Eksplosjon av vindusglass

Forsvarsbygg sprenger vinduer i Nord-Europas største eksplosjonsrigg

Se video.

Video: Se hvordan Forsvarsbygg måler hvor stor eksplosjonslast et vindu tåler

Se video.

HEBSim (High Explosive Blast Simulator)

  • Testriggen HEBSim er montert på skinner, og er 33 meter lang og veier cirka 40 tonn.
  • Den består av ni deler, og røret kan derfor gjøres kortere utifra hvilken avstand man ønsker at sjokkbølgene skal ha fra eksplosivene til testobjektet.
  • Lengden på røret er valgt for at trykkbølgen skal få en varighet og ligne mest mulig på en utendørs eksplosjon. Riggen er designet til å generere en maksimallast som tilsvarer cirka 2000 kilo TNT på 45 meter avstand. 

Kilde: Forsvarsbygg

Horten: Forsvarsbygg har bygget Nord-Europas største testrigg for sprenging av bygningsdeler. TU fikk bli med da Nasjonalt kompetansesenter for sikring av bygg, en underavdeling i Forsvarsbygg, skulle teste hvor stor eksplosjonslast et vanlig to-lags laminert vindusglass tåler.

Testen er en del av et FoU-prosjekt finansiert av midler fra Forsvarsdepartementet. Hensikten med prosjektet er å lære mer om laminert glass, usikkerheter ved bruk og komposittens sårbarheter, forteller prosjektleder Tormod Grue:

– Vi har som mål å utvikle en forenklet beregningsmodell der vi kan utforske ulike prototyper som tåler ulike ekstreme laster for å minimere behovet for testing, sier han.

I videoen øverst i artikkelen viser han hvordan et sporingsmønster på vinduet gir data som brukes til å kalibrere og verfisisere FE-beregningsmodellen (se faktaboks).

FE-beregningsmodell

Beregningsmodellen som brukes i testen er en FE-beregningsmodell (finite element) som baserer seg på fysikken i hvordan de ulike materialene oppfører seg under dynamiske laster, som igjen kalibreres og verifiseres mot forsøkene.
Det er forskyvningsdata fra midtpunktet til glasset sammen med lasten som brukes til dette.

Kilde: Tormod Grue, Nasjonalt kompetansesenter for sikring av bygg

Sammen med en laser som måler forskyvning av midtpunktet filmer to høyhastighetskameraer glassets reaksjon fra to ulike vinkler. Trykklasten og forskyvninger i mønsteret, både i planet og ut av planet, gir måledata som legges inn i et dataprogram. 

Det er målemetoden 3D Digital Image Correlation (3D DIC) og forskyvninger målt fra laseren som brukes til å kalibrere og verifisere beregningsmodellen. Grue forteller at metoden er kopiert fra oppsettet for eksplosjonstesting av laminerte glass som brukes på SIMlab på NTNU. 

Over i løpet av 200 millisekunder

Overingeniør Knut Ove Hauge er ansvarlig for det instrumentelle knyttet til testingen. Han rigger til kameraene, fester eksplosivene i røret og generer strømmen som setter i gang detonasjonen. I dette testforsøket er det 200 gram sprengstoff som skal avfyres, Hauge beskriver hvordan eksplosjonen fortoner seg:

Forsvarsbygg har bygd Nord-Europas største testrigg. Kruttrøyken siger opp etter sprengingen av et vindusglass som er montert i containeren i enden av riggen. Foto: Tuva Strøm Johannessen

– I sprengstoffet er det en pyrosats som blir satt i gang av strøm. Den begynner å brenne og så starter detonasjonen. Etter det pyrotekniske ligger det et tog av eksplosiver, som gir en rolig detonasjonsbølge som til slutt forplanter seg ut i hovedsprengstoffet.

Der vanlig militært sprengstoff detoneres på cirka 6000 m/s, vil dette sprengstoffet detoneres relativt sakte, med en fart på 4000 til 5000 m/s, forklarer Hauge videre.

– Riggen skal utsettes for såpass mange tester, så vi bruker dette sprengstoffet for å minske belastningen over tid, sier han.

Etter eksplosjonen vil en trykkbølge treffe vinduet som står montert fast i en forsterket container i enden av riggen.

To høyhastighetskameraer fanget opp eksplosjonen av vinduet. Foto: Tuva Strøm Johannessen

– Vinduet vil blåse seg ut som en ballong, og deretter trekke seg noe tilbake på grunn av elastiteten i plastfilmen, sier han og konstaterer at hele reaksjonen vil være er over på 200 millisekunder. 

Les også

– Flere lag gir bombesikkert glass

Testen TU fikk være med på var første testserie i prosjektet. Videre skal flere ulike tykkelser av laminerte glass bli testet for eksplosjonslast slik at de får et bredt grunnlag for å verifisere beregningsmodellen, forteller prosjektleder Grue. 

Han utdyper at testing er ressurskrevende og nødvendig for å verifisere kapasiteten ulike prosjekter, men veien til et produkt kan bli kortere og billigere ved bruk av beregningsverktøy.

Vinduene som testes i er i lavere sjikte av hva de kan teste.

Forsvarsbygg tester eksplosjonslast på vindusglass. Foto: 

– Disse vinduene er relativt sårbare, og det er jo det vi ser i virkeligheten også. Det skal ikke så mye til før et vanlig, ulaminert vindu knuser. Den 22. juli var det en radius på flere hundre meter der ruter hadde knust, sier han og forteller at glass i teorien er veldig sterkt.

– Men siden det er mange mikrosprekker i glass fra produksjonen når det herder så blir kapasiteten sterkt redusert, det bryter langt under teoretisk grense.

Han legger til at hvis det er behov for økt sikkerhet kan det  være lurt å ha noen tynne glass, som man setter i serie.

– Et bombesikkert glass består av flere lag med tynne glass og plast i mellom, sier han. 

Les også

 

Kommentarer (4)

Kommentarer (4)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå