Немецкие ученые моделируют подземные взрывы для безопасного обезвреживания бомб времен Второй мировой
Ученые в Германии используют трехмерное моделирование взрывов для повышения безопасности при обезвреживании авиабомб времен Второй мировой войны. Сотни тысяч неразорвавшихся боеприпасов до сих пор остаются под землей на территории страны, и их обнаружение регулярно приводит к масштабным эвакуациям, закрытию районов и перебоям в транспортном сообщении.
Исследователи из Института динамики высоких скоростей Общества Фраунгофера совместно с компанией virtualcitysystems GmbH и Министерством внутренних дел земли Северный Рейн-Вестфалия разрабатывают инструменты моделирования, призванные прогнозировать разлет осколков и симулировать распространение ударных волн под землей. Цель этой работы — сокращение зон эвакуации и улучшение прогнозирования рисков для людей, зданий и подземной инфраструктуры.
Команда расширяет функционал программного обеспечения VC BlastProtect, которое первоначально было разработано в рамках проекта SIRIUS для моделирования ударных волн в воздухе и полета осколков с учетом окружающей застройки. Специалисты Института Фраунгофера добавляют численные модели, чтобы оценивать, как детонация передает энергию в грунт и как различные демпфирующие меры, например, покрытие бомбы песком или водой, изменяют как разлет осколков, так и распространение подземного удара. Исследователи подчеркивают, что покрытие боеприпаса может смещать энергию в почву, меняя распределение поражающих факторов. Теперь программное обеспечение учитывает влияние песчаного покрытия на осколки и сейсмические колебания, что крайне важно для прогноза воздействия взрывных волн на тоннели метро или подвалы.
Точное моделирование экстремальных динамических нагрузок осложняется переменчивыми свойствами грунта. Гравий, глина и песчаные почвы по-разному реагируют на резкое энерговоздействие, а наличие воды и воздуха дополнительно изменяет их поведение. Для построения надежных моделей команда сначала проводит динамические лабораторные испытания на образцах грунта, сравнивая экспериментальные результаты с симуляциями. Для проверки в реальных условиях был проведен масштабный тест на бывшем полигоне армии ГДР в Мекленбурге-Передней Померании, где были подорваны шесть 500-фунтовых бомб с различными покрытиями, а датчики фиксировали параметры взрыва и подземных толчков. Одна бомба была оставлена непокрытой в качестве эталона. Учения предоставили данные для уточнения численных моделей и дали саперам лучшее понимание эффективности демпфирующих мер, которые теперь можно симулировать. Как отметили ученые, их модели работают с запасом прочности, и в будущем службы разминирования получат гораздо более точную оценку рисков и возможность планировать целенаправленные действия для минимизации ущерба.