À maintes reprises, les bombes aériennes non explosées de la Seconde Guerre mondiale doivent être désamorcées ou explosées dans des explosions contrôlées. Des chercheurs du Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics, Ernst-Mach-Istitut, EMI travaillent avec des partenaires pour développer des modèles qui prédisent le vol de fragmentation et simulent la propagation souterraine des ondes de choc. Cela peut aider à réduire les zones d'évacuation et à améliorer la prévision des risques pour les structures souterraines.
Des centaines de milliers de bombes aériennes non explosées de la Seconde Guerre mondiale sont toujours enterrées sous terre en Allemagne. Le processus de désamorcer une bombe est toujours associé à des évacuations complexes à grande échelle, à la fermeture des districts de la ville entière et aux interruptions du transport ferroviaire afin de protéger la population.
Mais quelle est la taille du rayon de sécurité pour protéger les gens de la surpression et des fragments volants? Et si une détonation contrôlée est effectuée parce que la neutralisation est trop dangereuse, quels effets a-t-il sur les structures souterraines à proximité? Une prévision précise des dangers attendus peut limiter les rayons d'évacuation et permettre à l'évaluation de l'impact sur les personnes, les bâtiments et les infrastructures.
Fonction de terre – Evaluation des effets souterrains des explosions
Dans le projet Schockanalyst, Fraunhofer EMI, VirtualCitySystems GmbH et le ministère de l'Intérieur de l'État du Rhénanie du Nord-Westphalie étudient la destruction selon laquelle une bombe qui explose peut provoquer à la surface et en dessous, et analyser la grande partie de la zone de sécurité autour de la bombe qui doit être réellement. À cette fin, ils étendent le logiciel de simulation VC BlastProtect, qui simule des détonations contrôlées dans un modèle 3D City.
Le développement du logiciel a commencé dans le cadre du projet Sirius. Il permet de simuler la propagation au-dessus du sol de l'onde de souffle et le vol de fragmentation du boîtier de la bombe, en tenant compte de l'infrastructure environnante à l'aide de modèles physiques détaillés.
Jusqu'à présent, cependant, il n'y a eu aucun moyen d'évaluer les mesures d'amortissement et l'onde de choc qui se propage sous terre lorsqu'une détonation est nécessaire et a un impact sur les structures telles que les pipelines, l'infrastructure souterraine et les fondements des bâtiments voisins. Pour résoudre ce problème, Fraunhofer EMI développe maintenant un nouveau modèle numérique.
« Nous étendons le logiciel afin que les services d'élimination des munitions explosives puissent comparer différentes mesures d'amortissement et mieux évaluer les effets des ondes de choc dans le sol », explique le Dr Christoph Grunwald, chercheur à Fraunhofer EMI. Pour empêcher les éclats d'obus de bombes qui volent plusieurs kilomètres lors d'une explosion, le service d'élimination des munitions explosives couvre la bombe dans la fosse avec du sable ou de l'eau, réduisant considérablement le rayon des fragments volants.
« En utilisant des codes numériques développés à Fraunhofer EMI, nous calculons précisément la propagation des ondes de souffle dans l'air et leurs effets sur les personnes et les bâtiments. Nous considérons maintenant également l'influence du couvercle de sable sur la fragmentation ainsi que sur la base de terre; en d'autres termes, les vibrations et les mouvements souterrains », explique le chercheur.
« Lorsqu'une bombe couverte de sable explose, une grande quantité d'énergie est distribuée dans le sol. Il est donc important de prévoir comment la propagation des ondes de souffle affecte les tunnels ou les sous-sols du métro, par exemple. »
Le processus de simulation de ces charges dynamiques extrêmes avec précision est compliquée par les propriétés du sol. Les sols de gravier, d'argile et de sable se comportent complètement différemment sous des entrées d'énergie extrêmes.
« Le comportement du sol en tant que mélange triphasé (sable, eau, air) pose un défi particulier », explique Grunwald. Les échantillons de sols génériques sont d'abord examinés dans des tests de laboratoire dynamiques, au cours desquels les vagues sont appliquées à différents taux de déformation et amplitudes, puis leur permettant de simuler dans des modèles informatiques. « Si nos résultats virtuels correspondent à ceux des expériences, nos modèles fonctionnent. »
Test à grande échelle à Mecklenburg-Vorpommern
Un test à grande échelle sur un ancien site de l'armée est-allemand de Mecklenburg-Vorpommern a déjà démontré dans quelle mesure les modèles reflètent la réalité: six bombes enterrées de 500 livres ont été couvertes de différentes manières dans des conditions réalistes (en utilisant diverses configurations de sable et d'eau) et ont fait exploser près d'un bâtiment. Les mesures d'amortissement ont été combinées avec des capteurs précis pour mesurer les ondes de choc de l'explosion et de la clandestinité. Dans certains tests, les anneaux en aluminium ont soutenu les murs de la fosse de détonation – comme dans les scénarios réels.
L'objectif des tests de validation était, d'abord, d'obtenir des données pour développer davantage les modèles de simulation et, deuxièmement, de fournir des services d'évacuation explosifs avec des informations sur les effets de différentes mesures d'amortissement qui peuvent être simulées dans VC BlastProtect. Une bombe a été explosée à découvert comme référence.
« Nous avons subi des dommages plus importants au bâtiment, de sorte que nos modèles se trompent de prudence. Les services d'évacuation des munitions explosives recevront une évaluation beaucoup plus précise du risque à l'avenir et pourront planifier des étapes ciblées sur place pour minimiser les dommages », a déclaré Grunwald.
