(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phòng không lên xe ô tô nhằm tăng tính năng cơ động, tác chiến
LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2019 Nguyễn Duy Tân LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn khoa học, TS Nguyễn Văn Trạng tận tình giúp đỡ, trang bị cho tơi phương pháp nghiên cứu, truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức khoa học thường xuyên kiểm tra đánh giá kết nghiên cứu định kỳ xuyên suốt trình thực hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến: - Q Thầy, Cơ khoa Động lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh - Q Thầy, Cơ khoa Xe - Máy Quân , khoa Vũ khí trường Học viện Kỹ thuật Quân Quý Thầy, Cô trường Cao đẳng nghề ĐăkLăk Tôi xin cảm ơn Đảng ủy, Ban Giám Hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, sở quản lý tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu Cuối xin cảm ơn đến người thân, bạn bè, đồng nghiệp nhiều người quan tâm, chia sẻ, giúp đỡ suốt thời gian qua Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2019 Ngƣời thực Nguyễn Duy Tân TÓM TẮT Luận văn: “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phịng khơng lên xe ơtơ nhằm tăng khả động, chiến đấu” đề tài cấp thiết Đây hướng nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần tạo tổ hợp phịng khơng có tính kỹ chiến thuật tốt, đáp ứng theo xu chiến tranh đại Những kết quan trọng luận văn gồm: - Đã xác định trọng tâm tổ hợp xe - vũ khí, xác định tổng tải trọng tổ hợp, phân bố tải trọng lên cầu xe theo tiêu chuẩn, không làm ảnh hưởng nhiều hay thay đổi tính động lực học xe sở - Đã tìm dao động tổ hợp bắn hệ thống treo ô tơ, từ tìm miền vị trí bố trí chung pháo lên xe mà dao động nhỏ ảnh hưởng đến vũ khí người chiến đấu - Đã tìm dao động tổ hợp bắn hệ thống treo ô tô, so sánh với dao động bắn hệ thống chân chống để đưa khuyến cáo việc bắn hệ thống treo hay bắn chân chống tốt hơn, hướng bắn ( góc tầm, hướng) đạt hiệu cao - Đã lựa chọn phương án thiết kế bố trí chung Phương pháp nghiên cứu đề tài dựa sở lý thuyết chuyên ngành lý thuyết động lực học hệ nhiều vật, lý thuyết ô tô quân sự, kết hợp với sử dụng phần mềm mơ phỏng, tính tốn chun dụng Các kết nghiên cứu đề tài mang tính thực tiễn Dựa nghiên cứu mang tính khoa học, sản phẩm đề tài thể tính khả thi phương pháp nghiên cứu ABSTRACT Thesis entitled: "Researching and selecting solutions to install anti-aircraft artillery on vehicles to increase maneuverability and combat" is an essential topic This is a research direction with high practical meaning, contributing to create an air defense unit with good tactical-technical features and meeting the trend of the modern warfare The main results of the thesis include: - Determined the focus of the vehicle – weapon unit; determined the total load of the unit; distributed the load on the rack and pinion according to the standards which not affect much or change the dynamic features of the base vehicle - Studied the vibration of the unit when shooting on the support system of the vehicle and then carried out the area for putting the weapon on the car which does not affect the weapon and operators when fighting - Studied and compared the vibration/oscillation of the unit when shooting on the suspension system and the support system of the vehicle to carry out the recommendation which is the best between the suspension system and the support system as well as the shooting angle - Selected a general layout design method The research results of the thesis are practical data Based on the scientific papers, the results of thesis are shown the feasibility of the research method The research method of the thesis was based on specialized theory and the theory of multi-object dynamics, military automobile theory, combining the use of the specialized simulation and calculation softwares MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH SÁCH CÁC BẢNG iv DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU… … 1.1 Tổng quan tổ hợp vũ khí phịng khơng xe bánh lốp nước 1.1.1 Một số tổ hợp vũ khí phịng khơng xe bánh lốp nước 1.1.2 Các sản phẩm vũ khí xe nước 13 1.2 Tình hình nghiên cứu tổ hợp vũ khí phịng khơng phương tiện giới nước 15 1.2.1.Tình hình nghiên cứu nước ngồi 15 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 16 1.3 Tóm tắt kết đạt cơng trình cơng bố vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu 20 1.4 Mục tiêu, đối tượng, nội dung nghiên cứu 21 1.5 Phạm vi phương pháp nghiên cứu 21 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn .23 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24 2.1 Phân tích lựa chọn xe ơtơ sở .24 2.2.1 Lựa chọn loại động 24 2.2.2 Bánh xe cách bố trí bánh xe 25 2.2.3 Các cụm, hệ thống phụ trợ 26 2.2.4 Lựa chọn xe ôtô sở 26 2.2 Phân tích lựa chọn pháo phịng khơng .30 2.3 Cơ sở lựa chọn phương án thiết kế bố trí chung .31 2.3.1 Cơ sở xây dựng phương án 31 2.3.2 Các yêu cầu kỹ chiến thuật tổ hợp 32 2.4 Giới hạn khối lượng ôtô tiêu chuẩn phân bố lên cầu xe .32 2.4.1 Giới hạn khối lượng lớn ôtô 32 2.4.2 Khối lượng thiết kế cho cầu xe 32 2.5 Trọng tâm ôtô 35 2.6 Động lực học dao động tổ hợp xe - vũ khí phịng khơng 35 2.6.1 Dao động tổ hợp bắn pháo hệ thống treo 35 2.6.2 Dao động tổ hợp bắn pháo hệ thống chân chống ………………….44 Chƣơng TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN ĐỂ LẮP ĐẶT PHÁO PHÒNG ZU 23 -2 mm LÊN XE KAMAZ 43118 52 3.1 Tính tốn trọng tâm tổ hợp 52 3.2 Khảo sát giao động tổ hợp 56 Chƣơng XÁC ĐỊNH PHƢƠNG ÁN LẮP ĐẶT PHÁO PHỊNG KHƠNG ZU 23-2 mm LÊN XE KAMAZ 43118 81 4.1 Phương án bố trí chung 81 4.1.1 Phương án khơng có ca bin phụ 81 4.1.2 Phương án có ca bin phụ: 82 4.1.3 Phương án bố trí chung tổ hợp: 83 4.2 Kết luận chung 85 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 5.1 Kết luận 86 5.2 Kiến nghị 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO .88 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Đơn vị Tên G Trọng lượng toàn xe N G1 Trọng lượng phân cầu trước N G2 Trọng lượng phân cầu sau N L Chiều dài sở ô tô m L1 Khoảng cách từ bánh xe trước đến bánh xe sau; m L2 Khoảng cách hai bánh xe sau; m L1 + L2/2 Khoảng cách cầu trước nhóm cầu sau m a Khoảng cách từ tâm trục trước đến trọng tâm m b Khoảng cách từ tâm treo sau đến trọng tâm m T Khoảng cách từ tâm cầu trước trọng tâm pháo m h Chiều cao trọng tâm tơ m r Bán kính tính tốn bánh xe m d Khoảng cách tâm cầu đến tâm cầu sau m h0 Khoảng cách từ trọng tâm đến mặt phẳng qua trục m bánh xe α Góc nghiêng tơ so với phương ngang độ Z1 Phản lực tác dụng lên cầu trước N Z2 Phản lực tác dụng lên cụm cầu sau N M Khối lượng treo tổ hợp kg m1 Khối lượng không treo trước kg m2 Khối lượng khơng treo sau kg Jy Mơ men qn tính khối lượng phần treo trục kg.m2 ngang Y Jx Mơ men qn tính khối lượng phần treo trục dọc X kg.m2 CT Độ đàn hồi treo trước N/m CS Độ đàn hồi treo cân sau N/m KT Độ cản treo trước N.s/m i KS Độ cản cản treo sau N.s/m CLT, CLS Độ đàn hồi lốp xe trước sau N/m Zd Khoảng cách từ trọng tâm đến tai máng pháo theo trục Z m Xd Khoảng cách từ trọng tâm đến tai máng pháo theo trục X m T Góc tầm pháo ( góc nịng pháo với mặt phẳng XY) độ φ Góc hướng pháo ( góc nịng pháo với mặt phẳng độ YZ) Góc lắc dọc quanh trục Y tổ hợp độ Góc lắc ngang quanh trục X tổ hợp độ z Chuyển dịch trọng tâm phần treo m z1 Chuyển dịch khối lượng không treo trước m z2 Chuyển dịch khối lượng không treo sau m z’1 Dịch chuyển thẳng đứng khối lượng treo trước tương ứng với vị trí bánh xe bên trái; z’2 Dịch chuyển thẳng đứng khối lượng treo trước tương m ứng với vị trí bánh xe bên phải; z’3 Dịch chuyển thẳng đứng khối lượng treo phía sau m tương ứng với vị trí bánh xe bên phải; z’4 Dịch chuyển thẳng đứng khối lượng treo phía sau m tương ứng với vị trí bánh xe bên trái; B Khoảng cách từ tâm hệ thống treo bên trái tới tâm hệ thống m treo bên phải P Lực phát bắn tác dụng dọc theo nòng pháo M K C F q Ma trận khối lượng N Ma trận độ cản N.s/m Ma trận độ cứng N/m Véc tơ lực kích thích N Véc tơ tọa độ suy rộng ii C1,C2 Độ đàn hồi chân chống trước sau N/m K1, K2 Độ cản chân chống trước sau N.s/m Cd, Kd Độ đàn hồi độ cản đất N/m L’ K/cách từ chân chống trước tới chân chống sau m B’ K/cách từ chân chống trái tới chân chống phải m ZBPTB Giá trị bình phương trung bình biên độ dao động thẳng m đứng βBPTB Giá trị bình phương trung bình biên độ dao động góc dọc DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tổ hợp Tổ hợp bao gồm xe sở - vũ khí phịng khơng PTHH Phần tử hữu hạn HTT Hệ thống treo iii độ In -K- In -K- In -K- Gain 28 Gain 27 betadd betad beta Gain 33 In -K- In -K- Out Gain 31 Gain 29 In 1/Jx -K- Gain 32 1/s 1/s Vxd Vxd10 Out Gain 30 In -K- In -K- Gain 43 Gain 44 In -KGain 10 In 10 -KGain Sum4 -K- In Gain z2dd z2d z2 -K- In Gain -K- In Out Out Out Gain In -KGain In 2/m23 K23 Gain 1/s 1/s Vxd Vxd Gain 10 In -KGain In C23 Gain In -KGain Sum1 PHỤ LỤC Sơ đồ khối chức riêng tƣơng thích Simulink 91 -K- In Gain3 z3dd z3d z3 -K- In Gain7 -K- In Out Out Gain5 In -KGain6 In 2/m23 K23 Gain8 1/s 1/s Vxd1 Vxd2 Gain10 In -KGain1 In C23 Gain2 In -KGain9 Sum1 92 Out PHỤ LỤC Sơ đồ tổng thể mô dao động tổ hợp pháo phịng khơng tầm thấp Zu 23 – mm lắp xe Kamaz 43118 93 94 NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP LẮP ĐẶT PHÁO PHỊNG KHƠNG LÊN XE Ô TÔ STUDY AND SELECTION OF INSTALLATION SOLUTIONS FOR ANTIAIRCRAFT ARTILLERY ON VEHICLES Nguyễn Văn Trạng Nguyễn Duy Tân Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (Bài báo điều kiện dành cho học viên cao học tháng 4/2019) TÓM TẮT “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp lắp đặt pháo phịng khơng lên xe ơtơ nhằm tăng khả động, chiến đấu” đề tài cấp thiết Đây hướng nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần tạo tổ hợp phịng không đáp ứng theo xu chiến tranh đại Phương pháp nghiên cứu đề tài dựa sở lý thuyết chuyên ngành lý thuyết động lực học hệ nhiều vật, lý thuyết ô tô quân sự, kết hợp với sử dụng phần mềm mô phỏng, tính tốn chun dụng Các kết nghiên cứu đề tài mang tính thực tiễn Dựa nghiên cứu mang tính khoa học, sản phẩm đề tài thể tính khả thi phương pháp nghiên cứu Từ khóa: Pháo phịng khơng; khả động; chiến tranh đại; lý thuyết động lực học hệ nhiều vật; lý thuyết ô tô quân ABSTRACT "Study and selection solutions to install anti-aircraft artillery on vehicles to increase maneuverability and combat" is an essential topic This is a research direction with high practical meaning, contributing to create an air defense unit meeting the trend of the modern warfare The research method of the thesis was based on specialized theory and the theory of multiobject dynamics, military automobile theory, combining the use of the specialized simulation and calculation softwares The research results of the thesis are practical data Based on the scientific papers, the results of thesis are shown the feasibility of the research method Keywords: Anti-aircraft artillery; maneuverability; modern warfare; the theory of multi-object dynamics; military automobile theory GIỚI THIỆU Để đáp ứng nhiệm vụ nâng cao hiệu sử dụng vũ khí trang bị có quân đội, cần phải trọng nghiên cứu cách hệ thống triệt để vấn đề kỹ thuật sát với thực tế nhiệm vụ tích hợp, lắp ráp vũ khí phịng khơng trang bị kèm lên xe bánh lốp, đáp ứng với yêu cầu kỹ chiến thuật đặt - Nghiên cứu xác định trọng tâm tổ hợp xe - vũ khí, xác định tổng tải trọng tổ hợp, phân bố tải trọng lên cầu xe theo tiêu chuẩn, khơng làm ảnh hưởng nhiều hay thay đổi tính động lực học xe sở - Nghiên cứu dao động tổ hợp bắn HTT, từ tìm miền vị trí bố trí chung pháo lên xe mà dao động nhỏ ảnh hưởng đến vũ khí người chiến đấu Các vấn đề trọng tâm nghiên cứu sau: - Tính tốn lựa chọn phương án thiết kế 95 bố trí chung Đây toán quan trọng thiết kế Nếu giải tốt tất vấn đề mở giải pháp đắn cải tiến, nâng cấp, thiết kế lắp ráp tổ hợp vũ khí phịng khơng có lên xe, kịp thời bổ sung trang bị cho quân đội đáp ứng yêu cầu tác chiến tình hình NỘI DUNG hiệu quả; tốc độ bắn; sơ tốc đầu đạn; độ xác phát bắn; khả bảo đảm đạn trang bị đồng Trên sở thông số trên, ta lập bảng so sánh xác định chủng loại phù hợp với yêu cầu tổ hợp đặt tổ hợp pháo Zu-23-2 mm [5], [6], [8] 2.1 Phân tích lựa chọn xe ơtơ sở Lựa chọn để thiết kế xe cần phải có tính thơng qua cao, động điều kiện địa hình, có kết cấu, khơng gian phù hợp để lắp đặt pháo phịng khơng trang bị khác bảo đảm ảnh hưởng đến tính chiến kỹ thuật trang bị Tập trung phân tích thông số như: Động cơ;Bánh xe cách bố trí bánh xe; Giới hạn khối lượng ơtơ tiêu chuẩn phân bố lên cầu xe; Các cụm, hệ thống phụ trợ [01], [02] Đối với loại xe có tính thơng qua cao biên chế Quân đội có xe: Zil 157; Zil 131; Ural-375D; Ural-4320D; Kral 255; Kamaz 43118…Trong vượt trội tính chiến kỹ thuật khả bảo đảm xe: Kamaz 43118 Hình Pháo phịng khơng Zu-23-2 mm 2.3 Cơ sở lựa chọn phƣơng án thiết kế 2.3.1 Cơ sở xây dựng phương án - Việc thiết kế cụm, hệ thống để tích hợp pháo lên xe cần đảm bảo tiêu chí là: tổng trọng lượng không vượt tải trọng xe sở, phân bố lên cầu xe theo tiêu chuẩn, vị trí đặt pháo giảm thiểu dao động đạt yêu cầu không gian tác chiến thuận tiện [04],[5], [06] - Căn cấu tạo, tính kỹ chiến thuật pháo phịng khơng Zu-23-2 mm - Căn tiêu tính kỹ thuật tổ hợp cần đạt Hình 1.Xe Kamaz 43118 2.2 Phân tích lựa chọn pháo phịng khơng Đối với trang bị pháo phịng khơng Qn đội ta chủ yếu pháo phịng khơng 23 mm, pháo phịng khơng 37 mm, pháo phịng khơng 57 mm, Nga, Trung Quốc chế tạo [6] Để lựa chọn pháo phịng khơng cần tập trung nghiên cứu thông số chiến kỹ thuật pháo: Mục tiêu tiêu diệt; tầm bắn - Căn điều kiện công nghệ chế tạo điều kiện tác chiến cụ thể Việt Nam - Căn kết nghiên cứu khảo sát loại xe quy hoạch sử dụng quân đội - Căn kết nghiên cứu đề tài, chương trình nghiên cứu ngồi nước thực 2.3.2 Các yêu cầu kỹ chiến thuật tổ hợp - Cơ động tác xạ đường nhựa đất cấp 2-3 trở lên; thực mơ tính tốn - Tốc độ động lớn đường nhựa đạt 90km/h; Kết thiết kế thể qua hình số liệu sau: - Độ dốc địa hình triển khai theo chiều dọc chiều ngang cho phép tới 5%; - Độ dốc đường động cho phép 10%; - Phạm vi góc tầm: -585o; vùng cabin khoảng 5o-85o; - Phạm vi góc hướng: 360o; - Số đạn mang theo xe: 08 thùng; 2.3.3 Trọng tâm ôtô Vấn đề quan trọng đặt thiết kế ôtôlà:Trọng tâm xe; khối lượng phần treo khối lượng phần khơng treo Hình Mơ hình 3D pháo Trọng tâm xe thấp đặc tính mà ln mong muốn, liên quan tới vấn đề động lực học chuyển động, tăng tốc, quay vòng phanh xe, qui trình thiết kế lựa chọn bị hạn chế mục đích sử dụng, đặc biệt xe quân với mục đích sử dụng chiến đấu, mang tính chất tương đối đáp ứng tiêu chí [7], [9] Có nhiều phương pháp xác định tọa độ trọng tâm mô hình hóa cụm tính tốn theo ngun lý học; Nếu biết trọng tâm xe sở thơng qua nhà sản xuất ơtơ, từ xác định trọng tâm pháo cụm khác mơ hình hóa để xác định trọng tâm tồn tổ hợp; Trong trường hợp khác xác định lại trọng tâm xe sở theo phương pháp thực nghiệm tiến hành cân Một phương pháp sử dụng phổ biến thiết kế 3D chi tiết tổ hợp, biết thuộc tính vật liệu ta hồn tồn tính tốn vị trí trọng tâm cụm chi tiết hay trọng tâm toàn tổ hợp mơ men qn tính khối lượng cách thuận lợi Tính xác phụ thuộc vào việc vẽ 3D đến chi tiết chọn thuộc tính vật liệu Có nhiều phần mềm đại ngày cho phép thiết kế 3D như: Autodesk Inventor, SolidWork, Mechanical Desktop Đề tài lựa chọn phần mềm Autodesk Inventor[10] để Hình Mơ hình 3D xe (sát xi sở ) - Xét dao động thẳng đứng dao động góc dọc, góc ngang khơng gian - Dao động phần tử hệ tuyến tính - Pháo xem gắn cứng tuyệt sàn xe, sàn xe xem lắp cứng tuyệt sát xi Hình Mơ hình 3D tổ hợp pháo lắp xe - Khi bắn tổ hợp đặt không biến dạng, trọng lượng xe phân bố treo trước, treo sau với bánh xe - Khi bắn góc tầm hướng chọn trước xem không thay đổi lực phát bắn - Lực phát bắn xem lực tập trung, bắn loạt dạng hàm lực biến đổi theo chu kỳ lực phát bắn - Coi chuyển dịch khối lượng không treo bánh xe cầu - Bánh xe tiếp xúc với mặt đường - Liên kết hệ liên kết lý tưởng Hình Kết tính tốn trọng tâm 2.4Xây dựng giải toán động lực học tổ hợp pháo hệ thống treo 2.4.1 Giả thiết Dao động vật rắn không gian có bậc tự do: bậc tự tịnh tiến theo trục: X, Y, Z bậc tự quay quanh trục Tuy nhiên thực tế khảo sát dao động phương tiện động người ta thấy thường có ba dao động có tác động lớn đến người hàng hố vũ khí trang bị xe củng dao động tổ hợp bắn, dao động tịnh tiến theo trục thẳng đứng Z, dao động góc β quanh trục Y dao động góc θ quanh trục X Vì lý đó, ta đưa giả thiết sau nhằm đơn giản hóa tốn mà đạt thơng số đánh giá cần thiết [3], [7], [8], [9] - Chỉ nghiên cứu trường hợp bắn pháo xe đứng yên, độ cứng lốp cầu cầu sau nên bỏ qua dao động góc cụm cầu sau Do đó, coi dao động thẳng đứng cầu sau nhau, dao động thẳng đứng quy dẫn tâm trục cân Hay nói cách khác, trường hợp cầu cầu sau coi cầu gọi cụm cầu sau - Coi toàn phần treo vật rắn Khối lượng treo quy dẫn trọng tâm phần treo biểu thị qua khối lượng M mơmen qn tính khối lượng phần treo trục ngang Y qua trọng tâm phần treo Jy mơmen qn tính trục dọc X qua trọng tâm phần treo Jx - Khối lượng treo M liên kết với khối lượng không treo trước mT khối lượng không treo sau mS qua phần tử đàn hồi treo giảm chấn có độ cứng CT, CS độ cản giảm chấn KT, KS Khối lượng phần không treo tương ứng với cầu trước cụm cầu sau liên hệ với đường thông qua lốp xe, biểu diễn thơng qua phần tử đàn hồi có độ cứng CL, bỏ qua độ cản lốp 2.4.2 Mơ hình khảo sát Từ giả thiết trên, ta có mơ hình tương đương khảo sát dao động hệ thể hình Hình Mơ hình động lực học dao động tổ hợp bắn HTT(Hình chiếu đứng) Hình8 Mơ hình động lực học dao động tổ hợp bắn HTT (Hình chiếu trục đo) Các ký hiệu sử dụng mơ hình: M - khối lượng phần treo quy dẫn trọng tâm phần treo; Jx - mô men quán tính khối lượng phần treo trục X qua trọng tâm phần treo; Jy - mô men quán tính khối lượng phần treo trục Y qua trọng tâm phần treo; m1 - khối lượng phần khơng treo phía trước; m2 - khối lượng phần khơng treo phía sau (cụm cầu sau); z- dịch chuyển thẳng đứng khối lượng treo; z1 - dịch chuyển thẳng đứng khối lượng không treo trước (coi dịch chuyển bánh xe bên trái phải cầu trước nhau); z2 - dịch chuyển thẳng đứng khối lượng khơng treo phía sau (coi dịch chuyển bánh xe bên trái phải cầu sau nhau); z’1 - dịch chuyển thẳng đứng khối lượng treo trước tương ứng với vị trí bánh xe trái; z’2 - dịch chuyển thẳng đứng khối lượng treo trước tương ứng với vị trí bánh xe phải; z’3 - dịch chuyển thẳng đứng khối lượng treo phía sau tương ứng với vị trí bánh xe phải; z’4- dịch chuyển thẳng đứng khối lượng treo phía sau tương ứng với vị trí bánh xe trái; θ - góc lắc ngang quanh trục X tổ hợp; β - góc lắc dọc quanh trục Y tổ hợp; P - lực phát bắn pháo; α - góc tầm pháo; φ - góc hướng pháo; Xd- khoảng cách từ ngõng quay pháo đến khối tâm xe theo trục X; Zd - độ cao từ ngõng quay pháo đến khối tâm xe theo trục Z; CLT, CLS- độ cứng bánh trước bánh sau; CT, CS- độ cứng treo trước treo sau; KT, KS- hệ số cản giảm chấn treo trước treo sau; L1 - khoảng cách từ bánh xe trước đến bánh xe sau; L2- khoảng cách hai bánh xe sau; L = L1 + L2/2 - khoảng cách cầu trước nhóm cầu sau; B - khoảng cách từ hệ thống treo bên trái tới hệ thống treo bên phải 2.4.3 Hệ phương trình vi phân Để xác định thông số dao động hệ học trên, cần thiết lập hệ phương trình vi phân (mơ hình tốn) mơ tả trạng thái hệ Có thể thiết lập hệ phương trình nhiều phương pháp khác Ở mơ hình để đơn giản, chọn phương pháp tách hệ áp dụng nguyên lý Đalămbe [1] - Phương trình cân lực (theo phương Z) tác dụng lên khối lượng khơng treo trước (Lực qn tính, lực đàn hồi lốp xe, lực đàn hồi nhíp, lực cản giảm chấn): m1z1 2.CLT z1 CT ( z1 z2 2z1 ) KT ( z1 z2 2z1 ) (1) - Phương trình cân lực (theo phương Z) tác dụng lên khối lượng không treo sau (Lực quán tính, lực đàn hồi lốp xe, lực đàn hồi nhíp, lực cản giảm chấn): m2 z2 4.CLS z1 CS ( z3 z4 2z2 ) KS ( z3 z4 2z2 ) (2) 2.4.4Giải tốn dao động tìm miền vị trí hợp lý lắp pháo lên (2.2) - Từ lực tác dụng lên khối lượng treo (theo phương Z), ta có phương trình cân lực sau: Mz CT ( z1 z2 2z1 ) CS ( z3 z4 2z2 ) KT ( z1 z2 2z1 ) (3) KS ( z3 z4 2z2 ) P.sin cos (2.3) - Phương trình cân mơ men tác dụng lên khối lượng treo mặt phẳng XZ: J y CT ( z1' z2' z1 ).a CS ( z3' z4' z2 ).b KT ( z1' z2' z1 ).a K S ( z3' z4' z2 ).b (2.4) (4) P.cos .sin X d P.cos .cos Z d - Phương trình cân mô men tác dụng lên khối lượng treo mặt phẳng YZ: B B B B CS ( z4 z2 ) CT ( z2 z1 ) CS ( z3 z2 ) 2 2 B B B B KT ( z1 z1 ) K S ( z4 z2 ) KT ( z2 z1 ) K S ( z3 z2 ) 2 2 P.cos sin Z d J x CT ( z1 z1 ) (5) xe Hình Thuật tốn giải tốn tìm vị trí lắp pháo lên xe Ứng MatLab - Simulink để giải hệ m z 2.C z C ( z z z ) K ( z z z ) phương trình vi phân (6) m z 4.C z C ( z z z ) K ( z z z ) Số liệu đầu vào toán dao động giải lặp với điều kiện dừng a