Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy bắn pháo hoa tự động

CHƯƠNG ICÁC VAN DE TONG QUAN 1.1 Tong quan ng iên cứu1.1.1 Các phương pháp ban pháo hoa hiện có Hiện nay, trong nước nói riêng, trên thế giới nói chung, việc băn pháo hoa là tươngđối phố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

DANG HỮU PHƯỚC

MAY BAN PHAO HOA TU DONG

Chuyên ngành: Ki Thuật Cơ KhíMã sô: 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỎ CHÍ MINH, 2017

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS-TS Phạm Huy Hoàng

5 TS Trương Quốc Thanh

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh gid LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngànhsau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TR ONG KHOA CƠ KHÍ

PGS-TS Nguyễn Hữu Lộc PGS-TS Nguyễn Hữu Lộc

TR ONG ĐẠI HỌC BACH KHOA Độc lap - Tự do - Hanh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Đặng Hữu Phước MSHV: 1570308

Ngày tháng, năm sinh: 31/03/1987 Nơi sinh: Di Linh, Lâm ĐồngChuyên ngành: Kĩ thuật cokhi Ma số: 60.52.01.03

2 Giải các bài toán ở trường hợp tổng quát, khảo sát tìm mô hình cho giải pháp và số

liệu đầu vào hợp lý giải quyết được yêu câu kỹ thuật đặt ra;

3 Chế thử sản phẩm, thử nghiệm sản phẩm đảm bảo tính năng và khả năng hoạt động

tự động của hệ thông.

HI NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/08/2016IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 14/12/2016V CAN BO H_ ONG DAN (Ghi rõ học hàm, học vi, họ, tên):

PGS-TS Phạm Huy Hoàng

Tp HCM, ngày 14 tháng 12 năm 2016

CAN BO H ONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO(Ho tên va chữ ky) (Ho tên và chữ ky)

PGS-TS Phạm Huy Hoàng TS Trần Anh Sơn

TR ONG KHOA CƠ KHÍ(Ho tên và chữ ky)

PGS-TS Nguyễn Hữu Lộc

Linh vực nghiên cứu vũ khí mang tính chat rất đặt thù va đòi hỏi nhiều nguyêntắc chuyên ngành rất chặt chẽ Khi thực hiện luận văn này, bản thân học viên thực hiệncòn rất ít kinh nghiệm nghiên cứu cũng như kinh nghiệm thực tế để có thể giải quyếttriệt để vẫn đề khoa học đặt ra.

Chính vì thế, khi thực hiện luận văn này, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân họcviên thực hiện còn có sự giúp đỡ rất nhiệt tình của rất nhiều cá nhân và đơn vị Em xingửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn PGS-TS Phạm Huy Hoàng, KhoaCơ Khí-Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh và các chuyên gia của Viện Vũ Khí -Tổng Cục CNQP

Chính nhờ những sự trợ giúp quý báu đó, mà bản thân học viên có thêm kiếnthức chuyên ngành, sự tự tin để hoan thành luận văn này một cách tốt nhất và ngày

càng vững vàng trong công việc chuyên môn.

Ngày 14 tháng 12 năm 2016Học viên thực hiệnĐặng Hữu Phước

Việc tổ chức bắn chủ yếu ở 03 phương pháp: bắn pháo hoa tầm thấp tự độngđiều khiển băng hỏa thuật; ban pháo hoa tầm cao điều khiến bang tay va ban phao hoa

tam cao tự động điều khiến theo lập trình Các phương pháp nảy vân còn ton tại một sốkhó khăn chung như: Trận địa bồ trí lớn do nòng chỉ bắn một viên đạn; nhân công va

thời gian cho cuộc bắn nhiều, chỉ phí lớn Điều này đặt ra sự can thiết cho việc phát triển thêm một phương pháp băn khác,khắc phục phân nào các van đề tồn tại nêu trên Đề tai “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo

hệ thong bắn pháo hoa tự động” ra đời là nhằm mục đích như thế.

Luận văn này xây dựng nguyên lý hoạt động và chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thốngnhăm định hướng cho công tác thiết kế Chế tạo và thử nghiệm mô hình thực nghiệm tỉlệ 1:2 nhằm đánh giá tính đúng đắn của việc lựa chọn nguyên lý của hệ thống.

MASTER'S THESIS ABSTRACT

The firework shows are mostly launched in three ways: low-attitude automaticfiring system by pyrotechnic, high-attitude manual firing system and high-attitudeautomatic firing system by programmable devices In those methods, there are somedifficulties: setting place is large because each gun barrel fire one firework; manypeople, much time and high cost for a firework show

These problems establish the necessary for producing a different firing methodthat will deal with them Project “Research, design and produce Automatic ReloadFiring System” was implemented for fitting with that purpose.

This thesis was build operating principle and technical targets of the system fordesign orientation Produce and experiment model is design with scale 1:2 to verifythe correct result of calculations, designs and production of the system.

Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trungthực, là của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luậtViệt Nam Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.

Tác giả

Đặng Hữu Phước

MO ĐẦU G2 221211 21212112101 121 011111 111111 11111111101 1111111 2CHUONG I: CÁC VAN DE TONG QUAN 55c cc2ccccrerrrerrrrered 31.1 Tổng quan nghiên CỨU - ¿E652 S223 E9 E1 E23 1511521112171 115 111111 31.2 Tính cần thiết, phạm vi và đối tượng nghiên cứu - - 2-2 s5s+s+cscse: 91.3 Ý nghĩa khoa học và khả năng ứng dụng thực tiễn . - 10CHƯƠNG II:NGHIÊN CỨU NHỮNG NGUYEN LY HE THONG PHONG II2.1 Lựa chọn nguyên lý chung cho thiết kế hệ thống: -. 5-5-5 55s5525252 II2.2 Bài toán thuật phóng trong phục vụ thiết kế hệ thống: - +: 30CHUONG III: TÍNH TOÁN THIẾT KE CHI TIẾT HE THÓNG 443.1 Tính toán hộp tiếp đạn ¿- ¿6 5S SE E9 E1 E121E15E115 2111115111111 443.2 Tính toán thiết kế khối nòng các chi tiết bố trợ của khối nòng va cơ cau tiếp đạn 483.3 Tính toán thiết kế băng chuyển nạp đạn - + 2525 +£££££+E£E+£z£zszeceee 61

CHƯƠNG V: KET LUAN - 2 2E S2 22123 E212 1 1212151111111 E1 111cc, 106

Tiiuta BO oo .ẽ.TD.Ồ sa 108

MỞ ĐẦU

Thành phố Hỗ Chí Minh nói riêng và cả nước nói chung, bắn pháo hoa vào cácdịp lễ lớn là thường xuyên và phố biến, trở thành món ăn tinh thần độc đáo cho quanchúng nhân dân Việc tổ chức bắn chủ yếu ở 03 phương pháp: băn pháo hoa tầm thấptự động điều khiến bang hỏa thuật; băn pháo hoa tầm cao điều khiến bang tay và banpháo hoa tầm cao tự động điều khiến theo lập trình Các phương pháp đều cho độ tincậy khi băn chỉ có khó khăn ở khâu triển khai và thu dọn ngoài thao trường: đòi hỏinhiều nhân công và trong điều kiện không thuận lợi.Điều này đặt ra sự cần thiết cho

việc phát triển một loại thiết bị giải quyết các van dé tôn tại nêu trên: thao tác chuẩn bị

san sàng ở nơi tập kết, cơ động triển khai sử dụng nhanh chóng, hiệu quả, an toàn vàthu dọn xử lý nhanh sau khi ban

Sau khi nghiên cứu máy tự động của các loại vũ khí, đặc biệt là đối với các loạivũ khí cần có tốc độ băn cao Điển hình cho các loại vũ khí này là Mini gun, pháoVulcan v.v Máy tự động của chúng có khối quay nhiều nòng và nhiều buồng dan, nạpđạn tự động băng cơ cầu cam thùng Từ mô hình hoạt động của các hệ thống máy tựđộng của chúng ta có thé áp dụng vào các hệ thông tương tự; mà ở đây luận văn chọnứng dụng vào xây dựng hệ thống bắn phao hoa tự động nạp đạn băng cơ cầu camthùng Đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thông máy bắn phao hoa tự động” ra đờilà nhăm mục đích như thế

Luận văn này hoàn thành, ngoài sự nỗ lực của bản thân học viên thực hiện còn cósự giúp đỡ rất nhiệt tình của rất nhiều cá nhân và đơn vi Em xin gửi lời cảm ơn chânthành tới thầy giáo hướng dẫn PGS-TS Phạm Huy Hoàng, Khoa Cơ Khí-Đại họcBách khoa Tp Hồ Chí Minh và các chuyên gia của Viện Vũ Khí - Tổng Cục CNQP.Moi đóng góp vé các van dé liên quan đến luận văn xin gửi về <Đặng Hữu P ước -Viện Vũ Khí, 18A Cong Hoa, Phường 12, Q Tân Bình, Tp Hồ Chi Minh >

Tp Hồ Chí Minh tháng 12 năm 2016

CHƯƠNG I

CÁC VAN DE TONG QUAN

1.1 Tong quan ng iên cứu1.1.1 Các phương pháp ban pháo hoa hiện có

Hiện nay, trong nước nói riêng, trên thế giới nói chung, việc băn pháo hoa là tươngđối phố biến, tuy nhiên trong yếu t6 phát triển của nó, người ta chủ yếu hướng vàophát triển kết câu hỏa thuật của viên đạn cũng như kịch bản bắn hoa theo chương trìnhnhất định để đem lại hiệu ứng phong phú khác nhau tốt nhất :

- Có nhiều loại đạn có kết cầu hỏa thuật rất đặc sắc:- Khả năng bồ trí hệ thống bắn pháo hoa linh hoạt ở nhiều vị trí khác nhau (trênnên đất, dưới sông biến, trên các tòa nhà, tòa tháp) với nhiều góc độ bắn khác nhau ;

- Khả năng tự động ở trình độ cao kết hợp với nên nhạc, âm thanh.Phương pháp băn pháo hoa vẫn duy trì ở các loại hình cơ bản như sau::

a) Bắn pháo hoa tự động bằng hóa thuật (pháo hoa tầm thấp)

Đây là phương pháp ban truyền thong, dan được lắp sẵn vào từng ông phóng, cácống phóng được xếp với nhau trong cùng một hộp (thông thường mỗi hộp có 25 ốngphóng), mỗi trận dia bắn có số lượng hộp khác nhau tùy vào số lượng đạn cần ban Cócác dây cháy nhanh và đoạn cháy chậm để liên kết giữa các ống phóng với nhau trong

cùng một hộp và liên kêt giữa các hộp với nhau trong một trận địa.

Hiệp chứaCH — Ước co R Ì Ống phóng chứa đạn

có CÓ SI 6 ra S ae Day chay nhanh

ch = < = K = RIK : Vách ngăn lửa

Dee TC —” mm.

Ngòi châm cháy >

Hình 1 1: So đồ bố trí các ông phóng và mach né trong một hộp pháo hoa tam thấpMột khi ngòi châm cháy của ống đầu tiên được châm lửa (bắt đầu khi băn) làmđạn được phóng di, theo tuần tự đạn trong các ống tiếp theo sẽ được được phóng di,

tiếp đó là đến đạn trong các ống phóng của các hộp tiếp theo cũng làm việc Thời gianlàm việc của cả hệ thống phụ thuộc vào thời gian cháy của các dây cháy nhanh và cháy

chậm liên kêt giữa các ông phóng và các hộp.

Việc tô chức băn pháo hoa tầm thấp phải theo quy trình và quy định của nhà sảnxuất để mạch băn được tự động theo một kịch bản chương trình và thời gian đặt ra

Ưu điểm:

- Độ tin cậy cao ;

- Dễ thao tác và triển khai ;- Theo một quy trình khuôn mẫu có sẵn.Nhược điểm :

- Không gian lắp đặt cho trận địa lớn ;- Việc liên kết các dây cháy nhanh và cháy chậm giữa các hộp phải hết sức tỉ

mi;

Tất cả các thao tác phải theo đúng kịch ban chương trình và quy định của nhà sanxuất

b) Bắn pháo hoa ta cao điều khiến bằng tay

Việc triển khai lắp đặt hệ thống tương tự như viêc triển khai ban pháo hoa tamthấp Tuy nhiên, đạn pháo hoa tầm cao được kích hoạt phóng lên trời bằng kích hoạtđiện (mỗi lửa điện), các môi lửa điện được đấu vào các thanh cực trung gian, sau đóđược dau đến các bộ điều khiến dé được điều khiến bang tay thông qua các nút bam

“— ^^ ( , SN Hộp HọpBang N ,

Kịch bản chương trình và thời gian ban do nhà sản xuất quy định, nhưng chủ yếucũng phụ thuộc lớn vào khâu tổ chức lắp đặt và người điều khiến.

Ưu điểm:

- Độ tin cậy cao;

- Dễ thao tác và triển khai;- Linh hoạt điều khiến.Nhược điểm :

- Không gian lắp đặt cho trận địa lớn;

- Chi phí cho mỗi cuộc bắn cao : vật tư, cần vụ bắn, vận chuyền, thu dọn;

c) Bắn pháo hoa tam cao tự động điều khiến theo lập trình

Việc triển khai lắp đặt hệ thông ống phóng tương tự như viêc triển khai bắn pháohoa tầm cao điều khiển băng tay, tuy nhiên các môi lửa điện dé kích hoạt ban đạn lêntrời được dau qua các hộp trung gian đến bộ điều khiến trung tâm rồi đến máy tính

Hệ thống băn được tự động thông qua kịch bản được thiết lập bởi chương trìnhđiều khiến trên máy tính

Bộ nguồn ]

Ẳ

— (_ _ Các —._

: Hộp Hộp hộp Các

May điều trung l j hộp

khiến gian dây chưa

trung mồi các ond |tam \ ) ee

Hình 1.5: Phương pháp bắn pháo hoa tâm cao tự động điều khiển theo lập trình

Ưu điểm :

- Tự động theo một chương trình máy tính, không bị ảnh hưởng bởi yếu tố con

người ;

Nhược điểm :- Không gian lắp đặt cho trận địa lớn;

- Ch¡ phí cho môi cuộc băn cao: vật tư, cần vụ băn, vận chuyên, thu dọn;

Hiện nay một số đơn vị trong nước bước đầu ứng dụng phương pháp này do các

đơn vi trong nước sản xuẤt, tuy nhiên chúng vẫn bộc lộ nhược điểm lớn là độ tin cậy

chưa cao, triên khai hệ thông còn công kênh.

Bảng 1.1: So sánh tính năng các phương pháp bắn pháo hoa hiện có

Tự động điêu ` : Tự động điêu¬ Dieu khiên :

Chi tiêu khiên băng hóa ` khiên theo lập

băng tay

thuật trình

Độ tin cậy hoạt động Cao Cao Chưa cao

Tự động điều ` : Tự động điều¬ Dieu khiên :

Chi tiêu khiên băng hóa ` khiên theo lập

băng tay

thuật trình

Mức độ cơ động triển khai Công kênh Công kênh Công kênh

Cân vụ bắn Vừa phải Nhiêu Nhiêu

Mức độ tự động hóa Cao Không Cao

Khả năng tái sử dụng Không Có Có

Chi phí (không tinh dan)

- Chi phi dau tu ban dau Không Cao Cao

- Chi phí cho cuộc ban Cao Khá cao Vừa phải

1.1.2 Tự động bắn và nạp đạn trong các loại vũ khí

Đôi với các hệ vũ khí băn tự động, năng lượng phục vụ cho việc băn và nạp đạnchủ yêu nhờ vào năng lượng khí thuộc bản thân của viên đạn khi băn hoặc nguôn năng

lượng điện từ bên ngoài cung cấp

- Nguồn năng lượng từ khí thuốc: tận dụng khí thuốc sinh ra từ bản thân phátbăn, người ta đã tạo ra nhiều kiểu máy tự động giúp cho vũ khí được ban tự động như :

+ Máy tự động làm việc theo nguyên lý nòng lùi;

+ Máy tự động làm việc theo nguyên lý khóa nòng lùi;

+ Máy tự động làm việc theo nguyên lý trích khí.

- Nguôn năng lượng từ bên ngoài: Đôi với các loại vũ khí cân có tôc độ băn cao,người ta làm vũ khí có nhiều nòng và năng lượng dé cung cap cho máy tự động lam

việc không phải bằng khí thuốc cháy mà băng năng lượng cung cấp từ bên ngoài

a Mặt cắt b Khối nòng và dan động

Điện hình cho các loại vũ khí này là Mini gun, pháo Vulcan v.v Máy tự độngcủa chúng có khôi quay nhiều nòng và nhiêu buông đạn, chê độ làm việc tự động nhờđộng cơ điện Khôi nòng có các nòng được ghép dạng lông tròn, ứng với môi nòng làmột khóa nòng trượt dọc và cùng quay với nòng

Uu điểm lớn nhat của hệ vũ khí này là tốc độ băn cao, việc tiép đạn nhờ vào nănglượng bên ngoài nên khăc phục được sự cô đạn tịt, đạn không nô máy tự động vân làmviệc bình thường.

Bên cạnh đó, một dạng vũ khí mà đề tài quan tâm là vũ khí bắn tự động chỉ vớimột nòng nhưng nhiều buông đạn, các buồng đạn được lắp trên 6 quay (súng 6 quay).Với loại vũ khí này, máy tự động cùng lúc thực hiện nhiều thao tác khác nhau : tiếp

đạn, rút vỏ đạn vì vậy ma toc độ băn của vũ khí cũng đảm bảo cao.

1.2 Tín cânt iét,p a viv đối tượng ng ién cứu

1.2.1 Tinh can thiết

Hang năm, thành phố Hồ Chí Minh tổ chức ban nhiều đợt ban pháo hoa chàomừng các dịp lễ lớn như: Tết cỗ truyền; năm mới dương lịch; giải phóng miền Namthống nhất đất nước trong mỗi dịp lễ lớn như thế thường tổ chức hon 04 cuộc bắnpháo hoa tâm cao tại các điểm ban đặc biệt Các điểm bắn này có số lượng phát bannhiều hơn, tầm bắn cao hơn và các hiệu ứng hỏa thuật của các viên đạn cũng đặc sắchơn, tạo cảm giác thích thú phan khởi cho nhân dân Tuy nhiên, công tác tổ chức banvà thu dọn sau khi bắn cũng gặp nhiều vẫn đề khó khăn lớn cần nghiên cứu giải quyết

như:

- Số lượng nhân công tham gia chuẩn bị bồ trí súng, đạn cho bắn và tham gia thu

dọn lớn;

- Thời gian cho chuẩn bị trước khi bắn và sau khi băn là nhiều trong đó chủ yếu

là thời gian chuẩn bị tại thực địa (chịu năng, mưa ), điều này quan trọng hơn khi thời

gian vào các dịp lễ tết cổ truyền dân tộc;- Trận địa bố trí súng đạn lớn vì mỗi súng chỉ bắn được một nòng Ở thành phốđông dân như thành phố, việc tìm các địa điểm bắn đáp ứng cho trận địa bắn cũng gặpnhiều khó khăn;

- Chi phí cho mỗi trận địa bắn cũng được tăng lên theo các tỒn tại nêu trên

12.2P ạ ving ién cứu.

Dé tai hướng đến nghiên cứu việc tự động bắn nạp đạn cho pháo hoa tầm cao, vìpháo hoa tầm cao thường được nhà cung cấp đảm bảo cho từng quả đạn riên biệt, cònpháo hoa tâm thấp thường được nhà cung cấp đảm bảo đồng bộ cả súng, đạn và có tíchhợp cả hệ thông điều khiến tự động băng hỏa thuật

1.2.3 Đối tượng ng iên cứu

Bảng 1.2 Các đạn pháo hoa tâm cao(1)Đặctí Cỡ Số 3 Số 4 Số 5 Số 6 Số 7 Số 8

Đường kính (cm) 67 85 11,5 14.5 172 20.5

Tâm cao (m) 120 150 190 220 250 280

' Theo tài liệu huấn luyện kỹ thuật bắn pháo hoa

Trong tran dia ban phao hoa tầm cao, sẽ có nhiều cỡ đạn băn khác nhau (Bảng1.2), do chỉ là bước nghiên cứu dau tiên, luận văn hướng đến nghiên cứu xây dựngthiết bị băn cho đạn số 5, đây cũng là loại đạn được sử dụng nhiều nhất trong một trậnđịa Trận địa bắn pháo hoa tong thé dua trén su két hop nhiéu hé thong với nhau.1.3 Ý nghĩa khoa học và khả năng ứng dụng thực tiễn.

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài nghiên cứu một thiết bị bắn pháo hoa tự động nạp đạn, đây là một dạngsản phẩm mới, ứng dụng tự động hóa, điều này phù hợp với định hướng phát triển tựđộng hóa của chủ trương nhà nước trong phục vụ quốc phòng và dân sinh Và qua đócũng góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu chuyên môn của đội ngũ cán bộ khoa

học thuộc lĩnh vực này.

1.3.2 Khả năng ứng dụng thực tiễn

Nếu sản phẩm của đề tài nghiên cứu được thành công, sẽ tạo ra một thiết bị mới,có thé hình thành một phương pháp ban pháo hoa tự động mới có các ưu điểm riêngbiệt, giúp các nhà tô chức băn pháo hoa có thêm sự lựa chọn trong việc tô chức bănpháo hoa phù hợp với những điều kiện tổ chức băn cụ thê

CHUONG II

NGHIEN CUU NHUNG NGUYEN LY CUA HE THONG PHONG

2.1 Lwac onnguyén ye unge ot iết É t ong:

Nhu chúng ta đã biết có rất nhiều nguyên lý dé có thé thực hiện tốt việc thiết kếhệ thống pháo hoa tự động nạp đạn Và cho dù nguyên lý nào đi nữa thì vẫn phải đảmbảo tốt có một buông đốt kín, đủ bền, một đoạn nòng đủ dài để gia tốc cho đạn trước

khi rời mục tiêu.

Dé đảm bảo các thông số kỹ thuật của quả đạn pháo hoa khi rời nòng khi banbang hệ thống tự động giống như khi bắn bằng hệ thống cô điển Ta cần có bước khảosát hệ thống hiện có để chọn ra phương án thiết kế hợp lý nhất

2.1.1 Két qua ảo sátp át bắn đạnp áo oa số 5Dé phục vụ cho công tác nghiên cứu, chúng tôi tiến hành phân tích, đo đạc phátban đạn pháo hoa số 5 (đối tượng nghiên cứu) hiện có tại Bộ tư lệnh TP Hồ Chí Minh,kết quả như sau:

Bảng 2.1: Các thông số của phát bắn đạn số 5TT Thông số Giá trị Ghi chú

- Khôi lượng viên dan 650g

- Khôi lượng liêu phóng (thuốc đen) 50g

- Đạn nỗ ở độ cao 190m

- Điện điêm hoa Dòng 1 chiêu

1A/xoay chiều

Ngoài ra, nhăm phục vụ tôt cho công tác nghiên cứu, đôi chứng kiêm tra làm

tăng tính khoa học, kinh tế của hệ thống, chúng tôi cũng quan tâm thêm các yếu tốkhác khi bắn trận địa pháo hoa tầm cao:

Bảng 2.2 Thực tiên bắn pháo hoa tâm cao tại TP Hồ Chí Minh

Tỉ lệ trận địa ban pháo hoa tâm cao

trong tông các trận địa băn.

Ban 7 điểm thì có 5 diém tâm cao

Số lượng đạn (ông phóng) trong một

trận địa (ước tính trung bình)

Trong 5 điểm tâm cao: 1 điểm chính khoảng1800 quả, các điểm còn lại 800 quả mỗi điểm

Diện tích triển khai cho một trận địa Khoảng 100m x 50m

Thoi gian triển khai một trận dia 24 giờ, cân 1 ngày để bô trí trận địa pháo (ông

Ti lệ dan tit trong một trận dia Khoang 5 dén 10 qua

Thời gian thu dọn, bao dưỡng sau Thu dọn sau khi băn khoảng 2 đến 3 giờ (bốckhi ban xếp lên xe), sau khi về đơn vị bốc xếp xuống

cho từng điểm bắn (thường đến sáng mới xong)

cho nền rat vat va.

Chi phí trung bình cho một cuộc băn | Khoảng 900 triệu đông (năm 2013).(ngoải chi phí đạn và súng, bộ điểm

hỏa)

Các tài liệu kỹ thuật được nghiên cứu, phân tích kèm theo :

- Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật bắn pháo hoa tầm thấp do Tổng cục Công nghiệpquốc phòng năm 2004

- Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật bắn pháo hoa tầm cao do Tổng cục Công nghiệpquốc phòng năm 2000

2.1.2 Xây dựng nguyên ý oạtđộngv c itiéu ft uậtc ungcủa t ốngp áo

oa tự động nap dan

2.1.2.1 Yêu cau chung của hệ thong trước khi nghiên cứu thiết kếVới mục tiêu thay hệ thống bắn pháo hoa tầm cao điều khiến băng tay, hệ thốngban pháo hoa tự động nạp đạn nghiên cứu cần phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Tinh gọn dễ cơ động: Hệ thống tinh gọn giúp giảm được diện tích đặt hệ thốngtại trận địa bắn, đồng thời hệ thống làm việc như một cỗ máy nên phải có tính cơ độngcao ØIúp triển khai nhanh chóng, thuận tiện ở các vi trí địa hình khác nhau ;

- Đảm bảo hoạt động tin cậy: Các bộ phận làm việc nhịp nhàng, không có hiện

tượng hóc tắc xảy ra, trường hợp có viên đạn tịt thì hệ thống vẫn làm việc bình

- Khả năng tích hợp điều khiển: mỗi trận địa phải băn khối lượng lớn đạn pháo

hoa, nên cần sử dụng nhiều hệ thống, do vậy các hệ thống cần được nối kết với nhau

thông qua hệ điều khiến chung, giúp quá trình ban được linh hoạt;

- Phù hợp với tiêu chuẩn về kỹ thuật và an toàn đối với các phương pháp bắnpháo hoa trước đó, điều này đòi hỏi phải có tính kế thừa trong quá trình nghiên cứu

- Kinh tế: giá thành chế tạo các bộ phận cấu thành hệ thống phải rẻ và khi sử

dụng hệ thống thì kinh tế hơn so với sử dụng băn pháo hoa theo phương pháp truyền

thống Điều nay cũng đòi hỏi tudi thọ của hệ thống cao, hệ thong được sử dụng nhiều

lần

2.1.2.2 Xây dựng các bộ phận cau thành hệ thôngHệ thống nghiên cứu cho một loại cỡ viên đạn điển hình, lay viên đạn số 5 vớiđường kính 115mm, dé thực hiện bắn tự động nạp đạn, hệ thống nghiên cứu cần phải

có các bộ phận cơ bản như sau :a) Vỏ dan

Hiện tại, viên đạn pháo hoa tầm cao được đưa về các don vị tổ chức bắn chỉ đơnthuần là viên đạn có đầu ra của dây môi lửa điện (Hình 2.2a) dé đầu vào các bảng cựcđiều khiến Ngoài ra, độ chính xác về hình dạng và kích thước viên đạn là không cao,nên để bắn được tự động trên hệ thống pháo hoa tự động nạp đạn, viên đạn cần phải

Về cơ bản vỏ đạn có tác dụng như một vỏ liêu của viên đạn pháo, việc lựa chọnkét câu và thiệt kê vỏ đạn cân đáp ứng các điêu kiện sau:

- Đủ bên dưới tác dụng của áp suất khí thuốc viên đạn pháo khí băn;- Có vị trí tiếp điểm thuận lợi cho việc lắp dây mỗi lửa điện và kích hoạt mỗi lửa

điện từ tiép điêm có nguỗn;

- Đảm bảo che chắn tốt dé viên đạn không được long xóc, cũng như an toan tránhbị nỗ do các tác động tan lửa từ các phát ban trước;

- Thuận tiện trong bảo dưỡng và sử dụng được nhiều lần, đặc biệt là phan tiếpđiểm

Kết cau sơ bộ (xem Hình 2.2)

Phần kết cau tiếp điểm trên vỏ đạn cũng rất quan trọng, nó phải tạo điều kiện choviệc đóng điện điểm hỏa đạn pháo hoa thật sự tin cậy và thuật tiện Trong vũ khí, cónhiều loại được phát hỏa bang điện khá tin cậy như: tên lửa trên máy bay, ngư lôi,súng và đạn chống tăng SPG9 (Hình 2.3a) Tuy nhiên, ta có thé chọn kết cau hai cựcđồng tâm đặt dưới đáy vỏ đạn và trên đầu cò súng là thuận tiện hơn cả (hình 2.3b), dựatrên nguyên tắc : phần tiếp điểm trên vỏ đạn phải đơn giản, để phần phức tạp của tiếp

điên cho cò súng, vì có súng chỉ có 01 trong khi phải ban rat nhiêu đạn.

Tiếp điểm trên vỏ dan

Tiếp điểm trên cò súng

Hình 2 3 Kết cấu tiếp điện điệna Tiép điện trên dan PG9 b Két cau tiép điện trên dan pháo hoa

b) Hộp tiếp đạnHộp tiếp đạn là nơi chứa các ông chứa viên đạn, thực hiện nạp cho băng chuyềnđể chuyển đạn đến bàn tiếp đạn, nghiên cứu kết cầu hộp tiếp đạn sao cho đảm bảo mộtsố yêu cầu sau:

- Khả năng tiếp đạn cho băng chuyên tin cậy và an toàn;

- Đáp ứng được sỐ lượng đạn theo yêu cầu (tối thiểu 50 viên);

- Đảm bảo phân loại được thứ tự các viên đạn bắn theo kịch bản

Trên cơ sở các yêu câu trên, việc lựa chon kêt cầu Hộp tiép đạn phụ thuộc ratlớn vào kêt câu của vỏ đạn và kêt câu chung của hệ thông, chúng tôi đặt ra hai hướngtiêp cận:

- Xem hộp tiếp đạn như hộp tiếp đạn của các loại vũ khí: Có nhiều hộp tiếp đạnchứa lượng lớn các viên đạn (massive magazine) với kết cau băng thang hoặc băngtròn, lực tiếp đạn chủ yếu là lực lồ xo hoặc dùng mặc băng

a Hộp tiếp đạn dùng lực tiếp bằng lò xo b Cơ cấu tiếp dan ding lực kéo là mắc

băng(michigun)

Đôi với hộp tiêệp đạn dùng lực tiệp là lò xo: Với sô lượng đạn nhiêu, cân hànhtrình làm việc của lò xo trong hộp tiép dan dài, do vậy lực tiêp đạn ở các viên đạn cuôilà yêu, hoặc muôn lực đủ mạnh dé tiêp được thi ket câu lò xo phải rat lớn, nên hộp tiépđạn dạng này thường chỉ phù hợp khi chứa các loại đạn nhỏ (Hình2.4a).

Đối với hộp tiếp đạn dùng lực tiếp dan là mắc băng (Hình 2.4b) : với kích thướcvỏ đạn lớn, mắc băng sẽ công kênh, gây khó khăn lớn trong việc sử dụng va bao

dưỡng.

- Xem hộp tiếp đạn như cơ cau cấp phổi liệu (dạng trụ ngăn, xem Hình 2.4) trong

các dây truyền tự động: Có rất nhiều kết cau cấp phôi tự động khác nhau, năng lượngcấp phôi chủ yếu do động cơ điện tạo ra Trong đó, cơ cau cấp phôi dạng dao động kếthợp với các ngoại lực cưỡng bức được áp dụng pho biến

Qua phân tích tổng hợp nhiều yếu tố, chọn kết câu hộp tiếp đạn dựa trên nguyêntac đạn chuyên động nhờ năng lượng bên ngoài kết hop dẫn hướng, cụ thé gồm các bộ

phận cơ bản (Hình 2.6) :

+ Bản xoay cùng động cơ để tạo lực tiếp đạn;

+ Dây lò xo xoắn giúp dẫn hướng và phân loại các viên đạn ;

+ Khung ngoài giúp bảo vệ và che chăn vỏ đạn.

Đây là bộ phận quan trọng của hệ thống, khối nòng cùng voi cơ cầu nạp đạn hoạt

động nhịp nhàng, tạo thành một máy tự động Cơ sở yêu cầu cần đáp ứng dé xây dựng

và chọn lựa kêt câu của khôi nòng:

- Kích thước và khối lượng viên đạn pháo hoa;- Thời gian cần thiết dé phát hỏa mdi lửa điện và thời gian đạn bay ra khỏi nòng:- Công suất bắn;

- Năng lượng để máy tự động làm việc;- Làm việc nhịp nhàng cùng cơ cấu tiếp đạnTrên cơ sở đáp ứng các yêu cầu nêu trên có 2 hướng tiếp cận dé lựa chọn cơ cấunòng/khối nòng

* Dùng 01 nòng kết hop cơ cau nâng được điều khiến băng piston và dẫn hướng

(Hình 2.7):

Việc lựa chọn kết cau này có một số ưu điểm như:

- Gia công đơn giản ;

- Lựa chọn các thiết bị là tương đối pho bién trén thi truong ;

- Thực hiện các chế độ điều khiến dé dàng

Một số nhược điểm :

- Do chỉ một nòng nên việc nạp và bắn đạn cần phải có thời gian dừng nhất định,điều này khó đáp ứng được tốc độ bắn của hệ thống, vì nếu thực hiện chu trình bắnnhanh trong khi thời gian để nòng đi hết hành trình ra khỏi viên đạn là dài, điều nàylàm ảnh hưởng lớn đến yếu tố an toàn cho hệ thống do yếu tô bịt kín khí thuốc không

dam bảo Đây có thé coi là nhược diém lớn nhat;

- Hệ thống chỉ với 01 nòng trong khi thực hiện nhiều phát băn, điều này làm hệ

sô tích nhiệt nòng là cao, ảnh hưởng đên bên nòng và an toàn hệ thông.

- Ngoài ra với kết cau này can chọn các hệ chấp hành thủy lực hoặc thủy khí sé

làm cho hệ thống thêm phức tạp nhiều

cũng sử dung khá pho biến khối quay nhăm đảm bảo năng suất lắp ráp cao.

Hình 2 8 Kết cầu sử dụng khối quaya Khối quay của súng michigun 7,62mm b Khối quay trong dây chuyển sx tự động

Khối nòng được lựa chọn có 6 nòng được ghép dạng lồng tròn (Hình 2.9), chúngthực hiện chuyên động quay cùng với Bánh sao trong hộp súng, đồng thời chúng cũngchuyền động tịnh tiến lên xuống nhờ có chốt xoay (cô định với nòng) xoay trong rãnhcam dẫn hướng của hộp nòng Như vậy, mỗi nòng sẽ được phát hỏa sau một lần khốinòng quay, và sau một lần khối nòng quay có 6 phát băn, điều này giúp quá trình bắn

được diễn ra liên tục toc độ băn của nòng được nâng lên dang kê.

Hộp chứakhối nòng

Hình 2.9 Hộp nòng ban pháo hoa

Với việc lựa chọn này ta sẽ khắc phục được các nhược điểm của cơ cau 01 nòng,nhược điểm lớn nhất của phương pháp nảy là việc gia công rãnh cam trên hộp nòngtương đối phức tạp, tuy nhiên với các phương pháp gia công tiên tiễn hiện nay vẫn chota thực hiện được việc này một cách dễ dang So dé làm việc tuần hoàn của nòng có

dạng (Hình 2.10):

b— Vi trí nòng tai thời điểm hất vỏ đạn

€— VỊ trí nòng tại thoi điểm lấy đạn từ hộp tiếp đạn

đ — VỊ trí nòng tại thoi điểm chuẩn bị nạp đạn vào nòng

e) Cơ cấu nạp đạn

Đạn từ bằng chuyên

vào bàn quay Vị trí ban của đạn

Vị trí vỏ đạn ra băngchuyên về hộp thu hôi

Khi sử dụng khối nòng có 06 nòng quay, bánh sao của cơ cầu nạp đạn sẽ có tốcđộ quay cùng với tốc độ quay của bánh sau của khối nòng.

f) Băng chuyển nạp đạnBăng chuyển nap đạn cơ bản là băng tải nhằm chuyển đạn từ Hộp tiếp đạn vàoBàn nạp đạn và chuyển Vỏ đạn từ Bàn nạp đạn về Hộp thu hồi

Yêu cau đối với Băng chuyên nap đạn là tốc độ đưa đạn phải đảm bảo kịp thờivới tốc độ băn của sung, đồng thời nó được che chắn tốt nhằm đảm bảo an toàn chocác phát bắn

Đạn từ hộp tiếp đạn

vào bàn quay

À\ Tang bị dẫn [Tang dan

Hình 2.12 Kết cấu băng chuyên

g) Các phan tử điều khiển

* Khoi điêu khiên trung tâm:

Tổ dé tài xây dựng khối điều khiến trung tâm dựa trên 02 phương án- P ương án 1: Sử dụng vi điều khiến dsPIC30 để điều khiến các khối bộ phận

(Hình 2.13).

Đề làm được vậy thì cần các giao tiếp giữa các khối bộ phận với khối điều khiếntrung tâm Chuẩn giao tiếp công nghiệp CAN, RS232, Ethernet có thé được lựa chọntùy vào thiết kế chỉ tiết

Khối điều khiến ban sẽ luôn kiểm tra được đạn đã sẵn sảng hay chưa, và điểmhỏa 6n định, hoạt động an toàn

IC điều khiến trung tâm của khối được chọn là dsPIC30F6014A

Kiốiđiều ïến bắnTruyền và Nhận tín hiệu điềukhiến từ trung tâm qua mạng CAN

Thực hiện chương trìnhtải đạn

Ỷ

Kiốitu 6iTruyền và nhận tín hiệuvị trí với khối trung tâm

Thực hiện chương trình

thu hồi đạnHình 2.13 Sơ đồ tổng thể điều khiến hệ thông

- Máy dệt may v.v

Có các module mớ rộng:

Cac module mở rộng cua PLC $7-300 chia làm 5 loại:

- Power Supply (PS): module nguồn nuôi, có 3 loại là 2A, 5A và 10A.- Signal Module (SM): module tín hiệu vào ra SỐ, tương tự

- Interface Module (IM): module ghép nối, ghép nối các thành phan mở rộng lạivới nhau Một CPU có thể làm việc trực tiếp nhiều nhất 4 rack, mỗi rack tối đa 8Module mở rộng và các rack được nối với nhau băng Module IM

- Function Module (FM): module chức nang diéu khién riéng Vi du module diéukhiển động co bước, module điều khiến PID

- Communication Processor (CP): Module phục vụ truyén thông trong mang giữa

các bộ PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tinh.

|

—Y =

= =

=== == —

lựa chọn hơn.

* Khoi điều khiến hộp tiếp đạn:Với chức năng quay đều liên tục hoặc gián đoạn, đưa đạn vào vi trí tiếp đạn vào

băng chuyển nên hệ thống bao gồm: 01 mạch điều khiến, 01 động cơ DC hoặc AC, 01

driver cho động cơ, 01 encoder điều khiến vị trí động cơ, 01 cảm biến hồng ngoại hoặccảm biến quang xác định đạn đã ở vị trí sẵn sảng vào băng chuyén.(hinh 2.15+2.17)

Hình 2.15 Động cơ DC hoặc AC kèm hộp số: Công suất đầu ra: > 2001, Tỉ số truyền: lên

đến 1:1800

ESC2-CWZ5 1/7

ROTARY ENCOD Tg

Hình 2.16 Encoder E6C2 — CWZ5B 100 xung đọc vi trí diéu khién động cơ

Hình 2.17 Cảm biến quang hoặc cảm biến hồng ngoại IR Detector

* Khối điều khiển băng chuyên:

Băng chuyển có nhiệm vụ tải đạn từ hộp tiếp đạn tới cơ cau ban trung tâm và đưađạn đã bắn xong từ cơ cấu ban trung tâm về hộp thu hồi Chuyển động của băng tảiđược chọn là đều và liên tục nhằm đảm bảo quá trình vận chuyển được liên tục Thànhphân điều khiến của Băng chuyên có thé được lựa chọn, bao gồm:

- Driver động cơ nhận tín hiệu điều khiến từ trung tâm và điều khiến động cơ.- Động cơ DC hoặc AC có hộp số như trên

- Cảm biến hồng ngoại IR Detector

* Khoi điêu khién cơ cau nap đạn và khôi nòng:

Đây là khối quan trọng va phức tạp nhất trong hệ thong, dan được lấy déu đặn từbăng chuyền đưa vào nòng súng và sẵn sàng băn, sau khi băn xong vỏ đạn đượcchuyền lại băng tải Quá trình diễn ra liên tục, đều đặn và chính xác, đòi hỏi sự chính

xác trong điêu khiên nên các thành phân của khôi là:

- Động cơ AC servo kèm theo card điều khiến: có thể lựa chọn động cơ Motorservo Mitsubishi HC-KFS43B và card điều khiển Driver Servo Panasonic

MBDDT2210

Cost-Effective Servo Solutions with a Variety of Control Modes

SureServoAC Servo Drive Controller

Scaled230 VAC Input2 Encoder Signal †

S

-TY =

itMotor/Brake ; at Command Signal

| Cable « Pulse Train Position

Stop & DirectioncwaccwEncoder Follower« Analog Velocity (+/- 10V]

._ợt

Encoder « Analog Torque (+/- 10V)

Cable * Optional mode switching

rs SureServo Pro

tị PC set wad Traditional

AC Servo Motors Software aaa

Hình 2.18 Cam biến quang hoặc cam biến hồng ngoại IR Detector

- Một số Card thông dụng:Driver Servo Panasonic MBDDT2210 dành cho motor servo công suất 400WCung cap nhiéu tinh nang điều khiến vi trí, tốc độ, moment chính xác, đáp ứngnhanh, thích hợp cho nhiều ứng dụng

Motor servo Mitsubishi HC-KFS43B

e Loại: servo amplifier

¢ Điện áp cung cấp: 1/3 pha 200-230V 50/60 Hze Diện áp ngõ ra: 3 pha 200-230V

e Công suất: 400 We Motor: HC-MFS43, HC-KFS43e« Điều khién: Tốc độ, moment, vi tri¢ Phương pháp điều khiến: điều chế xung PWM, điều chỉnh dòng điện- Ngoài ra, cần một mạch điện tử riêng để đo đạc phát hiện đạn đã ở vi trí sẵnsàng ban Mạch gồm một bộ phát dòng nhỏ chuẩn và không thay đổi theo thời gian

Tín hiệu từ đầu đấu nói với đạn được đưa về vi xử lý để phát hiện có đạn hay chưa cóđạn vào buông ban.

- Thêm vào đó có thể có một số cảm biến để đảm bảo hệ thống hoạt động antoàn Như cảm biến nhiệt độ cảnh báo quá nhiệt trên nòng, cảm biến hồng ngoại cảnh

báo các viên đạn đã ở đúng vi trí hay chưa.

* Khối điều khiến hộp thu hồi vỏ dan:

Với chức năng quay đều đưa vỏ đạn về hộp thu hồi một cách có trật tự, các thànhphân điều khiến hộp thu hồi có phần tương tự giống như các thành phan điều khiếncủa hộp tiếp đạn

* Màn hình hiển thị HMI (Human Machine Interface):

Man hình giao tiếp người dùng cho phép người dùng có thé trực tiếp theo dõihoạt động của hệ thống cài đặt thông số cho hệ thống Có thể sử dụng máy tính điện

tử thực hiện chức năng này

2.1.2.3 Nguyên lý hoạt động của hé thong* Sơ dé nguyên lý

cr —>=| Khối nòng

L Bằng chuyênï | ———m —— _ || Hộp tiếp dane Cơ cấu nạp đạnƑ——»>=|Hộp thu hồi |

- Khi co cau nạp đạn quay, nó nhận đạn từ bang chuyển và được quay đến vị tríphát hỏa pháo hoa, cùng lúc đó khối nòng cũng được quay cùng với tốc độ của bànnạp đạn Tại vị trí phát hỏa, nòng được dịch chuyển xuống Vi tri thap nhat va tiép diénđược đóng, dan pháo hoa được ban đi.

- Sau khi phát hỏa, cơ cầu nạp đạn và khối nòng tiếp tục quay, nhưng nòng theorãnh cam sẽ dịch lên và nòng nhất ra khỏi vỏ đạn, vỏ đạn băn xong đến vị trí băngchuyên và được đưa vao hộp thu hồi

- Các phát bắn tiếp theo cũng được thực hiện tương tự

- Quá trình ban của hệ thông được điều khiến bởi hệ thông điều khiến

Hộp chứakhối nàng Hộp thu hồi

Bản tiếp đạnHộptiếp đạn

- LBRO ~OS5O*%0

CODDOCKOOONVOGSOOOS5 00”

OZGQO `"

lộ ) i trí bẵn của nòng4 Vị tri ban trên bản tiếp dan

- Cấp nguồn cho bộ điều khiến

2 Khởi động: Tất cả các cơ câu được căn chỉnh đúng vi trí

3 Sẵn sàng bắn: Đạn được nạp vào vi trí cách vi trí ban 60°

- Dừng han : Điện hệ thống bị bắt, hệ thống dừng hoạt động

2.1.2.4 Chỉ tiêu kỹ thuật chung của hệ hỗngTrên cơ sở khảo sát điều kiện băn pháo hoa tầm cao thực tế, nguyên lý hoạt độngmà dé tài xây dựng có thé đáp ứng được, kết hợp kết qua làm việc của Nhóm nghiêncứu va đơn vị t6 chức bắn pháo hoa thực tế Chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống được xây

dựng như sau (xem Bảng 2.3):

Bảng 2.3 Các thông số kỹ thuật mục tiêu

Thông số Mục tiêu đạt đượcCỡ đạn pháo dùng cho hệ thông : Viên đạn sô 5 (đường kính 115mm)

Số lượng nòng trên hệ thông : 6 nòngHộp tiếp đạn chứa đạn : 50+100 viên

Diện tích triển khai của hệ thông : Nhỏ hơn 5m”

Tốc độ ban : 3 cap độ

- _ Nhanh 30 phát/phút

- Vừa 15 phát/phút

- Cham 10 phat/phut

Nguôn cung cap AC/DC

2.2 Bài toán thuật phóng trong phục vụ thiết kếh thống:

2.2.1 Bài toán thuật phóng trong:

a Mục đích

Hiện tượng ban của vũ khí là một hiện tượng phức tap và không kém phan nguy

hiểm, nó bao gồm nhiêu hiện tượng vat lý và hoá học xảy ra trong thời gian rất ngắn.Bài toán thuật phóng trong là bài toán tối cần thiết trong thiết kế vũ khí nói chung và

cụ thé ở đây là hệ thong bắn pháo hoa tự động nói riêng

Mục đích của giải bài toán thuật phóng trong là dé tìm ra giá trị của áp suất (p)và quy luật của nó theo thời gian p(t) để thiết kế và kiểm bên cho nòng và toàn hệthống Bên cạnh đó thông số vận tốc của đạn pháo hoa (v) cũng là một giá trị đángquan tâm khi giải bài toán này để phục vụ cho bài toán Thuật phóng ngoài (bài toán

đường đạn sau khi rời nòng).

b Đặc điểm thuật phóng và mô hình toán

Việc giải bài toán thuật phóng trong (TPT) là để tìm ra các qui luật biến thiênáp suất khí thuốc trong lòng nòng và độ dịch chuyển của đầu đạn theo thời gian, cũngnhư áp suất khí thuốc trong buồng khí làm cơ sở cho việc giải bài toán động lực học

máy tự động (MTD).

Quy luật cháy của thuốc phóng:

Nhà bác học người Pháp là Vi-ây đã đưa ra quy luật cháy của thuốc phóng vàđược thừa nhận rộng rãi và vẫn còn tính đúng đắn cho đến ngày nay đó là thuốc phóng

cháy theo quy luật cháy hình học.

Hình 2.21a: Quy luật cháy hình hoc cua thuốc phóng

Xét một phan tử của thuốc phóng như ở hình 1, thuốc phóng được môi cháy hoàntoàn trong buông đối

Theo quy luật cháy hình học thì: “Sau một khoảng thời gian t bất kỳ, thuốcphóng sẽ cháy mat một lớp bề dày e như nhau ở tat cả mọi mặt”

Quy luật cháy hình học của thuốc phóng đúng trong nhữ trường hợp sau đây:

+Các phần tử thuốc phóng đồng nhất về thành phần hoá học và tính chất vật lý,

có hình dạng và kích thước như nhau;

+Toàn bộ các phần tử thuốc phóng trong liều phóng được môi cháy, bùng cháyđồng thời và tức thời

+Thuốc phóng cháy theo từng lớp song song cùng tốc độ trên tất cả các hướngvuông góc với bề mặt cháy

Phát băn pháo hoa chỉ bao gồm 01 liều phóng (thuốc den) và viên dan, đạn đượcnạp đầu nòng, trên cơ sở đó mô hình thuật phóng của phát ban có một số đặc điểm như

Sau :

1 Đạn được nạp từ đầu nòng, cỡ đạn nhỏ hơn cỡ nòng nên trong suốt quá trìnhxây ra hiện tượng bắn, một lượng khí thuốc không ngừng thoát ra ngoài thông qua khehở giữa đạn và thành nòng Lượng khí thuốc này được đặc trưng bởi lượng tiêu haokhí thuốc tương đối T:

2 Liều thuốc được sử dụng chỉ gom một liều thuốc den duy nhất (@ = Wo), CO thé

xem gan như là liêu môi trong các loại dan pháo;

3 Do liều thuốc là thuốc đen, thời gian cháy nhanh nên thời điểm áp suất lớnnhất gần trùng với thời điểm thuốc phóng cháy hết, áp suất giảm mạnh, có thể xem ápsuất ban đầu cũng chính là áp suất lớn nhất trong quá trình ban Po = Prmax:

4 Do cỡ dan nhỏ hơn cỡ nòng, nên khi tính toán thuật phóng ta lay hệ số tínhcông thứ yếu = 1

5 Trên cơ sở đặc điểm thuật phóng nêu trên, hiện tượng bắn của nòng pháo hoathiết kế mới được chia thành các thời kỳ như sau:

- Thời kỳ thứ 1: được tính từ lúc ban đầu áp suất Po, đạn bắt đầu chuyển độngđến khi đạn ra khỏi nòng

- Thời kỳ thứ 2: là thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc

*, Hệ phương trình giải bài toán thuật phóng trong của pháo hoa

Thực tế hiện tượng bắn diễn ra hết sức phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố,để thuận tiện cho việc thiết lập và giải hệ phương trình vi phân mô tả các quá trình củahiện tượng ban, ta cần phải chấp nhận các giả thiết sau:

Thuốc phóng cháy theo quy luật hình học

- _ Toàn bộ thuốc phóng cháy trong môi trường có áp suất như nhau và băng ápsuất thuật phóng p

- Thanh phan san pham chay khong thay đối, các đại lượng: lực thuốc phóng(f), cộng tích khí thuốc (a) và hệ số đoạn nhiệt (0) cũng không thay đi

- Tai thời điểm áp suất đạt áp suất po, đạn bắt đầu chuyển động.- Chuyén động cua dan được tinh đến thoi điểm nó ra khỏi nòngTrên cơ sở các giả thiết nêu trên, chúng tôi xây dựng được hệ phương trình vi

phân mô tả thuật phóng trong của súng pháo hoa như sau:

dz Pai (2.1)

cháy của thuốc súng dưới áp suất cao, I, là xung lượng toàn phan của thuốc súng khi

cháy.

-Phương trình 2.2:Thê hiện quy luật của tốc độ tăng khối lượng khí thuốc súng

trong nòng Quy luật này cơ bản phụ thuộc cả vào phương trình sự cháy 2.1.

-Phương trình 2.3:Thé hiện quy luật của tốc độ phụtkhí thuốc phụt qua khe hởgiữa đạn pháo hoa và thành nòng Đây là đặc điểm cơ bản của hiện tượng băn củapháo hoa Trong quân sự nó tương tự như hiện tượng xảy ra khi băn súng cối (cỡ đạn

côi nhỏ hơn cỡ nòng).

-Phương trình 2.4:Thê hiện quy luật của gia tốc đầu đạn cơ bản theo đúng địnhluật 2 Newton Với p.S=F; m là khối lượng dau đạn, ọ là hệ số khối lượng ảo hay hệsố có tính đến công thứ yếu: công làm đạn chuyển động tịnh tiến + quay + ma sát +công làm súng giật lùi + công làm thuốc súng chuyển động @.m có thé coi như làkhối lượng của đầu đạn được tăng nặng thêm 0 lần vì có các tốn thất do công thứ yếuđó Đối với phát bắn pháo hoa =1

-Phương trình 2.5:Thé hiện quy luật của vận tốc đầu đạn theo đúng định nghĩa

cơ ban là đạo hàm theo thời gian của quãng đường đạn chạy trong nòng J.

-Phương trình 2.6:Thé hiện quy luật của tốc độ tăng thé tích buồng đốt Nó phụthuộc vào vận tốc (2.5) và gia tốc của đầu đạn (2.1), (2.4)

-Phương trình 2 7:Thé hiện quy luật của sự thay đổi nhiệt trong quá trình hiện

tượng băn xảy ra.

-Phương trình 2.8:Thê hiện quy luật của tốc độ biến đổi áp suất khí thuốc nótuân theo phương trình trạng thái khí thực và có tính đến các giai đoạn trích khí;

-Các hệ số É là các hệ số điều khiến dùng trong lập trình tính toán, giải phươngtrình theo phương pháp số Các hệ số É nhận các giá trị 0 hoặc 1 tùy thời điểm nhấtđịnh trong quá trình giải toán phù hợp với tính chất vật lý của bài toán

Z Chiều day cháy tương đối của thuốc phóng:

VW Lượng sinh khí tương đối của khí thuốc;