Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu của đạn xuyên dưới cỡ bắn trên súng tự động theo nguyên lý trích khí đến chức năng hoạt động của hệ súng đạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ Nguyễn Đức Tiến NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU CỦA ĐẠN XUYÊN DƯỚI CỠ BẮN TRÊN SÚNG TỰ ĐỘNG THEO NGUYÊN LÝ TRÍCH KHÍ ĐẾN CHỨC NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ SÚNG ĐẠN TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9.52.01.01 Hà Nội - 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Ngọc Du TS Trần Văn Doanh Phản biện 1: GS.TS Nguyễn Hồng Lanh Phản biện 2: PGS.TS Bùi Ngọc Hồi Phản biện 3: TS Nguyễn Văn Thủy Luận án bảo vệ Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo định số /QĐ-HV, ngày tháng năm 2020 Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp Học viện Kỹ thuật Quân vào hồi ngày tháng năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân - Thư viện Quốc gia MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, loại trang bị phịng hộ nói chung cho người lính nói riêng nghiên cứu, phát triển mạnh Để tăng sức mạnh chiến đấu quân đội nói chung tăng uy lực súng binh nói riêng, cần thiết phải nghiên cứu cách có hệ thống đạn súng xuyên cỡ, có uy lực xuyên thép tốt so với đạn xuyên lõi thép Các loại đầu đạn xuyên cỡ thường có khối lượng nhỏ loại đầu đạn trang bị, dẫn tới giảm xung lực áp suất buồng khí tác động lên pít tơng bắn súng tự động hoạt động theo nguyên lý trích khí, làm cấu hoạt động khơng bình thường Ngồi ra, kết cấu đạn thay đổi ảnh hưởng đến ổn định uy lực xuyên thép đạn Xuất phát từ thực tế đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số kết cấu đạn xuyên cỡ bắn súng tự động theo nguyên lý trích khí đến chức hoạt động hệ súng đạn” nhằm xây dựng sở khoa học cho việc thiết kế, chế tạo đạn xuyên cỡ bắn súng tự động kiểu trích khí có trang bị Mục đích nghiên cứu luận án Xây dựng sở khoa học tính tốn, khảo sát, lựa chọn hợp lý số thông số kết cấu đạn xuyên cỡ bắn súng tự động theo nguyên lý trích khí sẵn có trang bị đảm bảo điều kiện: khả làm việc máy tự động; ổn định đạn đường bay; tăng khả xuyên thép so với đạn xuyên thông thường Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Hệ súng – đạn: đạn súng xuyên cỡ bắn súng tự động theo nguyên lý trích khí Phạm vi nghiên cứu: Việc nghiên cứu giới hạn phạm vi số tham số chủ yếu đạn súng xuyên cỡ bắn súng tự động kiểu trích khí có sẵn trang bị ảnh hưởng đến: hoạt động máy tự động kiểu trích khí (đánh giá thơng qua xung lực áp suất khí thuốc tác động lên pít tơng vận tốc lớn pít tơng – bệ khóa); ổn định quay uy lực xuyên thép đạn Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: - Các mơ hình tính tốn cho phép xác định điều kiện cần thiết để sử dụng loại đạn xuyên nhỏ cỡ súng tự động theo ngun lý trích khí có trang bị dựa thông số kết cấu đạn; xác định điều kiện ổn định quay đạn sau điều kiện sử dụng súng thỏa mãn; đánh giá uy lực xuyên thép đạn thông qua việc so sánh với đạn xuyên thép có trang bị; - Đưa quy luật ảnh hưởng số thông số kết cấu đạn xuyên cỡ bắn súng tự động theo ngun lý trích khí có đến hoạt động súng tự động kiểu trích khí, ổn định đạn đường bay uy lực xuyên thép loại đạn này; - Kết nghiên cứu luận án góp phần bổ sung vào sở thiết kế đạn xuyên cỡ bắn súng có Ý nghĩa thực tiễn: - Kết nghiên cứu cho phép đánh giá khả ứng dụng vào thực tiễn đạn xuyên cỡ vũ khí tự động theo ngun lý trích khí có, cải tiến thiết kế vũ khí mới; - Đề xuất số thơng số kết cấu đạn xuyên nhỏ cỡ đảm bảo điều kiện sử dụng uy lực xuyên thép lớn so với đạn trang bị; - Luận án dùng làm tài liệu tham khảo đào tạo học viên hệ đại học, sau đại học chuyên ngành Vũ khí, Đạn Nội dung nghiên cứu luận án Nghiên cứu giới hạn phạm vi số tham số chủ yếu đạn súng xuyên cỡ bắn súng tự động kiểu trích khí có sẵn trang bị ảnh hưởng đến: hoạt động máy tự động kiểu trích khí (đánh giá thơng qua xung lực áp suất khí thuốc tác động lên pít tơng vận tốc lớn pít tơng – bệ khóa); ổn định quay uy lực xuyên thép đạn Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp kết hợp nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết: Tiến hành thiết lập mơ hình xác định mối tương quan định lượng tham số kết cấu đạn súng xuyên cỡ số đặc trưng chất lượng phát bắn bắn súng tự động kiểu trích khí Trên sở đó, phân tích, làm rõ ảnh hưởng số thơng số kết cấu chủ yếu đạn xuyên cỡ nhằm định hướng cho việc thiết kế loại đạn Nghiên cứu thực nghiệm: Thực số thực nghiệm để kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Cấu trúc luận án Luận án gồm: phần mở đầu, bốn chương phần kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục Trong có 134 trang thuyết minh, 41 bảng, 71 hình vẽ đồ thị, 61 tài liệu tham khảo trang phụ lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Cùng với phát triển mục tiêu, đạn súng nghiên cứu phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu chiến đấu đặt Thống kê loại đạn xuyên thép phát triển giới cho thấy: uy lực xuyên thép loại đạn xuyên nhỏ cỡ tăng lên 30÷100% so với đạn xuyên thép thông thường Do vậy, nghiên cứu sử dụng loại đạn xuyên cỡ bắn súng tự động theo nguyên lý trích khí trang bị có ý nghĩa lớn việc nâng cao sức chiến đấu Quân đội Đạn xuyên nhỏ cỡ phải đảm bảo điều kiện sử dụng vũ khí tự động kiểu trích khí có sẵn trang bị: điều kiện bền nòng, hoạt động máy tự động, ổn định quay uy lực xuyên thép Sự thay đổi vật liệu sử dụng đạn dẫn đến khối lượng phân bố mật độ đầu đạn thay đổi Cần phải nghiên cứu thông số kích thước đầu đạn, thuật phóng đảm bảo yêu cầu sử dụng cho đạn tăng uy lực xun thép Mơ hình truyền thống tính tốn thời kỳ tác dụng sau khí thuốc dựa giả thiết khí thuốc qua tiết diện tới hạn diện tích mặt cắt miệng nịng Trong trường hợp khối lượng đầu đạn giảm, sơ tốc đầu đạn đạt 1000 m/s, tốc độ khí dựa giả thiết nhỏ tốc độ đạn Cần xây dựng mơ hình tính tốn phù hợp với dải rộng vận tốc đầu đạn miệng nòng Từ yêu cầu trên, luận án tập trung nghiên cứu giải vấn đề sau: - Xây dựng mơ hình tốn mơ tả trình xảy súng tự động theo nguyên lý trích khí bắn đạn xuyên nhỏ cỡ có thay đổi quy luật khí tự qua miệng nịng, áp suất vị trí lỗ trích khí áp suất phân bố theo chiều dài nịng - Nghiên cứu giải tốn thuật phóng súng tự động theo nguyên lý trích khí đến hết thời kì tác dụng sau khí thuốc thay đổi khối lượng đầu đạn, có kể đến trường hợp điều chỉnh áp suất buồng khí khí qua khe hở pít tơng xi lanh bắn súng tự động - Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số kết cấu đầu đạn tới hệ số ổn định quay, chiều sâu xuyên thép đạn xung lực khí thuốc tác dụng lên pít tơng máy tự động - Chỉ khả sử dụng đạn xuyên cỡ cho súng tự động theo nguyên lý trích khí CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH TỐN HỌC KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU CƠ BẢN CỦA ĐẠN XUYÊN DƯỚI CỠ BẮN TRÊN SÚNG TỰ ĐỘNG THEO NGUN LÝ TRÍCH KHÍ 2.1 Mơ hình vật lý Mơ tả q trình đạn bắn đến thời điểm đạn dừng mục tiêu: - Thuốc phóng cháy tạo áp suất đẩy đạn chuyển động; - Máy tự động hoạt động nhờ áp suất khí thuốc từ nịng vào buồng khí đến hết thời kỳ tác dụng sau khí thuốc; - Đầu đạn ổn định khơng khí phương pháp quay; - Đầu đạn va xun vào thép 2.2 Mơ hình tốn học Mơ hình tốn thiết lập theo giai đoạn nối tiếp trình chuyển động đạn, từ đạn bắt đầu chuyển động nòng đến va chạm tác động mục tiêu 2.2.1 Các giả thiết a Các giả thiết tốn thuật phóng - Thuốc phóng cháy tn theo quy luật cháy hình học, tốc độ cháy tuân theo quy luật tuyến tính; - Nhiệt độ cháy thuốc phóng coi khơng đổi q trình cháy; - Chỉ số mũ đoạn nhiệt số giá trị trung bình khoảng thay đổi nhiệt độ khí thuốc; - Các cơng thứ yếu tính qua hệ số tăng nặng; - Khí thuốc truyền qua lỗ trích khí tuân theo quy luật chảy khí truyền qua khe hở nhỏ; - Nòng súng ống trụ có tiết diện ngang khơng đổi; - Các tham số khí tất điểm tiết diện ngang nhau; - Mật độ khí thuốc thời điểm đạn bay khỏi nịng phân bố đều; - Áp suất lỗ trích khí sát với bề mặt hình ống trụ nịng có giá trị áp suất phần tử khí lỗ trích khí; - Vận tốc dịng khí nịng đạn chuyển động nịng tuyến tính từ đáy nòng (vdn = 0) đến đáy đạn (vdd = vd); - Thuốc phóng cháy hết nịng; - Khơng có ma sát trao đổi nhiệt khí thuốc với mơi trường xung quanh b Các giả thiết tính tốn thuật phóng ngồi điều kiện ổn định đường bay đạn - Sự thoát ma sát vỏ đầu đạn không ảnh hưởng đến ổn định quay phần tích cực, tốc độ quay phần tích cực tốc độ quay đầu đạn; - Bề dày tương đối thành thân vỏ đạn  đáy cốc nhôm h c đạn xuyên cỡ kiểu lưu tuyến không thay đổi cỡ đạn khác nhau; - Lõi xuyên định vị chắn cốc nhôm bề mặt thân vỏ đầu đạn Tốc độ quay chi tiết đầu đạn nhau; - Mật độ phân bố đồng chi tiết cấu thành đầu đạn c Các giả thiết tính tốn xuyên thép đạn xuyên nhỏ cỡ - Chỉ có phần tích cực (lõi xun) xun vào thép, chi tiết đầu đạn không tham gia khơng ảnh hưởng đến q trình xun vào thép phần tích cực (lõi xuyên); - Bỏ qua ảnh hưởng hình dáng mũi phần tích cực (lõi xun) q trình tính tốn va xun; - Hệ số K biểu thức Gia cốp ma số điều kiện va chạm khác nhau; - Góc chạm tạo trục đạn pháp tuyến bề mặt thép 00 2.2.2 Hệ phương trình vi phân tính tốn đạn xun cỡ bắn súng tự động theo nguyên lý trích khí - Khi đạn nòng: p  dz  dt  1 I k   d  dt  .(1  2..z  3..z )   dv   S.p  dt .m   dl  v  dt  k 1    d k k p p     p 2k p   p p p tk tk  2 Stk       5.6  3.K0 2 Stk  (1  3 )  dt k 1  .f.f  .f.f  ptk   ptk        k 1    k     d p p   2k p p k  p p  p   (1   )  K  S  (1  4 ) .2n Stk  tk    tk    2n tk  dt k 1  p f.f  pp   pp    p f.f       dh K0 (2h Sh  nl 21.Sl ).pp  (2.1)  dt  p f f   d  d k  m.v dv     1     f f. dt  dt k  dt   p   dv p   d k 1   dp   dt (   )    p  dt  k. f.  p m11.v p dt  klx v p    p h f    dv p FA  m12 v p   m11  dt  dl  p  vp  dt  f.f .    p  p    W0  1     ..(  p )  S.l    f.f p   p  h    pp  W0p  .  p  h   Sxl lp    l2 S.p ptk  pdn  tk dd l 1.m  Các phương trình bổ sung cho hệ phương trình 2.1: p dn  p.k dn ; pdd  p ; k dn    ; k dd    k dd 1 m  m k dd - Khi đạn chuyển động khỏi miệng nòng: k 1     pp  k  pp  k   dp p tk 2k p tk  2 Stk   (1   )      dt      K 2 Stk k p  f f       tk    p tk   f f       k 1   k k  dp     pp p   2k p p p 2n Stk  tk    tk     (1   )   K 2n Stk  (1   )  k 1   p f f   p f f  p p   p p    dt      d K ( S  21.n l Sl ).p p  h  2h h  dt   p f f  (2.2)  d dv   d k 1   p     p     p m11.v p p  k lx v p   dt k.f f   dt  dt ( p  h )     dv p  FA  m12 v p  dt m11   dl p  dt  v p  f f  p     p   pp  W0p  .    p   Sxl l p             v x p x   t  x x v x dx  x  x dt dpx p  k x dx x (2.3) Các hệ phương trình giải liên tiếp, kết việc giải hệ phương trình (2.1) phương pháp Runghe-Kutta điều kiện đầu vào để giải hệ phương trình (2.2), (2.3) Hệ (2.2) (2.3) giải đồng thời hai phương pháp khác Runghe-Kutta sai phân hữu hạn 2.2.3 Xác định hệ số ổn định quay tính tốn thuật phóng ngồi đạn Hình 2.1 Sơ đồ tính tốn độ ổn định đạn sở kích thước đường kính d đạn Cơng thức xác định hệ số ổn định quay σtc đạn xuyên cỡ kiểu thoát vỏ: B vtc K    tc   Z tc M   i 43  tc  d  A vtc  (2.4) Sử dụng đặc trưng tương đối phần tích cực theo cỡ đạn: γtc- Khối lượng riêng phần tích cực; Z tc - Khoảng cách từ tâm cản đến trọng tâm; A vtc - Mô men quán tính cực; Bvtc - Mơ men qn tính xích đạo; KM- hệ số đặc trưng cho lực cản khơng khí; η – bước xoắn rãnh nòng; i43 – hệ số hình dạng đạn theo quy luật lực cản 1943; G(vτ) – hàm lực cản khơng khí Đạn xun vỏ ổn định quay có phần tích cực có đường kính dtc, khối lượng mtc bay đến mục tiêu Đặt x  x.d ta có dx  dx.d : dv i d d i   tc 43 tc 10 G( v  )   tc 43 10 G( v  ) m tc dx C mtc d (2.5) Công thức xác định hệ số ổn định quay đạn xuyên cỡ kiểu lưu tuyến:   1 B A vvd vvd  vd  B vc  c  B vlx  lx  vd  A vc  c  A vlx  lx   Z.K M 2 i 43 2 (2.6) Đạn xun cỡ kiểu lưu tuyến có tồn đầu đạn bay đến mục tiêu Đạo hàm vận tốc v đạn theo quãng đường x phụ thuộc vào hàm lực cản G(vt), khối lượng tương đối Cm hệ số hình dạng i43 dv i 43 d i 10 G(v  )   43 10 G(v  )  m Cm dx (2.7) 2.2.4 Tính tốn uy lực xun thép đạn Mục đích khảo sát so sánh khả xuyên đạn, sử dụng công thức Gia cốp ma chưa hiệu chỉnh, cơng thức tính tốn va xun viết cho phần tích cực, góc chạm θc = 00: b b  C v c    d  d K  0,5 mtc 0,75 0,75 (2.8) TT Nội dung Ghi 10 Các thông số đầu vào thuật phóng ngồi tính tốn ổn định 11 Xác định kích thước đặc trưng cấu tạo đầu đạn 12 Tính tốn hệ số ổn định quay 13 Kiểm tra điều kiện ổn định quay đạn 14 Tính tốn uy lực xun thép b đạn 15 So sánh với uy lực xuyên thép đạn có trang bị 16 Lưu số liệu 2.4 Tính tốn thuật phóng hoạt động máy tự động bắn đạn xuyên lõi thép 7,62mm×54R bắn súng PKMS Sử dụng sơ đồ thuật toán phương pháp giải trình bày để tính tốn thuật phóng bắn đạn 7,62mm×54R lõi thép súng PKMS, nhận kết bảng 2.2 2.3 Bảng 2.2 So sánh kết tính tốn thuật phóng so với thơng số kỹ thuật theo tài liệu [2], [4] Thông số pmax.tb(MPa) pmax.tb* v0(m/s) v25 (m/s) v0(m/s) Kết (Crusher) (Piezo) Ld=0,73m Ld=0,73m Ld=0,558m Tính tốn lý thuyết 325,6 881,6 864,6 841,5 Theo quy định 284,4 323,1 840÷890 Kết bảng 2.2, giá trị tính tốn nằm sát giá trị cho phép trang bị theo tài liệu kỹ thuật Từ bảng 2.3, trường hợp bắn đạn có khối lượng khác súng bị mòn với mức độ khác nhau, áp suất buồng khí thay đổi, ta điều chỉnh áp suất buồng khí để có tốc độ bắn phù hợp thơng qua vịng điều chỉnh khí thuốc Bảng 2.3 Một số kết tính tốn cho đạn 7,62mm×54R thường lõi thép TT Thơng số tính tốn Kí hiệu nl = nl = nl = Đơn vị Áp suất lớn nòng pmax 325,6 325,6 325,6 MPa Áp suất lớn buồng khí ppmax 52,8 48,8 45,1 MPa Vận tốc đạn miệng nòng v0 841,5 841,5 841,5 m/s Vận tốc lớn pít tơng vpmax 8,02 7,37 6,64 m/s Xung lực tác dụng lên súng Qs 12,39 12,39 12,39 N.s Xung lực tác dụng lên pít tơng Qp 8,41 7,84 7,08 N.s 11 Kết luận chương Chương xây dựng mơ hình tính tốn xác định điều kiện đảm bảo khả sử dụng loại đạn sở vũ khí có Trong đó: - Xây dựng mơ hình tính tốn mơ tả q trình bắn đạn xun nhỏ cỡ bắn súng tự động theo nguyên lý trích khí có sẵn trang bị đảm bảo điều kiện bền nòng, hoạt động súng tự động theo nguyên lý trích khí, ổn định đường bay uy lực xuyên thép đạn Tiến hành giải toán thực giải liên tiếp toán nhỏ theo điều kiện sử dụng, kết tốn trước thơng số đầu vào tính tốn cho tốn sau - Giải tốn thuật phóng súng tự động theo nguyên lý trích khí chia thành hai giai đoạn: giai đoạn đạn chuyển động nòng giải theo phương pháp truyền thống; giai đoạn đạn chuyển động khỏi nòng (thời kỳ tác dụng sau khí thuốc) sử dụng giả thiết phân bố mật độ áp suất khí thuốc lịng nịng điều kiện đầu vào để tính tốn Coi dịng khí thời kỳ tác dụng sau dịng khí chuyển động chiều khơng dừng, tốc độ dịng khí miệng nòng thay đổi theo áp suất thời gian Giải trực tiếp hệ phương trình phương trình vi phân mơ tả thơng số dịng khí phương pháp sai phân hữu hạn với lưới Lagrang kết quả: áp suất lỗ trích khí áp suất phân bố theo chiều dài nịng, tốc độ khí miệng nòng lớn tốc độ độ khi coi miệng nòng tiết diện giới hạn - Điều kiện bền nòng đánh giá sau giải tốn thuật phóng súng pháo thơng thường, điều kiện hoạt động máy tự động xây dựng sở chuyển động pít tơng – bệ khóa khâu sở máy tự động - Đạn xun cỡ có kích thước đường kính phần xuyên giảm so với cỡ đạn Hệ số ổn định quay loại đạn suy giảm theo tỷ lệ đường kính phần xuyên so với đường kính đạn d , giá trị d nhỏ, hệ số ổn định quay đạn thấp - Kết tốn thuật phóng bắn đạn 7,62mm×54R thường lõi thép súng PKMS giải mơ hình tính tốn thiết lập cho thấy, tốc độ lớn pít tơng bắn điều kiện tiêu chuẩn mở lỗ điều chỉnh áp suất khí thuốc 6,64m/s, xung lực tác dụng lên pít tơng 7,08N.s Các thông số áp suất lớn nòng pmax, vận tốc đầu đạn v25 phù hợp với điều kiện kỹ thuật cho phép đạn 12 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU ĐẠN SÚNG XUYÊN DƯỚI CỠ ĐẾN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TỰ ĐỘNG, ỔN ĐỊNH VÀ UY LỰC CỦA ĐẠN 3.1 Lựa chọn thông số khảo sát, điều kiện thông số đầu vào 3.1.1 Các thông số khảo sát Các thông số cần khảo sát: - Khối lượng đạn tương đối đầu đạn: Cm = 9000÷ 27000 kg/m3; - Thể tích buồng đốt ban đầu W0 = 3,4.10-6÷3,9.10-6 m3; - Kích thước đường kính tương đối lõi xuyên: d  0,4  0,8 Các tham số thay đổi tương ứng với thông số khảo sát: khối lượng thuốc phóng ω, xung lượng thuốc phóng Ik, chiều dài lõi xuyên Llx (hoặc Llx) (chiều dài phần tích cực L lx (hoặc Ltc)) số kích thước đầu đạn Kết nhận được: áp suất lớn bắn pmax, vận tốc lớn pít tơng vpmax tương ứng với tổng xung lượng áp suất khí thuốc tác dụng lên pít tông Qp; xung lực tác dụng lên súng Q; sơ tốc đầu đạn v0 tốc độ đầu đạn cự ly khác nhau; hệ số ổn định quay đầu đạn σ; bề dày thép tương đối đạn xuyên thủng b 3.1.2 Các thông số đầu vào Các thông số đầu vào để giải tốn bao gồm: Các thơng số đầu vào tốn thuật phóng trong, thơng số kích thước đạn - Các thơng số đầu vào tốn thuật phóng sử dụng số liệu súng PKMS đạn 7,62mm×54R, thay đổi khối lượng đầu đạn thể tích buồng đốt ban đầu để khảo sát - Các thông số đầu vào toán điều kiện ổn định quay uy lực xuyên thép đạn xác định từ: + Kết tốn thuật phóng trong: khối lượng tương đối Cm tương ứng với sơ tốc v0 lớn thỏa mãn điều kiện bền nòng điều kiện hoạt động máy tự động; + Mỗi khối lượng tương đối Cm kích thước tương đối đường kính d lõi xuyên (phần tích cực), xác định thơng số khác kích thước đầu đạn Từ đó, xác định thơng số đầu vào toán; + Sau xác định thơng số kích thước đầu đạn, lõi xun (phần tích cực), với sơ tốc khối lượng đạn Đây thông số đầu vào cho tính tốn thuật phóng ngồi uy lực xun thép đạn 13 3.1.4 Điều kiện đảm bảo khả sử dụng đạn xuyên cỡ bắn súng tự động theo ngun lý trích khí Áp suất trung bình lớn có giá trị 323,1 MPa điều kiện bền nịng tính tốn, pcp = 323,1 MPa Từ kết tính tốn với súng PKMS, điều kiện cần đủ để máy tự động hoạt động lấy giá trị bắn đạn lõi thép Qp ≥ 7,08 N.s, vpmax = 6,50 m/s Điều kiện ổn định quay đạn cho phép đạn có tầm bắn lớn, điều kiện tính tốn, sử dụng hệ số ổn định quay nhỏ đạn trang bị, σ ≥ 0,3 Uy lực xuyên thép đạn so sánh từ kết tính tốn kết thử nghiệm Yêu cầu uy lực xuyên thép đạn phải lớn so với đạn trang bị 3.2 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đạn đến thơng số q trình bắn súng tự động theo nguyên lý trích khí Thay đổi khối lượng tương đối đầu đạn Cm = 9000÷27000 kg/m3; W0 = 3,8.10-6 m3; xung lượng thuốc phóng Ik khối lượng thuốc phóng ω thay đổi phù hợp với Cm, ω ≤ 0,0033 kg (hay Cω ≤ 7458 kg/m3 theo điều kiện nhồi Δ = 0,87 mật độ nhồi đo thực tế tương ứng với W0 = 3,8.10-6 m3); pmax ≈ pcp Kết khảo sát thể hình 3.1, 3.2 ppmax(MPa vpmax(m/s Cm(kg/m3) Cm(kg/m3) Hình 3.1 Mối quan hệ áp suất lớn buồng khí ppmax vận tốc lớn vpmax pít tơng với khối lượng đầu đạn trường hợp điều chỉnh áp suất khí thuốc Kết cho thấy, khối lượng đầu đạn giảm xuống 9000 kg/m3, giảm 41,7% khối lượng viên đạn thường, trường hợp đóng hết lỗ điều chỉnh áp suất khí thuốc, vận tốc lớn pít tơng – bệ khóa có giá trị lớn vận tốc lớn pít tơng bắn đạn trang bị mở hai lỗ điều chỉnh áp suất khí thuốc 14 Dựa vào kết khảo sát đồ thị hình 3.1, hình 3.2: khối lượng tương đối đầu đạn giảm Cm = 15000 kg/m3, giảm 68,8% khối lượng viên đạn thường, tăng thể tích buồng đốt lên 3,80.10-3 m3, tốc độ lớn pít tơng xung lực tác dụng lên pít tơng có giá trị tương đương bắn đạn thường lõi thép tích buồng đốt ban đầu 3,62.10-3 m3 Q(N.s) Cm(kg/m3 Hình 3.2 Mối quan hệ tổng xung lực tác dụng lên súng pít tơng thay đổi khối lượng đầu đạn trường hợp điều chỉnh áp suất khí thuốc 3.3 Ảnh hưởng số thông số kết cấu đến ổn định đạn đường bay uy lực xuyên thép đạn xuyên vỏ ổn định quay σ d Hình 3.3 Mối quan hệ hệ số ổn định quay đường kính phần tích cực khối lượng tương đối đầu đạn khác Điều kiện khảo sát xác định sau: chiều dài tương đối mũi đầu đạn chọn H  ; khối lượng tương đối phần vỏ thoát Cmv =1600 kg/m3 (tham khảo từ đạn 7,62×51mm M948 đạn 100 mm БM-8); mật độ vật liệu phần tích cực γtc = 14700 kg/m3; K = 1800; v0 tương ứng với Cm thỏa mãn điều kiện bền nòng, hoạt động máy tự động Khoảng khảo sát: khối lượng tương đối đầu đạn Cm = 9.103÷27.103 kg/m3; d  0,4 0,8 15 Từ kết cho thấy: khối lượng tương đối đạn tăng lên dẫn đến hệ số ổn định quay phần tích cực bị giảm Để đảm bảo điều kiện ổn định, khối lượng tương đối chọn 18.103 kg/m3 Chọn điều kiện ổn định quay σ ≥ 0,3, biểu diễn uy lực xuyên thép đạn theo hệ số ổn định quay Kết thể hình 3.4 Kết đồ thị cho thấy, uy lực xuyên thép đạn giá trị hệ số ổn định quay cự ly khác có xu hướng đạt cực trị b100 b200 d d Hình 3.4 Mối quan hệ uy lực xuyên thép đường kính d phần tích cực theo hệ số ổn định quay cự ly bắn 100m 200m Để đảm bảo hệ số ổn định quay cao uy lực xuyên thép tốt cự ly, đường kính d nên lựa chọn khoảng 0,55÷0,75, yêu cầu hệ số ổn định thấp lựa chọn đường kính lõi xuyên nhỏ, chọn hệ số ổn định cao chọn đường kính lõi xun lớn n(%) Hình 3.5 So sánh khả xuyên đạn xuyên thoát vỏ ổn định quay với đạn xuyên lõi thép thay đổi hệ số ổn định cự ly n – tỷ số chiều sâu xuyên thép đạn xuyên cỡ so với đạn xuyên lõi thép σ Lựa chọn thông số kết cấu đạn theo khả xuyên lớn hệ số ổn định khác So sánh kết tính tốn với đạn xuyên 7,62mm×54R xuyên lõi thép nhà máy Z113 sản xuất thử nghiệm, kết thể hình 3.5 Kết cho thấy: tùy thuộc vào việc lựa chọn 16 hệ số ổn định quay, đạn xun vỏ ổn định quay có khả xun tăng từ 39÷106% so với đạn xuyên thường cự ly 300m (39370.d), cự ly 100m 200m (13123.d 26246.d), khả xun tăng 40%÷95% 3.4 Ảnh hưởng số thông số kết cấu đến ổn định uy lực đạn xuyên cỡ kiểu lưu tuyến Khảo sát tương tự mục 3.3 với thông số đầu vào: A  1,21 ; bề dày vỏ đầu đạn δ = 0,07.d (tham khảo [5]); mật độ của: vỏ đầu đạn γvd = 7900 kg/m3; lõi xuyên γlx = 14700 kg/m3; cốc chứa lõi xuyên γc = 2700 kg/m3; K = 1800; bề dày đáy cốc nhôm chứa lõi xuyên hc = 0,20 Khoảng khảo sát: kích thước lõi xuyên d  0,4 0,8 ; khối lượng tương đối đầu đạn 12.103 kg/m3 ≤ Cm ≤ 27.103 kg/m3; v0 tương ứng với Cm thỏa mãn điều kiện bền nòng, hoạt động máy tự động σ Hình 3.6 Mối quan hệ hệ số ổn định quay với đường kính lõi xuyên theo khối lượng tương đối đầu đạn Cm d Trên đồ thị hình 3.6 thể kết khảo sát số trường hợp khối lượng tương đối đạn khác nhau: khối lượng tương đối đạn tăng lên, hệ số ổn định quay giảm xuống trênn(%) kích thước đường kính Hình 3.7 So sánh uy lực xuyên thép đạn xuyên kiểu lưu tuyến với đạn xuyên lõi thép có trang bị theo hệ số ổn định khác σ Để có hệ số ổn định cao, nên giảm khối lượng đầu đạn xuống 21.103 kg/m3 thấp Như vậy, kích thước đường kính lõi xuyên có giá trị nằm khoảng dlx = (0,55 0,75).d 17 Tính tốn chiều sâu xun thép đạn cự ly 13123.d, 26246.d 39370.d hệ số ổn định khác Chọn uy lực xuyên thép lớn hệ số ổn định, kết thể hình 3.7 Trong đó: n  b xlt b tb - bề dày xuyên tương đối đạn xuyên nhỏ cỡ kiểu lưu tuyến so với đạn xuyên lõi thép ; bxlt - bề dày tương đối thép đạn xuyên cỡ kiểu lưu tuyến xuyên được; btb - bề dày tương đối thép đạn xuyên lõi thép xuyên Theo kết trên, chọn hệ số ổn định quay lớn việc sử dụng vật liệu có mật độ lớn khơng hiệu đạn xuyên cỡ kiểu lưu tuyến Khi thiết kế đạn xuyên cỡ kiểu lưu tuyến, nên lựa chọn khối lượng tương đối đầu đạn khoảng 18000 kg/m3 nhằm đạt yêu cầu ổn định uy lực xuyên thép đạn Kết luận chương Trong chương tính tốn khảo sát theo mơ hình tốn xây dựng từ chương số liệu súng bắn tự động kiểu trích khí điển hình Một số kết thu được: - Khối lượng đầu đạn giảm, phải tăng khối lượng thuốc phóng giảm xung lượng thuốc phóng Ik để đưa áp suất pmax ≈ pcp, tận dụng tối đa điều kiện bền nòng cho phép nhằm đạt sơ tốc đầu đạn lớn đảm bảo điều kiện hoạt động máy tự động Trường hợp áp suất buồng khí giảm thấp khối lượng đạn nhỏ, xung lực áp suất khí thuốc tác động vào pít tơng khơng đủ trì hoạt động bình thường máy tự động, sử dụng phận điều chỉnh để điều chỉnh áp suất khí buồng khí Kết tính tốn súng PKMS cho thấy, khối lượng đầu đạn giảm 41,7% khối lượng đầu đạn thơng thường, khối lượng thuốc phóng lớn điều kiện nhồi, Ik đảm bảo để pmax ≈ pcp, máy tự động hoạt động khơng mở lỗ điều chỉnh áp suất khí thuốc buồng khí - Tăng W0 đồng thời tăng khối lượng thuốc phóng đến mật độ nhồi cho phép, thay đổi Ik để pmax ≈ pcp biện pháp cải thiện thơng số thuật phóng máy tự động giảm khối lượng đầu đạn Đồng thời, tăng W0 làm tăng thơng số thuật phóng đầu đạn - Tăng khối lượng thuốc phóng đến giới hạn mật độ nhồi, xung lượng Ik thay đổi để đảm bảo áp suất pmax ≈ pcp, lượng toàn phần phát bắn Etp đại lượng thay đổi trường hợp khối lượng đầu 18