Piyade tüfeğinde kovana gelen yüklerin bilgisayar destekli analizi

Abstract

Piyade tüfeklerinde atım sayısı ve atım hızı hayati önem taşımaktadır. Kovan malzemesi ve tasarımı, ateşleme sonrasında ihtiyaç duyulan kovan geri çekme kuvvetinin belirlenmesinde önemli bir yer tutmaktadır.Piyade tüfeklerinin çalışma prensibinde amaç, fişeği namlu haznesi içinde mekanizma başı ile uygun toleransta kilitleyerek patlatmak ve kovan içindeki gaz basıncı emniyetli değerlere düştükten sonra barut gazından yararlanarak boş kovanı çıkarmaktır. Boş kovanın silah mekanizması tarafından otomatik olarak çıkarılması için ani geri tepmeli, geri tepmeli, gaz operasyonlu olmak üzere farklı silah mekanizmaları bulunmaktadır. Bu çalışmada gaz operasyonlu bir silahta fişeğin ateşlenmesi sonucunda kovanın farklı feyyürölçülerine ve farklı kovan malzemelerine göre gösterdiği davranışlar analiz edilerek incelenmiştir. Bu çalışmanın amacı, gaz piston sistemiyle çalışan ve 7,62x51 NATO Normal fişek kullanan bir silahın hangi feyyür toleranslarında güvenli olarak çalışabileceğini belirlemek, kovanın patlama sonrası davranışını, durumunu gözlemlemek ve farklı kovan malzemelerine görekovan üzerinde oluşan gerilmeleri analiz etmektir. Mevcut durumda kovan malzemesi olarak pirinç kullanılmaktadır. Kovan malzemesi olarak çelik kullanılması durumunda, silahta meydana gelen tutukluk miktarındaki azalma ve elde edilecek verimlilik artışı analiz edilecektir. Fişeğin ateşlenmesi sırasında, kovanda ve mekanizma başında oluşan gerilmelere neden olan patlama basıncı ve sıcaklık deneysel olarak tespit edilmiştir. Deneysel çalışmadan elde edilen basınç ve sıcaklık verileri sonlu elemanlar modelinde tanımlanarak analizler gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, kovan malzemesi olarak pirinç yerine çelik kullanılması durumunda verim artışı tespit edilmiştir.Silahın mermi atım ömrünün arttığı ve tutukluk riskinin azaldığı görülmüştür.

The aim of the working principle of the infantry rifle, to explode the cartridge within the barrel housing, locking cartridge mechanism head in an appropriate tolerance and to eject the empty cartridge by the help of barrel gas pressure which reduced to the safe value after firing. The explosion of the cartridge in a safe manner and ejecting of empty cartridge depend directly on the head space dimensions and barrel material. There are three different weapon mechanisms including sudden retro driving, retro driving and gas operational to eject the empty cartridge automatically by weapon mechanism. In this study, the obtained behaviors of cartridge housing is investigated depending on the different materials and head space dimension as a result of the firing of ammunition in a gas operated gun. The aim of this study is to determine the head space tolerance which could operate safely in a rifle operating with a gas piston system that uses a 7,62x51 NATO normal cartridge for brass housing and to observe the behavior of housing after the firing and to analyze the change of the head space measurement when the housing material is steel. Furthermore, the properties of removability from the barrel are examined comparing with the housing contact pressure values between steel and brass barrel (housing). During the firing of ammunition, the bursting pressure and temperature after the explosion are experimentally determined. The pressure and temperature data obtained from the experimental studies are defined in finite element model and performed analysis. As a result of the performed studies, for the same dimensional barrel it is observed that instead of brass, using steel material, the tolerance of head space increased but the contract pressure between barrel and housing. According to the analysis results, it was determined that the service life of the rifle will be increase with the increment of head space dimensions depending on the head space tolerance and the empty cartridge will easily be removed from the rifle when using the brass material instead of steel housing .