Fortifikationshistorisk fråga 12 – Svar

HC TRASTEN – Karlskrona
HC FELIX – Karlshamn

Det korta svaret på frågan är att tunnelförträngningen dämpar farliga luftstötvågor.

BAKGRUND – VATTENVÅGOR

Historiskt gjordes en stor mängd försök med vågor i vatten för att kunna beskriva och förstå olika sorters vågrörelser. Ett praktiskt exempel: I inloppet till de flesta hamnar finns det en vågbrytare för att skydda hamnen och dess fartyg mot stora vattenvågor. Ju smalare vågbrytarens öppning är desto effektivare blir dämpningen av vågorna. Innanför vågbrytaren där hamnen finns, sker en utspridning (diffraktion) av de små delarna av inkommande vågor som kommer igenom vågbrytarens öppning. Övriga delar av de inkommande vågorna splittras och absorberas (lutande uppförsbacke av grova sten- eller betongblock med mellanrum och ojämnheter) samt reflekteras i någon mån tillbaka ut av vågbrytaren.

Innanför en vågbrytare blir vågorna alltså små och kraftlösa i förhållande till vågorna utanför vågbrytaren. Utanför vågbrytaren sker en addition (”superposition”) av inkommande och reflekterade vågor vilket maximalt teoretiskt skulle kunna ge upphov till dubbelt så höga vågor (förlustfri reflektion vid helt vertikal jämn vägg med 90° infallsvinkel). Just i och strax innanför vågbrytarens öppning är vattenströmningen stark, turbulent och komplicerad vilket återkommande överraskar många båtägare.

Inkommande plana vågor från havet.
Svaga cirkulära vågor sprids in mot hamnen. Vi kan ana viss turbulens i och direkt efter öppningen.
Vågbrytare med 10 m bred öppning vid Vägga fiskhamn, Karlshamn.

LUFTSTÖTVÅGOR I ÖVERLJUDSHASTIGHET

Explosioner ger upphov till luftstötvågor med snabb och kraftig lufttrycksökning. Svaga luftstötvågor följer ”normala” vågrörelselagar. Detonationer (= explosioner med extremt snabba förlopp) framkallar luftstötvågor i överljudshastighet och med höga tryck. Dessa uppträder synnerligen olinjärt, vilket vi inte kan förstå intuitivt. I den omfattande forskningen används fullskaleförsök, modellförsök och datorsimuleringar för att klarlägga hur luftstötvågor uppträder i olika konstruktioner. På grund av en rad olika sorters reflektioner i en ingångstunnel kan luftstötvågor med mycket högre tryck än den ursprungliga luftstötvågen uppstå även långt in i tunneln.

Tryck-tidsdiagram för ideal luftstötvåg vid fri avlastning (dvs inga hinder för luftstötvågens utbredning). Blå kurva är den positiva tryckfasen och den gröna är den negativa tryckfasen.

TUNNELFÖRTRÄNGNINGAR DÄMPAR

Tunnelförträngningar dämpar, likt vågbrytare i hamnar, de luftstötvågor som fortplantar sig in i ingångstunnlar (före, i och precis efter förträngningar sker kraftiga tryckförändringar på ett komplicerat sätt). Dämpningen av luftstötvågen strax efter en tunnelförträngning ..

  • .. ökar ju mindre förträngningsöppningen är jämfört med tunnelns tvärsnittsarea.
  • .. ökar om vinkeln på tunnelförträngningens väggar är nära 45° (gentemot inkommande luftstötvåg).
  • .. minskar om vinkeln på tunnelförträngningens väggar är större än 90° (gentemot inkommande luftstötvåg).

En väl utförd tunnelförträngning reflekterar och dämpar luftstötvågor utifrån samtidigt som den släpper igenom luftstötvågor inifrån (reflekterade luftstötvågor och luftstötvågor som skulle kunna uppstå innanför tunnelförträngningen).

Här nedan visas en ritning över ingångstunneln i HC Ronneby SPÄTTAN och en delförstoring av tunnelförträngningen. Lägg märke till vinkeln på tunnelförträngningens väggar.