Namlu cidarı boyutlandırılmasına iç balistik davranışın etkisi
The effect of internal ballistic behaviour to the sizing of the barrel wall
Yazar: ONUR GÜNDÜZER
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ÖZBAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüz savunma sanayi ürünlerinde dayanıklılığın yanı sıra hafiflik de son derece önem taşımaktadır. Bu, daha hafif bir malzeme seçimiyle ilgili olduğu kadar optimum boyutlarla da ilgilidir. Bu bağlamda optimum boyutları güvenli bir şekilde elde edebilmek için silah tasarımı ve sonrasında sistemin analizi vazgeçilmez aşamalardan biridir. Bu çalışmada uzunluğu ve iç çap değeri bilinen M101 top namlusu 1,25 emniyet katsayısı ile 270 kilogramdan 115,95 kilograma hafifletilmiştir. Hafifleştirme sırasında analitik yöntemlerle çözümlenmesi oldukça zor olan namlu cidar kalınlığının patlama sonucu oluşan basınç değerleriyle eksen boyunca hesaplanması ve optimizasyonu hedeflenmiştir. Namlu, ait olduğu sistemden ayrılamayacağı için silah sistemi, alt sistemleriyle anlatılmıştır. Ayrıca iç balistik temel denklemlerine değinilmiş, mühimmat ve silah sistemleri sınıflandırılmış, optimizasyon kavramı açıklanmış, analiz adımlarında izlenen metot ve kabuller verilmiştir. Bu doğrultuda, seçilen mühimmata ait basınç değerleri ?PRODAS? programıyla elde edilmiştir. Namlu tasarımı, 3 boyutlu tasarım programı olan ?CATIA? da yapılmış ve tasarlanan model sonlu elemanlar paket programı ?ANSYS WORKBENCH?e aktarılmıştır. Model burada çözümlenerek gerilme dağılımında kritik yerler (gerilmenin yığıldığı yerler) belirlenmiş ve bu yüksek gerilme değerlerine göre namlu cidar kalınlığı, emniyet faktörü ve otofretaj katkısı hesaba katılarak optimize edilmiştir. Çözüm yapılırken elde edilen basınçlar değerlendirilmiş, modele bu basınç değerlerinin doğru verilebilmesi için algoritmalar çalışılmış ve sonuçta gerçek patlama olayını temsil edebilecek bir sistem oluşturulmuştur. Balistik değerler Vallier-Heydenreich yöntemiyle, gerilme değerleri ise Lame denklemiyle tekrar analiz edilmiş, sonuçlar karşılaştırılmış ve oluşan farkların sebepleri tartışılmıştır. Bu çalışmayla, namlu malzemesi, kalibresi, uzunluğu ile mühimmata ait parametreleri belli olan sistemlerin namlu cidarı optimizasyonuna yönelik akademik çalışmalara yol gösterici bir yaklaşım geliştirilmiştir.Anahtar Kelimeler : Balistik, eksplisit, namlu

Abstract:
The durability, as well as lightness, have an important place in today?s defence industry products. This is mostly related with the choosing of light material and optimum dimensions. In this sense, to acquire dimensions safely, gun design and the analysis of the system are both part of the indispensable process steps. In this study M101?s gun barrel is lightened from 270 kgs to 115,95 kgs with 1,25 safety factor whose lenght and interior diameter are certain .During the lightening the aim is to calculate and optimize barrel thickness through the barrel axis with the pressures values after the explosion, which is hard to solve by analitical methods. As the barrel can not be distinguished from the system it belongs, the weapon system is explained with sub systems. In addition, the fundamental equations of interior ballistics are mentioned, ammuniton and gun systems are classified, the term of ?optimization? is explained and analyzing steps of the methods and assumptions are followed and given. In this sense, pressure values of selected munition are obtained with the ?PRODAS? programme. The barrel is designed by ?CATIA? which is a 3D design programme and the model is transferred to the ?ANSYS WORKBENCH? finite element software. The model here is solved and critical locations in the distribution of stresses are determined. According to these high stress values, barrel thickness is optimized with safety factor and contribution of Autofrettage Process. During the analysis, the obtained pressure values are evaluated and studied algorithms to input these values in to the model correctly. Finally, a system is created that could represent a real explosion situation. Ballistic values re-analyzed with Vallier-Heydenreich method and stress values are re-analyzed with using Lame Equations. Then the results are compared with each other and discussed about the reasons of differences. In this way, an approach is developed to lead academic studies which are about the optimization of barrel thickness in the systems whose barrel material, caliber, length and ammunition parameters are certain.Key Words : Ballistic, explicit, barrel