MỤC LỤC

MỤC LỤC................................................................................................................................................................................................................. 1

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ, BẢNG........................................................................................................................................................ 4

LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................................................................................................ 8

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHÁO VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA HÃM LÙI – ĐẨY LÊN PHÁO NÒNG DÀI 85mm D44................ 11

1.1. Khảo sát về pháo nòng dài 85mm D44............................................................................................................................................................. 11

1.1.1. Công dụng ......................................................................................................................................................................................................11

1.1.2. Đặc điểm cấu tạo........................................................................................................................................................................................... 12

1.1.3. Các số liệu kỹ, chiến thuật của pháo nòng dài 85mm D44............................................................................................................................ 13

1.2. Cấu tạo chung của pháo nòng dài 85mm D44................................................................................................................................................ ..17

1.2.1. Phần thân pháo.............................................................................................................................................................................................. 17

1.2.2. Phần giá pháo................................................................................................................................................................................................ 18

1.3. Máy hãm lùi – đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44............................................................................................................................................. 19

1.3.1. Công dụng của hệ hãm lùi - đẩy lên.............................................................................................................................................................. 19

1.3.2. Yêu cầu đối với hệ hãm lùi - đẩy lên.............................................................................................................................................................. 19

1.3.3. Phân loại hệ hãm lùi - đẩy lên........................................................................................................................................................................ 20

1.3.4. Máy hãm lùi pháo nòng dài 85mm D44......................................................................................................................................................... 20

1.3.5. Máy đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44......................................................................................................................................................... 27

1.3.6. Nguyên lý hoạt động hệ hãm lùi - đẩy lên pháo 85mm D44.......................................................................................................................... 35

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1........................................................................................................................................................................................... 38

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LỰC HÃM LÙI Φ_e KHI BẮN......................................................................................................................................... 40

2.1. Cơ sở tính toán lực hãm lùi thủy lực Φ_e khi bắn.............................................................................................................................................. 40

2.1.1. Cơ sở tính toán.............................................................................................................................................................................................. 40

2.1.2. Tính lùi tự do.................................................................................................................................................................................................. 46

2.1.3. Tính lùi bị hãm................................................................................................................................................................................................ 60

2.2. Giải bài toán thuật phóng trong......................................................................................................................................................................... 69

2.2.1. Các giả thiết cơ bản....................................................................................................................................................................................... 69

2.2.2. Các thông số đầu vào.................................................................................................................................................................................... 70

2.2.3. Hệ phương trình vi phân................................................................................................................................................................................ 71

2.2.4. Phương pháp và phần mềm giải bài toán thuật phóng trong........................................................................................................................ 73

2.2.5. Kết quả bài toán thuật phóng trong............................................................................................................................................................... 76

2.3. Tính lùi tự do.................................................................................................................................................................................................... 77

2.3.1. Tính chuyển động lùi tự do........................................................................................................................................................................... 77

2.3.2. Tính lùi tự do có kể đến ảnh hưởng của loa hãm lùi.................................................................................................................................... 84

2.4. Tính lùi bị hãm................................................................................................................................................................................................. 87

2.4.1. Chọn qui luật lực cản lùi: (R)........................................................................................................................................................................ 87

2.4.2. Tính giá trị ban đầu của lực cản lùi: (R₀)...................................................................................................................................................... 87

2.4.3. Giá trị lớn nhất của lực cản lùi: ................................................................................................................................................................... 88

2.4.4. Giá trị cuối cùng của lực cản lùi: (R_l)........................................................................................................................................................... 89

2.4.5. Tính toán chuyển động lùi bị hãm................................................................................................................................................................ 90

2.5. Tính toán lực hãm lùi thủy lực F_e khi bắn....................................................................................................................................................... 98

2.5.1. Số liệu ban đầu............................................................................................................................................................................................ 99

2.5.2. Tính toán lực hãm lùi thủy lực F_e khi bắn.................................................................................................................................................. 100

2.6. Ảnh hưởng của độ mòn khe hở vòng điều tiết – cán điều tiết đến chuyển động lùi pháo nòng dài 85mm D44........................................... 103

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2....................................................................................................................................................................................... 106

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HÃM LÙI – ĐẨY LÊN PHÁO NÒNG DÀI 85mm D44............ 107

3.1. Mục đích, yêu cầu và phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng................................................................................................................107

3.1.1. Mục đích..................................................................................................................................................................................................... 107

3.1.2. Yêu cầu...................................................................................................................................................................................................... 107

3.1.3. Phương pháp............................................................................................................................................................................................. 107

3.2. Quá trình kiểm tra đánh giá chất lượng hệ hãm lùi - đẩy lên........................................................................................................................ 108

3.2.1. Sơ đồ kiểm tra đánh giá chất lượng hệ hãm lùi - đẩy lên.......................................................................................................................... 108

3.2.2. Yêu cầu kỹ thuật........................................................................................................................................................................................ 109

3.2.3. Dụng cụ...................................................................................................................................................................................................... 110

3.2.4. Phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng.............................................................................................................................................. 114

3.2.5. Những điểm lưu ý khi kiểm tra kỹ thuật hãm lùi - đẩy lên.......................................................................................................................... 121

3.3. Đánh giá, phân cấp chất lượng..................................................................................................................................................................... 122

3.3.1. Mục đích..................................................................................................................................................................................................... 122

3.3.2. Yêu cầu...................................................................................................................................................................................................... 122

3.3.3. Quy định phân cấp chung.......................................................................................................................................................................... 122

3.3.4. Qui định phân cấp pháo cụ thể đối với hãm lùi - đẩy lên........................................................................................................................... 123

3.4. Bắn đạn nước kiểm tra kỹ thuật.................................................................................................................................................................... 123

3.4.1. Qui định kỹ thuật bắn đạn nước................................................................................................................................................................. 123

3.4.2. Điều kiện kỹ thuật bắn đạn nước............................................................................................................................................................... 124

3.4.3. Công tác chuẩn bị...................................................................................................................................................................................... 125

3.4.4. Kéo pháo trên đường................................................................................................................................................................................ 126

3.4.5. Đặt pháo, bắn............................................................................................................................................................................................ 126

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...................................................................................................................................................................................... 129

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................................................................................................................. 130

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................................................................................................... 131

PHỤ LỤC............................................................................................................................................................................................................ 132

LỜI NÓI ĐẦU

1. Lý do chọn đồ án

Việc nghiên cứu pháo nòng dài 85mm D44 giúp cho việc khai thác sử dụng được hiệu quả, tiết kiệm được ngân sách cho chi tiêu Quốc phòng và hạn chế mất an toàn trong quá trình khai thác sử dụng. Đối với pháo mặt đất nói chung và pháo nòng dài 85mm D44 nói riêng thì bộ phận hãm lùi - đẩy lên là bộ phận có kết cấu đặc biệt, đóng vai trò là liên kết đàn hồi giữa thân pháo và máng pháo, cần phải được quan tâm đặc biệt để đảm bảo lượng dự trữ kỹ thuật của các thông số kết cấu của máy hãm lùi, đẩy lên. Vì thế, việc tính toán lực hãm lùi thủy lực Φ_e là rất cần thiết đến việc khai thác và sử dụng pháo. Từ sự nghiên cứu tìm tòi của bản thân và định hướng của giáo viên hướng dẫn bản thân nhận thấy việc kiểm tra đánh giá chất lượng hãm lùi – đẩy lên là việc làm vô cùng quan trọng và có ý nghĩa quyết định tới khả năng hoạt động của pháo do vậy, tôi quyết định chọn đề tài " Nghiên cứu kết cấu và xây dựng quy trình kiểm tra đánh giá chất lượng hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44".  Với hàm lượng kiến thức được đào tạo, cùng với sự giúp đỡ của các thầy Khoa Vũ khí là điều kiện để tôi làm được đồ án tốt nghiệp này.

2. Mục tiêu của đồ án

- Khái quát chung về pháo và đặc điểm cấu tạo của hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44;

- Tính toán lực hãm lùi thủy lực Φ_e khi bắn;

- Xây dựng quy trình kiểm tra đánh giá chất lượng hệ hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Pháo nòng dài 85mm D44 của Liên Xô.

- Phạm vi nghiên cứu: Hệ hãm lùi - đẩy lên của pháo.

4. Phương pháp nghiên cứu, lựa chọn giải pháp công nghệ

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Nghiên cứu lý thuyết, kết hợp với nghiên cứu mô hình để khảo sát kết cấu;

+ Thu thập, tập hợp xử lý các kết quả thu được;

+ Tham khảo các đồ án liên quan, nghiên cứu các tài liệu của Tổng Cục kỹ thuật và Bộ Quốc phòng.

- Giải pháp công nghệ: Sử dụng các phần mềm hỗ trợ như: Solidwork, Matlab, Photoshop CS6 để thuận lợi cho quá trình nghiên cứu đồ án.

5. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đồ án

Hiện nay đã có nhiều đồ án, đề tài nghiên cứu về hãm lùi, đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44 của Liên Xô ở nước ta với các nội dung như:

- “Đánh giá độ tin cậy của hãm lùi - đẩy lên theo tham số lùi bị hãm pháo nòng dài 85mm D44”;

- “Khảo sát hệ hãm lùi - đẩy lên của pháo nòng dài 85mm D44 ”.

6. Dự kiến sản phẩm của đồ án

- Bản thuyết minh;

- Bản vẽ:

+ Bản vẽ lắp máy hãm lùi pháo nòng dài 85mm D44: A₀;

+ Bản vẽ lắp máy đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44: A₀;

+ Bản vẽ nguyên lý làm việc của máy hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44: A₀;

+ Bản vẽ đồ thị lực hãm lùi thủy lực Φ_e theo quãng đường lùi: A₀;

+ Bản vẽ quy trình kiểm tra kỹ thuật hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44: A₀.

- Phiếu công nghệ quy trình kiểm tra kỹ thuật hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44: A_3.

7. Kết cấu của đồ án

Gồm 3 chương:

- Chương 1: Khái quát chung về pháo và đặc điểm cấu tạo của hãm lùi – đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44

Chương này sẽ khảo sát về đặc điểm cấu tạo, tính năng kỹ, chiến thuật và đi sâu nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo của hãm lùi – đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44.

- Chương 2: Tính toán lực hãm lùi thủy lực Φ_e khi bắn

Chương này sẽ đi sâu vào việc xác định tốc độ lùi của pháo và tính toán lực hãm lùi thủy lực Φ_e khi bắn.

- Chương 3: Xây dựng quy trình kiểm tra đánh giá chất lượng hệ hãm lùi – đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44

Chương này sẽ xây dựng quy trình kiểm tra đánh giá chất lượng và lập phiếu quy trình công nghệ kiểm tra kỹ thuật hệ hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44.

CHƯƠNG 1

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHÁO VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA HÃM LÙI – ĐẨY LÊN PHÁO NÒNG DÀI 85mm D44

1.1. Khảo sát về pháo nòng dài 85mm D44

1.1.1. Công dụng

Pháo nòng dài 85mm D44 do Liên Xô thiết kế, chế tạo từ năm 1944. Theo biên chế chính thức cấp sư đoàn có nhiệm vụ:

- Chế áp và tiêu diệt sinh lực địch;

- Chế áp và tiêu diệt các phương tiện hoả lực của địch;

- Phá hủy các công sự dã chiến, các vật cản của địch;

1.1.2. Đặc điểm cấu tạo

Pháo nòng dài 85mm D44 do Liên Xô (cũ) thiết kế chế tạo vào năm 1944 và được ký hiệu là Đ-44. Vào năm 1956 Trung Quốc cũng chế tạo theo mẫu của Liên Xô. Trong quân đội ta, pháo này được trang bị vào từ lâu và được ký hiệu là CH - 8.

- Nòng pháo kiểu nòng đơn;

- Khoá nòng kiểu then đứng nửa tự động;

- Hãm lùi kiểu vòng điều tiết, cán điều tiết;

- Đẩy lên kiểu dầu hơi;

- Máy ngắm kiểu không độc lập (phụ thuộc);

- Bộ phận tầm kiểu trục vít bánh vít;

- Bộ phận hướng kiểu trục vít đai ốc.

1.1.3. Các số liệu kỹ, chiến thuật của pháo nòng dài 85mm D44

Số liệu kỹ, chiến thuật của pháo nòng dài 85mm D44 như bảng 1.1.

1.2. Cấu tạo chung của pháo nòng dài 85mm D44

- Pháo nòng dài 85mm D44 được chia thành hai phần lớn là: thân pháo và giá pháo. Có thể biểu diễn như hình 1.3.

1.2.1. Phần thân pháo

- Nòng pháo: Định hướng cho đầu đạn bay đến mục tiêu, cùng với vỏ đạn tạo thành buồng đốt thuốc phóng, tạo cho đầu đạn có sơ tốc và vận tốc quay để ổn định trên đường bay.

- Khóa nòng: Cùng với vỏ đạn bịt kín khí thuốc phía sau đuôi nòng; mổ cò phát hỏa; hất vỏ đạn ra ngoài sau mỗi phát bắn; tự động đóng khóa khi nạp đạn, mở khóa khi khối lùi tiến lên hết.

- Hộp khóa nòng: Là nơi để lắp khóa nòng, nòng, bộ phận bán tự động và hệ hãm lùi - đẩy lên.

1.2.2. Phần giá pháo

- Máng pháo: Định hướng cho thân pháo chuyển động khi bắn; liên kết các bộ phận hãm lùi đẩy lên, vành răng tầm, bộ phận ngắm, lá chắn bảo hiểm, lá chắn di dộng,...

- Máy hãm lùi: Ống hãm lùi lắp trên hộp khóa nòng. Còn cán piston cố định trên máng pháo. Dùng để tiêu hao động năng của khối lùi khi bắn và tham gia hãm đẩy lên khi khối lùi được đẩy lên.

- Máy đẩy lên: Ống đẩy lên lắp trên hộp khóa nòng. Còn cán piston cố định trên máng pháo. Dùng để đẩy khối lùi về vị trí ban đầu sau mỗi phát bắn.

- Bệ trên: Làm tâm quay cho khối lên xuống chuyển động; để lắp khối lên xuống bộ phận tầm, hướng, cân bằng, lá chắn.

- Cơ cấu tầm: Cùng với bộ phận ngắm lấy góc bắn về tầm cho pháo; giữ chắc thân pháo ở góc tầm đã lấy.

- Cơ cấu hướng: Cùng với bộ phận ngắm lấy góc bắn về hướng cho pháo 27°; giữ thân pháo ở góc hướng đã lấy.

1.3. Máy hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44

1.3.1. Công dụng của hệ hãm lùi - đẩy lên

- Tiêu hao năng lượng lùi cho khối lùi, làm giảm lực tác dụng lên giá pháo và khống chế khối lùi lùi với độ dài lùi nhất định khi bắn;

- Đẩy khối lùi về vị trí ban đầu trước khi bắn và giữ chắc khối lùi ở vị trí trên cùng với mọi góc bắn;

- Khống chế chuyển động đẩy lên của khối lùi, để khối lùi trở về êm, tránh va đập mạnh vào máng pháo, làm mất ổn định cho pháo;

- Để thực hiện những nhiệm vụ trên, hệ hãm lùi – đẩy lên có các bộ phận cơ bản sau: Máy hãm lùi, máy đẩy lên và bộ phận hãm đẩy lên;

- Kết cấu đơn giản, thuận tiện chế tạo và khai thác, có thể điều chỉnh, tháo lắp nhanh chóng, dễ dàng.

1.3.3. Phân loại hệ hãm lùi - đẩy lên

- Bộ phận hãm lùi và bộ phận hãm đẩy lên bố trí chung (gọi là máy hãm lùi). Bộ phận đẩy lên bố trí riêng (gọi là máy đẩy lên). Hệ hãm lùi - đẩy lên bố trí theo cách này gọi là hệ hãm lùi - đẩy lên riêng biệt;

- Bộ phận hãm lùi, hãm đẩy lên và bộ phận đẩy lên bố trí chung. Gọi là hệ hãm lùi - đẩy lên kết hợp;

- Đối với các loại pháo hiện nay, máy hãm lùi đều làm việc theo nguyên lý thủy lực, nên thường gọi là máy hãm lùi thủy lực. Đặc điểm của máy hãm lùi thủy lực là qui luật lực hãm lùi được tạo ra nhờ việc khống chế dòng dầu chảy qua khe hẹp có tiết diện thay đổi;

1.3.5. Máy đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44

1.3.2.1. Công dụng

- Máy đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44 kiểu khí nén để tích trữ năng lượng đẩy lên và dùng dầu để bịt kín khí.

1.3.2.2. Cấu tạo

- Gồm có:

+ Hệ thống ống;

+ Cán đẩy lên (8) và piston;

+ Cơ cấu điều tiết;

1.3.6. Nguyên lý hoạt động hệ hãm lùi - đẩy lên pháo 85mm D44

- Khi bắn dưới tác dụng của hợp lực khí thuốc, thân pháo mang theo ống hãm lùi, cán điều tiết và ống đẩy lên cùng lùi. Còn cán hãm lùi và cán đẩy lên cố định trên máng pháo nên đứng yên. Sau khi lùi kết thúc, dưới tác dụng của lực đẩy lên thân pháo, ống hãm lùi và ống đẩy lên được đẩy về vị trí ban đầu.

1.3.6.1. Chuyển động của máy hãm lùi và máy đẩy lên khi thân pháo lùi

a) Máy hãm lùi:

- Khi thân pháo lùi, ống hãm lùi và cán điều tiết cùng lùi. Dầu ở khoang trước bị dồn ép, chảy qua 6 lỗ xiên trên thân piston. Sau đó chia làm hai đường:

- Đường thứ 1: Qua khe hở giữa vòng điều tiết và cán điều tiết chảy vào khoang sau. Dầu chảy qua đường này tạo ra lực cản tương đối lớn thực hiện hãm lùi. Khe hở giữa vòng điều tiết và cán điều tiết nhỏ dần theo hành trình lùi của thân pháo, tốc độ lùi của thân pháo giảm dần đến bằng không, thân pháo ngừng lại.

b) Máy đẩy lên:

 - Khi thân pháo lùi mang theo ống đẩy lên cùng lùi. Piston dồn dầu từ ống trong, đẩy nắp van điều tiết về trước, lò xo van điều tiết nén lại, dầu chảy từ ống trong ra ống giữa, ra ống ngoài, chiếm thể tích của ống ngoài làm cho khí bị nén lại, áp suất ống ngoài tăng lên.

- Áp suất càng tăng, dầu chảy từ ống trong ra ống ngoài càng khó khăn sinh ra lực cản tiêu hao một phần năng lượng lùi cho khối lùi, đồng thời nén khí tích trữ năng lượng để chuẩn bị đẩy thân pháo về vị trí cũ.

1.3.6.2. Chuyển động của máy hãm lùi và máy đẩy lên khi thân pháo đẩy lên

 a) Máy đẩy lên:

- Sau khi khối lùi lùi hết hành trình, dưới tác dụng của lực giãn lò xo van điều tiết giãn ra đẩy nắp van tỳ sát vào đáy ống nối. Đồng thời khí nén trong máy đẩy lên giãn ra dồn dầu từ ống ngoài chảy vào ống giữa, qua 12 lỗ nhỏ trên nắp van điều tiết chảy vào ống trong tác dụng vào bề mặt làm việc của piston.

b) Máy hãm lùi:

- Khi đẩy lên ống hãm lùi được đẩy lên cùng với ống đẩy lên và thân pháo. Dầu từ khoang sau chảy qua khe hở giữa vòng điều tiết và cán điều tiết qua 6 lỗ chếch trên thân piston trở về khoang trước.

- Ngoài ra, hai miếng đệm giảm va trên máng pháo cũng làm giảm bớt sức va của thân pháo lên máng pháo khi đẩy lên hết.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Qua nghiên cứu đặc điểm cấu tạo chung của pháo và đặc biệt là hệ hãm lùi đẩy lên, trước hết giúp cho bản thân tôi hiểu rõ hơn về pháo nòng dài 85mm  D44, đồng thời nắm được ưu điểm, khuyết điểm của hệ hãm lùi – đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44:

- Máy đẩy lên có các ống tham gia chuyển động lùi còn cán đẩy lên liên kết với máng cố định thì phải bổ sung thêm một ống nữa là ống trung gian (ống giữa). Nhờ có ống trung gian mà bảo đảm dầu được tới bộ phận bịt kín cán đẩy lên ở mọi góc tầm và chỉ cần một lượng dầu tương đối nhỏ trong máy đẩy lên.

- Máy hãm lùi kiều cán điều tiết:

Thực hiện các nội dung trên nhằm phục vụ cho việc tính toán lực hãm lùi thủy lực F_e trong chương 2 và xây dựng quy trình kiểm tra đánh giá chất lượng hệ hãm lùi - đẩy lên trong chương 3.

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN LỰC HÃM LÙI Φ_e KHI BẮN

2.1. Cơ sở tính toán lực hãm lùi thủy lực Φ_e khi bắn

2.1.1. Cơ sở tính toán

2.1.1.1. Các định luật thủy lực cơ bản

a) Định luật Béc-nu-li: Xét tại các tiết diện 1-1 và 2-2.

Đối với một đơn vị trọng lượng chất lỏng (dầu) thỏa mãn phương trình Béc-nu-li có dạng:                            

Z₁+p₁/γ+w₁²/2g = Z₂+p₂/γ+w₂²/2g+h          (2.1)

Trong đó: Z₁, Z₂  - Độ cao của trọng tâm các tiết diện xét so p₁, p₂ với mức qui ước O-O;

- Áp suất của chất lỏng tại tiết diện 1-1 và 2-2;

w₁, w₂ - Vận tốc trung bình tại tiết diện 1-1 và 2-2;

g - Trọng lượng riêng của chất lỏng;

h - Tổng tổn thất áp lực trên đoạn 1-1 và 2-2.

b) Định luật lưu lượng không đổi

Xét dòng chảy chất lỏng đi qua các tiết diện khác nhau. Dòng chất lỏng đi qua các tiết diện khác nhau phải thỏa mãn biểu thức:

α₁.a₁.w₁= α₂.a₂.w₂ = …. α_i.a_i.w_i = α_n.a_n.w_n

Trong đó:      

a_i - Hệ số thắt dòng khi qua tiết diện thứ i;

a_i - Diện tích tiết diện thứ i;

w_i - Vận tốc trung bình của chất lỏng tại tiết diện thứ i.

Hệ số thắt dòng được xác định bằng thực nghiệm theo công thức:

αi = a_mqx/a_i                      (2.3)

2.1.1.3. Biểu thức lực hãm lùi thủy lực F_e

Sơ đồ tính toán sử dụng hình 2.3:

Trong đó:

D - Đường kính trong của ống hãm lùi;

d - Đường kính ngoài của cán piston;

d₁ - Đường kính trong của cán piston;

d_v - Đường kính trong của vòng điều tiết;

d - Đường kính của cán điều tiết, luôn thay đổi theo chiều dài.

Trong quá trình lùi thì khoang (II) luôn xuất hiện khoảng chân không nên áp suất p₂ luôn bằng 0, do đó biểu thức tổng quát của lực cản lùi thủy lực F_e được xác định như sau:

F_e = p₁.A₁+p₁(A_d-A_v) –p₃.A_d                    (2.10)

F_e = p₁.(A₁-A_v) + (p₁- p₃).A_d                      (2.11)

Từ (2.11) cho thấy để thành lập được biểu thức cụ thể của lực hãm lùi thủy lực F_e cần phải xác định được giá trị p₁ và p₃. Áp suất p₁ được xác định từ phương trình Béc-nu-li đối với dòng dầu chảy từ khoang I sang khoang II.

Tốc độ dòng dầu w₂ được xác định từ phương trình lưu lượng không đổi đối với dòng dầu chảy từ khoang I sang khoang II:

A₁.dX = α.a.w₁.dt+A_δ.dX                         (2.15)

Trong phương trình trên:

- A₁ dX: Lượng dầu bị dồn khỏi khoang (I) trong thời gian dt;

- a.a.w₂dt: Lượng dầu chảy về khoang (II) trong thời gian dt;

- A_d dX: Lượng dầu chảy về khoang (III) để bù vào khoảng trống do cán điều tiết bị rút ra một đoạn dX;

- a : Hệ số thắt dòng đối với dòng chính.

Tốc độ dầu chảy vào khoang (III) được xác định từ phương trình lưu lượng không đổi:

A_ddX = α₃.Ω.w₃.dt                             (2.22)

Trong phương trình (2.22) vế trái chính là thể tích dầu cần phải điền vào khoảng trống trong khoang (III) trong khoảng thời gian dt. Vế phải là lượng dầu chảy qua tiết diện W để bù vào khoảng trống trong khoảng thời gian dt.

2.1.2. Tính lùi tự do

Chuyển động của khối lùi khi không kể đến lực cản lùi được gọi là lùi tự do. Phương trình vi phân chuyển động của khối lùi khi lùi tự do có dạng tổng quát như sau:

M₀.dW/dt = P_lg                    (2.30)

Trong đó: W -  Tốc độ lùi tự do.

Lực P_lg biến thiên theo qui luật khác nhau trong quá trình gây ra chuyển động động của khối lùi. Vì thế, để nghiên cứu phải phân chia quá trình lùi tự do ra làm ba thời kỳ phù hợp với qui luật của lực P_lg như hình 2.4.

Trong đó:

Thời kỳ thứ nhất I: Thời kỳ đầu đạn chuyển động trong nòng;

Thời kỳ thứ hai II: Thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc;

Thời kỳ thứ ba III: Thời kỳ khối lùi chuyển động theo quán tính;

P_lgo  - Giá trị P_lg ứng với thời điểm đai đạn cắt hoàn toàn vào rãnh xoắn nòng;

P_lgm - Giá trị P_lg lớn nhất ứng với thời điểm áp suất đạt giá trị lớn nhất;

P_lgd - Giá trị P_lg ứng với thời điểm ngay trước khi đầu đạn rời miệng nòng;

P_d - Giá trị P_lg ứng với thời điểm ngay sau khi đầu đàn rời miệng nòng;

t_I = t_d, t_II = t, và t_III là các khoảng thời gian ứng với ba thời kỳ trên.

2.1.2.1. Tính lùi tự do trong thời kỳ thứ nhất

Do P_lg thay đổi rất phức tạp, chưa thiết lập được biểu thức giải tích nên không thể tích phân (2.30) để xác định tốc độ lùi W và quãng đường lùi L.

Hệ thống nghiên cứu gồm: khối lùi, đầu đạn, khí thuốc và các hạt thuốc chưa cháy, lực P_lg là nội lực. Với hệ thống này, có thể giải bài toán bằng phương pháp động lượng. Trong quá trình đầu đạn chuyển động trong nòng, ngoại lực tác dụng lên hệ thống bằng không và vì thế động lượng của hệ thống sẽ được bảo toàn và bằng không.

- Khối lượng thuốc phóng được phân bố đều giữa đáy nòng và đáy đạn;

- Tốc độ chuyển động của các sản phẩm cháy và các hạt thuốc chưa cháy hết từ tiết diện này tới tiết diện khác của khoảng không gian sau đáy đạn thay đổi theo qui luật tuyến tính.

Bởi vì trong hệ thống được xét lực P_lg là nội lực, còn các lực bên ngoài bằng không nên sự thay đổi động lượng K của hệ bằng không, tức là: dK = 0 hay là K = const

Vì trước khi bắn động lượng của hệ đã bằng không, vậy sau khi bắn nó cũng bằng không, cho nên ta có thể viết được phương trình động lượng của hệ thống tại bất kỳ thời điểm nào trong thời kỳ thứ nhất:

K = (M₀+0,5μ).W – (m+0,5μ).(v-W) = 0                  (2.31)

Trong đó:

M₀ - Khối lượng của khối lùi;

m - Khối lượng của đầu đạn;

m - Khối lượng của thuốc phóng;

v - Vận tốc tương đối của đầu đạn so với nòng;

(v-W) = W - Tốc độ chuyển động tuyệt đối của đầu đạn.

Từ (2.31) xác định ta được tốc độ lùi tự do:

W = (m+0,5μ)/ (M₀+m+μ).v                    (2.32)

Biểu thức (2.32) và (2.33) viết gọn lại như sau:

W = C_m.v

L = C_m.l

Các giá trị tốc độ chuyển động của đầu đạn và quãng đường đạn chuyển động trong nòng được xác định từ giải bài toán thuật phóng trong. Từ biểu thức (2.32) và (2.33) sẽ xác định được tốc độ và quãng đường lùi tự do ở bất kỳ thời điểm nào trong thời kỳ thứ nhất.

Khi biết sơ tốc v_o của đầu đạn (tốc độ tuyệt đối của đầu đạn lúc rời miệng nòng), có thể tính được tốc độ lùi tự do vào lúc đầu đạn rời miệng nòng W_d.

Tại thời điểm đầu đạn rời miệng nòng: v₀ = v – W:

W_d = (m+0,5μ)/ (M₀+0,5μ).v₀                    (2.35)

Nếu coi m << M₀ thì có thể bỏ qua số hạng 0,5m ở dưới mẫu số biểu thức (2.35) được viết lại là:

W_d = (q+0,5ω/Q₀).v₀                                   (2.36)

2.1.2.3. Tính lùi tự do có kể đến ảnh hưởng của loa hãm lùi

Phần lớn các loại pháo mặt đất được lắp thêm loa hãm lùi nhằm giảm lực giật lùi của phát bắn tác dụng lên giá, nhờ đó mà nâng cao độ ổn định cho pháo khi bắn và giảm chiều dài lùi của khối lùi. Bỏ qua ảnh hưởng của loa hãm lùi đối với chuyển động của đầu đạn và quy luật của lực P_lg trong thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc ta vẫn sử dụng qui luật Bơ-ra-vin để tính toán.

a) Các đại lượng đặc trưng của loa hãm lùi

Đồ thị cho thấy rằng:

- Lượng tăng của tốc độ lùi trong khoảng thời gian t:

+ Khi không có loa hãm lùi:

DW =W_t – W_d  > 0                          (2.61)

+ Khi có loa hãm lùi:

DW_e =W_te – W_d  có thể > 0 hoặc < 0                       (2.62)

Ngoài những tác dụng có lợi như đã trình bày ở trên thì loa hãm lùi còn gây khó khăn khi sử dụng như: tạo ra sóng xung kích, khói, bụi của các luồng khí thuốc phụt qua các cửa loa.Vì vậy, khi chọn hiệu suất của loa hãm lùi phải chú ý đến cả hai ảnh hưởng có tính mâu thuẫn này. Các loại pháo hiện nay dùng loa hãm lùi có hiệu suất nằm trong khoảng (25¸50)%, một số trường hợp có thể đạt đến (70 - 80)%.

- Đặc trưng xung lượng của loa hãm lùi được tính bằng tỷ số giữa xung lượng của lực P_lg khi có loa hãm lùi và khi không có loa hãm lùi trong khoảng thời gian t:

* Đặc trưng xung lượng:

X = J₀/J                (2.63)

Trong đó:

J_e - Xung lượng của lực (  là lực P_lg trong thời kỳ tác dụng sau cùng khi có loa hãm lùi) trong khoảng thời gian t.

J - Xung lượng của lực P_lg trong khoảng thời gian t.

Khi đã biết đặc trưng xung lượng của loa hãm lùi, sẽ tính được lực của khí thuốc tác dụng lên loa hãm lùi dùng để tính bền cho mối ghép giữa loa hãm lùi với nòng như sau:

R_e = Pd-P_d^’ = (1-X)P_d

* Các đặc trưng kết cấu:

Đặc trưng về kết cấu của loa hãm lùi được biểu thị bằng tỉ số giữa hệ số tác dụng của khí thuốc lên khối lùi khi có loa hãm lùi và khi không có loa hãm lùi:

α = β₀/β                                         (2.70)

Trong đó: b_e là hệ số tác dụng của khí thuốc lên khối lùi khi có loa hãm lùi.

Kết hợp biểu thức trên với biểu thức (2.70) lập được biểu thức biểu thị mối quan hệ giữa đặc trưng xung lượng với đặc tính kết cấu:

X = αβ-0,5/β-0,5                            (2.75)

b) Tính lùi tự do có kể đến ảnh hưởng của loa hãm lùi

Biết rằng, loa hãm lùi chỉ ảnh hưởng đến chuyển động của khối lùi trong thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc. Quyết định bởi lực khí thuốc tác dụng lên khối lùi trong trường hợp đó: P_lg^’ = X.P_lg

Cuối thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc sẽ có:

W_τc=W_d+(X.d/M₀).P_d                          (2.78)

L_τc + W_dτ+(Xb/M₀)P_d(τ-b)                      (2.79)

2.1.3. Tính lùi bị hãm

2.1.3.1. Khái niệm về lùi bị hãm

Chuyển động của khối lùi khi có kể đến ảnh hưởng của các lực cản chuyển động lùi của khối lùi gọi là lùi bị hãm.

Phương trình vi phân chuyển động của khối lùi khi kể đến các lực cản có dạng tổng quát như sau:

M₀.dV/dt = P_lg - R

Trong đó:

V- Tốc độ lùi bị hãm;

R- Hợp các lực cản chuyển động của khối lùi.

 Tiến hành khảo sát theo ba thời kỳ giống như lùi tự do để xác định công thức tính tốc độ lùi V và quãng đường lùi X trong các thời kỳ đó.

2.1.3.3. Tính lực cản lùi R

Khi tính toán thiết kế máy hãm lùi, chọn lực cản lùi R theo một qui luật nào

đó cho trước thỏa mãn những điều kiện nhất định và qui luật đó được thực hiện nhờ máy hãm lùi.

Qui luật lực cản lùi R khi chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

- Giá trị lực cản lùi R không được vượt quá giới hạn ổn định nhằm bảo đảm ổn định cho pháo khi bắn;

- Hãm êm chuyển động của khối lùi, nghĩa là năng lượng của khối lùi phải được thu hút hoàn toàn trên chiều dài lùi hoặc trong thời gian lùi cho trước;

- Trong điều kiện cho phép giảm tối thiểu tải trọng tác dụng lên giá, để cho giá có kết cấu gọn, nhẹ nhằm nâng cao tính cơ động của pháo;

* Qui luật lực cản lùi đối với pháo dã chiến:

- Trong thời kỳ đầu lực cản lùi R_(t) có qui luật giống như pháo cố định.

- Trong thời kỳ thứ hai: R không đổi và được lấy bằng R_max mà đại lượng của nó bị giới hạn từ điều kiện ổn định của pháo khi bắn.

- Trong thời kỳ thứ ba: lực cản lùi R cũng bị hạn chế bởi điều kiện ổn định của pháo giảm từ R_max đến R_l, thường lấy theo qui luật tuyến tính.

2.1.3.4. Tính toán chuyển động lùi

a) Tính lùi bị hãm trong thời kỳ thứ nhất

Sau khi tích phân và biến đổi sẽ được biểu thức cuối cùng để tính tốc độ và quãng đường lùi bị hãm trong thời kỳ thứ nhất như sau:

V = W-1/M₀(At-B/ksinkt)                  (2.93)

X = L -1/M₀[At²/2-B/k²(1-coskt)]    (2.94)

Trong tính toán cần phải xác định tốc độ và quãng đường lùi tại thời điểm áp suất đạt giá trị lớn nhất t_m và thời điểm đầu đạn rời miệng nòng t_d.

c) Tính lùi bị hãm trong thời kỳ thứ ba                  

Trong thời kỳ thứ ba, phương trình vi phân của chuyển động lùi có dạng:

dV/dt = - R_max/M₀                          (2.101)

Tích phân biểu thức (2.101) với các cận phù hợp: t = (0…t), V = (V_t…V) và  X = (X_t…X), sẽ được công thức tính tốc độ và quãng đường lùi bị hãm trong thời kỳ thứ ba.

Khoảng thời gian trong thời kỳ thứ ba được tính từ biểu thức (2.102) khi cho V = 0:

TIII = M₀.V_τ/R_max                  (2.104)

Vậy tổng thời gian của quá trình sẽ lùi:

T_e = t_d + t + t_III                      (2.105)

Qui luật của R đối với pháo dã chiến trong thời kỳ thứ ba theo qui luật tuyến tính. Dựa vào qui luật trên hình 2.10, xác định được biểu thức của lực cản lùi.

2.1.3.5. Tính toán các giá trị đặc trưng của lực cản lùi

Để tính chuyển động lùi cần phải xác định các giá trị đặc trưng của lực cản lùi: R₀, R_max, R_l và quãng đường lùi l.

a) Giá trị ban đầu của lực cản lùi R₀

Giá trị ban đầu của lực cản lùi R_o được xác định từ biểu thức tổng quát của lực cản lùi trên cơ sở phân tích kết cấu: Biểu thức này được minh họa bằng đồ thị hình 2.11:

R = P + Fe + Rf  - Q₀sinφ            (2.110)

Trong đó:

P - Lực của máy đẩy lên;

F_e - Lực hãm thủy lực của máy hãm lùi;

R_f  - Hợp lực ma sát đặt lên khối lùi. Bao gồm lực ma sát ở mặt định hướng của máng F_m và ở các ổ bịt kín của máy hãm lùi và đẩy lên F_b. R_f  được xác định bằng công thức sau: R_f = F_m + F_b = f.Q_o.cosj + g.Q_o.

Hay:              

R_f = Q_o.(f.cosj + g)                         (2.111)

Trong đó:      

f - Hệ số ma sát ở máng định hướng của máng, thường lấy f = 0,16 ¸ 0,2;

g - Hệ số tỉ lệ của lực ma sát so với trọng lượng của khối lùi, trong tính toán thường lấy: g = 0,2 ¸ 0,4.

Biểu thức xác định giá trị ban đầu của lực cản lùi R₀ có dạng:

Trong đó:

R_o = F_eo + P_o + R_fo – Q_o sinj                         (2.112)

- Lực hãm lùi thủy lực F_e của máy hãm lùi chỉ xuất hiện trong quá trình lùi của khối lùi (V > 0). Vì thế tại thời điểm ban đầu F_eo = 0 (giá trị lực hãm thủy lực khi khối lùi đứng yên).

- R_fo- Giá trị ban đầu của hợp lực ma sát, lấy gần đúng bằng R_f theo (2.111).

- P_o- Lực ban đầu của máy đẩy lên. Nó là lực nén của lò xo hoặc khí nén và được xác định từ điều kiện đẩy lên lên tin cậy: đẩy khối lùi về vị trí cũ ở giai đoạn đẩy lên cuối cùng một cách tin cậy:

P_o = 1,1Q_o.(sinj_max + f cosj_max + g)              (2.113)

Qua phân tích, biểu thức để xác định R_o sẽ là:

R_o = P_o + Q_o.(f.cosj + g) – Q_o sinj                  (2.114)

c) Giá trị cuối cùng của lực cản lùi R_l

* Đối với pháo dã chiến:

R_l được xác định từ điều kiện ổn định khi lùi vào thời điểm cuối cùng:

R_λ = m.R_gh = m,(Qb.D₀-Q₀.λ.cosφ_gh     (2.116)

e) Chiều dài lùi l

Đối với pháo dã chiến để xác định chiều dài lùi l, người ta thông qua mối quan hệ về phương diện năng lượng giữa R và l.

Từ (2.127) suy ra chiều dài lùi:

λ = (M₀.V _λ²)/R_max+R _λ) + X _λ (2.118)

Thay biểu thức của R_max, R_l từ (2.115) và (2.116) vào phương trình trên sẽ được một phương trình bậc hai đối với l có dạng sau:

A λ² – B λ + C = 0         (2.119)

Trong đó:

A = Q_o.cosj_gh

B = 2Q_b D_o

Đưa giá trị của l vào biểu thức (2.116) tính được R_l. Đồng thời l còn được dùng để kiểm tra điều kiện không chạm đất của đuôi nòng khi bắn ở góc tầm lớn nhất. Điều kiện đó là: l < l_gh với l_gh là chiều dài lùi cho phép khi góc tầm lớn nhất.

2.2. Giải bài toán thuật phóng trong

2.2.1. Các giả thiết cơ bản

- Việc giải bài toán thuật phóng trong nhằm xác định quy luật biến thiên của áp suất khí thuốc trong nòng súng phụ thuộc vào thời gian P(t) hoặc phụ thuộc vào quãng đường đạn chạy trong nòng P(L), qui luật biến đổi của vận tốc chuyển động ra của đầu đạn trong lòng nòng V(t) hoặc V(L) trên cơ sở đó tính toán thiết kế nòng súng.

- Hiện tượng bắn của súng pháo là tập hợp các hiện tượng và các quá trình xảy ra trong hệ thống gồm nòng, liều thuốc phóng và đạn từ khi liều thuốc bắt đầu cháy đến khi đạn ra khỏi nòng. Trên quan điểm xem súng pháo là những máy nhiệt thì hiện tượng bắn của súng pháo chính là toàn bộ sự làm việc của loại máy nhiệt này với các quá trình cơ sở và những mối liên hệ bên trong và bên ngoài của nó.

- Thuốc cháy theo quy luật hình học và tốc độ cháy của thuốc phóng được biểu diễn bởi công thức: u = u₁.p (cháy theo quy luật tuyến tính);

- Các công 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) gần đúng là: v₀= 0; l­₀= 0; t­₀= 0; p = p₀.

2.2.4. Phương pháp và phần mềm giải bài toán thuật phóng trong

2.2.4.1. Phương pháp giải bài toán thuật phóng trong

Hiện nay có 4 phương pháp giải bài toán cơ bản thuật phóng trong như phương pháp giải tích, phương pháp giải bằng bảng, phương pháp số giải trên máy tính và phương pháp giải bằng kinh nghiệm kết hợp với thực nghiệm. Trong đồ án này tôi áp dụng phương pháp số để giải.

Có nhiều phương pháp tích phân bằng số có thể áp dụng để giải bài toán cơ bản thuật phóng trong. Trong đồ án này tôi áp dụng phương pháp Runghe-Kuta, đây là phương pháp hiện đang được sử dụng phổ biến nhất vì nó rất dễ chương trình hóa trên máy tính.

2.2.4.2. Giải bài toán thuật phóng trong bằng phần mềm Matlab

a) Giải bài toán theo phương pháp Runge-kuta

- Giả sử có hệ n phương trình vi phân thường cấp 1:

dy_i/dx = f_i(x,y₁,y₂,…myn); i = 1, 2,…,2.

Với nghiệm ở điểm x_m đã biết là y_i..m.

- Để tìm nghiệm tại điểm x_m+1 = x_m + h, Runghe - Kuta đã đưa ra công thức gần đúng với độ chính xác đến 0.(h⁵).

y_im+1 = y_im+1/6(k_1i+2k_2i+2k_3i+k_4i)

b) Chương trình giải bài toán thuật phóng trong bằng phần mềm matlab

Sơ đồ khối của chương trình giải bài toán thuật phóng trong như hình 2.12.

2.2.5. Kết quả bài toán thuật phóng trong

Các thông số thuật phóng trong tại các giá trị đặc biệt như bảng 2.2.

Theo lý thuyết ta có: P_m = 2550[kG/cm²] = 250,069.10⁶[Pa]; P_d = 763[kG/cm²] = 74,82.10⁶[Pa], v_d = 793[m/s];  793 [m/s]. Ta có kết quả tính toán sai số so với lý thuyết  như sau:

h₁ = (P_maxlt – P_m)/ P_maxlt =3,02%

h₁= (P_d – P_m)/ P_dlt = 3,56%

 Vậy ta có kết quả tính toán có sai số với lý thuyết nhưng có thể chấp nhận được do sai số không lớn.

2.3. Tính lùi tự do

2.3.1. Tính chuyển động lùi tự do

Các thông số đầu vào tính chuyển động lùi như bảng 2.3.

2.3.1.1. Lùi tự do trong thời kỳ thứ nhất

- Phương trình động lượng của hệ thống tại bất cứ thời điểm nào trong thời kỳ thứ nhất như sau: (M₀ – 0,5μ)W-(m+0,5μ)(v-W) = 0

Tại thời điểm đạn rời khỏi miệng nòng: (v_o = v - W):

W_d = C_m.v₀ = 105,2379 (dm/s) = 10,52379 (m/s)

L_d = C_m.l_d = 0,4849 (dm) = 0,04849 (m)

2.3.1.2. Tính lùi tự do thời kỳ thứ hai

Khoảng thời gian tác dụng sau cùng của khí thuốc:

τ = bln.P_d/p_c = 0,0375 (s)

Dựa vào biểu thức (2.48) và biểu thức (2.49), khi cho t = t và P_lg = 0 tìm được biểu thức tính tốc độ và quãng đường lùi tự do ở thời điểm kết thúc thời kỳ tác dụng của khí thuốc lên nòng như sau:

W_τ= W_d+b/M₀.P₀ = W_max = 14,1457 (m/s)

 L_τ=L_d+W_d. τ+b/M₀.P_d(_τ-b) = 5,5603 (dm) = 0,55603 (m)

2.3.2. Tính lùi tự do có kể đến ảnh hưởng của loa hãm lùi

- Đặc trưng về kết cấu của loa hãm lùi được biểu thị bằng tỉ số giữa hệ số tác dụng của khí thuốc lên khối lùi khi có loa hãm lùi và khi không có loa hãm lùi:

α = β_e/β

Trong đó: b_e - Hệ số tác dụng của khí thuốc lên khối lùi khi có loa hãm lùi. Theo "Bảng số liệu tổng hợp pháo mặt đất" ta có: b_e = -0,126.

Đặc trưng xung lượng của loa hãm lùi:

X = β_e-0,5/β-0,5 =-0,426

Biết rằng, loa hãm lùi chỉ ảnh hưởng đến chuyển động của khối lùi trong thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc.

Vào cuối thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc:

W_τe= W_d+X.b/M₀.P_d = 8,983 (m/s)

 L_τe= L_d+W_dτ+X.b/M₀.P_d (τ-b)=3,95 (dm)=0,395 (m)

2.4. Tính lùi bị hãm

2.4.1. Chọn qui luật lực cản lùi: (R)

- Lực cản lùi được chọn cho pháo 85mm D44, pháo dã chiến cần tính cơ động cao nên kết cấu phải gọn nhẹ nhưng vẫn bảo đảm điều kiện ổn định khi bắn.

- Trong thời kỳ thứ nhất, R(t) biến thiên tăng từ R₀ đến R_max­ theo một qui luật nào đó. Trong các qui luật được công nhận thì qui luật của Bơ-ra-vin được áp dụng nhiều hơn cả. Vì qui luật phù hợp với những biến đổi xảy ra trong máy hãm lùi. Biểu thức giải tích của qui luật này có dạng:

R = R₀ + (R_max-R₀).sin²(π/2.t/t_d)                           (2.124)

Để tính chuyển động lùi cần phải xác định các giá trị đặc trưng của lực cản lùi: R₀, R_max và R_l. Biểu thức chung để tính lực cản lùi:

R = II+F_e+Rf – Q₀.sinφ

2.4.2. Tính giá trị ban đầu của lực cản lùi: (R₀)

- Cụ thể đối với pháo 85mm D44 ta có:

R₀ = II₀+F_e+R_{f 0}– Q₀. sinφ

- Giá trị:  R_f0 lấy gần đúng bằng R_f:

R_f = Q₀.(f.cosφ+v)

Trong đó:

f - Hệ số ma sát ở máng định hướng, thường lấy: .

v- Hệ số tỉ lệ của lực ma sát so với trọng lượng của khối lùi, trong tính toán thường lấy:  v = 0, 2- 0,4.

=> R_f = 1370,7258 (kG) = 13446,8201 (N)

Đối với pháo nòng dài thường chọn j_gh = 0⁰

2.4.4. Giá trị cuối cùng của lực cản lùi: (R_l)

- R_l được xác định từ điều kiện ổn định khi lùi vào thời điểm cuối cùng:

R_λ = m.R_gh = m.(Q_b.D₀ – Q₀.λ.cosφ_gh)/h_gh

- Để xác định được R_l, cần xác định biểu thức của chiều dài lùi λ

- Đối với pháo dã chiến để xác định chiều dài lùi λ, người ta thông qua mối quan hệ về phương diện năng lượng giữa R và λ.

- Thay biểu thức của R_max, R_l vào phương trình trên sẽ được một phương trình bậc hai đối với l có dạng sau: A λ² – B λ + C = 0

Trong đó:

A = Q_o.cosj_gh

B = 2.Q_b.D_o

2.5. Tính toán lực hãm lùi thủy lực F_e khi bắn

2.5.1. Số liệu ban đầu

Sau quá trình khảo sát, đo đạc và tra các tài liệu có liên quan ta có số liệu một số thông số cơ bản sau:

D = 10,2 cm - Đường kính trong của ống hãm lùi;

d = 4,8 cm - Đường kính ngoài của cán piston;

d₁ = 3,8 cm - Đường kính trong của cán piston;

d_v = 3,9 cm - Đường kính trong của vòng điều tiết;

Độ dài lùi: l = 580 - 660 [mm];

Độ dài lùi giới hạn:  l_gh = 675 [mm];

Lực cản thuỷ lực lớn nhất: F_emax[kG]

+ Khi j = 0⁰:                      F_emax =  6075 [kG]

+ Khi j = 35⁰:                    F_emax = 6140 [kG]

Lực cản lùi lớn nhất: R_max = 7474 [kG];

2.5.2. Tính toán lực hãm lùi thủy lực F_e khi bắn

Sơ đồ nguyên lí tính toán máy hãm lùi cán điều tiết như hình 2.32.

a) Tìm biểu thức của W

W là tổng diện tích khe hở giữa đoạn cuối cán điều tiết và cán hãm lùi, gồm: tiết diện rãnh hãm đẩy lên trên cán hãm lùi tại vị trí cuối cán điều tiết và diện tích khe hở giữa đoạn cuối cán điều tiết và cán hãm lùi.

Hai rãnh hãm đẩy lên có chiều rộng không đổi và chiều sâu thay đổi theo chiều dài cán hãm lùi, số liệu cụ thể tại bảng 2.7. Diện tích mặt cắt ngang thực chất như đã vẽ hình trên. Do kích thước nhỏ nên khi tính toán ta lấy tiết diện hình chữ nhật: 2.b.h.

Đoạn cuối cán điều tiết có đường kính: δ_va=34 mm

Do đó: Ω = 2,2619+1,6h (cm²)

b) Tìm biểu thức của δ

Hình dạng cán điều tiết là những đoạn côn nối tiếp. Khi quãng đường lùi X chạy từ X= 0 đến X = λ, tại mỗi thời điểm ứng với một giá trị X sẽ có một kích thước đường kính cán điều tiết tương ứng là δ. Do cán điều tiết gồm những đoạn côn nối tiếp nhau nên sẽ nằm giữa 2 giá trị δ1, δ2 đã có trong bảng thông số đã cho. Từ đó ta có biểu thức tính là:

δ = δ₂+ (δ₁- δ₂)/X₂-X₁).(X₂-X)

Biên dạng các đoạn côn của cán điều tiết như hình 2.34.

Lực hãm lùi thủy lực F_e lớn nhất: F_emax = 4634 (kG) tại vị trí l = 0,4706 (dm) và tốc độ lùi bị hãm đạt V_max = 101,23 (dm/s).

2.6. Ảnh hưởng của độ mòn khe hở vòng điều tiết - cán điều tiết đến chuyển động lùi pháo nòng dài 85mm D44

Trong cụm máy hãm lùi ta có thể xác định được khe hở giữa vòng điều tiết với cán điều tiết ảnh hưởng trực tiếp đến tham số độ dài lùi (l) của khẩu pháo, để từ đó mà ta có thể dự đoán được thời hạn cần đưa đi sửa chữa hoặc đề ra một số yêu cầu kỹ thuật cụ thể đối với các loại pháo. Khi bắn nhiều xảy ra sự mòn dần dần áo piston hãm lùi, vòng điều tiết và cán điều tiết, thân van một chiều,…

Tất cả những hiện tượng mòn đó đều làm tăng diện tích các khe hở và lỗ chảy dầu của máy hãm lùi dẫn đến lực hãm lùi thủy lực F­_e và tải trọng vào giá tăng lên, vào cuối lúc lùi và đẩy lên làm tăng ứng suất các chi tiết, phá hoại tính ổn định và mòn các chi tiết bịt kín, phá hoại độ bịt kín dẫn đến hiện tượng chảy dầu, rò khí.

Ta có:

R = P + F_e + R_f – Q₀.sinφ

Trong đó:

P - Lực của máy đẩy lên;

F_e - Lực hãm thủy lực của máy hãm lùi;

R_f  - Hợp lực ma sát đặt lên khối lùi. Bao gồm lực ma sát ở mặt định hướng của máng F_m và ở các ổ bịt kín của máy hãm lùi và đẩy lên F_b.

Vì lực của máy đẩy lên P và hợp lực ma sát đặt lên khối lùi R_f thay đổi không đáng kể so với lực hãm lùi thủy lực F_e trong quá trình lùi. Nên ta coi như lực của máy đẩy lên P và hợp lực ma sát đặt lên khối lùi R_f là không đổi trong quá trình lùi.

- Khối lùi lùi dài (lớn hơn 610 mm đối với liều giảm và lớn hơn 660 mm đối với liều nguyên): Chiều dài lùi của thân pháo được xác định trong khi bắn theo thước chỉ độ dài lùi trên thân pháo. Chiều dài lùi tiêu chuẩn đối với đạn liều giảm nằm trong khoảng 515 ¸ 610 mm, còn đối với đạn liều nguyên nằm trong khoảng 580 ¸ 660 mm. Chiều dài lùi giới hạn 675 mm. Khi vòng điều tiết mòn sẽ dẫn tới hiện tượng lùi dài: Đo đường kính của lỗ vòng điều tiết và đường kính lớn nhất của phần phía trước cán điều tiết. Hiệu hai đường kính này không lớn hơn 0,7 mm. Khi hiệu của hai đường kính này lớn hơn 0,7 mm thì chế tạo vòng điều tiết mới và rà lắp nó theo đường kính lớn nhất của phần phía trước cán điều tiết.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

 Nội dung chương 2 đã xây dựng được biểu thức và tính toán các giá trị lực hãm lùi thủy lực  khi bắn. Quá trình tính toán đã thực hiện giải những bài toán chính, đó là: Bài toán thuật phóng trong; Tính toán chuyển động khối lùi; Tính toán lực hãm lùi thủy lực từ thông số kết cấu bộ phận hãm lùi và kết quả bài toán chuyển động khối lùi. Tất cả các bài toán đều được giải bằng sử dụng phần mềm tính toán MATLAB. Việc xây dựng các biểu thức, công thức tính toán đều dựa trên cơ sở lý thuyết chính xác và những thông số từ đo đạc thực tế. Toàn bộ các kết quả tính toán đảm bảo tính đúng đắn, chính xác cao mỗi kết quả được so sánh với các chỉ tiêu (nếu có), yêu cầu, quy định của nó. Các yếu tố, bộ phận được tính toán đều được xem xét trong những mối liên kết chặt chẽ với các yếu tố, bộ phận khác, đảm bảo sát thực tế.

Việc xây dựng, tính toán lực hãm thủy lực  khi bắn nhằm giúp ta so sánh được kết quả tính toán theo thực tế và theo lý thuyết, mặt khác biết được tình trạng kỹ thuật hiện tại của pháo, biết được khả năng khai thác của hệ hãm lùi – đẩy lên đến khi nào cần đưa đi sửa chữa.

Việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán giúp cho học viên củng cố kiến thức đã được học, nâng cao: Khả năng tìm kiếm, phân tích, sử dụng các tài liệu kỹ thuật; khả năng thao tác tính toán; tính cẩn thận, tỉ mỉ; khả năng sử dụng phần mềm tính toán MATLAB.

CHƯƠNG 3

XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HÃM LÙI - ĐẨY LÊN PHÁO NÒNG DÀI 85mm D44

3.1. Mục đích, yêu cầu và phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng

3.1.1. Mục đích

- Nắm vững được số lượng, chất lượng vũ khí: nhằm xác định tình trạng kỹ thuật của vũ khí sau một thời gian sử dụng, cất giữ bảo quản, trên cơ sở đó phân cấp cho từng khẩu súng, pháo. Đây là cơ sở để biết được khả năng sẵng sàng chiến đấu của từng đơn vị;

- Đánh giá tình trạng sử dụng, trình độ và kết quả bảo đảm kỹ thuật (BĐKT) của cán bộ, chiến sỹ và cơ quan quân khí các cấp;

- Trên cơ sở kiểm tra đánh giá chất lượng, xây dựng kế hoạch BĐKT cho thời gian tiếp theo (hướng dẫn sử dụng, bảo quản, bảo dưỡng, niêm cất, sửa chữa);

- Đề xuất lên cấp trên cải tiến các nội dung, biện pháp tiến hành công tác  BĐKT nhằm đạt chất lượng cao, hoặc cải tiến kết cấu vũ khí;

3.1.3. Phương pháp

- Kiểm tra bằng mắt: Dùng thị giác quan sát chi tiết kỹ lưỡng cả bên trong lẫn bên ngoài, quan sát sẽ phát hiện được hư hỏng của vũ khí như han rỉ, bẹp, méo cong, vênh, gãy, nứt, bong mạ crôm, mất sơn...;

- Kiểm tra bằng phương pháp so sánh: dùng chi tiết muốn kiểm tra so sánh với chi tiết tốt để phát hiện hao mòn hư hỏng;

- Kiểm tra bằng dụng cụ: dùng dụng cụ để kiểm tra, nhằm xác định chính xác sự hao mòn, hư hỏng của chi tiết;

3.2. Quá trình kiểm tra đánh giá chất lượng hệ hãm lùi - đẩy lên

3.2.1. Sơ đồ kiểm tra đánh giá chất lượng hệ hãm lùi - đẩy lên

Sơ đồ kiểm tra đánh giá chất lượng hãm lùi - đẩy lên như hình 3.1.

3.2.3. Dụng cụ

a) Dụng cụ lùi nòng pháo

- Khi không dùng khí nén hoặc bơm hai tác dụng để lùi nòng ta có thể dùng bộ dụng cụ này để lùi nòng nhân tạo bằng tay.

d) Ba chạc và đồng hồ đo áp suất

- Dùng để đo áp suất trong đẩy lên.

e) Chất chỉ thị màu (quì tím hoặc phenon)

- Dùng để kiểm tra chất lượng dầu trong hãm lùi và đẩy lên.

g) Bình khí nén

- Khi không dùng bơm hai tác dụng ta có thể dùng bình khí nén để bổ sung hơi cho đẩy lên.

3.2.4. Phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng

3.2.4.1. Kiểm tra tình trạng bên ngoài của hãm lùi, đẩy lên

a) Yêu cầu kỹ thuật:

- Hệ hãm lùi đẩy lên đầy đủ bộ phận, chi tiết; các ốc đủ chốt chẻ, vít hãm;

- Liên kết giữa ống hãm lùi, đẩy lên với máng pháo và hộp khóa nòng và cán hãm lùi, đẩy lên phải chắc chắn;

- Các mối ghép ren, mối hàn phải đảm bảo đủ độ bền, không có dầu rò rỉ ra ngoài, có phủ lớp dầu bảo vệ;

- Tại vị trí tiếp xúc không bị lõm, xây xước, khuyết tật;

b) Phương pháp tiến hành:

- Quan sát các mối ghép, vị trí liên kết, kiểm tra các vít hãm, thép hãm có đầy đủ hay không;

- Quan sát tình trạng bên ngoài của hãm lùi đẩy lên;

- Kiểm tra ống hãm lùi, đẩy lên có bị bẹp méo, nứt không, nếu có phải đưa đi sửa chữa.

3.2.4.3. Kiểm tra chất lượng dầu trong hãm lùi, đẩy lên

a) Yêu cầu kỹ thuật:

- Chất lượng dầu còn tốt.

b) Dụng cụ:

- Ni vô góc bắn;

- Cờ lê 17 – 32, chữ L, T;

- Ống nghiệm đựng dầu, bơm tay;

c) Phương pháp tiến hành:

- Đặt nivô góc bắn lên bệ đặt nivô trên hộp khóa nòng, quay tầm pháo về góc 0⁰;

- Dùng clê 17 – 32 tháo vít bịt kín lỗ kiểm tra dầu ở hãm lùi. Dùng bơm hút dầu cho vào ống nghiệm. Lắp vít bịt kín lỗ kiểm tra dầu lại;

3.2.4.5. Kiểm tra số lượng dầu, hơi trong đẩy lên.

a) Yêu cầu kỹ thuật:

- Lượng dầu phải nằm trong mức cho phép (3,4 lít dầu CTEOЛ- M).

- Áp suất trong đẩy lên phải đạt 48±2 kG/cm².

b) Dụng cụ:

- Ni vô góc bắn;

- Đồng hồ đo áp suất;

- Clê chữ T;

3.2.5. Những điểm lưu ý khi kiểm tra kỹ thuật hãm lùi - đẩy lên

- Khi kiểm tra đánh giá phải thận trọng và chính xác, nhanh gọn, an toàn;

- Khi kiểm tra áp suất hơi trong đẩy lên phải xả hết dầu trong ống cong ra tránh việc hư hỏng đồng hồ đo;

- Khi tiến hành kiểm tra phải sử dụng đúng dụng cụ, thực hiện xong phải lắp lại các chi tiết cho đầy đủ;

- Nắm chắc trình tự, phương pháp tiến hành khi tiến hành kiểm tra;

- Đăng ký, ghi chép, báo cáo đủ đúng qui định;

- Phải có biện pháp khắc phục sau khi kiểm tra.

3.3. Đánh giá, phân cấp chất lượng

3.3.1. Mục đích

Phân cấp chất lượng pháo mặt đất là xác định chất lượng mức độ cần sữa chữa của pháo mặt đất.

3.3.3. Quy định phân cấp chung

Theo Thông tư 184/2017/TT-BQP quy chuẩn QCVN 09:2017/BQP, quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về an toàn lao động đối với pháo mặt đất do Bộ trưởng Bộ Quốc phòng ban hành, cụ thể:

- Cấp 1: Pháo còn mới, chưa qua sử dụng hoặc đã qua sử dụng nhưng còn tốt, chưa có hư hỏng, bảo đảm chiến đấu tốt.

- Cấp 2: Pháo còn tốt, đã qua sử dụng hoặc đã qua sữa chữa, có thể hư hỏng nhẹ nhưng không ảnh hưởng đến chiến đấu.

- Cấp 5: Pháo hư hỏng không thể sửa chữa hoặc sửa chữa không kinh tế.

Các cấp 1, 2 và 5 là các cấp chính thức xác định tình trạng kỹ thuật của pháo. Sau khi có quyết định chuyển cấp của pháo phải đăng ký vào phần chuyển cấp của lý lịch.

3.4. Bắn đạn nước kiểm tra kỹ thuật

3.4.1. Qui định kỹ thuật bắn đạn nước

Bắn đạn nước dùng để kiểm tra chất lượng bảo dưỡng, sửa chữa những bộ phận sau đây:

- Bộ phận hãm lùi, đẩy lên;

- Bộ phận bán tự động;

- Sự cố các mối liên kết, lắp ghép trong pháo;

3.4.3. Công tác chuẩn bị

3.4.3.1. Chuẩn bị đạn

- Chỉ được tháo nút phòng ẩm trước khi bắn.

- Nếu là đạn liền sau khi tháo đầu đạn phải có biện pháp phòng ẩm và ghi rõ ở ống thuốc phóng dùng cho bắn đạn nước.

3.4.3.2. Dụng cụ

- Dụng cụ để nước, múc nước, gánh nước, cân nước, thước đo;

- Dụng cụ đóng nút gỗ, nút gỗ, mỡ pháo, dầu, giẻ bảo quản tạm thời trước và sau khi bắn;

- Dụng cụ kiểm tra, bổ sung dầu hơi,...

- Dụng cụ tháo lắp, kiểm tra điều chỉnh thông thường;

- Dây giật cò 10 mét (chắc, không co giãn);

3.4.5. Đặt pháo, bắn

3.4.5.1. Đặt pháo

- Chuyển pháo từ thế hành quân sang thế chiến đấu, trên nền đất phẳng;

- Đào hố chôn lưỡi cày và bó trúc, đóng cọc thiết bị bắn, nếu bắn ở góc cao phải đào hố sau hộp khóa nòng;

- Kiểm tra thăng bằng của pháo;

3.4.5.3. Bắn

- Tiến hành bắn theo khẩu lệnh của người chỉ huy.

- Nếu giật cò không nổ:

+ Thôi bắn, dừng 3 phút giật cò lần, nếu không nổ dừng 3 phút giật cò lần;

+ Tìm nguyên nhân khắc phục;

3.4.5.5. Tiến hành thu pháo, bôi mỡ vào lòng nòng và sơn pháo, đưa vào niêm cất, bảo quản, kiểm nghiệm và nhập kho.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Hãm lùi - đẩy lên là một trong những bộ phận quan trọng nhất của một khẩu pháo, có quyết định lớn đến hiệu quả của quá trình bắn và an toàn trong khi bắn. Vì thế, việc kiểm tra đánh giá chất lượng hãm lùi - đẩy lên là rất quan trọng, đòi hỏi người sử dụng, quản lý pháo phải nắm chắc kiến thức, tiến hành công việc thật chính xác, đúng quy trình và phương pháp tiến hành. Nội dung chương 3 bản thân đã thực hiện xây dựng quy trình kiểm tra đánh giá chất lượng và lập phiếu quy trình công nghệ sử dụng cho quá trình kiểm tra kỹ thuật hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44. Qua đó, nâng cao chất lượng huấn luyện thực hành và bảo dưỡng, sửa chữa Pháo mặt đất tại Nhà trường và các đơn vị.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Quá trình thực hiện đồ án, với sự nỗ lực của bản thân, sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn : ThS ..................... cùng các thầy trong Khoa Vũ khí, tôi đã hoàn thành theo các nội dung nhiệm vụ của đồ án là “Nghiên cứu kết cấu và xây dựng quy trình kiểm tra đánh giá chất lượng hãm lùi -đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44”. Đồ án tốt nghiệp của tôi đã thực hiện được những nội dung:

1. Khái quát chung về pháo và đặc điểm cấu tạo của hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44.

2. Thiết lập hệ phương trình vi phân và giải bài toán thuật phóng trong bằng phương pháp số nhờ lập trình Matlap, tính toán lùi tự do, lùi bị hãm và lực hãm lùi F_e bằng Matlap. Kết quả bài toán đã đưa ra được quy luật lực hãm lùi thủy lực F_e.

3. Xây dựng quy trình kiểm tra đánh giá chất lượng hệ hãm lùi - đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44 và đã hoàn thiện một tập phiếu quy trình công nghệ kiểm tra kỹ thuật hệ hãm lùi – đẩy lên pháo nòng dài 85mm D44. Qua đó, nâng cao chất lượng huấn luyện thực hành và bảo dưỡng, sửa chữa Pháo mặt đất tại nhà trường và các đơn vị.

Mặc dù đã đạt được những kết quả trên nhưng do kiến thức còn hạn chế, bản thân chưa có kinh nghiệm nghiên cứu, tìm hiểu vấn đề một cách khoa học nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự chỉ bảo của các thầy giáo cũng như sự đóng góp của toàn thể các đồng chí.

Một lần nữa, tôi xin cảm ơn chân thành đối với thầy:  ThS ..................... các thầy trong Khoa Vũ khí và Thủ trưởng các cơ quan, đơn vị đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm đồ án.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

  [1]. Nguyễn Ngọc Du, Đỗ Văn Thọ, Thuật phóng trong của súng pháo,  NXB Trường đại học kỹ thuật quân sự, 1976.

  [2]. Trần Công Dũng, Đánh giá độ tin cậy của VKTB trong quá trình thiết kế, chế tạo và khai thác, NXB Học viện kỹ thuật quân sự, 2009.

  [3]. Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Duy Phồn Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Việt Trung, Khổng Đình Tuy, Cơ sở thiết kế hệ thống pháo, Học viện kỹ thuật quân sự, 2003.

  [4]. Phạm Đình Duy, Bảng tra số liệu Pháo mặt đất, NXB Trường đại học kỹ thuật quân sự, 1972.

  [5]. Binh khí pháo mặt đất, Pháo nòng dài 85mm - Д44, Cục Quân khí -Tổng Cục Kỹ Thuật, 2001.

  [6]. Kiểm tra kỹ thuật và phân cấp pháo mặt đất, Cục Quân khí - Tổng Cục Kỹ Thuật, 2001.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"