1910

KÜRESEL VE ÇOK DELİKLİ BARUTLAR İÇİN İÇ BALİSTİK VE GEÇİŞ BALİSTİĞİ PROBLEMLERİNİN ÇÖZÜMÜ VE DENEYSEL SONUÇLAR İLE KARŞILAŞTIRILMASI

Silah tasarımında iç balistik problem çözümünün yanında geçiş balistiği probleminin de çözümü gerekmektedir. Silahın tasarım safhasında öncelikle seçilerek karar verilmesi gereken parametreler barutun kimyasal yapısı ve dane geometrisidir. Barutun dane geometrisi, genel olarak; küresel, silindirik veya çok delikli silindirik olabilmektedir. Bu çalışmada, temel iç balistik denklemi oluşturan Résal eşitliği küresel ve tek delikli barut dane geometrisi için Runge Kutta metodu kullanılarak çözülmüştür. Tipik bir silahın tasarımında temel girdiler; barut kimyasal yapısı, barut dane geometrisi, mermi kütlesel değerleri ve namlu geometrisinden oluşmaktadır. Namlu boyunca, namlu içinde basınç dağılımı, merminin lineer ve teğetsel hız değişimi zamana bağlı olarak hesaplanmaktadır. Bu hesaplamalarda, mermi ve namlu arasındaki sürtünme kuvveti ile namlu içinde merminin haraketine karşı yiv ve setlerin yarattığı direnç kuvveti de göz önüne alınmaktadır. Hesaplamalar sonucunda, namluda ısı transferi ve barutun kendi kendine tutuşması gibi problemlerin çözümü için gerekli termodinamik ve ısı transferi parametreleri de elde edilmektedir. Namluların ömür probleminin çözümü için atış sırasında namlu iç yüzeyinde meydana gelen aşınmanın da hesabı gerekmektedir. Oluşturulan modelde namlu aşınması hesaplanabilmektedir. Namlunun tasarımının yapılabilmesi için iç balistik problemin çözülmesi yeterli olmamakta, mermi namluyu terk ettikten sonra oluşan geçiş balistiği problemininde çözümü gerekmektedir. Universal silah tasarım problemlerinin çözümü için “AKÇAY İç Balistik” bilgisayar kodu geliştirilmiştir. Elde edilen teorik sonuçlar, MKE Atış Poligonunda 7.62x51 mm M80 fişekleri ile yapılan test sonuçları ve literatürde mevcut test sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Teorik ve deneysel sonuçlar arasındaki uyum gayet tatminkârdır.

INTERNAL AND TRANSITIONAL BALLISTIC SOLUTION FOR SPHERICAL AND PERFORATED PROPELLANTS AND VERIFICATION WITH EXPERIMENTAL RESULTS

The solutions of internal ballistics in addition with the transitional ballistic equations are very important for gundesign. During the design phase of a gun, some of the main parameters decided on are the selection of the propellant chemicalstructure and the grain geometry which may be spherical, tubular or multi perforated tubular. In this study, the Résal equation,which is one of the basic internal ballistic equations, is solved by means of Runge Kutta method for spherical and perforatedpropellants. The propellant chemical structure, propellant geometry, projectile mass properties and barrel geometry are themain inputs for a typical gun design. The pressure distribution and the linear and tangential velocity of the projectile in thebarrel are predicted depending on time along the barrel length. The friction force between barrel and projectile, resistanceforce created by the rifling against the motion of projectile are taken into consideration. Thermodynamic and heat transferparameters required in order to solve heat transfer problems of barrel such as cook-off problem are also obtained. Thecalculation of erosion at the inner surface of barrel is another problem solved for the life prediction of the barrel. To design agun, solving internal ballistics is not enough, transitional ballistic of the barrel after the shot ejection has to be also solved.The computer code of “Internal Ballistic AKÇAY” is generated for the solution of universal gun design problems.Experiments are carried out with test barrel of 7.62x51 mm M80 ammunition at MKE ballistic test facilities. The theoreticalresults are compared with the experimental results. The agreements between them are quite satisfactory.

PDF

___

White F.M., 2003, Fluid Mechanics, Fifth edition, Mc Graw-Hill.
Trebinski R., Czyzewska M., 2015, Estimation of the increase in projectile velocity in the intermediate ballistic period, Central European Journal of Enerjetic Materials, (12(1),63-76.
Şenturk A., Işık H., Evci C., 2016, Thermo-mechanically coupled thermal and stress analysis for interior ballistic problem, International Journal of Thermal Sciences, 104 (2016) 39-53.
Summefield M., 1986, An overview of some scientific problems in the interior ballistics of guns, Princeton Combustion Research Laboratories, Inc., USA.
Öztürk A.,1981, İç Balistik, MKE, Ankara.
Résal H., 1864, Investigation of the movement of projectiles in firearms, Paris.
Moore G.R., 1974, Projectile environment during intermediate ballistics, Naval Weapons Laboratory, Dahlgren, Virginia, USA.
Kopchenova N.V. and Maron I.A., 1975, Computational Mathematics, Mir Publishers, Moscow.
Cronemberger P.O., Lima Junior E.P., Gois J.A.M., Caldeira A.B., 2014, Theoretical and experimental study of the interior ballistics of a rifle 7.62, Engenharia Térmica (Thermal Engineering), Vol.13, No.2, p20-27.
Corner J., 1950, The theory of the interior ballistics of guns, Jhon Wiley and Sons Inc., London.
Celens E., 1986, Interior ballistics of small arms, particular problems: Thermodynamic model, powder parameters initiation, Department of armament and Ballistics, Royal Military Academy, Brussels.
Carlucci D.E., Jacobson S.S., 2007, Ballistics, Theory and Design of Guns and Ammunition, Taylor and Fracis Group, LLC.
Bougamra A. and Lu H., 2014, Multiphase CFD simulation of solid propellant combustion in a small gun chamber, International Journal of Chemical Engineering Volume 2014, Article ID 971808, Hindavi Publishing Corporation.
Characteristics, J. of Thermal Science and Technology. AMCP 706-247, 1964, Design for projection, US Material Command.
Akçay M., 2014, Unsteady Thermal Studies of Gun Barrels During the Interior Ballistic Cycle with NonHomogenous Gun Barrel Material Thermal
Akçay M., 1992, Balistik, Atatürk Üniversitesi, Erzurum.
Akçay M., 1992, The Solution of Res’al Equation for Multi Perforated Propellants, Journal of İTÜ Vol 50 Number 3 (in Turkish).
Akçay M., 1981, 155 mm Howitzer Design, R&D Dept. Of Ministry of National Defence, Project No: 9-76-31, Ankara.