Varför grävs skytte- och förbindelsegravar så kantigt fram och tillbaka trots nackdelarna som presenteras i fortifikationshistorisk fråga 19 ?
Allmänt sett är avsikten med fältbefästningar skydd och skyl. Det är särskilt sedan striderna på västfronten (Belgien och norra Frankrike) under första världskriget ett väletablerat och beprövat sätt att skytte- och förbindelsegravar grävs i kantiga mönster. Detta görs för att öka möjligheterna för soldaternas överlevnad i skyttegravssystemet. Byggnadssättet förhindrar fienden att skjuta längs med en skyttegrav för att på det sättet kunna nå hela skyttegraven. Av samma skäl kan granatsplitter och eldflammor enbart spridas en kort sträcka i skyttegraven. Skarpa svängar gör också att verkan av farliga luftstötvågor begränsas. Kantigt byggda skyttegravar ger dessutom möjligheter till att kunna avge flankerande eld.
Praktiska försök med skyttegravar
De från TV kända och populära ”MythBusters” gjorde 2012 praktiska experiment med explosioner i olika varianter av skyttegravar. Trots att det går att ha synpunkter på genomförandet och presentationen av experimenten så stämmer resultaten ändå hyfsat med etablerad vetenskap inom området. MythBusters experiment och resultat sammanfattas i bilden nedan:
I ovanstående sammanställning används de amerikanska originalenheterna vilket innebär att avstånd anges i feet [ft], maximalt övertryck i pound-force per square inch [psi] och laddningsvikt i pounds [lbs]. Dessa tre enheter är ”snälla” enheter eftersom de är linjära (enbart en multiplikationsfaktor) i förhållande till vårt metriska system. Så, egentligen behöver vi alltså inte byta till metriska enheter för att kunna tolka resultaten ovan. Men för tydlighets skull kommer här några omvandlingar:
- 1 ft = 0,3048 m => 10 ft = 3,048 m, 20 ft = 6,096 m, 30 ft = 9,144 m, 40 ft = 12,192 m och 50 ft = 15,24 m.
- 1 lb = 453,59237 g => 25 lbs = 11 339,80925 g ≈ 11,34 kg
- 1 psi = 6 894,7572931783 Pa => 5 psi ≈ 34,47 kPa, 10 psi ≈ 68,95 kPa, 20 psi ≈ 137,9 kPa, .. etc.
Slutsummering
MythBusters experiment illustrerar följande vad gäller luftstötvågor från (små) explosioner:
- Försök nr 1 (fritt på marken): Nästan fri tryckavlastning med endast en kombinerad volymbegränsnings- och reflexionsyta (marken) gör att luftstötvågens styrka mycket snabbt avtar med avståndet.
- Försök nr 2 (rak skyttegrav): Explosionen sker i ett utrymme som nära explosionen är helt begränsat åt fyra håll (tre väggar och golvet). Skyttegravens volym är relativt liten. Detta ger fördämningseffekter i form av reflexioner som påtagligt ökar maxtrycket i luftstötvågen (dessutom ökar dess varaktighet). Resultatet blir alltså en mycket kraftig förstärkningseffekt. Tryckavlastning kan enbart ske uppåt.
- Försök nr 3 (skyttegrav med två skarpa 90°-böjar): Det blir en ansenlig reduktion av luftstötvågen jämfört med försök nr 2. Detta speciellt efter de båda 90°-böjarna.
- Försök nr 4 (som försök nr 3 men med mjuka 90°-böjar): Resultatet blir i stort sett som i försök nr 3, men med något lägre reduktion av luftstötvågen.
SLUTSATS: Försöken visar tydligt att vi genom att införa två 90°-böjar efter varandra i en skyttegrav kraftigt kan reducera luftstötvågornas destruktiva effekter. Ju skarpare böjar desto bättre.
Det går att invända att försök nr 1 och 2 har en mindre total längd (och därmed mindre volym) än försök nr 3 och 4. Både längd och volym påverkar luftstötvågens styrka. Om böjarnas förlängning uppskattas till c:a 10 ft (≈ 3 m) kan vi jämföra försök nr 1 och 2:s uppmätta värden vid 40 ft och 50 ft med försök nr 3 och 4:s uppmätta värden vid 30 ft respektive 40 ft. En extrapolering (matematisk förlängning) med 10 ft av längden i försök 1 (”60 ft”) ger resultatet 3,7 psi och motsvarande i försök 2 (”60 ft”) ger 14 psi. De extrapolerade värdena kan jämföras med de uppmätta i försök 3 (50 ft) = 7 psi och försök 4 (50 ft) = 8 psi. Jämförelserna leder oss till samma slutsats som ovan även när vi kompenserar för längd- och volymskillnaderna i försöken. Se nedanstående sammanställning där även beräknade värden för sfärisk utbredning med helt fri tryckavlastning har lagts till för fullständighetens skull (samma laddningsvikt som i övriga fall).
Källor
Lärobok i befästningskonsten, J.A. Hazelius, 1836.Förstärkt ställning för en fältstark pluton : Utförd å Fristadhed den 16-18 september 1915. 14 st blåkopior, ritade av fanjunkaren i Kungl fortifikationen Anders Gustaf Englund, f 1873.
14/18 Een oorlog in Vlaanderen, Luc Schepens, 1984.
FM 5-15 Field Fortifications, Department of the Army Field Manual, 1968.
Handbook of Shock Waves – Vol 2, Ed. Gabi Ben-Dor, Ozer Igra, Tov Elperin, 2001.
Explosive Loading of Engineering Structures, P.S. Bulson, 2003.
Bebyggelsens motståndsförmåga mot extrem dynamisk belastning – Del 1, Morgan Johansson, Leo Laine, 2012.
Discovery Channel – MythBusters: ”Trench Torpedo”, 14 oktober 2012, säsong 13, episod 211.
Webbsidor: www.goodfreephotos.com , www.inflandersfields.be , www.ub.lu.se