Balistyka wewnętrzna

stacjonarne

jednolite magisterskie

wybieralny

W 36/x, C 6/z, L 12/+, Sem 6/z, razem: 60 godz., 5 pkt. ECTS

Fizyka I, Fizyka II / Wymagania wstępne: znajomość równania stanu gazu doskonałego, równania stanu gazów rzeczywistych, równania I zasady ter-modynamiki, definicji energii wewnętrznej, pracy i ciepła. Znajomość prze-mian termodynamicznych oraz termodynamiki przepływów czynnika ściśli-wego.

Mechanika / Wymagania wstępne: znajomość kinematyki i dynamiki punktu materialnego.

semestr VI / Mechatronika / Uzbrojenie i elektronika / Środki bojowe / Eksploatacja uzbrojenia i sprzętu wojskowego

dr inż. Zbigniew Surma

aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 36

2. Udział w laboratoriach / 12

3. Udział w ćwiczeniach / 6

4. Udział w seminariach / 6

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 18

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 12

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 6

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 12

9. Udział w zajęciach projektowych / 0

10. Samodzielna realizacja projektu / 0

11. Udział w konsultacjach / 28

12. Przygotowanie do egzaminu / 15

13. Udział w egzaminie / 2

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 150 godz./ 5 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+11+13): 90 godz./ 3 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową / 4,5 ECTS

Przedmiot i zadania balistyki wewnętrznej. Rodzaje oraz właściwości stałych materiałów miotających. Równanie stanu gazów prochowych, podstawowy wzór pirostatyki. Równanie dopływu gazów prochowych, geometryczne prawo spalania, prędkość spalania prochu. Charakterystyki geometryczne ziaren prochowych. Budowa i zasada działania klasycznego układu miotającego. Zjawisko strzału. Okresy strzału. Krzywe balistyczne. Nietypowe układy miotające. Bilans energii podczas strzału. Problem główny balistyki wewnętrznej broni lufowej.

Rodzaje oraz właściwości stałych i ciekłych paliw rakietowych. Rodzaje, budowa i zasada działania silników rakietowych na paliwo stałe (srps) i ciekłe (srpc). Ciąg, impuls ciągu i impuls jednostkowy ciągu. Prawo szybkości spa-lania stałych paliw rakietowych. Funkcje ciśnieniowa, temperaturowa i erozyjna. Bilans masy gazów w komorze spalania srps. Samoregulacja ciśnienia w srps. Problem główny balistyki wewnętrznej silników rakietowych na paliwo stałe.

Wykład / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych.

1. Stałe materiały miotające / 2 / Rodzaje i właściwości stałych materiałów miotających (prochów). Wzór Noblego-Abla. Podstawowy wzór pirostatyki.

2. Równanie dopływu gazów prochowych / 2 / Geometryczne prawo spalania. Kształty ziaren prochowych. Prędkość spalania prochu.

3. Charakterystyki geometryczne ziaren prochowych / 2 / Charakterystyki progresywności dla ziaren prochowych degresywnych, neutralnych i progresywnych.

4. Klasyczny układ miotający / 2 / Budowa i zasada działania klasycznego układu miotającego broni palnej. Zjawisko strzału. Okresy strzału. Krzywe balistyczne.

5. Nietypowe układy miotające / 2 / Budowa i zasada działania układów: dwukomorowego, bezodrzutowego, moździerzowego i innych.

6. Bilans energii strzału / 2 / Składniki bilansu energii strzału w ujęciu termodynamicznym. Prace drugorzędne gazów prochowych.

7. Powylotowy okres strzału / 2 / Specyfika okresu powylotowego oraz zmiany parametrów gazów prochowych i ruchu pocisku.

8. Problem główny balistyki wewnętrznej (PGBW) broni lufowej / 2 / Model fizyczny i matematyczny PGBW klasycznego układu miotającego.

9. Numeryczne rozwiązanie PGBW / 2 / Algorytm programu numerycznego rozwiązania PGBW w podziale na okresy strzału. Opis metody numerycznej rozwiązania układu równań różniczkowych.

10. Stałe paliwa rakietowe / 2 / Skład i właściwości stałych paliw rakietowych.

11. Silnik rakietowy na paliwo stałe (srps) / 2 / Rodzaje, budowa i zasada działania silników rakietowych na paliwo stałe.

12. Przepływ gazów prochowych / 2 / Równanie Bernoulliego. Parametry spiętrzenia i krytyczne.

13. Główne charakterystyki pracy srps / 2 / Ciąg, impuls jednostkowy ciągu.

14. Szybkość spalania stałego paliwa rakietowego (spr) / 2 / Prawo szybkości spalania. Funkcja ciśnieniowa. Funkcja erozyjna. Funkcja temperaturowa.

15. Bilans masy gazów w komorze spalania srps / 2 / Składniki bilansu masy. Samoregulacja ciśnienia gazów w komorze spalania srps.

16. Problem główny srps / 2 / Model fizyczny i matematyczny problemu głównego srps.

17. Ciekłe paliwa rakietowe / 2 / Skład i właściwości ciekłych paliw rakietowych.

18. Silnik rakietowy na paliwo ciekłe (srpc) / 2 / Rodzaje, budowa i zasada działania silników rakietowych na paliwo ciekłe.

Ćwiczenia / metoda praktyczna

1. Równania stanu gazów prochowych / 2 / Obliczenia balistyczne z wykorzystaniem równania Noblego-Abla, podstawowego wzoru pirostatyki.

2. Projektowanie balistyczne klasycznego układu miotającego / 2 / Metoda wyznaczania podstawowych charakterystyk strzału.

3. Projektowanie balistyczne silników rakietowych na paliwo stałe / 2 / Metoda wyznaczania podstawowych charakterystyk konstrukcyjnych silników startowych i marszowych.

Laboratoria / metoda praktyczna

1. Pomiar ciepła spalania stałych materiałów miotających / 2 / Eksperymentalne wyznaczenia ciepła spalania z wykorzystaniem kalorymetru.

2. Doświadczalne wyznaczenie podstawowych charakterystyk energetyczno-balistycznych prochu / 4 / Eksperymentalne wyznaczenie właściwości prochu z wykorzystaniem komory manometrycznej.

3. Rozwiązanie eksperymentalne PGBW / 2 / Eksperymentalne wyznaczenie charakterystyk strzału klasycznego układu miotającego.

4. Pomiar impulsu jednostkowego ciągu silnika rakietowego / 2 / Eksperymentalne wyznaczenie impulsu jednostkowego z wykorzystaniem laboratoryjnego silnika na paliwo stałe.

5. Wyznaczenie współczynników funkcji ciśnieniowej prawa szybkości spr /

2 / Eksperymentalne wyznaczenie funkcji ciśnieniowej z wykorzystaniem laboratoryjnego silnika na paliwo stałe.

Seminaria / metoda praktyczna

1. Niemilitarne zastosowania prochowych i innych układów miotających / 2 / Prezentacja przykładów wykorzystania prochowych i innych układów miotających w obszarach pozamilitarnych.

2. Niemilitarne zastosowania srps / 2 / Prezentacja przykładów wykorzystania srps w obszarach pozamilitarnych.

3. Tendencje rozwojowe w dziedzinie stałych materiałów miotających oraz stałych paliw rakietowych / 2 / Prezentacja współczesnych kierunków rozwoju w obszarze stałych materiałów miotających/napędowych poza wojskiem.

Podstawowa:

1. Z. Leciejewski, W. Sobczak, Z. Surma, Balistyka wewnętrzna – ćwiczenia laboratoryjne, WAT, 1997.

2. S. Torecki, Balistyka wewnętrzna, WAT, 1980.

3. S. Torecki, Balistyka wewnętrzna silników rakietowych na paliwo stałe, WAT, 1989.

Uzupełniająca:

1. S. Torecki, Podstawy termodynamiczne balistyki wewnętrznej i silników rakietowych, WAT, 1986.

2. S. Torecki – Silniki rakietowe, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1984.

Eksploatacja uzbrojenia i sprzętu wojskowego:

W1 / Zna uwarunkowania konstrukcyjne oraz zasady projektowania sprzętu uzbrojenia / W_38T03_5.

Środki bojowe

W1 / Dysponuje wiedzą z zakresu technologii stosowanych podczas produkcji środków bojowych, właściwości użytych tam materiałów konstrukcyjnych i substancji oraz ich wpływu na proces eksploatacji i bojowego użycia / W_38B01_3.

U1 / Potrafi zidentyfikować zjawiska zachodzące podczas strzału i na torze lotu oraz wskazać ich związek z charakterystykami użytych do produkcji materiałów i substancji oraz wpływem na nie procesu ich eksploatacji / U_38B01_4

K1 / Dysponuje odpowiednią wiedzą techniczną, pozwalającą w toku eks-ploatacji środków bojowych rozwiązywać problemy za pomocą metod i technik inżynierskich / K_38B01_1

K2 / rozumie potrzebę ustawicznego kształcenia się jako ważnego czynnika zapewniającego pozyskanie najnowszej wiedzy w zakresie zasad bezpiecznej eksploatacji i utrzymania zdatności do skutecznego działania środków bojowych / K_38B01_3

Uzbrojenie i elektronika

W1 / Zna uwarunkowania konstrukcyjne oraz zasady projektowania sprzętu uzbrojenia / W_38T02_5.

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: wyników uzyskanych podczas roz-wiązywania indywidualnych zadań rachunkowych.

Laboratorium zaliczane jest na podstawie: opracowanego sprawozdania z zajęć laboratoryjnych.

Seminarium zaliczane jest na podstawie: wykonania i przedstawienia prezentacji multimedialnej.

Egzamin realizowany jest w formie pisemnej.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie: ćwiczeń, laboratorium oraz seminarium.

Osiągnięcie efektu W1 – sprawdzane jest na egzaminie.

Osiągnięcie efektu U1 - sprawdzane jest na ćwiczeniach i laboratoriach.

Osiągnięcie efektów K1, K2 - sprawdzane jest na egzaminie.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który udzieli powyżej 90% po-prawnych odpowiedzi.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który udzieli 81÷90% poprawnych odpowiedzi.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który udzieli 71÷80% poprawnych odpowiedzi.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który udzieli 61÷70% poprawnych odpowiedzi.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który udzieli 51÷60% poprawnych odpowiedzi.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który udzieli poniżej 51% po-prawnych odpowiedzi.