiei scăzute a impactului, pentru aceasta fãcându-se mãsurãtori asupra unei machete în formã de cap dotatã cu instrumente de mãsurã.

EFECTELE ACCELERÃRII INDUSE PRIN EXPLOZIE ASUPRA CAPULUI

Cãștile de serie, pentru protecție împotriva dispozitivelor de explozie prin proiecție, au fost concepute pentru a reduce intensitatea maximã a accelerației cu 87% pentru o suprapresiune pulsatorie în exces de 2,7 atm., în teste conduse de Poliția Canadianã și Asociații de Biokinericã din Canada.

EOD-7B este costum de protecție împotriva Dispozitivelor de Explozie prin protecție (EOD), Dispozitivelor improvizate de explozie (IED) și pentru Recunoașterea Dispozitivelor de Explozie prin Proiecție (EOR). Rezultat al peste 10 ani de cercetare agresivã, noul costum al firmei MED-ENG SYSTEMS INC. este singurul fabricat sub licența Poliției Canadiene.

EOD-7B este o îmbunătățire majoră în tehnologia costumelor pirotehnice existente și reflectã gradul mare de protecție împotriva efectelor unei încãrcãturi explozive asupra omului: suprapresiune, fragmentare, impact, accelerarea corpului și a inimii. O atenție specialã a fost de asemenea acordatã îmbunãtãțirii confortului, flexibilitãții, purtãrii mai comode și problemei acumulãrii electricitãții statice.

EOD-7B este proiectat sã fie complet compatibil cu accesoriile MED-ENG, incluzând costumul de rãcire al corpului tip BCS 3-A, sistemul de comunicații model HW-100/107, manipulatoare telescopice și armura balisticã din oțel, atașabilã în buzunarele speciale.

Figura 5. Costum de protecție

Figura 6.6 Intervenția pirotehniștilor în mediul urban echipați cu costum de protecție balistică

Figura 6.7 Costume de protecție folosite în pirotehnice

Costumele EOD 7 și EOD 7B sunt formate din:

6.10 Măsuri generale de siguranță pe timpul lucrului cu explozivii și mijloacele de inițiere

Realizarea circuitelor electrice de inițiere [5, pg. 65÷69]

Dezizolarea capetelor reoforilor sau desfacerea reoforilor legați în scurtcircuit se face numai înaintea legării capselor la circuitul de inițiere.

Legarea reoforilor capselor în circuit, respectiv la cablul electric de ințiere se execută numai după terminarea confecționării și dispunerii încărcăturilor de exploziv.

Verificarea circuitelor electrice de inițiere

Verificarea rezistenței ohmice, respectiv a continuității circuitelor electrice de ințiere se face de la locul de declanșare a exploziei cu ajutorul unui ohmmetru avizat.

Valoarea rezistenței măsurate a unui circuit trebuie să corespundă cu cea calculată. Diferențele mai mari de 5 între valoarea rezistenței măsurate și calculate indică existența unor deficiențe în circuitul electric de inițiere care trebuie remediate.

Dacă rezistența măsurată este mai mare decât cea calculată, aceasta poate fi ca urmare a unor îmbinări incorecte/nestrânse sau capete de reofori oxidate sau murdare.

Dacă rezistența măsurată este mai mică decât cea calculată, aceasta poate fi ca urmare a unui scurtcircuit sau circuit derivat în cadrul circuitului electric de ințiere.

Dacă rezistența măsurată indică valoarea „” înseamnă că circuitul electric de ințiere este undeva întrerupt.

Distanțele de siguranță

Distanțele de siguranță de la circuitul electric de inițiere în care se folosesc capse electrice de joasă și medie intensitate la liniile electrice de înaltă tensiune, la stațiile radio – emisie fixe, mobile sau portabile sunt următoarele: (vezi tabelele 6.1 și 6.2)

Tabelul 6.1. Distanțe de siguranță față de liniile electrice de înaltă tensiune

Tabelul 6.2. Distanțe de siguranță față de stațiile de radio emisie fixe, mobile și portabile.

În cazul utilizării capselor detonante electrice de înaltă intensitate, distanțele din tabele se reduc la 1/3.

Înainte de începerea lucrărilor de distrugeri la care se folosesc capse detonante electrice vor fi scoase de sub tensiune liniile electrice și stațiile de transformare și distribuție aflate în apropiere la distanță mai mică decât cea de siguranță prevăzută.

În cazul folosirii capselor detonante electrice operațiile pregătitoare la suprafață și pe apă nu se vor efectua pe timp de furtună și descărcări electrice atmosferice, precum și dacă se constată producerea de schimbări în atmosferă, sucesibile să declanșeze descărcări electrice sau furtună.

Obligațiile șefului echipei EOD

Șeful echipei EOD execută numai lucrări pentru care este autorizat.

Înainte de declanșarea exploziei șeful echipei EOD îndepărtează personalul care nu este implicat în această operațiune.

Instruiește personalul trimis la posturile de pază.

Execută personal următoarele operații:

stabilește încărcăturile;

stabilește ordinea de aprindere;

pregătește amorsele;

realizează circuitul;

aplică amorsele;

conectează cablul la explozor și acționează explozorul.

Locul de retragere al personalului

Locul de retragere și adăpostire a personalului trebuie să fie în afara zonei de siguranță stabilită.

În cazul în care distanța la care se retrage personalul este mai mică decât cea prevăzută este obligatorie folosirea de adăposturi din beton sau din alte materiale corespunzătoare.

Adăposturile vor fi astfel construite, încât să asigure protecția împotriva materialelor rezultate în urma exploziei.

Înainte de evacuarea personalului, în vederea declanșării exploziei se iau măsuri pentru retragerea și adăpostirea utilajelor precum și pentru întreruperea alimentării cu energie electrică și pneumatică a rețelelor din zona de aruncare, indiferent de modul de inițiere.

Indicatoare de avertizare și posturi de pază în cazul sunt foarte important în cazul intervențiilor în situații de criză.

La limita zonei de siguranță pe toate drumurile și cărările care conduc la locul unde se efectuează distrugeri se instalează indicatoare avertizoare cu inscripția „Atenție se lucrează cu exploziv” și codul de semnalizare.

Distanțele minime de siguranță la care trebuie instalate indicatoarele avertizoare se stabilesc în funcție de modul de executare a lucrărilor de distrugeri.

Căile de acces către locul distrugerii muniției se închid cu bariere înainte de pregătirea pentru distrugere, iar pe timpul operațiilor de pregătire și declanșare a exploziei se instalează posturi de pază.

Declanșarea exploziei se va face dintr-un loc adăpostit, aflat la o distanță care să asigure protecția operatorului/șefului echipei EOD.

Anunțarea declanșării exploziei

Anunțarea declanșării exploziei în zonele publice, altele decât poligoanele militare autorizate, se va face prin semnale acustice date cu sirena, claxoane, trompeta sau în cazuri excepționale cu fluiere, după cum urmează:

Primul semnal – un sunet prelung

La acest semnal se execută următoarele:

întreg personalul cu excepția șefului echipei EOD părăsește zona de lucru și se îndreaptă către adăposturi;

se oprește circulația pe drumurile publice, căile ferate sau cele navigabile care nu se află în afara zonei de siguranță stabilită conform planului de acțiune EOD;

șeful echipei EOD verifică zona exploziei din punct de vedere tehnic, de protecție a utilajelor și al evacuării personalului;

după ce constată că totul este în ordine dispune să se dea al doilea semnal de avertizare.

Al doilea semnal – două sunete prelungi

La al doilea semnal, în funcție de modul de inițiere, șeful echipei EOD execută următoarele:

legarea cablurilor electrice de inițiere la sursa de inițiere;

legarea capsei pirotehnice cu fitil de amorsare la rețeaua de fitil detonant sau;

legarea sistemului de inițiere NONEL la sursa de inițiere.

După verificarea legăturilor șeful echipei EOD dispune să se dea al treilea semnal.

Al treilea semnal – un sunet scurt urmat de semnalul vocal „Arde”

Acesta este semnalul de inițiere și darea focului. După acest semnal șeful echipei EOD decanșează explozia.

Al patrulea semnal – trei sunete scurte

Acesta este semnalul de terminare a distrugerii care se dă în cazul când există siguranța că toate încărcăturile au explodat.

După semnalul de terminare a distrugerii personalul de la posturile de pază poate părăsi locurile de adăpost, fără să se întoarcă la locul unde s-a produs distrugerea.

Codul de semnalizare trebuie afișat în locurile vizibile la intrare în zona de pericol. Semnalele convenționale de începere și încetare a detonării controlate fac parte din înștiințarea publică care se comunică populației locale.

7. EFECTE PSIHOLOGICE ALE EXPLOZIEI ASUPRA ECHIPEI DE INERVENȚIE

7.1 Considerații generale

Efectele locale calificate drept severe, situate deasupra unui potențial de repercusiuni pe care îl are corpul uman luat ca întreg, cel mai important dintre ele este sindromul care se referă în mod uzual la "șoc".

În cazul vătămărilor datorate exploziilor puternice (când apar suprapresiuni mari în frontul undei de șoc) se observă aproape întotdeauna fenomenul de șoc: fața este palidă, corpul acoperit de sudoare, pulsul este foarte încetinit (sub 60 de pulsații pe minut), temperatura scade sub normal. În unele cazuri a apărut (a fost posibilă dezvăluirea ulterioară a unei stări de) panica gravă cu spaimă intensivă și pierderea completă a liberului arbitru, putând merge până la abandonarea misiunii.

Pierderea cunoștinței și amnezia, sunt în general primele simptome observate.

Pierderea cunoștinței este de obicei imediată, dar ea poate surveni și mai târziu, durata de apariție a ei fiind:

sub 30 min. în 20% din cazuri;

de 9 până la 18 ore în 60% din cazuri;

2 – 5 zile în 20% din cazurile cercetate de specialiștii în domeniu.

S-au observat următoarele simptome neurologice:

paraliziile au fost rar întâlnite;

tremuratul este frecvent în mai mult de 50% din cazurile studiate;

instabilitatea reflexelor a fost observată în 25% din cazuri;

inegalitatea pupilară a fost determinată în 50% din cazuri.

7.2 Efectele patologice ale exploziilor asupra corpului uman

Cu ocazia studiilor efectuate s-a constatat că unda de șoc care se transmite prin aer se atenuează foarte rapid cu distanța față de centrul exploziei și este capabilă să cauzeze răniri doar pe o suprafață de teren relativ redusă comparativ cu cantitatea de materie explozivă.

Este mult mai probabil ca rănirile să fie cauzate de fragmentele primare provenite din munițiile bazate pe efectul exploziei (încărcătura de exploziv se află într-un container care prin fragmentare în momentul exploziei se transformă în schije de mare viteză) sau fragmentele secundare (fragmente provenite din dislocarea mediului în care sa produs explozia cum sunt pietre, cioburi de sticlă etc.) care sunt proiectate la distanțe eficace mult mai mari comparativ cu efectul undei de șoc.

Afectarea lanțului oscicular din urechea mijlocie destul de rară și majoritatea cazurilor poate fi rezolvate cu succes de medicina modernă. Oricum, pierderea într-o oarecară măsură a auzului este posibilă. Afectarea urechii interne duce inevitabil la pierderea permanentă și ireversibilă a acuității auditive.

Hemoragia internă poate să apară în cavitatea nazală, gură sau laringe. Nici unul din aceste cazuri nu sunt considerate răniri grave. Conform datelor publicate în urma testelor efectuate pe animale, în aceste regiuni hemoragia se produce când se depășesc 3 atm (44 psi).

Rănirea ochilor este datorată în mod obișnuit fragmentelor, rareori suprapresiunii dar și efectului nociv al luminii puternice apărute în urma exploziei și datorare “mingiei de foc”.

Afectarea creierului se datorează în mod obișnuit impactului (cu unda de șoc sau cu o

suprafață rigidă). În zona toracică zonele cele mai susceptibile la rănire datorate suprapresiunii, sunt zonele de trecere între medii cu densități diferite. La o suprapresiune de peste 2,5 atm se pot produce potențiale distrugeri fatale ale plămânilor și altor organe care prin natura lor dețin spații în care se află un fluid (lichid sau gaz), cum ar fi spre exemplu stomacul intestinele sau vezica urinară. În termeni simplii, este suficient pentru a descrie plămânii ca fiind striviți sau explodați. Deoarece organele din zona abdominală conțin fluide prin natura lor, pot de asemenea suferi hemoragii. În unele cazuri, aceste vătămări interne pot fi fatale, spre exemplu existând pericolul în cazul intestinelor, producerea unei peritonite.

Toleranța acestei regiuni la efectele suprapresiunii este comparabilă cu cea a plămânilor (zona cea mai vulnerabilă a corpului vezi § 6.3 din capitolul anterior).

Efectele de rănire secundare

Vătămările secundare datorate exploziilor, reprezintă totalitatea urmărilor datorate proiecției de fragmente (schije). Multe tipuri de materiale se transformă astfel în schije, atât cele provenite direct din fragmentarea învelișului încărcăturii explozive, cât și fragmentele de piatră, așchii de lemn sau cioburi de geam provenite din mediul sfărâmat. Aceste fragmente pot sau nu penetra corpul, în principiu, severitatea rănirilor datorate penetrării țesuturilor fiind determinată de aceiași factori prezentați în cazul gloanțelor (masă, viteză, energie cinetică, formă, mișcarea fragmentului în traiectul rănii, comportarea materialului adiacent fragmentului la impactul cu corpul etc.

Efectele patologice adiționale ale exploziilor

În cazul exploziei unei bombe cu destinație militară, sau a unei bombe artizanale (dispozitiv exploziv improvizat), rănirile pot fi datorate și căldurii degajate în urma detonației încărcăturii de exploziv.

Energia eliberată de explozie, este în parte sub formă de căldură care este direcționată sub forma unui val caloric transmis prin produșii de reacție rezultați.

Rănirile cauzate de căldură pot fi împărțite în două categorii:

răniri cauzate de valul caloric provenit în urma exploziei (mingea de foc);

răniri cauzate de arderea de lungă durată datorită aprinderii hainelor;

Un alt efect patologic adițional este inhalarea de praf rezultat în urma unei explozii.

Din câteva studii experimentale s-a estimat că densitatea minimă de praf în suspensie în aer necesară pentru a produce sufocarea unui om este de 100 g/m3.

7.3 Concluzii privind efectele nocive ale exploziilor

Conform celor prezentate se poate deduce faptul că efectele psihologice ale exploziei asupra oamenilor sunt greu sau chiar imposibil de evitat, mai ales pentru cei lipsiți de „antrenament”.

Se poate observa că deși personalul specializat de intervenție dispune de mijloace de protecție individuală, acestea nu asigură o protecție absolută, mai ales pentru cantități mai mari de exploziv.

Deși fenomenele care au loc sunt deosebit de complexe și sunt influențate de imperfecțiuni de material și de execuție, pe baza celor prezentate se poate concluziona că efectul prin schije și fragmente provenite din mediul conex poate fi controlat – în situația când îl provocăm – și poate fi limitat când are loc accidental.

Din studiul efectuat se poate concluziona că stabilirea expeditivă a distanțelor de siguranță pentru personalul din forțele speciale de intervenție este posibilă.

În același timp, s-a văzut că se pot adopta și dezvolta metode eficiente de reducere a efectelor exploziei pe direcțiile dorite.

Măsurarea presiunii produsă în urma detonației încărcăturilor pentru crearea breșelor în uși sau în zidărie este necesar a se executa pentru a stabili distanța de siguranță la care se poate dispune echipa de intervenție. Având în vedere că în general valorile obținute experimental (prin încercări) sunt determinate în aer liber atunci distanțele recomandate de dispunere a membrilor echipei de intervenție sunt valabile pentru spații deschise.

Se recomandă, pentru viitor, executarea de teste pe uși montate în spații închise pentru determinarea presiunilor în unda directă și în cea reflectată.

8. CERCETĂRI EXPERMENTALE PRIVIND REALIZAREA DE BREȘE ÎN OBSTACOLE UȘOARE

Dată fiind multitudinea și complexitatea fenomenelor apărute pe timpul studiului au fost realizate o serie de experimente menite să releve aspecte specifice distrugerii prin explozie a unor uși metalice sau din lemn, a elementelor de zidărie etc.

Pe parcursul experimentelor realizate s-au urmărit:

posibilitățile de creare a breșelor în pereți de beton prin aplicarea unor încărcături explozive;

folosirea CEA și a celor de tip NONEL;

comportarea la explozie a ușilor metalice sau din lemn în cazul utilizării unor încărcături explozive simple, respectiv acoperite cu apă sau cauciuc;

proiecția fragmentelor provenite din elementul în care s-au creat breșe;

influența acoperirii cu apă a încărcăturii de exploziv asupra undei de șoc generate respectiv asupra capacității de distrugere;

tăierea dreaptă și circulară a unor țevi de grosimi și tipuri de material diferite;

tăierea de chei de împreunare și saule metalice;

desprinderea cu ajutorul DES a unor elemente sudate pe table;

tăierea dreaptă și pe contur a unor table navalizate, la suprafața solului și sub apă.

8.1 Studiul experimental al posibilităților de creare a breșelor în obstacole din beton

Încărcătură cu ecran lichid pentru demolări, dispozitivul exploziv fix (DEF) a avut explozivul dispus pe contur și pe canalul central, având un conținut de exploziv plastic de tip HITEX HGU de 1kg și a fost montat pe un perete din beton de 22cm;

acoperirea cu apă este realizată cu 28 l apă;

dimensiunile conturului sunt 1090x580x60 cm;

sistemul exploziv a fost amplasat în exteriorul unui adăpost din beton;

suplimentar, experimentul a fost înregistrat cu ajutorul unei camere video.

În urma detonării încărcăturii, betonul din zona acoperită de sistemul exploziv a fost distrus complet.

Figura 8.1 DEF cu ecran lichid pentru demolări

Experimentele care vizează comportarea elementelor de construcție la acțiunea exploziei sunt dificil de realizat întrucât necesită condiții deosebite pentru a fi realizate.

Studiul experimental al posibilităților de creare breșe în uși metalice

cu DES tip BLADE fixat în puncte cheie ale ușii (pe yală, clanță, balamale etc.)

Avantajele încărcăturii tip cut sunt greutatea redusă și rapiditatea în fixarea pe ușă.

Dezavantajele constau în valoarea destul de mare a suprapresiunii în unda de șoc și propulsia de schije, în special pe partea opusă celei pe care este amplasată încărcătura. De asemenea, trebuie avut în vedere și dependența dintre rezultatele obținute și tipul ușii.

cu încărcătură tip PUSH cu 3 sticle de 0,5l pline cu apă și cu fitil detonant, de 20g/ml, cu o lungime L= 1,15m, fixat pe ele sub formă de spirală,

DES a fost fixat pe tabla ușii cu bandă dubluadezivă de tip bricher tapes,

s-a folosit capsă de tip NONEL armată prin tragere,

în pozele stânga de jos se poate vedea banda dubluadezivă breacher tapes.

Avantajele încărcăturii tip push sunt: folosirea unor cantități mici de exploziv (în jur de 20 g exploziv de putere mare) pentru deschiderea ușii (permiterea accesului), manifestarea unor suprapresiuni mici în undele de șoc, lipsa schijelor produse de interacțiunea jetului de apă cu ușa și atenuarea considerabilă a schijelor produse de funcționarea capsei, de către stratul de apă. Dezavantajele constau în masa ertical mare a încărcăturii, fixarea mai greoaie pe ușă și posibilitatea de folosire doar pentru ușile cu fețele din tablă.

Încărcătura de tip push este foarte eficientă în zona de aplicare. Datorită faptului că nu a fost aplicată nici pe sistemul de acționare a închiderii și nici pe tijele ertical, efectul încărcăturii a fost mai mult de tăiere și smulgere a tablei și mai puțin de deformare.

cu încărcătură tip STRIP cu fitil detonant de 20g/ml fixat pe cauciuc masiv cu următoarele dimensiuni: L=250mm, l=50mm și h=20mm

s-a folosit capsă NONEL care produce explozia prin împingere – tip seringă.

Încărcătură tip STRIP – FD fixat pe cauciuc cu grosimea de 20mm.

Studiul experimental al posibilităților de creare breșe în uși din lemn

cu încărcătură cu fitil detonant și bandă asezivă

Studiul experimental al posibilităților de creare breșe țevi metalice

– cu exploziv plastic tip HITEX, 120g, fabricat la UPS Dragomirești

Studiul experimental al posibilităților de tăiere cu FD și BLADE a țevilor metalice

– tăiere țeavă cu fitil detonant

tăiere țevi cu BLADE de 240g/m cu L=200mm și ICTRM 05 de 293±10g/m și HITEX

ICTRM 05

Tăiere cheie de împreunare metalică din bară cu diametrul 40mm

tăiere cu exploziv plastic tip HITEX – o cantitate de 250g.

Studiul experimental al posibilităților de tăiere parâmă metalică

– cu exploziv plastic tip HITEX – o cantitate de 150g.

Studiul experimental al posibilităților de creare breșe în table metalice navalizate

– tăiere sub apă pe contur cu DES realizat din tip BLADE

– tăiere sub apă pe contur cu DES realizat din tip ICTRM 10

Tăiere șină CFR încastrată în beton

tăiere cu DES BLADE 1150g/ml cu lungimea de 140mm

Studiul experimental al posibilităților de desprindere suduri

s-a folosit ICTRM 10

Detonare TNT

EOD scafandri UM 02020 – Constanța

Studiul experimental al posibilităților de unire a două ICTRM 05 și 10

s-a folosit ICTRM 05 și ICTRM 10

explozia și efectul obținut

Blade pus pe clanță (a se observa cate încercări s-au făcut pe fiecare ușă).

9. CONSIDERAȚII FINALE. DIRECȚII VIITOARE DE DEZVOLTARE

9.1 Concluzii finale

Din analiza încărcăturilor explozive pentru crearea breșelor existente pe plan mondial, se poate concluziona că fiecare țară trebuie să adapteze tipul încărcăturilor explozive utilizate în acest scop, la tipul pereților și ușilor specifici/specifice zonei.

Majoritatea încărcăturilor explozive utilizate în țările cu construcții cu structură de rezistență metalică, sunt destinate creării breșelor în pereți cu rezistență redusă (pereți confecționați din alte materiale decât beton sau cărămidă). Prin urmare, aceste încărcături nu pot fi utilizate la noi în țară decât în puține cazuri, deoarece aici se întâlnesc preponderent clădiri cu structură de rezistență din beton armat și pereți de compartimentare din zidărie.

Încărcăturile explozive de tip balistic nu pot fi utilizate în mediu urban decât în timpul unui conflict armat, deși permit eliminarea apropierii de obiectiv prin crearea breșei de la distanță.

Având în vedere aceste considerații, se poate concluziona că este necesară dezvoltarea unor încărcături explozive adaptate atât la structura construcțiilor cât și la metodele și echipamentele utilizate de forțele de intervenție.

Aspectele prezentate cu privire la crearea de breșe în uși conduc către o structură a încărcăturilor explozive care să permită, pe lângă obținerea accesului, atenuarea suprapresiunii în frontul undei de șoc și controlul direcției de propulsie a fragmentelor și schijelor. Numai astfel echipele de intervenție pot fi plasate suficient de aproape de uși în momentul detonării încărcăturii de exploziv.

Pentru studierea posibilității realizării unei încărcături explozive necesare creării de breșe este importantă documentarea și analiza diferitelor soluții constructive și funcționale ale munițiilor și dispozitivelor explozive, existente la această dată în lume. Rezultatele se constituie într-o bună bază de plecare pentru alegerea soluției constructive, dimensionarea încărcăturii explozive (alegerea tipului de exploziv și calculul cantității în funcție de efect) etc. Pentru evaluarea efectelor asociate creării breșelor cu ajutorul sistemelor balistice sau cu ajutorul încărcăturilor explozive, este necesară în primul rând cunoașterea cantităților de explozivi detonate în contact cu ținta.

Din studiul lucrărilor sau site-urilor Internet nu se pot extrage întotdeauna informații științifice exacte. Dacă în anumite situații sunt precizate masele încărcăturilor explozive sau maselor totale ale munițiilor, de cele mai multe ori tipul materialului exploziv folosit și cantitatea acestuia rămân necunoscute.

În România nu sunt și nu au fost folosite muniții speciale pentru crearea breșelor în pereți din cărămidă sau din beton. Cu toate acestea, diferite mijloace explozive, ca de exemplu încărcăturile diedrice liniare flexibile (de tip British Aerospace sau de fabricație românească) au fost folosite pentru crearea breșelor în obstacole din oțel sau în uși.

Analizând datele puse la dispoziție de fabricanții munițiilor speciale de creare a breșelor, precum și datele tehnice ale încărcăturilor explozive folosite în același scop pentru experimentele făcute de specialist români, se pot trage următoarele concluzii:

masa maximă de exploziv folosită pentru crearea unui orificiu cu dimensiunile de 80×80 cm (cu un perimetru de 3,2 m) este de aproximativ 4 kg;

tipul de exploziv folosit pentru crearea breșelor este un exploziv pe bază de RDX;

proporția maximă de RDX utilizată în compozițiile explozive de acest tip este de 95%; astfel se pot evalua caracteristicile de detonație ale explozivilor, în vederea elaborării programului de evaluare a caracteristicilor undei de șoc în aer și propulsiei de schije și fragmente.

Lucrarea a avut ca scop elaborarea teoretică și practică a unor modele de încărcături explozive, utile în activitatea de intervenție pirotehnică la suprafața solului cu scopul realizării de încărcături care să poată fi utilizate în mediul subacvatic pentru crearea de breșe în diferite obstacole ușoare.

Analizând cele prezentate în această lucrare, pornind de la necesitatea folosirii și utilitatea dispozitivelor explozive pentru crearea breșelor, se pot trage următoarele concluzii:

Domeniul folosirii acestor dispozitive este amplu;

Beneficiarii dispozitivelor explozive pentru crearea breșelor pot fi atât pentru scafandri SSLI, echipele de intervenție pirotehnică, cât și pentru formațiuni de intervenție aparținând Poliției, Jandarmeriei, Ministerului Apărării și Inspectoratului pentru situații de urgență;

Realizarea unor dispozitive explozive omologate, având caracteristici bine definite, privind posibilitatea realizării de breșe în diferite obstacole poate duce la salvarea de vieți omenești, atât din rândul persoanelor supuse agresiunii respective (luare de ostateci, aflate în interiorul unei clădiri cuprinse de flăcări, de ape, sechestrate sau private de libertate), dar și din rândul forțelor specializate care potrivit legii au atribuțiuni în vederea intervenției în situația respectivă;

Variantele constructive propuse de lucrare induc costuri relativ reduse, atât din punct de vedere al cercetării și dezvoltării, dar și din punct de vedere al fabricației;

Concepția unui astfel de dispozitiv trebuie să țină seama de cerința specifică a unei anumite aplicații, de fiecare tip de intervenție; cu alte cuvinte, este extrem de greu de generat un model de încărcătură explozivă de creare a breșelor universal valabil pentru toate aplicațiile cerute de intervenție;

Rezultatele obținute în această lucrare permit a afirma că este posibil să se realizeze un dispozitiv exploziv de creare a breșelor, care să țină seama de opțiunile și cerințele diferiților utilizatori (cantitate de exploziv în funcție de tipul obstacolului, inițiere în funcție de situația concretă etc.).

Materialele utilizate la construcția și fabricarea acestui tip de dispozitive explozive permit utilizarea după ce au stat o perioadă îndelungată în depozit;

Variantele constructive propuse prin lucrare permit ca dispozitivul să fie utilizat și de către personal cu pregătire medie în domeniu, nefiind necesară existența specialiștilor pirotehniști, în condițiile în care produsele vor fi omologate.

Lucrarea nu epuizează problematica acestui domeniu de preocupări. Ea reprezintă un generos punct de plecare pentru cercetări teoretice și experimentale ulterioare.

În concluzie se consideră că scopul acestei lucrări de a studia posibilitatea realizării unei încărcături explosive speciale, apte a crea breșe în diferite obstacole afost îndeplinit. Studiul încărcăturilor, care va continua anul viitor, va avea la bază evaluarea dependenței dintre parametrii constructivi/funcționali ai încărcăturii explozive și caracteristicile de efect asupra diferitelor obstacole.

Drept criteriu de proiectare va fi ales cantitatea minimă de exploziv necesară obținerii efectului în condițiile limitării efectelor secundare generate de detonația încărcăturii explozive.

Vor fi analizate influența tipului de exploziv și caracteristicilor sale de încărcare asupra caracteristicilor șocurilor induse în diferitele obstacole și nu în ultimul rând asupra mediului subacvatic și terestru.

Cantitatea minimă de exploziv va fi obținută prin alegerea unei configurații geometrice optime pentru necesitățile fiecărei tip de misiune ordonată.

Evaluarea efectelor asociate funcționării încărcăturii explozive, în misiunile de creare a breșelor, are ca scop stabilirea bazelor științifice ale proiectării zonei de siguranță/pericol. Se vor avea în vedere generarea undei de șoc aeriene/submerse, propulsia de fragmente primare și secundare, către operator sau în alte direcții de interes ș.a.m.d.

Această lucrare de cercetare-dezvoltare se adresează personalului grupelor de scafandri ai SSLI, angajați în acțiuni de identificare, neutralizare și/sau distrugere a obstacolelor ușoare întâlnite în misiunile lor de luptă și luptătorilor responsabili de o acțiune de incursiune sau de deminare cu respectarea strictă și aplicarea pe timpul instrucției, antrenamentelor și acțiunilor de luptă a măsurilor de siguranță prevăzute în procedure și instrucțiuni – executate pe timp de pace și război, pe teritoriul național și în afara acestuia.

LCD-ul a fost un real success pt diseminarea în rândul scafandrilor de incursiune din grupele SSLI ale UM 02020 și a scafandrilor de mare adâncime ai UM 02021 a celor mai noi cunoștinte în domeniu.

Având în vedere scopul lucrării, direcțiile de studiu propuse, precum și obiectivele specifice de atins, lucrarea cuprinde 7 capitole, o lista bibliografica (cu ~30 de referinte), lista de abrevieri și acronime și un numar de 37 file în anexe. În cadrul lucrării, capitolele tratează logic problemele propuse pentru studiu în documentele inițiale ale proiectului.

9.2 Direcții viitoare de dazvoltare

Se dorește ca pe viitor DES studiate și dezvoltate în această lucrare să poată fi utilizate de toate structurile de intervenție specială ale sistemului național de apărare – detașamente de protecție civilă, subunități de pompieri ori echipe de asalt formate din scafandri, parașutiști, aviatori, cercetași, geniști etc. din România – folosite în situații de criză în scopul creării de breșe în pereți din zidărie de cărămidă sau beton, uși metalice sau din lemn etc. pentru intervenții rapide pe timpul executării misiunilor ordonate.

Continuarea prezentului studiu este necesară atât scafandrilor cât și bricerilor și pirotehniștilor DGPCT. În acest sens scafandri SISMA ai noii înființate UM 02021 au cerut alte noi studii specifice acestor echipe de intervenție rapidă care se vor desfășura – dacă vor fi aprobate – anul viitor împreună cu scafandri SSLI și specialiștii DGPCT și în măsura posibilităților ai ATMB, constituind antrenamente deosebit de utile acestor grupe de incursiune și studii utile specialiștilor din laboratoarele/secțiile de cercetare-dezvoltare.

Se recomandă, pentru viitor, executarea de teste și pe uși montate în spații închise pentru determinarea presiunilor în unda directă și în cea reflectată și intercalarea unor plăci din kevlar intre sticlele cu apă și ușă si refacerea încercărilor.

Se vor construi, în măsura posibilităților, pereți din caramidă: plină, cu goluri, din BCA etc. în vederea efectuării de încercări și antrenării scafandrilor de incursiune.

Se vor identifica clădiri dezafectate unde să se făcă încercări și antrenamente în spații închise dacă va fi posibil.

Se vor face încercări pe nave dezafectate și pe epave scufundate atât pe corpul și puntea navei/epavei cât și pe ușile interioare (metalice de la compartimentul motoare sau pe cele din lemn/pal de la cabine) ale acestora.

Rezultatele prezentului studiu pot fi utilizate pentru dezvoltarea unor DES cu diverse configurații originale, care să permită abordarea pătrunderii în spațiile închise ale navelor prevăzute cu uși metalice sau din lemn și pal având rezistențe foarte diferite etc. Prin alegerea judicioasă a unor materiale cu caracteristici deosebite la solicitări dinamice cu viteză mare și plasarea acestora într-o structură tip sandwich, se poate obține cu dispozitiv exploziv care să permită abordarea unor uși cu structuri variate.

TERMENI SPECIFICI

Atențiune – foc = semnal de avertizare folosit de pirotehniști pentru a anunța declanșarea unei detonații controlate. Acest semnal vocal reprezintă semnalul de inițiere și dare a focului. După acest semnal pirotehnistul aflat la butoanele de manevră ale explozorului declanșează explozia.

Breach = breșă, spărtură (într-un zid despărțitor), culoar, fracționare, divizare, despărțire, ruptură, scindare ș.a.m.d.

Brizanța explozivilor reprezintă capacitatea explozivilor de a fragmenta, sfărâma sau distruge substanțe minerale, roci, construcții din beton sau din metal etc. Cu cât brizanța unui exploziv este mai mare cu atât gradul de sfărâmare este mai mare. Brizanța explozivilor depinde de anumiți factori cum ar fi energia potențială a explozivilor datorată presiunii gazelor de explozie, viteza de detonație, densitatea explozivilor și durata transformării explozive.

Detonația este forma de transformare prin care ia naștere randamentul maxim al unei substanțe explozibile cu o ardere completă a produșilor rezultați și prin care se degajă cantitatea maximă de căldură și minimă de gaze toxice.

Explozia reprezintă un fenomen chimic de descompunere rapidă a unui mediu exploziv care este instabil termodinamic, în cursul căreia energia interioară este transferată la exterior având loc un lucru mecanic care dislocuiește mediul exterior.

Explozia este un fenomen special de transformare chimică care poate lua forma detonației (explozii detonante) sau a deflagrației (explozii deflagrante), în funcție de viteza de propagare care poate fi de câteva mii de metri pe secundă, respectiv de câteva zeci de metri pe secundă.

Realizarea de breșe = reprezintă crearea – într-un timp foarte scurt (element foarte important pentru surprinderea adversarului), cu anumite mijloace (clasice/improvizate) sau tehnici bine puse la punct – a unor deschideri în elementele nestructurale ale clădirilor, cu rolul de a facilita accesul echipei de intervenție rapidă.

Obstacolele ușoare = sunt elementele nestructurale ale unei clădiri – cum ar fi: uși (din lemn sau metalice), pereți (din zidărie de cărămidă sau BCA, pereți din beton cu grosimi de până la 12,5cm etc.), ferestre sau alte structuri din materiale neomogene standardizate sau nu.

Security breach = atentat la siguranța națională – definiție din dicționarul “Hallo”.

Substanță explozivă = substanță / amestecuri de substanțe aflată în stare metastabilă, capabilă să sufere sub acțiunea căldurii sau a unui factor mecanic, o transformare explozivă în urma căreia reacționează rapid, se descompune brusc și violent cu dezvoltare puternică de căldură, lumină și gaze, provocând creștere puternică a presiunii în mediul său ambient.

Intervenție antiteroristă = ansamblul măsurilor defensive realizate anterior producerii unor atacuri teroriste iminente, folosite pentru reducerea vulnerabilității factorilor umani, specifici și nespecifici și a factorilor materiali.

Intervenție contrateroristă = ansamblul măsurilor ofensive realizate în scopul capturării sau anihilării teroriștilor, eliberării ostaticilor și restabilirii ordinii legale, în cazul desfășurării ori producerii unui atac terorist.

Dispozitiv exploziv improvizat (d.e.i.) = complet alcătuit dintr-o încărcătură de exploziv, un mijloc de amorsare (inițiere) și un înveliș de protecție (sau fără înveliș), asamblate astfel încât inițierea exploziei să se producă instantaneu, în urma unei acțiuni exterioare, automat după expirarea unei durate de timp prestabilit, sau la comandă.

Risc = posibilitatea de apariție a unui accident, exprimată în termeni de gravitate și probabilitate de apariție a pericolului sau reacția a doi compuși neexplozivi sau nedetonanți combinați cu scopul obținerii

Detonator intermediar/Booster = element care conține exploziv de mare putere suficient de sensibil pentru a fi inițiat de cantități mici de exploziv din compunerea focosului sau a capsei și destul de puternic pentru a produce detonarea încărcăturii explozive de bază. [5, pg. 53]

Diametrul critic de detonație – reprezintă cel mai mic diametru de la care încărcătura de exploziv este posibil să detoneze în aer liber.

Dispozitiv antideplantare/Antiremoval Device – dispozitiv atașat la o muniție explozivă sau la un dispozitiv exploziv improvizat care inițiază explozia acestora la încercarea de a le muta din loc. [5, pg. 53]

Dispozitiv antineutralizare/Antiwithdrawal device = dispozitiv care inițiază detonația muniției sau a dispozitivului exploziv în situația în care se încearcă extragerea unui element component al acestuia (de regulă a focosului). [5, pg. 53]

Dispozitiv exploziv improvizat – DEI = dispozitiv exploziv destinat pentru a distruge, desfigura, distrage atenția sau hărțui, confecționat într-un mod improvizat, inițiat prin metode obișnuite/comune, care încorporează materii explozive și/sau substanțe chimice toxice. Această categorie include explozivii improvizați și dispozitive incendiare improv. [5, pg. 54]

Dispozitiv special improvizat/Specialized Improvised Device – SID = dispozitiv exploziv confecționat într-un mod improvizat, destinat pentru a distruge, desfigura, distrage atenția sau hărțui, care încorporează materii explozive și/sau substanțe chimice toxice și biologice sau materiale radioactive. Această categorie include toate tipurile de dispozitive explozive, inclusiv dispozitivele explozive improvizate/IED inițiate prin sisteme sofisticate, comandate prin radio, infraroșu, foto-electric etc. [5, pg. 54]

Dispozitiv împotriva deplantării/Antilift device = dispozitiv conceput să producă detonarea unei muniții la care este atașat o altă muniție sau încărcătură explozivă apropiată, dacă se intervine asupra acesteia. [5, pg. 54]

Echivalentul de exploziv/Explosive equivalent = puterea echivalentă a unui exploziv în comparație cu o cantitate egală de TNT. De regulă, puterea echivalentă este mai mare sau mai mică decât puterea trotilului și se exprimă în valori cu două zecimale. De exemplu: explozivul plastic de tip C-4 este de 1,37 ori mai puternic decât TNT. [5, pg. 54]

Exploziv binar/Binary explosive = exploziv puternic, derivat din amestecul unui exploziv superior componentelor sale, din punct de vedere al greutății, volumului, sensibilității, fragmentației și undei de șoc. [EOD 2, pg. 54]

Incident EOD/Explosive Ordnance Disposal Incident =situația în care un UXO/IED prezintă un pericol actual sau potențial pentru viață, proprietate sau pentru desfășurarea operațiilor militare. Această definiție nu se referă la armările accidentale sau alte situații survenite pe timpul fabricării munițiilor sau materialelor explozive, operațiunilor tehnice de asamblare și plantare a minelor sau amplasării/dispunerii încărcăturilor de exploziv. [5, pg. 54]

Încărcătură cumulativă/Shaped charge = încărcătură explozivă confecționată pentru a concentra forța exploziei pe o anumită direcție. Încărcătura cumulativă este confecționată în așa fel încât formează în partea din față o cavitate conică sau emisferică. Detonarea acesteia produce, în partea din față, de-a lungul axei centrale a încărcăturii, un jet de plasmă concentrat (efectul Munroe), cu mare putere de penetrare, în mod obișnuit folosit pentru tăierea metalului/materialelor de diferite grosimi. [5, pg. 54]

Muniție/dispozitiv exploziv/Explosive Ordnance – EO = expresia se referă la bombe și componente de luptă, rachete dirijate și balistice, proiectile, încărcături reactive și muniția de infanterie, toate tipurile de mine, torpile, încărcături sub apă, încărcături de exploziv, amestecuri pirotehnice, casete și distribuitoare de muniții, cartușe și dispozitive de propulsie, dispozitive electroexplozive, dispozitive explozive improvizate și toate elementele componente ale acestora de natură explozivă, care pot cauza rănirea, decesul personalului sau distrugerea materialelor. Definiția include toate munițiile care conțin explozivi, încărcături de azvârlire, mat. de fuziune/fisiune nucleară și agenți chimici, biologici și materiale radioactive.

Muniție convențională/Conventional Munition – CM = muniție fabricată industrial, alta decât cea nucleară, biologică, chimică sau radiologică, care poate conține substanțe sau amestecuri de substanțe explozive, incendiare, fumigene sau care emit zgomot, căldură sau lumină.

BIBLIOGRAFIE

[1] Rapid Entry Systems Technology , http://www.breacher.com/intro.php

[2] Tactical Explosive Entry School , http://www.energeticentry.com/

[3] https://upsdragomiresti.ro/#

[4] SIMMONS Law Enforcement, Inc.

https://www.simmonsle.com/cart/home/product_details/287/breacher_blanket_level_iiia.html

[5] Soldier systems – Wall Breaching Cannon,

BCB Wall Breaker

[6] Z.F.I. Inc. Bullet Proof Vests & Firearm Accessories http://www.zfiinc.com/en/external-body-armor-protection-level-iii , Alpine Armoring Inc.

http://www.bulletproofvests.com/tactical-ballistic-vest-ALP-R01.html , Lubawa S.A.

http://anielam2006.fm.alibaba.com/product/11806975-11099356/Polish_Bulletproof_Vest_Military_Equipment.html

[7] Ziduri din BCA (2015) – http://cursuri.flexform.ro/courses/L2/document/Cluj-Napoca/grupa2/Lupas_Viorica/site/bca.html

[8] Ziduri din blocuri din beton – http://www.naturalhome4u.

com/apps/photos/photo?photoid=118583085

[9] Explozii și șocuri în aer, autor: F. G. KINNEY, editată la New York, în anul 1962

[10] Manual of numerical methods in concrete, autor: M.Z.H. BANGASH, Thomas Thelford Publishing, Londra, 2001.

[11] Blast response of lightly attached concrete masonry unit walls, autori: J.T. BAYLOT, B. BULLOCK, T.R. SLAWSON, S.C. WOODSON, Journal of StructuralEngineering 131(8), 2005, 1186-1193.

[12] Curs Detonică, autor: D.A. GOGA, Academia Tehnică Militară, București, 2006-2007.

[13] Fise experimentale,autor: D.A. GOGA, Academia Tehnica Militara, Bucuresti 2001.

[14] Curs Efectele exploziei, autor: O. ORBAN, ATM, București,2001-2002.

[15] www.explosafety.com

[16] Considerații privind folosirea energiei exploziei la demolarea controlată a exploziilor, autor: M. LUPOAE, Teză de doctorat ATM, București,2004.

[17] Prospecte ALFORD Breaching / Explosive Method of Entry (EMoE) – GatecrasherTM Mk4, Modular< Modular – Tactical Sleeve , Breacher’s BootTM, Mini Breacher’s BootTM, Alford Strip ChargeTM, BreachingKit, Maritime Capability Kits, Adhesive Tapes, Breacher’s TapesTM, Hidro TapesTM, Squid TapesTM, Alford Technologies – UK – Ltd. (2013), Breaching / EMoE, http://explosives.net/products/usage/breaching-emoe/ sau www.explosives.net

[18] Unde de detonație, ORBAN O., Editura Academiei Tehnice Militare, București, 2002.

[19] Fizica explozivilor, ORBAN O., GOGA D., Culegere de probleme, Editura Academiei

Tehnice Militare, București, 1993.

[20] Fabricația și proprietățile substanțelor explosive, ORBAN O., GOGA D. Ed. Academiei

Tehnice Militare, București , 1997.

[21] Global Security – High Explosive Dual Purpose (HEDP) rocket,

http://www.globalsecurity.org/military/systems/ground/m141.htm

LISTĂ DE ABREVIERI ȘI ACRONIME

ASIRS = Secția de Autorizare Standardizare Inspectare Reglementare Activități de Scufundare;

AT = antiterorism;

BCA = Beton Celular Autoclavizat = Material de construcție folosit pentru lucrări de zidărie și hidroizolații;

CPSA = Laboratorul de Cercetare Pătrundere Sub Apă al Centrului de Scafandri;

CD = cercetare – dezvoltare;

CT = contraterorism;

DEF = dispozitiv exploziv fix;

DEI = dispozitiv exploziv improvizat;

DES = dispozitiv exploziv special;

DGPCT = Direcția Generală Prevenire și Combatere Terorism;

EO = Explosive Ordnance = muniții explozive;

EOD = Explosive Ordnance Disposal = deminare sau eliminarea dispozitivelor explozive;

FD = fitil detonant;

LCD = lucrare de cercetare-dezvoltare;

IED = Improvised Explosive Device = dispozitivelor explozive improvizate (DEI);

LH = Laboratorul Hiperbar;

LRT = Ladder Fracture Tape = încărcătură cu configurație proiectată pentru crearea de breșe, special folosită pe plan mondial la ruperea grinzilor/plăcilor metalice prin utilizarea de presiuni mari care se obține prin dirijarea undelor de șoc provenite de la acest tip de DES;

MWB = Mineral Water Bottle = sistem de neutralizare cu jet de apă, ele sunt de tip sticlă cu apă, simple ca alcătuire și construcție, pot fi configurate în recipienți diferiți (sticla de 0,5l cu lungimea = 200 mm și Ø = ~62mm sau sticlă de 1,5l cu lungime = 300mm și Ø = ~88 mm);

OZU = ordin de zi pe unitate;

SSP = Serviciului Special Pirotehnic;

SIC = Secției de Intervenție Contrateroristă;

SISMA = Secția de Intervenție cu Scafandri de Mare Adâncime;

SRI = Serviciul Roman de Informații;

SRT = Shock-wave Refraction Tape = tip de încărcătură cu configurație special proiectată pentru crearea de breșe, folosită pe plan la ruperea grinzilor sau a plăcilor metalice prin utilizarea presiunii mari care se obține din dirijarea undelor de șoc provenite ea;

SSLI = Secția Scafandri de Luptă de Intervenție;

Ș.a.m.d. = și așa mai departe;

UPS Dragomirești = Uzina de Produse Speciale Dragomirești;

UXO = Unexploded Explosive Ordnance = muniție neexplodată.

A N E X E