Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

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

100%

Fikus B.

|

tom Vol. 9, Nr 1 (31)

49--60

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.

2

Swobodne drgania powierzchni pustki kulistej w ośrodku liniowo-sprężystym

63%

Włodarczyk E. , Fikus B.

|

2012

|

tom Vol. 61, nr 4

93-102

PL

Rozwiązano w zamkniętej postaci problem swobodnych drgań powierzchni pustki kulistej w niezaburzonym ośrodku liniowo-sprężystym. Ruch ośrodka spowodowano nagłym radialnym napędzeniem powierzchni kawerny do początkowej prędkości v₀. Tak wymuszone drgania powierzchni kawerny są tłumione z upływem czasu. Przyczyną tłumienia jest rozbieżna fala odkształcenia, która dywergentnie rozprasza energię w ośrodku. Miarą intensywności tłumienia jest liczba Poissona v, która charakteryzuje ściśliwość ośrodka. Można wyróżnić dwa przedziały zmian parametru v, w których intensywność tłumienia jest różna. I tak, zmniejszenie parametru v poniżej 0,45 powoduje intensywne tłumienie drgania powierzchni kawerny, które po kilku cyklach zanika (rys. 1). Natomiast dla 0,45 < v < 0,5 (ośrodek quasi nieściśliwy) tłumienie jest nieznaczne i w granicznym przypadku, tj. przy v = 0,5 (ośrodek nieściśliwy) powierzchnia kawerny drga harmonicznie ze stałą amplitudą wokół położenia początkowego (R = r₀, ξ = 1). Wyniki niniejszej pracy wykorzystamy do analitycznej symulacji kształtu krateru podczas penetracji tarczy przez pocisk. Zagadnienie to rozpatrzymy w oddzielnym opracowaniu.

EN

A problem of the free vibration of the spherical cavity surface into motionless isotropic linear-elastic medium has been solved in the closed form. The medium motion was caused by surge radial driving of the motionless cavity surface to the initial velocity v₀. Thus, forced vibration of the cavity surface is damped in course of time. The cause of this damping is the elastic divergent wave which dissipates energy into infinite medium. The Poisson's ratio, v, characterizing a compressibility of elastic medium is gauge of the damping intensity. One can mark out two ranges of n values in which vibration of the cavity surface is damped with a different degree. Thus, decrease in the parameter v below the value of about 0.45 causes intense decaying of the cavity surface vibration. In this range of v values, the displacement of the cavity surface approaches its initial value, i.e. u = 0. On the other hand, in the range 0.45 < v < 0.5, i.e. in quasi-incompressible media the vibration damping is very low. In the limiting case, when v = 0.5, i.e. in the incompressible medium damping vanishes and the cavity surface harmonicly vibrates around its static position, R = r₀ (ξ = 1). The results of this paper we are going to conform at analytical simulation of a crater shape into a target during its penetration by a projectile.

3

Radial vibrations of a thick-walled spherical reservoir forced by an internal surge-pressure in a compressible elastic medium

63%

Włodarczyk E. , Fikus B.

Engineering Transactions

|

2015

|

tom Vol. 63, iss. 3

251--272

EN

The authors investigated radial vibrations of a metal thick-walled spherical reservoir forced by an internal surge-pressure. The reservoir is located in a compressible elastic medium. In this paper, the medium’s compressibility is represented by the Poisson’s ratio ν. Analytical closedform formulae determining the dynamic state of mechanical parameters in the reservoir wall have been derived. These formulae were obtained for the surge pressure p(t) = p0 = const. From analysis of these formulae it follows that the Poisson’s ratio ν, substantially influences variations of the parameters of reservoir wall in space and time. All parameters intensively decrease in space along with an increase of the Lagrangian coordinate r. On the contrary, these parameters oscillate versus time around their static values. These oscillations decay in the course of time. We can mark out two ranges of parameter ν values in which vibrations of the parameters are “damped” (there is no energy loss due to internal friction, energy is transferred from reservoir to further layers of the medium) at a different rate. Thus, Poisson’s ratio in the range below about 0.4 causes intensive decay of parameter oscillations and reduces reservoir dynamics to static state in no time. On the other hand, in the range 0.4 < ν < 0.5, the “damping” of parameter vibrations of the reservoir wall is very low. In the limiting case when ν = 0.5 (incompressible medium) “damping” vanishes and the parameters harmonically oscillate around their static values. In the range 0.4 < ν < 0.5, insignificant increase of Poisson’s ratio causes a considerable increase of the parameter vibration amplitude and decrease of vibration “damping”.

4

Investigations of Ballistic Characteristics of N340 Propellant

51%

Trębiński R. , Fikus B. , Surma Z.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2017

|

tom Vol. 8, Nr 4 (30)

9--22

EN

Results of investigations of ballistic characteristics of the single-based N340 propellant are presented. A novel approach, proposed in an earlier authors’ work, was applied. Basing on pressure records, obtained in closed vessel tests the burning law and the dynamic vivacity function were determined. High value of the exponent in the burning law was obtained (1.25). This effect can be attributed to the process of infiltration of hot gases into propellant pores, enhanced by the increase in the pressure. The dynamic vivacity function was proved to be dependent on the value of the loading density. A simple analytical approximation of the averaged vivacity function was proposed. It describes the ballistic properties of the propellant much better than the geometric law of combustion. An effect of heat losses on the vivacity function was estimated, showing relatively small influence of the losses on the vivacity function. The obtained results confirmed applicability of the novel approach to the characterization of ballistic properties of fined-grained propellants.

PL

Przedstawiono wyniki badań charakterystyk balistycznych jednobazowego prochu N340. Zastosowano nowe podejście, zaproponowane we wcześniejszej pracy autorów. Opierając się na przebiegach ciśnienia zmierzonych w próbach pirostatycznych, określono prawo spalania i dynamiczną żywość prochu. Uzyskano wysokie wartości wykładnika w prawie spalania (1.25). Efekt ten przypisano procesowi infiltracji gorących gazów do porów prochu, wzmocnionemu przez wzrost ciśnienia. Funkcja dynamicznej żywości okazała się zależna od gęstości ładowania. Zaproponowano prostą analityczną aproksymację funkcji żywości. Opisuje ona balistyczne właściwości prochu znacznie lepiej niż geometryczne prawo spalania. Dokonano oceny wpływu strat cieplnych na funkcję dynamicznej żywości, wykazując względnie mały wpływ strat cieplnych na funkcję żywości. Otrzymane rezultaty potwierdziły przydatność nowego podejścia do charakterystyki balistycznych właściwości prochów drobnoziarnistych.

5

Application of 3D Scanning Technology for Evaluation of Virtual Model of Gun Geometry

51%

Fikus B. , Paszkowski R. , Płatek P.

|

tom Vol. 9, Nr 1 (31)

105--114

EN

The paper presents the results of reconstruction of selected gun elements with application of 3D scanning technology. Algorithm of under investigation process, the way of preparing object for scanning and measuring process were also presented. This article discusses also data acquisition of clouds of points and methods of some activities with measured geometry data (i.e. solving some imperfections caused by the preparation or by the measurement process). Geometry was remeshed by the creating a new mesh of polygons to unify shapes defined after previous steps. On the basis of cloud of points measurements, the solid geometry of the whole object was prepared. The effect proved satisfactory accuracy of the estimated parts’ characteristics and allowed for recommendation of the mentioned approach in the described process.

PL

W artykule przedstawiono wyniki rekonstrukcji geometrii wybranych elementów pistoletu z zastosowaniem technologii skanowania 3D. Przedstawiono również algorytm rozważanego procesu oraz sposób przygotowania obiektu do skanowania i pomiaru. Omówiono również pozyskiwanie chmur punktów i metodykę opracowania danych z mierzonej geometrii (tj. rozwiązywanie problemów wynikających z obecności nieciągłości chmur spowodowanych przez błędy przygotowania lub proces pomiaru). Uzyskana geometria została zmodyfikowana przez utworzenie nowej siatki wielokątów w celu połączenia kształtów zdefiniowanych w poprzednich krokach. Na podstawie chmury punktów pomiarowych przygotowano geometrię bryłową całego obiektu. Efekt końcowy pozwolił na oszacowanie charakterystyk geometrycznych części z zadowalającą dokładnością i pozwala na rekomendację wspomnianego podejścia w opisywanym procesie.

6

Solidification Mechanism of the D-Gun Sprayed Fe-Al Particles

51%

Wołczyński W. , Senderowski C. , Fikus B. , Panas A. J.

|

tom Vol. 62, iss. 4

2391--2397

EN

The detonation gas spraying method is used to study solidification of the Fe-40Al particles after the D-gun spraying and settled on the water surface. The solidification is divided into two stages. First, the particle solid shell forms during the particle contact with the surrounding air / gas. Usually, the remaining liquid particle core is dispersed into many droplets of different diameter. A single Fe-Al particle is described as a body subjected to a rotation and finally to a centrifugal force leading to segregation of iron and aluminum. The mentioned liquid droplets are treated as some spheres rotated freely / chaotically inside the solid shell of the particle and also are subjected to the centrifugal force. The centrifugal force, and first of all, the impact of the particles onto the water surface promote a tendency for making punctures in the particles shell. The droplets try to desert / abandon the mother-particles through these punctures. Some experimental evidences for this phenomenon are delivered. It is concluded that the intensity of the mentioned phenomenon depends on a given droplet momentum. The droplets solidify rapidly during their settlement onto the water surface at the second stage of the process under consideration. A model for the solidification mechanism is delivered.

7

Ballistic Analysis of Polish Low-Vulnerability Gun Propellants

38%

Czyżewska M. , Fikus B. , Leciejewski Z. , Michalski J. , Surma Z. , Trębiński R.

|

tom Vol. 9, Nr 3 (33)

75--92

EN

One direction of modern artillery ammunition development is to reduce its vulnerability to the effects of mechanical and thermal factors during transport, storage and operation. For LOVA, the reduced vulnerability of propellant explosives intended for loading into this ammunition is usually connected with a higher thermal ignition impulse threshold and reduced burning rate under low propellant gas pressure. Since 2016, work has been under way at the Military University of Technology (Warsaw, Poland), intended to develop a Polish low-vulnerability gun propellant for 120 mm tank ammunition. It was established during the initial stage of research and analysis, that the JA-2 gun propellant (more specifically, its energy and ballistics characteristics and geometrical dimensions of grains) will be the reference propellant for the low-vulnerability propellant in development. To this end, the authors performed closed vessel tests with JA-2 propellant (with seven-perforated grains designated LO5460). This paper contains comparative (with the JA-2 propellant) results of closed vessel tests of several propellant blends developed by the MUT Faculty of New Technologies and Chemistry research team. Closed vessel tests of these propellant blends were performed in the Ballistics Laboratory of the MUT Institute of Armament Technology using a manometric chamber with a volume W₀ = 200 cm³. Experimental tests and theoretical analyses were performed based on provisions of the standardisation agreement STANAG 4115 [6], American military standard MIL-STD 286C [7] and original test procedures developed based on [8, 9]. The tests focused mainly on the issue of correlation between the chemical composition of the given propellant blend with the expected values of energy and ballistics characteristics in connection with the required shape of propellant grains.

PL

Jednym z kierunków rozwoju współczesnej amunicji artyleryjskiej jest zmniejszenie jej wrażliwości na działanie czynników mechanicznych i termicznych podczas transportu, przechowywania i eksploatacji. W przypadku amunicji LOVA zmniejszona wrażliwość wybuchowych materiałów miotających przeznaczonych do elaboracji tej amunicji jest z reguły powiązana z wyższą wartością progową cieplnego impulsu zapłonowego i zmniejszeniem szybkości spalania przy niskim ciśnieniu gazów prochowych. Od 2016 r. w Wojskowej Akademii Technicznej trwają prace nad opracowaniem polskiego małowrażliwego materiału miotającego do 120 mm amunicji czołgowej. Na wstępnym etapie badań i analiz przyjęto, że proch JA-2 (a właściwie jego charakterystyki energetyczno-balistyczne oraz kształt i wymiary geometryczne ziaren) będzie prochem referencyjnym w stosunku do opracowywanego prochu małowrażliwego. W tym celu przeprowadzono własne badania pirostatyczne prochu JA-2 (z ziarnami siedmiokanalikowymi o symbolu LO5460). Artykuł zawiera porównawcze (z prochem JA-2) wyniki badań pirostatycznych kilku kompozycji prochowych, opracowanych przez zespół badawczy Wydziału Nowych Technologii i Chemii WAT. Badania pirostatyczne tych kompozycji prochowych przeprowadzono w Laboratorium Balistyki Instytutu Techniki Uzbrojenia WAT z wykorzystaniem komory manometrycznej o objętości W₀ = 200 cm³. Badania doświadczalne i analizy teoretyczne realizowano w oparciu o zapisy porozumienia standaryzacyjnego STANAG 4115 [6], amerykańskiej normy MIL-STD 286C [7] oraz własne procedury badawcze opracowane na podstawie prac [8, 9]. W badaniach skoncentrowano się głównie na kwestii korelacji pomiędzy składem chemicznym badanej kompozycji prochowej a oczekiwanymi wartościami charakterystyk energetyczno-balistycznych, w powiązaniu z wymaganym kształtem ziaren prochowych.

8

Solidification Mechanism of the D-Gun Sprayed Fe-Al Particles

26%

Senderowski C. , Wołczyński W. , Fikus B. , Panas A. J.

|

tom 62

|

nr 4