דעה: רסיסים מפיצוץ

בעימות האחרון עם החמאס (מבצע "שומר החומות") הופתענו ממותו הטראגי של הילד עידו אביגל בן ה 5 ופציעתה הקשה של אימו, בעקבות חדירת רסיסים למרחב המוגן בו שהו.

בדיקה הראתה כי רסיסים חדרו דרך חלון ההדף שהינו למעשה לוח מפלדה רגילה (פלדה רכה).

בתקשורת התראיינו מיד "מומחים" מטעם עצמם, שציינו כי "אם היה מותקן החלון מהתקן החדש - אין סיכוי שהרסיס היה חודר פנימה".

זאת כמובן שטות מוחלטת. החלונות "דור חדש" נבדלים מהדור הקודם בכך שאגף הפלדה אטום לגאזים, בעוד שבדור הקודם חלון הפלדה אמור לעמוד רק בהדף הפיצוץ, ולמניעת חדירת גאזים שימש חלון אלומניום פנימי עם זיגוג.

הטענה כי גומיות האטימה היו עוזרות למניעת חדירת הרסיס אינה נכונה. מהירות הפגיעה והחדירה כה גבוהה שתגובת החלון לכפיפה והשפעת קפיציות הסמכים לא היו תורמים כהוא זה להקטנת תופעת החדירה.

גם טענות שונות על כך שאיכות הביצוע של החלון לא היתה טובה , אינן נכונות באשר כל החברות המאושרות לביצוע עבודות מסגרות למרחבים מוגנים, מפוקחות על ידי פיקוד העורף ומכון התקנים.

בסבב הנוכחי של העימות, נראה כי השפעת הרסס של הרקטות, שהצליחו לחמוק מ"כיפת הברזל", היתה רבה יותר מאשר בעימותים קודמים. מתקבל הרושם שה"חמאס" השתפר הן בכמות חומר הנפץ ברש"קים (ראש קרבי)  והן באיכותו.

ככלל, ככל שאיכות חומר הנפץ טובה יותר , מספר הרסיסים שיווצרו מהתנפצות מיכל הפלדה העוטף אותו יהיה רב יותר, מהירות הרסיסים תהיה גבוהה יותר מאשר במצב של חומר נפץ מאלתר כמו "אנפו" למשל.

במקרה של פיצוץ חומר נפץ ,מבחינים בין מספר סוגי רסיסים:

• רסיסים ראשוניים - נוצרים מבקיעת המעטפת המתכתית של חומר הנפץ
• רסיסים משניים - חלקי ציוד הנמצאים בקרבת חומר הנפץ
• רגמות - חלקי מבנה שבתוכו או בסמוך לו היה הפיצוץ

בהמשך המאמר אתייחס לרסס הראשוני הנוצר מהתנפצות מעטפת הפלדה סביב חומר הנפץ.

ניתן לאפיין את  הרסס על פי קטגוריות שונות:

• תכונות הרסיסים - מהירות, משקל, צורה, מס' הרסיסים והתפלגותם
• מרחק מעוף הרסיסים - מרחק מקסימלי, מרחק בטיחות
• כושר חדירת רסיסים למטרות מיגון - חדירה בבטונים, פלדות, אלומיניום, מהירות ומסה לאחר החדירה  

הרסיסים שנוצרים יכולים להיות טבעיים שהם תוצאה של התפלגות סטטיסטית של ריסוק המעטפת, ובמקרה זה יתקבלו הרבה מאד רסיסים קטנים ומעט רסיסים גדולים כאשר מהירות יציאתם של כלל הרסיסים תהיה כמעט זהה.

ניתן גם לתכנן את מעטפת חומר הנפץ ליצירת רסיסים בעלי גודל נתון , או הוספת כדוריות מחומרים בעלי משקל סגולי גדול יותר משל פלדה.

כמובן שככל שרסיס גדול וכבד יותר הוא יהיה מסוכן יותר אבל גם הרסיסים הקטנים   ובמיוחד בקרבת הפיצוץ יכולים להיות מסוכנים ובעלי כושר חדירה טוב.

לצורכי תכנון מיגון כנגד חדירה , מקובל להגדיר "רסיס תכנוני" על פיו קובעים את תכונות המיגון הנדרש. הרסיס יהיה במשקל כזה ש 95% מכלל הרסיסים יהיו קלים ממנו.

הגורמים המשפיעים על כשר החדירה של רסיסים

1. סוג חומר הרסיס, קשיותו
2. גודלו, מסתו, צורתו
3. מהירותו
4. זווית הפגיעה
5. נתוני האלמנט הנחדר

קיימים במדריכי התכנון שלל נוסחאות לחישוב מהירות הרסיסים, התפלגות גודלם בתלות בסוג חומר הנפץ וצורת המיכל העוטף אותו, כאשר בדרך כלל במקרים של חימושים, מקובל להניח כי המיכל העוטף את חומר הנפץ הינו גלילי.

קיימות גם נוסחאות ונומוגרמות לחישוב החדירה ,עמק החדירה וכן המהירות המשתיירת (לאחר השלמת החדירה) של הרסיס החודר וזאת בתלות נתוני חומר המיגון, (כמו סוג הפלדה, או חוזק הבטון) ועובי המטרה

קיימות גם תוכנות מהירות לביצוע חישובים אלה

אציין את תוכנת CONWEP האמריקאית  ואת תוכנת FI-BLAST הגרמנית

אציג להלן מספר דוגמאות:

חישוב חדירה של רסיס תכנוני של פצצת מרגמה 81 מ"מ ללוח פלדה רכה בעובי 18 מ"מ הנמצא 5 מטרים ממרכז הפיצוץ

הרסיס התכנוני שמסתו כ 2 גרם , יחדור רק לעומק של כ 1.23 ס"מ ולא יצא

נחשב שנית אבל עם לוח בעובי של 10 מ"מ.

הרסיס התכנוני במשקל של כ 2 גרם יפגע בלוח המיגון במהירות של 1645 מטר לשניה, יחדור אותו ויצא במהירות שיורית של כ 277 מטר לשניה ובמשקל של 0.5 גרם. (עקב שחיקתו במהלך החדירה הרסיס מאבד ממשקלו)

תוכנת CONWEP (שפותחה על ידי צבא ארה"ב)  מאפשרת חישובי חדירה מחימושים שונים וכן כנגד רסיסים שמסתם ומהירותם נתונה וזאת כנגד מטרות מחומרים שונים וכן משילוב של מטרות. יחד עם זאת כל חישובי החדירה מתיחסים לחדירה ניצבת ולא זויתית של הרסיס התכנוני.

תוכנת FI-BLAST (שפותחה על ידי החברה הגרמנית NUMERICS) מאפשרת יצירת מודל של  רש"ק (ראש קרבי) כל שהוא בצורה , בחמר הנפץ, בחומרי המעטפת, קביעת תרחיש המכיל את מיקום הפיצוץ ואוריינטציה של הרש"ק במרחב וכד'.

האנליזה של הפיצוץ כוללת את חישוב כל הרסיסים היוצאים מהרש"ק,מהירותם ומסתם וכן ביצוע חישוב סטטיסטי בשיטת "מונטה קרלו" לחישוב החדירה לחומרים שונים הממוקמים במרחב .

נתוני הריצה מאפשרים קבלת נתוני כל הרסיסים כולל מסה, מהירות, מהירות שיורית לאחר חדירה.

לדוגמא "נתכנן" רש"ק גלילי בקוטר 122 מ"מ, העשוי מגליל מפלדה רכה בעובי דופן של 6 מ"מ ומכיל כ 9 ק"ג חמר נפץ מסוג ט.נ.ט (לדמוי רקטת גראד)

במרחק 1 מטר ממנו ובמקביל, נציב לוח מפלדה רגילה בעובי 16 מ"מ

נבצע חישוב בשיטת מונטה קרלו ולהלן התוצאה

את הלוח יחדרו 4 רסיסים. כאן כל מסלולי הרסיסים בצבע אדום פוגעים בלוח הפלדה . כל שאר מסלולי הרסיסים הינם בצבע ירוק.

נגדיל את עובי הלוח ב  2 מ"מ ל 18 מ"מ

ונקבל כי רק רסיס אחד חודר את הלוח

בשלב הבא נטה את הרש"ק לזוית של 45 מעלות ביחס ללוח המגן

נחשב שוב

ומתקבל כי אף רסיס לא יחדור

הגדרת רסיסים מסוכנים

התקן האמריקאי מגדיר רסיס מסוכן ככזה שהאנרגיה הקינטית שלו גבוהה מ 8 קג"מ (79 ג'אול)

רסיס באנרגיה זאת, הפוגע בראשו של אדם יגרום לסכויי תמותה של כ 25%.

פגיעה באזור החזה תגרום לסיכויי תמותה של כ 5%

צפיפות רסס מסוכנת מוגדרת כרסיס אחד מסוכן בשטח של 600 פיט ריבועי (55.7 מ"ר)

תוכנת FI-BLAST  מאפשרת חישוב של מרחקי הבטיחות מפיצוץ רש"ק כלשהוא בכל אוריינטציה, תוך הגדרת קריטריון של צפיפות רסס מסוכנת ומספר נסיונות פיצוץ. כמובן שכל אנליזה של נסיון פיצוץ תיתן רסיסים בגדלים ומהירויות שונות וניתוח המעוף יתן מרחקי מעוף שונים , אך אם נבצע את אנליזת הפיצוץ מספר רב של פעמים נקבל תוצאה ממוצעת המספקת מבחינה סטטיסטית.

לדוגמא נחשב את מרחק הבטיחות מהרש"ק שחישבנו לעיל הממוקם בזוית 45 מעלות עם הקרקע

נחשב 50 פעם את השפעת הפיצוץ מבחינת הרסס כאשר נניח אנרגיה מינימלית של 80 ג'אול והסתברות פגיעה של רסיס אחד ל 55.7 מ"ר, נקבל את מרחקי הבטיחות לפי התרשים הבא

כאשר בכוון Y  מרחק הבטיחות הוא כ 125 מטרים . הסיבה לצורת הכנפיים של התרשים נובעת מהעובדה שבכוון השלילי של ציר ה X  הרסיסים עפים כלפי הקרקע ובכוון החיובי הרסיסים יוצאים בזוית תלולה. בזויות תלולות הרסיסים מאבדים את מהירותם עקב השפעת התנגדות האויר הנמשכת זמן רב יותר כתוצאה מהמסלול שלהם וכשהם פוגעים בקרקע הם כבר לא מסוכנים.

אילו הרש"ק היה ורטיקלי ,קונטור מרחקי הבטיחות היה מעגלי.

לסיכום , הבנת תופעת הרסס מפיצוץ חשובה הן למיגון על האוכלוסיה והן לצד התוקף. חשיבות מיוחדת להבנת הרסס קיימת גם בתעשיות הבטחוניות הנדרשות למרחקי בטיחות בין המתקנים השונים ולהגנת העובדים מתאונות פיצוץ או בניסויים.