تحليل عددي بالستيك داخلي تفنگ با در نظر گرفتن نرخ سوزش غيرخطي

Numerical Analysis of Interior Ballistic of Guns Considering Nonlinear Burning Rate

در كار حاضر بر اساس الگوريتم حل عددي باير و فرانكل يك كد كامپيوتري جهت پيش بيني پارامترهاي بالستيك داخلي (فشار و دماي گازهاي پيشرانه، موقعيت و سرعت گلوله در زمان هاي مختلف) تهيه شده است. تغييرات نرخ سوزش به كار رفته با فشار به صورت غيرخطي است. عبارت حجم در معادله حالت با درنظر گرفتن حجم مشترك گازهاي آغازگر، هم پوشاني اوليه گلوله با محفظه احتراق و عقب نشيني سلاح ويرايش شده است. در معادله انرژي اتلاف حرارتي، اتلاف ناشي از غلبه بر نيروي خان كشي و اتلاف مربوط به عقب نشيني سلاح و چرخش گلوله منظور شده است. نتايج كد تهيه شده بر مبناي روش حاضر با نتايج آزمايشگاهي و همچنين نتايج منتشر شده از ديگر كدهاي معتبر در تحليل بالستيك داخلي، تطابق خوبي را نشان مي دهد. پس از اعتبارسنجي، مطالعه پارامتريك براي حجم مشترك گازها و نيروي مقاومت خان كشي به منظور ميزان اثرگذاري بر دقت در محاسبه فشار گازهاي احتراق و سرعت گلوله انجام شد. اثر فشار شروع حركت گلوله بر بيشينه فشار گازهاي احتراق نيز بررسي شده است. اين تحقيق نشان داد با افزايش فشار شروع حركت گلوله، بيشينه فشار در محفظه احتراق به صورت سهمي افزايش خواهد داشت. در ادامه مطالعه پارامتريك اثر خصوصيات آغازگر بر تغييرات دما و فشار گازهاي احتراق با زمان بررسي شده است.

In this research, a computer code is developed to predict the interior ballistic parameters (variation of pressure and temperature of propellant gases, location and velocity of projectile versus time) based on Baer&Frankle zero dimensional method. Nonlinear burning rate equation has been used. Volume term in the equation of state has been modified considering co-volume of propellant and igniter gases and the overlap between projectile, cartridge and recoil. Results obtained from this method are improved by correcting heat loss relations and considering energy losses due to recoiling parts of the gun and projectile spin. The calculated results are in good agreement with experimental data as well as the data reported from other interior ballistic codes. Parametric investigation performed to reveal the effect of co-volume of propellant gases, engraving force and shot-start pressure on the breech pressure. Also effect of igniter properties on the temperature and pressure history of burnt gases has been studied.