Investigation of Interior Ballistics of Gun Barrels with Vallier-Heydenreich Method

Abstract

Barrel internal ballistics plays an important role on the design of barrels and determination of internal ballistic parameters of the barrel is necessary for the manufacture of more powerful weapons and barrels with high performance. The pressure value inside the barrel reaches its maximum value in milliseconds and the projectile in the barrel leaves the barrel by increasing its speed exponentially. Although the Vallier-Heydenreich method is a well known method for the investigation of barrel internal ballistics, there are few publications on this subject. In this study, primarily, the position, velocity of the projectile inside the barrel, barrel inner pressure and interior ballistic time were determined in relation to each other for 7.62 mm (rifle barrel) and 9 mm (handgun barrel) caliber barrels by making use of the known data of barrel length, maximum pressure, muzzle velocity, powder charge, mass and diameter of the projectile. Then, the interrelated equations of internal ballistic parameters for the investigated barrels were obtained and presented. In other words, P-t, V-S, V-t, P-S, P-V and S-t graphs were obtained using Vallier-Heydenreich method for 7.62 mm and 9 mm caliber barrels and the relationships between internal ballistic parameters with each other were formulated as P(t), V(S), V(t), P(S), P(V) and S(t).

Keywords

• Interior Ballistics,Barrel,Vallier-Heydenreich Method

Vallier-Heydenreich Metodu ile Silahların Namlu İç Balistiğinin İncelenmesi

Abstract

Namlu iç balistiği namlu tasarımında önemli bir rol oynamakla birlikte, namlu iç balistik parametrelerinin tespiti daha güçlü silahların ve yüksek performanslı silah namlularının imalatı için gereklidir. Milisaniyeler mertebesindeki çok kısa sürelerde namlu içerisinde basınç değeri maksimum değerine ulaşmakta ve namlu içerisindeki mermi, hızını üstel olarak arttırarak namluyu terk etmektedir. Namlu iç balistiğinin incelenmesinde Vallier-Heydenreich metodu bilinen bir metot olmasına rağmen bu konuda yapılan yayınların sayısı azdır. Bu çalışmada öncelikle 7,62 mm (tüfek namlusu) ve 9 mm (tabanca namlusu) kalibre namlular için bilinen namlu uzunluğu, maksimum basınç, namlu ağız hızı, barut hakkı, mermi kütlesi ve çapı verilerinden yararlanarak namlu içinde merminin konumu, hızı, namlu iç basıncı ve iç balistik zamanı birbirlerine bağlı olarak tespit edilmiştir. Sonrasında ise incelenen namlular için elde edilen iç balistik parametrelerinin birbirlerine bağlı eşitlikleri elde edilmiş ve sunulmuştur. Diğer bir ifadeyle, 7,62 mm ve 9 mm kalibre namlular için Vallier-Heydenreich metodu kullanılarak P-t, V-S, V-t, P-S, P-V ile S-t grafikleri elde edilmiş ve iç balistik parametrelerinin birbirleriyle olan ilişkileri P(t), V(S), V(t), P(S), P(V) ve S(t) şeklinde formüle edilerek literatüre kazandırılmıştır.

Keywords

• İç Balistik,Namlu,Vallier-Heydenreich Metodu

References

1. Kaynakça
2. Makaleler ve Bildiriler
3. Akçay, M. (2017). Internal and transitional ballistic solution for spherical and perforated propellants and verification with experimental results. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi (J. of Thermal Science and Technology) 37(1), 35-44. Brode, H.L. ve Enstrom, J.E. (1970). A numerical method for calculating interior ballistics. The Rand Corporation, P-4466, Santa Monica, California, USA, 1-8. Cronemberger, P.O., Júnior, E.P.L., Gois, J.A.M. ve Caldeira, A.B. (2014). Theoretical and experimental study of the interior ballistics of a rifle 7.62. Engenharia Térmica (Thermal Engineering), 13(2), 20-27. Değirmenci, E. (2015a). Semi-empirical prediction of internal pressure distribution and muzzle velocity in the rifled barrel of a light weapon. Measurement, 70, 123-128. Değirmenci, E. (2015b). Effects of grain size and temperature of double base solid propellants on internal ballistics performance. Fuel, 146, 95-102. Değirmenci, E., Evci, C., Işık, H., Macar, M., Yılmaz, N., Dirikolu, M.H. ve Çelik, V. (2016). Thermo-mechanical analysis of double base propellant combustion in a barrel. Applied Thermal Engineering, 102, 1287-1299. Deng, S., Sun, H.K. ve Chiu, C.J. (2012). Rifles in-bore finite element transient analysis. International Conference on Mechanical, Production and Materials Engineering, 16-17 Haziran, Bangkok, Tayland, 58-62. Deng, S., Sun, H.K., Chiu, C.J. ve Chen, K.C. (2014). Transient finite element for in-bore analysis of 9 mm pistols. Applied Mathematical Modelling, 38, 2673-2688. Deng, S., Sun, H.K. ve Chiu, C.J. (2015). Nonlinear transient finite element analysis for rifle’s power transmission mechanism with structure coupling effects. Applied Mechanics and Materials, 764-765, 324-328. Erline, T.F. (2001). Simulations varying projectile sabot front-bell stiffness and its effect on dispersion. Army Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground, MD 21005-5066, ARL-MR-506, 1-15. Evci, C. ve Işık, H. (2018). Analysis of the effect of propellant temperature on interior ballistics problem. Journal of Thermal Engineering, 4(4), Special Issue 8, 2127-2136. Franco, P. ve Peter, H. (2001). Gun barrel erosion: Study of thermally insulating layers. 19th International Symposium of Ballistics, 7–11 Mayıs, Interlaken, İsviçre, 315-321. Gezer, H.A., Engin, T. (2016). Barut tane geometrisinin silah iç balistiğine etkisinin incelenmesi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 20(2), 251-257. Hansen, E.C. ve Heiney, O.K. (1987). Pressure and gas flow gradients behind the projectile during the interior ballistic cycle. 10th International Symposium on Ballistics, 27–29 Ekim, San Diego, Kaliforniya, A.B.D., 1-9. Işık, H. (2016). Namlu içerisindeki balistik parametrelerin modellenmesi. Savunma Bilimleri Dergisi (The Journal of Defense Sciences), 15(2), 157-177. Özgüder, O., Özbay, M. ve Adin, H. (2017). Namlu içi balistik davranışın sonlu elemanlar yöntemiyle analizi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 8(3), 609-620. Şentürk, A., Işık, H. ve Evci, C. (2016). Thermo-mechanically coupled thermal and stress analysis of interior ballistics problem. International Journal of Thermal Sciences, 104, 39-53.
4. Kitaplar
5. F.S.C. (2019). Firearm safety certificate study guide. Sacramento: Office of the Attorney General California Department of Justice Bureau of Firearms. Oerlikon-Buhrle, A.G. (1981). Oerlikon pocket-book, 2nd Revised Edition. Zurih, Switzerland. Öztürk, A.R. (1984). İç balistik (Genişletilmiş ikinci baskı). Ankara: T.C. Sanayi ve Ticaret Bakanlığı Makina ve Kimya Endüstrisi Kurumu Genel Müdürlüğü Özel Yayınları.
6. Tezler
7. Özyılmaz, Ö. (2010). Hafif silah tasarımının balistik açıdan incelenmesi. (Yüksek Lisans Tezi). Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli.
8. E-kitaplar

9. Dyckmans, G. (2007). Fundamentals of ballistics, internal ballistics, E-book in ballistics, theory and software. https://e-ballistics.com/ebook/ adresinden alınmıştır.
10. Yazarı Belli Olmayan Web Siteleri
11. Millisavunma.com, MKEK hafif ve ağır mühimmat ailesi. (2017). 21 Ocak 2017’de http://www.millisavunma.com/mkek-hafif-ve-agir-muhimmat-ailesi/ adresinden alınmıştır. Prodas, Arrow tech associates, Baer Frankle Analysis. (2002). 10 Mart 2018’de http://www.prodas.com/tutorials/IB/IBF_6.htm adresinden alınmıştır.