A Research on Characteristics of Internal Flow Based on the Gun Barrel Length and Ammunition Pressure.

포신 길이와 탄약 압력에 따른 포신 내부 유동 특성 연구

Abstract

This research concerns the characteristics of tank barrel inner flow according to the barrel length and the pressure of ammunition when fired. By analyzing the flow characteristics of the bore evacuator according to barrel length and ammunition pressure regarding ammunition design, it is possible to prevent the flareback phenomenon that may occur during ammunition operation. Through bore evacuator flow analysis by barrel length and ammunition pressure, we identified key design factors concerning barrel and ammunition compatibility including speed, accuracy, penetration performance and range. Test results found if barrel length is long and ammunition pressure is low, bore evacuator operation time is slow. Therefore, there is a high probability that propellant gas will enter the battle vehicle. Therefore, the correlation analysis method of bore evacuator flow characteristics based on barrel length and ammunition pressure is considered as a primary method to improve operational performance. When designing new ammunition, the correlation analysis method will be used to determine ammunition weight and select the propellant pressure.

본 논문은 포신의 길이 및 발사되는 탄약의 압력에 따른 포신 내부 및 배연기의 유동 특성에 대한 연구 내용이다. 탄약 설계 전 포신길이 및 탄약 압력에 따른 배연기의 유동 특성을 분석함으로서 탄약 운용 간 발생할 수 있는 Flareback 현상을 사전에 예방 할 수 있으며, 기존 탄약의 설계 요소인 속도, 정확도, 관통성능, 사거리 외에 운용성 향상을 위한 포신과 탄약의 호환성이 탄약 설계의 주요 요소임을 추가로 도출하였다. 유동 해석 수행 결과 포신 길이가 길고, 사격되는 탄약의 압력이 낮을수록 포신의 배연기 작동시간이 느려져 전투차량 내부로 추진제 가스가 들어올 확률이 높아짐을 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통해 확인 된 포신 길이 및 탄약 압력에 의한 배연기 유동 특성 상관관계 해석 기법은 신규 탄약 설계 시 운용성 향상을 위한 주요 요소로 고려되어 탄약의 무게 결정과 추진제 압력 선택에 활용이 가능 할 것으로 판단된다.

Fig. 1. Bore Evacuator

Fig. 2. Bore Evacuator Mechanism and Flareback Phenomenon

Fig. 3. Barrel Two Dimensional Axisymmetric Simplification

Fig. 4. Barrel Node Modeling

Fig. 5. Geometries of Gun Barrel and Boundary Conditions

Fig. 6. Barrel P-T Graph

Fig. 7. High/Low Pressure Ammunition P-T Graph

Fig. 8. Pressure Contours Comparison between 44 Caliber Length and 55 Caliber Length per time

Fig. 9. Bore Evacuator Pressure Contours Comparison between 44 Caliber Length and 55 Caliber Length per time

Fig. 10. Pressure in Gun Barrel and Evacuator with the Variation of Time

Fig. 10. Pressure Contours Comparison between Low and High Pressure Ammo per time

Fig. 11. Bore Evacuator Pressure Contours Comparison between Low and High Pressure Ammo per time

Fig. 12. Pressure in Gun Barrel and Evacuator with the Variation of Time