The Improvements of Ballistic Characteristics of Artillery Projectiles of 152 and 155 mm Calibers

• Autorzy: Boriak Kostiantyn

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.3657

Warianty tytułu

PL

Poprawa właściwości balistycznych pocisków artyleryjskich kalibru 152 i 155 mm

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The existing methods of manufacturing artillery projectiles with calibration and marking only in one parameter for measuring the total mass by statically weighing do not take into account the dynamics when a projectile moves in the air, namely, the dynamic unbalance of the mass owing to unevenly distributing the mass throughout the geometric shape of the projectile. When flying along a ballistic trajectory, projectiles rotate in the air with a high angular velocity in the range of 200-500 rev/min and, therefore, they are similar in the dynamics of the rotating motion to the rotation of rigid rotors. Based on the presence of manufacturing tolerances in the metalworking of the body, artillery projectiles can have dynamic unbalance and a large amount of unbalance, which can exceed the allowable norm for rigid rotors by 15-20 times and unpredictably affect the dynamics of a projectile when moving along a ballistic trajectory. The solution to this problem is seen in the improvement of the methods being used for manufacturing artillery projectiles by performing an additional manufacturing operation for correcting (diminishing) the unbalance vector, which will reduce the lateral deviation and drift of the projectiles in flight as well as stabilize their dynamic parameters when moving along a ballistic trajectory in the air, and that will certainly lead to an increase in the range of the projectiles and enhancement of the accuracy of hitting the target. The article proposes several options for the practical implementation of the manufacturing operation for correcting the unbalance vector of projectiles in one plane. When applying the method of balancing the projectiles by adding missing metal (mass), it is proposed to place the corrective weight in a special “corrective groove” on the outer surface of the projectile body, which can be preliminarily made on a metalworking machine during the general processing of the projectile body. to ensure the strength of fixing in the grooves of the corrective weights from the influence of the pressure of powder gases on them when firing from a gun, it is proposed to make the geometrical profile of the groove in the cross section of a trapezoidal shape of the dovetail type. When applying the method of removing excess metal (mass), it is proposed to make holes on the outer surface of the projectile body by milling (or drilling). The mass and place (angle) of the correction, the geometric dimensions, and the number of corrective weights or corrective holes shall be preliminarily determined in the course of balancing the projectiles on a balancing stand. it is proposed to introduce the marking of projectiles in five classes through two parameters of mass and their deviations from the norm: the first of which is the measurement of the total mass of the projectile in statics, and the second one is the measurement of unbalance of the mass of the projectile in the form of the amount of unbalance in dynamics.

PL

Istniejące metody wytwarzania pocisków artyleryjskich z kalibracją i znakowaniem tylko jednego parametru do pomiaru masy całkowitej, stosując statystycznie ważenie, nie uwzględniają dynamiki ruchu pocisku w powietrzu, a mianowicie dynamicznego niewyważenia masy na skutek nierównomiernego rozłożenia masy w całym geometrycznym kształcie pocisku. Pociski lecące po trajektorii balistycznej wirują w powietrzu z dużą prędkością kątową w zakresie 200-500 obr/min, dzięki czemu mają zbliżoną dynamikę ruchu obrotowego do obrotu sztywnych wirników. Ze względu na tolerancje produkcyjne w obróbce metalu korpusu, pociski artyleryjskie mogą wykazywać niewyważenie dynamiczne i duże niewyważenie, które może przekraczać dopuszczalną normę dla sztywnych wirników 15-20 razy i w nieprzewidywalny sposób wpływać na dynamikę pocisku, gdy porusza się on po trajektorii balistycznej. rozwiązanie tego problemu polega na udoskonaleniu metod wytwarzania pocisków artyleryjskich poprzez wykonanie dodatkowej procedury produkcyjnej mającej na celu skorygowanie (zmniejszenie) wektora niewyważenia, co zmniejszy odchylenie boczne i znoszenie pocisków w locie, a także ustabilizowanie ich parametrów dynamicznych podczas poruszania się po trajektorii balistycznej w powietrzu, co z pewnością przełoży się na zwiększenie zasięgu pocisków i zwiększenie celności trafienia w cel. W artykule zaproponowano kilka możliwości praktycznej realizacji procedury produkcyjnej polegającej na korekcji wektora niewyważenia pocisków w jednej płaszczyźnie. stosując metodę wyważania pocisków poprzez dodawanie brakującego metalu (masy) proponuje się umieszczenie odważnika korekcyjnego w specjalnym „rowku korekcyjnym” na zewnętrznej powierzchni korpusu pocisku, który można wstępnie wykonać na maszynie do obróbki metalu podczas ogólnej obróbki korpusu pocisku. aby zapewnić wytrzymałość mocowania ciężarków korekcyjnych w rowkach przed wpływem ciśnienia gazów proszkowych na nie podczas strzelania z pistoletu, proponuje się wykonanie profilu geometrycznego rowka w przekroju poprzecznym w kształcie trapezu typu jaskółczy ogon. stosując metodę usuwania nadmiaru metalu (masy) proponuje się wykonanie otworów na zewnętrznej powierzchni korpusu pocisku poprzez frezowanie (lub wiercenie). Masę i miejsce (kąt) poprawki, wymiary geometryczne oraz liczbę odważników korekcyjnych lub otworów korekcyjnych należy wstępnie określić w trakcie wyważania pocisków na stojaku. Proponuje się wprowadzenie oznakowania pocisków w pięciu klasach poprzez dwa parametry masy i ich odchyleń od normy: pierwszy to statyczny pomiar masy całkowitej pocisku, a drugi to pomiar niewyważenia masy pocisku w formie wielkości niewyważenia dynamicznego.

Słowa kluczowe

EN

projectiles; ballistic characteristics; balancing; calibrating; unbalance vector

PL

pociski; charakterystyka balistyczna; wyważanie; kalibrowanie; wektor niewyważenia

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 72, nr 2
• Strony: 83--96
• Opis fizyczny: Bibliobgr. 16 poz., il., rys.

Twórcy

autor

Boriak Kostiantyn

• Scientific Research Department for the Weapons Development and Military Equipment of the Institute of Naval Forces of the National University “Odessa Maritime Academy’’, 8 Didrihsona st., Odessa, 65029, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0003-4226-0102

Bibliografia

• [1] Gerasymova I., Klymenko S., Novikov S., Streltsov V., Na obladnanni z Koreyi: zavod “Artem” zapustyv liniyu vyrobnytstva 152-mm snariadiv [On Equipment from Korea: The Artem Plant Has Launched a Production Line for 152-mm Projectiles], [online], “5 kanal”, sep. 09, 2018 [viewed 2023-01-17], available from: https://www.5.ua/ekonomika/na-obladnanni-z-korei-zavod-artem-zapustyv-liniiu-vyrobnytstva-152mm-snariadiv-175319.html.
• [2] Miroshnychenko B., Ukrayina zapustyla vyrobnytstvo defitsytnykh 152-milimetrovykh snaryadiv. Chomu til’ky zaraz? Chomu Minoborony ne mozhe vidmovytysya vid “radyans’kykh” kalibriv, yak “Ukroboronprom” tayemno nalahodyv vyrobnytstvo snaryadiv i chomu ts’oho ne zrobyly za visim rokiv viyny? [Ukraine Has Launched the Production of Scarce 152-mm Projectiles: Why Only Now? Why Can’t the Ministry of Defense Abandon “Soviet” Calibers? How Did the Ukroboronprom Concern Secretly Set up the Production of Projectiles and Why Was This Not Done during the Eight Years of the War?], [online], “Ekonomichna Pravda”, Dec. 20, 2022 [viewed 2023-01-17], available from: https://www.epravda.com.ua/publications/2022/12/6/694639/.
• [3] Zinchenko O., Suchasna stvol’na artyleriya kalibru 152 ta 155 mm. Vidminnosti i tendentsiyi rozvytku [Modern Cannon Artillery of 152 and 155 mm Calibers: Differences and Development Trends], [online], “Ukrainian Military Center” Public organization, sep. 20, 2020 [viewed 2023-01-17], available from: https://mil.in.ua/uk/blogs/suchasna-stvolna-artyleriya-kalibru-152-ta-155-mm-vidminnosti-i-tendentsiyi-rozvytku/.
• [4] Klishshuk L., ZSU vzhe zastosovuyut proty rosiyan 155-y kalibr [The Ukrainian Armed Forces are Already Using 155 mm Caliber against Russians], [online], ”novynarnia”, May 05, 2022 [viewed 2023-01-17], available from: https://novynarnia.com/2022/05/05/zsu-vzhe-zastosovuyut/.
• [5] Pryor W. J., Safety and Interoperability Agreements on Bilateral Use of Artillery, Tank, and Mortar Ammunition during Training - Germany, The United Kingdom, Canada, The Netherlands, Belgium, France, and the United States, [online], Dover, new Jersey, Us army armament research and Development Command, Large Caliber Weapon systems Laboratory, 1979 [viewed 2023-01-17], available from: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/aDa077285.pdf.
• [6] Gander T. J., Jane’s Ammunition Handbook [online], Jane’s information Group, 2002 [viewed 2023-01-17], available from: http://archive.org/details/Janes_ammunition_Handbook.
• [7] Technical Manual Datasheets for Guns, Howitzers, and Mortars Interoperable Ammunition, Washington, Headquarters, Department of the army, 1986, p.40, available from: https://bulletpicker.com/pdf/tM%2043-0001-28-3,%20Guns,%20Howitzers%20and%20Mortars,%20interoperable%20ammunition.pdf.
• [8] Klimenko L. D., Raschot skorosti poliota snariadov i razmerov po rasstoyaniyu vystrela [Calculating the Flight Speed of Projectiles of Various Shapes and Dimensions according to the Distance of the Shot], Ekspertnaya tehnika, Moscow, VniisE, 1981, 76, 19-53.
• [9] Gost 18097-93 (ISO 1708-8-89), Stanki tokarno-vintoreznye i tokarnye. Osnovnyerazmery. Normy tochnosti [Screw-cutting Lathes and Lathes. Basic Dimensions. Standards of Accuracy].
• [10] How Artillery Shells for the Army and Forces around the World are Made, [online], “Forces news”, Dec. 03, 2022 [viewed 2023-05-17], available from: https://www.youtube.com/watch?v=Jj8Kj-jZVZyw.
• [11] Boriak K. F., Lienkov S. V., Nazarenko O. A., Sieliukov O. V., Improvement in Quality of Manufacturing the Large-caliber Artillery Projectiles (122, 152, 155) for Guns with a Rifled Tube, Zbirnyk naukovykh prats’ Viys’kovoho instytutu Kyyivs’koho natsional’noho universytetu imeni tarasa shevchenka, 78, 2023, 7-18, https://doi.org/10.17721/2519-481X/2023/78-01.
• [12] Gost ISO 1940-1-2007, Vibratsiya. trebovaniya k kachestvu balansirovki zhestkih rotorov. Chast’ 1. Opredeleniye dopustimogo disbalansa [Mechanical Vibration–Balance Quality requirements for rotors in a Constant (rigid) state-Part 1: specification and Verification of Balance tolerances].
• [13] Shshepetilnikov V. A., Uravnoveshivanie mashin i priborov [Balancing the Machines and Appliances], Moscow, Mashinostroenie, 1965, 564-565.
• [14] Levit M. E., Ryzhenkov V. M., Balansirovka detaley i uzlov [Balancing the Details and Assemblies], Moscow, Mashinostroenie, 1986.
• [15] Boriak K. F., Kalashnik V. A., Petkov I. I., Silkin V. I., Sposib balansuvannia rotornoyi detail [A Method of Balancing for the Rotor Detail], Declared Patent Ua no. 23039, Kiev, UKrPatEnt, Bull. no. 6, 2007, available from: https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail /305736/.
• [16] Boriak K. F., Sposib kalibruvannia artyleriyskyh snariadiv [A Method of Calibrating the Artillery Projectiles], Ukrainian Patent for a Useful Model no. 154759 dated 13.12.2023, application for the obtaining of Ukrainian Patent for a Useful Model no. u202302454 dated 23.05.2023, Bull. no. 51, 2023, available from: https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1775433/.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).