Thông qua kết quả khảo sát mẫu liều mồi nguyên bản của nước ngoài, nhóm tác giả đã tiến hành mô phỏng liều mồi và tính toán thiết kế, chế tạo khuôn ép liều mồi. Qua đó, nghiên cứu công nghệ chế tạo (áp suất ép, thời gian lưu áp suất) liều mồi bằng các trang thiết bị, công nghệ và nguyên liệu sẵn có ở trong nước.
Hóa học & Mơi trường NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO LIỀU MỒI DÙNG CHO LIỀU PHÓNG ĐẠN PHÓNG TẬP PT-8M.VN Lê Duy Bình*, Hồng Thế Vũ, Đỗ Đức Trí Phạm Văn Khương, Hà Đức Giang, Phạm Thành Đạt Tóm tắt: Thông qua kết khảo sát mẫu liều mồi ngun nước ngồi, nhóm tác giả tiến hành mơ liều mồi tính tốn thiết kế, chế tạo khn ép liều mồi Qua đó, nghiên cứu công nghệ chế tạo (áp suất ép, thời gian lưu áp suất) liều mồi trang thiết bị, công nghệ nguyên liệu sẵn có nước Kết cho thấy, với áp suất ép tối ưu (55 ± 2) MPa; thời gian lưu áp suất ép (5 ± 0,5) giây nguyên liệu đầu sử dụng thuốc đen hạt số cho liều mồi có mật độ đạt (1,836 ± 0,005) g/cm3 (yêu cầu không nhỏ 1,823 g/cm3), đường kính đạt (25,15 ± 0,02) mm (yêu cầu từ 24,7 ÷ 25,3 mm); bề dày (5,01 ± 0,01) mm (yêu cầu từ 4,75 ÷ 5,25 mm), khối lượng (4,02 ± 0,01) g (yêu cầu từ 3,9 ÷ 4,2 g), bề mặt nhẵn bóng, thử nghiệm rung xóc khơng bị nứt vỡ, sứt viền Với kết nghiên cứu đạt sở cho việc chế tạo ứng dụng liều mồi phục vụ chế tạo, sản xuất đạn phóng tập PT-8M.VN nước Từ khóa: Liều mồi; Thuốc đen hạt (số 2, số 3); Mật độ; Đường kính; Bề dày cháy; Áp suất ép; Thời gian lưu MỞ ĐẦU Đạn phóng tập PT-8M.VN thực chất viên đạn hơi, có dạng hình trụ bao gồm: vỏ đạn, hạt lửa KBM-3, liều mồi, màng nitratxenlulo, liều thuốc phóng, đế chắn thuốc, đệm giấy, nút bịt Đạn phóng tập PT-8M.VN kích hoạt, tạo lượng lớn khí nén (do thuốc phóng cháy sinh khí), áp lực cao ống phóng, có tác dụng đẩy tồn hệ thống ghế với phi công huấn luyện ngồi khỏi vị trí đầu máy bay mơ mặt đất theo phương thẳng đứng, góc nghiêng khoảng 15o cấu đường ray trượt lên khơng trung Ghế phóng mơ giống tình trạng khẩn cấp phi cơng lái máy bay chiến đấu gặp nạn, bấm nút để hiểm máy bay Thực tế, khơng có kiểm tra thử phóng ghế thực nhiệm vụ chiến đấu huấn luyện máy bay Để đảm bảo sử dụng thục làm quen với tình giả định, phi cơng huấn luyện điều kiện mặt đất Ghế phóng mặt đất cơng cụ mơ cho tình giả định nêu Liều mồi thành phần quan trọng cấu thành nên viên đạn phóng tập PT8M.VN Liều mồi có thành phần từ thuốc hỏa thuật, có tác dụng mồi cháy liều thuốc phóng Mỗi loại liều mồi có đặc trưng riêng mật độ, hình dạng, kích thước hình học khối lượng để đảm bảo trình mồi cháy hiệu quả, tin cậy Qua khảo sát kết hợp tài liệu tham khảo [4] cho thấy, liều mồi dùng cho liều phóng đạn phóng tập PT-8M, có thành phần từ thuốc đen, mật độ khoảng 1,820 g/cm3, khối lượng khoảng 4,02 g, có hình dạng phức tạp Các thơng tin quan trọng, như: công nghệ chế tạo, loại nguyên liệu đầu có kích thước xác định đặc tính khác khơng cơng bố Do đó, việc nghiên cứu công nghệ chế tạo liều mồi trang thiết bị, công nghệ nguyên liệu sẵn có nước để chủ động, khơng phụ thuộc nước cần thiết cấp bách Kết nghiên cứu sở cho việc chế tạo ứng dụng liều mồi phục vụ chế tạo, sản xuất đạn phóng tập PT-8M.VN nước ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Liều mồi nguyên Cộng hịa (CH) Montenegro, liều mồi mơ 3D liều mồi tạo áp suất nén ép khác nhau, thời gian lưu áp khác nhau, loại nguyên liệu thuốc đen hạt khác 82 L D Bình, …, P T Đạt, “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo … đạn phóng tập PT-8M.VN.” Nghiên cứu khoa học công nghệ - Phạm vi nghiên cứu: Ảnh hưởng áp suất, thời gian lưu áp nguyên liệu đầu đến chất lượng liều mồi 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp tạo liều mồi - Liều mồi tạo cách nén ép máy ép thủy lực 50 theo sơ đồ công nghệ hình [3] Chuẩn bị nguyên liệu Sấy nguyên liệu Định lượng Nạp liệu vào khuôn Chuẩn bị khuôn ép Ép tháo sản phẩm Kiểm tra sản phẩm Hình Sơ đồ cơng nghệ nén ép liều mồi - Mẫu liều mồi tạo từ áp suất khác (30 ÷ 60) MPa, thời gian lưu khác (3 ÷ 7) s từ nguyên liệu thuốc đen số 2, hỗn hợp số 2, số 2.2.2 Phương pháp xác định mật độ liều mồi - Mật độ liều mồi xác định theo phương pháp cân thủy tĩnh, độ xác đến 0,001 g/cm3: Mật độ liều mồi tỷ số khối lượng mẫu/khối lượng mẫu cân môi trường paraphin lỏng (ở 20oC) Gọi khối lượng mẫu M (g) khối lượng mẫu mơi trường paraphin m (g) mật độ liều mồi tính theo cơng thức: M p M m Trong đó: ρ - Mật độ liều mồi M - Khối lượng liều mồi (g) m - Khối lượng liều mồi paraphin (g) ρp (g/cm3) - Khối lượng riêng paraphin 20 oC - Cách tiến hành sau: Bật nút khởi động cân, ấn nút zero chuyển “0” Dùng giẻ khô, để lau liều mồi Sau đó, đặt liều mồi lên đĩa cân Khi số hiển thị khối lượng hình điện tử ổn định, ấn nút enter để nhập số liệu Dùng panh kẹp, gắp liều mồi khỏi đĩa cân Mở nắp cân, từ từ đặt liều mồi vào đĩa cân paraphin Sau đó, nhẹ nhàng đóng nắp cân Khi số hiển thị khối lượng hình điện tử ổn định, ấn nút enter để nhập số liệu Số liệu hiển thị hình điện tử sau ấn nút enter lần thứ hai kết đo tỷ trọng liều mồi tương ứng 2.2.3 Phương pháp thử nghiệm rung xóc liều mồi: Xếp khoảng đến liều mồi theo chiều nằm ngang chiều thẳng đứng, liều mồi xếp cạnh nhau, liều mồi chèn giấy ép vải mềm Biên độ dao động 100 mm, tần số dao động 60 lần/phút, thời gian thử nghiệm 60 phút liên tục 2.2.4 Phương pháp xác định thành phần hóa học liều mồi: Xác định thành phần hóa học thuốc đen theo tiêu chuẩn TCVN/QS 839:2013 Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021 83 Hóa học & Mơi trường 2.3 Vật tư, hóa chất - Thuốc đen hạt số thuốc đen hạt số 3, đạt yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN/QS 839:2013 [1] Điều kiện kỹ thuật [2] - Vật tư phụ kèm theo: dung môi axeton, CN kẽm stearat 2.4 Thiết bị dụng cụ - Trang thiết bị, dụng cụ chế tạo liều mồi: thiết bị nén ép thủy lực (máy ép thủy lực 50 tấn) cân điện tử với cấp độ xác 10-2 (gam) đồ gá khuôn ép - Hệ dụng cụ đo mật độ liều mồi: cân tỷ trọng, số hiệu 1253, ký hiệu DH 300 Đài Loan, sản xuất năm 2018, dải khối lượng từ 0,01 ÷ 300 g, độ xác 10 -3 g, dải tỷ trọng từ ÷ 10 g/cm3 Cân tỷ trọng hạn kiểm định - Thước cặp điện tử đo kích thước liều mồi: thước cặp điện tử, hãng Dasqua Anh, số serial 181074478, sản xuất năm 2019, dải đo đến 300 mm, độ xác 0,01 mm Thước đo hạn kiểm định - Cân điện tử xác định khối lượng liều mồi: cân điện tử, hãng OHOUS, số hiệu B229127323, sản xuất năm 2018, dải đo đến 110 g, độ xác 0,001 g Cân hạn kiểm định KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu, khảo sát liều mồi nguyên nước ngồi Nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát mẫu liều mồi đạn ПΤ-8M CH Montenegro Kết cụ thể sau: Về thành phần hóa học: Liều mồi có thành phần từ thuốc đen Tỷ lệ thành phần hóa học liều mồi trình bày bảng Bảng Tỷ lệ thành phần hóa học liều mồi (mẫu CH Montenegro) TT Chỉ tiêu kiểm tra ĐVT Yêu cầu Kết Hàm lượng kali nitrat (KNO3) % 74 76 74,51 Hàm lượng lưu huỳnh (S) % 11 9,84 Hàm lượng carbon (C) % 14 16 14,89 Hàm lượng ẩm, không lớn % 0,76 Về hình dạng: Liều mồi có hình dạng trịn đồng tiền xu, mặt phẳng, nhẵn, mặt lại gồm nhiều hình chóp đáy vng, xếp cạnh (hình 2) Kích thước, khối lượng mật độ liều mồi trình bày bảng Bảng Kích thước, khối lượng mật độ liều mồi TT Đường kính, mm Chiều cao, mm Mật độ, g/cm3 Khối lượng, g 25,15 5,00 1,822 4,015 25,14 5,02 1,821 4,020 25,21 5,01 1,818 4,025 TB 25,15 5,01 1,820 4,020 Hình ảnh liều mồi Mặt liều mồi Mặt liều mồi Hình Hình ảnh (mặt trên, mặt dưới) liều mồi 84 L D Bình, …, P T Đạt, “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo … đạn phóng tập PT-8M.VN.” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ Có thể thấy, việc tạo nhiều hình chóp đều, đáy vng mặt dưới, nơi tiếp giáp với hạt lửa mà gắn mặt đáy viên đạn nhằm mục đích tăng diện tích bề mặt cháy ban đầu cho liều mồi Đây điểm nhấn cần lưu ý trình nghiên cứu, tính tốn, thiết kế, chế tạo khn ép liều mồi 3.2 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo khuôn ép liều mồi Trên sở kết khảo sát, u cầu kích thước, hình dạng khối lượng, nhóm tác giả sử dụng phần mềm chuyên dụng để dựng hình 3D để tính tốn thể tích mật độ sản phẩm liều mồi (hình 3, hình 4) Tính tốn, thiết kế hình dạng, kích thước liều mồi trình bày hình Hình Kích thước liều mồi Hình Dựng hình 3D sản phẩm để tính mật độ Từ kích thước khối lượng, nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềm chun dụng để dựng hình 3D từ tính thể tích mật độ sản phẩm Phần mềm cho kết thể tích sản phẩm 2,194 cm3 Qua đó, tính tốn mật độ tương đối thơng qua công thức: m V Thay vào công thức ta có: 1,823 (g/cm ) 2,194 Trên sở kết nghiên cứu mơ phỏng, nhóm tác giả thiết kế chế tạo khuôn ép liều mồi với thơng số, hình dạng hình Trong đó, chày ép, áo khn ép chế tạo từ vật liệu thép carbon dụng cụ, ký hiệu Y8 Chày ép liều mồi Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021 Áo khn ép liều mồi 85 Hóa học & Mơi trường Hình Bản vẽ lắp khn ép liều mồi 3.3 Nghiên cứu công nghệ chế tạo liều mồi Không giống vật liệu thông thường khác, vật liệu nổ nói chung thuốc hỏa thuật (thuốc đen) nói riêng, khơng thể nén ép với áp suất ép hay thời gian lưu áp suất ép bất kỳ, liên quan đến yếu tố an toàn (vật liệu nổ tự nổ nén ép áp suất giới hạn ép thời gian cho phép) Do đó, yếu tố quan trọng vật liệu loại vừa phải đáp ứng yêu cầu mật độ để đạt hiệu nổ cháy ổn định, tin cậy đồng thời đảm bảo an toàn q trình nén ép Kích thước hạt ngun liệu đầu (thuốc đen) mịn, cho mật độ cao Tuy nhiên, trình hình thành khối thuốc (liều mồi) tạo áp lực nén ép, hạt thuốc liên kết học với Do đó, việc lựa chọn kích thước hạt nguyên liệu thuốc đen ban đầu yếu tố cần quan tâm để liên kết hạt thuốc tiếp xúc bền nhằm tránh tượng bị vỡ vụn, nứt vỡ xung va đập gây ảnh hưởng đến chất lượng liều mồi Trên sở lý luận nêu trên, nhóm tác giả định hướng cơng nghệ nghiên cứu, chế tạo liều mồi, bao gồm: áp suất ép, thời gian lưu kích thước hạt ảnh hưởng đến chất lượng (mật độ, bề mặt, độ bền rung lắc) liều mồi Ảnh hưởng áp suất ép Để nghiên cứu ảnh hưởng áp suất đến mật độ liều mồi, nhóm tác giả lựa chọn dải áp suất từ 30 đến 60 MPa với thông số đầu vào, gồm: khối lượng mẫu (4,02±0,01) g, thuốc đen hạt số 3, thời gian lưu giây Kết trình bày bảng Bảng Ảnh hưởng áp suất ép đến mật độ liều mồi Áp suất, MPa 30 40 50 55 60 Ghi ρ, g/cm3 Mẫu 1,747 1,791 1,814 1,824 1,826 Mẫu 1,748 1,793 1,813 1,825 1,826 mTĐH3 = (4,02 ± Mẫu 1,749 1,792 1,812 1,823 1,825 0,01) g, tlưu = s Trung bình 1,748 1,792 1,813 1,824 1,826 Bảng cho thấy, tăng áp suất ép, mật độ tăng Mức độ tăng mật độ chậm dần so với tăng áp suất Đặc biệt, tăng đến áp suất ép 60 MPa, liều mồi có tượng phần viền mép dễ bị sứt mẻ Trong đó, áp suất ép 30, 40 MPa, khối thuốc có bề mặt sần sùi, khơng nhẵn bóng Ở áp suất 50 55 MPa, liều mồi cho hình dạng đẹp, bề mặt nhẵn bóng Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu chất lượng mật độ, nhóm tác giả lựa chọn áp suất ép tối ưu 55 MPa Ảnh hưởng thời gian lưu Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lưu áp suất ép đến mật độ liều mồi, nhóm tác giả lựa chọn dải thời gian lưu từ đến giây với thông số đầu vào, gồm: khối lượng mẫu (4,02±0,01) g, thuốc đen hạt số 3, áp suất ép 55 MPa Kết trình bày bảng Bảng Ảnh hưởng thời gian lưu áp đến chất lượng liều mồi tlưu, s Ghi ρ, g/cm3 1,823 1,824 1,824 1,824 1,823 mTĐH3 = (4,02 ± 0,01) g, P = 55 MPa Bảng cho thấy, với thời gian lưu khoảng xét, ảnh hưởng đến mật độ liều mồi Tuy nhiên, thực nghiệm thấy rằng, thời gian lưu nhỏ giây, bề mặt liều mồi thường xuất số hạt bavia nguyên liệu đầu Trong khi, thời gian lưu lớn giây viền mép liều mồi thường dễ bị sứt mẻ Ngun nhân giải thích liên kết học phần viền yếu, việc lưu áp suất ép lâu dẫn đến liên kết học bị già hóa 86 L D Bình, …, P T Đạt, “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo … đạn phóng tập PT-8M.VN.” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ dẫn đến phá hủy Ngồi ra, việc trì thời gian ép dài dẫn đến nguy an tồn cho q trình nén ép (thuốc bị giãn nở thể tích cố định) Do đó, nhóm tác giả lựa chọn thời gian lưu áp suất ép khoảng đến giây Ảnh hưởng mác thuốc đen (liên quan đến vùng phân bố kích thước hạt) Để nghiên cứu ảnh hưởng mác thuốc đen đến chất lượng liều mồi, nhóm tác giả lựa chọn mác thuốc đen số 2, số hỗn hợp loại số số với thông số đầu vào, gồm: khối lượng mẫu (4,02±0,01) g, áp suất ép 55 MPa thời gian lưu s Kết trình bày bảng Bảng Ảnh hưởng mác thuốc đen đến chất lượng liều mồi Mẫu ρ, g/cm3 2,01 g TĐH2+2,01 g TĐH3 1,823 4,02 g TĐH2 1,821 4,02 g TĐH3 1,824 Bề mặt liều mồi Ghi Sần sùi, có dính hạt thuốc bavia P = 55 Sần sùi, dính nhiều bụi thuốc bavia MPa, Nhẵn bóng, đẹp khơng có bavia tlưu = s Bảng cho thấy, với mác thuốc đen số số hỗn hợp từ chúng (tỷ lệ 1:1 theo khối lượng) cho mật độ chênh lệch không lớn Tuy nhiên, mác thuốc đen số hỗn hợp thuốc đen số số cho liều mồi có bề mặt sần sùi, lẫn hạt bavia, đó, với mác thuốc đen hạt số cho liều mồi nhẵn bóng, đẹp bề mặt liều mồi khơng có bavia Do đó, nhóm tác giả lựa chọn mác thuốc đen số để phục vụ chế tạo liều mồi cho đạn PT-8M Trên sở kết nghiên cứu, nhóm tác giả tiến hành chế tạo 400 liều mồi, đạt yêu cầu chất lượng đề Trong đó, mật độ sản phẩm đạt 1,836 g/cm3, so với kết khảo sát 1,820 g/cm3 yêu cầu thiết kế, không nhỏ 1,823 g/cm3 Đặc biệt, qua thử nghiệm rung xóc cho kết tốt, liều mồi không bị nứt vỡ, sứt viền KẾT LUẬN Đã khảo sát liều mồi nguyên nước Kết cho thấy, liều mồi có thành phần thuốc đen, hình dạng đồng xu, mặt phẳng, nhẵn, mặt gồm nhiều hình chóp đáy vng xếp cạnh đường kính (25,15 ± 0,02) mm bề dày (5,01 ± 0,01) mm mật độ (1,820 ± 0,005) g/cm3 khối lượng (4,02 ± 0,01) g Đã nghiên cứu mơ 3D sản phẩm liều mồi, từ tính tốn thể tích, mật độ theo u cầu Qua đó, nghiên cứu thiết kế, chế tạo khuôn ép liều mồi phục vụ nghiên cứu công nghệ chế tạo liều mồi Đã nghiên cứu công nghệ chế tạo liều mồi trang thiết bị, nguyên liệu sẵn có nước Kết cho thấy, với áp suất ép tối ưu (55 ± 2) MPa thời gian lưu áp suất ép (5 ± 0,5) giây nguyên liệu đầu sử dụng thuốc đen hạt số cho sản phẩm liều mồi có mật độ đạt (1,836 ± 0,005) g/cm3 (yêu cầu không nhỏ 1,823 g/cm3), đường kính đạt (25,15 ± 0,02) mm (yêu cầu từ 24,7 ÷ 25,3 mm) bề dày cháy danh nghĩa đạt (5,01 ± 0,01) mm (yêu cầu từ 4,75 ÷ 5,25 mm), khối lượng đạt (4,02 ± 0,01) g (yêu cầu từ 3,9 ÷ 4,2 g), bề mặt nhẵn bóng, thử nghiệm rung xóc, khơng bị nứt vỡ, sứt viền Kết nghiên cứu đạt sở cho việc chế tạo ứng dụng liều mồi phục vụ chế tạo, sản xuất đạn phóng tập PT-8M.VN nước TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tiêu chuẩn TCVN/QS 839:2013, “Thuốc đen hạt”, Bộ Quốc phòng [2] Điều kiện kỹ thuật, “Thuốc đen hạt”, Dấu “B”, Tổng cục CNQP (2016) Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021 87 Hóa học & Mơi trường [3] Lê Duy Bình cộng sự, “Ảnh hưởng áp suất nén ép, chiều dài đường kính đến mật độ khối thuốc truyền nổ A-IX-1”, Tạp chí KH&CN quân sự, số đặc san FEE, 10-2020, tr 331-336 [4] Военно-воздушные силы/Союз Советских Социалистических Республик, “Краткое техническое описание и инструкция по эксплуатация пиропатронов катапультирования” Москва (1954) ABSTRACT RESEARCHING, DESIGNING AND MANUFACTURING OF PRIMER CHARGE USED FOR PROPELLANT CHARGE OF PT-8M.VN BULLET Based on survey results of foreign samples, the authors have simulated primer and then calculating, designing and manufacturing of mold to compressure primer charge Thereby, researching on technology (pressure, maintaining time of pressure) of manufacturing primer charges by equipment, technology and materials available in the country The results showed that: Optimal pressure is (55±2) MPa Maintaining time of pressure is (5±0.5) seconds and Material is No.3 black powder will give required products with density (1.836±0.005) g/cm3 (require is not less than 1.823 g/cm3), diameter (25.15±0.02) mm (require is from 24.7 to 25.3 mm), thickness (5.01±0.01) mm (require is from 4.75 to 5.25 mm), mass (4.02±0.01) g (require is from 3.9 to 4.2 g), the surface is smooth and vibration test is not be cracked The achieved research results are the basis for manufacture and application of primer charges for PT-8M.VN bullet in Vietnam Keywords: Primer charge; Black powder (No.2 and No.3); Denstity; Diameter; Thickness; Pressure; Maintaining time Nhận ngày 06 tháng 11 năm 2020 Hoàn thiện ngày 09 tháng 12 năm 2020 Chấp nhận đăng ngày 12 tháng năm 2021 Địa chỉ: Viện Thuốc phóng Thuốc nổ/Tổng cục Cơng nghiệp Quốc phịng * Email: binhld.pro.pro@gmail.com 88 L D Bình, …, P T Đạt, “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo … đạn phóng tập PT-8M.VN.” ... Đã nghiên cứu mô 3D sản phẩm liều mồi, từ tính tốn thể tích, mật độ theo yêu cầu Qua đó, nghiên cứu thiết kế, chế tạo khuôn ép liều mồi phục vụ nghiên cứu công nghệ chế tạo liều mồi Đã nghiên cứu. .. ảnh liều mồi Mặt liều mồi Mặt liều mồi Hình Hình ảnh (mặt trên, mặt dưới) liều mồi 84 L D Bình, …, P T Đạt, ? ?Nghiên cứu thiết kế, chế tạo … đạn phóng tập PT-8M.VN. ” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ... liều mồi Đây điểm nhấn cần lưu ý q trình nghiên cứu, tính tốn, thiết kế, chế tạo khuôn ép liều mồi 3.2 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo khuôn ép liều mồi Trên sở kết khảo sát, yêu cầu kích thước, hình