Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của tấm chắn sóng nổ đến chiều sâu xuyên đạn lõm

Mục đích nghiên cứu của luận án là thiết lập cơ sở khoa học của việc lựa chọn hợp lý các thông số của tấm chắn sóng để bảo đảm chiều sâu xuyên thép của dòng kim loại tập trung. Qua đó, đánh giá được ảnh hưởng của một số thông số tấm chắn sóng đến các tham số dòng xuyên và chiều sâu xuyên đạn lõm; phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo các loại đạn lõm có sử dụng tấm chắn sóng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ PHẠM HỮU NGUYÊN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TẤM CHẮN SÓNG NỔ ĐẾN CHIỀU SÂU XUYÊN ĐẠN LÕM Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9.52.01.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2021 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Lê Minh Thái Người hướng dẫn khoa học 2: TS Nguyễn Phúc Linh Phản biện 1: GS.TSKH Nguyễn Đông Anh Phản biện 2: PGS.TS Phan Bùi Khôi Phản biện 3: TS Nguyễn Quốc Hà Luận án bảo vệ Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo định số: 740/QĐ-HV, ngày 15 tháng năm 2021 Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp Học viện Kỹ thuật Quân vào hồi… giờ… ngày… tháng… năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân - Thư viện Quốc gia NHỮNG CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Đỗ Văn Minh, Phạm Hữu Nguyên, Bùi Xuân Sơn Nguyễn Duy Hồng (2018), Ảnh hưởng bề dày phễu lót đến tham số dịng xun, Tạp chí Cơ khí Việt nam, Số Phạm Hữu Nguyên, Lê Minh Thái (2018), Phương pháp xác định vận tốc nén ép phễu lót q trình hình thành dịng xuyên đạn lõm, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật, Số 192, Học viện KTQS Phạm Hữu Nguyên, Lê Minh Thái, Nguyễn Phúc Linh (2018), Nghiên cứu ảnh hưởng bề dày chắn sóng đến việc hình thành bề mặt sóng nổ đạn lõm, Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học Vật rắn lần thứ XIV, Đại học Trần Đại Nghĩa, Thành phố Hồ Chí Minh Phạm Hữu Nguyên, Lê Minh Thái, Bùi Xuân Sơn Nguyễn Phúc Linh (2019), Nghiên cứu ảnh hưởng vị trí, bề dày chắn sóng đến quy luật thay đổi vận tốc dòng xuyên đạn lõm phần mềm Ansys Autodyn 2D, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật, Số 197, Học viện KTQS Phạm Hữu Nguyên, Lê Minh Thái, Đỗ Văn Minh, Bùi Xuân Sơn Đỗ Văn Giôn (2020), Nghiên cứu ảnh hưởng đường kính chắn sóng đến tham số dịng xun chiều sâu xuyên đầu nổ lõm ứng dụng phần mềm mô Ansys Autodyn 2D, Hội nghị Khoa học nhà nghiên cứu trẻ lần thứ XV, Học viện KTQS Phạm Hữu Nguyên, Lê Minh Thái, Đỗ Văn Minh, Bùi Xuân Sơn Nguyễn Phúc Linh (2020), Phương pháp tính tốn chiều sâu xun đầu nổ lõm có kể đến ảnh hưởng vị trí chắn sóng, Hội nghị Khoa học nhà nghiên cứu trẻ lần thứ XV, Học viện KTQS V Minh Do, M Thai Le, X Son Bui, H Nguyen Pham and P Linh Nguyen (2020), Influence of Wave Shaper Position on Jet Formation and Penetration Depth, Advances in Military Technology, 15(2), pp 355-364, DOI 10.3849/aimt.01385 MỞ ĐẦU Lý lựa chọn luận án Sự phát triển loại xe tăng, xe bọc thép hệ mới, với khả phịng thủ trước loại đạn xun u cầu nâng cao khả xuyên phá thép đạn lõm đặt cho nhà nghiên cứu kỹ thuật quân Có nhiều phương pháp nâng cao khả xuyên đạn lõm, phương án đơn giản hiệu sử dụng chắn sóng chèn kết cấu đầu nổ lõm Tuy nhiên, cơng trình nghiên cứu cơng bố rộng rãi, chủ yếu dạng tóm tắt phương pháp tiến hành kết đạt Nhằm bước tự chủ nghiên cứu, thiết kế chế tạo loại đạn lõm sử dụng chắn sóng, cần phải xây dựng sở khoa học trình hình thành dịng xun va xun dịng xun vào mục tiêu Xuất phát từ thực tế đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chắn sóng nổ đến chiều sâu xuyên đạn lõm” hình thành Mục đích nghiên cứu luận án Thiết lập sở khoa học việc lựa chọn hợp lý thơng số chắn sóng để bảo đảm chiều sâu xuyên thép dòng kim loại tập trung Qua đó, đánh giá ảnh hưởng số thơng số chắn sóng đến tham số dịng xun chiều sâu xuyên đạn lõm; phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo loại đạn lõm có sử dụng chắn sóng Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu: Đầu đạn lõm có sử dụng chắn sóng Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu phân tích, đánh giá định lượng ảnh hưởng thơng số kích thước vị trí chắn sóng vật liệu trơ, hình trụ đến tham số dòng xuyên, chiều sâu xuyên đạn lõm Nội dung nghiên cứu bố cục luận án Nội dung luận án tập trung chủ yếu vào nghiên cứu ảnh hưởng thông số chắn sóng đến chiều sâu xuyên đạn lõm phương pháp giải tích phương pháp mơ số Trong phương pháp giải tích bổ sung giả thuyết để đánh giá ảnh hưởng vị trí chắn sóng đến chiều sâu xuyên đạn lõm Trong phương pháp mô số, xây dựng mơ hình tốn học mơ tả q trình hình thành dịng xun va xun dịng xun vào thép; ứng dụng phần mềm mô khảo sát ảnh hưởng số thông số chắn sóng đến chiều sâu xuyên Nội dung luận án tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để so sánh, đánh giá kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Luận án gồm: phần mở đầu, bốn chương phần kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục Trong có 140 trang thuyết minh, 25 bảng, 70 hình vẽ đồ thị, 52 tài liệu tham khảo 07 trang phụ lục Mở đầu trình bày tính cấp thiết, mục đích, nội dung nghiên cứu, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương trình bày tổng quan vấn đề nghiên cứu luận án Chương trình bày phương pháp giải tích phương pháp mô số để đánh giá ảnh hưởng chắn sóng đến chiều sâu xuyên đạn lõm Chương trình bày khảo sát ảnh hưởng thơng số chắn sóng, bao gồm: đường kính, bề dày vị trí đến tham số dịng xuyên chiều sâu xuyên đạn lõm phương pháp mơ Chương trình bày thực nghiệm nổ để nghiên cứu ảnh hưởng vị trí, bề dày chắn sóng đến chiều sâu xuyên đạn lõm So sánh, đánh giá kết tính tốn lý thuyết so với thực nghiệm Kết luận kiến nghị trình bày kết luận án số kiến nghị tác giả rút từ nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu luận án Sử dụng phương pháp kết hợp nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng lý thuyết vật lý nổ, lý thuyết học môi trường liên tục cơng cụ tốn học để bổ sung giả thuyết phương pháp tính tốn giải tích xây dựng mơ hình tốn học mơ tả q trình hình thành dịng xun q trình va xun dòng xuyên vào mục tiêu thép Ứng dụng phần mềm Ansys Autodyn - 2D giải mơ hình tốn học xây dựng để khảo sát ảnh hưởng số thơng số chắn sóng đến chiều sâu xuyên đạn lõm Nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm nổ tĩnh mẫu thử nghiệm để xác định chiều sâu xuyên So sánh, đánh giá kiểm chứng kết tính tốn mơ so với kết thực nghiệm Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn luận án Ý nghĩa khoa học: Bổ sung giả thuyết phương pháp giải tích tính tốn chiều sâu xun đạn lõm có tính đến ảnh hưởng vị trí chắn sóng Thiết lập mơ hình tốn học mơ tả q trình lan truyền sóng nổ, q trình hình thành dịng xun va xun dòng xuyên vào thép loại đạn lõm sử dụng chắn sóng; ứng dụng phần mềm Ansys Autodyn - 2D để giải mơ hình tốn học xây dựng Đánh giá định lượng ảnh hưởng số thơng số chắn sóng đến tham số dòng xuyên chiều sâu xuyên đạn lõm, làm sở khoa học nghiên cứu, lựa chọn phương án thiết kế đạn lõm sử dụng chắn sóng Ý nghĩa thực tiễn: Phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo loại đầu đạn lõm có sử dụng chắn sóng để nâng cao khả xuyên CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẠN LÕM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHIỀU SÂU XUN, THAM SỐ DỊNG XUN Đạn lõm loại đạn sử dụng hiệu ứng nổ tập trung lượng Ưu điểm loại đạn khả xuyên phá thép lớn, không phụ thuộc nhiều vào vận tốc chạm tầm bắn đầu đạn Ngồi cịn có khả xun phá thép với góc chạm nhỏ tác dụng sát thương mục tiêu sau thép Cùng với phát triển mục tiêu, đạn lõm nghiên cứu phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu chiến đấu đặt Do vậy, việc nghiên cứu sử dụng loại đạn lõm, nhằm nâng cao khả xuyên có ý nghĩa lớn việc tăng cường sức chiến đấu Quân đội Trong phương pháp nâng cao chiều sâu xuyên đạn lõm, sử dụng chắn sóng vật liệu trơ phương pháp đơn giản hiệu Tác dụng chắn sóng thay đổi hướng lan truyền sóng nổ Tác dụng ảnh hưởng đến tham số dòng xuyên khả xun dịng kim loại tập trung Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu đạn lõm sử dụng chắn sóng, nhiên phương pháp chưa đánh giá cụ thể ảnh hưởng thông số chắn sóng Một số cơng trình nghiên cứu trình bày ảnh hưởng đường kính vị trí chắn sóng thơng qua vị trí tâm nổ phụ Tuy nhiên, kết tính tốn chưa thể phù hợp so với kết cấu loại đạn lõm trang bị có sử dụng chắn sóng Mặt khác phương pháp tính tốn chưa kể đến ảnh hưởng yếu tố khác khả chắn sóng, vị trí, bề dày chắn sóng Từ yêu cầu trên, luận án tập trung nghiên cứu giải vấn đề sau: - Nghiên cứu phương pháp tính tốn chiều sâu xun đạn lõm bao gồm phương pháp nghiên cứu lý thuyết giải tích phương pháp mơ số; - Bổ sung giả thuyết vào phương pháp tính tốn giải tích để xác định chiều sâu xun đạn lõm có tính đến ảnh hưởng vị trí chắn sóng; - Xây dựng mơ hình tốn học mơ tả q trình hình thành dịng xun va xun dịng xuyên vào thép; - Khảo sát ảnh hưởng số thơng số chắn sóng hình trụ đường kính, bề dày, vị trí đến tham số dòng xuyên chiều sâu xuyên đạn lõm phần mềm mô Ansys Autodyn 2D; - Thực nghiệm xác định chiều sâu xuyên đạn lõm thay đổi vị trí bề dày chắn sóng So sánh, đánh giá kết tính tốn lý thuyết thực nghiệm CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHIỀU SÂU XUN ĐẠN LÕM CĨ TÍNH ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA TẤM CHẮN SĨNG 2.1 Phương pháp giải tích tính tốn chiều sâu xun đạn lõm có tính đến ảnh hưởng vị trí chắn sóng Mơ hình tính tốn:  v ( x) R( x) r ( x)  ph ( x)   0n P i Hình 2.1: Mơ hình tính tốn chiều sâu xun đạn lõm có tính đến ảnh hưởng vị trí chắn sóng - Phễu lót; - Thuốc nổ; - Vỏ bọc; - Vị trí tâm nổ phụ; - Phân tố dòng xuyên; - Mục tiêu Giả thuyết mơ hình tính tốn: giả thuyết số lượng phân tố tham gia vào trình hình thành dòng xuyên giả thuyết khả chắn sóng hồn tồn chắn sóng Mơ hình khảo sát: Hình 2.2: Kích thước mơ hình đạn lõm - Phễu lót; - Vỏ bọc; - Thuốc nổ; - Tấm chắn sóng Kết khảo sát: = -11,9 mm Pmax = 298 mm Hình 2.3: Chiều sâu xun theo vị trí chắn sóng Kết khảo sát cho thấy vị trí chắn sóng có ảnh hưởng đến chiều sâu xuyên đạn lõm Kết tính tốn phản ánh giải thích việc bố trí vị trí chắn sóng kết cấu loại đạn lõm có sử dụng chắn sóng Phương pháp tính tốn đề xuất sở ban đầu cho việc xác định nhanh chóng ảnh hưởng vị trí chắn sóng giai đoạn đầu trình thiết kế Tuy nhiên, phương pháp tính tốn đề xuất chưa xét tới khả chắn sóng chắn sóng Để giải vấn đề nêu khảo sát đầy đủ ảnh hưởng thơng số chắn sóng, phương pháp mô số sử dụng 2.2 Phương pháp mơ số q trình hình thành dịng xun va xun dịng xun vào thép 2.2.1 Mơ hình hình học Mơ hình hình học q trình hình thành dòng xuyên va xuyên dòng xuyên vào thép thể Hình 2.4 Hình 2.4: Mơ hình hình học q trình hình thành va xun dịng xun vào thép thời điểm ban đầu - Phễu lót; - Vỏ; - Thuốc nổ chính; - Tấm chắn sóng; - Thuốc nổ phụ; - Mục tiêu 2.2.2 Các giả thuyết - Bỏ qua tác dụng trọng lực; - Ở thời điểm ban đầu, vỏ, chắn sóng, phễu lót, thép thuốc nổ khơng có nhiễu động (khơng có ứng suất biến dạng); - Bỏ qua ảnh hưởng áp suất khơng khí; - Khơng có nguồn phát nhiệt khơng có tác động lực bên nguồn nhiệt từ bên trong; - Vật liệu có tính chất đẳng hướng 2.2.3 Mơ hình tốn học mơ tả q trình hình thành dịng xun va xuyên dòng xuyên vào thép Phương pháp mô số thực sở giải hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng bậc mơ tả q trình hình thành dịng xun va xuyên dòng xuyên vào thép Để xây dựng hệ phương trình vi phân cần dựa phương trình mơ tả chất lý vật liệu, phương trình bảo tồn học, phương trình biểu diễn mối quan hệ động học, quan hệ hình học số phương trình bổ sung vi   (  vi ) d     0  dt xi t xi   dvi  v v     i  vi i    j i j  xi   t  dt  dE    ij ij dt   p  p    e  e  H H        R1V    R2V  E  B 1    p  A 1  e e RV R V V       dD   ij  2G D ij  2G   ij  d  gij  3 dt  dt       p   d  p n m     A  B   C ln  T       c p             ( cd )'p  p  G '   d 0 p n T  c   c 1    ( T 300)           1/3   G0     c      ui  v i  t    ui  a i  t   ij   i v j   j vi     ij   i u j   j ui    ij   pgij  D ij     ij ijp   cd   (VO, PL, TCS , MT ) (TN ) ( MT ) (2.1) ( PL) Hệ phương trình (2.1) kết hợp với điều kiện đầu điều kiện biên xác định mơ hình tốn học mơ tả q trình tương tác động lực học xảy q trình hình thành dịng xun va xun dịng xun vào thép, kể đến tính tăng bền khả phá hủy vật liệu chịu tải trọng tốc độ cao Vật liệu vỏ nhựa Polyethyl Các thông số phương trình trạng thái Shock vật liệu vỏ Polyethyl cho (Bảng 2.6) Bảng 2.6: Các thông số phương trình trạng thái Shock Polyethyl 0  (g.cm-3) 0,915 1,64 C1 (cm.μs-1) 0,2901 S1 1,481 C2 (cm.μs-1) S2 VB v0 VE v0 Vật liệu chắn sóng Plexiglass Các thơng số phương trình trạng thái Shock vật liệu Plexiglass cho (Bảng 2.7) Bảng 2.7: Các thơng số phương trình trạng thái Shock vật liệu Plexiglass 0  -3 (g.cm ) 1,186 0,97 C1 (cm.μs-1) 0,2598 S1 1,516 C2 (cm.μs-1) S2 VB v0 VE v0 Kích thước mơ hình mơ q trình hình thành dịng xun dựa vào kích thước mơ hình Hình 2.2 với xT = -2,3 cm, L = 11,95 cm Tấm chắn sóng có kích thước Φ5,0×2,0 cm Mục tiêu có kích thước Φ13×40 cm Trục đạn lõm đặt vng góc với bề mặt thép Mơ hình mơ kích thước biên vùng tính tốn thể Hình 2.5 Điều kiện biên Flowout áp dụng cho tất biên vùng tính tốn Điều cho phép sản phẩm nổ giãn nỡ vỏ bay khỏi vùng tính tốn mà khơng tương 5,75 cm tác với biên, làm ảnh hưởng đến trình hình thành dịng xun Biên vùng tính tốn 29,15 cm Hình 2.5: Mơ hình mơ kích thước biên vùng tính tốn Sau mơ nhận số kết chính: - Q trình lan truyền sóng nổ (Hình 2.6): 10 (a) t = μs (b) t = μs (c) t = 10 μs Hình 2.6: Q trình lan truyền bề mặt sóng nổ thời điểm khác - Quy luật phân bố vận tốc, áp suất nhiệt độ (Hình 2.7): (a) Vận tốc (b) Áp suất (c) Nhiệt độ Hình 2.7: Các quy luật phân bố vận tốc, áp suất nhiệt độ dịng thời điểm 36,2 µs - Sự thay đổi vận tốc dọc theo trục dịng (Hình 2.8): 0.8 Vận tốc (cm/µs) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 10 12 14 16 18 Khoảng cách tính từ gốc tọa độ (cm) Hình 2.8: Đồ thị quy luật thay đổi vận tốc trục dịng thời điểm 36,2 µs 11 2.2.5.2 Mơ q trình va xun dịng xun vào thép Mục tiêu trụ thép có kích thước Φ13×40 cm Các thơng số phương trình trạng thái Shock mơ hình tăng bền vật liệu mục tiêu cho Bảng 2.8 Bảng 2.9 Bảng 2.8: Các thơng số phương trình trạng thái Shock vật liệu mục tiêu 0  (g.cm-3) 7,83 2,17 C2 (cm.μs-1) 0,46 C2 (cm.μs-1) S1 1,49 VB v0 VE v0 S2 Bảng 2.9: Các thơng số mơ hình tăng bền Johnson-Cook vật liệu mục tiêu 0 A B C n (Mbar) (g.cm ) (Mbar) 7,83 0,005531 0,006008 0,0134 0,234 m Troom (K) 300 -3 Tnc (K) 1733 Các thơng số mơ hình phá hủy Johnson-Cook cho vật liệu mục tiêu thể Bảng 2.10 Bảng 2.10: Các thơng số mơ hình phá hủy vật liệu mục tiêu D1 0,05 D2 4,22 D3 -2,73 D4 0,0018 D5 0,55 Để mơ q trình va xuyên, dòng xuyên mục tiêu sử dụng lưới Lagrang Kết mơ thơng tin dịng xun giải Euler dùng để xác định thông số dòng xuyên va chạm Dòng xuyên bắt đầu va xuyên vào mục tiêu vị trí cách miệng phễu khoảng cách hai lần đường kính khối thuốc nổ Cả dịng xun mục tiêu chia lưới với kích thước lưới 0,05×0,05 cm Tuy nhiên, mục tiêu, kích thước lưới kéo dài theo phương hướng kính từ bán kính 1,5 cm, để làm giảm tổng số phần tử Vì tính đối xứng, q trình mơ 6,5 cm thực với 1/2 mơ hình dịng xun mục tiêu 40 cm 15 cm Hình 2.9: Kích thước mơ hình mơ q trình xun Kết mô chiều sâu xuyên mục tiêu thép thể Hình 2.10 12 32,1 cm Hình 2.10: Kết mơ chiều sâu xun Kết chiều sâu xuyên theo thời gian cho đồ thị Hình 40 Chiều sâu xuyên (cm) 35 Chiều sâu xuyên tới hạn 32,1 cm 30 25 20 15 10 0 100 200 300 Thời gian (μs) 400 500 Hình 2.11: Đồ thị chiều sâu xuyên theo thời gian Các kết mô trình hình thành dịng xun va xun dịng xuyên vào mục tiêu thép bao gồm trình lan truyền sóng nổ, q trình hình thành dịng, tham số dòng xuyên chiều sâu xuyên Các kết hoàn toàn phù hợp với lý thuyết trình bày tài liệu chuyên ngành Sai lệch phương pháp mô so với thực nghiệm +11,8% Kết luận chương Bổ sung giả thuyết phương pháp giải tích tính tốn chiều sâu xun đạn lõm có tính đến ảnh hưởng vị trí chắn sóng Phương pháp tính tốn đề xuất cho phép xác định vị trí chắn sóng mà chiều sâu xuyên đạn lớn Tuy nhiên, phương pháp tính tốn chưa xét khả chắn sóng chắn sóng ảnh hưởng số thơng số khác chắn sóng đến chiều sâu xun đạn lõm Xây dựng mơ hình tốn học mơ tả q trình hình thành dịng xun va xun dịng xun vào mục tiêu thép có tính đến tính tăng bền khả phá hủy vật liệu kim loại chịu tải trọng động Kết giải tốn mơ q trình hình thành dòng xuyên va xuyên 13 dòng xuyên vào thép cho thấy thơng số dịng xun hình thành phù hợp với nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm đạn lõm Sai lệch chiều sâu xuyên phương pháp mô so với kết thực nghiệm nằm phạm vi cho phép (+11,8%) Mô hình tốn học phương pháp mơ trình bày luận án bảo đảm độ tin cậy sử dụng để khảo sát ảnh hưởng chắn sóng đến chiều sâu xuyên đạn CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TẤM CHẮN SÓNG ĐẾN CHIỀU SÂU XUYÊN ĐẠN LÕM BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.1 Ảnh hưởng đường kính chắn sóng đến tham số dòng xuyên chiều sâu xuyên đạn lõm Mơ hình đạn lõm dùng để khảo sát có kích thước theo Hình 2.2 Khoảng cách gần chắn sóng (TCS) so với đỉnh phễu xác định vào kích thước đạn trang bị ( xT = -2,3 cm) Theo tài liệu, việc sử dụng TCS hiệu bề dày lớn 2,0 cm Do vậy, mơ hình khảo sát ảnh hưởng đường kính TCS d bề dày TCS b cố định (b = 2,0 cm) Chiều dài đầu nổ lõm (L = 11,95 cm) Đường kính khối thuốc nổ (CD = 6,6 cm) Các phương án khảo sát tương ứng với kích thước đường kính TCS cho Bảng 3.1 Bảng 3.1: Các phương án khảo sát đường kính TCS Phương án d (cm) 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 6,6 Kết chiều sâu xuyên thay đổi đường kính TCS trình bày Hình 3.1 Bảng 3.2: Chiều sâu xuyên (cm) 33 30 27 24 21 18 15 Đường kính chắn sóng (cm) Hình 3.1: Đồ thị chiều sâu xuyên thay đổi đường kính TCS 14 Bảng 3.2: Chiều sâu xuyên theo đường kính TCS d (cm) Chiều sâu xuyên (cm) 1,0 21,4 2,0 22,3 3,0 25,9 4,0 27,4 5,0 32,1 6,0 27,0 6,6 23,5 3.2 Ảnh hưởng bề dày chắn sóng đến tham số dòng xuyên chiều sâu xuyên đạn lõm Mơ hình đạn lõm dùng để khảo sát có kích thước theo Hình 2.2 Vị trí TCS xác định vào kích thước đạn trang bị ( xT = -2,3 cm) Dựa vào kết khảo sát mục 3.1, đường kính chắn sóng cố định (d = 5,0 cm) Chiều dài đầu nổ lõm (L = 11,95 cm) Các phương án khảo sát tương ứng với bề dày chắn sóng cho Bảng 3.3 Bảng 3.3: Các phương án khảo sát bề dày TCS Phương án b (cm) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Kết chiều sâu xuyên: kết chiều sâu xuyên thay đổi bề dày TCS trình bày Hình 3.2 Bảng 3.4: 33 Chiều sâu xuyên (cm) 30 27 24 21 18 15 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Bề dày chắn sóng (cm) Hình 3.2: Đồ thị chiều sâu xuyên theo bề dày TCS Bảng 3.4: Chiều sâu xuyên theo bề dày TCS b (cm) Chiều sâu xuyên (cm) 0,5 24,8 1,0 25,4 1,5 28,2 2,0 32,1 2,5 29,7 3,0 27,9 3.3 Ảnh hưởng vị trí chắn sóng đến tham số dòng xuyên chiều sâu xuyên đạn lõm Mơ hình đạn lõm dùng để khảo sát có kích thước theo Hình 2.2 Dựa vào kết 15 khảo sát mục 3.1 mục 3.2 đường kính TCS (d = 5,0 cm) bề dày TCS (b = 2,0 cm) Chiều dài đầu nổ lõm (L = 11,95 cm) Các phương án khảo sát tương ứng với vị trí TCS cho Bảng 3.5 Bảng 3.5: Các phương án khảo sát vị trí TCS Phương án xT (cm) -4,1 -3,3 -2,3 -1,3 Kết chiều sâu xuyên: kết chiều sâu xuyên thay đổi vị trí chắn sóng trình bày Hình 3.3 Bảng 3.6: Chiều sâu xuyên (cm) 33 30 27 24 21 -4.1 -3.6 -3.1 -2.6 -2.1 -1.6 -1.1 -0.6 -0.1 Vị trí TCS so với đỉnh phễu (cm) Hình 3.3: Đồ thị chiều sâu xuyên theo vị trí TCS Bảng 3.6: Chiều sâu xuyên theo vị trí TCS xT (cm) Chiều sâu xuyên (cm) -4,1 28,3 -3,3 30,2 -2,3 32,1 -1,3 30,5 23,9 3.4 Ảnh hưởng vị trí kích nổ đến tham số dòng xuyên chiều sâu xun đạn lõm Mơ hình đạn lõm dùng để khảo sát có kích thước theo Hình 2.2 Dựa vào kết khảo sát mục 3.1, 3.2 3.3 đường kính TCS (d = 5,0 cm), bề dày TCS (b = 2,0 cm) vị trí TCS cách đỉnh phễu khoảng cách xT = -2,3 cm Các phương án khảo sát cho Bảng 3.7 Bảng 3.7: Các phương án khảo sát ảnh hưởng vị trí TCS điểm kích nổ Phương án tdet (cm) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 2,8 Kết chiều sâu xuyên thay đổi vị trí kích nổ trình bày Hình 3.4 Bảng 3.8: 16 Chiều sâu xuyên (cm) 33 30 27 24 21 18 15 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Vị trí kích nổ tdet (cm) Hình 3.4: Đồ thị chiều sâu xuyên theo vị trí kích nổ Bảng 3.8: Chiều sâu xuyên theo vị trí kích nổ tdet (cm) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 2,8 Chiều sâu xuyên (cm) 29,4 31,1 31,5 31,7 32,1 32,1 3.5 Tính đồng dạng quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo thơng số chắn sóng Để đánh giá khái quát ảnh hưởng số thông số TCS đến chiều sâu xuyên đạn lõm, tiến hành mô trường hợp đường kính khối thuốc nổ thay đổi - Quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo đường kính TCS ứng với giá trị đường kính khối thuốc CD: 6.00 Chiều sâu xuyên (P/CD) 5.00 4.00 3.00 2.00 D1 = CD D2 = 1,5CD 1.00 0.00 0.100 D3 = 2CD 0.300 0.500 0.700 0.900 1.100 Đường kính chắn sóng (d/CD) Hình 3.5: Quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo đường kính TCS 17 - Quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo bề dày TCS ứng với giá trị đường kính khối thuốc CD: 6.00 Chiều sâu xuyên (P/CD) 5.00 4.00 3.00 D1 = CD D2 = 1,5CD 2.00 D3 = 2CD 1.00 0.00 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 Bề dày chắn sóng (b/CD) Hình 3.6: Quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo bề dày TCS - Quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo vị trí TCS ứng với giá trị đường kính khối thuốc CD: 5.80 Chiều sâu xuyên (P/CD) 5.00 4.20 D1 = CD 3.40 D2 = 1,5CD D3 = 2CD 2.60 1.80 1.00 -0.700 -0.600 -0.500 -0.400 -0.300 -0.200 -0.100 0.000 Vị trí TCS so với đỉnh phễu (xT/CD) Hình 3.7: Quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo vị trí TCS - Quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo vị trí kích nổ ứng với giá trị đường kính khối thuốc CD: 18 5.27 Chiều sâu xuyên (P/CD) 4.77 4.27 D1 = 1CD 3.77 D2 = 1,5CD D3 = 2CD 3.27 2.77 2.27 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 Vị trí kích nổ (tdet/CD) Hình 3.8: Quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo vị trí kích nổ Kết luận chương Khi thay đổi đường kính, bề dày vị trí TCS so với đỉnh phễu quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo xu hướng tăng sau giảm dần Đối với trường hợp khảo sát ảnh hưởng vị trí TCS so với điểm kích nổ chiều sâu xuyên thay đổi phạm vi nhỏ Các quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo thông số kết cấu vị trí TCS mang tính đồng dạng Bề mặt sóng kết hợp (giữa hai nguồn sóng vịng qua TCS kích nổ trực tiếp sau TCS) tác động lên phần phân tố phễu lót tạo đỉnh dịng (phần phân tố từ khoảng 33% đến khoảng 50% chiều cao phễu lót) cho chiều sâu xuyên lớn Việc sử dụng chắn sóng có đường kính d ≤ 0,303CD bề dày b ≤ 0,152CD khơng có tác dụng việc tăng chiều sâu xuyên Vị trí chắn sóng so với điểm kích nổ ảnh hưởng khơng lớn đến chiều sâu xuyên đạn lõm Tuy nhiên, vị trí kích nổ cần phải bảo đảm khoảng cách tdet > 0,076CD CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TẤM CHẮN SÓNG NỔ ĐẾN CHIỀU SÂU XUYÊN ĐẠN LÕM 4.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm Nhằm xác định ảnh hưởng thông số chắn sóng đến chiều sâu xuyên; so sánh kết thực nghiệm với kết phương pháp tính tốn lý 19 thuyết; kiểm chứng tính xác mơ hình phương pháp nghiên cứu 4.2 Đối tượng nội dung thử nghiệm Đối tượng thử nghiệm: Đạn lõm sử dụng chắn sóng Mơ hình hình học mẫu thử nghiệm thể Hình 4.1 Đầu đạn thử nghiệm dựa kích thước Hình 2.2 Đầu đạn sử dụng phễu lót đạn B41-M Hình 4.1: Mơ hình hình học mẫu thử nghiệm ảnh hưởng TCS nổ đến chiều sâu xuyên đạn lõm - Phễu lót; - Nắp chặn trên; - Thuốc nổ chính; - Vỏ bọc; - Tấm chắn sóng; - Nắp chặn dưới; - Trạm nổ; - Kíp nổ 4.3 Bố trí thử nghiệm Sơ đồ bố trí thử nghiệm thể Hình 4.2 Hình 4.2: Bố trí thử nghiệm 20 4.4 Phương án thử nghiệm số lượng mẫu thử Sơ đồ phương án thử nghiệm số lượng mẫu thể Hình 4.3 THỬ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TCS VỊ TRÍ (PA1) cm (3 mẫu) -1,3 cm (3 mẫu) BỀ DÀY (PA2) -2,3 cm (3 mẫu) -3,3 cm (3 mẫu) 1,0 cm (1 mẫu) 2,0 cm 3,0 cm (1 mẫu) Hình 4.3: Sơ đồ phương án thử nghiệm ảnh hưởng TCS 4.5 Kết thực nghiệm Kết chiều sâu xuyên thể Bảng 4.1, Bảng 4.2 Bảng 4.1: Kết chiều sâu xuyên theo vị trí TCS Kí hiệu mẫu 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.4.1 1.4.2 1.4.3 Vị trí xT (cm) 0 -1,3 -1,3 -1,3 -2,3 -2,3 -2,3 -3,3 -3,3 -3,3 23,9 21,0 20,9 27,9 26,1 26,7 28,6 27,7 30,0 28,6 27,5 26,2 CSX (cm) 21,9 26,9 28,7 27,4 CSXTB (cm) Bảng 4.2: Kết chiều sâu xuyên theo bề dày TCS Kí hiệu mẫu Bề dày TCS (cm) CSX (cm) 2.1.1 1,0 21,4 2.2.1 2,0 28,7 2.3.1 3,0 28,2 Sai lệch khoảng khảo sát giá trị chiều sâu xuyên trung bình (CSXTB) lớn nhỏ 31,1% Sai lệch giá trị thực nghiệm lớn nhỏ vị trí TCS so với giá trị CSXTB nhỏ 14% Đối với kết thực nghiệm ảnh hưởng bề dày TCS, điều kiện số lượng mẫu thử cho phép thử phương án mẫu nên kết mang tính thử nghiệm sơ để đánh giá chiều hướng ảnh hưởng 4.6 So sánh kết thực nghiệm với phương pháp tính tốn đề xuất phương pháp mơ số 4.6.1 So sánh kết khảo sát ảnh hưởng vị trí chắn sóng So sánh kết chiều sâu xuyên phương pháp lý thuyết thực nghiệm vị trí chắn sóng thay đổi thể Hình 4.4 21 y = 0,0598x3 - 1,3176x2 - 6,9293x + 23,87 R2 = y = 0,2274x3 - 0,0308x2 - 4,2449x + 21,933 R2 = 0,8602 Hình 4.4: So sánh kết chiều sâu xuyên lý thuyết thực nghiệm vị trí TCS thay đổi Về mặt quy luật thay đổi chiều sâu xuyên theo vị trí TCS, kết phương pháp mô thể phù hợp dáng điệu đồ thị xu hướng so với kết thực nghiệm Các kết cho thấy đắn phương pháp mô quy luật thay đổi chiều sâu xun vị trí chắn sóng thay đổi Sai lệch tính tốn mơ thực nghiệm phạm vi cho phép nhỏ 14% 4.6.2 So sánh kết khảo sát ảnh hưởng bề dày chắn sóng So sánh kết chiều sâu xuyên phương pháp mô thực nghiệm bề dày chắn sóng thay đổi thể Hình 4.5 33.0 Chiều sâu xuyên (cm) 30.0 27.0 24.0 Thực nghiệm Mô 21.0 18.0 15.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Bề dày chắn sóng (cm) Hình 4.5: So sánh kết chiều sâu xuyên mô thực nghiệm bề dày TCS thay đổi 22 Căn vào kết Hình 4.5 cho thấy, tồn giá trị bề dày TCS mà chiều sâu xuyên lớn 4.7 Liên hệ kết tính tốn mơ với kết cấu số loại đạn Để đánh giá mức độ phù hợp, tin cậy nghiên cứu lý thuyết, số kết tính tốn mơ liên hệ với kết cấu số loại đạn Một số thông số kết cấu vị trí TCS so với đỉnh phễu số loại đạn thể Bảng 4.3 Bảng 4.3: Một số thông số kết cấu vị trí chắn sóng số loại đạn xT /CD 0 STT Loại đạn d/CD b/CD PG-16 Liên Xô 0,914 0,293 -0,516 52 PG-18 Liên Xô 0,886 0,263 -0,661 52 PG-7 Liên Xô 0,622 0,199 -0,205 60 PG-7M Romani 0,757 0,215 -0,312 60 PG-9 Liên Xô 0,784 0,211 -0,273 60 PG-9S Liên Xô 0,756 0,232 -0,201 50 Căn vào số liệu Bảng kết khảo sát phương pháp mô cho ta thấy: - Trong kết cấu thực giá trị đường kính, bề dày chắn sóng thay đổi khoảng từ 0,6CD đến 0,9CD từ 0,2CD đến 0,3CD Các khoảng thay đổi chứng tỏ phù hợp kết lý thuyết so với kết cấu thực (giá trị đường kính chắn sóng phải lớn 0,303CD, giá trị bề dày chắn sóng phải lớn 0,152CD); - Do khác hình dạng, vật liệu chắn sóng, chất thuốc nổ, kết cấu lịng đạn, phễu lót nên để xác định xác vị trí chắn sóng bảo đảm chiều sâu xun dịng kim loại tập trung cần phải khảo sát giá trị thay đổi vị trí chắn sóng Kết luận chương Khi vị trí TCS tiến phía đỉnh phễu, chiều sâu xuyên tăng sau giảm dần có giá trị nhỏ đỉnh phễu; Sai lệch tính tốn mơ thực nghiệm nhỏ 14% Bề dày TCS có ảnh hưởng đến chiều sâu xuyên đạn lõm cố định đường kính vị trí so với đỉnh phễu Tồn giá trị bề dày bảo đảm chiều sâu xuyên lớn Trong trường hợp khảo sát bề dày 2,0 cm Có phù hợp tương đối giá trị thơng số chắn sóng đường kính, bề dày vị trí chắn sóng so với kết cấu thực số loại đạn KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Một số kết luận rút ra: Vị trí chắn sóng ảnh hưởng đến số lượng phân tố phễu lót tham gia trình hình thành dịng xun ngun nhân làm giảm chiều sâu xuyên TCS 23 dịch chuyển phía đỉnh phễu Việc ứng dụng lý thuyết học môi trường liên tục, lý thuyết đàn hồi, lý thuyết chảy dẻo với mơ hình vật liệu kể đển tính tăng bền, khả phá hủy chịu tải trọng cao cho phép xây dựng mơ hình tốn học mơ tả đầy đủ, xác q trình hình thành dịng xun va xun dịng xun vào mục tiêu thép Các kết mô phù hợp với kết lý thuyết thực nghiệm Sai lệch chiều sâu xuyên phương pháp mô so với kết thực nghiệm nằm phạm vi cho phép (+11,8%) Các thông số chắn sóng ảnh hưởng lớn đến chiều sâu xuyên dòng kim loại tập trung Ảnh hưởng thay đổi hình dạng bề mặt sóng nổ phía sau chắn sóng Q trình thiết kế chế tạo đạn lõm sử dụng TCS phải bảo đảm đường kính TCS d > 0,303CD, bề dày b > 0,152CD tdet > 0,076CD Trong trường hợp áp dụng cho mơ hình khảo sát xác định thông số TCS bảo đảm chiều sâu xuyên lớn (d = 0,875CD; b = 0,303CD; xT = -0,348CD tdet > 0,076CD) Kết thử nghiệm vị trí bề dày cho thấy kết tính tốn mơ tin cậy sử dụng để khảo sát đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến tác dụng xuyên đầu đạn lõm; đánh giá mẫu đạn trang bị hay định hướng, hiệu chỉnh nghiên cứu thiết kế, chế tạo loại mẫu đạn lõm Các giá trị kết cấu, vị trí chắn sóng khuyến cáo giá trị phù hợp với kết cấu số loại đạn Các số liệu khảo sát ảnh hưởng chắn sóng trình bày luận án sở ban đầu phục vụ cho việc tính tốn, thiết kế, đánh giá mẫu đạn xuyên lõm sử dụng chắn sóng Những đóng góp luận án: Bổ sung giả thuyết vào phương pháp giải tích tính tốn chiều sâu xun đạn lõm có tính đến ảnh hưởng vị trí chắn sóng; Đánh giá định lượng ảnh hưởng đường kính, bề dày, vị trí chắn sóng đến chiều sâu xuyên đạn lõm Hướng nghiên cứu luận án: - Nghiên cứu ảnh hưởng hình dạng, vật liệu TCS đến tham số dòng xuyên chiều sâu xuyên đạn lõm; - Nghiên cứu ảnh hưởng thay đổi đồng thời thơng số TCS tới q trình hình thành dịng xun va xuyên dòng xuyên vào thép; - Nghiên cứu xác định số liệu cho vật liệu ứng dụng đầu đạn lõm mục tiêu; - Nghiên cứu xây dựng, đề xuất phương pháp tính tốn giải tích có tính đến khả chắn sóng chắn sóng 24 ... chiều sâu xun đạn lõm có tính đến ảnh hưởng vị trí chắn sóng; Đánh giá định lượng ảnh hưởng đường kính, bề dày, vị trí chắn sóng đến chiều sâu xun đạn lõm Hướng nghiên cứu luận án: - Nghiên cứu. .. tham số dịng xuyên, chiều sâu xuyên đạn lõm Nội dung nghiên cứu bố cục luận án Nội dung luận án tập trung chủ yếu vào nghiên cứu ảnh hưởng thơng số chắn sóng đến chiều sâu xuyên đạn lõm phương... pháp mơ trình bày luận án bảo đảm độ tin cậy sử dụng để khảo sát ảnh hưởng chắn sóng đến chiều sâu xuyên đạn CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TẤM CHẮN SÓNG ĐẾN CHIỀU SÂU XUYÊN ĐẠN LÕM BẰNG PHƯƠNG