Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Computational evaluation of assembly technique influence on ballistic performance of a bullet – non-linear relation between méplat size and the drag coefficient

Piasta Krzysztof, Kupidura Przemysław, Michalski Jakub

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2023

|

nr 2

11--18

EN

The continuous development of production and assembly techniques gives rise to the idea of following a new approach in the small-arms ammunition design process. Commonly used intermediate cartridges were designed over 60 years ago, and their construction and assembly processes are not significantly different than what was available almost a century ago. Along with the recent development of individual protection devices and with the general availability of modern ballistic plates utilized in plate carriers type of individual armor, it sparks the necessity of designing a new, intermediate cartridge, using new assembly and technology methods. The vital aspect of the ammunition design process is a determination of the materials utilized in bullet elements and its assembly method. Therefore, there is a necessity of evaluating if different assembly techniques can provide the improved ballistic performance of a bullet. The paper includes a comparison of two differently assembled projectiles with steel penetrators: a standard Full Metal Jacket and a reverse-drawn Semi-Jacketed bullet. The designs were evaluated in terms of their external ballistic performance for specific initial conditions using 2D Computational Fluid Dynamics simulations and, separately, with a semi-empirical method. The paper aimed to assess the influence of the assembly method on the bullet’s external ballistic performance. Both calculations revealed a nonlinear relation between the projectile méplat diameter and the coefficient of drag, which indicates a limit where the méplat size reduction is beneficial. The results implicate a perspective bullet construction that would provide the user with better external ballistic performance, more consistent and precise than a standard Full Metal Jacket design.

PL

Nieustanny rozwój technik produkcji i montażu rodzi pomysł wykorzystania nowego podejścia w procesie projektowania amunicji do broni strzeleckiej. Obecnie powszechnie stosowane naboje pośrednie zostały zaprojektowane ponad 60 lat temu, a proces ich wykonania i montażu nie różni się znacząco od technologii dostępnej na początku XX wieku. Biorąc pod uwagę dynamiczny rozwój środków ochrony indywidualnej w ostatnim czasie oraz powszechną dostępność nowoczesnych płyt balistycznych stosowanych w kamizelkach kuloodpornych typu plate carrier, zaistniała potrzeba zaprojektowania nowego naboju pośredniego, stosując nowoczesne technologie i metody montażu. Jednym z najistotniejszych aspektów procesu projektowania amunicji jest określenie materiału elementów pocisku oraz sposobu ich montażu, dlatego zasadne jest określenie wpływu metody montażu elementów pocisku na jego właściwości balistyczne. Artykuł zawiera porównanie dwóch różniących się metodą montażu pocisków z rdzeniem stalowym: standardowego pocisku pełnopłaszczowego oraz pocisku półpłaszczowego. Konstrukcje zostały ocenione pod kątem ich charakterystyk balistyki zewnętrznej dla określonych warunków początkowych za pomocą symulacji komputerowej dynamiki płynów w 2D oraz niezależnie wykorzystując program balistyczny. Celem pracy była ocena wpływu sposobu montażu elementów na właściwości balistyczne pocisku. Obie metody obliczeniowe wykazały nieliniową zależność między wielkością średnicy wierzchołka pocisku a współczynnikiem oporu, wskazując zakres wartości, do których zmniejszanie rozmiaru wierzchołka jest uzasadnione. Wyniki wskazują perspektywiczną konstrukcję pocisku, która zapewniłaby użytkownikowi lepsze charakterystyki balistyki zewnętrznej, zapewniając lepszą powtarzalność i precyzję niż standardowa konstrukcja pocisku pełnopłaszczowego.

2

Przegląd południowokoreańskich rozwiązań patentowych z zakresu modułowych ładunków miotających do 155 mm amunicji artyleryjskiej

Miszczak Maciej, Plachá Aleksandra

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2023

|

R. 52, z. 165

83--99

PL

W artykule zaprezentowano pięć południowokoreańskich rozwiązań patentowych dotyczących modułowych ładunków miotających i elementów je tworzących do 155 mm amunicji artyleryjskiej. Wynalazki te zgłoszono w Koreańskim Urzędzie Własności Intelektualnej w latach 1992-2019. Trzy wynalazki dotyczą centralnych układów zapłonowych znajdujących się wewnątrz modułowych ładunków miotających, natomiast z dwóch pozostałych, jeden odnosi się do ładunków z dwubazowego prochu bezdymnego otaczającego centralne układy zapłonowe, zaś drugi opisuje konstrukcję palnych pojemników modułów miotających. Przedstawione wynalazki uwzględniają parametry materiałowe, geometrię poszczególnych elementów modułów miotających oraz technologie ich wytwarzania.

EN

Five patent descriptions of South Korean inventions on modular artillery propulsive charges and their basic elements creating such propulsive charges used in 155mm artillery ammunition, were presented. Above inventions were filed to the Korean Intellectual Property Office in years 1992-2019. Three inventions deal with central ignition systems situated inside the modular propulsive charges, and a first of the remaining two relates to double-base smokeless powder charges surrounding the central ignition systems and the second to construction of combustible containers of the modular charges. Presented inventions describe material parameters, geometry of particular elements of the propulsive modules and technologies of their manufacture.

3

Przegląd modeli rozwiązania problemu głównego balistyki wewnętrznej

Kagankiewicz Filip, Magier Mariusz

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2023

|

R. 52, z. 163

7--25

PL

Współcześnie większość procesów projektowych odbywa się poprzez wyspecjalizowane narzędzia w postaci zaawansowanego oprogramowania komputerowego, jednak w przypadku balistyki wewnętrznej nie jest ono ogólnodostępne lub jest wręcz utajnione. Z innej strony rzecz ujmując, analityczne rozwiązanie układu nieliniowych równań różniczkowych, opisujących fazy zjawiska strzału w broni lufowej nie istnieje. Dlatego w celu uzyskania dokładniejszych rozwiązań układu równań warto wykorzystać metody numeryczne. W pracy przedstawiono opis teoretyczny zagadnienia na podstawie przeglądu modeli analitycznych i numerycznych rozwiązania problemu głównego balistyki wewnętrznej. Na podstawie tej analizy przyjęto, że możliwym kierunkiem rozwoju jest zaimplementowanie kilku modeli rozwiązania problemu głównego balistyki wewnętrznej w ujęciu numerycznym tak, by użytkownik końcowy (projektant) miał możliwość wyboru różnych modeli i sprawdzenia, który model sprawdza się najlepiej w jego warunkach. Dodatkowo, korzystając z technik optymalizacyjnych, można podjąć próbę implementacji algorytmów, które potrafiłyby poszukiwać np. najmniejszej wartości naważki prochowej przy określonych parametrach prochowych i zadanym ciśnieniu maksymalnym i prędkości wylotowej pocisku. Celem utylitarnym dalszych prac badawczych jest stworzenie nowego narzędzia analitycznego wspomagającego projektowanie broni lufowych.

EN

Nowadays, most design processes are computer-aided, but in the case of internal ballistics they are not generally available or are highly specialized and secret. On the other hand, an analytical solution of the system of nonlinear differential equations describing the phases of the phenomenon of a shot in a gun barrel does not exist. Therefore, in order to obtain more accurate solutions to the system of equations, it is worth to use numerical methods. The paper presents a theoretical description of the problem based on a review of analytical and numerical models solving the main problem of internal ballistics. Based on this analysis, it was assumed that a possible direction of development is to implement several models to solve the main problem of internal ballistics in numerical solution, so that the end user (designer) can choose different models and check which model works best in his conditions. In addition, using optimization techniques, an attempt can be made to implement algorithms that would be able to search for example, the smallest powder weight value at specific powder parameters and at given maximum pressure and projectile muzzle velocity. The utilitarian goal of further research is to create a new analytical tool supporting the design of barrel weapons.

4

Optymalizacja użycia zasobu pracy luf armat przeciwlotniczych kalibru 35 mm w aspekcie efektywności niezawodnościowej i ekonomicznej

Furmanek Wojciech, Leśnik Grzegorz, Woźniak Ryszard

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2023

|

R. 52, z. 166

31--66

PL

W artykule sformułowano podstawy naukowe optymalizacji użycia zasobu pracy luf armat przeciwlotniczych kalibru 35 mm, umożliwiające zwiększanie ich trwałości o 25÷100% przy jednoczesnej poprawie wskaźników efektywności operacyjnej. Opracowanie nowego podejścia w ocenie trwałości i skuteczności tych luf wynika z aktualnych rozwiązań i możliwości systemów nawigacyjno-celowniczych, pocisków nowej generacji (amunicji programowalnej z podpociskami), zastosowania pomiaru prędkości wylotowej w czasie rzeczywistym (przy zachowaniu lub nawet wzroście dotychczasowej prędkości wylotowej i szybkostrzelności), zwiększających prawdopodobieństwo trafiania celów pływających, nadbrzeżnych i latających (zwłaszcza BSP i RAM). Wykazano, że w ocenie trwałościowo-operacyjnej tej klasy armat (w tym efektywności ekonomicznej) nie decydują tylko wskaźniki oparte na szybko-strzelności, prędkości wylotowej czy serii sekundowej. Istotniejsze obecnie znaczenie ma możliwość zmniejszania tempa procesów destrukcyjnych luf, wynikająca ze skracania długości serii strzelania. Wykazano, że przy krótkich seriach znacząco zmniejsza się zużycie luf oraz intensywność uszkodzeń mechanizmów przygotowania ar-maty do powtórnego wystrzału. Ogranicza się również zjawisko przegrzewania luf, a tym samym poprawiają się wskaźniki operacyjne (średni czas do uszkodzenia, czas ciągłej pracy, wykorzystanie amunicji), co znacząco obniża koszt eksploatacji armat.

EN

The scientific basis for optimizing the use of work resources of 35 mm anti-aircraft gun barrels, enabling their durability to be increased by 25÷100% while improving operational efficiency indicators are presented in this paper. The development of a new approach to assessing the durability and effectiveness of these barrels results from current solutions and capabilities of navigation and targeting systems, new generation projectiles (programmable ammunition with sub-projectiles) and real-time muzzle velocity measurement applications (while maintaining or even increasing the current muzzle velocity and rate of fire). This increases the probability of hitting floating, coastal and flying targets (especially UAVs and RAM). It has been shown that the durability and operational assessment of this class of guns (including economic efficiency) is not determined only by indicators based on the rate of fire, muzzle velocity or second burst of fire. What is now more important is the ability to reduce the rate of barrel destructive processes, resulting from the possibility of shortening the length of firing series. It has been shown that with short series, the barrels wear and the intensity of damage to the reload mechanisms are significantly reduced. The phenomenon of barrel overheating is also limited, and thus operational indicators are improved (average time to failure, continuous operation time, ammunition usage), which significantly reduces the cost of operating the guns.

5

Badania wpływu zmian w zespole ruchomym i urządzeniu powrotnym na działanie karabinka AKM

Kijewski Jacek, Szmit Łukasz, Szupieńko Damian

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2023

|

R. 52, z. 166

99--114

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zmodyfikowanych z zastosowaniem komercyjnych zestawów części karabinków AKM. Modyfikacje obejmowały między innymi zastosowanie tłoka gazowego z regulatorem gazowym oraz elastomerowego zderzaka na urządzeniu powrotnym. Testy obejmowały strzelania amunicją bojową i pozwoliły ocenić wpływ modyfikacji na działanie broni orz jej wybrane charakterystyki.

EN

Paper presents results of research of AKM rifles modified with commercial parts kits. Among others, modifications included gas piston with gas regulator and elastomer buffer on the return mechanism. Research included live firing tests which allowed to evaluate effects of the modifications on the operation and chosen characteristics of the rifles.

6

Perspective Armour-Piercing Intermediate Cartridge Projectile

Piasta Krzysztof, Kupidura Przemysław

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2023

|

Vol. 14, Nr 1 (51)

89--104

EN

Ongoing military conflicts, along with a constant evolution of individual protection devices, have shown an urgent need of development in terms of the armour piercing capability of standard infantry small arms ammunition. The following paper includes a brief overview of the existing armour-piercing intermediate rounds, in an effort to define the most reasonable design of a perspective armour-piercing projectile. Therefore, various projectiles were designed and evaluated in terms of their external ballistic performance for chosen initial conditions, followed by preliminary internal and terminal ballistic calculations that were performed in order to assess the most reasonable outcome.

PL

Trwającym konfliktom zbrojnym towarzyszy ciągła ewolucja środków ochrony indywidualnej, takich jak kamizelki kuloodporne. Nowoczesne płyty balistyczne, sklasyfikowane według normy NIJ 0101.04 na poziomie III i IV, powszechnie stosowane przez żołnierzy piechoty w kamizelkach typu „plate carrier” są w stanie bezpiecznie wytrzymać bezpośrednie trafienie z większości rodzajów broni strzeleckiej używanej na współczesnym polu walki, nie wykluczając trafionego żołnierza z walki. W artykule dokonano zwięzłego przeglądu istniejących nabojów pośrednich z pociskami przeciwpancernymi oraz porównano pociski analizowanych nabojów w zakresie ich konstrukcji. W zakresie balistyki zewnętrznej używając oprogramowania PRODAS przeprowadzono symulacje strzału bezwzględnego dla trzech różnych prędkości początkowych pocisków, sprawdzono stabilizację pocisków i wyznaczono pozostałe charakterystyki. W zakresie balistyki końcowej porównano zdolność przebicia płyty stalowej poprzez obliczenia analityczne, następnie przy wykorzystaniu modułu balistyki wewnętrznej programu PRODAS, wstępnie określono parametry ciśnienia maksymalnego w przestrzeni zapociskowej. Autorzy określili najbardziej perspektywiczną konstrukcję nowego pocisku przeciwpancernego do naboju pośredniego, przy czym stwierdzono jakie powinno być dalsze postępowanie, analizy i obliczenia, zwłaszcza w zakresie balistyki końcowej, mające na celu szczegółowe opracowanie konstrukcji perspektywicznego pocisku.

7

Ballistic Model of Two-Stage Light Gas Gun

Surma Zbigniew

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2023

|

Vol. 14, Nr 1 (51)

73--88

EN

A physical model and specificity of a two-stage light gas gun propulsion system are presented in this paper. For the considered system, a mathematical model of phenomena inside a combustion chamber, a light gas filled chamber, and a barrel was worked out. A numerical solution of the proposed model for the considered propulsion system gives pressures of powder gases, pressure of light gas, and motion parameters of a piston and a projectile. On the basis of the results of the accomplished calculations, influence of system structural parameters on the maximum pressure inside a compression chamber and a muzzle velocity of a projectile has been analysed. The final results of this work were used for development of the first in Poland a laboratory station with two-stage light gas gun intended for experimental investigation in the field of terminal ballistics of objects moving at hypersonic velocities.

PL

W pracy przedstawiono model fizyczny ilustrujący specyfikę działania dwustopniowego układu miotającego. Dla rozpatrywanego układu sformułowano termodynamiczny model matematyczny zjawisk zachodzących w komorze spalania prochowego ładunku miotającego oraz w komorze sprężania i lufie. W wyniku numerycznego rozwiązania zaproponowanych równań otrzymuje się m.in. ciśnienie gazów prochowych w komorze spalania, ciśnienie gazu lekkiego w komorze sprężania oraz lufie, jak również charakterystyki ruchu tłoka i pocisku dla przyjętego układu konstrukcyjnego. Na podstawie wykonanych obliczeń przeanalizowano wpływ parametrów konstrukcyjnych układu na charakterystyki jego pracy, m.in. napęd pocisku. Wyniki pracy zostały wykorzystane do opracowania pierwszego w Polsce stanowiska badawczego, przeznaczonego do realizacji badań doświadczalnych z zakresu balistyki końcowej obiektów poruszających się z prędkościami hiperdźwiękowymi.

8

Analysis of the Possibility of Elimination of Threats Resulting from the Modification of Bullet Trajectory after Hitting the Target in Garrison Shooting Ranges

Gacek Józef, Koperski Wojciech, Tymiński Dariusz, Marciniak Bronisław, Woźniak Ryszard, Morzyk Ewa, Suska Konrad, Sidelnik Przemysław, Lewandowski Przemysław

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2023

|

Vol. 14, Nr 2 (52)

109--125

EN

During shooting operations in garrison shooting ranges, a phenomenon of random deflection of the bullet flight path was noticed which may cause secondary reflections from accidentally hit technical and ballistic shooting range elements and the ground of the actual plane of the shooting range (ricochets posing a threat to people and property within the shooting range and safety zones). Minimisation of this phenomenon must be considered during the design and operation of the shooting ranges. In 2020-2022 the Military Institute of Armament Technology (Zielonka, Poland) carried out tests with the aim of determining the impact of the shooting target or military target material or design (hereinafter referred to as the targets) on the risk of occurrence of modifications of bullet trajectory that cause the bullets to leave the shooting zone. The paper presents example results of these tests that show, but are not limited to, that the reasons to modify the direction of the bullet path after target penetration and any ricochets include: target material (flat or corrugated sheet metal, cardboard, plywood, etc.), target wooden legs, and even metal elements fixing the legs to the target. On the basis of the test it was shown that the metal targets prohibited on intermediate lines may cause significant deflections of the bullet flight path after penetration and dangerous ricochets. Due to the reason presented above, the metal targets are placed on the last line of targets before the main bullet trap only where the technical and ballistic parameters of the bullet trap ensure that any ricochets are captured. It was stated that the contact targets used on intermediate target lines and provided with wooden legs may cause bullet trajectory changes comparable to or even greater than in the case of the prohibited metal targets. To this end it is advisable to establish legal framework covering the ballistic inspection of the target materials to be used in garrison shooting ranges.

PL

Podczas prowadzenia strzelań na strzelnicach garnizonowych zaobserwowano zjawisko losowego odchylania toru lotu pocisków, które może powodować wtórne odbicia od przypadkowo trafionych elementów techniczno-balistycznych strzelnicy oraz gruntu płaszczyzny rzeczywistej strzelnicy (rykoszety stanowiące zagrożenie dla ludzi i mienia na strzelnicy i w strefach ochronnych). Projektowanie i eksploatacja strzelnic musi uwzględniać minimalizację tego zjawiska. W latach 2019÷2022 przeprowadzono w Wojskowym Instytucie Technicznym Uzbrojenia badania, których celem było ustalenie wpływu materiału i konstrukcji tarcz lub figur bojowych (dalej nazwanych tarczą) na zagrożenie wystąpienia zmian trajektorii pocisków, skutkujących opuszczeniem przez pociski strefy strzelań. W artykule przedstawiono przykładowe wyniki tych badań, które pokazują m.in., że przyczynami zmiany kierunku lotu pocisku po przebiciu tarczy i ewentualnego powstawania rykoszetów są: materiał, z którego wykonano tarcze (blacha płaska lub falista, tektura, sklejka, itp.), nogi drewniane tarczy, a nawet metalowe elementy mocujące nogi do tarczy. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że zakazane do stosowania na pośrednich liniach celów tarcze metalowe mogą powodować znaczne odchylenia toru lotu pocisku po przebiciu oraz niebezpieczne rykoszety. Z tego powodu tarcze metalowe ustawiane są wyłącznie na ostatniej linii celów przed kulochwytem głównym, gdzie parametry techniczno-balistyczne kulochwytu zapewniają wychwycenie ewentualnych rykoszetów. Stwierdzono, że stosowane na pośrednich liniach celów tarcze kontaktowe, posiadające nogi drewniane, mogą powodować zmiany trajektorii pocisków porównywalne lub nawet większe niż w przypadku zakazanych tarcz metalowych. Z tego powodu wskazane jest stworzenie ram prawnych dla kontroli balistycznej materiałów, z których wykonywane są tarcze przeznaczone do stosowania na strzelnicach garnizonowych.

9

Hiperdźwiękowe układy miotające - przegląd rozwiązań konstrukcyjnych

Janiszewski Jacek, Woźniak Ryszard

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2022

|

R. 51, z. 161

7--35

PL

Rozwój kosmicznej techniki rakietowej w połowie XX wieku zintensyfikował badania w dziedzinie materiałów konstrukcyjnych stosowanych zarówno na rakiety, jak i zabezpieczenia pojazdów kosmicznych przed uszkodzeniami m.in. przez meteoryty. To z kolei wymusiło opracowanie laboratoryjnych układów miotających pociski z prędkościami hiperdźwiękowymi, umożliwiających badanie i modelowanie zjawisk zachodzących przy dużych prędkościach zderzenia. Obecnie do przyspieszania pocisków do prędkości hiperdźwiękowych stosuje się układy wykorzystujące energię wybuchu materiałów wybuchowych lub spalania paliw ciekłych, plazmy, energię pola elekromagnetycznego czy rozprężających się gazów lekkich. W niniejszej pracy dokonano przeglądu rozwiązań konstrukcyjnych różnych układów miotających umożliwiających osiąganie prędkości wylotowych pocisku powyższej 3000 m/s. Szczególną uwagę zwrócono na dwustopniowe układy miotające wykorzystujące gazy lekkie takie, jak wodór lub hel. W artykule przedstawiono również historię i rozwiązanie konstrukcyjne pierwszego, i jak dotąd jedynego, polskiego dwustopniowego układu miotającego opracowanego w Wojskowej Akademii Technicznej, za pomocą którego w roku 1973 wystrzelono pocisk o masie 0,5 g z prędkością 4500 m/s. Artykuł kończy opis dwustopniowego układu miotającego, obecnie budowanego w Instytucie Techniki Uzbrojenia Wydziału Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa, Wojskowej Akademii Technicznej – przy wydatnej pomocy HSW S.A. ze Stalowej Woli.

EN

The development of space rocket technology in the mid-twentieth century intensified research in the field of engineering materials used both for rockets and protection of space vehicles against damage, e.g., by meteorites. This development, in turn, forced the development of laboratory propulsion systems with hypersonic velocities, enabling the study and modelling of phenomena occurring at high impact velocities. Currently, to accelerate projectiles to hypersonic velocities, launching systems are applied that use the Energy of the explosion of explosives or the combustion of liquid fuels, plasma, the energy of the electromagnetic field or light gases expanding. The work presents a review of the design solutions of various accelerators that enable the projectile to reach muzzle velocities above 3000 m/s. Particular attention has been paid to two-stage gas system, which uses light gases such as hydrogen and helium. The paper also presents the history and design of the first, and so far the only, Polish two-stage light gas gun developed at the Military University of Technology, with the help of which in 1973 a projectile weighing 0.5 g was fired at a speed of 4500 m/s. The paper ends with a description of the two-stage propellant system currently under construction at the Institute of Armament Technology, Faculty of Mechatronics, Armaments and Aviation, the Military University of Technology - with the consider-able help of the HSW S.A. company from Stalowa Wola.

10

Analiza wpływu układu konstrukcyjnego bomby kierowanej na charakterystyki aerodynamiczne

Wijaszka Mirosław, Milewski Wiesław, Klemba Tomasz

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2022

|

R. 51, z. 162

27--48

PL

W artykule zaprezentowano wyniki obliczeń charakterystyk aerodynamicznych oraz numerycznej symulacji lotu bomby korygowanej z wykorzystaniem laserowego systemu naprowadzania dla wybranych układów konstrukcyjnych bomb lotniczych. Dodatkowo obliczenia charakterystyk aerodynamicznych przeprowadzono z wykorzystaniem różnych metod obliczeniowych, a ich wyniki zestawiono i porównano. Do celów symulacyjnych ruch przestrzenny bomby opisano układem dwunastu równań różniczkowych zwyczajnych, które uzupełniono prawami sterowania. Podstawowym celem pracy była analiza wpływu układu konstrukcyjnego bomby na jej charakterystyki aerodynamiczne oraz wyodrębnienie cech aerodynamicznych właściwych dla układów konstrukcyjnych a predysponujących dany układ do zastosowania przy konstrukcji bomb kierowanych. W pracy przedstawiono przykładowe wyniki obliczeń.

EN

The paper presents results of calculations of aerodynamic characteristics and numerical simulations of flight of guided aerial bombs with a laser guiding system for their selected structural configurations. Moreover, the aerodynamic characteristics were calculated with different methods and the results were compared. A system of twelve differential regular equations supplemented by principles of steering was used to describe bomb’s spatial motion for simulation purposes. The main objective of the paper was the analysis of an influence which bomb’s structural configuration effects on aerodynamic characteristics and the identification of aerodynamic properties which are specific for these structural configurations and which could be preferred at designing of guided bombs. Exemplary results of calculations are presented in the paper.

11

Projectile for a New Intermediate Cartridge

Piasta Krzysztof, Kupidura Przemysław, Leśnik Grzegorz

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2022

|

Vol. 13, Nr 4 (50)

123--136

EN

Evolution of contemporary military conflicts has revealed some shortcomings of existing individual small arms ammunition. The first attempts to undertake research and development works on new weapons and ammunition were made in the USA, however, some projects are also being launched in other countries. This paper presents a short review of the newly developed rounds for perspective small arms’ systems as well as an attempt to determine a caliber of perspective individual weapon. For this purpose, some preliminary external and terminal ballistic analyses were conducted for various diameter projectiles of the same design.

PL

Rozwój współczesnych konfliktów zbrojnych ujawnił pewne wady istniejącej amunicji do broni strzeleckiej. Pierwsze próby podjęcia prac badawczo-rozwojowych nad nową bronią i amunicją podjęto w USA, jednak niektóre projekty są uruchamiane także w innych krajach. W artykule przedstawiono krótki przegląd nowo opracowanych pocisków do perspektywicznych systemów broni strzeleckiej oraz podjęto próbę określenia kalibru perspektywicznej broni strzeleckiej. W tym celu przeprowadzono wstępną analizę balistyki zewnętrznej i końcowej dla pocisków o tej samej konstrukcji, dla różnych średnic.

12

Evaluation of a Novel Method of Fuze Programming Based on the Number of Projectile Own Revolutions

Jączek Grzegorz, Gacek Józef, Furmanek Wojciech

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2022

|

Vol. 13, Nr 1 (47)

93--108

EN

This paper presents an innovative method of programming fuzes for airburst munitions based on the principle of counting the number of revolutions a projectile makes around its centre line along the flight trajectory in order to determine the distance travelled by the projectile. The proposed innovative method of fuze programming was compared to other known methods of fuze programming based on the results of a computer simulation of firing a 40 mm grenade launcher under near-real conditions. For this purpose, a methodology was developed for external ballistic calculations using a mathematical model of the three-dimensional motion of a non-deformable flying object considered to be a rigid body with six degrees of freedom in an ISO 1151 coordinate system. Simulations were carried out taking into account real firing conditions for 40 mm grenade launcher ammunition armed with fuzes programmed by each of the methods evaluated. Targets located at various distances were fired upon and the level of dispersion of real fuze action points relative to the expected fuze action point was evaluated for each programming method. It was concluded that the method of determining the distance travelled by the projectile with the principle of counting the projectile’s revolutions under real conditions resulted in a dispersion of the fuze action points greater than with the time based methods. In conclusion it was observed that the method of determination for the revolving projectile based on counting the projectile’s rotations along the flight trajectory did not guarantee the required precision of the fuze action point locations. This means that the application of the methods to determine the distance of projectile burst along the flight trajectory did not increase the effectiveness of airburst fragmentation munitions.

PL

W pracy przedstawiono nowatorską metodę programowania zapalników amunicji wybuchającej w powietrzu, opartą na zasadzie zliczania obrotów własnych pocisku na torze lotu i określaniu na tej podstawie drogi przebytej przez pocisk. Porównano proponowaną nowatorską metodę programowania zapalników z innymi znanymi metodami programowania zapalników na podstawie wyników symulacji komputerowej strzelania 40 mm granatnikiem, z uwzględnieniem warunków zbliżonych do rzeczywistych. W tym celu opracowano metodykę obliczeń z zakresu balistyki zewnętrznej z wykorzystaniem modelu matematycznego przestrzennego ruchu nieodkształcalnego obiektu latającego traktowanego jako ciało sztywne posiadające sześć stopni swobody, przy zastosowaniu układu współrzędnych wg ISO 1151. Przeprowadzono symulacje, z uwzględnieniem rzeczywistych warunków strzelania pociskami 40 mm amunicji granatnikowej, uzbrojonymi w zapalniki programowane każdą z ocenianych metod. Strzelano do celów usytuowanych na różnych odległościach i oceniano, dla każdej z metod programowania, poziom rozrzutu punktów zadziałania zapalników względem oczekiwanego punktu. We wnioskach stwierdzono, że metoda określania drogi przebytej przez pocisk, opierająca się na zasadzie zliczania obrotów własnych pocisku, po uwzględnieniu warunków rzeczywistych, daje większy rozrzut położenia punktów zadziałania zapalników w porównaniu do metod związanych z odliczaniem czasu. W konkluzji stwierdzono, że metody określania drogi wirującego pocisku oparte na zasadzie zliczania obrotów własnych pocisku na torze lotu, nie gwarantują osiągnięcia wymaganej precyzji odnośnie położenia punktu zadziałania zapalników. To oznacza, że zastosowanie ich do wyznaczania odległości punktu wybuchu pocisków na torze, nie skutkuje zwiększeniem skuteczności amunicji odłamkowej wybuchającej powietrzu.

13

Determination of Firing Solution Settings for Engagement of UAVs by a Man-Portable Counter-UAV System

Szmit Łukasz, Leśnik Grzegorz

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2022

|

Vol. 13, Nr 2 (48)

41--50

EN

The paper presents the operating principle of the Man-Portable Counter Miniature Unmanned Aerial Vehicles System (MPC-MUAVS), with particular reference to the development of its firing solution settings and the methodology and structure of development of the firing tables implemented in the ballistic calculator of the MPC-MUAVS. This ballistic calculator has been applied in the MPC-MUAVS targeting sight assembly, while the entire MPC-MUAVS is intended to counter UAVs within 50 m of the MPC-MUAVS operator. The MPC-MUAVS is being developed under project DOB-1P/02/18/2016, funded by the Polish National Centre for Research and Development.

PL

W pracy przedstawiono sposób działania Przenośnego Systemu do Przechwytywania Miniaturowych Bezzałogowych Statków Powietrznych (PSP-MBSP), ze szczególnym uwzględnieniem wypracowania nastaw do strzelania oraz metodyki opracowania i struktury tabel strzelniczych, zastosowanych w przeliczniku balistycznym. Przelicznik ten wykorzystano w celowniku PSP-MBSP, a cały system służy do przeciwdziałania BSP, które znajdują się w odległości do 50 m od operatora. PSP-MBSP powstaje w ramach projektu DOB-1P/02/18/2016, finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR).

14

Conceptual Design of a Reusable Submunition Dispenser for Unmanned Aerial Vehicles

Jasztal Michał, Kłosiński Artur

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2022

|

Vol. 13, Nr 2 (48)

25--40

EN

The paper describes a concept for developing a dedicated combat asset for performing effective fragmentation attack on surface targets and having dimensions and weight suited to being carried by an unmanned aerial vehicle (UAV) with a maximum payload of 150 kg. The designed combat asset, i.e. cluster bomblets ejected from a reusable submunition dispenser, will be intended for destroying enemy personnel, unarmoured ground targets, lightly armoured equipment, ground support equipment, and aircraft and field ammunition depots. The introduction of the paper analyzed the existing submunition dispenser and cluster bomblet solutions. The key aspects of the paper include the calculation of the effective blast radius of the designed cluster bomblet and the analysis of the trajectory of a bomb dropped from horizontal flight. A bombing analysis was carried out, taking into account the influence of the atmosphere and drop control conditions on bombing accuracy and proper fragment coverage of the bombed area. A preliminary concept of the airdrop control system was developed, which could enable effective bombing with a series of cluster bomblets. As part of the work, element models and CAD assembly models of the dispenser and cluster bomblet structures were fabricated.

PL

Praca zawiera koncepcję opracowania dedykowanego środka bojowego do efektywnego rażenia odłamkami celi powierzchniowych, posiadającego wymiary i masę dostosowaną do przenoszenia przez BSP o maksymalnym udźwigu 150 kg. Projektowany środek bojowy w postaci bomb małego wagomiaru wyrzucanych z zasobnika bombardierskiego będzie przeznaczony do rażenia: siły żywej przeciwnika, nieopancerzonych celów naziemnych, sprzętu lekko opancerzonego, sprzętu naziemnej obsługi i statków powietrznych oraz polowych składów amunicji. We wstępnej części pracy, dokonano analizy istniejących rozwiązań w zakresie zasobników oraz bomb małego wagomiaru. Kluczowym elementem pracy są obliczenia skutecznego promienia rażenia odłamkami projektowanej bomby oraz analiza toru ruchu bomby zrzuconej z lotu poziomego. Dokonano analizy bombardowania z uwzględnieniem wpływu atmosfery oraz warunków sterowania zrzutem na celność bombardowania i właściwe pokrycie odłamkami bombardowanego obszaru. Opracowano wstępną koncepcję systemu sterowania zrzutem umożliwiającą wykonanie skutecznego bombardowania serią bomb małego wagomiaru. W ramach pracy wykonano modele elementów oraz modele złożeniowe CAD konstrukcji zasobnika oraz bomby małego wagomiaru.

15

Comparative Analysis of Trajectory of 7.62 × 51 mm Projectiles Fired at Different Initial Velocities

Leśnik Grzegorz, Pac Małgorzata, Szmit Łukasz

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2022

|

Vol. 13, Nr 3 (49)

99--112

EN

The subject of the analysis involves the trajectories of 7.62 mm Lapua Scenar GB432 projectiles and “Ball” lead core projectiles manufactured by MESKO S.A. (Poland) fired at different initial velocities from 16-, 20- and 26-inch-long barrels. Calculations in the scope of the external ballistics concerning the characteristics of the trajectories of projectile fired from the analysed weapons were made using the PRODAS 3.5 software by Arrow Tech, using a mathematical model of the solid body movements with six degrees of freedom. During the analyses, the phenomena of the internal and transient ballistics and barrel vibrations were not taken into account. The subject of the study was only the trajectory of a projectile fired with a specific initial velocity corresponding to a barrel of a given length. The impact of wind was assessed by modifying the atmosphere model by adding a side wind blowing at a constant velocity throughout the distance The results allowed the analysis of the effect of the barrel length and the associated initial velocity of the projectile on the nature of the projectile trajectory, especially the obtained overheight path and projectile range. The impact of the side wind on different types of projectiles was also assessed. When shooting precision rifles, it is better to use rounds with heavy projectiles, optimized for long-distance shooting. Lightweight-projectile rounds can be successfully used in the semi-automatic rifles used for support at the lowest levels, where more manoeuvrability (including barrels with a length not exceeding 20 inches) and higher fire rate is required, and, at the same, where shooting at distances exceeding 500 m is not necessary. Lightweight-projectile rounds can also be successfully used for marksmanship training at distances below 500 m, where the differences between the trajectories of different projectiles are the least.

PL

Przedmiotem analizy są tory pocisków 7,62 mm Lapua Scenar GB432 oraz pocisków z rdzeniem ołowianym „Ball” produkcji MESKO S.A. wystrzelone z różnymi prędkościami początkowymi z luf o długościach 26, 20 i 16 cali. Obliczeń z zakresu balistyki zewnętrznej, dotyczących charakterystyki torów pocisków wystrzelonych z analizowanej broni dokonano za pomocą oprogramowania PRODAS 3.5 firmy Arrow Tech korzystając z modelu matematycznego ruchu ciała stałego o sześciu stopniach swobody. W trakcie analiz nie brano pod uwagę zjawisk balistyki wewnętrznej i przejściowej ani drgań lufy. Przedmiotem rozważań był jedynie tor pocisku wystrzelonego z określoną, odpowiadającą lufie o danej długości, prędkością początkową. Wpływ wiatru oceniono modyfikując model atmosfery poprzez dodanie wiatru bocznego wiejącego ze stałą prędkością na całym dystansie. Uzyskane wyniki pozwoliły dokonać analizy wpływu długości lufy i związanej z nią, prędkości początkowej pocisku na charakter toru pocisku, a zwłaszcza uzyskane na torze przewyższenia oraz donośność pocisków. Oceniono również wpływ wiatru bocznego na różne typy pocisków. Przy strzelaniu z karabinów precyzyjnych lepiej stosować amunicję z pociskami ciężkimi, optymalizowaną do strzelań dalekodystansowych. Naboje z pociskiem lekkim mogą być z powodzeniem stosowane w karabinach samopowtarzalnych stosowanych do wsparcia na najniższym szczeblu, od których wymaga się większej manewrowości (w tym lufy o długości nie większej niż 20 cali) i większej intensywności ognia, a jednocześnie nie wymaga się strzelania na dystanse przekraczające 500 m. Amunicja z pociskiem lekkim może być też z powodzeniem stosowana do szkolenia strzeleckiego na dystansach poniżej 500 m, gdzie różnice między torami różnych pocisków są najmniejsze.

16

Comparative Analysis of Different Methods of Calculating Pressure Inside the Barrel in Post-Muzzle Period of a Shot

Szupieńko Damian, Trębiński Radosław

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2022

|

Vol. 13, Nr 3 (49)

83--98

EN

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.

17

Analysis of Ignition Capability of Flammable Gases from Small Arms Propellant Gases

Badurowicz Przemysław, Wiśniewski Adam, Pacek Dawid, Jasiński Marcin, Szczurowski Krzysztof, Woliński Marek, Bartkowiak Tadeusz

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2022

|

Vol. 13, Nr 4 (50)

39--50

EN

The article presents the results of tests on the temperature of propellant gases shortly after the bullet leaves the barrel. The temperature and movement of these gases were recorded with thermal cameras and a high-speed camera. Weapons with and without muzzle devices (flash suppressor, silencer) were used. The aim of the research was to check the capability to ignite flammable gases located in the vicinity of the propellant gases produced during firing. Comparison of the maximum temperature of the propellant gases and the ignition temperature of the flammable gases makes it possible to determine the probability of fire. The lowest temperature of propellant gases was in the case of shooting with 9 × 19 mm bullets with the lowest kinetic energy (518 J), and the highest temperature of these gases was during shooting with 5.56 × 45 mm HC (SS109) bullets with the highest kinetic energy (1,785 J).

PL

W artykule przestawiono wyniki badań temperatury wylotowych gazów prochowych w krótkim okresie po opuszczeniu pocisku z lufy. Temperaturę i ruch tych gazów rejestrowano kamerami termalnymi i kamerą szybką. Użyto broni z urządzeniami wylotowymi (tłumik płomienia, tłumik dźwięku) oraz bez nich. Celem badań było sprawdzenie zdolności zapalenia gazów łatwopalnych znajdujących się w otoczeniu wylotowych gazów prochowych powstających w czasie strzału. Porównanie maksymalnej temperatury gazów prochowych i temperatury zapłonu gazów łatwopalnych umożliwia określenie prawdopodobieństwa powstania pożaru. Najniższa temperatura wylotowych gazów prochowych była w przypadku strzelania pociskami 9 × 19 mm o najniższej energii kinetycznej (518 J), a najwyższa temperatura tych gazów była podczas strzelania pociskami 5,56 × 45 mm HC (SS109) o najwyższej energii kinetycznej (1 785 J).

18

Koncepcja "cichego" pocisku moździerzowego. Cz. 3, Konstrukcja pocisku oraz obliczenia wytrzymałościowe

Gutowski Marcin, Magier Mariusz

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2021

|

R. 50, z. 158

39--48

PL

Publikacja zawiera wybrane elementy procesu projektowania „cichego” pocisku moździerzowego. Na jego podstawie można stwierdzić że spełnione zostały główne założenia projektowe. Obliczenia numeryczne wykazały, że możliwe jest zaprojektowanie „cichego” pocisku moździerzowego kalibru 60 mm którego zasięg mieści się w granicach 1200 ÷ 1300 m przy masie własnej 1,8 kg. Ponadto, obliczenia wytrzymałościowe udowodniły ze pocisk taki, może zostać wykonany z powszechnie wykorzystywanych materiałów konstrukcyjnych.

EN

The paper deals with some selected elements of a designing process for a “quiet” mortar projectile. Basing on it a decision could be made if specifications of the design were met. Numerical computations have proved that it is possible to design a quiet 60 mm mortar projectile with the range of 1200 ÷ 1300 m and own mass 1.8 kg. Moreover, the strength calculations have proved that the projectile can be made of commonly used structural material.

19

Koncepcja "cichego" pocisku moździerzowego. Cz. 2, Rozwiązanie problemu głównego balistyki wewnętrznej

Gutowski Marcin, Magier Mariusz

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2021

|

R. 50, z. 157

7--35

PL

Publikacja zawiera teoretyczny opis stworzonych programów do rozwiązania problemu głównego balistyki wewnętrznej „cichego” pocisku moździerzowego. Utworzone programy udowodniły swoją przydatność, umożliwiając otrzymanie charakterystyk strzału dla każdej poprawnej konfiguracji pocisku oraz automatycznie odrzucając rozwiązania niespełniające założeń. Dodatkowo, struktura programu umożliwia wygodną modyfikację układów równań oraz parametrów modelu, co pozwala na wykorzystanie go do wspomagania projektowania innych układów broni palnej.

EN

The paper presents a theoretical description of computer codes for solution of the major question of internal ballistics for a “silent” mortar projectile. The computer codes proved their usefulness by providing the characteristics of a shot for each correct configuration of the projectile and eliminating automatically the solutions not complying with the accepted specifications. Additionally, the structure of the code facilitates the modifications of a system of equations and parameters of the model to assisting a designing process of other systems of firearms.

20

Preliminary Physical and Mathematical Model of the Recoil Operated Firearm within the Bolt Recoil Period

Szupieńko Damian, Woźniak Ryszard B.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2021

|

Vol. 12, Nr 1 (43)

59--74

EN

This paper presents a preliminary physical and mathematical model which describes the specific action of an automatic, short recoil operated firearm with an accelerator. The model includes the characteristic stages of the automatic action for a short recoil operated firearm (during one half of a single shot cycle), which enables simulation and assessment of the effect of the firearm’s system design parameters on the recoil velocities in specific recoil assembly components.

PL

W pracy przedstawiono wstępny model fizyczny i matematyczny opisujący specyfikę pracy automatycznej broni palnej działającej na zasadzie krótkiego odrzutu lufy (KOL) z przyspieszaczem. Model ten uwzględnia okresy charakterystyczne działania automatyki broni z KOL (w trakcie połowy cyklu jednego strzału), umożliwiając przeprowadzenie symulacji pozwalających na ocenę wpływu parametrów konstrukcyjnych układu na prędkości odrzutu poszczególnych elementów zespołu odrzucanego.