Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tham số kết cấu đến tham số động lực học của đạn cối triệt âm theo nguyên lý pít tông ngược

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THAM SỐ KẾT CẤU<br /> ĐẾN THAM SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐẠN CỐI TRIỆT ÂM THEO<br /> NGUYÊN LÝ PÍT TÔNG NGƯỢC<br /> Đỗ Đình Lào1*, Đặng Hồng Triển2, Bùi Ngọc Hồi2<br /> Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, khảo sát ảnh hưởng của một số<br /> tham số kết cấu đến tham số động lực học của đạn cối triệt âm cỡ 50mm hoạt động<br /> theo nguyên lý pít tông ngược. Kết quả nghiên cứu là cơ sở lý luận khoa học mang<br /> tính chất định tính và định lượng phục vụ cho việc lựa chọn các tham số kết cấu hợp<br /> lý trong tính toán thiết kế, chế tạo đạn cối triệt âm.<br /> Từ khóa: Pít tông, Xi lanh, Hành trình chuyển động, Khe hở giữa pít tông-xi lanh.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Đạn cối triệt âm theo nguyên lý pít tông ngược (hình 1) là loại đạn có kết cấu mới mà<br /> trước đây chưa từng được nghiên cứu trong nước. Khác với các loại đạn thông thường, quá<br /> trình làm việc của phát bắn đạn cối triệt âm diễn ra trong lòng viên đạn thông qua hoạt<br /> động của pít tông-xi lanh, còn nòng súng cối chỉ đóng vai trò dẫn hướng chuyển động.<br /> Toàn bộ các quá trình (cháy, biến đổi lý hóa và năng lượng hóa năng của thuốc phóng<br /> thành động năng chuyển động của đạn,…) đều diễn ra trong lòng không gian của pít tông<br /> và xi lanh. Thuốc phóng cháy trong thể tích không gian ban đầu của pít tông khá nhỏ, giản<br /> nỡ, sinh công tạo ra áp suất cắt vành tai của pít tông và tạo ra lực đẩy làm cho xi lanh<br /> mang theo đầu đạn chuyển động về phía trước, pít tông tỳ sát vào cán truyền lực chuyển<br /> động về phía sau. Khi xi lanh chuyển động hết hành trình Ld, pít tông va chạm và đóng kín<br /> xi lanh (không cho khí thuốc thoát ra ngoài), lúc này xi lanh mang theo pít tông chuyển<br /> động cùng và bắt đầu rời khỏi nòng súng [2].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Kết cấu đạn cối triệt âm 50 mm theo nguyên lý pít tông ngược.<br /> Như vậy, với kết cấu và nguyên lý làm việc của đạn cối triệt âm cho thấy có nhiều<br /> tham số kết cấu ảnh hưởng trực tiếp đến tham số động lực học của đạn cối triệt âm như:<br /> khối lượng của đạn và pít tông, thể tích tự do ban đầu của buồng đốt, hành trình chuyển<br /> động pít tông-xi lanh, khe hở giữa pít tông-xi lanh,...<br /> Việc khảo sát, đánh giá ảnh hưởng của các tham số kết cấu trên đến tham số động lực học<br /> của đạn nhằm đưa ra cơ sở lý luận khoa học cho việc lựa chọn các tham số thiết kế hợp lý có<br /> ý nghĩa quan trọng trong tính toán thiết kế cũng như khai thác sử dụng đạn cối triệt âm, đây<br /> là vấn đề khoa học mà tác giả cần tập trung giải quyết trong nội dung của bài báo.<br /> 2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THAM SỐ KẾT CẤU ĐẾN<br /> THAM SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐẠN CỐI TRIỆT ÂM<br /> Để nghiên cứu ảnh hưởng của một số tham số kết cấu đến tham số động lực học của<br /> đạn cối triệt âm, tác giả sử dụng hệ phương trình vi phân (1), biểu thức (2) và ký hiệu quy<br /> ước các đại lượng thuật phóng đã được xây dựng trong bài báo [1], tiến hành lập trình trên<br /> phần mềm Visual Basic để nghiên cứu khảo sát.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 205<br />  Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực<br /> <br />  p 0 khi z  1<br />  z  k1 k1  <br />  Ik 1 khi z  1<br />  2<br />    ( 1  2 z  3  z )z<br />  f (   )<br />  p  pmoi <br />  <br /> W0  ( 1  )  (   )  SL<br />   (1)<br />  ( k  1 )1MVV<br /> <br />  ( 1   )  ( k  1 ) <br />   f<br />   <br /> <br />   2 K0 ( k )St p<br />   f<br /> <br />  Sp 0 khi p  p0<br /> V  k2  M k2  <br />  1 1 khi p  p0<br /> <br />  L  V<br /> 1 (2)<br /> V0  Vd<br /> m<br /> 1<br /> M<br /> Phương pháp khảo sát: Khi khảo sát ảnh hưởng của một tham số kết cấu nào đó, thì chỉ<br /> thay đổi giá trị của tham số đó, các tham số còn lại giữ nguyên giá trị như bảng 1.<br /> Bảng 1. Các tham số tham số đầu vào để giải bài toán thuật phóng trong.<br /> Tham số Ký hiệu Đơn vị Giá trị<br /> - Cỡ đạn, D dm 0,5<br /> - Khối lượng đạn M kg 0,957<br /> - Khối lượng pít tông m kg 0,022<br /> - Hành trình chuyển động của pít tông -xi lanh Ld dm 1,52<br /> 2<br /> - Tiết diện xi lanh S0 dm 0,0314<br /> - Tiết diện khe hở giữa pít tông-xi lanh St dm2 0,0001698<br /> - Thể tích ban đầu buồng đốt W0 dm3 0,003127<br /> - Lực quy đổi của thuốc mồi fmoi KG.dm/kg 300000<br /> - Lực thuốc phóng (thuốc cầu C-LP100) f KG.dm/kg 1020925<br /> - Trọng lượng riêng của thuốc phóng  kg/dm3 1,6<br /> - Mật độ nhồi  kg/dm3 0,656<br /> - Lượng cộng tích của khí thuốc  dm3/kg 1,01<br /> - Chỉ số mũ đoạn nhiệt k 1,15<br /> - Xung lượng riêng của thuốc phóng Ik kG.s/dm2 290<br /> - Hệ số mũ quy luật tốc độ cháy của thuốc cầu  0,98<br /> - Hệ số tổn thất lưu lượng phụt khí  0,666<br /> - Khối lượng thuốc phóng  kg 0,00205<br /> 2<br /> - Áp suất mồi pmoi kG/dm 3000<br /> - Áp suất cắt vành tai pít tông pct kG/dm2 14500<br /> - Hệ số tăng nặng (hệ số tính công thứ yếu) 1 1,06<br /> <br /> <br /> <br /> 206 Đ. Đ. Lào, Đ. H. Triển, B. N. Hồi, “Nghiên cứu ảnh hưởng… nguyên lý pít tông ngược.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> 2.1. Ảnh hưởng khối lượng đạn đến tham số động lực học của đạn cối triệt âm<br /> Về mặt lý thuyết [3], [4], đối với một hệ vũ khí đạn cho trước, với các điều kiện khác<br /> không thay đổi, khi tăng khối lượng đầu đạn (đối với đạn pháo) hoặc khối lượng phần bay<br /> của đạn hay còn gọi là khối lượng đạn (đối với đạn cối, đạn chống tăng) áp suất khí thuốc<br /> trong nòng súng sẽ tăng, sơ tốc của đạn sẽ giảm dẫn đến tầm bắn của đạn giảm.<br /> Bảng 2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng khối lượng đạn đến tham số động lực học.<br /> Khối<br /> 1,<br /> lượng đạn m 0,5 0,7 0,9 1,0 1,2 1,4 1,8 2,0<br /> 6<br /> (kg)<br /> Áp suất<br /> 121 157 188 204 235 264 29 317 3424<br /> lớn nhất Pmax<br /> 4,9 1,9 9,2 8,1 2,3 0,2 15 6,4 ,4<br /> (kG/cm2)<br /> Sơ tốc V0 84, 80,5 76, 71, 65 63,<br /> 74,8 68,5 60,7<br /> (m/s) 9 8 5 5 ,8 3<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng đạn đến tham số động lực học.<br /> Áp dụng quy luật trên với đạn cối triệt âm cỡ 50 mm, khảo sát tham số động lực học<br /> của đạn cối khi thay đổi khối lượng đạn (gồm: đầu đạn, ngòi nổ, pít tông, xi lanh, cánh ổn<br /> định) thu được kết quả như bảng 2.<br /> Kết quả khảo sát cho thấy, khi thay đổi khối lượng đạn từ 0,5 kg đến 2 kg, áp suất lớn<br /> nhất của đạn pmax tăng từ 1214,9 kG/cm2 đến 3424,4 kG/cm2, sơ tốc của đạn giảm từ 84,9<br /> m/s đến 60,7 m/s. Khi tăng khối lượng đạn, áp suất tăng khá nhanh và gần như tuyến tính,<br /> sơ tốc của đạn giảm chậm hơn so với sự tăng của áp suất. Điều này cho phép khi thiết kế<br /> cần lựa chọn khối lượng đạn hợp lý đảm bảo được sơ tốc, tầm bắn và uy lực của đạn theo<br /> yêu cầu chiến kỹ thuật đề ra.<br /> Qua khảo sát các loại đạn cối triệt âm sát thương trên thế giới cho thấy: để đảm bảo<br /> tầm bắn lớn nhất 600 m…800 m, với cỡ đạn 51 mm…60 mm, uy lực sát thương của đạn<br /> 10 m…15 m thì khối lượng đạn nằm trong khoảng 0,7 kg…1,2 kg. Đối với đạn cối triệt<br /> âm cỡ 50 mm theo kết quả khảo sát trên: khi khối lượng đạn thay đổi trong khoảng 0,7<br /> kg…1,2 kg, sơ tốc của đạn thay đổi trong khoảng 71,5 m/s…80,6 m/s, áp suất khí thuốc<br /> lớn nhất trong khoảng 1571,9 kG/cm2…2352,3 kG/cm2.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 207<br />  Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực<br /> <br /> Dựa vào kết quả khảo sát trên và kết quả tính toán thuật phóng ngoài, tác giả đề xuất<br /> lựa chọn khối lượng đạn cối triệt âm cỡ 50 mm trong khoảng 0,9 kg…1,0 kg là hợp lý, với<br /> khối lượng này vừa đảm bảo được tầm bắn lớn nhất (550…600 m), uy lực (bán kính sát<br /> thương 10 m), sơ tốc (74,8…76,5 m/s) cũng như áp suất (1889,2…2048,1 kG/cm2) để<br /> đảm bảo bền cho xi lanh và đầu đạn.<br /> 2.2. Ảnh hưởng khối lượng pít tông đến tham số động lực học của đạn cối triệt âm<br /> Theo đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của đạn cối triệt âm [1], [5], khi xi lanh mang<br /> đầu đạn chuyển động trên hành trình Ld, pít tông luôn tỳ sát vào cán truyền lực, do đó khối<br /> lượng đạn chuyển động trên hành trình Ld là M (khối lượng đạn không tính pít tông), khi pít<br /> tông và xi lanh đóng chặt vào nhau, đạn cối triệt âm mang cả pít tông có khối lượng cùng<br /> chuyển động (hình 3), khi đó, khối lượng đạn tăng một lượng bằng khối lượng của pít tông m,<br /> khối lượng đạn lúc này bằng (M+m), vì vậy, sơ tốc của đạn tại thời điểm pít tông đóng chặt<br /> vào xi lanh sẽ bị giảm.<br /> Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, tác giả tính được vận tốc của đạn tại thời điểm<br /> pít tông đóng chặt vào xi lanh là V0  Vd 1 .<br /> m<br /> 1<br /> M<br /> Trong đó: Vd là vận tốc của đạn tại thời điểm ngay trước khi pít tông đóng chặt vào xi<br /> lanh, V0 là vận tốc của đạn tại thời điểm đạn rời khỏi cán truyền lực hay còn gọi là sơ tốc<br /> của đạn.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Quá trình chuyển động của đạn cối triệt âm trên hành trình Ld.<br /> m<br /> Theo công thức trên cho thấy, khi khối lượng pít tông m tăng, mẫu số 1  tăng, nên<br /> M<br /> sơ tốc V0 giảm. Vì vậy, khi thiết kế cần lựa chọn khối lượng pít tông hợp lý để đảm bảo<br /> đồng thời tăng sơ tốc V0 nhưng đảm bảo thể tích buồng pít tông chứa thuốc phóng và độ<br /> bền của pít tông.<br /> Tiến hành khảo sát tham số động lực học của đạn khi thay đổi khối lượng pít tông thu<br /> được kết quả như bảng 3.<br /> Bảng 3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng khối lượng pít tông đến tham số động lực học.<br /> Khối lượng pít<br /> 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050<br /> tông mpt (kg)<br /> <br /> <br /> 208 Đ. Đ. Lào, Đ. H. Triển, B. N. Hồi, “Nghiên cứu ảnh hưởng… nguyên lý pít tông ngược.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Áp suất lớn nhất<br /> 1980,5 1980,5 1980,5 1980,5 1980,5 1980,5 1980,5 1980,5 1980,5<br /> Pmax (kG/cm2)<br /> Vận tốc đạn Vd<br /> 77,25 77,25 77,25 77,25 77,25 77,25 77,25 77,25 77,25<br /> (m/s)<br /> Sơ tốc V0 (m/s) 76,45 76,06 75,67 75,28 74,90 74,52 74,15 73,78 73,41<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng pít tông đến tham số động lực học.<br /> Kết quả khảo sát cho thấy, khi thay đổi khối lượng pít tông từ 0,01 kg đến 0,05 kg, áp<br /> suất lớn nhất của đạn pmax và vận tốc của đạn tại thời điểm ngay trước khi pít tông đóng<br /> chặt vào xi lanh Vd không thay đổi, tuy nhiên, sơ tốc của đạn V0 giảm từ 76,45 m/s đến<br /> 73,41 m/s (khối lượng pít tông tăng 40 gam, sơ tốc của đạn giảm 3,04 m/s). Điều này cho<br /> thấy ảnh hưởng của khối lượng pít tông đến sơ tốc của đạn là tương đối lớn, do vậy, trong<br /> tính toán thiết kế cần lựa chọn khối lượng pít tông hợp lý để vừa đảm bảo sơ tốc của đạn<br /> cũng như độ bền của pít tông.<br /> Để giảm khối lượng pít tông nên lựa chọn vật liệu chế tạo pít tông có khối lượng riêng<br /> nhỏ, có độ bền cơ học hợp lý (như các loại hợp kim nhôm) để vừa đảm bảo bền pít tông khi<br /> chịu áp suất và nhiệt độ cao của khí thuốc, vừa đảm bảo độ biến dạng cần thiết khi pít tông<br /> đóng chặt vào xi lanh ở cuối hành trình chuyển động.<br /> Kết quả khảo sát cũng cho thấy rằng, sự thay đổi khối lượng pít tông không ảnh hưởng<br /> đến áp suất và vận tốc của đạn trên hành trình chuyển động và tại thời điểm ngay trước khi<br /> pít tông đóng chặt vào xi lanh, điều này có thể giải thích là do đặc điểm kết cấu và nguyên<br /> lý làm việc của đạn cối triệt âm đã được trình bày như trên, đây là một đặc điểm khác biệt<br /> của đạn cối triệt âm so với các loại đạn khác.<br /> Dựa vào kết quả khảo sát trên, tác giả đề xuất lựa chọn khối lượng pít tông cho đạn cối<br /> triệt âm 50 mm trong khoảng 0,03 kg đến 0,04 kg.<br /> 2.3. Ảnh hưởng thể tích tự do ban đầu của buồng đốt đến tham số động lực học của<br /> đạn cối triệt âm<br /> Buồng đốt của đạn cối triệt âm khác so với các loại vũ khí khác, toàn bộ quá trình cháy<br /> xảy ra bên trong pít tông và xi lanh, do đó thể tích tự do ban đầu của buồng đốt W0 chính<br /> là thể tích bên trong của pít tông và nó thay đổi theo từng phát bắn, phụ thuộc vào sai số<br /> chế tạo của pít tông mà không phụ thuộc vào độ mòn nòng giống như các loại đạn pháo<br /> khác. Thể tích tự do ban đầu của buồng đốt W0 được biểu diễn như hình 4.<br /> Thể tích tự do ban đầu của buồng đốt có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi kích<br /> thước của pít tông. Tuy nhiên, do đặc điểm kết cấu của đạn cối triệt âm nên W0 chỉ được<br /> phép thay đổi trong một phạm vi nhất định.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 209<br />  Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Kết cấu của pít tông và thể tích tự do ban đầu của buồng đốt.<br /> Để đánh giá ảnh hưởng của W0 đến tham số động lực học của đạn, tiến hành khảo sát<br /> thu được kết quả như bảng 4.<br /> Bảng 4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của W0 đến tham số động lực học.<br /> 3<br /> W0 (dm ) 0,0018 0,002 0,003 0,00313 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008<br /> Áp suất lớn<br /> nhất Pmax 8365,7 5465,8 2130,6 1987,7 1373,8 1033,9 841,3 715,9 627,4<br /> 2<br /> (kG/cm )<br /> Sơ tốc V0<br /> 93,3 88,4 76,5 75,5 70,4 66,1 62,9 60,4 58,2<br /> (m/s)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của W0 đến tham số động lực học của đạn.<br /> Kết quả khảo sát trên cho thấy: Khi W0 tăng, cả áp suất lớn nhất và sơ tốc đạn đều<br /> giảm. Lúc đầu áp suất lớn nhất giảm rất nhanh, khi W0 tăng từ 0,0018 dm3 đến 0,004 dm3,<br /> áp suất lớn nhất giảm từ 8365,7 kG/cm2 xuống 1373,8 kG/cm2 (giảm 83%), sơ tốc giảm từ<br /> 93,3 m/s xuống 70,4 m/s (giảm 24,5%). Sau đó, W0 tiếp tục tăng thì sơ tốc và áp suất lớn<br /> nhất giảm nhưng mức độ giảm thấp hơn so với lúc đầu. Khi W0 tăng từ 0,006 dm3 đến<br /> 0,008 dm3, sơ tốc giảm từ 62,9 m/s xuống 58,2m/s (7,5%), áp suất lớn nhất giảm từ 841,3<br /> kG/cm2 xuống 627,4 kG/cm2 (25%).<br /> Dựa vào kết quả khảo sát trên cùng với kết cấu của đạn cối triệt âm tác giả đề xuất lựa<br /> chọn thể tích tự do ban đầu của buồng đốt W0 của đạn cối triệt âm cỡ 50 mm nằm trong<br /> khoảng 0,003 dm3 đến 0,004 dm3 là hợp lý. Khi đó sơ tốc của đạn trong khoảng 70,4<br /> m/s...76,5 m/s, áp suất lớn nhất khoảng 1373,8 kG/cm2... 2130,6 kG/cm2 đảm bảo được<br /> tầm bắn và độ bền của pít tông, xi lanh và đầu đạn.<br /> <br /> <br /> 210 Đ. Đ. Lào, Đ. H. Triển, B. N. Hồi, “Nghiên cứu ảnh hưởng… nguyên lý pít tông ngược.”<br />  Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> 2.4. Ảnh hưởng hành trình chuyển động của pít tông và xi lanh đến tham số động lực<br /> học của đạn cối triệt âm<br /> Khác với các loại đạn pháo và đạn cối thông thường, đạn cối triệt âm có kết cấu đặc<br /> biệt hơn khi toàn bộ quá trình cháy của thuốc phóng xảy ra trong pít tông và xi lanh của<br /> đạn (xi lanh còn đóng vai trò như ống đuôi đạn cối). Vì vậy, hành trình chuyển động tương<br /> đối của pít tông trong xi lanh Ld (tương đương với chiều dài đạn chuyển động trong nòng<br /> súng pháo thông thường) có liên quan trực tiếp đến chiều dài ống đuôi đạn cối, ảnh hưởng<br /> đến sự ổn định của đạn trên đường bay. Do vậy, khi thiết kế cần lựa chọn hành trình<br /> chuyển động của pít tông trong xi lanh hợp lý sao cho vừa đảm bảo sơ tốc của đạn vừa<br /> đảm bảo độ ổn định của đạn trên đường bay đồng thời đảm bảo được tính cơ động cao của<br /> hệ vũ khí.<br /> Bảng 5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng tham số Ld đến tham số động lực học (trường hợp 1).<br /> Ld (dm) 1 13 1,4 1,52 1,6 1,7 2 3 4<br /> Áp suất lớn nhất<br /> 1987,7 1987,7 1987,7 1987,7 1987,7 1987,7 1987,7 1987,7 1987,7<br /> Pmax (kG/cm2)<br /> Sơ tốc V0 (m/s) 69,6 73,4 74,4 75,5 76,2 77,1 79,3 80,6 87,57<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tham số Ld đến tham số động lực học (trường hợp 1).<br /> Để đánh giá ảnh hưởng của hành trình chuyển động của pít tông trong xi lanh đến tham<br /> số động lực học của đạn ta tiến hành khảo sát khảo sát trong 2 trường hợp:<br /> - Trường hợp 1: thay đổi giá trị tham số Ld, giữ nguyên giá trị khối lượng đạn m=0,957<br /> kg (bỏ qua sự thay đổi khối lượng do sự thay đổi Ld, thay vào đó điều chỉnh khối lượng<br /> phần đầu đạn để đảm bảo khối lượng viên đạn không đổi), tiến hành khảo sát thu được kết<br /> quả như bảng 5.<br /> - Trường hợp 2: thay đổi giá trị tham số Ld, khối lượng đạn cũng thay đổi một lượng bằng<br /> khối lượng tăng lên (hoặc giảm xuống) của xi lanh do có sự thay đổi Ld, kết quả tính toán khảo<br /> sát ta thu được như bảng 6.<br /> Bảng 6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng tham số Ld đến tham số động lực học (trường hợp 2).<br /> Ld (dm) 1 1,3 1,4 1,52 1,6 1,7 2 3 4<br /> Khối lượng đạn m<br /> 0,914 0,939 0,947 0,957 0,963 0,972 0,996 1,078 1,16<br /> (kg)<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 211<br />  Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực<br /> <br /> Áp suất lớn nhất<br /> 1911,9 1951,9 1964,6 1987,7 1990,8 2003,7 2042,2 2168,8 2292,8<br /> Pmax (kG/cm2)<br /> Sơ tốc V0 (m/s) 70,25 73,66 74,56 75,5 76,09 76,75 78,40 81,61 82,96<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 8. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tham số Ld đến tham số động lực học (trường hợp 2).<br /> <br /> Kết quả khảo sát trên cho thấy: khi tăng Ld, cả hai trường hợp trên sơ tốc của đạn sẽ<br /> tăng lên, áp suất khí thuốc lớn nhất đối với trường hợp 1 không thay đổi, đối với trường<br /> hợp 2 thay đổi nhưng không lớn lắm.<br /> Đối với trường hợp 2 (kể đến sự thay đổi khối lượng đạn do có sự thay đổi giá trị Ld):<br /> Lúc đầu khi Ld tăng từ 1 dm đến 2 dm, sơ tốc tăng nhanh từ 70,25 m/s đến 78,4 m/s (tăng<br /> 11,6%). Khi Ld tăng từ 2 dm đến 3 dm, sơ tốc tăng chậm từ 78,4 m/s đến 81,61 m/s (tăng<br /> 4,1%). Khi Ld tăng từ 3 dm đến 4 dm, sơ tốc tăng từ 81,61 m/s đến 82,96 m/s (tăng<br /> 1,65%). Trong khi đó, khi tăng giá trị Ld từ 1 dm đến 4 dm, áp suất tăng một cách tuyến<br /> tính từ 1911,9 kG/cm2 đến 2292,8 kG/cm2 (tăng 380 kG/cm2=19,9%) do khối lượng xi<br /> lanh tăng dẫn đến khối lượng đạn tăng.<br /> Kết quả khảo sát cho thấy, việc tăng giá trị hành trình chuyển động của pít tông-xi lanh<br /> chỉ có hiệu quả trên một khoảng nhất định, sơ tốc tăng nhanh khi tăng Ld từ 1 dm đến 2 dm,<br /> khi Ld >2 dm sơ tốc tăng lên rất chậm. Dựa vào kết quả khảo sát trên, khi thiết kế đạn cối<br /> triệt âm cỡ 50mm tác giả đề xuất lựa chọn giá trị Ld trong khoảng từ 1,4 dm đến 1,7 dm để<br /> đảm bảo sơ tốc của đạn từ 74,5 m/s đến 76,75 m/s, áp suất từ 1964,6 kG/cm2 đến 2003,2<br /> kG/cm2, đồng thời đảm bảo độ ổn định của đạn trên đường bay.<br /> 2.5. Ảnh hưởng khe hở giữa pít tông và xi lanh đến tham số động lực học của đạn cối<br /> triệt âm<br /> Do có khe hở giữa pít tông và xi lanh nên trong suốt quá trình xảy ra hiện tượng bắn,<br /> khí thuốc liên tục thoát qua khe hở giữa pít tông và xi lanh trên hành trình chuyển động<br /> của pít tông- xi lanh. Sự phụt khí qua khe hở làm giảm nhiệt độ khí thuốc, giảm hiệu suất<br /> sử dụng năng lượng khí thuốc, do đó, làm giảm sơ tốc và áp suất của đạn, đồng thời làm<br /> tăng tản mát sơ tốc của đạn ảnh hưởng đến độ chính xác bắn. Ngoài ra, sự phụt khí qua<br /> khe hở giữa pít tông và xi lanh tạo ra sự chênh áp suất đầu nòng súng và môi trường gây<br /> nên tiếng nổ đầu nòng. Do vậy, việc nghiên cứu khảo sát, lựa chọn khe hở hợp lý vừa đảm<br /> bảo sự chuyển động tin cậy và ổn định của pít tông-xi lanh, vừa đảm bảo tham số động lực<br /> học và độ giảm thanh của đạn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng khi nghiên cứu tính toán đạn<br /> cối triệt âm.<br /> <br /> <br /> 212 Đ. Đ. Lào, Đ. H. Triển, B. N. Hồi, “Nghiên cứu ảnh hưởng… nguyên lý pít tông ngược.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Để đánh giá ảnh hưởng của khe hở giữa pít tông và xi lanh (tham số St trong hệ phương<br /> trình thuật phóng), tiến hành khảo sát thu được kết quả như bảng 7.<br /> Bảng 7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khe hở giữa pít tông và xi lanh<br /> đến tham số động lực học.<br /> St (dm2) 0,000050,00008 0,0001 0,00015 0,00017 0,00019 0,0002 0,00025 0,0003<br /> Áp suất lớn<br /> nhất Pmax 2225,4 2165,4 2122,9 2023,9 1987,7 1951,3 1930,2 1842,5 1755,0<br /> (kG/cm2)<br /> Sơ tốc (m/s) 80,0 78,9 78,2 76,3 75,5 74,8 74,5 72,7 70,8<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 9. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khe hở giữa pít tông và xi lanh<br /> đến tham số động lực học.<br /> Theo kết quả khảo sát trên cho thấy: Khi tăng khe hở từ 0,00005 dm2 đến 0,0003 dm2,<br /> sơ tốc của đạn giảm 80 m/s đến 70,8 m/s (giảm 13%), áp suất lớn nhất của khí thuốc giảm<br /> từ 2225,4 kG/cm2 đến 1755 kG/cm2 (giảm 21,1%). Điều này cho thấy: khi tăng khe hở làm<br /> tăng tổn thất khí thuốc dẫn đến giảm áp suất lớn nhất và sơ tốc đạn; khi giảm khe hở dẫn<br /> đến giảm tổn thất khí thuốc, làm tăng sơ tốc đạn, giảm tản mát sơ tốc của đạn, đồng thời<br /> âm thanh đầu nòng cũng giảm theo.<br /> Do vậy, việc giải quyết hài hòa giữa các yếu tố, lựa chọn khe hở hợp lý đảm bảo được<br /> các yêu cầu (sự tin cậy chuyển động của pít tông- xi lanh trên hành trình chuyển động,<br /> đảm bảo tham số động lực học và độ giảm thanh của đạn) là đặc biệt quan trọng trong tính<br /> toán thiết kế đạn cối triệt âm theo nguyên lý pít tông ngược.<br /> Ngoài ra, việc tính toán lựa chọn khe hở giữa pít tông và xi lanh cần xem xét đến các<br /> yếu tố sau: Sự biến dạng của pít tông và xi lanh khi bắn do pít tông và xi lanh chịu tác<br /> dụng của áp suất và nhiệt độ cao sẽ xảy ra hiện tượng biến dạng; khe hở tồn tại khi tính<br /> toán thiết kế để đáp ứng quá trình chế tạo chi tiết pít tông và xi lanh. Vấn đề tính toán đưa<br /> ra cơ sở lựa chọn khe hở giữa pít tông và xi lanh sẽ được nghiên cứu kỹ lưỡng sau khi<br /> khảo sát yếu tố ứng suất và biến dạng xảy ra trong pít tông, xi lanh khi bắn.<br /> 3. KẾT LUẬN<br /> Qua nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của một số tham số kết cấu đến tham số động lực<br /> học của đạn cối triệt âm cho thấy: mỗi tham số kết cấu có quy luật và mức độ ảnh hưởng<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 52, 12 - 2017 213<br />  Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực<br /> <br /> khác nhau đến tham số động lực học. Trong số các tham số kết cấu của đạn cối triệt âm<br /> có ảnh hưởng nhiều đến tham số động lực học là khối lượng đạn M, thể tích tự do ban<br /> đầu của buồng đốt W0, hành trình chuyển động của pít tông-xi lanh Ld, diện tích khe hở<br /> giữa pít tông và xi lanh St. Riêng khối lượng pít tông m chỉ ảnh hưởng đến sơ tốc của<br /> đạn chứ không ảnh hưởng đến áp suất của đạn, mức độ ảnh hưởng đến sơ tốc của đạn là<br /> tương đối lớn.<br /> Kết quả nghiên cứu trên là cơ sở lý luận khoa học mang tính chất định tính và định<br /> lượng phục vụ trực tiếp cho việc lựa chọn các tham số kết cấu hợp lý trong tính toán thiết<br /> kế, chế tạo đạn cối triệt âm, cũng như phục vụ cho việc khai thác, sử dụng đạn cối triệt âm.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Đỗ Đình Lào, Đặng Hồng Triển, Bùi Ngọc Hồi: “Nghiên cứu đặc điểm thuật phóng,<br /> xây dựng mô hình bài toán thuật phóng trong đạn cối triệt âm theo nguyên lý pít tông<br /> ngược”. Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quân sự, số đặc san 09-2016,<br /> trang 181÷190.<br /> [2]. Đỗ Đình Lào, Ngô Phi Hùng, Bùi Ngọc Hồi: “Nghiên cứu thiết lập biểu thức tính vận<br /> tốc rời nòng súng của đạn cối triệt âm”. Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ<br /> quân sự, số 51 , trang 198÷206.<br /> [3]. Trần Đăng Điện, Nguyễn Quang Lượng: “Thuật phóng trong súng pháo” - Học viện<br /> Kỹ thuật Quân sự.<br /> [4]. Bộ môn thuật phóng và điều khiển hỏa lực-Khoa Vũ khí (2015), “Giáo trình Thuật<br /> phóng trong- Dùng cho học viên chuyên ngành Vũ khí, Đạn”, Thuốc phóng thuốc<br /> nổ-Học viện Kỹ thuật Quân sự.<br /> [5]. Nguyễn Đình Hào. Báo cáo tổng kết đề tài: “Thử nghiệm và hoàn thiện công nghệ chế<br /> tạo súng và đạn cối triệt âm cỡ 50mm”. Viện Vũ khí -Tổng cục Công nghiệp Quốc<br /> phòng, 2014.<br /> ABSTRACT<br /> RESEARCH ON THE EFFECT OF SEVERAL STRUCTURAL PARAMETERS<br /> ON DYNAMICAL PARAMETERS OF SILENT MORTAR ON INVERTED<br /> MOTION PISTON PRINCIPLE<br /> In this article, the results of the study, investigating the effect of several<br /> structural parameters on the dynamical parameters of 50 mm silent mortar<br /> shell on inverted motion piston principle are presented. The results will be the<br /> qualitative and quantitative-scientific theory basis for the suitable selection of<br /> structural parameters in calculating, designing and manufacturing silent<br /> mortar shell.<br /> Keywords: Piston, Cylinder, Section length motion of piston, Slot between piston and cylinder.<br /> <br /> Nhận bài ngày 04 tháng 10 năm 2017<br /> Hoàn thiện ngày 07 tháng 12 năm 2017<br /> Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 12 năm 2017<br /> <br /> Địa chỉ: 1Viện Vũ khí – Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng;<br /> 2<br /> Viện Khoa học và Công nghệ quân sự.<br /> *<br /> Email: dinhlaoncs14@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 214 Đ. Đ. Lào, Đ. H. Triển, B. N. Hồi, “Nghiên cứu ảnh hưởng… nguyên lý pít tông ngược.”<br />