To Örebro University

Sammanfattning

Examensarbetet har bedrivits på BAE Systems Bofors i Karlskoga inom avdelningen WEMK och rör ARCHER pjäs. ARCHER pjäs är baserad på ett civilt fordon, nämligen en Volvo A30E som dragare. På denna dragare finns en modifierad FH77B monterad. FH77B är en 155mm fälthaubitz, som i bogserad form har använts länge av svenska försvaret.

Arbetet grundar sig i att det finns ett behov av att sänka framaxelbelastningen. Personalhytten står för ungefär 30 % av den totala framaxelbelastningen varför just en hytt i lättviktsmaterial skulle kunna sänka belastningen markant.Detta arbete är tänkt att ligga som grund för ett antal examensarbeten behandlande lättviktsmaterial samt lättviktskonstruktioner. Vi har i vårt arbete specificerat de yttre krav och påverkningar som hytten måste klara En nulägesanalys av den befintliga hytten med avseende på gränsytor samt toleranser genomfördes . Vi har därefter genomfört en materialstudie samt jämfört valda material i avseende ballistiska egenskaper i förhållande till vikt samt styvhet i förhållande till vikt.För ge en tydlig bild av kostnadsaspekten för en konstruktion i ett alternativt material har en exempeldetalj valts ut och den högsta last denna utsätts för specificerats. Materialsammansättningarna/godstjocklek har sedan räknats fram så att samma styvhet på detaljen tillverkad i de valda materialen uppnås.

Denna analys har resulterat i att vi anser att det mest lämpade materialet för denna konstruktion är pansarstål. Ska dock konstruktionen göras lättare till vilket pris som helst bör den göras i titan.

Den tveklöst lättaste konstruktionen fås med fiberlaminat. Dessvärre är de ballistiska egenskaperna i en strukturell konstruktion för dåliga. Detta gör att dessa ännu inte är konkurrenskraftiga för denna typ av applikation.

Abstract

This bachelor thesis was performed at BAE Systems Bofors in Karlskoga in the department of WEMK and is regarding ARCHER. ARCHER is based on a civil vehicle, a Volvo A30E articulated hauler. The carrier vehicle is equipped with a modified FH77B. FH77B is a 155mm field haubitz which has been in service in the Swedish military for quite some time.

This work is carried out because there is an interest in lowering the front axle load. The crew cabin accounts for 30 % of the total front axle load, a cabin performed in a light weight material could drastically lower the front axle load.

This thesis is supposed to lay the foundation for a number of thesis works regarding light weight materials and light weight structures. We have specified the outer forces and loads which the structure will be exposed to. We have then performed an analysis on the existing cabin regarding tolerances and interfaces to the rest of the vehicle.  This is followed by a material study. The chosen materials have been compared against each other regarding ballistic features to weight ratio and stiffness to weight ratio.

To get a cost aspect for each light weight material we have chosen to compare production and material cost for a component. The material composition/thickness has been calculated to achieve the same stiffness as the original component. 

This analysis has resulted in that we feel armament steel is the best material for this application. However if the cost aspect is neglected a construction in titanium would be the best choice. If the goal is to make the cabin as light as possible a carbon fiber construction would be far lighter than any of the other materials presented in this rapport. The total absence of any ballistic protection from carbon fiber composites in structural application makes a big difference in the evaluation. Carbon fiber is therefore not competitive in this sort of application yet.