Geleneksel ve ızgara yüzey uygulanmış namlunun modal analiz karşılaştırması ve performans analizi
Modal analysis comparison and performance analysis of conventional and isogrid surface barrel
Yazar: RECEP SAFA DURAN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TINKIR
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Barutun keşfi ile birlikte başlayan ateşli silahlar serüveni, günümüzde teknolojik gelişimini son hızla devam ettirmektedir. Ateşli silahlarda hassasiyet ve verimlilik çalışmaları önemine istinaden mermi çekirdeğine kinetik enerji kazandırılan namlu bölümü ile ilgili detaylı çalışmalar yapılmaktadır. Namlu bölümünde patlama enerjisinden kaynaklı olarak titreşim meydana gelmektedir. Bu titreşim hedef üzerinde atış hassasiyetini ve doğruluğunu bozmaktadır. Bu çalışmada 763 gr ağırlığa sahip geleneksel bir AR-15 otomatik tüfeğinin namlusu kullanılarak, nTopology programı ile ızgara (isogrid) yüzey uygulanarak topolojik optimizasyon sonucu namlu 699 gr. ağırlığa ulaşmıştır. Her iki namlu için Ansys programında modal analiz gerçekleştirilmiştir. Mod frekanslarının artışı hedeflenerek yapısal rijitliğin artırılması amaçlanmıştır. Aynı zamanda ANSYS Workbench LS-Dyna programı ile yapısal dayanım kontrolü yapılarak ızgara yüzey uygulanmış namlunun doğrulaması yapılmıştır. Modal analiz sonucunda ilk on bir mod için yalnızca beşinci, altıncı ve sekizinci modda modal frekans düşüşü olduğu görülmüş ve diğer modlar için farklı yüzdelerde artış gerçekleştiği görülmüştür. Geleneksel namluda iç balistik basınç-zaman grafiğine göre en yüksek basıncın olduğu zaman adımında Workbench LS-Dyna programında yapılan yapısal analizde 856,91 MPa gerilme olduğu görülmüştür. Izgara yüzey uygulanmış namluda ise 811,38 MPa gerilme görülerek yüzde 5,31 oranında gerilme düşüşü sağlanmıştır. Bu sonuçlar doğrultusunda ızgara yüzey uygulanmış namlunun hedef hassasiyeti ve doğruluğunun artış gösterdiği görülmüştür.

Abstract:
The firearms adventure, which started with the discovery of gunpowder, continues its technological development at full speed today. Considering the importance of precision and efficiency studies in firearms, detailed studies are carried out on the barrel section where kinetic energy is added to the bullet core. Vibration occurs in the barrel section due to explosion energy. This vibration impairs shooting sensitivity and accuracy on the target. In this study, by using the barrel of a conventional AR-15 automatic rifle with a weight of 763 g, by applying a grid (isogrid) surface with the nTopology program, as a result of topological optimization, the barrel was 699 g. reached weight. Modal analysis was performed in the Ansys program for both barrels. It is aimed to increase structural rigidity by increasing the mode frequencies. At the same time, the barrel with a grid surface was verified by checking the structural strength with the ANSYS Workbench LS-Dyna program. As a result of the modal analysis, it was seen that there was a decrease in modal frequency only in the fifth, sixth and eighth modes for the first eleven modes, and an increase in different percentages was observed for the other modes. According to the internal ballistic pressure-time graph in the conventional barrel, it was seen that there was a stress of 856.91 MPa in the structural analysis performed in the Workbench LS-Dyna program at the time step with the highest pressure. In the barrel with a gridded surface, a stress of 811.38 MPa was observed, resulting in a stress reduction of 5.31 percent. In line with these results, it was observed that the target sensitivity and accuracy of the barrel with a grid surface applied increased.