The article presents the results of calculations of the pressure of propellant gases inside the barrel in a post-muzzle period of a shot. Three methods of calculating the pressure in the barrel bore in the post-muzzle period of the shot were used in the work: the Brawin method, the method describing the outflow of gases from the barrel bore to the environment, and the method using the phenomenon of the transition of a pressure averaging rarefaction wave from the barrel muzzle to the bottom of the combustion chamber. In the conducted tests, the obtained pressure courses were used to determine the impact of the use of various methods describing the post-muzzle period of a shot on the behaviour of the weapon automatics system operating on the recoil principle. A comparison of the pressure courses, obtained with the use of various methods, and the recoil velocities of the elements of the recoiling assembly, determined with the use of mathematical and physical models of recoil firearm operation, showed that in the case of recoil operated weapons, the differences between the methods are small - the differences between the recoil velocities determined with the use of various methods did not exceed 5%. Both, the pressure courses and the recoil velocities of the recoiling elements of the firearm operating on the recoil principle determined with the use of various methods of describing the pressure course in the post-muzzle period of the shot are at a similar level.
PL
W artykule przedstawiono wyniki obliczeń ciśnienia gazów prochowych w przewodzie lufy w powylotowym okresie strzału. W pracy wykorzystano trzy metody opisu przebiegu ciśnienia w przewodzie lufy w powylotowym okresie strzału: metodę Brawina, metodę wykorzystującą zależności na wypływ gazów z przewodu lufy do otoczenia oraz metodę wykorzystującą zjawisko przejścia uśredniającej ciśnienie fali rozrzedzenia od wylotu lufy do dna komory spalania. W prowadzonych badaniach otrzymane przebiegi ciśnienia zostały wykorzystane do określenia wpływu wykorzystania różnych metod opisu powylotowego okresu strzału na zachowanie układu automatyki broni działającej na zasadzie odrzutu. Porównanie przebiegów ciśnienia otrzymanych z wykorzystaniem różnych metod oraz prędkości odrzutu elementów zespołu odrzucanego wyznaczonych z wykorzystaniem modelu matematycznego i fizycznego wykazało, że w przypadku broni działającej na zasadzie odrzutu różnice między poszczególnymi metodami są niewielkie - różnice między prędkościami odrzutu wyznaczonymi z użyciem różnych metod nie przekraczały 5%. Zarówno przebiegi ciśnienia jak i prędkości odrzutu elementów zespołu odrzucanego broni działającej na zasadzie odrzutu wyznaczone z wykorzystaniem różnych metod opisu przebiegu ciśnienia w powylotowym okresie strzału znajdują się na zbliżonym poziomie.
Broń treningowa pracująca w systemie powinna spełniać określone wymagania odnośnie symulacji strzału. Wszystkie czynności przygotowawcze do oddania strzału powinny być takie, jak dla prawdziwej broni bojowej: podłączenie magazynka z amunicją, odbezpieczenie broni, przeładowanie, wprowadzenie nastawy celownika, oddanie strzału poprzez naciśnięcie spustu. Żołnierze strzelając wirtualnymi pociskami muszą mieć zapewnioną możliwość identyfikacji swojego strzału nie tylko wizualną czy dźwiękową, ale również poprzez odczuwanie pracy broni treningowej. Analiza parametrów broni bojowej pozwoliła na wyłonienie tych najważniejszych w procesie symulowanego strzału, którymi są: masa broni, siła odrzutu związana z odrzutem broni, podrzut lufy podczas strzału, rozrzut wystrzelonych z lufy pocisków, celność, trwałość mechaniczna oraz szybkostrzelność.
EN
Weapons used for training within a system have to meet special requirements concerning the simulation of a shot. All preparatory actions for firing the shot have to be the same as for a real combat weapon: attaching the magazine, arming the weapon, reloading, entering the settings of the sight, and delivering the shot by pressing the detent. Soldiers firing with the virtual projectiles have to identify their shots not only by visual or acoustic ways, but by sensing the operation of the training weapon, as well. The analysis of the combat weapons parameters has indicated the most important of them for the process of simulated shooting: the mass of gun, the force of gun recoil, the jump of barrel at shooting, the scatter of projectiles fired with the barrel, the accuracy, the mechanical durability and rate of fire.
This paper presents a method of modelling the impact of a magneto-rheological (MR) butt-mounted damper on both the weapon and the shooter during the use of a firearm. A modification of the model presented in [1] is suggested. The study focused on determining the impact of deviations of the MR damper axis from the runner axis in the butt during recoil, especially on the energy dissipated. Sample results are presented for the analysis of a smoothbore hunting weapon, calibre 12/70. The results demonstrate that the size of this angle has no significant impact on the course of the recoil nor on dissipation of the recoil energy. Therefore, in weapon design practice, there is no justification for implementing constructional solutions in the butt enabling adjustment of the MR damper deviation axis from the runner axis.
PL
W pracy przedstawiono sposób modelowania oddziaływania na broń i strzelca tłumika magnetoreologicznego (MR) zamocowanego w kolbie, podczas strzału. W tym celu zaproponowano modyfikację modelu przedstawionego w pracy [1]. Badania skoncentrowano na określeniu wpływu kąta odchylenia osi tłumika MR od osi prowadnic w kolbie na przebieg zjawiska odrzutu, a szczególnie na energię dyssypowaną podczas strzału. Zamieszczono przykładowe wyniki analizy dla gładkolufowej broni myśliwskiej kal. 12/70. Otrzymane wyniki pozwoliły stwierdzić, że wielkość tego kąta nie ma istotnego wpływu na przebieg zjawiska odrzutu i rozpraszanie energii odrzutu. W praktyce projektowania broni palnej nie ma zatem uzasadnienia wprowadzanie rozwiązań konstrukcyjnych umożliwiających regulowanie kąta odchylenia osi tłumika MR od osi prowadnic w kolbie.
The study concerns a man-weapon interaction during a gunshot. The recoil force measurements obtained for the Kalashnikov automatic rifle are presented and analyzed. The influence of shooter’s mass, height and position is described. The breech pressure and projectile velocity data are presented as well. In addition, a finite element (FE) model of the shooter-rifle system is developed in order to qualitatively assess the quantities which could not be determined experimentally, i.e. the stress, strain and displacement fields which are generated in the human body due to the rifle recoil. Several conclusions are drawn that allow for better understanding of the recoil phenomenon and can be useful from the weapon designer’s point of view.
In this study, a mathematical model of a semi-automatic hand-held weapon is presented. The dynamical equations of motion are derived by utilizing the formalism of Lagrange equations of the second kind. The model is applied to describe motion of P-64 semi-automatic pistol. The characteristics of rheological elements accounting for the mechanical reaction of the human hand are identified and are further used to determine the force and torque which act on the human hand during a shot. Some exemplary results of the conducted parametric study are presented in order to illustrate sensitivity of the system.
Artykuł przedstawia stanowisko badawczo-dydaktyczne pozwalające poznać wpływ wprowadzenia do układu broń ramienna–strzelec systemu programowania przebiegu zjawiska odrzutu przez zastosowanie zsynchronizowanego układu sterowanych tłumików magnetoreologicznych (MR). Badanie ma na celu oszacowanie wpływu tłumienia wysokoenergetycznego impulsu pochodzącego od broni małokalibrowej ramiennej na siłę pchnięcia. Dla dostępnego zestawu tłumików MR dobierany jest doświadczalnie zakres prądów sterowania cewką urządzeni MR. Opracowanie wyników w szczególny sposób dotyczy związku układu MR z przebiegiem i wielkością siły pchnięcia, mającej bezpośredni wpływ na celność broni. Otrzymane wyniki badań dowodzą, że zaproponowany układ: obiekt specjalny–tłumik MR–strzelec wpływa korzystnie między innymi na jego stabilność (odrzut oraz podrzut). W artykule przedstawiono schematyczną budowę stanowiska, podstawowe parametry badanego układu oraz wybrane wyniki badań.
EN
This paper presents the laboratory stand, designed for research and didactic purposes. The stand allows investigating the performance of the programmable system for controlling the recoil effect in the small caliber arm–shooter configuration. The system incorporates synchronized magnetorheological (MR) damper. The aim of the study is to describe the influence of the damping of a high-energy pulse from small caliber arm, on the value of the thrust force. For the considered set of MR dampers the range of the operating currents for the MR coil is experimentally selected and adjusted. In the study of the results the emphasis is put on the influence of MR damper on the force characteristics, which directly affects the accuracy of the weapon. The obtained results show that the proposed system special object–MR damper–shooter, has a major, positive effect on the accuracy by reducing the components of the recoil. A scheme of the laboratory stand is presented. Basic parameters of the investigated system and research results are discussed.
W artykule przedstawiono stanowisko badawczo-dydaktyczne przeznaczone do identyfikacji podstawowych parametrów charakteryzujących zjawisko odrzutu broni kalibru 12,7 x 99 mm. Stanowisko umożliwia także badanie charakterystyki układu równoległych tłumików magnetoreologicznych zamontowanych w podstawie uniwersalnej broni. W pracy zaprezentowano metodykę badań obejmującą eksperymentalne i teoretyczne metody identyfikacji siły wymuszającej odrzut broni. W badaniach dotyczących analizy przebiegu zjawiska odrzutu wykorzystano układ broni wielkokalibrowej, który pozwala na oddawanie strzałów w warunkach laboratoryjnych, wykorzystując nabój przejściowy o zmniejszonym ładunku miotającym. Badania eksperymentalne przeprowadzono także dla systemu wystrzeliwania granatów nasadkowych. Otrzymane wyniki wskazują na możliwość zbudowania uniwersalnej podstawy dla broni kalibru 12,7 x 99 mm. Mogą one stanowić także podstawę do sformułowania założeń projektowych dla układu sterowanych tłumików z cieczą magnetoreologiczną, dedykowanych do specjalnych zastosowań.
EN
In this paper, the laboratory stand, dedicated for research and didactic purposes is presented. The stand allows investigating the parameters which characterizes the recoil effect in the 12,7 x 99 mm caliber arm. It is also possible to study the dependencies in the system with the parallel magnetorheological dampers, which are placed in the universal basis for weapon. The methodology of the research, as well as the experimental data and theoretical discussions concerning the components of the recoil force are provided. The part of the research devoted to the recoil effect was performed in a large-caliber arm configuration, which allows to fire shots in a laboratory conditions utilizing training bullets with reduced propellant charge. The experimental studies were also carried out for the rifle grenades. The results indicate the possibility of building a universal basis for 12,7 mm x 99 caliber weapons and can provide useful information for formulating the design assumptions for the controlled dampers with magnetorheological fluid, designed for special purposes.
Przedmiotem pracy jest próba poznania wpływu wprowadzenia do układu broń ramienna - strzelec, systemu programowania przebiegu zjawiska odrzutu poprzez zastosowanie sterowanego tłumika magnetoreologicznego (MR). Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych układu broń - strzelec, wyposażonego w prototyp tłumika TR-1.0M. Opracowano model reologiczny układu i wyprowadzono opisujący go układ równań ruchu. Oszacowano zakres prądów sterowania struktury magnetoreologicznej oraz dobrano wielkość szczeliny w amortyzatorze. Otrzymane wyniki badań teoretycznych i doświadczalnych dowodzą, że zaproponowana modyfikacja układu broń ramienna - strzelec wpływa korzystnie między innymi na jego stabilność, a co za tym idzie - celność oraz zwiększa komfort strzelca, szczególnie podczas prowadzenia ognia seryjnego.
EN
This study is an attempt to explore the impact of introducing the system controlling the recoil effect by the use of the controlled magnetorheological damper (MR) to the weapon - gunner system. The analyzed modification will influence, among others, the recoil effect and the associated loss of stability of the weapon – gunner system in regard to maintaining the stability of weapon guidance on target. The study includes the results of laboratory tests of the weapon - gunner system equipped with a prototype of the TR-1.0M damper, as well as a rheological model of the system that has been developed together with a system of equations describing it. It also presents the estimated range of currents useful for controlling the magnetorheological structure and the optimal size of the slot in the damper. Taking into account the results of the laboratory tests, it may be concluded that the introduction of a structure based on the magnetorheological damper to the weapon - gunner system has a positive effect on the loss of stability of the system in regard to maintaining the stability of weapon guidance on target and increases the comfort of the gunner during firing.
This paper presents the specificity of design and action of the weapon's jump and recoil laboratory test stand. This laboratory test stand is able to examine the weapon's jump and recoil of various small arms including technology demonstrators of the new Polish modular rifles (MSBS-5,56) built both in the classic layout and as a bull-pup. Modular rifles and the laboratory test stand were designed and manufactured during a research and development project financially supported by the Polish Ministry of Science and Higher Education from 2007 to 2011.
W pracy przedstawiono wyniki badań symulacyjnych odrzutu i podrzutu karabinka kalibru 5,56 mm, działającego na zasadzie odprowadzenia gazów prochowych przez otwór boczny w lufie, z krótkim ruchem tłoka gazowego. Za pomocą przyjętych modeli fizycznych i matematycznych, zbadano wpływ wybranych charakterystyk konstrukcyjnych broni na podstawowe charakterystyki odrzutu swobodnego i podrzutu.
EN
The paper presents results of simulation research at 5,56 mm gas operated carbine with short-stroke gas piston jump and recoil. Influence of chosen constructional parameters of the weapon on the jump and the recoil of the weapon have been presented too. Simulations showed that the weapon weight has the strongest influence on the recoil and weapon moment of inertia has a strong influence on the jump of the weapon. Position of the fulcrum of the weapon to the barrel axis and the gas chamber is also very important to the weapon jump.
W pracy przedstawiono model fizyczny i matematyczny podrzutu broni automatycznej działającej na zasadzie odprowadzenia gazów prochowych, w czasie jednego cyklu strzału. W modelu uwzględniono okresy charakterystyczne wynikające z wykresu cyklicznego działania automatyki rozpatrywanego układu. Przedstawiony szczegółowy model matematyczny może być podstawą symulacji zjawiska oraz analizy wpływu parametrów konstrukcyjnych broni na prędkość kątową i kąt podrzutu.
EN
The paper presents free jump up phenomenon of gas operated automatic small arms with short-stroke piston system. Physical and mathematical models of analysed system action have been presented too. Jump up phenomenon was divided for seven specific periods. Jump up of small arms should be maximum limited (particularly in automatic weapon) because it directly influences on direction of bullets during shooting. Jump up of the gas operated weapon depends on the placement of the gas chamber. Jump up of the weapon with gas chamber located under the barrel is incised and the weapon with gas chamber located over the barrel is decreased.
W pracy omówiono doświadczalne badania siły odrzutu broni strzeleckiej na strzelca w czasie strzału. Badania przeprowadzono dla dwóch typowych pozycji strzeleckich - leżącej i stojącej. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że siła oddziaływania ma przebieg dwuetapowy, który składa się z krótkotrwałego oddziaływania impulsowego, a następnie oddziaływania wydłużonego. W oparciu o uzyskane wyniki opracowano charakterystyczne przebiegi siły oddziaływania dla obu wymienionych pozycji strzeleckich. Ponadto zaproponowano zastosowanie w analizie współoddziaływania broni i strzelca nowych, poszerzonych miar siły oddziaływania broni w czasie strzału.
EN
The research presents an experimental investigation of the shooting weapon’s recoil strength on the shooter while shooting. The research was carried out for two typical shooting positions, lying and standing ones. On the basis of the perceived results, one can conclude that the interaction strength is a two-stage process, which consists of a transitory pulse interaction followed by an extended interaction. Based on the obtained results, characteristic progress of interaction power for both mentioned above shooting positions was proposed. Furthermore, application of new broadened measures of interaction strength of a weapon during the shot was suggested for the analysis of interaction between the weapon and the shooter.
W niniejszym artykule przedstawiono łącznik kątowy, przeznaczony do współpracy z prądownicą prostą wielkości 75, służący do zmniejszenia obciążeń mechanicznych oddziałujących na strażaka podczas podawania wody linią wężową 75. Przedstawiono także budowę, zasadę działania i korzyści wynikające ze stosowania łącznika kątowego 75.
EN
There was presented nozzle holder, designated for cooperation with smooth nozzle size 75, which serve for reducing of mechanical loads acting on firefighter during delivery of water by hose line 75. There were presented construction, principle of functioning and advantages of use of nozzle holder 75 too.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW