Analyse av vibrasjoner i geværløp

Abstract

I ballistikken er det generelt gjort lite med forskning for å forstå vibrasjoner som oppstår i rifleløp, noe som nok skyldes at det nok er liten økonomisk gevinst ved å forske på finkalibret våpen. Det er derimot gjort mye på å finne matematiske og fysiske modeller som beskriver lastforløpet helt ned på molekylnivå, og videre gjort mye for å forstå sluttballistiske/terminalballistiske egenskaper. Interiørballistikken i form av løpsvibrasjoner er lite redegjort, og vi har i denne oppgaven forsøkt å fokusere på å beskrive vibrasjonsforløpet.

Ei finkalibret rifle er et lite men komplisert system som vibrerer raskt når den avfyres. Vibrasjonene er med på å bidra til riflas egenspredning, og det er svært mange parametere som igjen medvirker til denne vibrasjonen som vi ønsker å studere. I oppgaven har vi hatt som et underliggende mål å beskrive denne vibrasjonen for deretter å manipulere den med ei løpsvekt for å svinge på en mer fordelaktig måte.

Oppgaven gir en innføring i grunnleggende rifle- og ammunisjonsoppførsel og generelle forenklede ballistiske og dynamiske beregningsmetoder. Vi har fokusert på å gjøre kvalifiserte antakelser, som videre forenkler systemet slik at de ballistiske og dynamiske metodene fungerer. Det er videre gjort eksperimentelle arbeider der vi har forsøkt å bruke høyhastighetskamera til å fange opp rifleløpets forskyvning, for så å analysere bildene med to forskjellige matematiske bildeprosesseringsteknikker, <<Particle Image Velocimetry (PIV)>> og <<Canny edge detection>>. For å videre sammenligne det analytiske og eksperimentelle med numeriske beregninger har vi benyttet elementmetodemodeller. I elementmodellene er det gjort egenfrekvensanalyser for å sammenligne med analytiske resultater, og videre gjort forenklede implisitte tidsserieanalyser for å beskrive vibrasjonsforløpet nøyaktig.

Fra antakelser vi har gjort ser det ut til at det å påføre ei løpsvekt på løpets munning har en dempende effekt på svingningsforløpet i rifla. Munningsforskyvningene synker i verdi med tyngre last, men basert på antakelser og forenklinger har vi ikke kunnet komme frem til hva som er en gunstig plassering for det virkelige systemet.