Tagungsunterlagen Fachtagung „Kampfmittelbeseitigung“ 2010 des ...

Abstand zur
Ladung [m]
Δp
p
0
1
=
⎛ Z'
⎞
1+
⎜ ⎟
⎝0.
048⎠
∆p0 [mbar]
ohne Schaumschutz
2 ⎡ ⎛ Z'
⎞ ⎤
808 ⎢1
+ ⎜ ⎟ ⎥
⎢⎣
⎝ 4.
5⎠
⎥⎦
2
⎛ Z'
⎞
1+
⎜ ⎟
⎝0.
32⎠
2
⎛ Z'
⎞
1+
⎜ ⎟
⎝1.
35⎠
∆p1 [mbar]
mit Schaumschutz
2
mit
Z'
=
3
Dämpfungsfaktor
∆p0 / ∆p1
10 590 100 5.9
20 180 50 3.6
30 120 35 3.5
40 80 25 3.2
50 60 20 3.0
Folgende physikalische Effekte tragen zur Stosswellendämpfung im Schaum bei.
(1) In der Nähe der Sprengladung verdunstet der Wasserschaum und verdampft teilweise;
die Detonationsschwaden werden dadurch abgekühlt und ihr Druck sinkt entsprechend.
(2) Plastit (wie TNT) kennzeichnet sich durch bedeutenden Sauerstoffmangel; die vollkommene
Oxydation des Sprengstoffs benötigt Sauerstoff aus der Umgebungsluft. Der
Schaum hemmt die Zufuhr von frischer Luft, so dass die Verbrennung des Sprengstoffs
nicht vollständig ist.
(3) In grösserer Entfernung der Ladung, wird die Schockwelle auf der Oberfläche von
jeder Schaumblase teilweise reflektiert; dies führt zur Streuung der Stosswelle und zur
Verminderung des Spitzendrucks.
Wenn eine Schaummasse M rund um eine Ladung W gepackt wird, zeigt die Analyse der
Druckdaten, dass der Spitzenüberdruck ∆p1 in gegebenem Abstand R zur Ladung einer
Funktion des Verhältnis M/W entspricht: je grösser M/W, desto kleiner ∆p1, dessen Werts mit
folgender Formel abgeschätzt werden kann:
R ⎛
exp ⎜ 0.
282
W ⎝
3
M ⎞
⎟ ,
W ⎠
wobei p0 den atmosphärischen Druck bezeichnet. Wird zum Beispiel ein Grenzwert ∆p1 in
gewissem Abstand R der Ladung W gegeben, kann der entsprechende Wert von Z’ bestimmt
werden. Damit ist man dann in der Lage, die notwendige Schaummasse M zu bestimmen,
welche notwendig ist um den Grenzwert ∆p1 im Abstand R nicht zu überschreiten.
Die Schutzwirksamkeit von Wasserschaum für die Kampfmittelbeseitigung lässt sich wie
folgt zusammenfassen.
1) Wegen seiner geringen Dichte eignet sich Schaum nicht, um Splitter abzubremsen;
andere Materialien (zum Beispiel Wasser oder Sand) wirken deutlich besser.
2) Wasserschaum ist ein ideales Mittel, um den Spitzendruck einer Stosswelle zu
mindern.
Unsere Versuchsergebnisse zeigen, dass eine kleine Änderung der üblichen Formel für den
Spitzenüberdruck ermöglicht, die notwendige Schaummasse zu berechnen um im Rahmen der
Kampfmittelbeseitigung ein Schutzdispositiv zu erzielen.