Thực nghiệm xác định bộ thông số của PPK37mm-2N cải tiến

4.2.1. Xác định các thông số hình học và ĐLH cơ hệ pháo

Bộ số liệu thông số pháo được xác định bằng phương pháp thực nghiệm thực tiễn và vẽ mô hình trên phần mềm SolidWork.

4.2.1.1. Phương pháp xác định

- Tháo rời các cụm, bộ phận chính của pháo.

- Đo đạc các thông số hình học và cân khối lượng các vật;

- Vẽ mô hình pháo trên phần mềm Solid work.

- Xác định vị trí khối tâm và mô-men quán tính các vật bằng chức năng “Mass properties” trong Solidwork.

- Kiểm tra đối chứng kết quả và lấy số liệu.

Hình 4.11. Khảo sát và đo đạc các tham số hình, động học của pháo

4.2.1.2. Kết quả thực nghiệm

a. Mô hình pháo

Mô hình pháo được đo và vẽ lại trên phần mềm solidwork.

b. Khối lượng của các vật

Khối lượng các vật được xác định khi tháo rời và cân trực tiếp các cụm khối. Kết quả thực nghiệm được trình bày trên Bảng 4.1.

Bảng 4.1.Thông số khối lượng pháo 37mm-2N

c. Khối tâm và mô-men quán tính của các vật

Trên cơ sở mô hình đã được đo và vẽ lại trên phần mềm Solidwork, khối tâm và mô-men quán tính các vật được tính toán bằng chức năng “Mass properties” của phần mềm Solidwork.

Bảng 4.2. Khối tâm và mô-men quán tính của các vật

4.2.2. Thực nghiệm xác định thông số máy hãm lùi. 4.2.2.1. Phương pháp thực nghiệm 4.2.2.1. Phương pháp thực nghiệm

Để xác định các tham số trong hàm đặc trưng cho sự phụ thuộc của lực cản lùi trong máy hãm lùi vào diện tích lỗ chảy dầu ta dùng phương pháp thực nghiệm đo đạc và tính toán trên kết cấu của chi tiết, cụm chi tiết máy hãm lùi.

4.2.2.2. Dụng cụ thực nghiệm

- Bộ dụng cụ đo lường cơ khí sai số không quá 0,02mm (Bàn map; Thước cặp; Palme; Thước đo góc; Thước đo độ tròn; Thước đo sâu).

- Bộ phần mềm vẽ chuyên dụng (Solidwork).

- Phần mềm tính toán và xử lý số liệu (Excel; Matlab).

4.2.2.3. Các tham số cần đo và kích thước, biên dạng đo.

Hình 4.13 trình bày một số hình ảnh thực nhiệm đo đạc khảo sát kết cấu và cấu tạo chung của máy hãm lùi PPK 37mm-2N.

Hình 4.13. Kết cấu máy hãm lùi PPK 37mm-2N

1 - Ống hãm lùi; 2 - Cán Piston; 3 - Piston; 4 - Vòng điều tiết;5 - Cán điều tiết; 6 – Doăng làm kín; 7 – Lò xo điều hòa; 8 – Piston hãm đẩy lên;

Bảng 4.3. Các thông số cần khảo sát của máy hãm lùi

4.2.2.4. Kết quả đo

a. Thông số hình học máy hãm lùi

b. Biên dạng cán điều tiết

Hình 4.14. Biên dạng cán điều tiết

Nhận xét: Biên dạng cán điều tiết thay đổi theo chiều dài cán (lc)

- Khi 0 ≤ lc ≤ 0,15 thì biên dạng cán điều tiết có dạng trụ tròn với đường kính cán =0,23(dm);

- Khi 0,15 ≤ lc ≤ 0,3 thì biên dạng cán điều tiết có dạng trụ côn với đường kính cánthay đổi từ 0,230,215(dm);

- Khi 0,15 ≤ lc ≤ 1,85 thì biên dạng cán điều tiết có dạng trụ côn với đường kính cán thay đổi từ 0,2150,24(dm);.

Như vậy ta xác định được hàm mô tả sự thay đổi của đường kính cán điều tiết theo hành trình lùi của khối lùi như Bảng 4.5.

Bảng 4.5. Đường kính cán điều tiết

c. Thiết diện rãnh nông sâu

- Số rãnh: n=2; Chiều rộng rãnh: b = 6mm;

- Chiều cao rãnh: Thay đổi theo chiều dài cán diều tiết.

4.2.3. Thực nghiệm xác định mô-men ma sát và mô-men cân bằng tầm. 4.2.3.1. Phương pháp xác định mô-men ma sát trên cụm ổ lăn hướng 4.2.3.1. Phương pháp xác định mô-men ma sát trên cụm ổ lăn hướng

- Dùng lực kế lắp tiếp tuyến với vòng tay quay hướng rồi kéo lực kế.

- Quan sát khi thấy khối hướng bắt đầu chuyển động thì đọc trị số trên lực kế.

Mô-men ma sát trên cụm ổ quay hướng được tính theo biểu thức:

. . LK tqh tqh MSH tqh P i r M   (4.13) trong đó: LK P là trị số đọc trên lực kế; tqh

i là tỷ số truyền của hệ dẫn động hướng bằng tay quay;

tqh

r là khoảng cách từ vị trí đặt lực kế đến tâm trục tay quay hướng

tqh

 là hiệu suất truyền động của hệ dẫn động tay quay hướng, tqhđược tính bằng tích hiệu suất của các bộ truyền trung gian:

1. ...2

tqh n

    (4.14)

4.2.3.2. Phương pháp xác định mô-men ma sát tầm và mô-men cân bằng của lò xo cân bằng khối tầm lò xo cân bằng khối tầm

Hệ lò xo cần bằng khối tầm có tính chất phi tuyến, việc xác định các thông số của lò xo dựa trên các thông số hình học của nó là rất khó xác định.

Về lý thuyết, mô-men cân bằng của cơ cấu cân bằng tầm được điều chỉnh gần bằng mô-men trọng lượng khối tầm (MCB 0). Tuy nhiên trong thực tế cơ cấu cân bằng được điều chỉnh đạt yêu cầu khi lực quay lên và quay xuống bằng tay quay tầm không được vượt quá 2kg.

Để xác định được MCB và MMST bằng phương pháp thực nghiệm như sau:

Bước 1: Xác định mô-men lệch tâm khối tầm - Gá toàn bộ khối tầm lên trục quay của nó.

Hình 4.16. Thực nghiệm xác định lực ma sát hướng

- Tháo bỏ toàn bộ hệ lò xo cân bằng và hệ truyền động của khối tầm (khối lên xuống quay tự do, ma sát của ngõng trục tầm lúc này rất nhỏ có thể bỏ qua). - Mắc lực kế vào khối tầm, kéo khối tầm đến vị trí nằm ngang (góc tầm 00). - Điều chỉnh phương của lực kế vuông góc với trục nòng pháo.

Hình 4.17. Thực nghiệm xác định mô-men lệch tâm của khối tầm Mô-men lệch tâm khối tầm được xác định theo biểu thức:

. .cos

TL LK LK

M  P L  (4.15)

Trong đó: PLKlà lực do lực kế đo được; LLKlà khoảng cách từ điểm đo tới trục quay tầm)

Bước 2: Xác định mô-men ma sát tầm và mô-men cân bằng khối tầm.

- Lắp lực kế tiếp tuyến với vòng tay quay tầm rồi kéo lực kế theo hai chiều lên xuống của khối tầm;

- Quan sát khi thấy khối tầm bắt đầu chuyển động thì đọc trị số trên lực kế theo hai chiều ta được các trị số lực kế là PLKL và PLKX.

Khi đó MM ST và MCB được xác định như sau:

CB TL CB M M  M (4.16) min( LKL, LKX). .tqt tqt MST tqt P P i r M   (4.17) trong đó: CB M

 là sai lệch mô-men cân bằng tầm:

. . ; LK tqt tqt CB tqt P i r M     với PL K  PL K L  PL K X (4.18)

tqt

i là tỷ số truyền của hệ dẫn động tầm bằng tay quay;

tqt

r là khoảng cách từ vị trí đặt lực kế đến tâm trục tay quay tầm;

tqt

 là hiệu suất truyền động của hệ dẫn động tay quay tầm, tqhđược tính bằng tích hiệu suất của các bộ truyền trung gian:

1. ...2 tqt n     (4.19) 4.2.3.3. Kết quả thực nghiệm - Thông số bộ truyền: 35; 0.85; 125 . 80; 0.7; 125 . tqh tqh tqh tqt tqt tqt i r mm i r mm         ;

Hiệu suất các bộ truyền trung gian như sau [8], [23], [24]:

Bảng 4.6. Hiệu suất truyền động của các bộ truyền tay quay tầm và hướng

- Xác định MMSH :PLK 5, 2( )kg ;

- Xác định MMST và MCB:MTL0 2800(Nm);PLKL 6,8( )kg ;PLKX 6( )kg .

4.3. Thử nghiệm bắn đạn thật kiểm chứng các kết quả mô phỏng 4.3.1. Nội dung và phương pháp thử nghiệm 4.3.1. Nội dung và phương pháp thử nghiệm

Các kết quả nghiên cứu được tiến hành thử nghiệm trên sản phẩm của đề tài nghiên cứu KHCN cấp Viện KH&CNQS: “Hoàn thiện thiết kế, chế tạo 01 trung tâm điều khiển và khẩu đội PPK 37mm-2N tự động tác chiến ngày và

đêm hướng tới triển khai nhân rộng cho các đơn vị Quân chủng PK-KQ”.

 Nội dung thử nghiệm:

- Thử nghiệm điều khiển bám mục tiêu bay; - Bắn kiểm tra độ lùi nòng pháo;

- Thử nghiệm ổn định;

 Dụng cụ đo kiểm và phương pháp tổng hợp số liệu đánh giá:

- Sai số bám: Sai số bám được tổng hợp từ số liệu số phản hồi trên phần mền tính toán phần tử bắn. Tỷ lệ vết đạn trong vùng xạ kích được đánh giá theo số lượng đạn trúng mục tiêu trong vùng xạ kích (5, 10 và 20 mrad) và quan sát bằng mắt dựa vào sai số hiển thị trên màn hình so kim của các pháo thủ;

Chỉ thị độ lệch trên màn hình so kim như sau:

 Đặc điểm cơ pháo khi thử nghiệm

- Pháo sau bảo dưỡng sửa chữa lớn phục vụ cải tiến; pháo được kiểm tra hiệu chỉnh, đảm bảo đúng quy trình và yêu cầu kỹ thuật; máy hãm lùi được kiểm tra bổ sung đầy đủ dầu;

- Hệ thống bắn đồng bộ được hiệu chỉnh đảm bảo hai thân pháo phát hỏa đồng thời ở viên đạn đầu;

- Lực cản tĩnh của khối hướng đo được trên tay quay hướng: 5,2kg; - Độ lệch mô-men cân bằng tầm: Quay lên 6,8kg; quay xuống 6,1kg;

- Khi bám mục tiêu có 02 pháo thủ thao tác trực tiếp trên pháo; khi bắn thực nghiệm để đảm bảo an toàn có 4 pháo thủ thao tác trực tiếp trên pháo;

- Pháo được trang bị đầy đủ cơ cấu hạn chế góc bắn bằng cơ và bằng điện;

Hình 4.18. Một số hình ảnh thử nghiệm bắn đạn thật (a)Trung tâm điều khiển bám bắt mục

4.3.2. Thử nghiệm bám mục tiêu bay

 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 độ lùi trên thước chỉ độ lùi của pháo và đo trực tiếp bằng thước đo chiều dài;

 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 tqd4,5(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.