آنالیز انفجار در زیر آب (UNDEX)
آنالیز انفجار در زیر آب (UNDEX): پدیده ای شیمیایی است که در جریان آن بدلیل واکنش های شیمیایی ماده منفجره زیر سطح آب منفجر می شود. محصول این انفجار گاز بسیار داغ (حدود 3000 درجه سانتیگراد) همراه با فشار بالا (14 تا 28 مگاپاسکال) است. درهنگام انفجار موجی به نام موج فشار شکل می گیرد که اگر سرعت آن بیشتر از سرعت صوت شود موج شوک نامیده می شود.
تصادفات صد سال اخیر
حوادث به وجود آمده در محیط دریا را می‌توان با بررسی رخداد حادثه و با تحقیق دقیق از وقوع مجدد آن در آینده جلوگیری کرد. به طور مثال درگذشته سازه‌ی کف کشتی‌های نفت‌کش یک جداره ساخته می‌شد؛ اما با توجه به آمار بالای تصادفات صد سال گذشته نفت‌کش‌ها و نشت مقدار زیادی نفت و دیگر مشتقات آن در دریاها که موجب تخریب و از بین رفتن بسیاری از جانوران شد، در سال 1992م، IMO قانونی تصویب کرد که بر اساس آن تمام تانکرها باید تا ژانویه 2014 دوبدنه ساخته شوند. این قانون اهمیت نگاه دقیق تر به طراحی صحیح سازه های دریایی با قابلیت اطمینان بالا را گوشزد می کند.
تحلیل انفجار زیر آب
انفجار زیرآب با انفجاراتی که در سطح زمین رخ می دهد به دلیل ویژگی های آب متفاوت است. آب نسبت به هوا دارای چگالی بسیار بیشتری (حدود 1000 برابر) است که این موجب تحرک سخت تر آب نسبت به هوا می شود (اینرسی بالاتر). از طرفی آب نسبت به هوا تراکم ناپذیرتر است. یعنی باید در فشار حدود 100 اتمسفر (حدود 10 مگاپاسکال) قرار گیرد تا متراکم شده و چگالیش افزایش یابد. از این رو مقدار کمتری از انرژی انفجار را جذب می کند. این دو مورد موجب شدیدتر شدن انفجار زیرآب نسبت به انفجار در هوا می شود.
اثر کاویتاسیون
بدلیل آنکه انفجار زیرآب موجب اختلاف فشار و سرعت می شود معمولا کاویتاسیون در مرز جسم جامد و سیال و همچنین سطح آب شکل می گیرد. بررسی اثر کاویتاسیون در هنگام انفجار زیرآب، مساله ای است که توسط محققان زیادی بررسی شده است. اثرات انفجار زیرآب به عوامل مختلفی مثل عمق انفجار، عمق آب، جنس ماده منفجره و … وابسته است.
پدیده انفجار زیر آب UNDEX
تخریب بیشتر در زیر آب
این پدیده بیشتر در جنگ های دریایی دیده می شود. زیرا انفجاری که در زیر آب و در نزدیکی کف شناور رخ می دهد به مراتب بسیار مخرب تر از انفجار با همان اندازه در سطح آب است. تخریب اولیه سازه با برخورد موج شوک ناشی از انفجار و در ادامه با برخورد حجم زیادی از آب و حباب تولید شده شکل می گیرد. درصورتی که ماده منفجره به اندازه کافی بوده و درست در زیر شاه تیر اصلی کشتی منفجر شود منجر به شکست کامل کشتی و در نهایت غرق شدن آن می شود.
هزینه های بالای آزمایش واقعی
برای جلوگیری از صدمات ناشی از این انفجار لازم است طراحی شناور به صورتی باشد که در برابر آن مقاومت کند. آزمایشات تجربی مرتبط با انفجار زیرآب بسیار هزینه بر می باشند. از این رو بهترین راه برای بررسی این پدیده استفاده از نرم افزارهای اجزای محدود است. نرم افزار های آباکوس و ال اس داینا امکان شبیه سازی این پدیده را برای کاربران فراهم کرده اند. روش های مختلفی برای شبیه سازی انفجار زیر آب وجود دارد که هر یک مزایا و معایبی دارند. در هنگام شبیه سازی انفجار زیرآب، لحاظ اثر سطح آزاد آب، کاویتاسیون و تشکیل حباب دارای اهمیت است.
جهت سفارش پروژه با مهندسان ما در شرکت بنیان صنعت بنوموسی در تماس باشید.
روش های مدل سازی انفجار زیر آب (UNDEX)
- ALE در نرم افزار(Abaqus و LS-Dyna)
- روش معادل سازی فشار- زمان (Abaqus و LS-Dyna)
- Load_SSA در نرم افزار LS-Dyna
موارد استفاده آنالیز انفجار در زیر آب (UNDEX)
- شناورهای سطحی و زیرسطحی
- شکل دهی انفجاری
- سدسازی