Patlamalı akışlarda akustik indirgeme ve performans analizi

Abstract

Hafif silahlarda, patlama ile anlık ve yüksek genlikte bir ses basıncı oluşmaktadır. Bu basınç insan kulağı için zararlı bir gürültüye yol açmaktadır. Silah sistemlerinin oluşturduğu bu patlama gürültüsünün azaltılmasına yönelik olarak, susturucu sistemlerinin tasarlanması gereklidir. Bu konuda çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, barutun patlaması ile oluşan bu ani basınç yükselmesinin oluşturduğu sesin frekans analizleri yapılmış ve bu ani ses basıncını azaltmak amacıyla çeşitli tipte susturucu tasarımları üzerine çalışılmıştır. Bu amaçla, farklı susturucu modelleri tasarlanmış; perde sayısı ve konumunun Ses İletim Kaybı (STL) eğrisine etkisi analitik (teorik), sonlu eleman yazılımı ve deneysel ölçüm yöntemi kullanılarak araştırılmıştır. STL grafikleri sonlu elemanlar analizinde 3-nokta metodu, deneysel çalışmada ise 4-nokta metodu kullanılarak elde edilmiştir. Daha sonra, elde edilen deneysel sonuçlar ile sonlu elemanlar analizi sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca gerçek atış deneyleri yapmak için, tasarımı yapılan on adet susturucu modeli imal edilmiş ve silaha monte edilen bu susturucular ile atış testleri yapılmıştır. Atışların ses ölçümleri gerçekleştirilmiş ve bu ölçüm sonuçları kullanılarak Ekleme Kaybı (IL) grafikleri elde edilmiştir. Elde edilen bu sonuçlar karşılaştırılmış, sonlu elemanlar analizi sonucu elde edilen performans değerlerinin perde tipine, sayısına ve konumuna bağlı olduğu ve deney sonuçları ile paralellik gösterdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca aynı sayıda fakat farklı konumda yerleştirilen susturucu modellerinden en iyi STL performansı gösteren susturucu modelinin, IL performansının da en iyi ve pik ses basınç değerinin de en az olduğu görülmüştür. Bu sonuçlar göz önünde bulundurularak çeşitli susturucu prototipleri tasarlanmıştır. Sonuç olarak, elde edilen sayısal ve deneysel sonuçlar birbiri ile karşılaştırılmış, göreceli bir uyum sağladıkları görülmüştür.

In small arms, impulsive and high amplitude sound pressure occurs with explosion. This pressure leads to noise level that can be harmful to human ear. Suppressor systems must be designed in order to reduce the noise of the explosion created by weapon systems. In this study, the sound wave stems from impulsive pressure rise caused by explosion of the propellant has been analyzed in frequency domain and to reduce the sudden sound pressure, various types of suppressor designs are studied. For this purpose, different types of suppressors have been designed and the effects of the positions and the number of the baffles for each suppressor type on Sound Transmission Loss (STL) curve have been investigated using theoretical, numerical and experimental methods. Moreover, in order to obtain real gunshot tests, ten different suppressors have been designed and manufactured. Using the measured results, Insertion Loss (IL) graphics have been obtained. It was observed that the performance values obtained from finite element analysis were dependent on the baffle type, number and the positions and the experimental results are similar to simulation results. It is seen that among the suppressor models with the same number of baffles but located at different locations, the model that shows the best STL performance has also the best IL performance and has least value of peak sound pressure level of the gunshots. Finally, both numerical and experimental results are compared and show relatively good agreement with each other.