Mục đích: Kiểm tra, thử nghiệm đánh giá sai số chuyển động bám với
HTĐK được xây dựng theo các thông số ĐLH của pháo.
Tham số mục tiêu: Mục tiêu M96 –vận tốc 40m/s ở độ cao 515m;
Kết quả thử nghiệm
- Quan sát bằng mắt trên màn hình so kim: Sai số bám trong khoảng ±3 đèn đỏ hiển thị trên màn hình so kim tương ứng với sai số bám trong khoảng ±1,4mrad.
- Kết quả sai số trên phần mềm tính toán bắn đón:
Hình 4.19. Đồ thị sai số góc tầm và góc hướng khi bám mục tiêu M96
* Nhận xét: Chuyển động tầm và hướng luôn bám theo phần tử mục tiêu.
Trong thời gian khảo sát (16s), góc hướng có 04 điểm sai số có giá trị lớn nhất (-2 mrad) và góc tầm có 02 điểm sai số có giá trị lớn nhất (+ 2 mrad), các thời điểm còn lại sai số đều nằm trong giới hạn ±1 mrad;
* Kết luận: Chuyển động tầm và hướng ổn định khi bám mục tiêu M96. Sai số
bám theo góc hướng trong khoảng [-2÷1] mrad và sai số bám theo góc tầm trong khoảng [-1÷2] mrad đảm bảo chỉ tiêu yêu cầu sai số bám ≤ ±2 mrad. 4.3.3. Bắn kiểm tra độ lùi
Mục đích: Kiểm tra pháo sau sửa chữa cải tiến; Đo độ lùi hai thân pháo,
xác định đặc tính hai thân pháo.
Phương pháp bắn và kiểm tra: Bắn đạn thật ở góc tầm 50. Đọc chỉ số
Kết quả thử nghiệm
Bảng 4.7. Kết quả đo chiều dài lùi hai thân pháo.
* Nhận xét:
- Chiều dài lùi của hai thân pháo nằm trong khoảng cho phép (150÷170mm).
- Hai thân pháo có chiều dài lùi khác nhau ở cùng một góc tầm bắn. Như vậy, nếu thời điểm phát hỏa lần đầu trên hai thân pháo được điều chỉnh đồng thời vẫn có thể xảy ra hiện tượng lệch pha từ phát bắn thứ 2.
4.3.4. Bắn thử nghiệm ổn định chuyển động tầm và hướng pháo
Mục đích: Thử nghiệm ổn định chuyển động tầm và hướng và khảo sát sai
số góc tầm và góc hướng trong quá trình bắn.
Đặc điểm mục tiêu
- Góc tầm bắn: 0 ≤50; Kích thước mục tiêu: 3,5x3,5 m;
- Cự ly mục tiêu: Tương ứng với vùng xạ kích 5; 10 và 20 mrad.
Kết quả thử nghiệm
a. Bắn phát một
* Kết quả bắn: Toàn bộ số đạn đều trúng mục tiêu ở vùng 5 mrad;
* Sai số góc trong quá trình bắn:
Hình 4.21. Sai số góc pháo khi bắn thân pháo trái
Hình 4.22. Sai số góc pháo khi bắn phát một cả hai thân pháo
* Kết quả bắn:
* Nhận xét:
- Khi vị trí góc pháo lệch đi, HTĐK luôn có xu hướng kéo khối tầm và khối hướng về vị trí bám mong muốn. Chuyển động tầm và hướng ổn định.
- Khi bắn một thân pháo: Sai số bám theo cả hai kênh ( và ) nằm trong khoảng [-3÷ +4] mrad; Thời gian quá độ từ lúc phát hỏa đến khi chuyển động tầm và hướng ổn định với sai số ±0,1mrad là tqd 0,6(s).
- Khi bắn đồng thời hai thân pháo: Sai số bám lớn nhất theo kênh tầm
max ±5mrad và theo kênh hướng max ±4mrad; Thời gian từ lúc phát hỏa đến khi chuyển động tầm và hướng ổn định với sai số ±0,1mrad là tqd 0,7(s).
* Kết luận:
Kết quả bắn thử nghiệm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của hệ thống, chuyển động tầm và hướng của pháo ổn định khi bắn phát một bằng một thân pháo và đồng thời hai thân pháo.
b. Bắn loạt ngắn trên cả hai thân pháo
* Kết quả bắn:
- Số đạn tiêu thụ: 08 viên (04 viên/01 thân pháo); - Số đạn trúng mục tiêu: 8 viên trúng mục tiêu
Trong đó: 02 viên trong vùng 5 mrad; 04 viên trong vùng 10 mrad và 02 viên trong vùng 20 mrad.
* Đồ thị sai số góc trong quá trình bắn:
Hình 4.24. Sai số góc tầm khi bắn loạt ngắn trên cả hai thân pháo
* Nhận xét:
- Khi vị trí góc pháo lệch đi, HTĐK luôn có xu hướng kéo khối tầm và khối hướng về vị trí bám mong muốn. Chuyển động tầm và hướng ổn định khi bắn loạt ngắn trên cả hai thân pháo. Sai số bám sát lớn nhất theo góc hướng
max ±7mrad và theo góc tầm ±7mrad.
- Thời gian quá độ từ lúc phát hỏa đến khi chuyển động tầm và hướng ổn định với sai số ±0,1mrad theo cả hai kênh là tqd 2,3(s).
- Thời gian của một chu kỳ phát bắn được tính toán Tckb 0,455(s) tương ứng với tốc độ bắn thực tế 132 phát/phút, chậm hơn so với tốc độ bắn lý thuyết (160-180 phát/phút).
* Kết luận: Kết quả bắn thử nghiệm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của hệ thống, chuyển động tầm và hướng của pháo ổn định khi bắn loạt ngắn trên cả hai thân pháo. Tốc độ bắn thực tế chậm hơn tốc độ bắn lý thuyết.
c. Bắn loạt dài trên cả hai thân pháo
* Kết quả bắn:
- Số đạn tiêu thụ: 18 viên (9 viên/1 thân pháo); - Số đạn trúng mục tiêu: 18 viên trúng mục tiêu.
Trong đó: 02 viên trong vùng 5 mrad; 06 viên trong vùng 10 mrad và10 viên trong vùng 20 mrad).
* Đồ thị sai số góc trong quá trình bắn:
Hình 4.25. Sai số góc hướng khi bắn loạt vừa trên cả hai thân pháo
Hình 4.26. Sai số góc tầm khi bắn loạt vừa trên cả hai thân pháo * Nhận xét:
- Chuyển động tầm và hướng ổn định khi bắn loạt dài trên cả hai thân pháo. Sai số bám sát lớn nhất theo góc hướng max ±7mrad và theo góc tầm
±7mrad. Thời gian quá độ từ lúc phát hỏa đến khi chuyển động tầm và hướng ổn định với sai số ±0,1mrad theo cả hai kênh là tqd4,5(s).
- Thời gian của một chu kỳ phát bắn được tính toán Tckb 0,456(s) tương ứng với tốc độ bắn thực tế 135 phát/phút, tương đương khi bắn loạt ngắn. * Kết luận: Kết quả bắn thử nghiệm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của hệ thống, chuyển động tầm và hướng của pháo ổn định khi bắn loạt dài trên cả hai thân pháo. Tốc độ bắn thực tế chậm hơn tốc độ bắn lý thuyết.
So sánh một số kết quả thử nghiệm với mô phỏng số
Bảng 4.8. So sánh một số kết quả thử nghiệm và mô phỏng số
* Nhận xét:
Kết quả mô phỏng số và thử nghiệm cho thấy chuyển động tầm và chuyển động hướng của PPK 37mm-2N ổn định trong các trường hợp bắn. Kết quả thử nghiệm tương đối sát với kết quả mô phỏng. Sai số truyền động bám đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của hệ thống.
Kết luật chương 4.
Trên cơ sở mô hình và các kết quả tính toán ĐLH ngược, chương 4 đã xây dựng HTĐK chuyển động tầm và hướng pháo trong quá trình bắn bằng luật điều khiển tính mô-men (PD) với bộ số liệu được đo đạc thực nghiệm thực tế. Kết quả mô phỏng HTĐK cho thấy chuyển động tầm và chuyển động hướng pháo ổn định trong các trường hợp bắn và đã được thử nghiệm thực tế trên sản phẩm của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. Kết quả bắn thử nghiệm tương đối sát với kết quả mô phỏng. Chuyển động tầm và hướng ổn định trong giới hạn cho phép. Qua đó có thể khẳng định tính đúng đắn của mô hình ĐLH cơ hệ pháo đã được xây dựng. Kết quả khảo sát đặc tuyến mô-men truyền động pháo là phù hợp, đủ tin cậy và có thể là cơ sở xây dựng và phát triển các thuật toán điều khiển phù hợp nâng cao tính chính xác, độ ổn định cho các chuyển động tầm và hướng pháo trong quá trình bắn.
Một số kết quả nghiên cứu trong chương 4 đã được NCS công bố trong công trình nghiên cứu số 7.
KẾT LUẬN
Xuất phát từ nhu cầu thực tế về hiện đại hóa vũ khí trang bị trong quân đội và các định hướng chính khi nghiên cứu cải tiến PPK 37mm-2N, luận án đã chọn đề tài: “Nghiên cứu ổn định chuyển động tầm và hướng của PPK 37mm-2N cải tiến”, với mục tiêu: “Xác định được đặc tuyến mô-men truyền động dựa trên bài toán động lực học cơ hệ PPK 37mm-2N cải tiến làm cơ sở xây dựng thuật toán điều khiển ổn định các chuyển động ngắm của pháo trong quá trình bắn”.
Qua quá trình nghiên cứu, luận án đã đạt được mục tiêu nghiên cứu đề ra. Những kết quả chính và các đóng góp mới của luận án như sau:
Các kết quả chính:
- Luận án đã xây dựng được mô hình vật lý của đối tượng, đi sâu phân tích các thành phần lực tác động, các quá trình động lực xảy ra trong mỗi phát bắn. Xác định được các thành phần lực tác động lên cơ hệ pháo khi bắn.
- Xây dựng mô hình tính toán ĐLH cơ hệ pháo cho trường hợp đạn được bắn bởi một thân pháo làm cơ sở cho quá trình khảo sát các trường hợp bắn khác nhau.
- Xây dựng thuật toán số và chương trình tính toán ĐLH ngược cơ hệ pháo trên phần mềm Matlab. Khảo sát ảnh hưởng của một số tham số đến quy luật chuyển động của khối lùi pháo trong quá trình bắn. Quy luật chuyển động của khối lùi pháo được khảo sát khi tính đến thành phần chuyển động tầm và hướng pháo. Khảo sát đặc tuyến mô-men truyền động trong nhiều điều kiện bắn khác nhau. Tổng quát hóa đặc tuyến mô-men truyền động làm cơ sở cho bài toán điều khiển các chuyển động tầm và hướng pháo.
- Xây dựng hệ thống điều khiển pháo theo luật điều khiển tính mô-men với bộ số liệu được đo đạc thực nghiệm thực tế. Kết quả bắn thử nghiệm cho thấy các kết quả tính toán lý thuyết phù hợp và sát với thực tế. Qua đó có thể khẳng định tính đúng đắn của mô hình ĐLH cơ hệ pháo đã được xây dựng. Kết quả khảo sát đặc tuyến mô-men truyền động pháo là phù hợp, đủ tin cậy.
Các đóng góp mới của luận án:
1. Đã xây dựng được mô hình tính toán động lực học và hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động cơ hệ pháo trong trường hợp bắn một thân pháo. Hệ PTVP được thiết lập dựa trên cơ sở dạng ma trận mới của phương trình Lagrange loại II.
2. Xây dựng được chương trình tính toán, xác định quy luật chuyển động của khối lùi có tính đến thành phần chuyển động bám theo góc tầm và góc hướng của pháo. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quy luật chuyển động của khối lùi pháo.
3. Xây dựng thuật toán số và phần mềm tính toán động lực học ngược cơ hệ pháo. Khảo sát đặc tuyến mô-men truyền động trong các điều kiện bắn khác nhau.
4. Thử nghiệm đánh giá ổn định chuyển động tầm và chuyển động hướng của PPK 37mm-2N cải tiến bằng luật điều khiển tính mô-men dựa trên mô hình cơ hệ pháo đã được xây dựng.
Các kết quả chính và đóng góp mới của luận án được công bố trong 7 công trình khoa học được đăng tải trên các tạp chí và báo cáo tại các hội nghị khoa học có uy tín.
Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án:
- Mở rộng bài toán ĐLH cơ hệ pháo cho trường hợp các thành phần trong cơ hệ có tính đàn hồi, khâu khớp có khe hở và có tính đến các yếu tố tác động từ nền. - Tiếp tục hoàn thiện mô hình nghiên cứu. Phát triển các kết quả nghiên cứu, ứng dụng các HTĐK hiện đại vào thực tiễn cải tiến hiện đại hóa vũ khí trang bị nhằm nâng cao chất lượng điều khiển, tính chính xác và độ ổn định.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
1. Nguyễn Trang Minh, Chu Anh Mỳ, Nguyễn Hữu Thắng, “Xây dựng mô hình hệ truyền động pháo phòng không 37mm-2N cải tiến bằng thực nghiệm”, Tuyển tập các báo cáo khoa học tại hội nghị cơ học lần thứ X. (2017). 2. Lê Việt Hồng, Nguyễn Hữu Thắng, “Tổng hợp HTĐK truyền động PPK 37mm-2N cải tiến”, Tạp chí Nghiên cứu khoa học & Công nghệ Quân Sự, Số đặc san. (4/2019).
3. Nguyễn Hữu Thắng, Chu Anh Mỳ, Nguyễn Trang Minh, Nguyễn Văn Quyền, “Mô hình ĐLH hệ truyền động PPK 37mm-2N trong trường hợp bắn một nòng”, Kỷ yếu hội nghị toàn quốc lần I về Động lực học và điều khiển, Đà Nẵng. (7/2019).
4. Nguyễn Hữu Thắng, Nguyễn Trang Minh, Chu Anh Mỳ, “Giải pháp nâng cao chất lượng hệ dẫn động cơ khí tầm và hướng pháo phòng không 37mm-2N tự động tác chiến ngày và đêm”, Tạp chí Nghiên cứu khoa học & Công nghệ Quân Sự. (4/2020).
5. Nguyễn Hữu Thắng, Nguyễn Trang Minh, Chu Anh Mỳ, “Mô-men truyền động ngắm của pháo phòng không 37mm hai nòng khi bắn liên thanh”, Hôị thảo Quốc gia “Ứng dụng Công nghệ cao vào thực tiễn 10/2020”, Tạp chí Nghiên cứu khoa học & Công nghệ Quân Sự. (10/2020).
6. Nguyễn Hữu Thắng, Nguyễn Trang Minh, Chu Anh Mỳ, “Thuật toán giải bài toán động lực học ngược cơ hệ pháo phòng không 37mm-2N” , Hôị thảo Quốc gia “Ứng dụng Công nghệ cao vào thực tiễn 10/2020”, Tạp chí Nghiên cứu khoa học & Công nghệ Quân Sự. (10/2020).
7. Nguyen Huu Thang, Chu Anh My, Nguyen Trang Minh, “Dynamic modelling and control of a specialized manipulator with an external force pulse imposing on the end effector”, 5th International Conference on Research in Intelligent and Computing in Engineering, Thu Dau mot University. (6/2021).
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt:
[1].Mai Quang Anh (2020), Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số của hai thân pháo đến chuyển động của pháo phòng không hai nòng 37mm k65 khi bắn, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội.
[2].Võ Ngọc Anh (1995), Động lực học vũ khí tự động, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội.
[3].Lê Quốc Bình, Nguyễn Hồng Sơn, Nguyễn Quý Khang (2-2007), “Một giải pháp tự động tính toán phần tử bắn cho vũ khí đạn không điều khiển”, Tuyển tập các báo cáo khoa học hội nghị khoa học ngành vũ khí, Trung tâm KH&CNQS, p.p 145 – 152, Hà Nội.
[4].Trần Ngọc Bình (2017), Nghiên cứu nâng cao khả năng cơ động cho đại đội pháo phòng không 37mm-2N phục vụ bắn trong hành quân, Báo cáo tổng hợp đề tài độc lập cấp nhà nước, Viện Tự động hóa KTQS.
[5].Trần Ngọc Bình (2018), Tổng hợp bộ điều khiển phi tuyến cho hệ truyền động bám pháo phòng không tầm thấp chịu tác động của nhiễu đột biến, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Viện KH-CN Quân sự, Hà Nội.
[6].Trần Ngọc Bình, Vũ Quốc Huy, Nguyễn Vũ (6-2017), “Nâng cao chất lượng ổn định đường ngắm và bám sát mục tiêu cho hệ điều khiển hỏa lực của PPK ZU23mm-2N cải tiến”, Tạp chí Nghiên cứu KH-CN quân sự, (Số 49).
[7].Bộ Tư lệnh PK-KQ (1997), Thao tác pháo 37mm-2N, NXB Quân Đội. [8].Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2007), Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, NXB Giáo Dục.
[9].Phạm Huy Chương (1998), Giáo trình cơ sở kết cấu và tính toán thiết kế máy tự động, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội
[10].Phạm Huy Chương (2002), Động lực học vũ khí tự động, NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội. (2002).
[11].Phan Nguyên Di, Nguyễn Văn Khang, Đỗ Sanh (1986), Ổn định chuyển động trong kỹ thuật, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
[12].Nguyễn Ngọc Du và Đỗ Văn Thọ (1976), Thuật phóng trong của súng pháo, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội.
[13].Lê Tiến Dũng (2012), Nghiên cứu động lực học pháo PK 37mm-2N cải biên lắp trên tàu Hải Quân và đưa ra biện pháp đảm bảo độ tin cậy khi bắn, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội.
[14].Phạm Tiến Dũng (2015), Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống ĐK hỏa lực cho pháo phòng không ZU23-2N lắp đặt trên đảo, Báo cáo tổng hợp đề tài cấp BQP, Viện Tự động hóa KTQS.
[15].Trần Đăng Điện (1998), Thuật phóng trong, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội.
[16].Trần Đăng Điện, Nguyễn Quang Lượng, Trần Văn Doanh (2006), Bài tập Thuật phóng trong, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội.
[17].Đỗ Văn Điệp (2012), Nâng cao độ ổn định bắn của súng pháo trên nền đàn hồi, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội.
[18].Đào Văn Đoan (2013), Nghiên cứu thiết kế chế tạo cơ cấu khắc phục hiện tượng lệch pha khi bắn liên thanh pháo phòng không hai nòng 37mm K65,