nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu đến áp suất sơ tốc nhằm đảm bảo yêu cầu giảm thanh của đạn chống tăng theo nguyên lý 2 pít tông

Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về vũ khí giảm thanh, đạn giảm thanh nguyên lý pít tông thuận, đạn giảm thanh nguyên lý pít tông ngược và đạn giảm thanh NL2PT; - Nghiên cứu x

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

NGÔ PHI HÙNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN ÁP SUẤT, SƠ TỐC NHẰM ĐẢM BẢO YÊU CẦU GIẢM THANH CỦA ĐẠN CHỐNG TĂNG THEO NGUYÊN LÝ 2

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS TS Bùi Ngọc Hồi

2 TS Nguyễn Phúc Linh

HÀ NỘI - 2024

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu,kết quả trình bày trong bản luận án là trung thực và chưa từng được ai công bốtrong bất kỳ công trình nào khác, các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ

Tác giả luận án

Đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành bản luận án này

Tác giả xin chân thành cảm ơn Thủ trưởng Viện Khoa học và Công nghệquân sự, Viện Tên lửa và Phòng Đào tạo đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giảhoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu trong suốt quá trình thực hiện luận

án

Tác giả xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, chỉ huy Viện Vũ khí, Trung tâm

Đo lường Thử nghiệm vũ khí, Phòng Đạn nơi tôi đang công tác đã động viên,giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu vàthực hiện luận án

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, các Nhà khoa học trong vàngoài Quân đội, các đồng nghiệp, gia đình và người thân đã động viên, khích lệ,tận tình giúp đỡ tác giả trong quá trình làm luận án

Trân trọng Ngô Phi Hùngiii

MỤC LỤC

Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi

BẢNG .xiii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xiv MỞ ĐẦU 1 Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VŨ KHÍ GIẢM THANH VÀ ĐẠN

GIẢM THANH 6 1.1.

Nguyên nhân sinh ra âm thanh khi bắn và các giải pháp được ứng dụng để giảmthanh cho hệ vũ khí 6 1.1.1 Nguyên nhânsinh ra âm thanh khi bắn 6 1.1.2 Các giải pháp đượcứng dụng để giảm thanh 7 1.2 Trình bày các nghiên cứu

trong và ngoài nước về đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xilanh 13 1.2.1 Tình hình nghiên cứu đạngiảm thanh của nước ngoài 13 1.2.2 Tình hình nghiên cứu đạn giảmthanh trong nước 16 1.3 Những vấn đề tồn tại và hướng nghiên

cứu của luận 21 1.3.1 Những vấn đề tồntại 21 1.3.2 Hướng nghiên cứu của

luận án 22 Chương 2 - XÂY DỰNG MÔ HÌNH KẾT CẤU VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC MÔ TẢ CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐẠN CHỐNG TĂNG GIẢM THANH THEO NGUYÊN LÝ 2 PÍT TÔNG 24 2.1 Xây dựng mô hình kết cấu hệ vũ khí

CTGT2PT 24 2.1.1 Các yêu cầu đối với kết cấu của hệ vũ

khí CTGT2PT 24 2.1.2 Kết cấu của hệ vũ khíCTGT2PT 24 2.2 Xây dựng mô hình toán học mô

tả chuyển động của đạnCTGT2PT 25 2.2.1

Đặc điểm thuật phóng và các thời kỳ của hiện tượng bắn đạnCTGT2PT 25 2.2.2 Quy luật

cháy cơ bản của thuốc phóng và phương trình biểu

iv

diễn quy luật cháy của thuốc phóng 28 2.2.3 Các giả

thiết cơ bản khi xây dựng mô hình toán của đạnCTGT2PT 33 2.2.4 Xâydựng mô hình toán của đạn CTGT2PT 36 2.2.5 Hệ phươngtrình vi phân thuật phóng trong đạn CTGT2PT 44 2.2.6 Phương pháp giải

hệ phương trình vi phân TPT của đạnCTGT2PT 46 2.2.7 Giải bài

toán TPT đạn CTGT2PT theo lý thuyết 49 Chương 3 - KHẢO

SÁT ẢNH HƯỞNG MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN ÁP SUẤT, SƠ TỐC NHẰM ĐẢM BẢO YÊU CẦU GIẢM THANH CỦA ĐẠN CHỐNG TĂNG THEO NGUYÊN LÝ 2 PÍT TÔNG 54 3.1 Ảnh hưởng

khối lượng đạn và khối lượng pít tông trước đến áp suất và sơ tốc của đạnCTGT2PT 55 3.1.1 Ảnh hưởng khối lượng

đạn đến áp suất và sơ tốc của đạnCTGT2PT 55 3.1.2 Ảnh

hưởng khối lượng pít tông trước đến áp suất và sơ tốc của đạnCTGT2PT 56 3.2 Ảnh

hưởng áp suất cắt vành tai ống mồi đến áp suất và sơ tốc của đạnCTGT2PT 58 3.3.Ảnh hưởng hành trình chuyển động của pít tông đến áp suất và sơ tốc của đạnCTGT2PT 60 3.4 Ảnh hưởng kếtcấu pít tông và ống phóng (khe hở giữa pít tông và ống phóng) đến áp suất, sơtốc và khả năng giảm thanh của đạn CTGT2PT 61 3.5 Ảnh hưởng sự thay đổi

thể tích tự do của buồng đốt W 0 đến áp suất và sơ tốc của đạnCTGT2PT 64 3.6 Ảnh hưởng tổng hợp các

thông số kết cấu của đạn 65 Chương 4 - NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 71 4.1 Mục đích của nghiên

cứu thực nghiệm 71 4.2 Chế tạo đạn CTGT2PTcho thực nghiệm và chọn súng thử nghiệm 71 4.2.1 Lựa chọn kết cấu của

đạn 72

v

4.2.2 Lựa chọn các thông số kết cấu của đạn 74 4.2.3.Lựa chọn súng thử nghiệm cho đạn CTGT2PT cỡ 73 mm 76 4.3 Thựcnghiệm kiểm chứng các mô hình tính toán lý thuyết 77 4.3.1 Mụcđích thực nghiệm 77 4.3.2 Phương pháp

thực nghiệm 77 4.3.3 Kỹ thuật thựcnghiệm 80 4.3.4 Trình tự tiến hành thử

nghiệm 82 4.3.5 Kết quả thựcnghiệm 82 4.3.6 Đánh giá kết quả thực

nghiệm 87 KẾT

LUẬN 92 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 1

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

2b, 2c Chiều rộng và chiều dài của phần tử thuốc phóng, [m] 2e 1

Bề dày cháy trung bình của thuốc phóng, [m]

A Diện tích bề mặt vành khuyên đầu pít tông trước, [m2] a, b, c

Các hằng số của thuốc phóng

CTGT Chống tăng giảm thanh

CTGT2PT Chống tăng giảm thanh theo nguyên lý 2 pít tông

d Cỡ đạn, [m]

D Cỡ nòng súng (đường kính trong xi lanh, ống phóng), [m] D pt

Đường kính ngoài của pít tông, [m]

ĐLH Động lực học

e Bề dày cháy của thuốc phóng NBL-14 tại thời điểm xét, [m] E Mô

đun đàn hồi vật liệu pít tông trước [Pa]

e 1 Bề dày cháy ban đầu của thuốc phóng NBL-14, [m] f Lực

thuốc phóng NBL-14, [N.m/kg]

f 1 Hệ số ma sát trượt động giữa pít tông trước và thành ống phóng trước f 2

Hệ số ma sát trượt động giữa đạn và thành ống phóng trước F cmt Lực cản

của môi trường phía trước đầu đạn, [N] F’ cmt Lực cản của môi trường phía

trước cụm đối trọng, [N] F ct Lực cắt tai, [N]

F i Lực thứ i tác dụng lên phân tố khí, [N]

F lk Lực liên kết cụm pít tông trước và cụm pít tông sau, [N] f moi Lực

thuốc mồi, [N.s/kg]

F ms1 Lực ma sát giữa cụm pít tông trước và ống phóng trước, [N] F’ ms1

Lực ma sát giữa cụm pít tông sau và ống phóng sau, [N] F ms2 Lực ma sát

giữa đạn và thành nòng súng trước, [N] F’ ms2 Lực ma sát giữa cụm đối

trọng và thành nòng súng sau, [N] g Gia tốc trọng trường, [m/s2]

i Hệ số hình dạng đạn

I k Xung lượng toàn phần của áp suất khí thuốc trong thời gian thuốc

vii

phóng cháy, [Pa.s]

k Hệ số mũ đoạn nhiệt của khí thuốc

K 0 (k) Hàm của số mũ đoạn nhiệt

k 1 , k 2 Các hệ số hiệu chỉnh trong hệ phương trình thuật phóng trong l Quãng

đường chuyển động của cụm pít tông trước và đạn tại thời điểm đang xét, [m]

l bđ Chiều dài ban đầu của buồng đốt, [m]

l c Biến dạng của pít tông trước khi va đập vào gờ chặn ống phóng trước, [m]

L d Hành trình chuyển động của các pít tông, [m]

l t Hệ số hiệu chỉnh sơ tốc về nhiệt độ tiêu chuẩn của thuốc phóng l tptt Chiều dài phần trong của pít tông trước, [m]

L vd Chiều dài của viên đạn, [m]

m Khối lượng đạn, [kg]

M Khối lượng tổng của đạn và cụm pít tông trước (gồm pít tông trước và phần

còn lại của vỏ ống mồi), [kg]

M’ Khối lượng của súng sau khi bắn, [kg]

M 0 Khối lượng ban đầu của súng (trước khi bắn), [kg] m cpts Khối lượng cụm píttông sau (gồm pít tông sau, phần tai của vỏ ống mồi và bạc cắt), [kg]

m cptt Khối lượng cụm pít tông trước (gồm pít tông trước và phần còn lại của vỏ

ống mồi), [kg]

m dt Khối lượng đối trọng, [kg]

m omcl Khối lượng phần còn lại của vỏ ống mồi (sau khi bị cắt tai), [kg] m x

Khối lượng phân tố khí, [kg]

m’ omcl Khối lượng tổng của bạc cắt và phần tai của vỏ ống mồi (sau khi bị cắt),

[kg]

m pt Khối lượng cụm pít tông (trước; sau), [kg]

m ptt Khối lượng pít tông trước, [kg]

m pts Khối lượng pít tông sau, [kg]

m t Hệ số hiệu chỉnh áp suất về nhiệt độ tiêu chuẩn của thuốc phóng

viii

m x Khối lượng phân tố khí tại tọa độ x, [m]

n Hệ số mũ tính hệ số tổn thất nhiệt qua khe hở pít tông và ống phóng N Lực

va đập, [N]

NBL-11 Thuốc phóng hình lá, bề dày cháy 2e1=0,11mm

NBL-14 Thuốc phóng hình lá, bề dày cháy 2e1=0,14mm

NBL-34 Thuốc phóng hình lá, bề dày cháy 2e1=0,34mm

NBL-42 Thuốc phóng hình lá, bề dày cháy 2e1=0,42mm

NBL-62 Thuốc phóng hình lá, bề dày cháy 2e1=0,62mm

NCS Nghiên cứu sinh

NL2PT Nguyên lý 2 pít tông

N 1 Phản lực của thành ống phóng trước tác dụng lên cụm pít tông trước, [N]

N’ 1 Phản lực của thành ống phóng sau tác dụng lên cụm pít tông sau, [N] N 2

Phản lực của thành ống phóng trước tác dụng lên đạn, [N] N’ 2 Phản lực của

thành ống phóng sau tác dụng lên cụm đối trọng, [N] N max Lực va đập lớn nhất, [N]

p Áp suất trung bình thuật phóng, [Pa]

p’ Động lượng của đạn, [kg.m/s]

p 0 Áp suất ban đầu (áp suất cắt vành tai ống mồi), [Pa] p ct Áp

suất cắt vành tai ống mồi, [Pa]

p dpt Áp suất khí thuốc tại đáy các pít tông (khi pít tông chưa chuyển động),

[Pa]

p đo Áp suất khí thuốc đo được ở nhiệt độ t, [Pa]

p max Áp suất khí thuốc lớn nhất, [Pa]

p maxLT Áp suất khí thuốc lớn nhất theo lý thuyết, [Pa]

p maxTN Áp suất khí thuốc lớn nhất theo thực nghiệm, [Pa] p moi

Áp suất mồi, [Pa]

p pt Áp suất khí thuốc tác dụng lên đáy các pít tông (khi pít tông đã chuyển

động), [Pa]

PTVP Phương trình vi phân

p x Áp suất khí thuốc trên tiết diện x, [Pa]

r Bán kính trong pít tông trước (phần tiếp xúc với khí thuốc), [m]

R 2 Bán kính ngoài thân ống mồi, [m]

R2Bán kính ngoài bề mặt đầu pít tông trước, [m]

'

r v0 Sai lệch xác xuất sơ tốc của đạn, [m/s]

S Tiết diện lòng trong ống phóng, [m2]

S 1 Diện tích bề mặt chịu tác dụng trực tiếp của áp suất, [m2] S bia 1

Khoảng cách từ miệng nòng đến vị trí đặt bia thứ nhất, [m] S ct Diện

tích bề mặt vành tai ống mồi bị cắt, [m2]

S pt Diện tích tiết diện của pít tông, [m2]

S t Tổng diện tích tiết diện khe hở của 2 cặp pít tông - ống phóng, [m2] S tTB

Tổng diện tích tiết diện khe hở trung bình của 2 cặp pít tông - ống phóng, [m2]

t Thời gian chuyển động của cụm pít tông trước và đạn trong ống phóng (tính

từ lúc bắt đầu chuyển động đến thời điểm xét), [s] T Nhiệt độ của khí thuốc

trong buồng đốt, [oK]

t’ Nhiệt độ liều phóng thực tế khi bắn, [oK]

t’ 0 Nhiệt độ tiêu chuẩn (t 0 = +288oK)

T 1 Nhiệt độ cháy của thuốc phóng, [oK]

T bđ Nhiệt độ cháy ban đầu, [oK]

TCCNQP Tổng cục Công nghiệp quốc phòng

T d Nhiệt độ cháy của thuốc phóng, [oK]

TNCKT Tính năng chiến kỹ thuật

t k Thời điểm thuốc phóng cháy hết, [s]

t TPT Thời gian từ khi đạn bắt đầu chuyển động đến khi cụm pít tông trước va

đập vào ống phóng trước (theo bài toán TPT), [s]

T vd Động năng của đạn, [kg.m2/s2]

tông trước), [kg.m2/s2]

T vpt Động năng của cụm pít tông trước, [kg.m2/s2]

u Tốc độ cháy của thuốc phóng, [m/s]

v 0LT Sơ tốc của đầu đạn theo tính toán lý thuyết, [m/s] v 0TN Sơ

tốc của đầu đạn đo thực nghiệm, [m/s]

v 1 Vận tốc của bệ súng, [m/s]

vGia tốc chuyển động của cụm pít tông trước và đạn, [m/s2] vVéc tơ

vận tốc của bệ súng, [m/s]

1

v d Vận tốc của đạn khi pít tông trước đóng chặt vào ống phóng trước, [m/s]

vVéc tơ vận tốc của đạn khi được tách khỏi pít tông trước [m/s] d

v 'Véc tơ vận tốc của đối trọng, [m/s]

v max Vận tốc của đạn và pít tông trước khi pít tông trước đóng chặt vào ống

phóng trước, [m/s]

v x Vận tốc của khối chuyển động phía trước (bao gồm đạn và cụm pít tông

trước) ở tọa độ x, [m/s]

w Thể tích riêng của khí thuốc, [m3]

W Thể tích tự do của buồng đốt (thể tích không gian trong giữa 2 pít tông chứa

thuốc phóng), [m3]

W 0 Thể tích tự do ban đầu của buồng đốt (thể tích không gian trong giữa 2 pít

tông chứa thuốc phóng), [m3]

W700 Thiết bị đo thuật phóng ngoài sử dụng hiệu ứng Dopler x

Tọa độ của cụm pít tông trước và đạn, [m]

X Khoảng cách từ miệng nòng đến điểm giữa 2 bia đo vận tốc, [m].

xi

x 1 Khoảng cách từ khối tâm O1 của cụm pít tông đến bề mặt đầu của pít tông và

bề mặt gờ chặn của ống phóng khi pít tông va chạm vào gờ chặn(đồng thời chưa có biến dạng)

x 2 Khoảng cách từ khối tâm O2 của cụm pít tông đến bề mặt gờ chặn của ống

phóng sau khi cụm pít tông va đập với gờ chặn và biến dạng

x d Khoảng cách giữa tâm cản và tâm trọng lượng, [m] z Bề

dày cháy tương đối của thuốc phóng NBL-14 zTốc độ cháy

tương đối của thuốc phóng NBL-14

α Lượng cộng tích khí thuốc phóng NBL-14, [m3/kg] α moi

Lượng cộng tích khí thuốc mồi, [m3/kg]

ΔMật độ nhồi của thuốc phóng NBL-14, [kg/m3] Δ’ Thời gian tác

động của lực va đập vào pít tông trước, [s] Δ0 Khe hở lắp ghép giữa

pít tông và ống phóng, [m] ΔD(v) Sai lệch hàm Siasi

Δp max Sai số về áp suất khí thuốc, [Pa]

Δp t Lượng hiệu chỉnh áp suất về nhiệt độ tiêu chuẩn, [Pa] ΔS2bia

Khoảng cách 2 bia Start và bia Stop, [m]

Δt Thời gian chuyển động của đạn từ bia Start đến bia Stop, [s] Δt’ t Khoảng chênh lệch nhiệt độ thực tế so với nhiệt độ tiêu chuẩn, [oC] Δv0 Sai số về sơ tốc, [m/s]

Δv t Lượng hiệu chỉnh sơ tốc về nhiệt độ tiêu chuẩn, [m/s] δ Khối

lượng riêng của thuốc phóng NBL-14, [kg/m3] δ moi Khối lượng

riêng của thuốc mồi, [kg/m3]

ν Hệ số mũ quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng NBL-14 ρx Mật độ

khí thuốc tại tọa độ x, [kg/m3]

xii

FTổng các lực tác dụng lên phân tố khí, [N]

∑ i

i

σ0 Bề mặt cháy ban đầu của thuốc phóng

τ Nhiệt độ tương đối, [oK]

[τ ] Ứng suất cắt cho phép của vật liệu làm vỏ ống mồi, [MPa] τ Tốc

độ thay đổi của nhiệt độ tương đối, [oK/s] τ ct Ứng suất cắt tai vỏ ống

ψ 0Hệ số tính đến ảnh hưởng của lượng thuốc mồi ωc Khối

lượng thuốc NBL-14 đã cháy, [kg]

ωmoi Khối lượng thuốc mồi, [kg]

xiii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 2.1 Các tham số đầu vào để giải bài toán TPT

50 Bảng 3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng khối lượng đạn đến áp suất và sơtốc 55 Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng khối lượng pít tông trước đến ápsuất và sơ tốc 57 Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng áp suất cắt tai đến ápsuất và sơ tốc 59 Bảng 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng hành trình chuyển

động của pít tông

đến áp suất và sơ tốc

60 Bảng 3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng diện tích khe hở đến áp suất và sơtốc 62 Bảng 3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng thể tích buồng đốt đến ápsuất và sơ tốc 64 Bảng 3.7 Miền giá trị sơ bộ của một số TSKC và TSTKđạn CTGT2PT cỡ nòng 80 mm 66 Bảng 3.8 Các điểm cực trị của TSĐLH khikhảo sát sơ bộ ảnh hưởng tổng

hợp của các TSKC 68 Bảng

3.9 Giới hạn miền giá trị hợp lý một số TSKC và TSTK của đạnCTGT2PT 69 Bảng4.1 Thành phần, kích thước và đặc trưng của thuốc phóng hình lá NBL-14

73 Bảng 4.2 Bộ các TSKC đạn CTGT2PT cỡ 73 mm dùng cho chế tạo và thựcnghiệm 75 Bảng 4.3 Bộ các TSKC ống phóng CTGT2PT cỡ nòng 80 mmdùng cho thực nghiệm 76 Bảng 4.4 Kết quả đo sơ tốc của đạn CTGT2PT cỡ

73 mm 83 Bảng 4.5 Kết quả đo áp suất khí thuốc lớn nhấttrong ống phóng đạn CTGT2PT cỡ 73 mm 83 Bảng 4.6 Kết quả đo cường độ

âm thanh của đạn CTGT2PT cỡ 73 mm 84 Bảng 4.7 So sánh kết quả thực

nghiệm và tính toán lý thuyết bài toán TPT 88

xiv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang Hình 1.1 Mô hình kết cấu đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông thuận

9 Hình 1.2 Mô hình kết cấu đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông ngược

10 Hình 1.3 Mô hình nguyên lý cấu tạo chung và hoạt động của đạn giảm

thanh theo NL2PT

11 Hình 1.4 Sơ đồ khối quá trình làm việc đạn giảm thanh theoNL2PT 12 Hình 1.5 Đạn giảm thanh SP-4 và súngPSS 13 Hình 1.6 Đạn cối giảm thanh cỡ

45÷60 mm theo nguyên lý pít tông ngược 14 Hình 1.7 Súng cối 82 mm 2Б25

và đạn cối giảm thanh 3BO35 của Nga 14 Hình 1.8 Hệ vũ khí CTGTMMB Armbrust của Đức 15 Hình 1.9 Hệ vũ khí

CTGT Matador 15 Hình 1.10 Hệ vũkhí chống tăng DZJ-08 của Trung Quốc 16 Hình 1.11 Môhình cấu tạo của súng, đạn giảm thanh siêu nhỏ, bắn gần 17 Hình 1.12Kết cấu đạn giảm thanh pít tông thuận 18 Hình1.13 Cấu tạo súng và đạn cối giảm thanh theo nguyên lý pít tông ngược 18Hình 1.14 Súng và đạn CTGT theo nguyên lý 2 pít tông

19 Hình 2.1 Mô hình động lực học cơ

hệ 35 Hình 2.2 Sơ đồ khảo sát sự thayđổi trạng thái của khí thuốc 38 Hình 2.3 Mô hình biểu diễn lựccắt tai và áp suất cắt tai 41 Hình 2.4 Sơ đồ thuật toán giảibài toán TPT của CTGT2PT 49 Hình 2.5 Đồ thị vận tốc củađạn theo quãng đường và thời gian chuyển động của đạn 51 Hình 2.6 Đồ thị

áp suất khí thuốc theo quãng đường và thời gian chuyển động của đạn 52Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của áp suất và sơ tốc khi thay đổi

khối lượng đạn và đối trọng

56 Hình 3.2 Quá trình chuyển động của đạn trên hành trình L d

57 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của áp suất và sơtốc khi khối lượng

pít tông trước thay đổi

57 Hình 3.4 Mô hình biểu diễn trạng thái của đạn khi chưa chuyển

Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của áp suất và sơ tốc khi thể tích tự do ban đầu củabuồng đốt thay đổi 65 Hình 3.9 Sơ đồ thuật

toán khảo sát ảnh hưởng tổng hợp các TSKC đến áp suất và sơ tốc củađạn 67 Hình 4.1 Kết cấu đạn

CTGT2PT chuyên dùng (đạn maket) 72 Hình 4.2 Kết cấucủa pít tông, liều phóng và bộ phận phát hỏa 72 Hình 4.3 Kếtcấu cụm đối trọng 74 Hình 4.4Kết cấu súng CTGT2PT thử nghiệm 77 Hình4.5 Sơ đồ bố trí thiết bị đo sơ tốc W700 78Hình 4.6 Crusher kiểu vặn có diện tích pít tông 1 cm2 và trụ đồng hình nónΦ6x9,8 mm 79 Hình 4.7

Sơ đồ đo cường độ âm thanh đạn CTGT2PT cỡ 73 mm 80 Hình4.8 Thiết bị đo thuật phóng ngoài W700 81Hình 4.9 Thiết bị đo âm thanh đa kênh PULSE 3560Cvà cảm biến âm thanh

4189 82 Hình 4.10 Đồ thị âm thanh nền theo thời gian và theo tần số trướckhi bắn 87 Hình 4.11 Đồ thị âm thanh theo thời gian và theo tần số của đạn

CTGT2PT cỡ 73 mm 87

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án

Qua huấn luyện và chiến đấu của Quân đội các nước, không thể phủ nhận

ưu điểm của vũ khí không giật thông thường như các loại súng chống tăng

SCT-7, SCT-9, SCT-29… bởi có thể sử dụng nhiều loại đạn như đạn chống tăng, sátthương, nhiệt áp… có uy lực cao, hiệu quả tiêu diệt mục tiêu lớn Tuy nhiên,thực tế khi tác chiến trong môi trường đô thị và thành phố,việc sử dụng vũ khíkhông giật thông thường hoặc đạn cối là rất khó khăn (vì vũ khí không giật cầnkhông gian đủ rộng phía sau nòng súng để giải phóng luồng phụt, tránh gâynguy hiểm cho xạ thủ; hay đạn cối phải bắn cầu vồng, không thể bắn thẳng dophải sử dụng chính trọng lượng viên đạn làm năng lượng phát hỏa) Do đó yêucầu cần có một loại vũ khí với đạn có uy lực phần chiến đấu tương đương vớicác loại kể trên, có thể tác chiến được trong môi trường đô thị, bắn thẳng, xạ thủ

có thể phát hỏa khi không gian phía sau nòng súng hạn hẹp, chỉ 2÷3 m và có tínhnăng giảm thanh để đảm bảo yếu tố bí mật, bất ngờ Từ đó, hệ vũ khí chống tănggiảm thanh (CTGT) trong đó có vũ khí CTGT theo nguyên lý 2 pít tông(NL2PT) (sau đây gọi tắt là vũ khí CTGT2PT) ra đời đã đáp ứng được cơ bản

các yêu cầu tác chiến kể trên

Hệ súng và đạn CTGT, đặc biệt là loại theo NL2PT đã được nhiều nướctrên thế giới nghiên cứu thiết kế, chế tạo và đưa vào trang bị cho những lựclượng đặc biệt như đặc công, đặc nhiệm Ưu điểm nổi bật của hệ vũ khí này sovới vũ khí thông thường là có thể tác chiến trong không gian hẹp như thành phố,

đô thị, giảm tiếng nổ, lửa và khói ở đầu nòng súng, khi bắn đảm bảo tính bí mật,bất ngờ, đồng thời có kết cấu gọn nhẹ, tính cơ động cao, thao tác dễ dàng Dovậy hệ vũ khí này rất phù hợp để trang bị cho cá nhân của bộ đội đặc công Quânđội ta

Do đặc thù về quân sự, tính bí mật thông tin kỹ thuật quân sự nên các tàiliệu nghiên cứu sâu về hệ súng và đạn CTGT2PT hầu như không được phổ biến,không được tiếp cận; các tài liệu hiện tham khảo được đều ở dạng nguyên lýchung, mang tính thương mại, chủ yếu là giới thiệu các tính năng sản phẩm

2

Việc mua loại hệ vũ khí này từ nước ngoài để trang bị cho bộ đội đặc công đếnnay chưa thực hiện được Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ súng vàđạn CTGT2PT, đáp ứng tính năng chiến kỹ thuật đề ra để trang bị cho bộ độiđặc công có ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn quan trọng và có tính cấp thiếtđối với Quân đội ta

Xuất phát từ yêu cầu trên, trong những năm qua, nghiên cứu sinh (NCS)

đã thực hiện các đề tài nghiên cứu về hệ đạn CTGT2PT Các đề tài nghiên cứunày đã giải quyết được một số vấn đề thực tiễn, tuy nhiên còn thiếu những luận

cứ khoa học cho việc đánh giá ảnh hưởng của các thông số thiết kế đến quá trìnhlàm việc của súng, đạn, từ đó có thể lựa chọn hợp lý các thông số kết cấu, phục

vụ cho tính toán thiết kế, chế tạo đạn đạt hiệu quả cao

Đề tài luận án “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu đến

áp suất, sơ tốc nhằm đảm bảo yêu cầu giảm thanh của đạn chống tăng theo nguyên lý 2 pít tông” được NCS lựa chọn nhằm góp phần bổ sung, hoàn thiện

những vấn đề còn tồn tại nêu trên phục vụ trực tiếp cho tính toán, thiết kế, chếtạo đạn CTGT2PT

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng mô hình kết cấu và mô hình bài toán TPT đạn CTGT2PT,

phản ánh đúng bản chất quá trình động lực học của đạn;

- Xây dựng cơ sở khoa học cho việc tính toán lựa chọn hợp lý các thông

số kết cấu (TSKC) đạn CTGT2PT đáp ứng các yêu cầu về áp suất, sơ tốc và độ giảm thanh của đạn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a) Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là đạn CTGT2PT, trong đó tập trungkhảo sát cụ thể đối với đạn cỡ 73 mm, cỡ ống phóng 80 mm - là sản phẩm vũkhí mới, lần đầu tiên được nghiên cứu ở nước ta

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về vũ khí giảm thanh, đạn giảm thanh nguyên lý pít tông thuận, đạn giảm thanh nguyên lý pít tông ngược và đạn giảm thanh NL2PT; - Nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện mô hình kết cấu, mô hình bài toán động lực học của đạn CTGT2PT trong ống phóng;

- Khảo sát ảnh hưởng một số TSKC của đạn CTGT2PT đến áp suất và sơ tốc để đảm bảo độ giảm thanh của đạn;

- Nghiên cứu chế tạo đạn, bắn thực nghiệm xác định, đánh giá ảnh hưởng

của một số TSKC đến áp suất, sơ tốc và độ giảm thanh của đạn CTGT2PT 5 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm

- Vận dụng lý thuyết cơ bản về TPT của súng pháo thông thường để xâydựng, hoàn thiện mô hình bài toán TPT phù hợp với đặc điểm kết cấu và quátrình động lực học của đạn CTGT2PT Sử dụng phần mềm Matlab để lập trìnhgiải các bài toán TPT đã được luận án xây dựng, khảo sát ảnh hưởng của một sốTSKC đến áp suất, sơ tốc nhằm đảm bảo độ giảm thanh, làm cơ sở cho việc lựachọn hợp lý bộ TSKC của đạn CTGT2PT;

- Xây dựng phương pháp thực nghiệm đo áp suất khí thuốc, sơ tốc vàcường độ âm thanh của đạn phù hợp với đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việccủa đạn CTGT2PT cỡ đạn 73 mm, cỡ nòng 80 mm Từ kết quả thực nghiệmkiểm chứng, đánh giá sự phù hợp của các mô hình bài toán lý thuyết đã đượcluận án xây dựng; đồng thời đánh giá ảnh hưởng của khe hở lắp ghép giữa píttông và xi lanh đến độ giảm thanh của đạn CTGT2PT mà phương pháp lý thuyếthiện tại chưa giải quyết được

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

7 Bố cục của luận án

Bố cục của luận án gồm phần mở đầu, kết luận và 4 chương nội dung chính như sau:

Chương 1 - Tổng quan về vũ khí giảm thanh và đạn giảm thanh Tổng

quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về vũ khí giảm thanh theo

nguyên lý pít tông thuận, nguyên lý pít tông ngược và NL2PT; nguyên nhân sinh

ra tiếng nổ và giải pháp giảm tiếng nổ đầu nòng của hệ súng, đạn CTGT; nguyên

lý kết cấu, nguyên lý hoạt động và các yêu cầu tính năng chiến kỹ thuật của hệ súng, đạn CTGT

Chương 2 - Xây dựng mô hình kết cấu và mô hình toán học mô tả chuyển động của đạn CTGT2PT

Xây dựng mô hình kết cấu của đạn CTGT2PT, từ đó xây dựng mô hìnhtoán học mô tả chuyển động của pít tông trong ống phóng và các phương trìnhtoán học xác định mối quan hệ giữa các thông số kết cấu và các tham số độnglực học của đạn CTGT Giải bài toán động lực học làm cơ sở cho việc nghiêncứu tính toán, lựa chọn và đánh giá các thông số kết cấu

Chương 3 Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu đến áp suất, sơ tốc nhằm đảm bảo yêu cầu giảm thanh của đạn CTGT2PT Nghiên

cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu (kích thước, khối lượng, khe hở của pít tông, ống phóng, khối lượng của viên đạn…) đến áp suất, sơ tốc và đảm bảo

độ giảm thanh của đạn CTGT2PT

5

Chương 4 Nghiên cứu thực nghiệm

Xây dựng cơ sở lý luận và phương pháp tiến hành thử nghiệm đo và đánhgiá ảnh hưởng của một số tham số kết cấu đến áp suất, sơ tốc và độ giảm thanhcủa đạn CTGT2PT Thực nghiệm xác định ảnh hưởng của thông số kết cấu khe

hở giữa pít tông và ống phóng đến áp suất, sơ tốc và độ giảm thanh của đạn CTGT2PT Đánh giá kết quả thực nghiệm so với tính toán lý thuyết về xác địnhảnh hưởng của thông số kết cấu khe hở giữa pít tông và ống phóng đến áp suất,

sơ tốc nhằm đảm bảo độ giảm thanh của đạn CTGT2PT

6

Chương 1

Trong quá trình phát triển của hệ vũ khí - đạn, nỗ lực làm giảm tiếng nổđầu nòng súng (giảm âm thanh khi bắn) được các nhà khoa học trên thế giớidành nhiều thời gian, công sức nghiên cứu Bên cạnh giải pháp giảm thanh bằngống giảm thanh, việc giảm thanh bằng đạn cũng được quan tâm và đầu tư nghiêncứu Đạn giảm thanh được nghiên cứu phát triển sau ống giảm thanh; quá trìnhđộng lực học, giải pháp giảm thanh là do kết cấu của súng và đạn Chính vì vậy,

vũ khí đồng bộ với đạn có kết cấu nhẹ, dùng để tiêu diệt đối phương tầm gần,đặc biệt là hoạt động độc lập, bí mật

Trong chương này, luận án trình bày tổng quan về nguyên nhân sinh ra âmthanh khi bắn và các giải pháp được ứng dụng để giảm thanh; các yêu cầu chấtlượng của đạn CTGT; tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước vềđạn giảm thanh, trọng tâm là đạn giảm thanh NL2PT làm cơ sở cho việc địnhhướng các nội dung cần tập trung nghiên cứu của luận án

1.1 Nguyên nhân sinh ra âm thanh khi bắn và các giải pháp được ứng dụng

để giảm thanh cho hệ vũ khí

1.1.1 Nguyên nhân sinh ra âm thanh khi bắn

Trong quá trình làm việc của súng pháo, đầu đạn chuyển động được là nhờquá trình cháy của thuốc phóng tạo ra nhiệt độ và áp suất cao giãn nở sinh côngđẩy đầu đạn chuyển động Khi đầu đạn bay ra khỏi nòng, lập tức sẽ gây ra tiếng

nổ Tiếng nổ đầu nòng súng pháo khi bắn chủ yếu gây ra bởi các nguyên nhânsau

[4-5], [8-11], [21]:

- Khí thuốc có áp suất và nhiệt độ cao phụt ra khỏi miệng nòng giãn nởthành “sóng va” trong không khí, chuyển động với vận tốc trên âm Sóng va lanrộng, yếu dần và chuyển thành sóng âm tiếp tục truyền đi trong môi trường.Nguyên nhân là do sự giãn nở va đập giữa áp suất khí thuốc phóng với môitrường không khí, sự chênh lệch giữa áp suất khí thuốc phụt ra từ miệng nòng và

áp suất môi trường càng cao thì tiếng nổ càng lớn

sử dụng vũ khí, nhất là những vũ khí sử dụng để tiêu diệt đối phương ở tầm gầnhoặc những chỗ đông người và đòi hỏi tính bí mật, bất ngờ Thông thường, cácyếu tố này tỷ lệ thuận với động năng của đạn khi ra khỏi nòng, liên hệ mật thiếtvới khả năng sát thương, tầm bắn của đầu đạn Khi nhu cầu cần tầm bắn xa, khả

năng sát thương lớn thì vũ khí không cần thiết phải giảm tiếng nổ đầu nòng.Ngược lại, khi cần bí mật, bất ngờ, tầm gần thì việc giảm tiếng nổ đầu nòng làcần thiết và có thể làm giảm thanh Chính vì vậy, tùy theo yêu cầu chiến kỹ thuật

mà mỗi loại vũ khí cần phải có kết cấu phù hợp, trang bị cho từng loại lực lượng

cụ thể, trong đó có vũ khí giảm thanh

1.1.2 Các giải pháp được ứng dụng để giảm thanh

Giải pháp được ứng dụng để giảm thanh cho các loại vũ khí nhiệt độngkín dùng áp suất khí thuốc làm lực đẩy đầu đạn chính là làm giảm áp suất khíthuốc đầu nòng khi đạn ra khỏi nòng [2], [13-15], [18-19], [21], [25], cụ thể:

- Lắp ống giảm thanh: giải pháp này làm giảm nhỏ sự giãn nở, va đập củakhí thuốc vào môi trường không khí (giảm sự chênh lệch áp suất) thông qua kếtcấu vũ khí Ống giảm thanh có tác dụng tăng thể tích buồng chứa khí thuốctrước khi đạn chuyển động ra khỏi miệng nòng súng hoặc giảm nhiệt độ khíthuốc (khi sử dụng bộ hấp thụ nhiệt bên trong có bột kim loại dễ hấp thụ nhiệt),nhờ đó, đã làm giảm áp suất khí thuốc va đập với môi trường không khí nên cótác dụng giảm thanh cho hệ vũ khí;

- Điều chỉnh thuốc phóng và khối lượng đầu đạn: giải pháp này làm giảm

áp suất khí thuốc, lượng khí thuốc phụt ra khỏi miệng nòng súng Mô hình kếtcấu loại đạn giảm thanh này giống như đạn chiến đấu thông thường nhưng có

- Ngăn cách phần lớn khí thuốc giãn nở, va đập vào môi trường không khí thông qua kết cấu của đạn dựa theo nguyên lý pít tông - xi lanh Trong các giải pháp giảm áp suất trên, hai giải pháp đầu đã được nhiều tác giả nghiên cứu và

được trình bày cụ thể trong [14-15] Luận án tập trung vào giải pháp thứ 3: giảm

áp suất cho hệ vũ khí bằng cách ngăn cách phần lớn khí thuốc giãn nở, va đập vào môi trường không khí thông qua kết cấu của đạn dựa theo nguyên lý pít tông

- xi lanh

Bản chất của giải pháp này là sử dụng kết cấu và lựa chọn hợp lý TSKCcủa cặp pít tông - xi lanh để làm giảm tối đa khí thuốc thoát ra ngoài khi thựchiện một phát bắn Giải pháp giảm thanh này có thể thực hiện theo hai hướngkhác nhau:

- Nguyên lý thứ nhất: được thực hiện trong lòng viên đạn (giảm thanh theo nguyên lý 1 pít tông là pít tông thuận hoặc pít tông ngược) [13], [19], [24]; -Nguyên lý thứ hai: được thực hiện trong lòng súng (giảm thanh theo NL2PT là

sự kết hợp giữa pít tông thuận và pít tông ngược) [6], [34], [37] 1.1.2.1 Đạn giảm thanh theo nguyên lý 1 pít tông

* Đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông thuận [14-15], [19], [21], [24] Đạngiảm thanh theo nguyên lý pít tông thuận là đạn được chế tạo theo nguyên lý chỉ

có 1 pít tông mà khi bắn pít tông chuyển động trong xi lanh (hoặc vỏ liều) cùngchiều với chiều chuyển động của đầu đạn Nguyên lý pít tông thuận thường được

áp dụng cho các loại đạn cỡ nhỏ, có tầm bắn gần như hệ

9

súng và đạn con Do đặc điểm nguyên lý kết cấu, nên gần như khí thuốc sinh rakhi bắn được giữ lại trong vỏ liều của đạn nên gần như không còn tiếng nổ đầunòng do sự chênh lệch áp suất gây ra, mà chỉ còn âm thanh do sự va chạm giữacác chi tiết cơ khí của súng tạo nên

Về mặt giải pháp kết cấu, đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông thuận cónhiều phương án kết cấu khác nhau, dưới đây giới thiệu mô hình nguyên lý kếtcấu và làm việc cho một loại mẫu đạn (Hình 1.1)

Hình 1.1 Mô hình kết cấu đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông

thuận 1 Cụm mồi; 2 Thân vỏ liều; 3 Pít tông; 4 Đầu đạn

Theo sơ đồ nguyên lý (Hình 1.1): khi bắn, búa đập vào cụm mồi gây pháthỏa hạt lửa, mồi cháy thuốc phóng, thuốc phóng cháy giãn nở sinh công đẩy píttông và đầu đạn chuyển động Đến cuối thời kỳ bắn, pít tông bị chặn lại, mặt vátcủa pít tông ép sát mặt vát của thân vỏ liều (xi lanh) bịt kín khí thuốc phóngtrong xi lanh, do đó khi bắn không gây tiếng nổ, khói và chớp lửa đầu nòng, sauthời kỳ này thì đầu đạn chuyển động như một viên đạn thông thường Sản phẩmcháy hoàn toàn nằm trong buồng kín và được giữ lại trong vỏ liều, phần bay đichỉ có đầu đạn, phần giữ lại gồm vỏ liều, pít tông và sản phẩm cháy do thuốcphóng tạo ra

* Đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông ngược [19], [21], [24] Đạn giảm thanhtheo nguyên lý pít tông ngược là đạn được chế tạo theo nguyên lý có 1 pít tông

mà khi bắn xi lanh chuyển động trượt tương đối so với pít tông theo chiềuchuyển động của đầu đạn (pít tông tỳ sát vào cán truyền lực của súng, cùng vớisúng có xu hướng chuyển động về phía sau, ngược chiều với chiều chuyển độngcủa đầu đạn) Nguyên lý pít tông ngược thường được áp dụng cho các loại đạn

cối Do đặc điểm nguyên lý kết cấu của đạn này nên gần

hạt lửa mồi cháy thuốc phóng cầu Khi áp suất trong buồng đốt (buồng pít tông)tăng lên đến một giá trị nhất định thì vành tai của pít tông bị cắt, áp suất khíthuốc tiếp tục tăng và giãn nở Do pít tông được tỳ vào đầu cán truyền lực củasúng nên xi lanh mang đầu đạn chuyển động đi lên, đến khi mặt côn của pít tông

và xi lanh đóng chặt lại, khí thuốc bị bịt kín trong xi lanh ngừng giãn nở; đạnbay ra khỏi nòng súng như một viên đạn cối thông thường

1.1.2.2 Đạn giảm thanh theo nguyên lý 2 pít tông

Đạn giảm thanh theo NL2PT là khi bắn 2 pít tông chuyển động trượt tươngđối so với xi lanh (ống phóng) theo 2 chiều ngược nhau; pít tông trước chuyểnđộng cùng với đạn, đẩy đạn về phía trước; pít tông sau chuyển động cùng với đốitrọng, đẩy đối trọng về phía sau NL2PT thường được áp dụng cho các loại đạnbắn trên súng không giật Do đặc điểm nguyên lý kết cấu của đạn này nên gầnnhư khí thuốc sinh ra khi bắn được giữ lại hoàn toàn trong xi lanh (ống phóng)cùng 2 pít tông nên giảm thiểu tiếng nổ đầu nòng [4], [6], [15], [18-19], [24]

Nguyên lý cấu tạo chung của đạn giảm thanh theo NL2PT được thể hiện trên Hình 1.3 [6]

11

Hình 1.3 Mô hình nguyên lý cấu tạo chung và hoạt động của đạn giảm thanh

theo NL2PT Theo sơ đồ nguyên lý (Hình 1.3): khi bắn, mồi lửa điện cháy, mồi cháythuốc đen trong ống mồi, khi áp suất trong ống mồi tăng lên đến một giá trị nhấtđịnh thì ống giấy của cụm ống mồi bị đột qua lỗ trên thân ống mồi, khí thuốctràn ra ngoài, nhiệt lượng cháy của thuốc mồi mồi cháy thuốc phóng của liềuphóng Khí thuốc phóng sinh ra trong thể tích không đổi của buồng đốt làm áp

suất tăng lên đến giá trị nhất định làm vành tai của ống mồi bị cắt (phá vỡ liênkết giữa cụm pít tông trước và sau), áp suất khí thuốc tiếp tục tăng và giãn nởđẩy 2 cụm pít tông chuyển động về 2 phía (pít tông trước với ống mồi và đạnchuyển động về phía trước, pít tông sau với bạc cắt và đối trọng chuyển động vềphía sau) Khi 2 pít tông gặp gờ chặn thì các pít tông đó sẽ bị dừng lại, đóng chặt

2 đầu ống phóng, khí thuốc ngừng giãn nở, đạn và đối trọng bay ra khỏi ốngphóng với một vận tốc xác định, kể từ thời điểm này đạn bay như một viên đạnthông thường [6], [34]

Như vậy có thể thấy quá trình làm việc của hệ vũ khí giảm thanh theoNL2PT cũng là một máy nhiệt thực hiện quá trình biến đổi hóa năng của thuốcphóng thành nhiệt năng, từ nhiệt năng biến đổi thành động năng tạo chuyểnđộng cho đạn, đối trọng và các cơ cấu khác của súng (Hình 1.4) [4], [8], [21],[30]

12

Hình 1.4 Sơ đồ khối quá trình làm việc đạn giảm thanh theo NL2PT

Trong sơ đồ trên, các trạng thái 1, 3, 5 là trạng thái quá trình làm việc biểudiễn năng lượng và vật mang năng lượng; các trạng thái 2, 4, 6 biểu diễn quátrình thay đổi năng lượng Quá trình làm việc của đạn giảm thanh theo NL2PTkhi thực hiện một phát bắn bao gồm 3 quá trình cơ sở:

- Quá trình cháy và tạo khí: là quá trình biến đổi hóa năng thành nhiệt năng, sản phẩm cháy (khí thuốc) là môi chất công tác;

- Quá trình giãn nở của khí thuốc: là quá trình biến đổi nhiệt năng thành

cơ năng;

- Quá trình chuyển động của khí thuốc, 2 pít tông và đạn

Đây là các quá trình phức tạp, tổ hợp của các quá trình nhiệt động vàchúng liên kết với nhau bằng các mối quan hệ hai chiều Ví dụ quá trình cháy

của thuốc phóng tạo ra sản phẩm cháy sẽ chi phối quá trình giãn nở sinh công,đồng thời ngược lại quá trình giãn nở lại tác động trở lại đối với quá trình cháy

Tính chất phức tạp của quá trình xảy ra khi bắn là nguyên nhân gây nênnhiều khó khăn trong quá trình nghiên cứu thiết kế Để đơn giản nhưng vẫn đảmbảo độ chính xác trong quá trình nghiên cứu, người ta thường sử dụng một sốgiả thiết hợp lý để mô hình hóa hệ thống và mô tả quá trình thực hiện một phátbắn bằng các giai đoạn theo các quá trình cơ sở trên Trên cơ sở mô hình xâydựng được, ta có thể xác định các quy luật cơ bản, cùng với các công cụ toánhọc có thể tìm được lời giải của bài toán đặt ra một cách gần đúng, sau đó thôngqua thực nghiệm sẽ tìm được kết quả phù hợp với thực tế thông qua các hệ sốthực nghiệm

13

1.2 Trình bày các nghiên cứu trong và ngoài nước về đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xi lanh

1.2.1 Tình hình nghiên cứu đạn giảm thanh của nước ngoài Sự ra đời của đạn

giảm thanh đã giải quyết một vấn đề quan trọng về chiến kỹ thuật đó là đảm bảo tính bí mật, bất ngờ và tính cơ động do khi bắn hệ vũ khí này làm giảm tối đa tiếng nổ đầu nòng, khói, lửa và trọng lượng nhẹ, do đó hệ vũ khí này rất phù hợp

để trang bị cho các lực lượng làm nhiệm vụ đặc biệt như lực lượng đặc nhiệm,

bộ đội đặc công [6], [14-15], [18-19], [24] Chính vì vậy nhiều nước trên thế giới có nền công nghiệp tiên tiến đã đầu tư nghiên cứu thiết kế, chế tạo và đưa vào trang bị các loại đạn giảm thanh theo nguyên lý 1 pít tông (thuận và ngược)

và NL2PT Các công trình nghiên cứu đều là bí mật quân sự của các nước, không được công bố mà chỉ đưa ra các mẫu súng, đạn đạng chào hàng thương mại, do đó NCS không thể tiếp cận được với các mô hình toán đã được nước ngoài nghiên cứu Một số sản phẩm đạn giảm thanh theo các nguyên lý đã được

trình bày ở trên, được chào hàng điển hình như sau: 1.2.1.1 Đạn giảm thanh theo nguyên lý 1 pít tông

a Đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông thuận

Đạn giảm thanh nguyên lý pít tông thuận đã được Liên Xô nghiên cứu,chế tạo từ những năm của thập kỷ 60 của thế kỷ XX và đưa vào trang bị như:đạn giảm thanh 7,62 mm PZA, PZAM; đạn giảm thanh 7,62 mm SP-2, SP-3, SP-

4 Các loại đạn này cơ bản giải quyết được yêu cầu chiến thuật là giảm thanh khibắn, không có khói, lửa ở đầu nòng Tuy nhiên, kết cấu và công nghệ chế tạocòn khá phức tạp, súng để bắn đạn này chưa phát huy được sự linh hoạt trong sửdụng Hình 1.5 là kết cấu đạn giảm thanh SP-4 và súng PSS [19], [24], [34]

Hình 1.5 Đạn giảm thanh SP-4 và súng PSS

14

b Đạn giảm thanh nguyên lý pít tông ngược

Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã thiết kế, sản xuất và đưa vào trang

bị cho quân đội các loại đạn cối giảm thanh hoạt động theo nguyên lý pít tôngngược (Hình 1.6) Điển hình cho hệ vũ khí này là hệ cối giảm thanh 51 mmFLY-K 8111 TN của Pháp, hệ cối giảm thanh 50 mm NORINCO của TrungQuốc, hệ cối giảm thanh Delta 60 mm của Georgia Tính năng cơ bản của cácloại đạn này như sau: cỡ đạn 45÷60 mm, chiều dài viên đạn 300÷311 mm, khốilượng đạn 0,7÷1,2 kg, tầm bắn lớn nhất 400÷800 m, mức âm thanh theo tần sốkhi bắn 52÷65 dB (đo ở khoảng cách 100 m) [19], [24], [34]

Hình 1.6 Đạn cối giảmthanh cỡ 45÷60 mm theo nguyên lý pít tông ngược Ngoài ra, trong những nămgần đây, Liên bang Nga cũng đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ cối giảm thanh

cỡ 82 mm hoạt động theo nguyên lý pít tông ngược (Hình 1.7) Các tính năng kỹ

thuật cơ bản của đạn: cỡ đạn 82 mm, khối lượng đạn 3,3 kg, bán kính sát thương

12 m, sơ tốc 122 m/s, tầm bắn lớn nhất 1.200 m Sản phẩm đã được trang bị cho

lực lượng đặc nhiệm của Nga [19], [24], [34]

Hình 1.7 Súng cối 82 mm 2Б25 và đạn cối giảm thanh 3BO35 của Nga

15

1.2.1.2 Đạn chống tăng giảm thanh theo nguyên lý 2 pít tông

Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã phát triển và trang bị cho quân đội

hệ vũ khí chống tăng hoạt động theo NL2PT với nhiều tính năng ưu việt nhưsúng có độ giật thấp, bắn được trong một không gian hẹp do không có luồng lửaphía sau nòng súng, không gây nguy hiểm cho xạ thủ Điển hình cho hệ vũ khínày là hệ MBB Armbrust của Đức (Hình 1.8) với bộ đạn gồm cả đạn xuyên lõm

và đạn sát thương Tính năng cơ bản của hệ vũ khí, đạn này như sau: cỡ đạn 67mm; chiều dài toàn bộ của hệ súng và đạn 850 mm; khối lượng đạn 2,2 kg; tầmbắn lớn nhất 1.500 m; khoảng cách vật cản phía sau miệng nòng súng an toàncho xạ thủ khi bắn không nhỏ hơn 2 m; mức âm thanh theo tần số khi bắn khônglớn hơn 65 dB (đo ở khoảng cách 100 m) [6], [34-36]

a)b)

Hình 1.8 Hệ vũ khí CTGT MMB Armbrust của Đức

a) Hệ súng và đạn; b) Đạn Armbrust 67

Từ năm 2000, các nước Đức, Israel và Singapore đã hợp tác nghiên cứu pháttriển Armbrust lên thành hệ vũ khí Matador, gồm 03 loại đạn là đầu nổ đa năngMatador-MP, đầu nổ xuyên tường Matador-WB và Matador-AS (Hình 1.9)

Hình 1.9 Hệ vũ khí CTGT Matador Tính năng kỹ chiến thuật Matador: cỡ nòng 90 mm; khối lượng súng 8,9kg; khối lượng đạn: (1,1÷4,1) kg; chiều dài súng: 1 m; tầm bắn hiệu quả đến(120÷500) m

Ngoài ra, từ năm 2000÷2008 Trung Quốc đã nghiên cứu phát triển hệ vũ

16

khí DZJ-08 (Hình 1.10) và đưa vào biên chế chính thức [6], [34] với bộ đạn gồm

cả đạn xuyên lõm và đạn sát thương Tính năng cơ bản của hệ vũ khí, đạn này như sau: cỡ nòng súng 80 mm; chiều dài toàn bộ của hệ súng và đạn 970 mm; khối lượng đạn 1,6 kg; tầm bắn lớn nhất 2.000 m; khoảng cách vật cản phía sau miệng nòng súng an toàn cho xạ thủ khi bắn ≥ 2 m; mức âm thanh theo tần số khi bắn ≤ 70 dB (đo ở khoảng cách 100 m) [6], [34-36]

Nòng súng

Đối trọng Píttông sau Cụmliều mồi Píttông trướcĐộng cơ Đầuđạn Hình 1.10

Hệ vũ khí chống tăng DZJ-08 của Trung Quốc

Do tính bí mật quân sự nên các công trình nghiên cứu về đạn CTGT2PThầu như không được công bố, chủ yếu là giới thiệu về kết cấu chung, tính năng

và tác dụng của đạn Các hình ảnh về kết cấu chung và các tính năng kỹ thuật cơbản của đạn thu thập được của nước ngoài là tài liệu tham khảo để tác giả nghiêncứu, xây dựng mô hình kết cấu và các mô hình bài toán ĐLH của đạn

1.2.2 Tình hình nghiên cứu đạn giảm thanh trong nước

1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu vũ khí giảm thanh theo nguyên lý 1 pít tông a Tình hình nghiên cứu vũ khí giảm thanh theo nguyên lý pít tông thuận Đối với hệ

vũ khí giảm thanh theo nguyên lý pít tông thuận, đã có một số công trình nghiêncứu:

Công trình [14-15] đã thiết kế, chế thử súng ngắn siêu nhỏ, giảm thanh, bắn gần theo nguyên lý pít tông thuận (Hình 1.11) Đây là kết hợp giữa đạn và

17

nòng súng để tạo ra hiệu ứng giảm thanh khi bắn Việc kết hợp nòng súng làm xilanh đã tạo ra mẫu súng có kích thước nhỏ gọn, dễ ngụy trang khi làm nhiệm vụ.Mẫu sản phẩm tạo ra tương đối hoàn chỉnh về tính năng chiến kỹ thuật đó là: vũkhí siêu nhỏ, hoạt động tin cậy, chính xác, uy lực sát thương đảm bảo ở cự lygần, độ giảm thanh đáp ứng được yêu cầu Hệ vũ khí siêu nhỏ giảm thanh bắnđạn chì và đạn tên có tầm bắn hiệu quả 3 m, sơ tốc 160 m/s, mức âm thanh theo

thời gian ở đầu nòng súng 110 dB, trọng lượng đầu đạn 2,6 gam Tuy nhiên hạnchế của sản phẩm này là sau khi bắn phải chờ một thời gian mới thay được nòngsúng và đạn do đó mức độ linh hoạt khi sử dụng chưa được cao

Hình 1.11 Mô hình cấu tạo của súng, đạn giảm thanh siêu nhỏ, bắn gần

1 Nòng súng; 2 Đạn; 3 Vỏ liều; 4 Thuốc phóng; 5 Thuốc mồi; 6.

Vành thuốc nhạy; 7 Khóa nòng; 8 Kim hỏa; 9 Thân súng

Trong công trình [1], tác giả đã đưa ra mô hình kết cấu của súng côn quay

và một số mẫu đạn triệt âm kiểu PZAM Mẫu đạn triệt âm được tạo ra hoạt độngtheo nguyên lý pít tông thuận, hành trình chuyển động của pít tông ngắn, sơ tốcđầu đạn 175 m/s, mức âm thanh theo thời gian ở đầu nòng súng 132 dB Côngtrình nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu và thử nghiệm nguyên lý,chưa được ứng dụng vào thực tiễn

Công trình [24], đã xây dựng mô hình kết cấu đạn giảm thanh pít tôngthuận (Hình 1.12), đồng thời đã bổ sung, hoàn thiện bài toán thuật phóng trongcủa đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông thuận Khảo sát và đánh giá đượcảnh hưởng của một số thông số kết cấu và động lực tới giảm thanh và khả nănglàm việc của đạn Từ kết quả nghiên cứu đã chế tạo thành công đạn giảm thanhtheo nguyên lý pít tông thuận Qua thử nghiệm bước đầu đã khẳng định được uylực, độ tin cậy làm việc và độ giảm thanh của đạn Tuy nhiên, do kết cấu và hoạtđộng của đạn CTGT2PT có nhiều điểm khác biệt so với đạn giảm thanh pít tôngthuận nên cần được nghiên cứu bổ sung cả về kết cấu và bài toán TPT

18

Hình 1.12 Kết cấu đạn giảm thanh pít tông thuận

1 Xi lanh; 2 Đầu đạn; 3 Pít tông; 4 Thuốc phóng; 5 Bộ phát hỏa

a Bậc giữ; b Vai pít tông; c Gờ pít tông; d Bậc chặn

b Tình hình nghiên cứu vũ khí giảm thanh theo nguyên lý pít tông ngược

Đối với hệ vũ khí giảm thanh theo nguyên lý pít tông ngược, đã có một số công trình nghiên cứu:

Công trình [13], [19] đã nghiên cứu, đưa ra mẫu súng và đạn cối giảmthanh cỡ 50 mm tương tự một số mẫu súng và đạn cối giảm thanh của Pháp vàTrung Quốc Trong quá trình nghiên cứu, trải qua các giai đoạn, kết cấu súng vàđạn cối giảm thanh cỡ 50 mm đã được hoàn thiện dần, Hình 1.13

bổ sung cơ sở lý luận về bài toán thuật phóng trong và cơ sở xây dựng mô hình kết cấu đạn cối giảm thanh theo nguyên lý pít tông ngược Đánh giá ảnh hưởng của một số thông số kết cấu cơ bản đến tham số động lực học, độ giảm thanh, ổnđịnh chuyển động và độ chính xác của đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông ngược Luận án đã trực tiếp góp phần vào hoàn thiện cơ sở tính toán, thiết kế, chế tạo đạn cối giảm thanh cỡ 50 mm theo nguyên lý pít tông ngược Cũng giống

như đạn giảm thanh pít tông thuận, do kết cấu và nguyên lý làm việc của đạn giảm thanh pít tông ngược khác với đạn CTGT2PT nên bài toán TPT của đạn

CTGT2PT cần được nghiên cứu bổ sung, hoàn thiện 1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu vũ khí giảm thanh theo nguyên lý 2 pít tông Đối với hệ vũ khí CTGT2PT, có

kết cấu và nguyên lý hoạt động khác với vũ khí theo các nguyên lý kể trên

Trong các công trình [6] các tác giả đã nghiên cứu thiết kế bước đầu cơbản thành công nguyên lý hệ súng và đạn chống tăng giảm thanh, không giật,không luồng phụt hoạt động theo nguyên lý 2 pít tông Tuy nhiên, tác giả chủyếu giải quyết vấn đề chế tạo đạn và súng, chưa đi sâu nghiên cứu về học thuậtcũng như các vấn đề liên quan tới nguyên lý kết cấu, hoạt động, giảm thanh

Do không có mẫu súng và đạn CTGT2PT của nước ngoài cùng nguyên lýkết cấu của súng, đạn, nhóm tác giả đã dựa trên hình ảnh của một số mẫu súng,đạn CTGT2PT của Đức và Trung Quốc, tự nghiên cứu xây dựng, hoàn thiện dầntrong quá trình thực hiện Kết cấu súng và đạn CTGT2PT cỡ nòng 80 mm đượcthể hiện trên Hình 1.14 [6]

Hình 1.14 Súng và đạn CTGT theo nguyên lý 2 pít tông

20

Nguyên lý hoạt động của đạn: Khi bắn, mồi lửa điện cháy nhờ nguồn điện

ma nhê tô từ bên ngoài, mồi cháy thuốc đen trong ống mồi, khi áp suất trong ống

mồi tăng lên đến một giá trị p moi thì ống giấy của cụm ống mồi bị đột qua lỗ trênthân ống mồi, khí thuốc tràn ra ngoài, nhiệt lượng cháy của thuốc mồi mồi cháythuốc phóng của liều phóng Khí thuốc phóng sinh ra trong thể tích không đổi

của buồng đốt làm áp suất tăng lên đến một giá trị nhất định p ct làm vành tai củaống mồi bị cắt (phá vỡ liên kết giữa cụm pít tông trước và sau); áp suất khí thuốctiếp tục tăng và giãn nở đẩy 2 cụm pít tông chuyển động về 2 phía (pít tôngtrước với phần còn lại của ống mồi và đạn chuyển động về phía trước; pít tôngsau với bạc cắt, tai nối của ống mồi và đối trọng chuyển động về phía sau) Khi

2 pít tông gặp gờ chặn ở 2 đầu ống phóng thì dừng lại, đóng chặt 2 đầu ống

phóng, khí thuốc ngừng giãn nở, đạn và đối trọng bay ra khỏi ống phóng vớimột vận tốc xác định như một viên đạn thông thường [6]

Nhìn chung, các công trình nghiên cứu về đạn CTGT2PT nêu trên đã đạtđược kết quả nhất định về mặt nguyên lý kết cấu, xây dựng được cơ sở nhất định

về mặt lý thuyết cũng như đạt được một số tính năng của sản phẩm Cụ thể:

- Về kết cấu: kết cấu đạn CTGT2PT đã xây dựng tương đối hợp lý, đạnhoạt động theo nguyên lý 2 pít tông, quá trình ĐLH khi bắn diễn ra hoàn toàngiữa 2 pít tông, xi lanh, hệ vũ khí hoạt động tin cậy

- Về cơ sở tính toán, thiết kế: đã áp dụng bài toán TPT của súng pháothông thường để tính toán TPT của đạn CTGT2PT, tính toán TPN, tính toánkiểm bền vũ khí CTGT2PT cỡ 80 mm

Các tham số kỹ thuật cơ bản của đạn CTGT2PT cỡ nòng 80 mm [6], [16-17]:

Trong nước có một vài đơn vị nghiên cứu của Quân đội cũng đã nghiêncứu, thiết kế, chế tạo được một số loại súng và đạn giảm thanh theo nguyên lýpít tông thuận, pít tông ngược Đã có 02 công trình luận án [24], [19] xây dựng

cơ sở lý luận phục vụ cho công tác nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo đạngiảm thanh theo nguyên lý pít tông thuận, pít tông ngược

Kết quả nghiên cứu của 2 công trình nói trên đã cho thấy rõ ưu việt củaphương pháp giảm thanh cho đạn theo nguyên lý pít tông - xi lanh Bài toán TPT

và một số kết cấu nguyên lý làm việc của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh cóthể ứng dụng để xây dựng mô hình kết cấu và bổ sung hoàn thiện cho bài toánTPT của đạn CTGT2PT

Do kết cấu và nguyên lý làm việc của đạn CTGT2PT khác với đạn giảmthanh theo nguyên lý pít tông thuận, pít tông ngược nên cần phải nghiên cứu bổsung cơ sở lý luận về loại đạn này

Đối với đạn CTGT2PT: trong nước cho đến nay mới chỉ có 01 đơn vị

nghiên cứu về loại đạn này, cụ thể là nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệmđạn CTGT2PT cỡ nòng 80 mm Đề tài đã đạt được những kết quả nhất định vềmặt nguyên lý kết cấu, xây dựng những cơ sở nhất định về mặt lý thuyết, cũngnhư đạt được một số tính năng chiến kỹ thuật nhất định Tuy nhiên, bên cạnhnhững kết quả đạt được cũng còn nhiều vấn đề cần tiếp tục hoàn thiện về cơ sở

lý luận phục vụ cho tính toán thiết kế, chế tạo đạn CTGT nhằm đảm bảo áp suất,

sơ tốc và độ giảm thanh của đạn Về mặt xây dựng cơ sở lý luận cho việc tínhtoán thiết kế vẫn cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện như [6]:

- Bài toán thuật phóng trong cho đạn CTGT2PT hiện tại đang sử dụng hệ phương trình thuật phóng cho súng pháo thông thường (với giả thuyết coi:

22

quãng đường 2 pít tông chuyển động tương đối so với xi lanh là quãng đườngchuyển động của đạn trong nòng súng pháo thông thường; coi hệ pít tông - xilanh là hệ nhiệt động kín, bỏ qua khe hở giữa pít tông - xi lanh, do đó không kểđến yếu tố khí thuốc phụt qua khe hở giữa pít tông - xi lanh, thực tế điều nàyluôn xảy ra vì luôn tồn tại khe hở để pít tông có thể chuyển động được trong xilanh dưới áp suất và nhiệt độ cao khi đạn làm việc mặc dù khe hở này rất nhỏ);

- Chưa nghiên cứu khảo sát, đánh giá một cách đầy đủ ảnh hưởng của cácthông số kết cấu (khối lượng đạn, khối lượng pít tông, hành trình pít tông chuyển

động tương đối so với xi lanh L đ, đường kính của xi lanh, khe hở giữa pít tông và

xi lanh, ) và các điều kiện nhồi đến tham số của đạn là áp suất và sơ tốc

Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện mô hình kết cấu và cơ sở

lý luận phục vụ cho tính toán thiết kế, chế tạo đạn CTGT2PT có ý nghĩa quan

trọng cả về mặt khoa học và thực tiễn đang đặt ra Việc giải quyết các tồn tại nêutrên là nội dung nghiên cứu chính của luận án này

1.3.2 Hướng nghiên cứu của luận án

Từ những vấn đề tồn tại nêu trên, luận án tập trung giải quyết những nội dung nghiên cứu chính sau:

Về lý thuyết:

- Hoàn thiện mô hình kết cấu của đạn CTGT;

- Xây dựng các mối liên hệ toán học mô tả quá trình động lực học của quá trình bắn thông qua hệ phương trình vi phân thuật phóng của đạn CTGT; - Giải bài toán động lực học làm cơ sở cho việc nghiên cứu tính toán, lựa chọn và đánhgiá các thông số kết cấu của đạn CTGT;

- Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng các thông số kết cấu (khối lượng đạn,

khối lượng pít tông, hành trình pít tông chuyển động tương đối so với xi lanh L đ,đường kính trong của xi lanh, khe hở giữa pít tông và xi lanh, ) đến tham sốđộng lực học (áp suất, sơ tốc), đảm bảo độ giảm thanh của đạn CTGT

Về thực nghiệm:

Lựa chọn kết cấu và TSKC của đạn CTGT để chế tạo và thực nghiệm Xâydựng phương pháp và tiến hành thực nghiệm đo các TSĐLH, cường độ âm thanhcủa đạn CTGT nhằm đánh giá tính hợp lý của bài toán lý thuyết đã xây dựng

23

Kết luận Chương 1

Trên cơ sở hệ thống hóa các cơ sở lý luận về nguyên nhân phát sinh tiếng

nổ đầu nòng của vũ khí khi bắn và các giải pháp để giảm tiếng nổ đầu nòng;tổng quan các giải pháp và các kết quả đã được ứng dụng để giảm tiếng nổ đầunòng cho vũ khí và đạn khi bắn cho thấy:

- Các kết quả nghiên cứu về giảm âm thanh của vũ khí khi bắn trên thếgiới hầu như không được công bố đặc biệt là đạn chống tăng giảm thanh theonguyên lý pít tông - xi lanh

- Trong nước, một số đơn vị nghiên cứu của Quân đội đã có những kếtquả nghiên cứu về giảm thanh cho vũ khí Tuy nhiên cho đến nay mới chỉ có 01đơn vị trong nước nghiên cứu về đạn CTGT2PT Vấn đề nghiên cứu về đạnCTGT đã đạt được những kết quả bước đầu, song các kết quả đó cần được

nghiên cứu tiếp để bổ sung cho cơ sở lý luận đang còn thiếu, phục vụ cho nhiệm

vụ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vũ khí, đạn CTGT trang bị cho bộ đội

- Đã chỉ ra được các tồn tại cần tiếp tục nghiên cứu về đạn CTGT để từ đó

đề ra các nội dung nghiên cứu của luận án

24

Chương 2

CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐẠN CHỐNG TĂNG GIẢM THANH THEO NGUYÊN LÝ

2.1 Xây dựng mô hình kết cấu hệ vũ khí CTGT2PT

2.1.1 Các yêu cầu đối với kết cấu của hệ vũ khí CTGT2PT

Theo yêu cầu tác chiến, lực lượng đặc công, đặc nhiệm cần có một loại vũkhí không giật, có thể tác chiến được trong môi trường đô thị, thành phố (có đặctrưng là không có không gian rộng để có thể giải phóng luồng phụt phía saunòng súng như hệ súng không giật thông thường), do đó hệ vũ khí CTGT2PTcần đạt được các yêu cầu cơ bản sau:

và các hình ảnh về vũ khí này trên mạng Internet Từ đó, NCS đã đề xuất ra mộtkết cấu có nguyên lý giống của nước ngoài để tiến hành nghiên cứu, qua nghiên

cứu và thử nghiệm, NCS đã xây dựng được kết cấu của tổ hợp vũ khí CTGT2PT(Hình 1.13) [6], [16-17]

- Về đạn: là đạn sát thương hoặc chống tăng xuyên lõm, đạn có cụm cánh

- Thân khâu nối để kết nối 2 ống phóng trước và sau bằng ren, thân được chế tạo từ vật liệu thép;

- Về liều phóng: được chế tạo từ thuốc phóng hình lá NBL-14, được đựng trong túi vài, buộc vào xung quanh ống mồi;

- Về liều mồi: thuốc mồi là thuốc đen hạt nhỏ số 1 được đựng trong ống giấy, vỏ ống mồi chế tạo từ hợp kim nhôm, trên liều mồi có lắp mồi lửa điện; -

Về đối trọng: sử dụng các tấm nhựa kết hợp với các tông hình tròn có bề dày 2

mm được đặt trong các thanh nẹp, khối lượng của đối trọng được thiết kế bằng khối lượng của đạn để đảm bảo tính năng không giật của súng; - Chốt định vị để

cố định vị trí của các pít tông sao cho quãng đường chuyển động của 2 pít tông

về 2 đầu ống phóng là như nhau

2.2 Xây dựng mô hình toán học mô tả chuyển động của đạn CTGT2PT

2.2.1 Đặc điểm thuật phóng và các thời kỳ của hiện tượng bắn đạn

CTGT2PT 2.2.1.1 Đặc điểm thuật phóng trong đạn CTGT2PT

Trên cơ sở phân tích đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc cho thấy đạn CTGT2PT có một số đặc điểm thuật phóng như sau [6], [16-17]: - Tất cả các quyluật cháy sinh khí của thuốc phóng, quy luật ảnh hưởng của điều kiện nhồi đối

với tính năng thuật phóng của súng pháo thông thường đều đúng với hệ

CTGT2PT;

26

- Việc thay đổi thể tích buồng đốt ban đầu W 0 của hệ vũ khí ảnh hưởng rấtlớn đến tính năng thuật phóng của đạn CTGT2PT vì khối lượng thuốc phóng

cho hệ này nhỏ trong khi W 0 lại lớn (mật độ nhồi của liều phóng nhỏ);

- Liều mồi cháy và tạo khí trong thể tích không gian của ống mồi, khi ápsuất khí thuốc tăng lên đến một giá trị xác định (áp suất đột lỗ), ống giấy sẽ bịđột qua lỗ trên thân ống mồi (đây là điểm khác biệt so với đạn giảm thanh píttông thuận và pít tông ngược), nhiệt lượng cháy của thuốc mồi sẽ mồi cháythuốc phóng bên ngoài Khí thuốc sinh ra trong thể tích không đổi của buồng đốtlàm áp suất tăng lên đến một giá trị xác định làm vành tai của ống mồi bị cắt(tương đương với áp suất tống đạn trong súng pháo), áp suất khí thuốc tiếp tụctăng và giãn nở đẩy 2 cụm pít tông chuyển động về 2 phía (pít tông trước với vỏống mồi và đạn chuyển động về phía trước; pít tông sau với bạc cắt và đối trọngchuyển động về phía sau) Khi 2 pít tông gặp gờ chặn thì các pít tông đó sẽ bịdừng lại, đóng chặt 2 đầu ống phóng, khí thuốc ngừng giãn nở, đạn và đối trọngbay ra khỏi ống phóng với một vận tốc xác định;

- Quá trình cháy và tạo khí, luôn có một phần khí thuốc phụt qua khe hở giữacác pít tông và ống phóng, do đó sẽ làm giảm năng lượng của khí thuốc; - Dướitác động bởi áp suất và nhiệt độ cao của khí thuốc, các pít tông và ống phóng bịbiến dạng trong quá trình bắn, đặc biệt là khi các pít tông va chạm với gờ chặncủa ống phóng Do đó việc tính toán khi lựa chọn khe hở giữa các pít tông vàống phóng, vật liệu làm ống phóng, pít tông phải tính đến các yếu tố này; - Khitính toán thuật phóng có thể giả thiết: theo thiết kế, quãng đường chuyển độngcủa các cụm pít tông trong ống phóng về 2 đầu nòng là như nhau; đường kínhngoài của pít tông trước so với pít tông sau và đường kính trong của ống phóngtrước so với ống phóng sau là như nhau, nên khe hở giữa pít tông và ống phóngtheo 2 hướng là như nhau; khối lượng của cụm pít tông trước và cụm pít tôngsau (sau khi tai vỏ ống mồi bị cắt), của đạn và đối trọng là bằng nhau nên có thểcoi đạn và đối trọng sẽ bị tách ra khỏi các pít tông tại cùng một thời điểm, bay ra

khỏi nòng với cùng một vận tốc và ngược hướng nhau; quãng

27

đường chuyển động của cụm pít tông trong ống phóng tương đương quãngđường chuyển động của đạn trong nòng súng pháo thông thường; tiết diện củaống phóng cũng tương đương với tiết diện nòng súng pháo thông thường;

- Khác với súng pháo thông thường, đạn CTGT2PT không có thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc, khí thuốc nằm trong ống phóng khi các pít tông đóng chặt vào ống phóng và không chuyển động cùng với đạn [4], [8], [30]

2.2.1.2 Các thời kỳ của hiện tượng bắn đạn CTGT2PT

Qua nghiên cứu về kết cấu cũng như quá trình vật lý xảy ra khi thực hiệnmột phát bắn của đạn CTGT2PT có thể chia thành các thời kỳ của hiện tượngbắn như sau [4], [8], [16-17], [21], [30], [37]:

Thời kỳ sơ bộ:

Thời kỳ sơ bộ bắt đầu từ khi thuốc phóng được mồi cháy đến khi vành taicủa ống mồi bị cắt hoàn toàn, 2 cụm pít tông được giải phóng khỏi liên kết vớinhau và có thể chuyển động trượt trong ống phóng Thời kỳ này xảy ra rất nhanh

có thể coi là tức thời và phụ thuộc vào kết cấu cụ thể của vành tai (chiều dày, vậtliệu chế tạo và cơ tính của vành tai ống mồi) cũng như quy luật thay đổi áp suấttrong buồng đốt Thuốc phóng cháy trong điều kiện đẳng tích, áp suất khí thuốc

tăng từ áp suất mồi p moi đến khi bằng áp suất cắt vành tai ống mồi (áp suất p ct nàytương tự như áp suất tống đạn trong súng pháo), đạn bắt đầu chuyển động Giá

trị của áp suất p ct ảnh hưởng rất lớn đến áp suất và vận tốc chuyển động của đạn,

có thể tính toán bằng công thức gần đúng hoặc xác định bằng thực nghiệm

Thời kỳ thứ nhất:

Thời kỳ thứ nhất được tính từ khi đạn bắt đầu chuyển động đến khi thuốcphóng cháy hết Trong thời kỳ này thuốc phóng tiếp tục cháy và tạo khí, khíthuốc có nhiệt độ cao giãn nở sinh công đẩy đạn chuyển động, nhiệt độ của khíthuốc giảm đi Ở giai đoạn đầu của thời kỳ do vận tốc chuyển động của đạn còn

bé, thể tích khí được tạo ra tăng nhanh hơn thể tích khoảng không gian giữa 2 pít

tông nên áp suất khí thuốc tăng lên, nhanh chóng đạt giá trị lớn nhất p max Sau

khi đạt được p max vận tốc của đạn đã khá lớn, thể tích khoảng không gian giữa 2