הפקולטה להנדסה - המגמה להנדסה מכנית

תכנון רובה רימונים

פרוייקט גמר

תקציר מנהלים

מגיש: אלון פידה

ת"ז: 040320525

מנחה: רמי אורון

מרץ 2002

תקציר מנהלים:

פרוייקט : תכנון רובה רימונים.

מבצע: אלון פידה.

רקע: צבא ארצות הברית מממן משנת 1994 פרוייקט יוקרתי לתכנון מערכות נשק ומיגון לשדה הקרב העתידי. כחלק מפרוייקט זה מתוכננת בימים אלה תחמושת מסוג חדש ורובה משולב ( עבור התחמושת החדשה ותחמושת 5.56 מילימטר ) בעל כוונת ממוחשבת. מערכת הנשק החדשה אמורה להיות מבצעית עד שנת 2009.

הרובה המתוכנן , בעל הדק יחיד ושני קנים , מסוגל לירות שתי סוגי תחמושת ( 20 / 5.56 מילימטר קוטר ): רימונים נפיצי אוויר וקליע רגיל [בהתאמה]. החידוש העיקרי בכלי זה לעומת הכלים הנפוצים כיום הוא בכך שהכלי מצויד בכוונת ממוחשבת המסוגלת לרכוש ולעקוב אחרי מטרות ולהנחות את המפעיל לירי מדויק גם במצבים של ירי מסובך ( ירי לתוך תעלות פתוחות , בתוך מבנים ומסביב לפינות ).

לאחר רכישת המטרה המחשב מנחה את היורה כיצד לכוון את הנשק ובזמן ירי של רימון נפיץ אוויר מטעין נתונים מתאימים לקליע מתי להתפוצץ. הקליעים מצוידים בשבב אלקטרוני.

מטרת הפרוייקט: בפרוייקט זה נדרש לתכנן חלק אחד מאותה מערכת – רובה שיהיה מסוגל לירות את התחמושת החדשה ( רימונים בקוטר 20 מילימטר ). הכלי המתוכנן הוא שלב ראשון בפרוייקט רחב ממדים שכזה והוא בא להראות כי בניית נשק לתחמושת שתוכננה , ועבור מפרט הדרישות שניתן , אפשרי גם מהיבט הנדסי וגם מהיבט אנושי ( במילים פשוטות: שניתן לתכנן נשק שימושי לשדה הקרב – לא כבד מדי ולא ארוך ומסורבל ).

לפרוייקט זה אין מזמין אך מבחינה מעשית ניתן לומר כי השימוש בפרוייקט יכול להיעשות הן כצעד ראשון של תכנון הנשק על ידי מזמין אמריקאי והן כנשק חלופי לתכנון האמריקאי אשר יהיה פשוט יותר אך זול יותר. הנשק האמריקאי מתוכנן לעלות בין 12 ל – 15 אלף דולר ליחידה , כאשר הכוונת הממוחשבת עולה 6 עד 8 אלף דולר מתוך סכום זה. למרות שלא ניתן לנקוב במחיר מדויק לעלות הנשק שתוכנן בפרוייקט זה , לא נעשה בו שימוש בטכנולוגיות יקרות , וייצורו של הכלי דומה מבחינת דרך הייצור שלו לסדרת כלי הנשק M-16 , לשם השוואה נוכל לציין כי רובה מסדרה זו עולה בין 600 ל – 850 דולר בלבד ( לפי מידע המצוי ברשת האינטרנט ). ניתן לראות כי שימוש בכלי זול יותר כמו הכלי שתוכנן בשילוב עם הכוונת האמריקאית יכול להוזיל בצורה משמעותית הצטיידות של צבא כגון צה"ל לדוגמה.

הפרוייקט : הפרוייקט עצמו מכיל את החלקים הבאים:

· סקר שוק – בחלק זה מפורטים כלי נשק שונים הקיימים כיום בשוק הצבאי והאזרחי כאחד הדומים במידה כזו או אחרת לכלי המתוכנן. כול הכלים המוצגים יורים רימונים בקוטר 40 מילימטר , התחמושת הנפוצה כיום. תחמושת זו היא מתוצרת אמריקאית. לדברי משרד ההגנה של ארצות הברית , תחמושת זו תצא משימוש רחב בעשרים שנה הקרובות.

· בחירת מערכות לנשק המתוכנן - בחירת מערכת הזנה/מחסנית ומנגנון נעילה לכלי לפי הדרישות שניתנו , מתוך מאגר המערכות הנפוצות בשוק והתאמתם לנשק. חלק זה מביא סקירה של המערכות השונות , מציין את יתרונותיו וחסרונותיו של כול מנגנון ומסביר את השיקולים שנעשו בבחירה.

· חישוב אורך הקנה – בפרק זה ניתן למצוא את הנוסחאות , החישובים וההסבר הכללי כיצד ניתן לדעת את אורך הקנה הרצוי לנשק המתוכנן.

· חישוב עובי הקנה – בפרק זה ניתן למצוא את הנוסחאות , החישובים וההסבר הכללי כיצד ניתן לדעת את עובי הקנה הרצוי לנשק המתוכנן.

· חישוב מידות הסדן – בפרק זה ניתן למצוא את הנוסחאות , החישובים וההסבר הכללי כיצד ניתן לדעת את הנפח והמשקל הכולל של הסדן , מחלק זה נלקחים מאוחר יותר נתונים שונים לתכנון ממדי הסדן והקפיץ הראשי בכלי.

· חישוב נתוני קפיץ הסדן - בפרק זה ניתן למצוא את הנוסחאות , החישובים וההסבר הכללי כיצד חושבו נתוני הקפיץ למודל הראשון שתוכנן.

כאן מסתיים החלק הראשון בדו"ח , חלק זה מהווה את עיקרו של דו"ח האמצע שהוגש. החלק השני בדו"ח זה מכיל את החלקים הבאים:

· תכנון הכלי – פרק זה מציג את הבעיות שנתגלו במודל הראשון שתוכנן , הפרק עצמו משמש כמקשר בין המודל הראשון לשני.

· יצירת "דגם שני" – מציג את התכנון הסופי של הכלי , מודל שני , מבחינה רעיונית ומפרט על החלקים השונים המרכיבים אותו.

· תכנון סופי של הקפיץ – בפרק זה חושבו נתוניו של הקפיץ הראשי עבור המודל השני תחת האילוצים החדשים.

· תכנון מערכת ההדקים – בתחילת הפרק ניתן למצוא הסבר על דרך תפקודה של מערכת זו כפי שתוכננה במיוחד לנשק זה. מערכת זו ייחודית ולא ניתן למצוא לה דומה ( נפוצה לכול הפחות ) בשוק. לאחר מכן הפרק מציג את החלקים השונים של המערכת: עיקרון הפעולה , צורת התזוזה והממדים של החלקים השונים. לבסוף מוצגים תמונות המדגימות את תנועת החלקים אחד כלפי השני ואת צורת הרכבתה של המערכת.

· לבסוף ניתן למצוא את שרטוטי הייצור של החלקים השונים שתוכננו ותמונות הרכבה.

לבסוף נסכם את כול נתוני הנשק שנקבעו , חושבו או היו נתונים שידועים עד עתה (פירוט , נוסחאות ודרכי חישוב נתונים בגוף הדו"ח):

· מחסנית רציפה.

· בית בליעה רציף.

· מנגנון נעילה מסוג הכבדת סדן בשיטת מכנס פתוח.

· מהירות הלוע של הקליע – 250[m/s] .

· מסת הקליע – 115[g] .

· אורך הקליע – 80[mm] .

· קוטר הקליע – 20[mm] .

· אורך התרמיל – 23[mm] .

· מסת החומר העודף – 1.28[g] .

· אורך הקנה – 305.6[mm] .

· עובי הקנה : מקסימלי – 10[mm] , מינימלי – 5[mm] .

· מהירות ההגעה של הסדן לבית הבליעה – 5[m/s] .

· מהירות העדיפה של הסדן לאחור – 7.5[m/s] .

· מסת הסדן – 2.3[kg] .

· נפח הסדן – 293.1[cm^3] .

· כוח מינימלי/מקסימלי על קפיץ הסדן – 180/72[N] .

· אורך מינימלי של הקפיץ – 422[mm] .

· קוטר ממוצע של הקפיץ – 17.6[mm] .

· עובי הקפיץ – 2.38[mm] .

· אורך מקסימלי של הקפיץ – 740[mm] .

· מספר כריכות – 172 .

· אורך סדן מלא – 40[mm] .

· אורך כולל של קפיץ + סדן – 450[mm] .

הרובה שתוכנן.