BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ QUỐC PHÒNG
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
TRẦN ĐỨC VIỆT
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÀN CHẮN
BỌT KHÍ TỚI CƯỜNG ĐỘ SÓNG XUNG KÍCH
TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Ngành : Cơ kỹ thuật
Mã số : 9 52 01 01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2025
Công trình được hoàn thành tại:
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ /BỘ TỔNG THAM MƯU
Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. Đàm Trọng Thắng
TS. Nguyễn Phú Thắng
Phản biện 1: GS. TS. Nguyễn Thái Dũng
Học viện Kỹ thuật quân sự
Phản biện 2: PGS. TS. Trần Quang Hiếu
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Phản biện 3: PGS. TS Trịnh Hồng Anh
Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án TS cấp Viện, họp tại
Viện KH-CNQS vào hồi .... giờ .... phút, ngày ..... tháng .... năm 2025.
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
- Thư viện Quốc gia Việt Nam.
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Nước ta là một bán đảo với gần 3260 km đường biển. Để thực hiện
chiến lược bảo vệ, khai thác và phát triển tiềm năng của biển, nhiều
công trình kinh tế, quốc phòng trên biển đã, đang và sẽ được xây dựng,
trong đó đa số các công trình đều sử dụng nổ dưới nước khi thi công.
Thực tiễn đặt ra các yêu cầu không chỉ cần khai thác hiệu quả phương
pháp nâng cao hiệu quả nổ dưới nước, mà cần giải quyết tốt vấn đề an
toàn đối với công trình, phương tiện trong nước trước tác động từ vụ
nổ thi công cũng như từ các vụ nổ hủy bom đạn, thủy lôi dưới nước…
Màn chắn bọt khí (MCBK) là một vùng không gian trong môi
trường nước chứa rất nhiều các bóng khí nhỏ, khi được thiết kế với bộ
thông số phù hợp thì có thể làm tăng tác dụng của nổ hoặc làm suy
giảm cường độ sóng xung kích (SXK) trong nước.
Mặc dù đã có không ít các nghiên cứu trên thế giới về việc sử dụng
bóng khí hay MCBK để điều khiển trường SXK trong nước nhưng vẫn
chưa có các nghiên cứu toàn diện về điều khiển làm suy giảm SXK
trong nước bằng hệ MCBK. Ở Việt Nam thì hầu như chưa có nghiên
cứu nào về vấn đề này. Ngoài ra, đây cũng là hướng nghiên cứu liên
quan đến việc phát triển một số loại vũ khí, trang bị quân sự hoạt động
dưới nước nên chúng cũng không được công bố rộng rãi.
Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của màn chắn bọt khí
tới cường độ sóng xung kích trong môi trường nước” là một hướng
nghiên cứu có tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu, phân tích cơ sở lý thuyết chung của quá trình lan
truyền sóng nổ trong môi trường nước và quá trình suy giảm cường độ
SXK khi đi qua MCBK dạng đơn và dạng hệ MCBK.
- Xây dựng mô hình thí nghiệm và nghiên cứu thực nghiệm về qui
luật suy giảm cường độ SXK trong môi trường nước khi đi qua MCBK.
- Thiết lập phương pháp tính toán áp suất dư trên mặt SXK khi đi
qua MCBK theo phương pháp đồng dạng tác dụng nổ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
* Đối tượng nghiên cứu: quá trình lan truyền SXK do nổ trong môi
trường nước qua môi trường MCBK.
* Phạm vi nghiên cứu: Về lý thuyết, nghiên cứu biện luận qui luật
suy giảm cường độ SXK do nổ lan truyền trong môi trường nước khi đi
qua màn chắn phẳng dạng hỗn hợp nước - bọt khí trên cơ sở kế thừa
phương trình trạng thái của môi trường nước chứa bọt khí và quan điểm
2
về sự tồn tại hiệu ứng phản xạ, khúc xạ sóng tại bề mặt phân cách giữa
hai môi trường có độ cứng truyền âm thay đổi. Về thực nghiệm, nghiên
cứu thực nghiệm trên mô hình đề xuất trong điều kiện tác động nổ ngầm.
4. Nội dung nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu ứng dụng phương trình trạng thái của môi trường
nước chứa bọt khí để thiết lập qui luật phụ thuộc của áp suất vào tỷ lệ
thể tích bọt khí.
- Nghiên cứu thiết lập mô hình lan truyền sóng nổ cầu và sóng nổ
phẳng trong môi trường nước qua MCBK (dạng đơn và dạng hệ gồm
nhiều MCBK đơn).
- Nghiên cứu thực nghiệm nổ trên mô hình và ngoài thực địa về qui
luật suy giảm áp suất trên mặt SXK trong nước khi đi qua MCBK.
- Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính toán áp suất trên mặt SXK trong
nước khi đi qua MCBK và giải pháp công nghệ áp dụng vào thực tiễn.
5. Phương pháp nghiên cứu của luận án
Phương pháp nghiên cứu: nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực
nghiệm và ứng dụng công nghệ thông tin để khảo sát, thiết lập và phân
tích các qui luật thực nghiệm.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: giải tích, phân tích, lý thuyết
đồng dạng tác dụng nổ và lý thuyết lượng nổ ảo.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: nổ thí nghiệm trên mô hình
bể thử nghiệm và nổ thí nghiệm thực tế ngoài hiện trường.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
* Ý nghĩa khoa học của luận án: góp phần hoàn thiện hệ thống lý
thuyết về tác dụng làm suy giảm cường độ SXK do nổ trong nước phụ
thuộc vào các thông số đặc trưng của MCBK đơn và hệ MCBK.
* Ý nghĩa thực tiễn của luận án: các qui luật thực nghiệm và phương
pháp tính toán áp suất trên mặt SXK trong môi trường nước khi đi qua
MCBK do luận án đề xuất cho phép người kỹ sư dễ dàng tính toán,
thiết kế MCBK sử dụng trong thực tế để giảm thiểu tác dụng có hại
của SXK đến công trình và các đối tượng cần bảo vệ. Kết quả nghiên
cứu có thể phục vụ công tác nghiên cứu, đào tạo, cũng như góp phần
luận giải một số vấn đề trong lĩnh vực sử dụng MCBK điều khiển
trường SXK trong môi trường nước.
7. Bố cục luận án
Ngoài phần mở đầu, danh sách 6 công trình khoa học đã công bố,
danh mục 96 tài liệu tham khảo và phần phụ lục thì luận án được trình
bày trên 4 chương nội dung và phần kết luận.
3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NỔ DƯỚI NƯỚC
1.1. Phân loại các dạng nổ dưới nước
Nổ dưới nước đã được sử dụng rộng rãi không chỉ trong quân sự mà còn
trong rất nhiều ngành kinh tế, có thể phân loại theo lĩnh vực sử dụng, theo vị
trí bố trí lượng nổ, theo tính chất khác nhau về tác dụng cơ học xẩy ra khi nổ
dưới nước, theo hướng nghiên cứu về tác động cơ học khi nổ dưới nước.
1.2. Tình hình nghiên cứu về nổ dưới nước
1.2.1. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới
Các kết quả nghiên cứu về nổ dưới nước trên thế giới có thể chia ra
thành năm hướng chính: 1- Nghiên cứu các quá trình vật lý, cơ học xẩy
ra khi nổ trong môi trường nước; 2- Nghiên cứu quá trình tương tác
phá hủy đất đá dưới đáy nước; 3- Nghiên cứu tương tác của sóng nổ
lên phương tiện hay công trình dưới nước; 4- Nghiên cứu các giải pháp
nâng cao hiệu quả nổ dưới nước; 5- Nghiên cứu các giải pháp làm suy
giảm SXK trong nước. Riêng hướng 5 có thể chia làm ba nhóm giải
pháp công nghệ cơ bản sau: Áp dụng công nghệ nổ mìn vi sai; Lựa
chọn loại chất nổ, hình dạng lượng nổ, sơ đồ bãi mìn hợp lý; Sử dụng
MCBK đặt trên đường truyền SXK đến đối tượng bảo vệ.
Nghiên cứu về MCBK để làm giảm cường độ sóng âm trong nước
xuất hiện từ đầu thế kỷ XX. Đến khoảng giữa thế kỷ XX mới xuất hiện
một số nghiên cứu về qui luật suy giảm SXK khi đi qua MCBK đơn
trong môi trường nước với một số điều kiện cụ thể. Tuy nhiên, cho đến
nay, ta mới chỉ tiếp cận được hệ thống lý thuyết và thực nghiệm này
một cách hạn chế do sự bí mật về công nghệ ứng dụng. Theo hướng
này, các nghiên cứu có thể phân loại theo các hướng tiếp cận sau: 1 -
Nghiên cứu lý thuyết về sự suy giảm SXK qua MCBK thông qua sự
hấp thụ năng lượng của quá trình nén bọt khí và sự phân rã bọt khí;
nghiên cứu xây dựng phương trình trạng thái của môi trường nước có
bọt khí [75-77], [81]; 2 - Nghiên cứu thực nghiệm làm sáng tỏ luận
điểm lý thuyết nào đó trong phòng thí nghiệm [48] hay nghiên cứu ứng
dụng với một số điều kiện nổ và bộ thông số đặc trưng cho MCBK đơn
nhất định để xác định hiệu quả giảm được bao nhiêu phần trăm cường
độ SXK khi đi qua MCBK [59], [63], [69-71], [89].
1.2.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nổ dưới nước ở Việt Nam
Ở nước ta, cho đến nay các nghiên cứu trong lĩnh vực nổ chủ yếu
theo hướng tác dụng nổ lên đất đá và công trình trên cạn, dưới nước,
cùng với một số giải pháp công nghệ nổ để nâng cao hiệu quả nổ.