Xây dựng được mô hình vật lý và toán học cho cơ hệ pháo phòng không hai nòng 37mm K65 bắn trên nền đất có tính đến biến dạng của nền, biến dạng đàn hồi của cơ cấu tầm hướng và xem hai thân pháo là hai vật chuyển động độc lập.
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ở Việt Nam, cơng nghiệp quốc phòng chưa phát triển mạnh, điều kiện kinh tế hạn hẹp nên việc trì, phát huy hồn thiện cải tiến loại trang bị vũ khí biên chế nhằm nâng cao tính hiệu sử dụng phù hợp với đặc điểm nhiệm vụ cần thiết Ngoài ra, công tác nghiên cứu khoa học đẩy mạnh nhằm hướng vào việc nâng cao tốc độ bắn, độ xác bắn độ ổn định cho loại vũ khí phục vụ cho q trình thiết kế sau Trong loại trang bị nay, pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 trang bị với số lượng lớn quy hoạch để sử dụng lâu dài Tuy nhiên, nghiên cứu pháo chủ yếu tập trung vào việc lắp đặt pháo lên phương tiện động (xe, tàu thuyền, ), chưa có nhiều nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến trình bắn pháo để nâng cao ổn định cho pháo bắn Trong cơng trình nghiên cứu trước đây, tác giả đưa giả thiết xem hai thân pháo giống tính đối xứng nên mơ hình nghiên cứu tính tốn coi thân pháo có khối lượng nhân đôi Tuy nhiên, thực tế bắn chuyển động hai thân pháo ln có độ lệch pha ảnh hưởng yếu tố nội pháo như: máy hãm lùi, đẩy lên hai thân pháo khác làm chiều dài lùi thân pháo không giống nhau, độ mòn chi tiết phận tống đạn phát hỏa thân pháo khác nhau, đạn pháo khác năm, lô sản xuất, Điều dẫn đến bắn sinh momen hướng lực phát bắn tác dụng lên hai thân pháo khác Vấn đề đặt phải nghiên cứu nguyên nhân ảnh hưởng đến độ lệch pha ảnh hưởng đến chuyển động pháo bắn Với lí nêu trên, NCS lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số hai thân pháo đến chuyển động pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 bắn” nhằm tìm kiếm khoa học cho việc đề xuất giải pháp khai thác, bảo quản bảo dưỡng hoàn thiện kết cấu loại pháo khảo sát bước nghiên cứu Mục đích nghiên cứu luận án Xây dựng mơ hình cho pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 bắn đặt đất, có tính đến biến dạng đàn hồi cấu tầm - hướng xem hai thân pháo không đồng kết cấu tải trọng tác dụng Trên sở khảo sát ảnh hưởng số thơng số thời điểm phát hỏa khác hai thân pháo đến chuyển động pháo bắn Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu: Pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khảo sát số yếu tố kết cấu đặc trưng ảnh hưởng đến chuyển động pháo bắn Nội dung nghiên cứu luận án - Giới thiệu tổng quan vấn đề định nghiên cứu, loại pháo nhiều nòng, tình hình nghiên cứu phân tích ưu, nhược điểm mơ hình nghiên cứu pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 - Xây dựng mơ hình tốn động lực học cho pháo phòng khơng 37mm K65 với giả thiết hai thân pháo khác Mơ hình xây dựng có tính so với mơ hình trước đây: có tính đến biến dạng đất, biến dạng đàn hồi cấu tầm, hướng; hai thân pháo vật chuyển động riêng biệt - Từ kết toán dao động, chương khảo sát ảnh hưởng thông số thân pháo bắn liên thanh, kết hợp với mô hình phương trình chương đưa ảnh hưởng sai lệch thông số hai thân pháo đến tốc độ bắn pháo hoạt động khối lùi, đưa sai lệch góc tầm hướng pháo - Trên sở nghiên cứu mơ hình lý thuyết chương kết khảo sát chương 3, thực bắn đạn thật thử nghiệm đối chứng Từ số liệu đo được, phân tích, đánh giá kết khẳng định đắn, phù hợp mơ hình nghiên cứu lý thuyết Từ góp phần hồn thiện sở khoa học nghiên cứu chuyển động pháo nhiều nòng bắn để nâng cao độ ổn định pháo bắn liên thanh, tăng xác suất tiêu diệt mục tiêu, nâng cao độ xác hiệu bắn Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thử nghiệm Về nghiên cứu lý thuyết: Trên sở tìm hiểu kết cấu thực sử dụng phần mềm Inventor để mô cấu tạo trình hoạt động thực tế pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65, luận án sử dụng lý thuyết động lực học hệ nhiều vật để xây dựng mơ hình vật lý - tốn học hệ, xây dựng chương trình tính tốn số phần mềm Maple khảo sát ảnh hưởng số thông số hai thân pháo đến chuyển động pháo bắn Phần thử nghiệm: Tiến hành bắn thực nghiệm, sử dụng thiết bị đo, ghi hình để xác định đại lượng nghiên cứu cần kiểm chứng sử dụng kết thực nghiêm để đánh giá tính đắn mơ hình khảo sát lý thuyết Cấu trúc luận án Luận án gồm: phần mở đầu, bốn chương phần kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục Trong có 134 trang thuyết minh, 21 bảng, 81 hình vẽ đồ thị, 39 tài liệu tham khảo trang phụ lục Mở đầu Trình bày tính cấp thiết đề tài luận án Chương Tổng quan động lực học pháo tự động nhiều nòng Chương Xây dựng mơ hình giải tốn động lực học pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Chương Nghiên cứu ảnh hưởng sai lệch số thông số hai thân pháo đến chuyển động pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Chương Thử nghiệm đánh giá kết Kết luận kiến nghị: Trình bày kết luận án số kiến nghị tác giả rút từ nội dung nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG LỰC HỌC PHÁO TỰ ĐỘNG NHIỀU NỊNG Trình bày tổng quan phân tích kết cấu hoạt động loại vũ khí nhiều nòng; số cơng trình nghiên cứu cơng bố nước loại pháo nhiều nòng mơ hình xây dựng tác giả pháo phòng khơng 37mm nòng K65 Từ cơng trình cơng bố, mơ hình có ưu điểm riêng có số nội dung chưa tính đến sau: - Đa số mơ hình xây dựng tính tốn ổn định cho pháo 37mm lắp phương tiện động: xe bánh lốp, tàu, Các nghiên cứu sâu phân tích ảnh hưởng sóng biển, đặc trưng kết cấu xe đến trình bắn pháo chưa có nghiên cứu cho mơ hình pháo hai nòng bắn đất - Các mơ hình tính tốn pháo nhiều nòng xem thân pháo đồng nhất, nòng xem giống đối xứng nên xây dựng mơ hình xem nòng có khối lượng nhân đơi Tuy nhiên, thực tế bắn hai nòng ln có độ lệch pha ảnh hưởng yếu tố nội pháo như: máy hãm lùi, đẩy lên hai thân pháo khác làm chiều dài lùi thân pháo khơng giống nhau, độ mòn chi tiết phận tống đạn phát hỏa thân pháo khác nhau, đạn pháo khác năm, lô sản xuất nên tốc độ cháy lực thuốc phóng khác nhau, - Các mơ hình nghiên cứu xây dựng bỏ qua liên kết bánh xe hay chân kích thủy lực với đất Khi nghiên cứu tính tốn biến dạng đàn hồi cấu tầm hướng thay truyền động HD Các chi tiết có kích thước lớn, kết cấu có độ cứng vững cao đưa giả thiết tuyệt đối cứng Với điểm hạn chế mơ hình trước, luận án tập trung nghiên cứu giải vấn đề sau: - Xây dựng mơ hình khảo sát động lực học pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 có kể đến tải trọng tác dụng độc lập hai thân pháo, biến dạng đàn hồi cấu tầm hướng biến dạng đất - Xây dựng mơ hình tính tốn tốn động lực học pháo bắn, thiết lập hệ phương trình vi phân dao động hệ làm sở cho khảo sát - Khảo sát ảnh hưởng số thông số pháo độ cứng lò xo đẩy lên, khe hở vòng điều tiết cán điều tiết, độ mòn chi tiết phận tống đạn phát hỏa,… đến sai lệch hai thân pháo CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ GIẢI BÀI TỐN ĐỘNG LỰC HỌC PHÁO PHỊNG KHƠNG HAI NỊNG 37MM K65 2.1 Các giả thiết xây dựng mơ hình hệ pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Hình 2.1 Tồn cảnh pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Để xây dựng mơ hình pháo 37mm hai nòng K65 theo hệ vật rắn, vào mối liên kết phận cụ thể pháo hình 2.1, đưa số giả thiết làm đơn giản hóa q trình xây dựng mơ hình tính tốn sau: - Pháo bắn đặt đất có biến dạng đàn hồi; bắn pháo cố định cọc sắt nên đế kích ln liên kết với mặt đất trình bắn Do biến dạng kích nhỏ biến dạng đất nên lúc biến dạng đàn hồi chân kích giường pháo quy đổi qua vị trí đất đặt chân kích Khi xem liên kết kích đất mơ hình hóa phần tử có độ cứng ki hệ số cản nhớt ci - Sự dao động khối tầm khối hướng phần tử biến dạng đàn hồi gây nên dao động hệ Giả thiết liên kết phần tử cấu tầm cấu hướng khơng có khe hở Khi biến dạng chúng thay bằng lo xo xoắn có độ cứng cek, ceq - Việc chế tạo lắp đặt hai nòng pháo khó đảm bảo cho trục nòng chúng song song tuyệt đối nên giả thiết coi song song tuyệt đối Vì cấu hướng khơng có tính tự hãm nên coi lực giữ tay quay hướng xạ thủ đủ lớn để mô men lực phát bắn phải nhỏ mô men lực giữ tay quay hướng xạ thủ - Hai thân pháo bắn xem hai vật độc lập khối lượng tải trọng tác dụng chuyển động dọc theo trục nòng pháo - Các liên kết khâu, cấu không biến dạng trình làm việc khơng có khe hở 2.2 Mơ hình hệ pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Trên sở kết cấu mơ hình thực, mối liên kết cấu, phận pháo giả thiết xây dựng mơ hình theo quan điểm hệ vật rắn ta mơ hình hệ hình 2.2 Khi nghiên cứu khảo sát tổng thể pháo 37mm K65 trạng thái chiến đấu, lúc trình bắn pháo đảm bảo ổn định chân kích, góc quay tầm φ, góc quay hướng α Ta xây dựng mơ hình hệ sau: Z5 Z2 Z4 Y5 Z3 Z1 Z0 q R Y3 hl X4 X3 o4 o5 4(5) Fms q X5 Y4 Flx q8 O3 P lg M ck o2 k tz k tz ctx Y0 o0 ctx k tz q7 o1 cty ctz k tx q1 q4 ctz k tz cty X2 ctx cty k tz k tz Mcq Y1 q5 Y2 q ctz k ty X1 X0 k tz Y q9 2b X q10 Z Hình 2.2 Mơ hình pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Vật (Xe pháo có khối lượng m1): Do biến dạng kích nhỏ biến dạng đất nên lúc biến dạng đàn hồi chân kích giường pháo dồn vào vị trí đất đặt chân kích Khi bắn, có lệch pha nòng giường pháo có khối lượng m1 bị quay quanh trục O1X1, O1Y1, O1Z1 dịch chuyển dọc trục O1X1, O1Y1, O1Z1 Vật 2: Bệ pháo có khối lượng m2 dùng để liên kết khối tầm, hướng Bệ pháo quay quanh tâm xe pháo Vật 3: Máng pháo (hay khối lên xuống) có khối lượng m3 chuyển động quay quanh trục tai máng Vật 4: Khối lùi vật chuyển động theo khối lùi thân pháo bên trái có khối lượng m4 Vật 5: Khối lùi vật chuyển động theo khối lùi thân pháo bên phải có khối lượng m5 Ngồi vật có cấu máy tự động làm việc Vì vật 4, khâu sở truyền chuyển động cho khâu làm việc, khâu có khối lượng thu gọn mi , tỷ số truyền Ki, hiệu suất i Chọn tọa độ suy rộng: q1 - dịch chuyển dọc mâm pháo (dọc theo trục O1X1 ); q2 – dịch chuyển ngang mâm pháo (dọc theo trục O1Y1 ); q3 - dịch chuyển lên xuống mâm pháo (dọc theo trục O1Z1 ); q4 – góc quay mâm pháo quanh trục O1X1; q5 – góc quay mâm pháo quanh trục O1Y1; q6 – góc quay mâm pháo quanh trục O1Z1; q7 – góc quay mâm pháo mp O2X2Y2 ; q8 – góc quay thân pháo mp O3X3Z3; q9 – dịch chuyển trọng tâm khối lùi dọc theo trục nòng thân pháo bên trái; q10 – dịch chuyển trọng tâm khối lùi dọc theo trục nòng thân pháo bên phải; qi – khâu làm việc máy tự động hai thân pháo có quan hệ giữ dừng với dịch chuyển khâu sở có khối lượng mi ; Chọn vec tơ tọa độ suy rộng hệ qr = [q1, q2, q3, q4, q5, q6, q7, q8, q9, q10, qi]T 2.3 Thiết lập hệ phương trình vi phân cho hệ Cơ hệ pháo phòng khơng 37mm K65 chịu liên kết xem liên kết hôlônôm, giữ, dừng với 10 bậc tự q [q1, q2 , q3 , q4 , q5 , q6 ,q7 , q8 , q9 , q10 ] Để thiết lập hệ phương trình vi phân hệ, dùng dạng thức Lagrange loại viết dạng ma trận sau [1], [10], [23]: d T T D Qf dt q q q q (2.1) đó: T- động hệ, Π- hàm phần tử lực có thế; D- hàm hao tán thành phần lực cản hệ; Qf - véc tơ lực suy rộng ngoại lực khơng có thế, khơng có cản tác dụng lên hệ; q q véc tơ tọa độ vận tốc suy rộng hệ Vị trí vật rắn (từ đến 5) hệ hệ qui chiếu quán tính O0 xác định véc tơ vị trí trọng tâm ri ma trận cosin hướng chúng Ai Các liên kết hệ dừng nên ri = ri(q), Ai = Ai(q) trạng thái vận tốc chúng xác định véc tơ vận tốc khối tâm vi dri 10 ri q j vận tốc góc ωi, i Ai Ai dt j 1 q j Trong lý thuyết học hệ nhiều vật [1] , [10], [17] đưa vào ma trận Jacôbi tịnh tiến Jacôbi quay biểu thức (2.2) (2.3): rix q r r J Ti i iy q q1 riz q1 ix q J Ri i iy q q1 iz q1 rix r ix q2 q10 riy riy q2 q10 riz r iz q2 q10 (2.2) ix ix q2 q10 iy iy q2 q10 iz iz q2 q10 (2.3) Khi ma trận khối lượng suy rộng hệ là: Mq (mi J TiT J Ti J RiT I i J Ri ) i 1 (2.4) đó: mi - khối lượng vật rắn thứ i, I i Ai I i AiT - ten xơ quán tính trọng tâm vật hệ O0, I i - ten xơ quán tính hệ tọa độ gắn với vật i Do động hệ T T q Mq q Các phương trình Lagrange viết lại theo ma trận khối lượng suy rộng véc tơ lực suy rộng sau: 10 10 10 Mqi,k Mqk ,l D f Mqi,k qk qk ql Qi , (i 10) k 1 qi qi qi k 1 l 1 ql (2.5) Sử dụng kết tiểu mục 2.5.1 để xác định véc tơ vị trí trọng tâm, ma trận chuyển; phần mềm Inventor để xác định ten xơ quán tính vật, ma trận khối lượng suy rộng; thành lập ma trận Jacôbi tịnh tiến quay vật rắn Các hàm véc tơ lực suy rộng năng; hàm hao tán véc tơ lực suy rộng hao tán xác định sau: 2.3.1 Hàm vec tơ suy rộng hàm Thế hệ bao gồm lực trọng trường lấy hệ quy chiếu O0 phần tử đàn hồi G CT CS CGT CGP ek eq (2.6) đó: G - trọng lực vật; CT , CS , CGT , CGP vị trí đặt chân kích trước, sau, trái phải; ek , eq cấu tầm, hướng Vec tơ lực suy rộng là: V (i ) qi (2.7) 2.3.2 Hàm hao tán vec tơ lực suy rộng hao tán Cơ hệ gồm có chân kích thành phần sinh lực hao tán Giá trị hàm hao tán ứng với phần tử tính theo cơng thức Rayleigh sau: d 2 Di Ci dt (2.8) đó: Ci – ma trận hệ số cản nhớt đất CCT CCS ctx 0 cty 0 csx ; CCGT CCGP ctz csy 0 0 csz (2.9) Với ctx, cty, ctz lần lươt độ cản nhớt đất trước sau theo phương; csx, csy, csz lần lươt độ cản nhớt đất trái phải theo phương Do tính đối xứng chân kích qua tâm quay nên giá trị độ cứng hệ số cản nhớt chân kích - Tốc độ thay đổi véc tơ biểu diễn phần tử 2.3.3 Vec tơ lực suy rộng ngoại lực không không cản Ngoại lực không thế, không cản tác dụng lên hệ bỏ qua thành phần nhiễu động có lực thuật phóng Plg thân pháo tác dụng lên hệ Lực ln có phương trùng với trục nòng có chiều tác dụng hướng nòng Trong hệ O3 lực tác dụng lên hệ F = [Plg 0] Lực thuật phóng Plg rõ ràng không phụ thuộc trạng thái dao động hệ, thành phần công sinh W=Ft rF , Ft A3.F - véc tơ lực hệ tọa độ O0 Đối với hệ có liên kết dừng, trạng thái hệ xác định giá trị tọa độ suy rộng 10 q, rF=rF(q), hay rF i 1 rF qi Từ xác định thành qi phần véc tơ lực suy rộng lực thuốc phóng tác động lên hệ sau: Q jf ( WFt ) ( q j ) W rF q j (2.10) 2.4 Đề xuất phương pháp giải kết Để giải toán dao động hệ pháo 37mm K65, ta kết hợp giải đồng thời nhiều hệ phương trình: phương trình thuật phóng trong, phương trình máy tự động hệ 10 phương trình vi phân hệ Đặc điểm hệ phương trình cần giải phức tạp vì: khối lượng tính tốn lớn, số lượng biến điều khiển nhiều, yêu cầu bước tính hợp lý để bảo đảm độ xác Có nhiều phần mềm ứng dụng như: Pascal, Matlab, Maple Để giảm nhẹ khối lượng tính tốn lựa chọn phần mềm Maple cho trình lập 10 giải hệ phương trình Phương pháp giải trình bày sơ đồ khối hình 2.3 Hình 2.3 Sơ đồ khối giải toán hệ Với mong muốn nhà sản xuất yêu cầu kỹ thuật đảm bảo cho pháo bắn ổn định, khơng có sai lệch hai thân pháo nên giải hệ phương trình (2.61) với tải trọng tác dụng lên hai thân pháo xem giống Bằng phần mềm maple giải hệ đưa quy luật dao động tọa 11 pháo bắn liên loạt viên khảo sát hai góc tầm 0o 45o sau: 0,02 0,02 0,01 (m) -0,5 -0,02 0,5 1,5 2,5 (m) 0,04 3,5 t(s) -0,5 -0,01 -0,04 -0,02 -0,06 -0,03 0,5 1,5 2,5 t(s) 3,5 góc tầm độ góc tầm độ Hình 2.4 Dao động pháo 37mm Hình 2.5 Dao động pháo 37mm theo theo phương x phương y (m) 0,08 0,06 0,04 0,02 -0,5 -0,02 -0,04 -0,06 0,5 1,5 2,5 3,5 t(s) góc tầm độ góc tầm 45 độ Hình 2.6 Dao động pháo 37mm theo phương z Kết dao động hình 2.4 đến 2.6 nhận thấy: Biên độ dao động theo phương có giá trị nhỏ, khơng có sai lệch nên biên độ dao động lắc ngang theo phương y có biên độ lớn 2,5cm góc tầm 450 Khi góc tầm tăng biên độ dao động theo phương x z giảm Kết luận chương - Đã sử dụng lý thuyết động lực học hệ nhiều vật để xây dựng mơ hình khảo sát động lực học thiết lập hệ phương trình vi phân dao động hệ pháo phòng khơng 37mm K65 có kể đến biến dạng đàn hồi cấu tầm - hướng tính chất đàn nhớt đất - Đã thực hành đo đạc để xác định thông số hình học cần thiết làm sở cho việc mơ hoạt động hệ, xác định đặc trưng động 12 lực học vật mô hình (khối lượng, vị trí khối tâm, momen qn tính khối lượng, ) làm giá trị đầu vào cho tính tốn lý thuyết - Đã đề xuất phương pháp tính toán độ cứng quy đổi cấu tầm, hướng phục vụ cho việc xây dựng mơ hình động lực học xác thực Đóng góp chương 2: - Xây dựng mơ hình hệ pháo 37mm bắn đất có tính biến dạng nền, biến dạng đàn hồi cấu tầm - hướng tính tốn chuyển động hai thân pháo hai vật độc lập CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG SAI LỆCH MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA HAI THÂN PHÁO ĐẾN CHUYỂN ĐỘNG CỦA PHÁO PHỊNG KHƠNG HAI NỊNG 37mm K65 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số hãm lùi – đẩy lên Để đánh giá ảnh hưởng kết cấu hãm lùi pháo phòng khơng 37mm đến làm việc pháo cần nghiên cứu cấu tạo hoạt động cụ thể hãm lùi [5] tóm tắt hình sau: Hình 3.1 Cấu tạo máy hãm lùi Ống hãm lùi; Bộ phận điều hòa dầu; Cán điều tiết; Vòng điều tiết; Piston; Lỗ rút thoát dầu; Bộ phận hãm đẩy lên; Bộ phận bịt kín Hoạt động hãm lùi trình bày [16], [27], [34] thể cụ thể hình 3.2 3.3 Hình 3.2 Chuyển động hãm lùi lùi 13 Hình 3.3 Chuyển động hãm lùi đẩy lên Khoang I khoang piston vòng cách phận điều hòa, khoang II khoang piston phận bịt kín, Khoang III khoang phía sau thân hãm đẩy lên lòng cán piston 3.2.1 Ảnh hưởng khe hở chảy dầu vòng điều tiết – cán điều tiết Trong trình làm việc, dầu chảy qua khe hở vòng điều tiết cán điều tiết mạnh làm cho vòng điều tiết bị mòn nhanh làm cho đường kính vòng điều tiết bị mòn nhiều Giả thiết đường kính vòng điều tiết thay đổi bước 0.05mm Thay giá trị vào toán động lực học pháo ta xác định ảnh hưởng khe hở chảy dầu vòng điều tiết cán điều tiết đến chiều dài lùi lực cản lùi hình 3.4, 3.5 Hình 3.4 Đồ thị chiều dài khối lùi Hình 3.5 Đồ thị lực hãm lùi thay đổi thay đổi đường kính vòng điều tiết đường kính vòng điều tiết Từ đồ thị nhận thấy rằng, đường kính vòng điều tiết lớn khe hở chảy dầu tăng Khi đó, chiều dài lùi tăng theo giá trị lực cản lùi nhỏ Giải hệ phương trình (2.5) ta nhận quy luật dao động góc hướng q7(t) góc tầm q8(t) thay đổi đường kính vòng điều tiết: 14 q7 0,2 0,15 q7(rad) Rad 0,1 0,05 -0,05 0,5 -0,1 1,5 2,5 t(s) -0,15 dv=0,250(dm) dv=0,260(dm) 0,012 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 -0,002 -0,004 -0,006 -0,008 -0,01 0,5 1,5 2,5 t(s) dv=0,270 Hình 3.6 Dao động góc hướng q7(t) thay đổi đường kính vòng điều tiết Hình 3.7 Dao động góc hướng q7(t) hai nòng bắn đồng thời Như vậy, có lệch pha hai nòng dao động hướng lớn quay sang phải dao động lớn 10 lần quay sang trái lớn lần Trong đó, tăng khe hở chảy dầu biên độ dao động lớn Hình 3.6 thể ứng với việc giữ nguyên dv=0,245(dm) thân pháo bên trái thay đổi dv=0,26(dm) thân pháo bên phải biên độ dao động sang phải lớn 0,12(rad), thân pháo bên phải thay đổi dv=0,27(dm) biên độ dao động sang phải lớn 0,17(rad) xấp xỉ 9,750 0,004 0,003 0,002 0,5 1,5 2,5 t(s) q8(rad) q8(rad) 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 -0,005 -0,01 -0,015 -0,02 0,001 -0,001 0,5 1,5 2,5 t(s) -0,002 -0,003 -0,004 dv=0,25(dm) dv=0,26(dm) Hình 3.8 Dao động góc tầm q8(t) Hình 3.9 Dao động góc tầm q8(t) hai thay đổi đường kính vòng điều tiết nòng bắn đồng thời So sánh hình 3.8 với 3.9 nhận thấy dao động tầm q8(t) hai nòng bắn đồng thời với biên độ lớn dao động lên xuống 0,0035(rad) xấp xỉ 0,20 Ứng với thân pháo bên trái dv=0,245(dm) thân pháo bên phải dv=0,25(dm) dao động lớn phát bắn 15 quay lên 0,011(rad) xấp xỉ 0,63 (độ) quay xuống 0,008(rad) xấp xỉ 0,46 (độ) 3.2.2 Ảnh hưởng độ cứng lò xo đẩy lên Pháo làm việc theo nguyên lý nòng lùi Khi đạn khỏi nòng, tác dụng áp suất khí thuốc đẩy nòng lùi sau nén lò xo đẩy lên lại Hết hành trình lùi, lò xo đẩy lên đẩy nòng vị trí cũ Hình 3.10 Đồ thị chiều dài khối lùi Hình 3.11 Đồ thị lực hãm lùi thay thay đổi độ cứng lò xo đẩy lên đổi độ cứng lò xo đẩy lên 0,08 0,015 0,01 0,04 0,02 q7(rad) q7(rad) 0,06 -0,02 0,5 1,5 2,5 0,005 0 t(s) 1,5 2,5 -0,005 -0,04 -0,01 cdl=22500(N/m) 0,5 cdl=19500(N/m) Hình 3.12 Dao động góc hướng q7(t) thay đổi độ cứng lò xo đẩy lên t(s) Hình 3.13 Dao động góc hướng q7(t) hai nòng bắn đồng thời Khi thay đổi độ cứng lò xo đẩy lên, quy luật Rhl thay đổi dẫn đến dao động q7(t) thay đổi hình 3.12 Ứng với thân pháo bên trái Cdl=25500(N/m) thân pháo bên phải Cdl=22500(N/m) dao động lớn phát bắn quay sang phải 0,05(rad) xấp xỉ 2,86 (độ) quay sang trái 0,035(rad) xấp xỉ 2,01 (độ) 16 0,006 0,004 0,003 0,004 0,002 q8(rad) q8(rad) 0,002 0 0,5 1,5 t(s) 2,5 0,001 -0,001 0,5 1,5 2,5 t(s) -0,002 -0,002 -0,003 -0,004 -0,004 cdl=22500(N/m) Hình 3.14 Dao động góc tầm q8(t) thay đổi độ cứng lò xo đẩy lên Hình 3.15 Dao động góc tầm q8(t) hai nòng bắn đồng thời Từ hình 3.14, 3.15 nhận thấy biên độ dao động sai lệch góc tầm thay đổi độ cứng lò xo đẩy lên không nhiều 3.3 Ảnh hưởng thiếu dầu Từ tốn ngược hãm lùi, ta xác định ảnh hưởng lượng thiếu dầu đến lực phát bắn chiều dài lùi sau: 20 18 16 Vt = R (kN) 14 Vt = 0.01 Vt = 0.02 12 10 20 40 60 80 100 120 140 160 180 X (mm) Hình 3.16 Khảo sát ảnh hưởng thể tích dầu bị thiếu Vt đến quy luật lực cản lùi chiều dài lùi Qua đồ thị Hình 3.16 nhận thấy sau: Khi có đủ dầu Vt = 0, pháo theo quy luật bình thường Nếu thiếu dầu, xuất khoảng chân không pháo lùi tự Khi lùi hết khoảng chân không, lực cản lùi tăng đột ngột Khảo sát lượng thiếu dầu ban đầu ứng với Vt = 0,01(l), Vt = 0,02(l) lực cản lùi tăng, chiều dài lùi lúc tăng Thay đổi lượng thiếu dầu hãm lùi bên phải ứng với Vt = 0,01l Vt = 0,02l có giá trị Rhl hình 3.16 17 thay vào tốn dao động xác định sai lệch góc hướng q7(t) góc tầm q8(t) pháo bắn sau: 0,04 0,02 q8(rad) q7(rad) 0,03 0,01 -0,01 0,5 -0,02 1,5 2,5 t(s) Vt=0,01l 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 -0,001 -0,002 -0,003 -0,004 Vt=0,02l 0,5 2,5 t(s) Vt=0,01l Hình 3.17 Dao động góc hướng q7(t) thiếu dầu 1,5 Vt=0,02l Hình 3.18 Dao động góc tầm q8(t) thiếu dầu 3.4 Ảnh hưởng cấu cò Để đánh giá ảnh hưởng cấu cò giải hệ phương trình (2.61) ứng với giá trị lực cản lùi hai thân giống ứng với thời điểm phát hỏa hai thân khác Căn vào kết sai lệch thời điểm phát hỏa hai thân ứng với [15] lấy giá trị sai lệch 0,02(s), đưa vào chương trình tính tốn ta xác định dao động góc hướng q7(t) dao động góc tầm q8(t) hình 3.19 3.20 0,1 0,05 0,04 0,05 0,03 -0,05 0,02 0,5 1,5 2,5 t(s) -0,1 q8(rad) q7(rad) 0,01 -0,01 -0,02 -0,15 0,5 1,5 2,5 t(s) -0,03 -0,2 -0,04 Hình 3.19 Đồ thị q7(t) sai lệch thời điểm phát hỏa 0,02s Hình 3.20 Đồ thị q8(t) có sai lệch thời điểm phát hỏa 0,02s Khi có sai lệch thời điểm phát hỏa hình 3.19 dao động lớn phát bắn quay sang phải 0,08(rad) xấp xỉ 4,560 quay sang bên trái 0,15(rad) xấp xỉ 8,60 Hình 3.20 ứng với phát bắn có 18 sai lệch thời điểm phát hỏa 0,02(s) biên độ dao động lớn dao động lên 0,038(rad) xấp xỉ 2,180 dao động xuống 0,03(rad) xấp xỉ 1,720 3.5 Ảnh hưởng biến dạng biến dạng đàn hồi cấu tầm – hướng đến chuyển động pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 3.5.1 Ảnh hưởng biến dạng Để đánh giá ảnh hưởng biến dạng đến chuyển động pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 luận án tiến hành khảo sát mơ hình pháo xây dựng chương với trường hợp mơ hình pháo bắn đất cứng tuyệt đối Kết khảo sát đưa quy luật dao động q7(t) q8(t) hình 3.21, 3.22 ứng với chu kỳ phát bắn 0,2 0,02 0,15 0,5 1,5 -0,02 2,5 t(s) 0,1 (rad) (rad) 0,05 -0,04 0 -0,06 -0,08 0,5 1,5 -0,05 Khi bắn đàn hồi -0,1 t(s) 2,5 Khi bắn đàn hồi Khi bắn cứng tuyệt đối Khi bắn tuyệt đối cứng Hình 3.21 Đồ thị q7(t) thay Hình 3.22 Đồ thị q8(t) thay đổi đổi độ cứng độ cứng * Kết luận: Khi bắn tuyệt đối cứng dao động tầm hướng pháo lớn so với pháo bắn đàn hồi Nguyên nhân bắn tuyệt đối cứng biến dạng coi bỏ qua, toàn lực phát bắn bị triệt tiêu đàn hồi cấu tầm - hướng Khi đó, cấu tầm - hướng dễ bị hỏng phá hủy Vì vậy, việc tính tốn ổn định cho pháo bắn cần nghiên cứu bắn đàn hồi có độ cứng vừa phải bảo đảm độ bền cho tầm - hướng từ nâng cao độ xác bắn cho pháo 3.5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng biến dạng đàn hồi cấu tầm – hướng đến chuyển động pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Để nghiên cứu ảnh hưởng biến dạng đàn hồi cấu tầm - hướng đến chuyển động pháo, tiến hành khảo sát cách so sánh dao động pháo có tính biến dạng cấu tầm - hướng với dao động pháo khóa cứng cấu tầm - hướng khảo sát dao động góc tầm 300 19 0,03 0,06 0,025 0,04 0,02 0,02 0,01 (m) (m) 0,015 -0,02 0,005 -0,005 -0,01 0 0,5 1,5 t(s) 2,5 -0,04 0,5 1,5 t(s) 2,5 có kể đến tầm hướng -0,06 -0,08 khóa cứng tầm hướng có kể đến tầm hướng khóa cứng tầm hướng Hình 3.23 Dao động theo phương x Hình 3.24 Dao động theo phương y thay đổi độ cứng tầm – hướng thay đổi độ cứng tầm – hướng Khi thay đổi độ cứng tầm - hướng cách khóa cứng lại dao động pháo theo phương giảm không đáng kể Nguyên nhân khóa tầm - hướng coi giá khóa cứng, lúc lực tập trung vào giá gây dao động cho pháo Vì vậy, để đảm bảo cho pháo bắn ổn định khai thác sử dụng thiết kế chế tạo cần nghiên cứu tăng độ cứng cho cấu tầm - hướng Kết luận chương - Trong thông số tiến hành khảo sát nhận thấy ảnh hưởng lớn đến dao động hướng làm pháo ổn định nhiều khe hở chảy dầu vòng điều tiết cán điều tiết Khe hở lớn, hai thân pháo có chênh lệch chiều dài lùi tăng lên Dao động góc hướng lớn pháo ổn định trình bắn Bên cạnh đó, sai lệch thời điểm phát hỏa hai thân pháo lớn làm cho dao động tầm hướng lớn Vì vậy, cần quan tâm nhiều đến hai yếu tố để nâng cao ổn định cho pháo hai nòng 37mm K65 bắn Những đóng góp chương 3: - Lựa chọn phương pháp khảo sát hợp lý cho mô hình tính tốn chuyển động pháo 37mm K65 bắn Khảo sát số thông số dẫn đến sai lệch chiều dài lùi hai thân pháo làm cho pháo ổn định tầm hướng Đã so sánh kết dao động tầm hướng với hai nòng bắn đòng thời thấy ảnh hưởng đến chuyển động pháo bắn 20 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Mục đích nghiên cứu thử nghiệm đo đạc xác định thông số động lực học hệ pháo phòng khơng 37mm K65 bắn dùng làm sở liệu so sánh, đánh giá mức độ hợp lý mơ hình lý thuyết Điều kiện môi trường: Thực nghiệm tiến hành trường bắn Cam Lâm, tỉnh Vĩnh Phúc ngày 10/5/2019 có nhiệt độ ngồi trời 250C độ ẩm khơng khí 75% Không bị ảnh hưởng yếu tố tác động khác Trang thiết bị thử nghiệm: Pháo 37mm K65 Quân đội trang bị cho Học viện KTQS phục vụ cho huấn luyện, tiến hành bảo dưỡng kỹ thuật đảm bảo yêu cầu sẵn sàng chiến đấu Hình 4.4 Chuẩn bị pháo đạn trình thử nghiệm Chuẩn bị đồ gá đo dao động quy luật dịch chuyển thân pháo Hình 4.5 Đồ gá cảm biến gia tốc ba chiều gắn đầu nòng trái Hình 4.6 Đồ gá cảm biến gia tốc chiều gắn nòng bên phải Căn vào yêu cầu luận án điều kiện sở thực tế đảm bảo cho thực nghiệm, NCS tiến hành thực nghiệm đo thông số: 21 - Đo chiều dài lùi thân pháo: xem thước độ dài thân pháo dùng camera thuật phóng - Đo dao động đầu nòng bên phải bên trái: dùng camera thuật phóng đo dao động mặt phẳng thẳng đứng góc lệch hướng, dùng cảm biến chiều xác định gia tốc đầu nòng trái phải theo phương Để đo dao động theo phương bố trí máy móc thiết bị thử nghiệm theo sơ đồ hình 4.7 4.8 Hình 4.7 Bố trí trận địa pháo kết nối phương tiện đo Hình 4.8 Các thiết bị đo xử lý kết sau loạt bắn * So sánh kết lý thuyết thực nghiệm + Kết quy luật vận tốc lùi nòng theo thực nghiệm Hình 4.9 Quy luật vận tốc lùi dọc trục nòng nòng phải Hình 4.10 Quy luật vận tốc lùi dọc trục nòng nòng trái 22 4 2 -2 0,2 0,4 0,6 0,8 -4 -6 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) + Kết quy luật vận tốc lùi nòng theo lý thuyết -2 0,2 0,4 0,6 0,8 -4 -6 -8 -8 -10 t(s) Hình 4.11 Quy luật vận tốc lùi dọc trục nòng nòng phải t(s) Hình 4.12 Quy luật vận tốc lùi dọc trục nòng nòng trái + Kết quy luật dao động mặt phẳng O0X0Z0 0,1 Dao động theo y(m) 0,08 0,06 0,04 0,02 -0,1 -0,02 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 t(s) 1,1 -0,04 Hình 4.10 Dao động pháo mặt phẳng X0O0Z0 theo lý thuyết Hình 4.11 Dao động pháo mặt phẳng X0O0Z0 theo thử nghiệm + Kết quy luật dao động lắc ngang (m) 0,06 0,04 0,02 -0,15 -0,02 0,05 -0,04 -0,06 -0,08 -0,1 0,25 0,45 0,65 0,85 1,05 t(s) Hình 4.12 Dao động lắc ngang pháo theo lý thuyết Hình 4.13 Kết dao động lắc ngang theo thử nghiệm Kết luận chương Tiến hành đo đạc thử nghiệm, phân tích xử lý kết theo quy trình Kết thử nghiệm đưa quy luật bắn trạng thái chiến đấu xác định chiều dài lùi thực tế hai nòng kết rút 23 0,02l dầu hãm lùi thân pháo bên phải So sánh đánh giá kết tính tốn mơ hình tính tốn lý thuyết với kết thử nghiệm thời gian lùi hai nòng, vận tốc lùi hai nòng dọc theo trục nòng, dao động pháo theo trục Y, Z Kết tính tốn lý thuyết đưa quy luật tương đối sát với thực nghiệm giá trị biên độ kết có sai số nhỏ 10% KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận án xây dựng mơ hình hệ pháo phòng khơng 37mm K65 bắn đất có tính đến biến dạng đàn hồi cấu tầm cấu hướng đồng thời xem hai nòng hai vật có khối lượng tải trọng độc lập Thiết lập giải hệ phương trình vi phân dao động hệ với trường hợp hai nòng bắn đồng thời, đưa quy luật dao động pháo 10 bậc tự hệ, sở tiến hành khảo sát mơ hình hai nòng có thay đổi số thông số làm sở để so sánh, đánh giá ảnh hưởng thông số đến chuyển động pháo bắn Những đóng góp luận án Xây dựng mơ hình vật lý tốn học cho hệ pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 với số điểm có tính đến biến dạng nền, biến dạng đàn hồi cấu tầm - hướng xem hai thân pháo hai vật chuyển động độc lập Tiến hành khảo sát ảnh hưởng số thông số đến chuyển động pháo bắn, kết hợp với thực nghiệm để khẳng định tính đắn hợp lý mơ hình xây dựng Hướng phát triển luận án Trên sở mơ hình xây dựng, tiếp tục mở rộng phát triển toán khảo sát ảnh hưởng dao động tầm hướng đến độ trúng, độ chụm pháo Xây dựng mơ hình tốn ngẫu nhiên yếu tố dao động để nâng cao độ ổn định cho pháo bắn 24 ... CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG SAI LỆCH MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA HAI THÂN PHÁO ĐẾN CHUYỂN ĐỘNG CỦA PHÁO PHỊNG KHƠNG HAI NỊNG 37mm K65 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số hãm lùi – đẩy lên Để đánh giá ảnh hưởng. .. vi nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu: Pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khảo sát số yếu tố kết cấu đặc trưng ảnh hưởng đến chuyển động pháo bắn Nội dung nghiên. .. tài luận án Chương Tổng quan động lực học pháo tự động nhiều nòng Chương Xây dựng mơ hình giải tốn động lực học pháo phòng khơng hai nòng 37mm K65 Chương Nghiên cứu ảnh hưởng sai lệch số thông số