MỤC LỤC
MỤC LỤC..........................................................................................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................................................................... 3
Chương 1: KHÁI QUÁT CHUNG CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG MÁY TỰ ĐỘNG PHÁO PHÒNG KHÔNG 57mm C60................ 5
1.1. Khái quát chung pháo phòng không 57mm C60....................................................................................................................... 5
1.1.1. Lịch sử phát triển.....................................................................................................................................................................5
1.1.2. Nhiệm vụ chiến đấu................................................................................................................................................................ 5
1.1.3. Tính năng chiến kỹ thuật cơ bản của pháo............................................................................................................................. 6
1.1.4. Đặc diểm cấu tạo của pháo.................................................................................................................................................... 8
1.1.5. Đồng bộ trang thiết bị của pháo............................................................................................................................................. 10
1.1.6. Đạn pháo................................................................................................................................................................................ 10
1.1.7. Biên chế pháo thủ................................................................................................................................................................... 11
1.1.8. Cấu tạo chung của pháo.........................................................................................................................................................12
1.2. Công dụng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tự động pháo phòng không 57mm C60................................................13
1.2.1. thân pháo và đẩy lên.............................................................................................................................................................. 13
1.2.2. Bộ phận khóa nòng................................................................................................................................................................ 16
1.2.3. Cơ cấu gia tốc........................................................................................................................................................................ 22
1.2.4. Bộ phận nạp đạn.................................................................................................................................................................... 23
1.2.5. Giảm va thủy lực.................................................................................................................................................................... 27
1.2.6. Bộ phận cò............................................................................................................................................................................. 30
1.2.7. Máy hãm lùi............................................................................................................................................................................ 31
1.2.8. Chuyển động tổng hợp của máy tự động.............................................................................................................................. 35
1.2.9. Đồ thị tuần hoàn..................................................................................................................................................................... 37
Kết luận chương 1............................................................................................................................................................................ 37
Chương 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MỘT SỐ CƠ CẤU PHÁO PHÒNG KHÔNG 57mm C60.....................................................38
2.1. Cơ sở lý thuyết.......................................................................................................................................................................... 38
2.1.1. Tính toán tỉ số truyền.............................................................................................................................................................. 38
2.1.2. Tính toán hiệu suất................................................................................................................................................................. 43
2.2. Tỷ số truyền và hiệu suất của một số cơ cấu............................................................................................................................ 49
2.2.1. Giả thuyết bài toán................................................................................................................................................................. 49
2.2.2. Tỷ số truyền và hiệu suất của cơ cấu đóng mở khóa nòng................................................................................................... 49
2.2.3. Tỷ số truyền và hiệu suất của cơ cấu gia tốc......................................................................................................................... 51
2.2.4. Tỷ số truyền và hiệu suất của cơ cấu nạp đạn...................................................................................................................... 57
2.3. Các giai đoạn làm việc đặc trưng của các khâu....................................................................................................................... 62
Kết luận chương 2........................................................................................................................................................................... 64
Chương 3: KHẢO SÁT THỜI ĐIỂM MỞ KHÓA NÒNG HỢP LÝ................................................................................................. 65
3.1.Tính thuật phóng trong.............................................................................................................................................................. 65
3.1.1.Đặt vấn đề.............................................................................................................................................................................. 65
3.1.2.Các giả thuyết cơ bản............................................................................................................................................................ 65
3.1.3.Giải bài toán thuật phóng trong.............................................................................................................................................. 66
3.2. Xác định thời điểm mở khóa nòng hợp lý................................................................................................................................ 70
3.2.1. Đặt vấn đề............................................................................................................................................................................ 70
3.2.2. Cơ sở lý thuyết..................................................................................................................................................................... 70
3.2.3. Thứ tự chọn thời điểm mở khóa nòng hợp lý....................................................................................................................... 76
Kết luận chương 3 ......................................................................................................................................................................... 86
ĐÁNH GIÁ - KẾT LUẬN................................................................................................................................................................. 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................................................. 88
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc bảo vệ Tổ quốc xã hội chủ nghĩa hiện nay, song song với việc củng cố hệ thống chính trị, xây dựng kinh tế, không ngừng củng cố và tăng cường sức mạnh chiến đấu của quân đội là một việc hết sức cần thiết, nó tạo điều kiện cho đất nước phát triển trong ổn định và hoà bình.
Để tăng cường sức mạnh chiến đấu cho quân đội ngoài cán bộ, chiến sĩ có bản lĩnh chính trị, sức khoẻ tốt, có chuyên môn khoa học kỹ thuật và quân sự cao (đây là yếu tố quyết định); song yếu tố thứ hai đặc biệt quan trọng để tạo nên sức mạnh chiến đấu của quân đội là vũ khí trang bị kỹ thuật.
Hệ thống trang bị vũ khí kỹ thuật của quân đội ta hiện nay chủ yếu do Liên Xô và Trung Quốc giúp đỡ trước đây. Qua các cuộc kháng chiến giải phóng dân tộc và bảo vệ Tổ quốc do vũ khí đã cũ, lại được sử dụng trong điều kiện nhiệt đới (vũ khí trang bị chủ yếu sản xuất để sử dụng ở vùng ôn đới) do vậy các loại vũ khí trang bị kỹ thuật ngày càng xuống cấp nghiêm trọng.
Trong điều kiện của nước ta hiện nay khả năng mua sắm hoặc sản xuất trang bị mới là còn hạn chế, nguồn viện trợ nước ngoài không còn nữa. Điều đó đặt ra cho chúng ta một nhiệm vụ to lớn là phải tìm hiểu đặc điểm cấu tạo và khai thác sử dụng có hiệu quả, giữ gìn bảo quản khả năng sẵn sàng chiến đấu của vũ khí trang bị kỹ thuật hiện có của quân đội.
Nằm trong hệ thống vũ khí trang bị kỹ thuật của quân đội pháo phòng không tự động 57 mm C60 và 57 mm K59 do Liên Xô và Trung Quốc chế tạo có trang bị đồng bộ ra đa, máy chỉ huy được sử dụng rộng rãi trong các Trung đoàn, Lữ đoàn phòng không. Trong cuộc kháng chiến chống Mỹ cứu nước pháo phòng không 57 mm đã phối hợp sát cánh cùng với các loại vũ khí phòng chống khác bảo vệ vững chắc bầu trời Tổ quốc, đập tan âm mưu dùng không quân phá hoại miền bắc, cắt đứt sự chi viện cho miền Nam của đế quốc Mỹ, xứng đáng là lực lượng pháo phòng không chủ yếu của quân đội. Hiện nay, hệ số kỹ thuật của ra đa và máy chỉ huy đã hết, chỉ còn hệ thống truyền động cơ khí. Nhiệm vụ của chúng ta là phải tiếp tục giữ gìn bảo quản, sử dụng và khai thác hệ thống truyền động cơ khí đó, bảo đảm tính năng chiến đấu của pháo đáp ứng được yêu cầu chiến đấu đặt ra.
Vì các lý do nêu trên kết hợp sự nghiên cứu tìm tòi trong quá trình học tập, sự định hướng của giáo viên hướng dẫn, tôi chọn đề tài tốt nghiệp “khảo sát động học và xác định thời điểm mở khoá nòng hợp lý PPK 57mm C60”. Mục tiêu của đề tài là nắm được cấu tạo, nguyên lý hoạt động cơ bản của máy tự động pháo phòng không 57mm C60. Đi sâu vào nghiên cứu tỉ số truyền, hiệu suất một số cơ cấu, cũng như xác định thời điểm mở khóa nòng hợp lý.
Nội dung chính của đề tài gồm những phần sau:
- Chương 1: Khái quát chung về cấu tạo và hoạt động máy tự động pháo phòng không 57mm C60.
- Chương 2: Tính toán động học một số cơ cấu pháo phòng không 57mm C60.
- Chương 3: Xác định thời điểm mở khoá hợp lý pháo phòng không 57mm C60.
Trong quá trình làm đố án, tôi đã được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy trong khoa Vũ khí, giúp cho đồ án của tôi được hoàn thành. Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót. Do vậy rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các thầy khoa Vũ khí, để giúp cho kiến thức của tôi được hoàn thiện hơn, cũng như ứng dụng vào quá trình công tác sau này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Chương 1
KHÁI QUÁT CHUNG CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG MÁY TỰ ĐỘNG PHÁO PHÒNG KHÔNG 57mm C60
1.1. Khái quát chung pháo phòng không 57mm C60
1.1.1.L ịch sử phát triển
Từ cuối những năm 1940, Liên Xô đã bắt đầu nghiên cứu và chế tạo thử mẫu pháo phòng không 57mm, phát triển từ khẩu 61-K 37mm. Trong cuộc thi thiết kế, có 3 mẫu súng đã được đưa ra và mẫu của nhà thiết kế V.G.Grabin đã chiến thắng. Ông học hỏi từ mẫu pháo 5,5cm (5mm) Gerät 58 của Đức Quốc xã nhằm tìm hiểu, học hỏi để thiết kế ra mẫu súng của mình. Người Xô Viết cũng đã xem xét các chi tiết của những khẩu pháo phòng không 50mm Flak 41 của Đức mà họ đã lấy được trong Trận Stalingrad nhằm ứng dụng vào việc chế tạo.
Các phiên bản của pháo phòng không 57mm C60:
- Trung Quốc có phiên bản sao chép C60 mang tên Type 59 hay còn gọi là pháo 57mm K-59.
- Phiên bản 3CY-57-2 là biến thể hai nòng của C60 được đặt trên khung gầm xe tăng T-54.
- Vào năm 1958, một phiên bản được thiết kế dành riêng cho Hải quân mang tên AK-725. Chúng có các phiên bản 1 nòng, 2 nòng như C60 được đặt trên bệ ZIF-31 và thường được đặt trên các tàu khu trục của Liên Xô.
1.1.3. Tính năng chiến kỹ thuật cơ bản của pháo
1.1.3.1. Tính năng về đường đạn
- Cỡ nòng 57 mm
- Trọng lượng đầu đạn 27,46 N
- Sơ tốc đầu đạn (nòng mới) 1000 m/s
- Sơ tốc nòng mòn vừa 960 m/s
- Áp suất lớn nhất 3.108 Pa
- Trọng lượng đạn 64,84 N
1.1.3.3. Thông số về trọng lượng
- Trọng lượng toàn pháo khi hành quân 45126 N
- Trọng lượng toàn pháo khi chiến đấu 44145 N
- Trọng lượng khối lùi 3727,8 N
- Trọng lượng khối lên xuống 7504,65 N
- Trọng lượng khối quay 25506 N
- Trọng lượng xe pháo 19620 N
- Hệ số sử dụng kim loại 0.31 J/kg
1.1.4. Đặc diểm cấu tạo của pháo
Pháo phòng không 57mm C60 là loại pháo tự động theo nguyên lý nòng lùi ngắn. Tất cả các thao tác bắn như mở khóa nòng, rút vỏ đạn, nạp đạn, tống đạn, phát hỏa v.v... Từ phát bắn thứ hai trở đi đều lợi dụng năng lượng lùi của khối lùi để hoàn thành. Tất cả các động tác bắn đều thực hiện nhịp nhàng tuần tự theo một nhu cầu nhất định.
Khóa nòng thuộc dạng khóa nòng vít, nạp đạn bằng kẹp, có cơ cấu tự động ngừng bắn khi chỉ còn một viên đạn trên đường tống đạn đảm bảo bắn liên tục không phải mở lại khóa nòng khi tiếp tục nạp đạn, bắn.
- Ra đa cảnh giới phát hiện mục tiêu từ xa và truyền cho rađa pháo.
- Ra đa pháo liên tục bám theo mục tiêu, xác định tọa độ hiện tại, các thông số chuyển động của mục tiêu. Rađa cùng phối hợp với máy đo xa 3m đặt trên máy chỉ huy để thực hiện đo đạc các thông số ở vị trí hiện tại. Rađa đo cự ly hiện tại, máy đo xa đo các tọa độ góc,
- Hệ thống ЭСП-57 điều khiển pháo ngắm vào điểm bắn đón.
Do tốc độ bắn cao nên nhiệt độ của nòng tăng nhanh khi bắn loạt dài, khi bắn liên tục 50 - 60 phát, nhiệt độ nòng tăng đến 400 - 450°C, muốn tiếp tục bắn phải làm nguội nòng. Thời gian làm nguội nòng 3-4 phút. Mỗi khẩu đội có một máy làm nguội nòng.
1.1.6. Đạn pháo
Pháo phòng không 57mm dùng 2 loại đạn nạp liền.
Đạn nổ sát thương có ngòi nổ M-57 (hoặc MГЗ-57), ký hiệu đạn YOP-281, ký hiệu đầu đạn OP-281. Trọng lượng thuốc nổ 0,153 KG.
Đạn xuyên có ngòi nổ ở đáy, đầu đạn là MГ-10. Ký hiệu đạn là YБP-281, ký hiệu đầu đạn là БP-281, hai loại đầu đạn đều có ống vạch đường, ngòi nổ MГ-57 có bộ phận tự hủy (thời gian tự hủy sau khi bắn là 12s - 15s). Nếu đầu đạn không chạm mục tiêu thì tự nổ ở ngoài 6000m. Pháo phòng không 57mm cấm bắn ở góc tà nhỏ hơn 10° để tránh sát thương cho bộ đội ta khi đầu đạn tự hủy.
Thuốc nổ loại A-IX-1 hoặc A-IX-2.
Thuốc phóng hình hạt 7 lỗ.
1.1.8. Cấu tạo chung của pháo
Pháo phòng không 57mm C60 có thể chia thành các phần chính sau:
1. Máy tự động:
- Thân pháo.
- Khoá nòng.
- Gia tốc.
- Nạp đạn.
- Hãm ỉùi.
2. Giá pháo:
- Máng pháo.
- Bệ pháo.
- Cơ cấu tầm - hướng.
- Cơ cấu cân bằng.
5. Hệ thống truyền động bám ЭСП-57.
Máy tự động dùng để đảm bảo pháo bắn tự động liên tục, theo một chu kỳ nhất định. Nó bao gồm tất cả các cơ cấu, chi tiết tham gia vào quá trình thực hiện các thao tác chuyển động để hoàn thành một phát bắn và bắn liên tục theo chu kỳ đó.
Giá pháo để gá đặt các cơ cấu máy tự động và điều khiển pháo trong mặt phẳng thẳng đứng và nằm ngang bằng cơ cấu tầm, hướng.
Xe pháo dùng để vận chuyển pháo trong quá trình hành quân và đặt pháo khi chiến đấu.
1.2. Công dụng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tự động pháo phòng không 57mm C60
1.2.1. thân pháo và đẩy lên
Cấu tạo thân pháo gồm: Nòng pháo, loa hãm lùi và vòng đỡ thân pháo.
Thân pháo có khối lượng 330 kg, toàn bộ khối lùi có khối lượng 380 kg.
1.2.1.1. Nòng pháo
Công dụng: Cùng với vỏ đạn làm buồng đốt thuốc phóng. Định hướng cho đầu đạn chuyển động, tạo cho đầu đạn có sơ tốc V0 và tốc độ quay cần thiết để ổn định trên đường bay. Nòng bắn liên tục đến nhiệt độ 400 – 4500C phải làm nguội.
Cấu tạo: Nòng pháo 57mm là loại nòng đơn, Bên ngoài, ở đầu nòng có ren trái để lắp loa hãm lùi. Giữa nòng phía trên có bệ đặt nivô. Phía đuôi có gờ dọc và hai lỗ ren để lắp bản hãm nòng ở phía trên, hai bên có khuyết để tiếp đạn vào đường tống đạn và thoát đạn ra.
1.2.1.3. Bản hãm nòng
Công dụng: Dùng cố định nòng pháo với vòng đỡ thân pháo thành một
khối và chống xoay cho nòng. Tác động vào cần mở tự động để mở bàn tiếp đạn khi thân pháo lùi.
Cấu tạo: Mặt dưới của bản hãm nòng có rãnh dọc để lắp với gò dọc của nòng pháo. Giữa rãnh dọc có 2 lỗ lắp bu lông để cố định bản hãm nòng với nòng pháo.
1.2.1.5. Bộ phận đẩy lên
Công dụng: Đẩy thân pháo về vị trí ban đầu sau mỗi phát bắn. Tiêu hao một phần năng lượng lùi cho thân pháo. Giữ cho thân pháo không bị tụt ở mọi góc bắn.
Cấu tạo: Bộ phận đẩy lên của pháo 57mm K59 thuộc loại đẩy lên kiểu lò xo.
Lò xo đẩy lên có tiết diện hình chữ nhật được lắp lồng bên ngoài phần sau nòng pháo. Đầu trước lò xo tỳ vào đai ốc định hướng, đầu sau lò xo tỳ vào ống cổ máng pháo thông qua hai vòng đệm.
Đai ốc định hướng có ren trong để lắp cố định với nòng pháo và ren ngoài lắp bạc đồng.
1.2.2. Bộ phận khóa nòng
1.2.2.1.Cơ cấu khóa chặt
Công dụng: đóng mở khóa nòng, cùng với vỏ đạn bịt kín đuôi nòng khi bắn.
Cấu tạo gồm có: Thân khóa, con lăn, vòng hãm, trục con lăn
Thân khóa hình trụ, phía trước có mặt gương khóa nòng, ở giữa có lỗ nhô kim hỏa, bên trái có mặt vát để viên đạn chuyển động vào đường tống đạn, bên trái có bộ phận cản đạn, trên dưới có 2 móc đạn. Phía dưới thân khóa có mấu dẫn để mắc vào bản trượt của bộ phận kéo căng, giữ cho thân khóa ở vị trí chờ nhận đạn chính xác.
Hoạt động: Hai con lăn trượt trên hai rãnh nghiêng của thân khóa. Khi thân khóa tiến lên hết, giá đỡ khóa nòng tiếp tục tiến, trục con lăn thông qua con lăn tác dụng lên rãnh nghiêng ép thân khóa quay để đóng khóa.
1.2.2.3. Cơ cấu phát hỏa
Công dụng: Dùng phát hỏa cho đạn khi khóa nòng đã đóng kín, khóa chắc đuôi nòng
Cấu tạo: gồm kim hỏa và chốt cố định.
Kim hỏa gồm 2 phần là phần thân kim hỏa và mũi kim hỏa. Phần thân kim hỏa được lắp với ống cổ giá đỡ khóa nòng và được cố định bằng chốt trụ.
1.2.2.5. Cơ cấu tống đạn
Công dụng: tống đạn vào buồng đạn, kết hợp với thân khóa để đóng kín, khóa chắc đuôi nòng và phát hỏa.
Cấu tạo gồm: Giá đỡ khóa nòng, thân khóa nòng, lò xo tống đạn, ống định hướng, vòng đệm.
Hoạt động: Khi mở khóa nòng, lò xo nén lại tích trữ thế năng. Khi tống đạn lò xo đó biến thành động năng tống viên đạn vào buồng đạn, đóng khóa và phát hỏa.
1.2.2.8. Cơ cấu mở khóa nòng bằng tay
Công dụng: Để mở khóa hạn chế lùi và mở khóa nòng bằng tay khi nạp viên đạn đầu tiên.
Hoạt động: Bóp cần ép (10) làm cho mấu cần lẫy rời khỏi rãnh khuyết trên máng pháo.
Quay bàn quay (13) từ vị trí 1 sang vị trí 2, lúc này có 2 chuyển động:
Chuyển động 1: Khóa hạn chế lùi (5) mở, giá đỡ khóa nòng được tự do.
Chuyển động 2: Bánh răng trung gian (1) được nâng lên ăn khớp với bánh răng liền trục (20) và thanh răng (19) của giá đỡ khóa nòng.
1.2.4. Bộ phận nạp đạn
Cộng dụng: Dùng để nhận đạn và lần lượt đưa từng viên đạn vào đường tống đạn bảo đảm cho phát bắn được liên thanh. Đồng thời giải phóng khóa bắn tự động khi bắn.
Nạp đạn pháo 57mm C60 là loại nạp đạn dùng kẹp đạn cấu tạo gồm:
- Thân nạp đạn.
- Bộ phận Tiếp đạn.
- Bộ phận giữ đạn.
- Bộ phận cản đạn.
- Bộ phận tự động ngừng bắn.
- Bộ phận mở bàn tiếp đạn bằng tay.
- Bộ phận mở bàn tiếp đạn tự động.
1.2.4.1. Thân nạp đạn
Dùng để lắp các bộ phận của nạp đạn, định hướng chuyển động cho bộ phận tiếp đạn.
Bên trong thân nạp đạn có gờ định hướng cho đầu đạn, gờ định hướng cho đáy đạn, rãnh định hướng cho đáy đạn, rãnh trượt nghiêng lắp kẹp đạn.
Phía dưới có các khuyết để lắp bộ phận giữ đạn và cản đạn phụ.
Phía trên lắp ráp bộ phận tiếp đạn, mở bàn tiếp đạn bằng tay, mở bàn tiếp đạn tự động, tự động ngừng bắn và bộ phận cản đạn.
1.2.4.3. Bộ phận Tiếp đạn
Công dụng: Để đưa từng viên đạn vào đường tống đạn đảm bảo cho pháo bắn được liên thanh.
Cấu tạo gồm: Bàn tiếp đạn, lò xo tiếp đạn, ống lò xo, đai ốc, cơ cấu khóa bàn tiếp đạn, móng đẩy đạn.
1.2.4.5. Bộ phận tự động ngừng bắn
Công dụng: Đảm bảo cho pháo tự động ngừng bắn khi trong hộp tiếp đạn chỉ còn một viên đạn nằm ở vị trí chờ tiếp đạn.
Cấu tạo gồm: Cần lẫy, trục, khóa tự động ngừng bắn, trục lệch tâm, trục có mấu lệch tâm, tay đóng mở.
1.2.5. Giảm va thủy lực
Công dụng: Dùng tiêu hao năng lượng thừa khi lùi của khóa nòng, giảm lực va đập của khóa nòng lên thân pháo.
Cấu tạo gồm: Bộ phận giảm va và bộ phận bù dầu.
- Bộ phận giảm va gồm: Ống giảm va, piston và cán piston giảm va, lò xo giảm va, ống điều tiết và cơ cấu bịt kín.
Ống giảm va hàn liền với ống nối, phía sau có hai lỗ kiểm tra, nạp, tháo dầu. Phía trước có ren để lắp đai ốc bịt kín.
- Bộ phận bù dầu :Tự điều chỉnh thể tích dầu của giảm va bảo đảm giảm va làm việc bình thường trong quá trình bắn.
Cấu tạo gồm: Ống bù dầu, piston bù dầu, lò xo, đai ốc định hướng, đai ốc cố định.\
1.2.7. Máy hãm lùi
Công dụng: Tiêu hao phần lớn năng lượng của khối lùi, đảm bảo cho khối lùi theo một chiều dài nhất định, hãm đẩy lên ở giai đoạn cuối để thân pháo đẩy lên được ổn định.
Hãm lùi pháo phòng không 57mm K59 cấu tạo theo nguyên lý thủy lực kiểu cán điều tiết.
Cấu tạo gồm: Ống hãm lùi, piston và cán piston, vòng điều tiết và cán điều tiết, cán hãm đẩy lên, bộ phận bù dầu, bộ phận bịt kín.
1.2.8. Chuyển động tổng hợp của máy tự động
1.2.8.1. Chuyển động khi bắn viên đạn thứ nhất
a. Mở khóa nòng
Đặt cần đóng mở từ vị trí 1 sang vị trí 2. Có chuyển động đồng thời:
- Qua hệ thống cần đẩy khóa chống nẩy lại được tách khỏi bệ gia tốc.
- Qua cần lẫy, trục truyền bánh răng động được nâng lên để liên kết bánh răng trên trục truyền với thanh răng bệ khóa nòng.
Quay tay quay ngược chiều kim đồng hồ, để khóa nòng được lùi ra phía sau thông qua trục con lăn mà con lăn khóa nòng để mở khóa. Mở khóa xong lúc này 4 hàng răng của khóa nòng tách khỏi 4 hàng răng của buồng khóa nòng, khóa hạn chế quay của khóa nòng khóa lại.
Đặt cần đóng mở từ 2 về 1. Có 2 chuyển động:
- Cơ cấu khóa chống nẩy lại trở về vị trí ban đầu.
- Bánh răng động tách khỏi thanh răng của bệ khóa nòng.
b. Chuyển động khi nạp đạn
Pháo thủ tiếp kẹp đạn vào thân nạp đạn, đẩy kẹp đạn sao cho viên đạn thứ nhất bị cản đạn phải giữ lại và đồng thời nó rời khỏi kẹp đạn vào vị trí chờ nạp đạn.
1.2.8.3. Chuyển động khi thân pháo đẩy lên
Thân pháo lùi được 300 - 350mm thì dừng lại, sau đó được đẩy lên dưới tác
dụng của lò xo đẩy lên bản hãm nòng và bệ gia tốc theo thân pháo đẩy lên, cam đẩy bộ phận nạp đạn nhờ lò xo xoắn mà quay về vị trí cũ, bàn nạp đạn bị giữ lại ở trạng thái mở, bệ gia tốc đẩy lên làm cho con trượt của cơ cấu kéo chặt giữ khóa nòng ở vị trí chính xác.
1.2.9. Đồ thị tuần hoàn
Đồ thị tuần hoàn biểu diễn mối quan hệ giữa các máy tự động theo thời gian.
Trục OX biểu thị quãng chuyển động của thân pháo và khóa nòng.
Trục OY biểu thị quãng đường dịch chuyển của bàn nạp đạn.
Trục Ot biểu diễn thời gian làm việc của các cơ cấu trên.
* Các điểm đặc trưng như sau:
0 - Thân pháo khóa nòng bắt đầu lùi.
1 - Bàn nạp đạn bắt đầu mở.
2 - Cơ cấu gia tốc bắt đầu làm việc, bệ khóa nòng rời khỏi thân pháo.
2-3 - Khóa nòng quay để mở khóa.
3 - Khóa nòng rời khỏi nòng pháo bắt đầu rút vỏ đạn.
4 - Bàn nạp đạn được mở ra hết cỡ.
5 - Cơ cấu gia tốc làm việc song song, khóa nòng lùi theo quán tính.
6 - Bắt đầu giảm va cho khóa nòng.
7 - Giảm va xong, khóa nòng dừng lại.
15-0 - Thuốc cháy.
0 - Thân pháo bắt đầu lùi.
* Thời gian tuần hoàn của một phát bắn là t(s). Vậy tốc độ bắn lý thuyết là:
n = 60/t (phát/phút).
Kết luận chương 1
Trong nội dung chương 1 đã giới thiệu khái quát chung về pháo phòng không 57mm C60, phân tích đặc điểm cấu tạo và khái quát được cấu tạo chung của pháo. Bên cạnh đó, nội dung chương đã trình bày cụ thể cấu tạo chi tiết của các bộ phận chính của pháo cũng như các chi tiết cụ thể liên quan đến việc tính toán ở chương 2 và chương 3. Đi sâu tìm hiểu phân tích làm rõ các đặc điểm của chuyển động, quá trình mở khóa nòng, đóng khóa nòng, nén lò xo, giãn lò xo đóng khóa, nạp đạn,…
Chương 2
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MỘT SỐ CƠ CẤU PHÁO PHÒNG KHÔNG 57mm C60
2.1. Cơ sở lý thuyết
2.1.1. Tính toán tỉ số truyền
2.1.1.1. Phương pháp tính tỉ số truyền
a) Phương pháp giải tích
Theo định nghĩa về tỷ số truyền trong tài liệu, ta có công thức:
K = dxi/dx = Vi/V (2.1)
Như vậy có 2 phương pháp để xác định biểu thức tính tỷ số truyền của cơ cấu:
- Nếu tìm được quan hệ xi = f(x) dưới dạng giải tích, bằng phương pháp vi phân hàm số, ta có: K = K'(xi)
- Nếu tìm được biểu thức xác định vận tốc của khâu cơ sở V và khâu làm việc Vi, ta xác định được: K = Vi/V
c) Phương pháp hoạ đồ vận tốc kết hợp
Họa đồ vận tốc là phương pháp để xác định tốc độ của các khâu trong cơ cấu khi chuyển động. Vẽ hoạ đồ vận tốc và sử dụng các công thức hình, lượng giác để xác định đồ thị tỷ số truyền nhanh, đơn giản. Phải chú ý tính đúng đắn của mô hình so với kết cấu thật. Phương pháp này sử dụng tốt cho bài toán ngược.
* Kết luận: Trong phạm vi đồ án sẽ sử dụng phương pháp (3) vì:
- Ta biết được quy luật chuyển động của các khâu.
- Ta có đầy đủ các thông số của cơ cấu đang khảo sát bằng cách đo đạc các chi tiết thực tế.
- Có thể dùng các phần mềm đồ hoạ để mô hình hóa các cơ cấu nhằm thuận tiện trong quá trình đo đạc, tính toán.
2.1.1.2. Tỷ số truyền một số cơ cấu cam thông dụng
a) Tỷ số truyền cơ cấu cam loại 1
Sơ đồ cơ cấu cam loại một như hình 2.1.
Để xác định mới quan hệ tương quan về vận tốc giữa hai khâu ta tiến hành vẽ họa đồ vận tốc.
Từ đó ta có: K = VB/VA tan α (2.3)
b) Tỷ số truyền cơ cấu cam loại 2
Khai triển cam loại hai lên mặt phẳng (hình 2.3). Ta gọi c là điểm tiếp xúc giữa hai khâu có bán kính rc; b là điểm thay thế của khâu B với bán kính rb; a là góc tiếp tuyến của biên hình cam với phương chuyển động của khâu cơ sở.
Ta thấy khi khâu cơ sở chuyển động một đoạn dx thì khâu làm việc quay một góc dj. Điểm thay thế b vạch một cung dxb còn điểm tiếp xúc c vạch cung dxc.
Ta đã biết theo định nghĩa: K = dxb/dx = dxb/dxc .dxc/dx
do vậy: K2 = rb/rc.tan α = rb/rc..K2 (2.4)
Sơ đồ khai triển cơ cấu cam loại hai như hình 2.2.
Nhận xét:- Tỷ số truyền của cơ cấu cam loại hai khác cơ cấu cam loại một ở đại lượng . Nếu điểm thay thế b trùng điểm tiếp xúc c thì rb = rc tỷ số truyền cơ cấu cam loại hai giống tỷ số truyền cơ cấu cam loại một.
- Khi khâu làm việc vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến (khóa nòng vít), do khối lượng thu gọn của khâu làm việc khi quay và khi chuyển động thẳng khác nhau nên phải phân vận tốc thành hai thành phần vuông góc với bán kính quay và dọc trục.
d) Tỷ số truyền cơ cấu cam loại 4
Trên hình (2.7a) đã trình bày sơ đồ nguyên lý cơ cấu cam loại bốn và trên hình (2.7b) biểu diễn hoạ đồ vận tốc của nó.
Từ hoạ đồ vận tốc (hình 2.7b) ta có: K4 = VB/VA = Pb/Pa
Do vậy, ta có công thức xác định tỷ số truyền cam loại bốn:
K4 = rb/rc.sinα//sin(α+θ).sin(β+φ)/sinβ (2.7)
Khi b = 900 (thường gặp trong vũ khí tự động) thì:
K4 = rb/rc.sinα//sin(α+θ).cosφ
2.1.2. Tính toán hiệu suất
a) Hiệu suất cơ cấu cam loại 1
Để dễ nghiên cứu, ta giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của sự phân bố của phản lực liên kết, ảnh hưởng của vị trí đặt lực và độ lệch hướng của chúng, ta cho rằng tất cả lực tác dụng đều đi qua điểm thay thế của các khâu (điểm tiếp xúc của các khâu).
Sơ đồ phản lực liên kết tác dụng lên các khâu cam loại 1 như hình 2.6.
Trên hình 2.8 R là phản lực tại vị trí liên kết giữa hai khâu; N1, N2 là phản lực của giá tác dụng lên khâu 1, khâu 2; fR, fN1, fN2: các lực ma sát. R’A, R’B là lực thay thế hợp các ngoại lực tác dụng lên khâu A và khâu B.
Viết phương trình cân bằng cho từng khâu ta có:
* Đối với khâu A:
R'A = R(sina + fcosa) + fN1
N1 = R(cosa - fsina)
Do vậy: R'A = R(sina + 2fcosa - f2sina)
* Đối với khâu B:
R'B = R(cosa - fsina) -fN2 ;
N2 = R(sina + fcosa) ,
Do vậy ta có:
R'B = R(cos a - 2fsina - f2cosa).
Hay: hmax » (1 - 2f)2 (bỏ qua 4 ).
Ví dụ: f = 0,1; k = 0,8 thì hmax = 0,64; f = 0,05 k = 0,9 thì hmax = 0,81; f =0 k=1 thì hmax = 1.
Từ kết quả của các ví dụ trên, ta thấy hiệu suất phụ thuộc rất lớn vào hệ số ma sát. Để tăng hiệu suất truyền động cần làm sạch và bôi trơn mặt tiếp xúc của các khâu.
Nếu ta gọi r là góc ma sát, r = arctanf, cho rằng tan2r = 2f, công thức tính
b) Hiệu suất cơ cấu cam loại 2
Viết phương trình cân bằng lực cho khâu A ta có:
R'A = R(sina + fcosa) + fN;
N = R(cosa - fsina)
R'A = R(sina + 2fcosa - f2sina)
Viết phương trình cân bằng mô men cho khâu B:
R’BrB = Rcosα.rR - fRsinα.rR
Tỷ số truyền từ khâu A đên khâu B tại điểm tiếp xúc tại liên kết của khâu B được tính như tỷ số truyền cơ cấu cam loại một. Tỷ số truyền từ điểm tiếp xúc tại liên kết đến điểm thu gọn của khâu B là rB/rR.
c) Hiệu suất cơ cấu cam loại 3
Sơ đồ tính toán hiệu suất cơ cấu cam loại ba như hình 2.8.
Viết phương trình cân bằng lực cho khâu A:
R'A = R(sina + fcosa) + fN
N = R(cosa - fsina)
R'A = R(sina + 2fcosa - f2sina)
Viết phương trình cân bằng mô men cho khâu B:
R’B.rb2=R.sin(α + θ).rb1 + f.R.cos(α + θ).rb1
R’B=[R.sin(α + θ).rb1+f.R.cos(α + θ)].[rb1/ rb2]
d) Hiệu suất cơ cấu cam loại 4
Để tính hiệu suất truyền động của cơ cấu cam loại bốn như hình vẽ, ta chỉ cần tính hiệu suất truyền động từ khâu B đến khâu C sau đó nhân với hiệu suất truyền động từ khâu A đến khâu B là hiệu suất truyền động cam loại ba như đã tính ở trên.
Viết phương trình cân bằng lực cho khâu C:
R'C = R’(sinb - fcosb) – fN2
N2 = R’(cosb + fsinb)
R'C = R’(sinb - 2fcosb - f2sinb)
Coi khâu trung gian B như là một vật điểm thu gọn về điểm tiếp xúc với khâu C, có phương chuyển động vuông góc với rb2, truyền chuyển động cho khâu C.
Viết phương trình cân bằng cho vật điểm B:
R’B =R’cos(φ + b - 900) + f.R’sin(φ + b - 900)
R’B =R’[sin(φ + b) - fcos(φ + b)]
Tỷ số truyền từ khâu B đến khâu C chính là tỷ số truyền ngược của cam loại 3.
2.2. Tỷ số truyền và hiệu suất của một số cơ cấu
2.2.1. Giả thuyết bài toán
Khảo sát thông số động học máy tự động pháo phòng không 57mm –C60 là khảo sát 03 cơ cấu chủ yếu: cơ cấu đóng - mở khóa nòng; cơ cấu gia tốc đòn bẩy bản dưỡng; cơ cấu nạp đạn.
Việc khảo sát thông số động học thực chất là tính toán tỷ số truyền và hiệu suất truyền động của các cơ cấu.
* Giả thuyết bài toán:
- Coi các khâu là vật cứng tuyệt đối, lò xo là khâu đàn hồi. Các khớp động không có khe hở.
- Dùng phương pháp khối lượng tương đương để lập sơ đồ tính toán và dùng khái niệm hiệu suất để xét liên kết thực.
2.2.2. Tỷ số truyền và hiệu suất của cơ cấu đóng mở khóa nòng
Cơ cấu đóng mở được tạo bởi liên kết giữa khóa nòng và bệ khóa nòng.
* Trường hợp đóng - mở khóa nòng tự động:
Sau phát bắn, áp suất khí thuốc tác dụng vào mặt gương khóa nòng, khối lùi lùi được 75 ÷ 90mm. Trục và vòng lăn chuyển động trên biên hình cam đóng mở của thân khóa, vòng lăn chuyển động trên đoạn thẳng của biên hình thực hiện thu kim hỏa, thu kim hỏa xong vòng lăn tiếp tục chuyển động trên đoạn rãnh nghiêng của biên hình.
Khi đóng khóa, dưới tác dụng của lò xo đẩy lên, giá đỡ khóa nòng tiến lên,
sau khi viên đạn đã vào buồng đạn, khóa nòng không tiến lên được, khóa chống xoay mở, bệ khóa nòng tiến lên, thông qua trục con lăn và con lăn bệ khóa nòng đẩy khóa nòng quay để đóng khóa.
* Trường hợp đóng - mở khóa nòng bằng tay :
Khi quay tay quay theo hướng mũi tên (B), làm bánh răng trung gian quay đẩy thanh răng và giá đỡ khóa nòng chuyển động về sau. Khi giá đỡ khóa nòng lùi, các bước thực hiện mở khóa nòng như đóng - mở tự động.
Dựa vào chuyển động của đầu khóa và bệ khóa, có thể thấy cơ cấu đóng mở khóa nòng là cơ cấu cam loại 2. Khi bệ khoá lùi thì đầu khoá quay. Rãnh cam là một rãnh hạn chế lùi một mặt góc cam = 30o=const
Vậy: K1 = 0,577
Hiệu suất của cơ cấu theo (2.12) ta có:
hkn = (1-f.k1/K1+2f).K1
Trong đó: K1 = 0,577, ,
Chọn f = 0,15 - Hệ số ma sát truyền động.
Vậy: .hkn = 0,6
Nhận xét: Trong hành trình làm việc của cơ cấu đóng - mở, K và η là hằng số. Đánh giá cơ cấu đóng - mở làm việc ổn định, trơn tru không va đập, thực hiện tốt chức năng đóng - mở khóa nòng.
2.2.3. Tỷ số truyền và hiệu suất của cơ cấu gia tốc
Cơ cấu gia tốc hoạt động theo nguyên lý nòng lùi ngắn, dùng để tăng tốc độ lùi khóa nòng và rút vỏ đạn khi bắn tự động
Sau khi phát hỏa, khối lùi lùi được 75¸90mm con lăn bắt đầu lăn trên mặt cam gia tốc làm cần gia tốc xoay, gia tốc cho bệ khóa nòng, bệ khóa dịch chuyển tương đối với nòng. Vì vậy, kim hỏa được rút về, khóa nòng quay mở khóa và rút vỏ đạn.
Dựa vào đặc điểm chuyển động, cơ cấu gia tốc là cơ cấu cam loại 4.Trong đó trục quay của khâu trung gian lắp trên khâu cơ sở và khâu làm việc chuyển động trước khi khâu trung gian làm việc.
Từ hình (2.15) ta có thể viết được phương trình xác định toạ độ của các điểm trên biên hình bản dưỡng (XAc YA)
YA = a[cos q0 - cos (qo + q)] ;
XA = Xn - a[sin(q0 + q) - sin q0].
Trong đó:
Xn - Độ dịch chuyển của khối lùi từ khi bắt đầu gia tốc đến vị trí đang xét.
XA - Hoành độ của điểm A trên biên hình cam;
YA - Tung độ của điểm A trên biên hình cam.
Độ dịch chuyển tương đối của khoá nòng và khối lùi khi gia tốc (tính ở thời điểm đang xét).
x = l[cos y0 - cos (y0 + q)].
Để tỷ số truyền khi gia tốc tăng và ổn định, đáp ứng các yêu cầu đề ra khi thiết kế, ta chọn qui luật biến đổi của góc tiếp tuyến biên hình cam là tuyến tính với hoành độ của nó:
aA = pXA
Lấy mô men đối với tâm quay 0 của cần gia tốc, ta có:
SM0 = RKlsin(y0 + q) + f RKlcos(y0 + q) +- f Rnacos(a + q0 + q) - aRnsin(a + q0 + q) = 0
Các số liệu đo thực tế trên pháo phòng không 57mm - C60: l = 200 mm; a = 80 mm; θ0 = 320; α0 = 500
θi Góc làm việc tại thời điểm thứ i.
Tỷ số truyền của cơ quan gia tốc ở các giai đoạn như bảng 2.1.
Từ bảng số liệu ta có đồ thị như hình 2.18; 2.19.
* Nhận xét: Việc tính toán thiết kế biên dạng cam của cơ cấu gia tốc giúp chúng ta hiểu được phương pháp tính toán, các giai đoạn làm việc, cũng như hiệu suất làm việc của cơ cấu. Cơ cấu gia tốc là bộ phận quan trọng quyết định tốc độ bắn của pháo, do vậy việc tính toán chính xác giúp cơ cấu làm việc hiệu quả và truyền động được êm, không ảnh hưởng đến kết quả bắn của pháo.
2.2.4. Tỷ số truyền và hiệu suất của cơ cấu nạp đạn
Tiếp đạn của Pháo phòng không 57mm - C60 là loại tiếp đạn dùng kẹp đạn, tiếp đạn trong hành trình lùi. Năng lượng tiếp đạn là năng lượng của hệ tự động.
Khi thân pháo lùi 50mm, mặt cong của bản hãm nòng tỳ vào đầu (d) của cần mở tự động quay, lò xo vặn xoắn lại. Mặt cam của cần mở tự động tỳ vào vòng lăn của cần ba chạc, cần ba chạc quay chân dài phía sau cần ba chạc đẩy bàn tiếp đạn chuyển động từ trong ra ngoài, lò xo tiếp đạn nén lại.
Vì vậy khi khảo sát cơ cấu nạp đạn ta chỉ khảo sát quá trình khi thân pháo lùi.
Các số liệu đo thực tế pháo cao xạ 75mmC60:
L= 200 mm (cánh tay đòn dài), M=80 mm (cánh tay đòn ngắn).
Bằng phương pháp thực nghiệm trên cơ sở đo đạc thực tế trên pháo ta có bảng giá trị tỉ số truyền và hiệu suất của cơ cấu nạp đạn ở các giai đoạn.
Kết quả tỷ số truyền và hiệu suất của cơ cấu nạp đạn như bảng 2.2.
Từ bảng số liệu ta có đồ thị như hình 2.23, 2.24.
* Nhận xét: Trong hành trình làm việc của cơ cấu nạp đạn, K giảm đồng biến với α. Do truyền động qua nhiều khâu và khi đẩy lên có ma sát trượt nên hiệu suất có giảm nhưng không đáng kể. Đánh giá cơ cấu làm việc ổn định, thực hiện tốt chức năng tiếp đạn cho pháo.
2.4. Các giai đoạn làm việc đặc trưng của các khâu
Các giai đoạn làm việc đặc trưng của các khâu như bảng dưới.
Kết luận chương 2:
Trên cở sở tìm hiểu công dụng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tự động pháo phòng không 57mm c60, chương 2 ta đã đi sâu vào nghiên cứu động học một số cơ máy tự động pháo phòng không 57mm C60 như cơ cấu đóng mở, cơ cấu nạp đạn, cơ cấu gia tốc.
Ở Chương 2, dựa vào lý thuyết tỉ số truyền và hiệu suất một số cơ cấu cam loại một, cơ cấu cam loại 2, cơ cấu cam loại 3, cơ cấu cam loại 4. Và nguyên lý hoạt động của một số cơ cấu trong máy tự động. Ta đã xác định được loại cơ cấu cam của máy tự động cụ thể như sau: Cơ cấu đóng mở khóa nòng là cơ cấu cam loại 2, cơ cấu gia tốc là cơ cấu cam loại 4, cơ cấu nạp đạn thuộc cơ cấu cam loại 4 khâu trung gian gồm 2 khâu (cam quay và cần đẩy). Qua đó tính toán để tìm tỉ số truyền và tìm hiệu suất của nó. Xác định được các quy luật chuyển động của các cơ cấu, cũng như xác định được các giai đoạn làm việc đặc trưng của các khâu khi pháo hoạt động.
Chương 3
KHẢO SÁT THỜI ĐIỂM MỞ KHÓA NÒNG HỢP LÝ
3.1. Tính thuật phóng trong
3.1.1. Đặt vấn đề
Để khảo sát tính toán nòng, khóa nòng, hộp khóa nòng… của các loại súng pháo, ta phải xác định được các quy luật áp suất thuật phóng và vận tốc chuyển động của đầu đạn theo thời gianp(t), v(t) hoặc theo quãng đường đạn chuyển động trong lòng nòng p(l), v(l).
Để xác định các quy luật đó, ta nhất thiết phải giải bài toán thuật phóng trong của súng pháo. Để giải bài toán thuật phóng trong gồm 4 phương pháp thông dụng: phương pháp giải tích, phương pháp kinh nghiệm, phương pháp dùng bảng và phương pháp số.
3.1.2. Các giả thuyết cơ bản
- Thuốc phóng cháy theo qui luật hình học và qui luật của thuốc phóng được diễn tả bởi công thức u = u1.p (cháy theo qui luật tuyến tính ).
- Các công thứ yếu của khí thuốc đều tỷ lệ với công chủ yếu làm đạn chuyển động tịnh tiến và được tính đến bởi hệ số tăng nặng j.
- Toàn bộ liều cháy trong điều kiện môi trường có áp suất như nhau và bằng áp suất thuật phóng p.
- Thành phần sản phẩm cháy không thay đổi, các đại lượng f và a cũng không thay đổi.
- Số mũ đoạn nhiệt k = 1+ q được xem là không đổi và bằng giá trị trung bình của nó trong khoảng nhiệt độ từ nhiệt độ cháy của thuốc đến nhiệt độ của thuốc ở thời điểm đạn bay ra khỏi nòng.
3.1.4. Giải bài toán thuật phóng trong
3.1.4.1. Hệ phương trình vi phân thuật phóng trong
S - Diện tích tiết diện lòng nòng [dm2].
W0 - Thể tích buồng đốt [dm3].
l - Quãng đường đạn chuyển động ở trong nòng [dm].
q - Trọng lượng đầu đạn [N].
w - Trọng lượng thuốc phóng [N].
f - Lực thuốc phóng [J/kg].
a - Cộng tích [m3/kg].
d - Mật độ thuốc phóng [N/m3].
Ik - Xung lượng toàn phần của áp suất khí thuốc [N.s/m2].
v - Vận tốc chuyển động của đạn ở trong nòng [dm/s].
z - Bề dày cháy của thuốc phóng [dm].
p - Áp suất của khí thuốc trong lòng nòng [Pa].
y - Lượng sinh khí.
l, c, m - Đặc trưng hình dạng của thuốc phóng.
s1 - Hệ số điều khiển, ở thời kỳ sơ bộ và thời kỳ thứ nhất s1 = 1, ở thời kỳ thứ 2 s1 = 0.
s2 - Hệ số điều khiển, ở thời kỳ sơ bộ s2 = 0, ở thời kỳ thứ nhất và thời kỳ thứ 2 s1 = 1.
j - Hệ số tính công thứ yếu.
3.1.3.2. Giải bài toán thuật phóng trong
a) Phương pháp giải
Có 4 phương pháp giải bài toán thuật phóng trong
- Phương pháp giải tích.
- Phương pháp kinh nghiệm.
- Phương pháp dùng bảng.
b) Giải bài toán thuật phóng trong bằng phương pháp số
* Yêu cầu
Với các kết cấu đặc trưng của lòng nòng và điều kiện nhồi cho trước khi giải bài toán thuật phóng trong ta phải xác định được quan hệ hàm số giữa các đại lượng biến đổi trong quá trình xảy ra hiện tượng bắn đó là:
- Áp suất khí thuốc: P
- Tốc độ chuyển động của đạn: v
- Quãng đường chuyển động của đạn: l
- Thời gian chuyển động của đạn: t
- Nhiệt độ khí thuốc: T
* Các thông số đầu vào
- Diện tích tiết diện ngang lòng nòng: S = 0,266(dm2)
- Thể tích buồng đốt: Wo= 1,525(dm3)
- Độ dài quãng đường đạn chuyển động trong lòng nòng: Lđ= 36,2 (dm)
- Áp suất tống đạn: P0 = 2,94.107 (Pa)
- Hệ số mở rộng buồng đốt: c= 1,06
- Trọng lượng đạn: q= 27,47 (N)
- Trọng lượng liều thuốc phóng: w = 18,64 (N)
- Lực của thuốc phóng: F= 9,3.105(J/kg)
- Cộng tích của thuốc phóng: a= 1000(m3/kg)
* Kết quả bài toán:
Thời gian thuốc phóng cháy hết: 0,0057
Thời gian đạn chuyển động trong nòng: 0,0071
Qua giải bài toán thuật phóng trong bằng phương pháp số sử dụng phần mềm Matlap, ta thấy sự thay đổi của áp suất và vận tốc theo quãng đường và thời gian hoàn toàn phù hợp với quy luật.
3.2. Xác định thời điểm mở khóa nòng hợp lý
3.2.1. Đặt vấn đề
Đối với pháo phòng không tự động 57 mm C60 yêu cầu phải có tốc độ bắn cao. Để thỏa mãn yêu cầu đó, một trong những biện pháp chủ yếu là mở khóa nòng sớm. Song nếu mở sớm quá sớm vỏ đạn sẽ bị đứt do lực ma sát giữa vỏ đạn và buồng đạn còn rất lớn. Vì vậy, để mở khóa nòng hợp lý mà vỏ đạn không bị đứt khi rút ta phải chọn thời điểm mở khóa nòng hợp lý.
3.2.2. Cơ sở lý thuyết
3.2.2.1. Chọn áp suất khí thuốc ứng với thời điểm rút vỏ đạn
Vũ khí tự động thường rút vỏ đạn trong thời kỳ tác dụng tiếp theo của khí thuốc, do vậy ta chọn một số giá trị của áp suất khí thuốc trong thời kỳ này và coi đó là áp suất ứng với thời điểm rút vỏ đạn.
3.2.2.3. Vẽ đồ thị biến dạng hướng kính trên mỗi đoạn chia
Để tìm được lực ma sát trên vỏ đạn, ta phải tìm được áp suất tiếp xúc giữa vỏ đạn và buồng đạn p1. Muốn vậy ta phải vẽ đồ thị biến dạng hướng kính của vỏ đạn và buồng đạn.
Khi xây dựng đồ thị biến dạng cần chú ý, để đơn giản mà vẫn đảm bảo độ chính xác cho phép, ta coi vỏ đạn là vỏ mỏng tròn xoay, khi ứng suất trong nó đạt đến giới hạn đàn hồi, vật liệu vỏ đạn trở nên dẻo lý tưởng.
a) Xác định các số liệu ban đầu
- Xác định kích thước của vỏ đạn bao gồm đường kính trong, độ dầy, độ côn v.v.
- Xác định các đặc trưng vật liệu của vỏ đạn: mô đun đàn hồi, ứng suất cho phép v.v.
c) Vẽ đồ thị biến dạng hướng kính
Dựa vào δr1 và p0 và giả thiết của vỏ đạn, ta vẽ được đồ thị biến dạng hướng tâm của vỏ đạn, Dựa vào δr1 và pmax, p0 và giả thiết khi bắn, buồng đạn biến dạng trong vùng đàn hồi, ta vẽ được đồ thị biến dạng hướng kính của buồng đạn.
- Xác định các tham số hình học và cơ học của buồng đạn.
Trên hình (3.3), đoạn 0a là viến dạng đàn hồi của vỏ đạn, ab là biến dạng dẻo, bc - hồi phục đàn hồi, cd - biến dạng nén do thành buồng đạn ép vào.
Biến dạng đàn hồi của buồng đạn đi theo đường 0’b’ còn hồi phục theo đường b’d. Đoạn d’0’ là độ dãn dư do thành vỏ đạn cản không cho buồng đạn trở về vị trí ban đầu (điểm 0’).
Tại một thời điểm bất kỳ, khi trong nòng có áp suất pn (biểu thị bằng đoạn ee’, đoạn e”e’ biểu thị áp suất tiếp xúc p1).
Từ hình vẽ 3.1 ta cũng thấy nếu như khi hồi phục điểm c nằm bên trái điểm 0’ thì giữa vỏ đạn và buồng đạn sau khi bắn tồn tại khe hở (bằng đoạn 0’c). Trường hợp này đúng cho các loại pháo mặt đất.
3.2.2.4. Xác định lực ma sát giữa vỏ đạn và buồng đạn
Từ áp suất tiếp xúc p1i trên đoạn thứ i của vỏ đạn, ta sẽ tìm được lực ma sát trên đoạn này:
Fi = 2 π rni li f p1i (3.5)
Trong đó:
Fi - Lực ma sát trên đoạn thứ i;
rni - Bán kính ngoài trung bình trong đoạn thứ i của vỏ đạn;
li - Chiều dài đoạn thứ i;
p1i - Áp suất tiếp xúc trên đoạn thứ i; p1i = pri - pi’
f - Hệ số ma sát giữa vỏ đạn và buồng đạn.
3.2.2.7. Vẽ đồ thị Rk và Rb
Dựa vào các kết quả tính toán Rk và Rb trên đây cho từng đoạn chia của vỏ đạn lên cùng một đồ thị với cùng tỷ lệ xích (hình 3.4).
3.2.2.8. Xác định thời điểm mở khoá hợp lý
Từ đồ thị trên hình 3.2, ta tiến hành so sánh giữa Rk và Rb để chọn thời điểm rút vỏ đạn hợp lý.
Nguyên tắc chọn là trong số các đường Rk(k=1,2,3....,n) chọn đường nào nằm gần Rb nhất nhưng luôn luôn nhỏ hơn Rb. Trong trường hợp trên hình vẽ 3.2 là đường R2, áp suất tương ứng với R2 là p2 =pr.
Thời điểm rút vỏ đạn hợp lý được tính bằng biểu thức:
tr = b.ln Pr/Pd (3.10)
Từ tr, ta xác định được hành trình tự do và chọn được thời điểm mở khoá nòng hợp lý.
3.2.3. Thứ tự chọn thời điểm mở khóa nòng hợp lý
3.2.3.1. Chọn áp suất khí thuốc ứng với thời điểm rút vỏ đạn
Vũ khí khí động thường rút vỏ đạn trong thời kỳ tác dụng tiếp theo của khí thuốc, do vậy ta chọn một số giá trị của áp suất khí thuốc trong thời kỳ này và coi đó là áp suất rút vỏ đạn.
Áp suất đầu nòng pd = 800,36 kG/cm2;
e - Cơ số lôgarít tự nhiên;
b - Hệ số Bravin;
Tra bảng - 2 Trang 68 - Sách Thuật phóng trong của súng pháo. Với pháo cao xạ có v0 = 997,88 m/s thì N = 3,324 (m/s)2
Thay số vào biểu thức tính hằng số Bravin b ta được:b = 189,47.
3.2.3.2. Chia vỏ đạn ra làm nhiều phần
Do vỏ đạn có độ dày, độ côn khác nhau theo chiều dài nên khi rút vỏ đạn, lực ma sát giữa vỏ đạn và buồng đạn phân bố không đều nhau theo chiều dài vỏ đạn. Vì vậy, để tính toán chính xác thời điểm mở khóa hợp lý ta phải phân vỏ đạn thành nhiều phần theo chiều dài vỏ đạn. Vỏ đạn cao xạ 57 có tổng chiều dài tính từ mặt cắt miệng vỏ đạn đến mặt cắt đáy vỏ đạn là l = 347 mm.
Chia vỏ đạn thành 8 phần, các kính thước của từng đoạn về chiều dài li, độ dày thành vỏ đạn δi, bán kính trong rti theo bảng dưới.
3.2.3.4. Xác định lực ma sát giữa vỏ đạn và buồng đạn
Từ áp suất tiếp xúc trên đoạn thứ I của vỏ đạn, ta sẽ tìm được lực ma sát trên đoạn này:
Fi = 2πni.li.f.pli
Trong đó:
Fi - Lực ma sát trên đoạn thứ i;
rni - Bán kính ngoài trung bình trong đoạn thứ i của vỏ đạn;
li - Chiều dài đoạn thứ i;
p1i - Áp suất tiếp xúc trên đoạn thứ i.
f - Hệ số ma sát giữa vỏ đạn và buồng đạn.
3.2.3.6. Xác định kéo đứt vỏ đạn Rb
Rb=2πri.δ.σb
Trong đó: σb- Ứng suất bền của vật liệu làm vỏ đạn;
Ở phần đáy của vỏ đạn, Rb tính theo biểu thức: Rb=2πr2i.δ.σb
Trong đó: rn - Bán kính ngoài nhỏ nhất của đáy vỏ đạn.
Bảng tính lực kéo đứt vỏ đạn Rb như bảng 3.5.
3.2.3.7. Vẽ đồ thị Rk và Rb
Dựa vào kết quả tính toán trên đây cho Rb và Rk (k = 1,2,…,n) cho từng đoạn chia của vỏ đạn lên cùng một đồ thị với cùng tỷ lệ xích.
Đồ thị nội lực Rk và lực kéo đứt vỏ đạn Rb.như hình 3.8.
3.2.3.8. Xác định thời điểm mở khóa nòng hợp lý
Dựa vào đồ thị ta thấy đường nội lực Rk nằm rất gần đường lực kéo đứt vỏ đạn Rb nhưng luôn luôn nhỏ hơn Rb. Trong trường hợp trên hình 3.8 ta chọn đường R1. Áp suất tương ứng với nội lực R1 là p1 = pr = 82,56 kG/cm2.
Thời điểm rút vỏ đạn hợp lý được tính bằng biểu thức: tr = 1/b.ln/Pd/Pb = 0,012s
Thời điểm rút vỏ đạn chính là thời điểm khoá nòng đã mở xong.
Kết luận: Như vậy thời điểm mở khóa nòng hợp lý là thời điểm t = 0,012 giây tính từ lúc đạn ra khỏi miệng nòng với áp suất tương ứng là p = 82,56 kG/cm2.
Kết luận chương 3:
Trong chương 3, đã tính toán tìm được các giá trị của các phần tử thuật phóng cũng như tìm ra đươc quy luật thay đổi áp suất và vận tốc theo chiều dài nòng l và thời gian t. Việc giải bài toán thuật phóng trong sẽ làm tìm ra các thông số đầu vào của việc tính toán thời điểm mở khóa nòng hợp lý.
Tiến hành đặt vấn đề và xây dựng cơ sở lý thuyết việc xác định thời điểm mở khóa nòng hợp lý pháo phòng không 57mm C60. Phương pháp thực hiện ở đây là từ các giá trị áp suất trong lòng nòng tính theo công thức thực nghiệm Bravin trong thời kì tác dụng sau cùng của khí thuốc. Ta chọn những giá trị áp suất trong giai đoạn này để làm cơ sở tính toán các bước tiếp theo theo hướng dẫn của giáo trình cơ sở kết cấu và tính toán thiết kế máy tự động của Học viện Kỹ thuật quân sự. Ta sẽ tìm ra được giá trị áp suất hợp lý nhất để mở khóa nòng hợp lý và an toàn. Từ giá trị áp suất đó ta tính toán và tìm ra được thời điểm ứng với giá trị áp suất đó trong lòng nòng, đó chính là thời điểm mở khóa nòng mà ta cần tìm.
ĐÁNH GIÁ - KẾT LUẬN
Sau một thời gian làm việc tích cực, được sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn và các thầy giáo trong Khoa Vũ khí cộng với nỗ lực cố gắng của bản thân tôi đã hoàn thành đồ án của mình theo đúng yêu cầu, nhiệm vụ và thời gian đề ra. Đánh giá lại những gì đã làm tôi tự nhận xét:
Chương 1: Đã nghiên cứu phân tích yêu cầu kỹ, chiến thuật pháo phòng không 57mm C60, tiến hành nghiên cứu cấu tạo và chuyển động của máy tự động pháo phòng không 57mm c60. Qua đó nắm vững được đặc điểm cấu tạo chung, các thông số kỹ thuật, cũng như tính năng, tác dụng của pháo trong quá trình chiến đấu; nghiên cứu cấu tạo, chuyển động của máy tự động.
Chương 2: Ở phần này tôi tiến hành giải phương trình thuật phóng trong để có được thông số đầu vào cho việc khảo sát động học máy tự động pháo phòng không 57mm C60.
Chương 3: Tiến hành xây dựng cơ sở lý thuyết và tính toán, xác định thời điểm mở khóa nòng hợp lý cho pháo phòng không 57mm C60.
Như vậy với những kết quả làm được đã trình bày ở trên tôi đã hoàn thành được yêu cầu và nhiệm vụ đồ án đề ra, qua đồ án này tôi đã vận dụng được những kiến thức đã được học trong nhà trường để giải quyết các vấn đề đặt ra trong lý thuyết cũng như trong thực tế, học được các phương pháp nghiên cứu tìm tòi và tiếp cận với các vấn đề khoa học.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, Phó Hiệu trưởng Nhà trường : Tiến sĩ ...................... và các thầy giáo trong Khoa Vũ khí cũng như đồng chí đồng đội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án này.
TP.HCM, ngày ... tháng ... năm 20...
Học viên thực hiện
………………….
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Huy Chương, Giáo trình cơ sở kết cấu và tính toán thiết kế máy tự động, Học viện Kỹ thuật quân sự, 1998.
2. Nguyễn Ngọc Du - Đỗ Văn Thọ, Thuật phóng trong của súng pháo, Học viện Kỹ thuật quân sự, 1976.
3. Trần Hữu Quế - Nguyễn Văn Tuấn, Vẽ kỹ thuật cơ khí, Nhà xuất bản Giáo dục, 2005.
4. Nguyễn Hữu Tân, Binh khí súng pháo phòng không, tập 3, Cục quân khí, 2001.
5. Nguyên lý kết cấu vũ khí có nòng, Học viện Kỹ thuật quân sự, 2003.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"