Naučne knjige

Osim mojih knjiga vezanih za tematiku astronomije (Naš svemir i Alhemičari univerzuma), u proteklom periodu napisao sam (ili učestvovao u pisanju) još nekoliko knjiga različite tematike, od čega tri naučne knjige. Dole je dat kratak opis knjiga, a za više detalja se javiti na mail: acatovic@gmail.com.

Iz predgovora:

Knjiga Dinamika tijela nepravilnih oblika je namjenjena prvenstveno studentima završnih godina i studentima doktorskog studija Mašinskog fakulteta Univerziteta u Sarajevu. Nastajala je paralelno sa istraživanjima autora iz ove oblasti. U prvom poglavlju opisane su osnove aerodinamike tijela nepravilnih oblika, pri čemu su najprije opisane vrste tokova i navedeni glavni parametri u aerodinamici. Dat je prikaz istraživanja vezanih za referentnu površinu tijela, a u sklopu ovog poglavlja opisan je i novi model (Kljuno, 2019) za procjenu referentne površine nepravilnih tijela. Osim toga, u ovom dijelu knjige dat je prikaz istraživanja vezanih za koeficijente aerodinamičke sile, sa osvrtom i na novija istraživanja (Ćatović, 2019). Dat je i model za procjenu aerodinamičke sile i momenta (Kljuno, 2019), kao i njenu korekciju u odnosu na stišljivost. U ovom poglavlju obrađuju se osnovne jednačine toka u aerodinamici, a date su i osnove udarnih talasa, hipersoničnog toka, aerodinamičkog zagrijavanja, viskoznog toka, separacije toka, i graničnog sloja. Drugo poglavlje bavi se mehanikom leta tijela nepravilnih oblika. Dat je pregled dosadašnjih istraživanja, pri čemu se može uočiti relativna oskudnost (dostupnih) istraživanja iz ove oblasti. U ovom poglavlju dati su fizikalni modeli koje su autori razvili, i to: model za procjenu početne nestabilnosti nepravilnog tijela, model za procjenu centra pritiska i uslovi stabilnosti nepravilnih tijela, model za aproksimativno računanje trajektorije tijela i generalizovani (6DOF) model za procjenu elemenata putanje nepravilnih tijela. U zadnjem dijelu poglavlja navedena je analiza (Ćatović, 2019) izvršena koristeći model za procjenu trajektorije nepravilnih tijela. U trećem poglavlju opisana je primjena numeričkih simulacija na nepravilno tijelo, pri čemu su date osnove postupka simulacija. Na kraju poglavlja dat je realan primjer numeričke simulacije opstrujavanja nepravilnog tijela velike brzine (supersonični tok), pri čemu su opisani i dijagrami polja pritiska i brzina oko datog tijela. Nadamo se da će knjiga pomoći studentima u daljem naučnom usavršavanju, kao početni iskorak u pravcu istraživanja parametra kompresibilnog toka velikih brzina i dinamike leta nepravilnih tijela.

Iz predgovora:

Unierzitetski udžbenik za studente na Mašinskom fakultetu u Sarajevu (završne godine i doktorski studij). U prvom poglavlju knjige dat je sažet opis historijskog razvoja municije i oružja. U drugom dijelu ovog poglavlja dat je opis historijskog razvoja terminalno-balističkih parametara projektila. U drugom poglavlju knjige dat je opis najznačajnijih tipova projektila i njihovih glavnih komponenti. Poseban osvrt dat je na materijale eksplozivnog punjenja i tijela projektila. Treće poglavlje obrađuje mehanizam prirodne fragmentacije, pri čemu su date i osnove naponskog stanja prilikom širenja tijela nakon detonacije. Fraktura tijela HE projektila je veoma složen fenomen i ovdje su date osnove. U četvrtom poglavlju dat je prikaz detonacionih parametara eksploziva i dejstva udarnog talasa na čovjeka i strukturalne objekte. Iako je kod većine HE projektila, u odnosu na fragmentacione efekte, praktično zanemarivo dejstvo udarnog talas nakon eksplozije, neki tipovi HE municije (npr. avionske bombe) imaju značajno dejstvo natpritiskom udarnog talasa, a posebno su ranjive građevinske strukture. Peto poglavlje obrađuje masenu distribuciju fragmenata, metode pomoću kojih se predviđa broj i masa fragmenata nakon eksplozije. Naglasak je dat na metode Motta i Helda koji se najčešće spominju u svjetskoj literaturi iz ove oblasti. U šestom poglavlju opisani su modeli za predviđanje početne brzine fragmenata nakon detonacije i Taylorovog ugla (ugao između vektora početne brzine fragmenata i vektora normale na vanjsku trasu tijela projektila). Početna brzina fragmenata je jedan od najvažnijih parametara terminalne balistike HE projektila. U sedmom poglavlju dat je prikaz osnovnih parametara aerodinamike i mehanike leta fragmenata. Ovo poglavlje je relativno malo istraženo, a važno je sa stajališta procjene elemenata putanje realnih fragmenata nepravilnog oblika tokom leta kroz atmosferu. U ovom poglavlju opisane su ukratko i metode numeričke simulacije koje se mogu primjeniti na fragment nepravilnog oblika (za proračun aerodinamičkih sila i momenata, koeficijenata otpora i uzgona, analiza polja pritiska, brzine, udarnih talasa i strujnica oko fragmenta itd). Osmo poglavlje bavi se metodama za procjenu prostorne distribucije fragmenata. Opisane su tehnike za procjenu vjerovatnoće onesposobljavanja, koeficijenta efikasnosti, gustine fragmenata, radijusa efikasnog dejstva, kao i smrtonosne zone HE projektila. Deveto poglavlje obrađuje balistiku rana nakon dejstva fragmenata HE projektila. Ova oblast usko je vezana i za vojnu medicinu (koja se, naravno, izučava posebno na medicinskim fakultetima). U poglavlju je dat i prikaz sredstava (prsluci i kacige) za odbranu čovjeka od efekata fragmenata. Deseto poglavlje bavi se prodiranjem fragmenata kroz tanke, tvrde mete. Poznato je da se fragmenti mogu koristiti i protiv letjelica, balističkih projektila, lakih fortifikacijskih objekata, te lako-zaštićenih objekata. U jedanaestom, zadnjem poglavlju dat je prikaz eksperimentalnih metoda koje se koriste za istraživanje prirodne fragmentacije projektila. Opisane su fragmentacijske arene i jame, i date su naznake koje metode se koriste u drugim zemljama, te koji su moderni trendovi. Tematika opisana u knjizi je dosta široka i relativno kompleksna. Nadam se da će udžbenik poslužiti studentima na njihovom naučnom putu i daljem stručnom usavršavanju. Knjiga je posvećena mom djedu koji je preživio patnje nacističkog logora Mauthausen-Gusen.

Iz predgovora:

Univerzitetski udžbenik “Protiv-oklopni projektili” namjenjen je prvenstveno studentima smjera Odbrambene tehnologije, pri Mašinskom fakultetu u Sarajevu (završne godine i doktorski studij). Municija koja se koristi protiv oklopnih vozila bazira se, osim na principu dejstva kumulativnog mlaza na oklop (prije čega prethodi urušavanje lijevka eksplozivnim punjenjem), i na dejstvu penetratora velike brzine svojom kinetičkom energijom. Osim toga, u ovaj tip municije spadaju i eksplozivno-formirani projektili (podvrsta kumulativnih projektila sa većim uglom lijevka i/ili drugačijim oblikom lijevka) koji su kratko opisani u knjizi, kao i projektili bazirani na dejstvu kontaktne detonacije (ovi projektili se praktično danas više ne koriste kao protiv-oklopni već prvenstveno za rušenje objekata). U prvom poglavlju dat je sažet opis historijskog razvoja protiv-oklopnih kumulativnih i kinetičkih projektila. U drugom poglavlju knjige navedene su najčešće vrste oklopa koji se koriste na tenkovima, sa naglaskom na moderne trendove (kompozitni, ekplozivno-reaktivni oklop, sistem aktivne zaštite i sl.). Treće poglavlje bavi se fizikalnim modelima za procjenu parametara prilikom formiranja kumulativnog mlaza. Obrađeni su stacionarni model Birkhoffa i Defournaux-a, kao i nestacionarni PER model, a navedene su i generalizovane formule koje se spominju u literaturi. U ovom poglavlju je dat i kratak prikaz modela prekida kumulativnog mlaza, a dat je i osvrt na specifičnosti eksplozivom formiranih projektila. U četvrtom poglavlju dat je prikaz modela za procjenu probojnosti kumulativnih projektila. Navedene su formulacije Birhoffa, Evansa, kao i modeli peneracije kumulativnog mlaza promjenljive brzine (Alison, DiPersio). U petom poglavlju opisani su najvažniji parametri kumulativnih projektila: kumulativni lijevak, eksplozivno punjenje, detonator, upaljač, standoff udaljenost, tijelo projektila, rotacija projektila. Dat je osvrt i na tehnologije proizvodnje kumulativnih projektila, koristeći konkretan primjer dva američka kumulativna projektila, kalibra 105mm i 120mm. U šestom poglavlju opisani su parametri projektila sa kinetičkom energijom. Dat je prikaz glavnih komponenti, i opisani su glavni tipovi penetratora koji se koriste u modernoj APFSDS municiji. Takođe, dat je prikaz analitičkog pristupa procjene potrebne dužine sabota kod spomenutih projektila. Navedene su i specifičnosti proizvodnje komponenti APFSDS projektila. Na kraju poglavlja dat je pregled najčešće korištene APFSDS municije koja se koristi u svijetu. U sedmom poglavlju dat je prikaz modela za procjenu probojnosti projektila sa kinetičkom energijom. Navedene su specifičnosti procesa penetracije kroz tvrde mete i ukazano je na kompleksnost problematike. Opisani su modeli tečnog mlaza, Allen – Rogers model probojnosti, Alekseevskii – Tate model probojnosti i Odermattov model penetracije kinetičkih projektila. Osmo poglavlje bavi se metodama testiranja protiv-tenkovskih projektila. Navedene su, u skladu sa dostupnom literaturom, metode koje su se koristile u bivšoj Jugoslaviji, kao i neke specifične metode koje se koriste u zapadnim zemljama. U dodatku su date metode numeričke simulacije koje se koriste u terminalnoj balistici. Ukazano je na kompleksnost i navedene su glavne jednačine koje se koriste: jednačine održanja (izrazi za očuvanje mase, količine kretanja, momenta količine kretanja i energije, i Rankin – Hugoniotove jednačine), jednačine stanja (fizikalni model ponašanja materijala pri opterećenju za date početne uvjete), i konstitutivne jednačine (veza između naprezanja i deformacija za materijal u uslovima elastičnih i plastičnih deformacija; očvršćavanje; modeli čvrstoće materijala; modeli sloma materijala). Dat je kratak opis glavnih numeričkih tehnika (metoda konačnih razlika i konačnih elemenata), kao i karakteristike postojećih hidrokodova. U drugom dodatku je ukratko opisan razvoj tenka kroz historiju, i dat je osvrt na tipove i glavne komponente tenka. Opisan je detaljnije američki tenk Abrams, kao primjer modernog borbenog tenka čiji razvoj uglavnom prate i druge zemlje. Takođe su u dodacima date osnovne karakteristike modernih AFPSDS i HEAT (vođenih i nevođenih) projektila. Fenomenologija opisana u knjizi je relativno kompleksna, budući da se radi o procesima koji uključuju pritiske reda i do 200 GPa, velike brzine deformacija i udarne brzine reda i do 10 km/s. Nadam se da će studentima donekle olakšati prelaz iz područja elastičnosti koji se obrađuje na dodiplomskom studiju (koje uglavnom nije primjenljivo na fiziku udara velikim brzinama) ka području nelinearne mehanike kontinuuma. Knjiga je posvećena mojim učiteljima.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s