Život je džungle. Člověk se pořád za něčím honí.

Výbuch pod vodou

24. března 2007 v 12:39 |  Pyrotechnika
Trhací práce pod vodou


Odlišnosti exploze pod vodou:
Při jisté zkušenosti s výbušinami na povrchu země člověk dostane tak trochu "cit" pro práci s nimi, ale vodní prostředí je něco úplně odlišného. Voda má podstatně jinou akustickou impedanci než vzduch, rychlost šíření zvuku je zde cca 1500 m/sec, záleží na teplotě, hloubce, obsahu minerálních solí, atd. Pod vodou je výrazně omezen jakýkoli rozlet materiálu, který by na suchu jinak mohl být smrtelně nebezpečný. Obecně se říká, že i nejrychlejší předměty, pokud mají alespoň částečně kulový tvar, mají pod vodou dolet jenom několik metrů. Takže zde téměř nefungují pracovní postupy, u nichž se používá energie výbušiny k odhození materiálu, nebo alespoň fungují mizerně a nepřímo nás tím nutí zvyšovat váhu nálože.

V učebnicích pro střelmistry se uvádí spousta příkladů, jak lze například prohlubovat koryto vodního toku podloženými náložemi pod balvany, popřípadě je lze vyhodit na břeh. Bude to fungovat, ale pouze v případě, že kámen (balvan) nemusí při výbuchu urazit vodou delší vzdálenost než řekněme několikanásobek průměru. Potom se pohybová energie kamene vybije třením o vodu a balvan se zastaví. Jiná věc je, pokud bude výbušin takové množství, a vzdálenost k vodní hladině tak malá, že výbuchové zplodiny na okamžik odhodí vodu a vytvoří jakýsi kanál, sahající až k hladině - potom se všechny předměty, vymrštěné tímto kanálem, pohybují se stejnou rychlostí a se stejným doletem jako na suchu.

Pro všechny trhací práce pod vodou platí jedno společné specifikum - voda se chová jako mimořádně kvalitní utěsnění a výbušiny zde mají mimořádnou účinnost v pásmu drcení. Na druhé straně voda působí jako utěsnění a tlumicí prvek i na druhé straně rozpojovaného předmětu a jeho pohyb je tímto tlumen. Pokud tedy chceme pod vodou například přetrhnout kovový předmět, je vhodné tento efekt alespoň částečně omezit. Toho lze dosáhnout relativně snadno, například umístěním vzduchem naplněné bedny za rozpojovaný předmět (zas tak snadné to není, zkuste stáhnout pod vodu třeba 20 ltr PE kanystr a přivázat ho k trhané traverze - bez dostatečné viditelnosti ve zkalené vodě, bez dostatečného cviku, je to téměř nadlidský úkol i pro trénovaného potápěče. Na problém lze jít samozřejmě s fíglem - kanystr se naplní vodou na hladině, upevní se pořádně v prakticky "beztížném" stavu a potom se nafoukne vzduchem hadicí z hladiny. Praktik s dostatkem výbušin by ale asi spíš několikrát předimenzoval nálož a dosáhl by stejného úspěchu).

Stačí také třeba kus polystyrenu a nemusí být velký. Výbuchová vlna vystupující z explodující výbušiny potom narazí na trhaný předmět, na povrchu jej drtí a současně prostupuje skrz něj - přitom se začíná projevovat i tlakový účinek vlny. Trhaný materiál se tlaku vlny poddává a začíná se prohýbat v místě výbuchu směrem od epicentra pryč. Pokud mu v tom ale brání voda se svoji vysokou viskozitou, velkou hustotou a malou stlačitelností, nemá prohýbající se předmět kam uhnout a účinek výbuchu se vybije do vody za předmětem. Pokud je ale v tomto místě vzduchová bublina, která klade stále rychleji se prohýbající trhané části předmětu malý odpor, trhaný předmět se do tohoto místa vyboulí bez odporu a přitom se natáhne tak, že se vlastně přetrhne. To je ostatně princip trhání všech předmětů "na přílož".

(poznámka exxperts: Princip působení vzduchové bubliny nebo polystyrenu, který v podstatě svým vysokým obsahem uzavřeného vzduchu simuluje vzduchovou bublinu pod vodou prakticky spočívá v kumulativním účinku. Výbušnina obklopená prostředím s velkým odporem a malou stlačitelností (což voda bezesporu je) hledá při výbuchu nejmenší cestu odporu pro šíření vznikajících plynů a tou je právě ona vzduchová bublina.)


Působení výbuchu na život ve vodě:
Dalším problémem je působení dynamického přetlaku výbuchu na živé organismy pod vodou, a to je úplné zvěrstvo. Pokud necháte v jakékoli vodě (snad vyjma močůvky na hnojišti) explodovat nálož, počítejte s tím, že vybijete všechno živé do vzdálenosti několika jednotek až desítek metrů, podle velikosti nálože. Často se teprve až po výbuchu zjistí, že původně zabahněný smradlavý rybník byl ve skutečnosti plný ryb a jiných živočichů. Výbuch se na živých tvorech pod vodou projevuje podobně, jako v příkladu s bednou naplněnou vzduchem, umístěnou za trhaným předmětem. Naprostá většina z nich má buď plíce, nebo alespoň vzduchový měchýř (ryby). Ostatní členovci, jako například raci, krabi, červi, a podobně jsou poškozováni vyzařováním energie především na rozhraních s různou akustickou impedancí, tedy na přechodech mezi měkkými tkáněmi a krunýřem, páteří a podobně. Takto jsou ostatně poškozováni všichni živočichové pod vodou, ale zranění způsobená vzduchovou bublinou (plícemi nebo měchýřem) mají mnohem větší rozsah.

Například u ryby v blízkosti epicentra výbuchu tlaková vlna narazí na šupiny, což je první vrstva, na níž dojde k uvolnění části energie pohybující se vlny, ta postupuje dále a narazí na žebra, která mají menší akustickou impedanci než měkké tkáně a zde se uvolní další část energie. Potom dospěje čelo vlny na vnitřní stranu měchýře (nebo plic), kde je rozdíl akustických impedancí extrémní a část se jí odrazí zpět. Tato odražená vlna potom interferuje s dalšími, zpožděnými vlnami, přicházejícími od epicentra a vznikají místa s mimořádně velkým poškozením, zvláště, pokud se opět vyskytnou na přechodu mezi měkkou a tvrdou tkání (žebra, šupiny).
Výsledkem tohoto devastačního působení jsou pravidelně rozlámaná žebra na straně přivrácené směrem k výbuchu na několik milimetrů velké kousky, úplně oddělená od měkkých tkání, odervané šupiny od kůže ryby a páteř, která jde vyjmout z ryby vcelku, protože svalové úpony, které ji držely, jsou zcela odervány. Ryby, které se vyskytovaly v bezprostřední blízkosti místa výbuchu (řekněme několik metrů), jsou okamžitě usmrceny, ty vzdálenější smrtelně zraněny (řekněme desítky metrů, i když jsou ještě nějakou dobu schopny plavat a vypadají "zdravé"), velmi vzdálené mají vnitřní zranění nebo jsou jenom omráčené.

Pokud je vodní prostor uzavřen tvrdými horninami (jedná se například o zatopený lom), vznikají místními odrazy a interferencemi tlakových vln, šířících se vodním prostředím, místa se zesíleným a zeslabeným účinkem - chovají se tedy podobně, jako kdyby byly nabity malými dílčími náložemi. Zatopený lom o hloubce okolo 10 m a velikosti okolo 50 m dokonale vybijete ode všeho živého náloží o velikosti pouhých 200g, pokud bude mít detonační rychlost aspoň 6 km/sec. Také se říká, že při lovu ryb výbušinami jich vyplave asi jenom jedna desetina a zbytek zůstane ležet na dně. Není to tak docela pravda, záleží na tom, jaké druhy ryb zde žijí. Pokud se zde vyskytují druhy, vyvážené pomocí plovacího měchýře na "ležení na dně", jako třeba sumci, mníci, atd., zůstanou i po výbuchu ležet na dně. Pokud zde ale převažují druhy, plovoucí volně ve vodě nebo těsně pod hladinou, vyplave jich většina po výbuchu na hladinu.

Působení energie výbuchu na člověka se studovalo rovněž, ovšem značná část těchto studií byla prováděna potápěči ve skafandru (to jest s pevnou kovovou přilbou, která je při potápění plná vzduchu a funguje podobně jako měchýř u ryb). Výsledky byly strašidelné, protože dobrovolní "pokusní králíci" umírali na těžká vnitřní zranění už ve stometrových vzdálenostech od explodujících náloží. Mechanismus působení přilby byl, laicky řečeno, asi takový, že se celý potápěč při průchodu tlakové vlny na okamžik "nacpal" do přilby, kde okolní působící výbuchový tlak nebyl zneškodňován žádným protitlakem a při odeznění tlakové vlny z ní byl zase vysát ven.
Když později (těsně po válce) J.Y. Cousteau se svým týmem zkoušel účinky výbušin na nechráněné tělo, byli všichni překvapeni jeho odolností (míněno ve srovnání se skafandrovým potápěčem s přilbou). Docházelo přitom ovšem k protržení ušních bubínků a ke krvácení z očí. Vzduchové bubliny lze ale také elegantně využít jako clony, chránící před výbuchem. Pokud je mezi potápěčem a epicentrem výbuchu např. vzduchová clona z vypouštěných malých bublinek, účinek vlny za ní se podstatně sníží. Zkrátka, pokud už budete někdy tohle zvěrstvo (doufám, že jenom z donucení) dělat, tak z vody před výbuchem úplně vylezte (ani v ní nenechávejte nohy nebo ruce - tlaková vlna prostupuje měkkými tkáněmi a kostmi podobně jako vodou do vašeho těla a na vzduchu není zneškodněna žádným protitlakem).


Trhací technika pod vodou:
Teď už k vlastním účinkům a technice. Všeobecně se říká, že asi polovina energie při výbuchu se vyzáří jako tlaková vlna a polovina jako bublina výbuchových plynů. Pokud použijete pod vodou trhaviny, které se snadno přelisují k necitlivosti, jako například směsi DAP (pomiňme, že samy plavou na vodě a obvykle potřebují zatížit), použijte jenom jednu nálož, nebo musíte všechny nálože roznítit současně (se zpožděním maximálně milisekund), jinak tlaková vlna z první nálože přelisuje všechny ostatní k necitlivosti a ty potom neexplodují. Pokud je náloží víc, a jsou umístěné u sebe blízko, může je tlaková vlna z první nálože strhnout k detonaci.
Mechanismy mohou nastat dva - buď se strhne k detonaci jenom rozbuška a ta odpálí i další nálož, nebo exploduje sama nálož a rozbuška vůbec není zapotřebí. Fungují oba dva. Fungují i v hlubokých paralelních zavodněných vývrtech ve tvrdých horninách blízko u sebe.
Při trhání pod vodou mohou nastat v podstatě tři případy:

1. Rozpojujeme konstrukci, která je z jedné strany obklopena vzduchem a z druhé vodou (viz bedna se vzduchem). V tom případě se dosáhne podstatně vyššího využití energie výbušiny, když trhavina působí z vodního prostředí.
2. Rozpojujeme konstrukci, která je celá umístěna v suchém prostředí (běžné trhání na suchu), účinnost nálože je podstatně nižší, než v předchozím případě.
3. Rozpojujeme konstrukci, která je celá umístěna pod vodou. V tom případě je účinek trhaviny nižší než v obou předchozích případech.

Při uvolňování dna toku (nejběžnější případ) se velikost příložné nálože stanoví přibližně:

(1) N=7 H3 (kg, m)
Kde ,,N" je váha potřebné nálože v kg a ,,H" je požadovaná hloubka výtrže v metrech. Vzorec je určen pro běžné průmyslové plastické trhaviny s rychlosti 5 - 6 km/sec při dokonalé iniciaci. Všimněte si, že na dvakrát hlubší výtrž potřebujete osmkrát větší váhu trhaviny. Vypovídá to o neúčelnosti této metody. Berte tuto rovnici s rezervou, pro brizantní trhaviny to bude podstatně méně a pro DAPku podstatně více. Svoji roli hraje i tvrdost dna. Dobře funguje i použití kumulační nálože - vzniklá dutina či spíš prohlubeň se teprve nabije normální trhavinou.
Pokud byste chtěli střílet řadu náloží, umístíte je ve vzdálenostech S:

(2) S= k.H (m, m)
Kde ,,S" je rozteč náloží a hodnota ,,k" je okolo 3. Pokud chceme s použitím příloží prohloubit ve dně toku rýhu nebo zářez, volíme ,,k" okolo 0,75.

Při prohlubování dna, tedy při větších požadavcích na hloubku záběru ,,H" z předchozích vzorců, se již používá vývrtových náloží, umístěných obvykle šachovnicovitě a odpalovaných milisekundovým roznětem. Při rozpojování ponořených kovových konstrukcí tvaru kovového plátu (trhání otvoru v ocelové desce) se pro plech do tloušťky 10 - 15 cm použije vzorec:

(3) N=0,5 H2(kg, cm)
Kde ,,N" je váha nálože v kg potřebná na protržení plechu a ,,H" je tloušťka konstrukce v cm. Nálož musí na konstrukci dokonale přiléhat.
Pokud chceme rozbít kámen, celý ležící pod vodou, a jehož objem není větší než asi 4 m3, lze jej odstřelit naráz, jinak se musí vrtat nebo rozbíjet postupně. Velikost přílože určíme ze vztahu (2), avšak ,,k" volíme mezi 1 až 2 (přičemž pro vápenec se bude k blížit 1 a pro žulu 2) a na místo ,,H" dosadíme střední délkový rozměr balvanu v metrech. Opět vyjde váha nálože v kilogramech.

Při odhození balvanu v korytě toku se počítá asi se 2-3 kg trhaviny na každý m3 objemu balvanu. Literatura uvádí, že tak dá odhodit až do vzdálenosti 15 m, což nesmysl, pokud balvan přitom nevyletí z vody. Použít by se přitom měly pomalejší trhaviny typu DAP, ostřejší, jako například plastelíny, ho spíše rozbijí na místě.

K roznětu se používá téměř výhradně elektrického systému - zápalnicový je pod vodou, zvláště ve větších hloubkách nespolehlivý. Často se používá bleskovice. Nálože, pokud nejsou z plastických trhavin ale z práškových, se musí dokonale utěsnit před vniknutím vody (staří střelmistři balili jednotlivé náložky důlních práškových trhavin do prezervativů a těsnili je zavázáním na uzel. Tvrdší jedinci si prezervativy chodili po stovkách kupovat do drogerií na fakturu...). Pokud bude nálož umístěna ve větší hloubce než několik málo m, nezapomínejte, že práškové trhaviny jsou citlivé na přelisování a vodním tlakem se mohou slisovat tak, že nedetonují. Rovněž bývá zvykem celou náložku pečlivě ovázat roznětným vedením tak, aby v případě selhávky šla za přívodní dráty vytáhnout. Obvyklý způsob přivázání je dvojitou lodní smyčkou.
 

2 lidé ohodnotili tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama