Date of Award

11-2023

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Mechanical Engineering (MSME)

Department

Mechanical and Aerospace Engineering

First Advisor

Jeongmoo Huh

Abstract

This thesis aims to investigate the design of safety and arming devices within artillery fuzes, which rely on the spin velocity and setback acceleration of the weapon. These systems consist of two critical components: the spin lock and the inertia lock. The spin velocity and setback acceleration of the weapon induce deformations in these components, serving as key criteria for determining whether the weapon is in an armed or safe state.

The primary objective of this thesis is to comprehensively analyze and assess the design of both the spin lock and inertia lock. The research will delve into multiple factors influencing their current configurations and employ analytical techniques to gain insight into the design choices. Additionally, an evaluation will be conducted to explore the feasibility of 3D printing these components.

To validate the findings from simulations, practical tests on the spin lock will be performed to confirm the extent of deformation it undergoes. The results demonstrate a polynomial relationship between rotational velocity and setback acceleration with the deformations observed in the spin and inertia locks. Nevertheless, certain constraints limit the variables affecting the miniature design.

A trial-and-error approach was utilized to derive a design that ensures safety under conditions of less than 2000 RPM and 1000 Gs. The testing process was conducted meticulously, and light-based evidence was employed to corroborate deformation in several conceptual scenarios.

Arabic Abstract


السلامة والتسليح باستخدام الأنظمة الكهرومغناطيسية لأجهزة نظام الأنظمة الصغيرة القابلة للتحريك (MEMS)

هدف هذه الرسالة إلى التحقيق في تصميم أجهزة السلامة والتسليح داخل قذائف المدافع، التي تعتمد على سرعة الدوران وتسارع الاستنفاد للسلاح. تتألف هذه الأنظمة من مكونين حاسمين قفل الدوران وقفل الالتياع. تسبب سرعة الدوران وتسارع الاستنفاد للسلاح تشوهات في هذه الاقفال، مما يعتبر معيارًا رئيسيًا لتحديد ما إذا كان السلاح في حالة مسلحاً أم آمناً.

الهدف الرئيسي لهذه الرسالة هو تحليل وتقييم تصميم كل من قفل الدوران وقفل الالتياع بشكل شامل. ستكون هناك دراسة للتفحص في عوامل متعددة تؤثر في تكويناتها الحالية وستستخدم تقنيات تحليلية للحصول على رؤية دقيقة حول خيارات التصميم. بالإضافة إلى ذلك، ستتم مراجعة لاستكشاف إمكانية استخدام طباعة ثلاثية الأبعاد لهذه الأقفال.

لتحقيق توثيق النتائج من النماذج النظرية، سيتم إجراء اختبارات عملية على قفل الدوران للتحقق من مدى التشوه الذي يمر به. تظهر النتائج علاقة متعددة الحدود بين السرعة الدورانية وتسارع الاستنفاد مع التشوهات الملاحظة في قفلي الدوران والالتياع. ومع ذلك، تقيد بعض القيود المتغيرات التي تؤثر على التصميم الصغير. تم استخدام نهج التجربة والخطأ لاستنتاج تصميم يضمن السلامة في ظروف أقل من 2000 دورة في الدقيقة و1000 جي. تمت عملية الاختبار بدقة، وتم استخدام دليل قائم على الضوء لتأكيد التشوه في سيناريوهات تصورية متعددة.

Download
COinS