Modelling and analysis of a hydropneumatic recoil mechanism in artillery
Ağır silahlardaki hidropnömatik geri tepme mekanizmasının modellenmesi ve analizi
- Tez No: 741641
- Danışmanlar: PROF. DR. VELİ ÇELİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Bu çalışmada hidropnömatik geri tepme mekanizmasına sahip ağır silahların geri tepme hareketi modellenmiştir. Çalışmanın öncelikli amacı silah sistemlerindeki geri tepen parçaların hareket denklemini elde etmektir. Bu amaç doğrultusunda, geri tepen parçalara etki eden kuvvetler belirlenmiş ve her bir kuvvetin etkileri incelenmiştir. Silahın ateşlenmesi ile namlu içerisinde oluşan yüksek basıncın neden olduğu geri tepme kuvveti, merminin namluyu terk etmesine kadar geçen süre boyunca LeDuc denklemlerinin yardımı ile hesaplanmış ve hesaplanan değerler literatürden ve MKEK'den alınan deneysel çalışmalarla karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Ayrıca merminin namlu içerisindeki hızı modelden hesaplanmış ve testlerden elde edilen verilerle kıyaslanmıştır. Mermi namluyu terk ettikten sonra namlu içerisinde kalan gazların boşaltımı sırasında oluşan geri tepme kuvveti de hesaplanmış ve toplam geri tepme kuvveti elde edilmiştir. Bu kuvvetin neden olduğu geri tepme hareketi, geri tepme mekanizmasındaki hidrolik fren ve reküperatör kuvveti ile sürtünme sayesinde durdurulmaktadır. Geri tepme kuvveti ile net durdurucu kuvvetin belirlenmesinden sonra elde edilen hareket denklemi MATLAB programında çözülmüştür. Geri tepen parçaların hız ve ivme değerleri ile geri tepme mesafesi hesaplanmış ve atış açısı, geri tepen parçaların ağırlığı, orifis boşaltım katsayısı, namlu ağız baskısı frenleme faktörü gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Yapılan karşılaştırmalar, model sonuçları ile test atışlarından elde edilen verilerin uyumlu olduğunu ve aradaki farkın yüzde üçten az olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, maksimum geri tepme mesafesi ile maksimum geri tepme hızı ve ivmesi değerlerinin; atış açısı ve orifis boşaltım katsayısı arttıkça arttığını ortaya koymuştur. Orifis boşaltım katsayısı yüzde 20 arttığında, maksimum geri tepme mesafesi 1109 mm'den 1220 mm'ye, maksimum geri tepme hızı 45.2 m/s'den 49.7 m/s'ye maksimum geri tepme ivmesi 21.6 m/s2'den 23.7 m/s2'ye artmaktadır. Bu çalışmada ayrıca, maksimum geri tepme mesafesi ile maksimum geri tepme hızı ve ivmesi değerlerinin; geri tepen ağırlık ve namlu ağız baskısı frenleme faktörü arttıkça azaldığını göstermiştir. Geri tepen ağırlık yüzde 20 arttırıldığında, maksimum geri tepme mesafesi 1109 mm'den 921 mm'ye, maksimum geri tepme hızı 45.2 m/s'den 37.5 m/s'ye maksimum geri tepme ivmesi 21.6 m/s2'den 17.9 m/s2'ye azalmaktadır. Namlu ağız baskısı frenleme faktörü 1'den 1.5'e arttığında ise; maksimum geri tepme mesafesi 1109 mm'den 1075 mm'ye, maksimum geri tepme hızı 45.2 m/s'den 43.8 m/s'ye azalmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, the recoil movement of heavy weapons with hydropneumatic recoil mechanism is modeled. The primary purpose of the study is to obtain the equation of motion of the recoiling parts in the weapon systems. For this purpose, the forces acting on the recoiling parts were determined, and the effects of each force were examined. Breech force is calculated via LeDuc equations for in bore period and verified by comparing with experimental studies from literature for a typical 105 mm howitzer and from MKEK for a new generation lighter 105 mm weapon system. Additionally, velocity of projectile in barrel is calculated from the model and compared with test data. Breech force which is generated during the discharge of the remaining gases after the projectile leaves the barrel is also calculated and total breech force is obtained. Then, net retarding force that consists of friction, hydraulic brake and recuperator forces are calculated. After determining breech and net retarding forces, the equation of motion is obtained, and solved via MATLAB. Recoil distance, velocity and acceleration of recoiling parts are calculated and effects of firing angle, weight of recoiling parts, orifice discharge coefficient, muzzle brake efficiency are investigated. Comparisons show that model results are compatible with test data and the differences between them is less than three percent. Additionally, it is deduced from this study that if firing angle and orifice discharge coefficient increase, maximum recoil displacement, maximum velocity, and maximum acceleration values of recoiling parts increase. When orifice discharge coefficient is increased by 20 percent, maximum recoil displacement, velocity, and acceleration of recoiling parts are increased from 1109 mm to 1220 mm, from 45.2 m/s to 49.7 m/s and from 21.6 m/s2 to 23.7 m/s2, respectively. In addition, maximum recoil displacement, maximum velocity, and maximum acceleration values of recoiling parts decrease if weight of recoiling parts and muzzle brake efficiency increase. When weight of recoiling parts is increased by 20 percent, maximum recoil displacement, velocity and acceleration of recoiling parts are decreased from 1109 mm to 921 mm, from 45.2 m/s to 37.5 m/s and from 21.6 m/s2 to 17.9 m/s2, respectively. Besides, as the muzzle brake efficiency increases from 1 to 1.5, maximum recoil displacement and velocity of recoiling parts decreased from 1109 mm to 1075 mm, 45.2 m/s to 43.8 m/s, respectively.
Benzer Tezler
- Modelling and analysis of a hydropneumatic suspension
Bir hidropnömatik süspansiyon sisteminin modellenmesi ve analizi
CANER BÜYÜKÖRDEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET GÜNEY
- Paletli araçlarda süspansiyon sisteminin modellenmesi ve optimizasyonu
Modelling and optimization of tracked vehicle suspension
ALPER ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İMDAT TAYMAZ
- Dynamic modeling and analysis of 6x6 skid steered military vehicle with articulated double-acting hydro-pneumatic suspension system
Kol bağlantılı çift ekili hidro-pnömatik süspansiyon sistemine sahip 6x6 nokta dönüşlü askeri kara taşıtının modellenmesi ve analiz edilmesi
DERİN TÜREDİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN İLHAN KONUKSEVEN
- Optimization of ride comfort for vehicles equipped with passive and active hydro-pneumatic suspensions
Pasif ve aktif hidropnömatik süspansiyonlu araçların sürüş konforunun optimizasyonu
FERHAT SAĞLAM
Doktora
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAVUZ SAMİM ÜNLÜSOY
- Modelling and analysis of a dc electric spring with z-source DC-DC converter
Z-kaynak DA-DA dönüştürücülü da elektrik yayının modellenmesi ve analizi
FERHAT ANDIRIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TÜMAY