Preliminary Numerical Estimation of Selected Terminal Ballistic Effects Produced by Explosion of Mortar Projectile

• Autorzy: Fikus B.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0011.7178

Warianty tytułu

PL

Wstępne oszacowania numeryczne wybranych efektów balistyki końcowej powstałych na skutek wybuchu pocisku moździerzowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of theoretical modelling of mortar projectile’s fragments propulsion were shown. Taking into account universality of application of the considered ammunition, it seems to be reasonable to conduct simulations of projectile’s fragments propulsion and interaction with the environment. In the conducted investigations, due to dynamic character of the whole phenomena, characterized by extremely high values of strains and strain’s rate, the meshless explicit approach was used (Smoothed Particle Hydrodynamics method implemented in AUTODYN software). This approach minimalized the negative effects of deformation of “classical” Lagrangian mesh. In order to validate a numerical model, the results were compared with the simplified Gurney’s formula, which provides high accuracy of fragment’s velocity for regular shapes of casing. Comparison of the results showed low value of relative discrepancy (lower than 10%) for the cylindrical part of the casing in which detonation was fully developed and resulted in higher values of relative discrepancy of initial velocity for the non – cylindrical region, especially where the detonation was not developed.

PL

W pracy przedstawiono wyniki teoretycznego modelowania napędzania odłamków pocisku moździerzowego. Biorąc pod uwagę powszechność stosowania rozważanego typu amunicji, zasadnym wydaje się przeprowadzenie symulacji numerycznych napędzania odłamków oraz ich oddziaływania z otoczeniem. Mając na uwadze dynamiczny charakter badanego zjawiska, charakteryzującego się dużymi odkształceniami oraz szybkościami odkształceń rozważanych materiałów, symulacje przeprowadzono z wykorzystaniem bezsiatkowej metody SPH, bazującej na jawnym schemacie numerycznym. Obliczenia przeprowadzono z wykorzystaniem środowiska AUTODYN. Wykorzystana metoda wyeliminowała negatywny wpływ deformacji elementów w klasycznym Lagrange’owskim sformułowaniu modelowania ruchu fazy stałej. Walidacja modelu teoretycznego została przeprowadzona w oparciu wyniki uzyskane przy użyciu wzorów Gurney’a dla rozpatrywanego układu. W obszarze „rozwiniętej detonacji”, stwierdzono satysfakcjonującą dla celów inżynierskich rozbieżność pomiędzy wynikami numerycznymi oraz referencyjnymi (na poziomie mniejszym niż 10 %). Większą rozbieżność pomiędzy wynikami uzyskanymi z zastosowaniem obu podejść uzyskano dla obszarów, których geometria charakteryzowała się stożkowym kształtem ładunku wybuchowego oraz w obszarach, w których detonacja nie rozwinęła się w pełni.

Słowa kluczowe

EN

mechanics; Gurney’s formula; mortar projectile; explosion; terminal ballistics; meshless methods

PL

wzory Gurney’a; pocisk moździerzowy; wybuch; balistyka końcowa; metody bezsiatkowe

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 9, Nr 1 (31)
• Strony: 49--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Fikus B.

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

Bibliografia

• [1] Andrews S. William, Kevin M. Jaansalu. 2016. A First Order Method for Estimating Lethal Areas For Fragmenting Munitions. In Proceedings of the 29th International Symposium on Ballistics 1126-1134. Lancaster USA: DEStech Publications.
• [2] Walters P. Wiliam, Jonas A. Zukas. 1989. Fundamentals of shaped charges. New York – Chichester – Brisbane – Toronto – Singapore: John Wiley and Sons.
• [3] Włodarczyk Edward, Bartosz Fikus. 2016. “The Initial Velocity of a Metal Plate Explosively Launched from an Open Faced Sandwich (OFS)”. Engng. Trans. 64 (3).
• [4] Initial Fragment Velocities from Hollow Warheads (U). 1964. Navweps Report 8282, U.S. Naval Weapons Evaluation Facility, New Mexico.
• [5] Jach Karol. 2001. Computer modeling of dynamic interaction of bodies with free points method (in Polish).Warsaw: Edited by PWN.
• [6] SPH User Manual & Tutorial, Revision 4.3. 2005. ANSYS Inc., Century Dynamics Inc.
• [7] Vesenjak M., Z. Ren. 2007. “Application Aspects of the Meshless SPH Method”. Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics 1 (1).
• [8] www.sharcnet.ca/Software/Ansys/17.0/enus/help/exd_ag/ds_app_mat_models.html.
• [9] Lee E., M. Finger, W. Collins. 1973. JWL Equations of State Coeffs for High Explosives. UCID-16189.
• [10] Johnson R. Gordon, Wiliam H. Cook. 1985. “Fracture Characteristics of Three Metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures”. J. Eng. Mech. 21.
• [11] Johnson R. Gordon, Wiliam H. Cook. 1969. Selected Hugoniots: EOS, LA-4167-MS. In Proceedings of the 7th Int. Symp. Ballistics.

Uwagi

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