Heat Transfer Calculations in Barrel Cover of 35 mm Naval Armament System Gun

• Autorzy: Dębski A. , Koniorczyk P. , Leciejewski Z. , Preiskorn M. , Surma Z. , Zmywaczyk J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.2739

Warianty tytułu

PL

Obliczenia wymiany ciepła w osłonie lufy 35 mm armaty Okrętowego Systemu Uzbrojenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of numerical simulations of non-stationary heat transfer in a 35 mm anti-air gun barrel cover made of composite materials. The cover protects the gun against weather conditions, including sea water effects, and serves as a protection against mechanical damage. It was assumed that heat coercion in this problem will be the heat condition reached by the material of the barrel with the cover removed, after firing three bursts of 7 shells each, 120 s after opening fire. It was assumed, that in the second 120, the gun crew installs the gun cover and at this point, the heating process begins, followed by cooling of the cover material. The problem of initial and boundary value in the barrel with a cover installed system was solved as a three-dimensional initial and boundary problem. The initial and boundary value model adopted for the coverless barrel and the calculation results for the first burst of seven shells was presented in paper [7]. To obtain the heat condition of the barrel in the second 120, it was necessary to perform calculations for the second and third bursts, and for the barrel cooling processes starting in the second 120. The calculations were performed with a finite element method in the COSMOS/M software [9]. The cover material temperature values obtained during the numerical simulation are well below the temperature of 387K, which could form the upper limit of the composite applicability temperature range.

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych nieustalonego przewodzenia ciepła w osłonie lufy armaty przeciwlotniczej kalibru 35 mm wykonanej z materiałów kompozytowych. Osłona zabezpiecza armatę przed wpływem czynników atmosferycznych, w tym wody morskiej oraz stanowi ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi. Założono, że wymuszeniem cieplnym w tym zagadnieniu będzie stan cieplny osiągnięty przez materiał lufy ze zdjętą osłoną, po oddaniu trzech serii po 7 strzałów w każdej, po upływie 120 s od rozpoczęcia strzelania. Założono, że w 120. sekundzie obsługa armaty zakłada osłonę lufy i od tej chwili następuje proces nagrzewania się, a następnie chłodzenia materiału osłony. Zagadnienie wymiany ciepła w układzie lufa z nałożoną osłoną rozwiązano jako trójwymiarowe zadanie początkowo-brzegowe. Przyjęty model wymiany ciepła dla lufy nieosłoniętej i wyniki obliczeń dla pierwszej serii siedmiu strzałów autorzy przedstawili w pracy [7]. Do otrzymania stanu cieplnego lufy w 120. sekundzie konieczne było przeprowadzenie obliczeń dla drugiej i trzeciej serii strzałów, a także procesy chłodzenia lufy do 120. sekundy. Obliczenia wykonano metodą elementów skończonych za pomocą programu COSMOS/M [9]. Wartości temperatury materiału osłony uzyskane podczas symulacji numerycznej mieszczą się znacznie poniżej temperatury 387 K, mogącej stanowić górną granicę zakresu temperaturowego stosowalności kompozytu.

Słowa kluczowe

EN

mechanics; heat transfer; anti-aircraft gun barrel cover

PL

mechanika; wymiana ciepła; osłona lufy armaty przeciwlotniczej

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 9, Nr 3 (33)
• Strony: 57--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dębski A.

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics and Aerospace, 2 Urbanowicza Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Koniorczyk P.

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics and Aerospace, 2 Urbanowicza Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Leciejewski Z.

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics and Aerospace, 2 Urbanowicza Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Preiskorn M.

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics and Aerospace, 2 Urbanowicza Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Surma Z.

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics and Aerospace, 2 Urbanowicza Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Zmywaczyk J.

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics and Aerospace, 2 Urbanowicza Str., 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Kowalczuk Przemysław. 2014. Metoda rozpoznawania obiektów trójwymiarowych dla potrzeb systemów kierowania ogniem, rozprawa doktorska. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.
• [2] Leciejewski Zbigniew, Tomasz Zawada, Przemysław Kowalczuk, Jacek Szymonik, Przemysław Czyronis. 2014. Selected Ballistic Aspects of Fire Control System Designed to Anti-Aircraft Gun. In Proceedings of the 28th International Symposium on Ballistics, 655-665. Atlanta, USA, 22-26.09.2014.
• [3] Baranowski Leszek, Błażej Gadomski, Przemysław Majewski, Jacek Szymonik. 2016. “Explicit ˂˂ballistic M-model˃˃: a refinement of the implicit “modified point mass trajectory model””. Bulletin of The Polish Academy of Sciences. Technical Sciences 64 (1) : 81-89.
• [4] Czyżewska Marta, Radosław Trębiński. 2014. Modeling of Intermediate Ballistics of Modernized 35 mm Caliber Naval Gun. In Proceedings of the 28th International Symposium on Ballistics, 834-838. Atlanta, USA, 22-26.09.2014.
• [5] Czyżewska Marta, Radosław Trębiński. 2015. „Wpływ urządzenia wylotowego lufy na przyrost prędkości pocisku w okresie balistyki przejściowej”. Problemy Mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa – Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 6 (2) : 87-98.
• [6] Leciejewski Zbigniew, Sławomir Łuszczak. 2016. Stewart Platform as a Tool to Study the Stabilization of Aiming Line of Cannon and Line of Sight of Tracking Head. In Proceedings of the 29th International Symposium on Ballistics, 209-215. Edinburgh, Scotland, 9-13.05.2016.
• [7] Dębski Andrzej, Piotr Koniorczyk, Zbigniew Leciejewski, Marek Preiskorn, Zbigniew Surma, Janusz Zmywaczyk. 2016. “Analysis of Heat Transfer in a 35 mm Barrel of an Anti-Aircraft Cannon”. Problemy Mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa – Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 7 (3) : 71-86.
• [8] Koniorczyk Piotr, Janusz Zmywaczyk. 2008. „Pomiary i obliczenia przewodności cieplnej niewentylowanych warstw powietrza”. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja 7-8.
• [9] CosmosM Users Guide – A complete finite element analysis system, Structural Research & Analysis Corp., Los Angeles, 2001.
• [10] Koniorczyk Piotr, Marek Preiskorn, Janusz Zmywaczyk. 2016. Pomiary właściwości termofizycznych materiału osłony lufy armaty kal. 35 mm. W Sprawozdanie z realizacji podtematu pracy badawczej w projekcie nr O ROB 0046 03 001. Warszawa: Instytut Techniki Uzbrojenia WML WAT.
• [11] Torecki Stanisław, Zbigniew Leciejewski, Zbigniew Surma. 2011. „Obliczenia temperatury lufy zdalnie sterowanego systemu przeciwlotniczego kalibru 35 mm dla przyjętego cyklu strzelania”. Problemy Techniki Uzbrojenia 118 : 129-138.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).