MỤC LỤC
Danh mục hình ảnh........................................................................................................................................3
Danh mục bảng..............................................................................................................................................6
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................................................7
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHÁO NÒNG NGẮN 105mm...........................................................9
1.1. Khái quát chung........................................................................................................................................9
1.2. Tính năng kỹ chiến thuật của pháo 105mm M101..................................................................................12
1.3. Bộ đạn pháo 105mm M101.....................................................................................................................14
1.3.1. Đầu đạn................................................................................................................................................14
1.3.2. Liều phóng cho các loại đạn.................................................................................................................15
1.4. Đặc điểm cấu tạo của pháo 105mm M101..............................................................................................16
1.4.1. Thân pháo khóa nòng...........................................................................................................................17
1.4.2. Máng pháo, hệ hãm lùi đẩy lên.............................................................................................................27
1.4.3. Bệ trên, tầm hướng, cân bằng và lá chắn............................................................................................28
1.4.4. Bệ dưới, xe pháo, phanh, càng............................................................................................................29
1.4.5 Bộ phận ngắm.......................................................................................................................................29
1.5. Kết luận chương 1...................................................................................................................................30
CHƯƠNG 2: QUY LUẬT CHIỀU SÂU VẾT LÕM CHO PHÉP NÒNG.. PHÁO 105mm-M101......................31
2.1. Nguyên nhân làm giảm tuổi thọ nòng pháo 105mm M101......................................................................31
2.1.1. Khái niệm tuổi thọ nòng........................................................................................................................31
2.1.2. Biện pháp làm tăng tuổi thọ của nòng..................................................................................................33
2.2. Xây dựng đồ thị nghiệm bền nòng..........................................................................................................34
2.2.1. Mục đích...............................................................................................................................................34
2.2.2. Phương pháp.......................................................................................................................................34
2.2.3. Giải bài toán thuật phóng trong............................................................................................................35
2.2.3.1. Mục đích giải bài toán thuật phóng trong..........................................................................................35
2.2.3.2. Các giả thiết......................................................................................................................................35
2.2.3.3. Hệ phương trình vi phân thuật phóng...............................................................................................35
2.2.3.4. Phương pháp giải.............................................................................................................................36
2.2.3.5. Giải bài toán thuật phóng trong bằng phương pháp số....................................................................37
2.3. Xác định quy luật vết lõm trên thành nòng..............................................................................................41
2.3.1. Mục đích...............................................................................................................................................41
2.3.2. Phương pháp.......................................................................................................................................41
2.3.3. Xây dựng đồ thị nghiệm bền nòng.......................................................................................................41
2.3.4. Xác định quy luật vết lõm trên thành nòng...........................................................................................51
2.3.5. Đánh giá, kết luận................................................................................................................................54
2.4. Kết luận chương 2..................................................................................................................................56
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM DỤNG CỤ SOI NÒNG PHÁO 105mm - M105............57
3.1. Thực tiễn kiểm tra nòng...........................................................................................................................57
3.1.1. Tầm quan trọng của nòng pháo............................................................................................................57
3.1.2. Thực tiễn sử dụng ở đơn vị..................................................................................................................58
3.1.3. Thực tiễn kiểm tra lòng nòng................................................................................................................60
3.2. Giải pháp thực hiện..................................................................................................................................61
3.2.1. Mục đích của việc thiết kế chế tạo dụng cụ soi nòng...........................................................................61
3.2.2. Lựa chọn camera..................................................................................................................................61
3.2.3. Thiết kế hệ thống gá đặt.......................................................................................................................65
3.3. Kết quả thực hiện....................................................................................................................................66
3.3.1. Camera Yoosee....................................................................................................................................66
3.3.2. Hệ thống ống nối..................................................................................................................................68
3.3.3. Phần đồng trục.....................................................................................................................................70
3.3.4. Nguồn điện...........................................................................................................................................71
3.4. Hướng dẫn sử dụng................................................................................................................................73
3.4.1. Tẩy mỡ nòng........................................................................................................................................73
3.4.2. Lắp đặt dụng cụ...................................................................................................................................77
3.4.3. Tiến hành soi........................................................................................................................................80
3.5. Kết luận...................................................................................................................................................83
3.6. Kết luận chương 3..................................................................................................................................84
ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN............................................................................................................................85
PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ BÀI TOÁN TPT.......................................................................................................86
PHỤ LỤC 2....................................................................................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................89
LỜI NÓI ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ta biết rằng thân pháo cùng với giá pháo hợp thành một khẩu pháo. Thân pháo bao gồm nòng, hộp khóa nòng, khóa nòng và thiết bị khí nòng (loa hãm lùi, cơ cấu hút khói).
Nòng pháo là phần cơ bản cấu thành thân pháo. Ở mức độ đáng kể, nòng pháo quyết định đến kết cấu và phân cấp của pháo. Chính vì vậy kiểm tra kĩ thuật nòng pháo là một trong những nội dung cơ bản và thường xuyên của người thợ để góp phần phát hiện và khắc phục, sửa chữa kịp thời những hư hỏng, đồng thời đánh giá được tình trạng của khẩu pháo đó.
Hiện nay, ở nhà trường đã có nhiều thiết bị, cụng cụ để thực hiện kiểm tra kĩ thuật cho nòng pháo, tuy nhiên vẫn chưa có một thiết bị hay dụng cụ nào có thể kiểm tra được bên trong lòng nòng pháo, đặc biệt là kiểm tra các vết nứt, rỗ rỉ… nên tôi đã nãy sinh ý tưởng thiết kế chế tạo một dụng cụ có thể quan sát được bên trong nòng, và áp dụng với pháo nòng ngắn 105mm M101.
2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu cấu tạo, đặc điểm, tính năng kỹ chiến thuật của pháo nòng ngắn 105mm- M101;
- Tìm hiểu những nguyên nhân gây hư hỏng nòng, làm giảm tuổi thọ của nòng pháo, đồng thời tính toán tuổi thọ nòng pháo thông qua nghiệm bền nòng;
- Chế tạo bộ dung cụ soi nòng pháo 105mm- M101 để soi nòng, phát hiện những vết rỗ, đứt nhỏ bên trong nòng mà bằng mắt thường không thể phát hiện, từ đó giúp cho việc đánh giá chất lượng cũng như phân cấp nòng pháo của thợ sử dụng được dễ dàng hơn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Pháo nòng ngắn 105mm- M101;
- Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu về đặc điểm kết cấu của của pháo và bộ thiết bị soi nòng pháo.
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết từ các giáo trình tài liệu có liên quan kết hợp với tìm
hiểu về camera soi nòng pháo, thiết kế chế tạo bộ dụng cụ soi nòng.
5. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đồ án
Hiện nay, các đồ án nghiên cứu và thiết kế chế tạo ra một sản phẩm để thực hiện kiểm tra lòng nòng vẫn chưa có, vì vậy việc thực hiện đồ án này mang lại sự thực tế khi thiết kế ra một sản phẩm có thể soi lòng nòng pháo, giúp cho việc kiểm tra kỹ thuật nòng và phân cấp nòng được dễ dàng hơn.
Tuy nhiên, quá trình thực hiện đồ án của tôi gặp rất nhiều khó khăn khi thực hiện với nòng pháo, đó là đối với nòng của pháo có kích thước và chiều dài khá lớn, vì vậy việc suy nghĩ, lựa chọn những giải pháp thực hiện là khá khó khăn. Bên cạnh đó, với kiến thức về mặt công nghệ chế tạo thiết kế còn hạn chế, nên việc tự mình bắt tay làm tất cả mọi việc cũng gặp không ít trở ngại.
6. Dự kiến sản phẩm của đồ án
- Thuyết minh đồ án (84 trang);
- 3 bản vẽ (A0);
- 1 bộ thiết bị soi nòng pháo 105mm M101.
7. Kết cấu của đồ án
Kết cấu đồ án gồm có 3 chương, nội dung cơ bản các chương như sau:
Chương 1: Khái quát chung về pháo nòng ngắn 105mm M101
Khái quát chung về đặc điểm cấu tạo, đặc điểm kỹ thuật chiến thuật của pháo nòng ngắn 105mm M101.
Chương 2: Quy luật chiều sâu vết lõm cho phép thành nòng pháo nòng ngắn 105mm M101
Giải bài toàn thuật phóng trong để tìm ra quy luật thay đổi áp suất trong lòng nòng và xác định quy luật chiều sâu vết lõm cho phép thành nòng pháo nòng ngắn 105mm M101.
Chương 3: Thiết kế chế tạo và thử nghiệm dụng cụ soi nòng pháo nòng ngắn 105mm M101
Tiến hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm dụng cụ soi nòng pháo nòng ngắn 105mm M101 bằng camera.
CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHÁO NÒNG NGẮN 105mm M101
1.1. Khái quát chung
Lựu pháo 105mm do Mỹ thiết kế và chế tạo, cỡ nòng 105mm, nòng dài 25,5 lần cỡ nòng, có đường đạn tương đối cầu vồng nên thường gọi là lựu pháo 105mm;
Lựu pháo 105mm do Mỹ chế tạo năm 1942, thế hệ đầu tiên là kiểu M101, sau đó được cải tiến thành nhiều kiểu (M2A2, M49, M137 và cho đến nay là kiểu M102). Kiểu M101 và M102 là hai kiểu trang bị chủ yếu cho quân Mỹ và Ngụy trước đây mà ta thu được. Hiện nay loại pháo này đang được trang bị cho quân đội ta, chủ yếu là các đơn vị thuộc khu vực phía Nam;
1.2. Tính năng kỹ chiến thuật của pháo 105mm M101
Thông số kỹ thuật như bảng 1.1.
1.4. Đặc điểm cấu tạo của pháo 105mm M101
- Trọng lượng nhẹ (so với các loại pháo cỡ gần tương đương của pháo hệ 1 như lựu pháo 122mm, pháo 100mm);
- Bánh xe lốp hơi, dùng chung lốp với xe GMC;
- Không có bộ phận giảm xóc;
- Giá kính ngắm tầm, hướng phân biệt;
- Hãm lùi đẩy lên hai ống kết hợp cố định vào khung trượt, liên kết với máng bằng đai ốc cán hãm lùi và liên kết với nòng bằng vòng ốc được vặn ren với nòng;
- Dầu và hơi ngăn cách nhau bằng piston libre (piston tự do);
1.4.1. Thân pháo khóa nòng
1.4.1.1. Thân pháo
* Cấu tạo:
- Hộp khóa nòng (6) lắp với nòng bằng ren có bu lông (2) hãm;
- Mặt trên có bệ ni vô góc bắn là 2 miếng kim loại không gỉ (1);
- Lỗ ngang để lắp chi tiết khóa nòng;
- Bên phải có lỗ để khớp với mấu cần đóng mở để giữ khóa nòng ở thế đóng chắc chắn;
1.4.1.2. Khóa nòng
* Công dụng
- Cùng với vỏ đạn bịt kín khí thuốc phía sau đuôi nòng tạo áp suất khí thuốc
trong buồng đạn để đẩy đầu đạn đi;
- Mổ cò phát hoả cho đạn;
- Hất vỏ đạn ra ngoài khi mở khoá nòng (nếu có).
* Cấu tạo: Khóa nòng kiểu then ngang không tự động gồm:
Cơ cấu đóng mở; Cơ cấu phát hỏa; Cơ cấu hất vỏ đạn; Cơ cấu cò
a. Cơ cấu đóng mở
- Thân khóa nòng
Phía sau có lỗ lắp bộ phận phát hỏa, có vạch dấu, có chữ “TOP” để tháo lắp bộ phận phát hỏa. Phía trước là mặt gương khóa nòng, có lỗ kim hỏa, phía trên có rãnh (a) cong để chứa con trượt đồng đóng mở khóa nòng. Mặt vát (b) để mấu cần đóng mở trượt qua và làm điểm tỳ để mấu đẩy thân khóa nòng vào hết cỡ khi đóng khóa.
- Cần đóng mở và trục giữ cần đóng mở
+ Cần đóng mở
Mặt trên có vạch dấu để tháo lắp và có lỗ (f) lắp trục giữ cần đóng mở, mặt dưới có mấu vát để chèn thân khóa vào hết cỡ khi đóng khóa. Tay nắm đóng mở có lò xo (6) và mấu cố định với hộp khóa nòng khi khóa nòng đã đóng kín. Con trượt đồng (8) lắp với cần đóng mở (1) để trượt trong rãnh của thân khóa.
+ Trục giữ cần đóng mở: Để liên kết cần đóng mở với hộp khóa nòng; có mấu (g) chống xoay lắp trong rãnh của cần đóng mở. Khi vạch dấu trên cần đóng mở trùng với mặt ngoài bên phải hộp khóa nòng thì rãnh trên thân khóa trùng với rãnh của cần đóng mở và thực hiện thao tác tháo lắp trục giữ cần đóng mở được.
b. Cơ cấu phát hỏa
- Thân kim hỏa
Trên thân kim hỏa có 3 cung răng (c) để cố định thân kim hoả với 3 cung răng trên thân khoá nòng, lỗ (b) lắp lẫy cò, lỗ (a) lắp trục cò, rãnh (d) lắp cần hãm kim hoả và lỗ lắp lò xo cần hãm.
- Lẫy cò và Cần hãm kim hoả
+ Lẫy cò
Có lỗ vuông (d) khớp với đầu vuông (a) trục cò; có hai mấu tỳ (b) phía trước để lên cò khi kéo trục lên cò; mặt lồi (c) phía sau mắc vào đuôi chữ (T) kim hỏa khi thả tay cò (kéo kim hỏa lùi về sau).
+ Cần hãm kim hỏa
Có hai lỗ tròn phía sau để lắp trục cò, ở giữa có mặt vát (e) để ống trượt trượt qua khi kéo cò phát hoả, gần đầu có móc đầu cần hãm (f) khớp vào gờ của kim hoả giữ kim hoả ở thế giương cò, ở giữa phía dưới có mấu (g) định vị cho lò xo (8).
- Kim hỏa và lò xo kim hỏa
Kim hoả phía trước bên dưới của có gờ để mắc vào mấu (f) của cần hãm kim hỏa và có các rãnh thoát khí (c), ở đầu có lỗ ren để vặn với đầu kim hoả và lỗ lắp chốt hãm đầu kim hỏa (đầu kim hỏa có tác dụng khi hư hỏng thay thế được dễ dàng không phải thay thế toàn bộ kim hoả). Đuôi kim hoả có gờ (b) chữ (T) mắc vào mặt vát ống trượt và 2 mặt tỳ lẫy cò khi thu kim hỏa. Lò xo kim hỏa dài 72 mm, đường kính thân lò xo 2 mm và đường kính trong 16 mm, đường kính ngoài 20 mm.
d. Cơ cấu cò
- Trục cò
Có đầu vuông (a) để lắp với lỗ vuông (d) lẫy cò, có mấu hạn định (b) để hạn chế góc xoay của trục cò trong khuyết của khóa nòng, trên mấu có vạch dấu để khớp với dấu ở thân khoá khi tháo lắp. Tay kéo cò (c) có lỗ để móc dây kéo cò.
- Lẫy cò
Có lỗ vuông (d) khớp vào đầu vuông (a) của trục cò, có hai mấu tỳ phía trước để lên cò khi kéo trục cò và mặt lồi phía sau để tỳ vào mặt tỳ ở đuôi kim hỏa để thu kim hoả khi thả tay cò.
- Chốt hãm trục cò
Tay nâng (3) để tháo trục cò, lo xo (6), ống nén lò xo (5) và ốc giữ chốt hãm trục cò (7).
- Ống bọc cần giật cò
Lắp cố định với máng bằng bu lông trong có lò xo. Trên thân cần giật cò có rãnh định hướng để khớp vào bản cố định ở máng.
- Dây cò và con lăn
+ Dây cò
Một đầu có móc để mắc cố định với bệ ở máng pháo một đầu lắp tay nắm kéo cò.
+ Con lăn
Lắp trên bệ của máng, bệ có thể xoay được giúp cho hướng kéo cò dễ dàng linh hoạt, nhờ có con lăn mà lực kéo được nhẹ nhàng.
1.4.2. Máng pháo, hệ hãm lùi đẩy lên
* Máng pháo:
- Máng pháo kiểu chử U liên kết với bệ trên bằng hai trục tai máng ở vành răng tầm;
- Đuôi máng là đường trượt cho nòng pháo khi bắn;
- Đầu trước lắp máng có lỗ lắp cán hãm lùi;
- Bên phải lắp bộ phận ngắm tầm và có bộ phận báo độ lùi;
* Hãm lùi, đẩy lên:
- Ống hãm lùi;
- Cán hãm lùi và piston;
- Cơ cấu bịt kín;
- Cơ cấu điều chỉnh tốc độ đẩy lên;
1.4.4. Bệ dưới, xe pháo, phanh, càng
* Bệ dưới
- Phía trước có trục dọc liên kết với trục xe;
- Ổ trục đứng để lắp trục đứng liên kết với bệ trên;
- Phía trước ở giữa có khóa chống máng;
* Phanh pháo
- Đĩa phanh;
- Tay phanh và vành răng lược;
- Vành tang trống.
* Càng
- Hai tai có lỗ lắp trục đầu càng với bệ dưới;
- Hai tai có lỗ để lắp chốt khóa càng với bệ dưới khi mở càng;
1.5. Kết luận chương 1
Ở chương này tôi đã tìm hiểu và khái quát lên được nguồn gốc xuất xứ, nhiệm vụ chiến đấu tính năng kỹ chiến thuật. Từ đó giúp chúng ta có thể thấy được pháo nòng ngắn 105mm M101 là loại vũ khí có tính cơ động với hoả lực mạnh, uy lực lớn, thuận lợi trong điều kiện chiến đấu của Việt nam.
Ngoài ra, việc nghiên cứu cấu tạo, đặc điểm kĩ thuật, chiến thuật và một số thông số từ chương 1 giúp tôi trong quá trình thực hiện chương 2 để tìm quy luật chiều sâu vết lóm cho phép của nòng pháo được thuận tiện hơn.
- Hai bên phía trước có hai lỗ và khóa trục xe;
CHƯƠNG 2
QUY LUẬT CHIỀU SÂU VẾT LÕM CHO PHÉP NÒNG PHÁO 105mm-M101
2.1. Nguyên nhân làm giảm tuổi thọ nòng pháo 105mm M101
2.1.1. Khái niệm tuổi thọ nòng
Tính chất nòng giữ được các chất lượng xạ kích yêu cầu gọi là tuổi thọ nòng;
Tuổi thọ nòng được xác định bởi số phát bắn mà có thể tiến hành từ nó cho đến thời điểm bị loại ra và không dùng được nữa do quá mòn;
Nòng được coi như không dùng được nữa khi nó đạt giới hạn tuổi thọ của mình nếu một trong những tiêu chuẩn sau có giá trị:
- Giảm sơ tốc 10 %;
- Tăng tích số của độ lệch trung bình dọc Bd (về tầm) với độ lệch trung bình ngang Bn (tức là tích Bd x Bn) lên 8 lần so với giá trị bảng;
- Trên 30 % ngòi nổ không hoạt động khi bắn ở liều nhỏ nhất;
a. Nguyên nhân gây mòn nòng
Như đã biết, yếu tố ảnh hưởng lớn đến giảm tuổi thọ nòng đó là sự mòn nòng xảy ra trong quá trình bắn;
Độ mòn nòng được hiểu là sự thay đổi bề mặt lòng nòng do tác động của đầu đạn và hợp chất khí thuốc vào nòng khi bắn;
Quá trình mòn nòng là một hiện tượng phức tạp và được gây ra bởi một loạt nguyên nhân;
Theo quan điểm hiện nay, nguyên nhân gây mòn nòng là sự thể hiện của các yếu tố sau:
- Tính nhiều lần của các chu kỳ nung nóng và làm nguội bề mặt lòng nòng dẫn đến xuất hiện các vết nứt nhỏ;
- Thay đổi cấu trúc lớp ngoài của lòng nòng (xi măng hóa, phốt phát hóa, biến cứng) xảy ra cho kết quả phản ứng hóa học của khí thuốc và tác động cơ học của đai đạn;
2.1.2. Biện pháp làm tăng tuổi thọ của nòng
- Để tăng tuổi thọ nòng cần phải áp dụng nghiêm ngặt các quy định khai thác sử dụng và áp dụng các biện pháp khác nhau, đó là:
+ Trước khi bắn phải lau sạch dầu mỡ bụi bẩn ở lòng nòng và viên đạn. Điều này giảm được muội thuốc, khử bỏ các hạt cứng ra khỏi lòng nòng;
+ Sau khi bắn cẩn trọng lau sạch nòng tốt nhất lúc nó chưa kịp nguội và bôi mỡ. Nên rửa bằng dung dịch tẩy nòng để tẩy sạch muội thuốc và tẩy đồng bám;
+ Áp dụng chất trợ gia trong thuốc phóng để tạo thành lớp cách nhiệt giữa khí thuốc và lòng nòng hoặc dùng thuốc phóng có calo nhỏ;
2.2. Xây dựng đồ thị nghiệm bền nòng
2.2.1. Mục đích
Trong quá trình khai thác nòng pháo có thể bị vết lõm do trúng mảnh bom đạn hoặc do va đập mạnh. Xác định quy luật vết lõm cho phép trên thành nòng pháo nhằm so sánh giữa chiều sâu vết lõm thực trên thành nòng và chiều sâu vết lõm cho phép tại các tiết diện theo chiều dài nòng làm cơ sở để phân cấp nòng pháo;
2.2.3. Giải bài toán thuật phóng trong
2.2.3.1. Mục đích giải bài toán thuật phóng trong
Giải bài toán thuật phóng trong là để tìm ra quy luật thay đổi áp suất trong nòng súng pháo p và tốc độ đạn v theo chiều dài chuyển động của đạn l, tức là xác định quy luật p(l), v(l), p(t), v(t) và tìm ra quy luật thay đổi áp suất trong lòng nòng.
2.2.3.2. Các giả thiết
- Thuốc cháy theo quy luật hình học và tốc độ cháy của thuốc phóng được biểu diễn bởi công thức: u = u1p (cháy theo quy luật tuyến tính);
- Các công thức thứ yếu của khí thuốc đều tỷ lệ với công chủ yếu làm đạn chuyển động tịnh tiến đến bởi hệ số tăng nặng φ;
- Toàn bộ liều thuốc cháy trong điều kiện môi trường có áp suất như nhau và bằng áp suất thuật phóng p;
Như vậy ta có điều kiện ban đầu (kể từ khi bắt đầu cắt đai đạn) là: v0= 0; l0= 0; t0= 0; p = p0.
2.2.3.3. Hệ phương trình vi phân thuật phóng
Ta có:
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 [kG];
w - Trọng lượng thuốc phóng [kG];
f - Lực thuốc phóng [kG.dm/kg];
a - Cộng tích [dm3/kG];
d - Mật độ thuốc phóng [kG/dm3];
Ik - Xung lượng toàn phần của áp suất khí thuốc [kG.s/dm2];
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 [kG/dm2];
l, c, m - đặc trưng hình dạng của thuốc phóng;
k - Chỉ số mũ đoạn nhiệt, ;
s1 - Hệ số điều khiển, thời kỳ sơ bộ và thời kỳ thứ nhất s1 = 1, thời kỳ thứ 2 s1 = 0;
s2 - Hệ số điều khiển, thời kỳ sơ bộ s2 = 0, thời kỳ thứ nhất và thời kỳ thứ 2 s1 = 1;
j - hệ số tính công thứ yếu.
2.2.3.5. Giải bài toán thuật phóng trong bằng phương pháp số
* Các số liệu ban đầu ở nhiệt độ :
- Cỡ nòng d = 1,05 dm;
- Thể tích buồng đốt W0 = 2,664 [dm3];
- Chiều dài đạn chuyển động trong nòng Ld = 19,47 [dm];
- Trọng lượng liều thuốc phóng( liều 7) w = 1,283 [kG];
- Mật độ nhồi D = 0,485 [kG/dm3];
- Trọng lượng đầu đạn q = 15,8 [kG];
- Xung lượng toàn phần của khí thuốc Ik = 571,7 [kG.s/dm2];
- Lực đẩy thuốc phóng f = 964414 [kG.dm/kG];
- Cộng tích a = 0,85 [dm3/kG];
- Hệ số tính công thứ yếu j = 1,087;
- Mật độ nhồi của thuốc phóng d = 1,6 [kG/dm3];
- Áp suất tống đạn P0 = 30000 [kG/dm2];
- Chỉ số mũ đoạn nhiệt k = 1,2;
Lấy điều kiện đầu t = 0 tại thời điểm mồi cháy thuốc phóng, nghĩa là: Khi t = 0 thì v = 0, l = 0, đạn chưa chuyển động. p = pmồi, z = 0 thuốc phóng bắt đầu cháy.
Để tìm nghiệm tại điểm xm+1 = xm +h, Runge - Kuta đã đưa ra công thức gần đúng với độ chính xác đến 0 (h5).
Ta được đồ thị vận tốc, áp suất theo chiều dài nòng như hình.
- Các giá trị của áp suất, vận tốc, quảng đường và thời gian tại các vị trí đặc biệt khi viên đạn chuyển động trong lòng nòng pháo.
+ Số liệu thuật phóng trong tại vị trí áp suất lớn nhất:
pm =2761.79 [kG/dm2];
vm = 2216.33 [dm/s];
lm = 2,211 [dm];
tm = 0,0029[s].
+ Số liệu thuật phóng trong tại vị trí thuốc phóng cháy hết:
pk = 2709.07 [kG/dm2];
vk = 2610.29 [dm/s];
lk = 2.935 [dm];
tk = 0,00320 [s].
+ Số liệu thuật phóng trong tại vị trí đạn ra khỏi nòng:
pd = 964.68 [kG/dm2];
vd = 5673.23 [dm/s]; 560 m/s
ld = 19,47 [dm];
td = 0,007 [s].
σ= (567,3-560)/560.100=1,3%<5%
Sai số nằm trong giới hạn cho phép do đó kết quả giải bài toán thuật phóng trong bằng phần mềm Excel có thể sử dụng xác định quy luật vết lõm trên thành nòng.
2.3. Xác định quy luật vết lõm trên thành nòng
2.3.1. Mục đích
Trong quá trình khai thác nòng pháo có thể bị vết lõm do trúng mảnh bom đạn hoặc do va đập mạnh. Xác định quy luật vết lõm cho phép trên thành nòng pháo nhằm so sánh giữa chiều sâu vết lõm thực trên thành nòng và chiều sâu vết lõm cho phép tại các tiết diện theo chiều dài nòng, cơ sở để phân cấp nòng pháo;
2.3.3. Xây dựng đồ thị nghiệm bền nòng
2.3.3.1. Số liệu ban đầu
- Cỡ nòng d = [1,05 dm];
- Thể tích buồng đốt W0 = 2,664 [dm3];
- Chiều dài đạn chuyển động trong nòng Ld = [19,47 dm];
- Trọng lượng liều thuốc phóng( liều 7) w = 1,283 [kG];
- Mật độ nhồi D = 0,485 [kG/dm3];
- Trọng lượng đầu đạn q = 15,8 [kG];
- Xung lượng toàn phần của khí thuốc Ik = 571,7 [kG.s/dm2];
- Lực đẩy thuốc phóng f = 964414 [kG.dm/kG];
- Cộng tích a = 0,85 [dm3/kG];
- Hệ số tính công thứ yếu j = 1,087;
2.3.3.2. Xác định quy luật áp suất khí thuốc lớn nhất tác dụng thành nòng khi bắn
Tải trọng chính mà thành nòng phải chịu khi bắn là áp suất khí thuốc tác dụng lên thành nòng p. Từ đồ thị ta thấy sự thay đổi của nhiệt độ bên ngoài ảnh hưởng đến đường áp suất khí thuốc. Với một giá trị nhiệt độ thuốc phóng sẽ có một giá trị áp suất cực đại và một đường cong áp suất tương ứng;
Khi tính toán, thiết kế nòng muốn nòng không bị phá hỏng bởi áp suất tương ứng với mọi giá trị nhiệt độ trong phạm vi sử dụng, nòng phải được tính theo cơ sở của giá trị áp suất định bởi đường cong bao hình đối với họ đường cong cơ sở;
* Tính các giá trị không đổi:
l0 = W0/S = 2,664/0,866 = 3,076 (dm)
λd = ld/l0 = 19,47/3,076 = 6,33
Trong đó:
l0: Chiều dài quy đổi buồng đốt;
ld: Số thể tích dãn nở của khí thuốc trong lòng nòng.
Pháo 105mm-M101 dùng thuốc phóng Nitroglixerin do đó:
mt= 0,0037. mjk (2.3)
Tra bảng (4.1) tài liệu [8] với = 0,485 [kG/dm3], ptn.m = 3000[kG/cm2] ta được: mjk=1,487
Thay vào (2.3):
mt = 0,0037.1,487 = 0,005502
Để đảm bảo an toàn phải dịch điểm có p+50dim đi 1,5d do đó:
l1 = lm+50+1,5.d = 1,94 + 1,5.1,05 = 3,52 [dm]
L1 = l1 + lbđ = 3,52 + 4 = 7,52 [dm]
2.3.3.3. Dựng đồ thị nghiệm bền nòng
Để tính đến các yếu tố ảnh hưởng mà chưa được đưa vào tải trọng khi tính toán và mức độ chính xác của các thuyết bền khác nhau được dùng cho tính bền nòng ta chọn hệ số an toàn (hệ số dự trữ bền nòng);
Hệ số an toàn của nòng được chọn cho từng đoạn khác nhau của nòng xuất phát từ đặc điểm kết cấu và điều kiện làm việc của từng đoạn đó. Hệ số an toàn được chọn như sau:
- Ở khu vực buồng đạn n = 1;
- Từ đầu rãnh xoắn đến tiết diện của vị trí p+50dim đã được dịch về phía đầu nòng một đoạn 1,5d n = 1,1;
- Trên khu vực 2d tính từ mặt cắt miệng nòng n = 1,9;
- Trên khu vực còn lại hệ số an toàn được phân bố theo qui luật tuyến tính: từ n1 = 1,1 đến n2 = 1,9;
Kết quả tính toán nghiệm bền nòng như bảng 2.2.
2.3.4. Xác định quy luật vết lõm trên thành nòng
2.3.4.1. Xác định bán kính ngoài lý thuyết của nòng (r2lt)
Ta gọi:
r2lt - Bán kính ngoài lý thuyết của nòng;
r1 - Bán kính trong của nòng;
r1= d/2 + t;
Trong đó: t là chiều sâu rãnh xoắn, t = 1,2[mm];
Đối với pháo 105mm-M101, vật liệu làm nòng là thép OXH2MФ có ứng suất tỷ lệ 8500 [kG/cm2]. Từ công thức (2.8) ta tính được bán kính ngoài lý thuyết của nòng (r2lt), kết quả tính được ghi trên bảng 2.4.
2.3.4.2. Xác định quy luật vết lõm trên thành nòng
Chiều sâu vết lõm cho phép trên nòng, từ bán kính ngoài thực tế và bán kính ngoài lý thuyết ta tính theo công thức: ∆r = r2tt – r2lt. Thành lập bảng để tính chiều sâu vết lõm cho phép trên thành nòng tại các điểm sau:
Kết quả tính được ghi trên bảng 2.3:
2.3.5. Đánh giá, kết luận
Dựa vào quy luật vết lõm trên (Hình 2.7) ta thấy so sánh giữa nòng tính theo lý thuyết và nòng thực tế thì chiều dày của nòng thực tế bao giờ cũng lớn hơn khi tính toán. Ở đoạn đuôi nòng chênh lệch chiều dày thành nòng giữa nòng thực tế và nòng tính theo lý thuyết lớn hơn phần đầu nòng. Điều đó rất phù hợp với thực tế vì nòng khi được thiết kế ra ngoài việc cần đảm bảo điều kiện bền cần phải đảm bảo điều kiện công nghệ gia công, đảm bảo điều kiện lắp ghép với các chi tiết khác như hộp khóa nòng, máng pháo, vv…
2.4. Kết luận chương 2
Ở chương 2 này, tôi đã tiến hành giải bài toán thuật phóng trong bằng phương pháp số để xác định quy luật p(l), v(l), p(t), v(t) và tìm ra quy luật thay đổi áp suất trong lòng nòng, qua đó xác định được quy luật biến đổi của áp suất lớn nhất trong nòng pháo và lập đồ thị chiều sâu vết lõm cho phép trên thành nòng làm cơ sở để phân cấp nòng pháo.
Chương 2 cũng là chương làm tiền đề để thúc đẩy tôi bắt tay vào thực hiện chương 3, đó là phải thiết kế chế tạo và thử nghiệm thành công một thiết bị soi nòng có thể sử dụng để soi được những vết nứt của bên trong lòng nòng pháo mà thông qua mắt thường chúng ta không thể quan sát được ở bên trong lòng nòng, qua đó góp phần cho chiến sĩ, người thợ phân cấp đúng chất lượng nòng dễ dàng.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM DỤNG CỤ SOI NÒNG PHÁO 105mm - M105
3.1. Thực tiễn kiểm tra nòng
3.1.1. Tầm quan trọng của nòng pháo
Ta đã biết, thân pháo cùng với giá pháo hợp thành một khẩu pháo. Thân pháo bao gồm nòng, hộp khóa nòng, khóa nòng và thiết bị trích khí nòng. Nòng là phần cơ bản cấu thành thân pháo.
Ở mức độ đáng kể, nòng quyết định đến kết cấu của pháo vì rằng chính ở trong quá trình TPT được thực hiện và kiểu kết cấu các bộ phận khác của pháo phụ thuộc nhiều vào kết cấu của nó. Nòng pháo có công dụng sau:
- Là nơi thực hiện quá trình cháy và sinh công của thuốc phóng, để tạo cho đầu đạn có một tốc độ chuyển động tịnh tiến nhất định lúc rời miệng nòng (vo);
- Định hướng chuyển động cho đầu đạn trong không gian để bay tới mục tiêu;
- Tạo ra tốc độ quay cho đầu đạn trong không gian để bay tới mục tiêu.
Khi bắn, nòng pháo làm việc trong những điều kiện rất khắc nghiệt, đó là:
- Áp suất khí thuốc rất lớn (300 – 400 MPa) và biến đổi nhanh;
- Nhiệt độ cao (đến 3000 K);
- Ma sát của đầu đạn khi chuyển động trong lòng nòng;
- Sói mòn cơ học, cháy mòn và ăn mòn hóa học;
3.1.2. Thực tiễn sử dụng ở đơn vị
Pháo mặt đất 105mm M101 là loại pháo mặt đất hạng nhẹ do Mỹ thiết kế và chế tạo năm 1942. Đến nay vẫn còn rất nhiều nước đang sử dụng trong đó có Quân đội ta;
Dù đã ra đời cách đây hơn 70 năm và chúng ta đã sử dụng trong hai cuộc kháng chiến chống Pháp và chống Mỹ cho đến nay. Mặc dù ra đời đã khá lâu nhưng vẫn được chúng ta khai thác, sử dụng một cách hiệu quả và hiện nay vẫn đang là trang bị chính trong các đơn vị Pháo binh. động cho pháo trong quá trình chiến đấu.
- Nòng pháo 105mm-M101 là bộ phận quan trong nhất của pháo. Vì vậy việc kiểm tra kĩ thuật, bảo quản, bảo dưỡng nòng luôn được chú trọng ở các đơn vị, nhà trường quân đội.
3.1.3. Thực tiễn kiểm tra lòng nòng
- Hiện nay, ở các đơn vị đều được trang bị một số dụng cụ dùng để kiểm tra kỹ thuật nòng pháo như:
* Thước đo độ mòn buồng đạn:
Dùng để đo độ mòn buồng đạn, là thước đo loại trượt, độ chính xác 1/25.4 mét, gồm có: Thước đo, đoạn nối và sắt chặn.
* Đèn soi nòng:
Để kiểm tra tình trạng kỹ thuật của lòng nòng, có cấu tạo:
+ Thân đèn soi nòng là ống kim loại;
+ Đầu trước có hộp che, trong hộp có lắp gương phẳng và đèn chiếu sáng. Bên trong có tấm kính che bụi;
+ Đầu sau bên ngoài có ren để lắp với cơ cấu kính nhìn. Bên trong có lắp thấu kính vật;
3.2. Giải pháp thực hiện
3.2.1. Mục đích của việc thiết kế chế tạo dụng cụ soi nòng
Cả hai dụng cụ trên góp phần giúp cho người sử dụng kiểm tra được tình trạng của nòng pháo 105mm-M101. Tuy nhiên cấu tạo, cách sử dụng khá phức tạp và nếu muốn kiểm tra những vết nứt, rỗ rỉ nhỏ trong lòng nòng pháo mà mắt thường không nhìn thấy được là rất khó.
3.2.3. Thiết kế hệ thống gá đặt
- Trên cơ sở thước ПЗК:
Mô phỏng thước ПЗК như hình 3.8.
3.3. Kết quả thực hiện
3.3.1. Camera Yoosee
Thông số:
- Độ phân giải của hình ảnh: Độ phân giải của camera càng cao cho chất lượng hình ảnh càng rõ nét. Hiện nay, camera ip yoosee có độ phân giải phổ biến: 720P;
- Cảm biến hình ảnh: Đây là bộ phận đầu tiên của camera để tiếp nhận hình ảnh. Sau khi bắt ánh sáng, các chip có nhiệm vụ chuyển chúng thành các điện tử, chuyển thành điện áp và chuyển sang tín hiệu số mà chúng ta thấy được;
- Nguồn cấp: Hiện nay, các dòng camera ip yoosee đều sử dụng nguồn điện 12V (đây là một loại nguồn cung cấp ảnh hưởng rất nhiều đến hoạt động của camera) và đều được đi kèm với bộ chuyển đổi nguồn và có thể dùng trực tiếp nguồn 220VAC.
3.3.2. Hệ thống ống nối
- Công dụng: hệ thống ống có chức năng dẫn camera
- Cấu tạo:
+ Hệ thống ống nối gồm ba ống, ở mỗi đầu của ống có hàn ốc và vít để liên kết các ống lại với nhau tạo thành một hệ thống ống dài, bên trong rỗng.
- Thông số:
+ Chiều dài mỗi ống: 650 mm;
+ Đường kính ống: d=22 mm;
- Ống đầu: Một đầu liên kết với camera bằng ốc vít, đầu còn lại liên kết với ống.
3.3.4. Nguồn điện
Để cung cấp nguồn điện cho camara hoạt động, có thể sử dụng cấm điện trực tiếp hoạt sử dụng bình acqui hay sạc dự phòng;
Ở đây, sử dụng 1 cục sạc dự phòng để tiện trong việc di chuyển, gọn nhẹ và đều có thể sử dụng trên mọi địa hình.
3.4. Hướng dẫn sử dụng
3.4.1. Tẩy mỡ nòng
3.4.2. Lắp đặt dụng cụ
* Lắp camera vào ống: Hình 3.27
* Đưa hệ thống ống qua lỗ của bộ phận đồng trục: Hình 3.29
* Kết nối vào sạc dự phòng:
* Lắp các ống còn lại vào với nhau: Hình 3.33
3.4.3. Tiến hành soi
Kết quả soi nòng:như hình 3.35; 3.36.
- Đánh giá kết quả soi nòng: Qua hình ảnh xuất từ camera cho thấy ta có thể biết được chất lượng của bề mặt lòng nòng và có thể phát hiện được những vết nứt nẻ, rỗ trên bề mặt lòng nòng nếu có. Tuy nhiên, với chất lượng camara chưa thực sự tốt thì việc phát hiện những vết nứt nhỏ là hơi khó khăn. Vì vậy nếu thay một loại camara có chất lượng tốt hơn hẳn về mặt hình ảnh thì sản phẩm sẽ soi thấy bề mặt lòng nòng và phát hiện được những vết nứt, hư hỏng là rất khả thi.
3.4. Kết luận
- Ưu Điểm:
+ Dụng cụ soi nòng được chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm, đơn giản, không cầu kì;
+ Có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, chỉ cần 1 người có thể sử dụng đo nòng pháo được;
+ Chi phí sản xuất thấp;
+ Tiện lợi, không cần nguồn điện, có thể sử dụng ngoài thao trường bãi tập;
+ Soi được bên trong nòng giúp phát hiện ra những vết nứt, rỗ rĩ trong lòng nòng mà mắt thường không thể nhìn thấy và xác định được vị trí những vết nứt rỗ rĩ bên trong lòng nòng.
- Nhược điểm:
+ Camera chưa có độ phân giải cao, dẫn đến các hình anh chụp được chưa thực sự sắc nét;
+ Có thể phát hiện được vết nứt, lõm trong lòng nòng tuy nhiên chỉ mới biết hình dáng chứ chưa thể biết được kích thước, chiều sâu của vết nứt, từ đó chưa thể đánh giá được mức độ hư hỏng của nòng để phân cấp nòng;
3.5. Kết luận chương 3
Như vậy, ở chương này, tôi đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công bộ dụng cụ soi nòng pháo 105mm M101. Từ đó giúp cho người chiến sĩ có thể sử dụng để đo lòng nòng vào những vị trí mà mắt thường không thấy được. Tuy nhiên, với khả năng của bản thân cùng những khó khăn gặp phải khi đây là sản phẩm đầu tiên do chính bản thân tự thiết kế và chế tạo toàn bộ nên hiệu quả vẫn chưa cao, quá trình soi nòng và phát hiện được vết rỗ, hư hỏng còn phụ thuộc khá nhiều vào chất lượng camera.
ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN
Sau một thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp với sự hướng dẫn của các thầy trong Khoa Vũ khí - Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự, đồ án đã được hoàn thành.
Đồ án của tôi đã trình bày về đặc điểm cấu tạo, tính năng kỹ chiến thuật của pháo nòng ngắn 105mm M101, xác định quy luật chiều sâu vết lõm cho phép nòng pháo 105mm M101 và tiến hành thiết kế chế tạo, thử nghiệm bộ dụng cụ soi nòng bằng camera, qua đó góp phần giúp công tác kiểm tra kỹ thuật và phân cấp nòng dễ dàng hơn.
Để hoàn thành đồ án tôi đã vận dụng những kiến thức đã học kết hợp với đọc tài liệu, nghiên cứu tìm hiểu trên trang bị. Trong quá trình làm đồ án tôi đã luôn được các thầy giáo tận tình hướng dẫn chỉ bảo để thực hiện nghiêm túc các nội dung, yêu cầu cũng như tiến trình đồ án đã đề ra; bảo đảm chất lượng và đúng thời gian quy định.
Quá trình làm đồ án, bản thân tôi cũng rút ra được những bài học quý báu cho công tác sau này, tạo cho mình có một phương pháp nghiên cứu khoa học, biết đặt vấn đề một cách lôgíc, biết vận dụng kiến thức đã học về kiến thức cơ bản và kiến thức chuyên ngành. Rèn luyện tính cẩn thận tỷ mỷ, rõ ràng, đầy đủ sâu sắc, tác phong làm việc khoa học.
Tuy nhiên trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế về mặt kiến thức. Rất mong được sự thông cảm và góp ý xây dựng để đề tài hoàn thiện hơn.
Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn, các thầy trong khoa Vũ khí - Trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự, các đồng chí học viên trong lớp và các bạn đã tận tình giúp đỡ để tôi hoàn thành đồ án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trang bị điển hình pháo nòng ngắn 105mm M101, Cục Quân khí;
2. Đại bác 105 ly kiểu M101, Quân đội Việt Nam Cộng Hòa;
3. Cơ sở thiết kế hệ thống pháo HVKTQS, Hà Nội năm 2009;
4. Bài tập thuật phóng trong, HVKTQS. XB 1973;
5. Giáo trình thuật phóng, HVKTQS;
6. Số liệu vũ khí - đạn, HVKTQS năm 2009;
7. Tính chất thuốc phóng và nhiên liệu tên lửa, TS Ngô Văn Cao, HV KTQS 2005;
8. Nguyên lí kết cấu VKCN.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"