MỤC LỤC
PHỤ LỤC HÌNH ẢNH...................................................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NÒNG PHÁO VÀ PHÁO PHÒNG KHÔNG 57mmC60...............................................6
1.1. Tổng quan về nòng súng pháo..............................................................................................................................6
1.1.1. Công dụng..........................................................................................................................................................6
1.1.2. Yêu cầu..............................................................................................................................................................7
1.1.3. Phân loại............................................................................................................................................................7
1.2. Các tải tác dụng vào nòng...................................................................................................................................11
1.2.1. Các lực áp suất khí thuốc.................................................................................................................................11
1.2.2. Các lực tương tác của đầu đạn với thành nòng................................................................................................11
1.3. Giới thiệu chung về pháo phòng không 57mm C60............................................................................................14
1.3.1. Công dụng, đặc điểm cấu tạo...........................................................................................................................14
1.4. Tìm hiểu cấu tạo của các bộ phận máy tự động PPK 57mm C60.......................................................................16
1.4.1. Thân pháo.........................................................................................................................................................16
1.4.2. Bộ phận khóa nòng...........................................................................................................................................18
1.4.3. Bộ phận gia tốc.................................................................................................................................................21
1.4.4. Bộ phận tiếp đạn...............................................................................................................................................22
1.5. Hoạt động của các bộ phận máy tự động............................................................................................................26
1.5.1. Vị trí bình thường..............................................................................................................................................26
1.5.2. Khi bắn viên đạn thứ nhất.................................................................................................................................27
1.5.3. Khi bắn tự động.................................................................................................................................................30
1.5.4. Khi ngừng bắn...................................................................................................................................................33
Kết luận chương 1....................................................................................................................................................35
Chương 2: NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NÒNG PHÁO PHÒNG KHÔNG 57mmC60...........36
2.1. Bài toán thuật phóng trong pháo phòng không 57mmC60..................................................................................36
2.1.1. Các giả thiết cơ bản..........................................................................................................................................36
2.1.2. Thiết lập phương trình vi phân thuật phóng trong.............................................................................................36
2.1.3. Giải bài toán thuật phóng trong.........................................................................................................................39
2.2. Tính toán kết cấu lòng nòng.................................................................................................................................42
2.2.1. Tính toán phần buồng đạn................................................................................................................................43
2.2.2. Tính toán phần dẫn động của nòng..................................................................................................................45
2.2.3. Dựng đường cong áp suất................................................................................................................................48
2.3. Nghiệm bền nòng.................................................................................................................................................51
2.3.1. Xây dựng đường cong áp suất mong muốn......................................................................................................51
2.3.2. Nghiệm bền sống xoắn......................................................................................................................................55
Kết luận chương 2.....................................................................................................................................................56
Chương 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NÒNG SÚNG PHÁO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOI NÒNG.. .....................57
3.1. Tính cấp thiết của việc kiểm tra chất lượng nòng.................................................................................................57
3.2. Các dạng hư hỏng nòng trong quá trình sử dụng súng pháo...............................................................................57
3.2.1. Nòng pháo mòn..................................................................................................................................................57
3.2.2. Nòng phình.........................................................................................................................................................58
3.2.3. Nòng pháo bị bẹp, nứt, lõm, thủng.....................................................................................................................59
3.2.4. Nòng pháo bị bám vẩy đồng...............................................................................................................................60
3.2.5. Những khó khăn trong quá trình kiểm tra chất lượng nòng................................................................................60
3.3. Nghiên cứu chế tạo thiết bị kiểm tra nòng.............................................................................................................60
3.3.1. Mô hình Crawler Robot Rov Robot.....................................................................................................................61
3.3.2. Mô hình thiết bị soi nòng bằng đường ống.........................................................................................................61
3.3.3. Mô hình Waterproofed Three Moduled In-pipe Robot........................................................................................61
3.3.4. Lựa chọn mô hình..............................................................................................................................................62
3.4. Nghiên cứu chế tạo mô hình.................................................................................................................................62
3.4.1. Ứng dụng phần mềm inventor để xây dựng dữ liệu 3D các chi tiết...................................................................62
3.4.2. Mô hình 3D ý tưởng thiết kế..............................................................................................................................64
3.4.3. Phương pháp chế tạo các chi tiết......................................................................................................................65
3.4.4. Chế tạo mô hình bằng phương pháp in 3D.......................................................................................................67
3.5. Mô hình khảo sát nòng pháo bằng xử lý ảnh.......................................................................................................69
3.5.1. Tư tưởng thuật toán xử lý ảnh...........................................................................................................................69
3.5.2. Các phần mềm và thuật toán xử lý ảnh.............................................................................................................70
3.6. Xây dựng chương trình xử lý ảnh........................................................................................................................72
3.6.1. Các bước thực hiện...........................................................................................................................................72
3.6.2. Giao diện điều khiển thiết bị..............................................................................................................................79
3.7. Kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm.....................................................................................................................83
Kết luận chương 3....................................................................................................................................................84
ĐÁNH GIÁ - KẾT LUẬN.............................................................................................................................................85
PHỤ LỤC...................................................................................................................................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................................................................95
LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Vũ khí trang bị kỹ thuật (VKTBKT) là tài sản quý báu của mỗi quốc gia, là một trong những yếu tố quan trọng cùng với con người tạo nên sức mạnh tổng hợp cho Quân đội. Nằm trong hệ thống vũ khí trang bị kỹ thuật của Quân đội ta pháo phòng không 57mmC60 trong cuộc kháng chiến chống Mỹ đã phối hợp sát cánh cùng với các loại vũ khí phòng không khác bảo vệ vững chắc bầu trời Tổ quốc. Trong điều kiện của nước ta hiện nay, khả năng mua sắm hoặc sản xuất trang bị mới là còn hạn chế. Qua quá trình chiến đấu trong điều kiện nhiệt đới của nước ta hệ số kỹ thuật của pháo đã giảm nhiều. Điều đó đặt ra nhiệm vụ phải khai thác sử dụng có hiệu quả, giữ gìn bảo quản, duy trì tốt khả năng sẵn sàng chiến đấu của pháo. Vì vậy cán bộ kỹ thuật trong Quân đội phải nắm chắc đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại VKTBKT để từ đó đưa ra được các qui trình khai thác, sử dụng, kiểm tra đánh giá chất lượng, bảo quản bảo dưỡng phù hợp.
2. Ý nghĩa khoa học
Thực hiện đồ án giúp hiểu rõ về đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc và chế độ khai thác sử dụng pháo. Qua đó, xác định được các bộ phận phù hợp trong việc nghiên cứu và phát triển các loại vũ khí trang bị đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ.
Ứng dụng công nghệ vào quá trình kiểm tra đánh giá chất lượng nòng pháo phòng không 57mm, để giảm thiểu được thời gian, công sức nâng cao khả năng sẵn sàng chiến đấu của quân đội.
3. Ý nghĩa thực tiễn
Nắm chắc được nguyên lý cấu tạo và hoạt động của các bộ phận nhằm rút ra các lưu ý trong quá trình khai thác trang bị. Từ đó, có phương pháp phù hợp làm tăng độ tin cậy của súng pháo tự động đảm bảo được yêu cầu nhiệm vụ của chiến tranh hiện đại.
Ứng dụng khoa học công nghệ nâng cao khả năng kiểm tra ở những vị trí mà mắt thường khó phát hiện được. Nhờ vậy, quá trình kiểm tra đánh giá chất lượng trở nên nhanh chóng, kịp thời đáp ứng cho yêu cầu nhiệm vụ được giao.
4. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu về tính năng kĩ chiến thuật, các số liệu kĩ thuật của pháo, hoạt động của pháo khi bắn để tính toán thiết kế nòng pháo phòng không 57mm C60 cũng như quá trình khai thác được hiệu quả.
Nghiên cứu các phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng nòng. Qua đó, cải tiến và ứng dụng công nghệ hiện đại giúp giảm tải công việc cho các phương pháp kiểm tra truyền thống đảm bảo tính chính xác phù hợp với mục tiêu phát triển của quân đội.
5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Bộ phận nòng pháo phòng không 57mm C60.
Phạm vi nghiên cứu: Các phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng nòng pháo phòng không 57mm C60.
6. Nội dung nghiên cứu
Nội dung chính của đồ án giải quyết những vấn đề sau:
Chương 1: Tổng quan về nòng súng pháo và pháo phòng không 57mm c60.
Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm tính toán thiết kế nòng pháo phòng không 57mm c60.
Chương 3: Đánh giá chất lượng nòng súng pháo bằng phương pháp soi nòng.
Do thời gian ngắn, trình độ còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi sai sót, rất mong sự góp ý của các thầy trong khoa Vũ khí, các đồng chí trong lóp để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NÒNG SÚNG PHÁO VÀ PHÁO PHÒNG KHÔNG 57mmC60
1.1. Tổng quan về nòng súng pháo
1.1.1. Công dụng
Nòng pháo là một bộ phận hợp thành của một khẩu pháo. Ở mức độ đáng kể nó quyết định kết cấu của pháo vì rằng chính ở trong nòng quá trình thuật phóng trong được hiện thực và kiểu kết cấu của các bộ phận khác của pháo phụ thuộc nhiều vào kết cấu của nó. Nòng pháo gốm có các thành phần chính là thân nòng 5, hộp khoá nòng 1và loa hãm lùi 7 (h 1.1).
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 quanh trục dọc của mình để ổn định bay trên quĩ đạo (đối với nòng rãnh xoắn).
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 3000oK).
- Ma sát của đầu đạn khi chuyển động trong lòng nòng.
- Sói mòn cơ học, cháy mòn và ăn mòn hoá học.
1.1.2. Yêu cầu
Khi đảm bảo các yêu cầu về các đặc trưng xạ kích được chế định bởi giải pháp thuật phóng của pháo, kiểu đạn dược và phương pháp tạo ra sự ổn định của đầu đạn trên quĩ đạo bay vv…(tức là đảm bảo sơ tốc vo đã cho và ổn định đạn trên đường bay), có những yêu cầu sau đây đặt ra cho nòng pháo nói chung:
- Có độ bền cao
- Có độ cứng cần thiết
- Đảm bảo độ bắn chụm tốt
- Có độ mòn nhỏ nhất và tuổi thọ lớn.
1.1.3. Phân loại
Trên thực tế nòng pháo rất đa dạng và có nhiều kiểu, loại khác nhau. Nòng pháo được phân loại nòng theo cấu tạo thành nòng, theo sự hiện diện ứng suất trên thành nòng và hình dạng lòng nòng.
Dựa theo cấu tạo thành nòng người ta chia nòng pháo thành các loại như sau: nòng đơn, nòng nhiều lớp và nòng tháo được theo chiều dài.
- Định hướng chuyển động tin cậy khi lùi và khi đẩy lên.
1.1.3.1. Nòng đơn
Nòng đơn là nòng mà thành của nó chỉ có một lớp kim loại, hay nói một cách khác nó được chế tạo từ một phôi nguyên (hình 1.2).
Ưu điểm nổi bật của loại nòng này là có kết cấu đơn giản và chế tạo dễ dàng hơn các loại khác.
Nhược điểm là ứng suất xuất hiện khi bắn phân bố không đều theo chiều dày thành nòng và không hợp lý về mặt sử dụng vật liệu nòng. Tuy vậy hiện nay nòng đơn vẫn được sử dụng nhiều nhất do người ta đã có các biện pháp tăng tuổi thọ nòng và dùng thép hợp kim có chất lượng cao nên thời gian sử dụng chúng được khá lâu.
1.1.3.3. Nòng ghép căng
Nòng ghép căng là nòng mà thành của nó có nhiều lớp (từ hai lớp trở lên) được ghép căng với nhau hay là ghép có độ dôi (hình 1.4). Để ghép hai lớp với nhau người ta phải nung nóng chúng lên và lồng chúng vào nhau. Sau khi nguội giữa hai lớp có một độ căng (độ dôi) dr nhất định. Nhờ có độ căng giữa các lớp mà đạt được sự phân bố ứng suất đều hơn ở các lớp kim loại trên thành nòng, do vậy sức bền của nòng được tăng lên.
1.2. Các tải tác dụng vào nòng
1.2.1. Các lực áp suất khí thuốc
- Áp suất khí thuốc tác dụng vào thành nòng.
- Lực tác dụng vào đáy lòng.
- Lực tác dụng vào phần côn buồng đạn.
1.2.2. Các lực tương tác của đầu đạn với thành nòng
Các lực này được sinh ra bởi sự tác dụng tương hỗ của các phần tử dẫn động (đai dẫn) của đầu đạn vào thành nòng và vào thành xiết của rãnh xoắn, bởi sự chuyển động của đầu đạn bị mất cân bằng trong lòng nòng có độ cong mà do trọng lượng của chính bản thân nòng gây ra.
1.2.2.1. Áp lực hướng kính của đai dẫn vào thành nòng
Nguyên nhân chính của lực này là áp suất hướng kính của đai dẫn vào thành nòng xuất hiện do sự khác nhau của đường kính đai dẫn và lòng nòng. Khi đai dẫn đi vào phần côn xiết nó bị bó chặt, ở thành nòng xuất hiện áp suất . Vào thời điểm xiết vào rãnh xoắn do sự lèn chặt và bồi đắp kim loại của đai dẫn tạo ra áp suất bổ sung . Và như vậy qn = qtt' + qn''
1.2.2.3. Các phản lực của đai định tâm của đầu đạn
Nguyên nhân xuất hiện các phản lực này là sự hiện diện của khe hở giữa đai định tâm đạn và sống xoắn, sự không cân bằng tĩnh của đầu đạn (khối tâm không trùng với trục hình học của đầu đạn) và sự không cân bằng động của đầu đạn (sự không trùng của tâm các khối riêng biệt với trục đầu đạn khi có sự cân bằng tĩnh chung).
Các phản lực đai định tâm của đầu đạn vào thành nòng do tính chất không cố định của các thành phần của nó là đại lượng ngẫu nhiên, thay đổi từ phát bắn này sang phát bắn khác và ảnh hưởng đến sự tản mác của đạn. Cần lưu ý đến điều này khi thiết kế nòng và đạn, nói riêng, khi ấn định dung sai kích thước.
1.2.2.5. Lực thực hiện chuyển động lùi
Lực này thể hiện là tổng đại số hình chiếu của các lực khí thuốc và lực đai dẫn của đạn xuống đường trục nòng. Nó còn được gọi là hợp lực khí thuốc (hợp lực phát bắn).
Hợp lực khí thuốc Plg là động lực làm cho khối lùi của pháo chuyển động ra phía sau.
1.3. Giới thiệu chung về pháo phòng không 57mm C60
1.3.1. Công dụng, đặc điểm cấu tạo
Pháo phòng không 57mm chủ yếu dùng để bắn các mục tiêu ở trên không như: Máy bay, quân nhảy dù, đèn chiếu sáng….
Pháo phòng không 57mm C60 là loại pháo bắn tự động theo nguyên lý thân pháo lùi truyền năng lượng cho các bộ phận tự động làm việc, thực hiện chức năng: mở khoá nòng, rút vỏ đạn, tiếp đạn vào đường tống đạn, nạp đạn vào đường tống đạn, đóng khoá nòng và phát hỏa.
- Tùy theo cách đạp cò (điều khiển bắn) của pháo thủ, pháo có thể bắn điểm xạ, bắn loạt vừa, loạt dài.
- Pháo tự động ngừng bắn khi trong tiếp đạn còn một viên đạn.
- Pháo có thể bắn tới khi nhiệt độ của nòng đến mới phải ngừng bắn để làm nguội nòng.
1.3.2. Tính năng chiến kĩ thuật
- Cỡ nòng (mm): 57
- Sơ tốc đầu đạn (m/s): 1000
- Áp suất lớn nhất trong nòng Pmax (MPa): 310
- Số rãnh xoắn: 24
- Góc xoắn phải: 507’45”.
- Nòng dài (mm): 2315
- Tốc độ bắn lý thuyết (phát/phút): 105 ÷ 120
- Tốc độ bắn thực tế (phát/phút): 40 ÷ 50
- Tầm bắn xa nhất (m): 12000
- Xe kéo pháo: xe ЭИЛ-131, xe xích AТЛ và xe có tính năng tương đương.
- Tốc độ hành quân:
+ Đường nhựa tốt (km/h): ≤ 60
+ Đường đá sỏi (km/h): ≤ 35
+ Đường đất (km/h) ≤ 25
+ Đường quân sự làm gấp (km/h) ≤ 15
- Phạm vi hoạt động của máy ngắm:
+ Cự ly (m): 0 ÷ 5500
+ Tốc độ (m/s): 0 ÷ 300
+ Góc đường bay (độ): 0 ÷ 360
+ Góc bổ nhào (độ): 0 ÷ 90
+ Góc bay lên (độ): 0 ÷ 70
- Đạn dùng trong pháo gồm hai loại đạn.
+ Đạn nổ phá sát thương YOP- 281Y, lắp ngòi МГ-57.
+ Đạn xuyên cháy vạch đường YOP-281Y, lắp ngòi МГ-57, МД-7, МД-8, МД-10. Riêng đạn xuyên vượt tốc thì không lắp ngòi.
1.4. Tìm hiểu cấu tạo của các bộ phận máy tự động PPK 57mm C60
1.4.1. Thân pháo
Cấu tạo gồm: Nòng pháo và loa hãm lùi.
1.4.1.1. Nòng pháo
Làm buồng đốt cho thuốc phóng cháy giãn nở sinh công tạo cho đầu đạn một vận tốc ban đầu; định hướng cho đầu đạn bay tới mục tiêu; tạo cho đầu đạn tốc độ quay cần thiết để ổn định trên đường bay tới mục tiêu.
Nòng pháo thuộc kiểu nòng đơn, hình dáng bên ngoài của nòng pháo được quyết định bởi quy luật áp suất khí thuốc. Đầu nòng có ren trái lắp với loa hãm lùi, phía trên đoạn giữa có bệ ni vô và vạch chuẩn để đặt ni vô khi kiểm tra pháo, khuyết để lắp cờ lê tháo lắp nòng.
1.4.1.2. Loa hãm lùi
Để làm giảm bớt lực giật lùi của thân pháo trong khi bắn.
Loa hãm lùi có dạng hình ống bằng thép đúc, phía trước loa có 4 vạch để kiểm tra thống nhất đường ngắm, phía sau có ren trái lắp với nòng pháo, có đai ốc và vòng đệm hãm cố định. Hai bên có 22 lỗ thoát khí thuốc, mỗi bên có 11 lỗ chia làm 2 hàng. Khớp với mấu của bản hãm nòng và vạch chuẩn để lắp bản hãm nòng. Mặt trong của vòng đỡ thân pháo có hai vành gờ lồi và vòng rãnh để lắp nòng pháo.
1.4.3. Bộ phận gia tốc
Dùng để tăng tốc độ lùi cho giá đỡ khoá nòng nhanh hơn so với thân pháo, để thực hiện mở khoá nòng và rút vỏ đạn khi bắn tự động.
Bộ phận gia tốc pháo phòng không 57mm là loại gia tốc đòn bẩy bản dưỡng, gồm có: Bệ gia tốc, Bộ phận gia tốc.
1.4.3.1. Cơ cấu bệ gia tốc
Để cố định bộ phận gia tốc.
Cấu tạo gồm: Bệ đỡ lắp với vòng đỡ thân pháo bằng 4 bu lông, trên bệ có rãnh định hướng để định hướng cho mấu dẫn của thân khoá nòng trượt đúng hướng, có khuyết để lắp bản lót của khoá hạn chế lùi, có lỗ lắp chốt liên kết và nhíp hãm. Mấu cữ để hạn chế chuyển động của cần gia tốc, có lỗ lắp cán piston hãm lùi.
1.4.3.2. Cơ cấu gia tốc
Cần gia tốc đầu dưới hàn liền với trục then hoa, phần giữa có trục vòng lăn và vòng lăn để lăn trên bản dưỡng khi thân pháo lùi, đầu trên có mặt cong để tác dụng vào mặt công tác của giá đỡ khoá nòng.
1.5. Hoạt động của các bộ phận máy tự động
1.5.1. Vị trí bình thường
- Khoá nòng đóng kín đuôi nòng, các hàng răng gián đoạn của thân khoá ăn khớp với các hàng răng gián đoạn phía sau đuôi nòng, lò xo tống đạn giãn.
- Giá đỡ khoá nòng tiến sát thân khoá, kim hoả nhô khỏi mặt gương khoá nòng, cản đạn trước nhô ra.
- Khoá hạn chế lùi lọt vào khuyết bệ gia tốc giữ không cho khoá nòng giật lùi.
- Bàn trượt ấn đạn ở phía trong, vòng đỡ thân pháo ép cán hoạt động làm cho khoá bản trượt quay ra ngoài ở thế mở.
- Cản đạn trước bị giữ, cản đạn sau được tự do.
- Bàn quay ở vị trí 1, khoá hạn chế lùi tỳ vào bản lót trên bệ gia tốc, bánh răng trung gian không ăn khớp với thanh răng của giá đỡ khoá nòng.
- Piston tự do tỳ lên vòng gờ thân piston.
- Cán điều tiết nằm trong lòng cán piston.
- Lò xo điều hòa giãn ra.
1.5.2. Khi bắn viên đạn thứ nhất
1.5.2.1. Mở khoá nòng
- Bóp tay khoá cho mấu của cần lẫy rời khỏi rãnh khuyết trên máng pháo.
- Quay bàn quay từ vị trí 1 sang vị trí 2 có hai chuyển động xảy ra:
+ Bánh răng trung gian được nâng lên ăn khớp với bánh răng liền trục và thanh răng của giá đỡ khoá nòng.
+ Quay bàn quay theo chiều mũi tên, trục và bánh răng liền trục quay, bánh răng trung gian quay đẩy thanh răng và giá đỡ khoá nòng chuyển động về sau, lò xo tống đạn từ từ nén lại.
- Khi giá đỡ khoá nòng lùi, trục và vòng lăn chuyển động trên biên hình đóng mở của thân khoá, vòng lăn chuyển động trên đoạn thẳng của biên hình thực hiện thu kim hoả, vòng lăn chuyển động trên rãnh nghiêng của biên hình bức khoá nòng quay sang phải 450 cho các hàng răng gián đoạn của thân khoá rời khỏi các hàng răng gián đoạn phía sau đuôi nòng.
- Quay tay mở khoá được khoảng 6,5 vòng thì mặt vát trên giá đỡ khoá nòng lướt qua khoá bắn. Không quay tay quay nữa, lò xo tống đạn giãn đẩy giá đỡ khoá nòng tiến lên nhưng bị khoá bắn giữ lại ở phía sau.
1.5.2.3. Đạp cò bắn
Đạp cò bắn thông qua hệ thống nối làm khoá bắn nâng lên giải phóng khoá nòng, lò xo tống đạn giãn đẩy giá đỡ khoá nòng tiến lên tống đạn vào buồng đạn. Khi thân khoá nòng tiến hết thì dừng lại. Đồng thời đuôi nòng tác dụng vào đuôi khoá hạn chế quay, đầu khoá hạn chế quay nâng lên rời khỏi lỗ khuyết ở ống cổ giá đỡ khoá nòng.
Khoá hạn chế lùi lọt vào khuyết của bệ gia tốc không cho giá đỡ khoá nòng bật lùi về sau, mặt trước ống cổ giá đỡ khoá nòng tác dụng vào lẫy cản đạn sau làm lẫy cản đạn trước quay nhô khỏi mặt gương khoá nòng và làm chốt giữ đạn chìm xuống.
1.5.4. Khi ngừng bắn
Trong quá trình bắn, khi trong hộp tiếp đạn chỉ còn một viên đạn nằm ở vị trí chờ tiếp đạn, Thân pháo tiến lên còn khoảng 30mm, khoá bàn tiếp đạn giải phóng bàn tiếp đạn, lò xo tiếp đạn giãn đẩy bàn tiếp đạn chuyển động vào trong nhưng bàn tiếp đạn bị khoá tự động ngừng bắn giữ lại, đạn không được tiếp vào đường tống đạn, pháo tự động ngừng bắn.
- Muốn bắn hết viên đạn cuối cùng trong hộp tiếp đạn. Quay tay quay đóng mở ra ngoài, mấu lệch tâm của trục này quay xuống tỳ vào đuôi khoá tự động ngừng bắn, đầu trong của khoá tự động ngừng bắn quay lên giải phóng bàn tiếp đạn, viên đạn cuối cùng nằm ở cửa tiếp đạn sẽ được đưa vào đường tống đạn, khoá nòng được giải phóng, tống đạn vào buồng đạn và phát hoả.
Kết luận chương 1
Chương 1 đã khái quát giới thiệu chung về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như các lực có thể tác dụng lên nòng khi bắn của pháo phòng không 57mm C60. Qua đó giúp chúng ta hình dung và nắm được các đặc điểm nổi bật về chiến thuật, cũng như vị trí của các bộ phận trong quá trình hoạt động của pháo phòng không 57mm C60. Sử dụng dữ liệu các thông số của nòng súng pháo đã đề cập ở chương 1 để làm cơ sở cho việc nghiên cứu những đặc điểm tính toán thiết kế nòng pháo phòng không 57mm C60 sẽ thực hiện trong chương 2.
Chương 2
NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NÒNG PHÁO PHÒNG KHÔNG 57mmC60
2.1. Bài toán thuật phóng trong pháo phòng không 57mmC60
2.1.1. Các giả thiết cơ bản
- Thuốc phóng cháy theo qui luật hình học và qui luật cháy của thuốc phóng được diễn tả bởi công thức u = u1.p (cháy theo qui luật tuyến tính).
- Các công thứ yếu của khí thuốc đều tỷ lệ với công chủ yếu làm đạn chuyển động tịnh tiến và được tính đến bởi hệ số tăng nặng j.
- Toàn bộ liều phóng cháy trong điều kiện áp suất như nhau và bằng áp suất trung bình thuật phóng p.
- Thành phần sản phẩm cháy không đổi, các đại lượng f và a cũng không thay đổi.
- Hệ số đoạn nhiệt k = 1 + q được xem là không đổi và bằng giá trị trung bình của nó trong khoảng nhiệt độ từ nhiệt độ cháy của thuốc đến nhiệt độ của thuốc ở thời điểm đạn bay ra khỏi nòng.
2.1.2. Thiết lập phương trình vi phân thuật phóng trong
2.1.2.1. Phương trình quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng
dz/dt = s1p/Ik (2.1)
Trong đó:
Ik: Xung lượng toàn phần của khí thuốc.
p: ÁP suất khí thuốc trong lòng nòng.
z: Bề dày cháy tương đối của thuốc phóng.
e : Bề dày lớp thuốc phóng đã cháy.
e1: Bề dày lớp thuốc phóng.
s1: Hệ số điều khiển
2.1.2.3. Phương trình chuyển động của đầu đạn
dv/dt = s2.(S.p.g/φ.q)
dl/dt = v
Trong đó:
S: Diện tích tiết diện ngang lòng nòng
q: Trọng lượng đầu đạn.
g: Gia tốc trọng trường
v : Vận tốc của đầu đạn tại thời điểm [dm/s]
φ: Hệ số tính công thứ yếu.
l : Quãng đường dịch chuyển của đầu đạn
s2: Hệ số điều khiển.
2.1.3. Giải bài toán thuật phóng trong
2.1.3.1. Các số liệu ban đầu
Cỡ nòng d = 0,057 mm
Diện tích tiết diện lòng nòng S = 0,00266 m2
Thể tích buồng đốt Wo = 0,001525 m3
Quãng đường chuyển động của đạn trong lòng nòng lđ = 3,62 m
Trọng lượng đầu đạn q = 2,8 N
Áp suất tống đạn Po = 3000000 Pa
Trọng lượng thuốc phóng w = 1,19 N
Lực thuốc phóng f = 950000 kG.dm/kG
Lượng cộng tích a = 0,001 m3/N
Mật độ thuốc phóng d = 1600 N/m3
Xung lượng toàn phần khí thuốc Ik = 113400 N.s/m2
2.1.3.2. Giải hệ phương trình thuật phóng trong
Sử dụng phương pháp số bằng cách sử dụng thuật toán Runghe-Kutta, có sự trợ giúp của máy tính để giải hệ phương trình thuật phóng.
a) Nội dung của phương pháp:
Giả sử có một hệ n phương trình vi phân cấp 1:
dyi/dx = fi (x, y1, y2….yn); i = 1, 2,….,n. Với nghiệm ở điểm xm đã biết là yi.m
Khi áp dụng công thức Runghe-Kuta giải bài toán thuật phóng trong, cần phải viết hệ phương trình thuật phóng ở dạng các đạo hàm cấp 1. Ta cần biết được giá trị đầu của các biến và xác định được bước tích phâm h.
Để thực hiện giải bài toán theo công thức Runghe-Kuta trên máy tính, tôi lựa chọn phần mềm Matlab để giải quyết các yêu cầu của bài toán.
b) Sơ đồ thuật toán
Sơ đồ khối thuật toán Runge - Kutta như hình 2.1.
c) Kết quả bài toán thuật phóng trong:
- Lựa chọn giá trị bước tích phân h = 0,0001.
- Thời gian thuốc phóng cháy hết: 0,0057.
- Thời gian đạn chuyển động trong nòng: 0,0071.
Tại từng thời điểm đặc trưng :
Pm = 30679000 Pa Pk = 13397000 Pa Pđ = 8003600 Pa
Vm = 361,71 m/s Vk = 882,89 m/s Vđ = 997,88 m/s
lm = 0,328 m lk = 2,309 m lđ = 3,62 m
Từ các giá trị tính toán của bài toán thuật phóng trong ta biểu diễn được các đồ thị tính năng thuật phóng của pháo phòng không 57mm C60 như hình 2.2.
2.1.3.3. Nhận xét, đánh giá kết quả tính toán thuật phóng trong
Kết quả tính toán ở trên gần đúng với số liệu thực tế của pháo, với sai số tương đối nhỏ. Cụ thể:
Áp suất lớn nhất trong buồng đạn: Thực tế là 31000000 Pa , kết quả tính toán là 30679000 Pa. Sai số = (3100-3067.9)x100%/3100=1.04%.
Sơ tốc đầu đạn v0: Thực tế là 1000m/s, kết quả tính toán 997.88m/s. Sai số (1000-997.88)x100%/1000=0.212%.
Như vậy, có thể thấy kết quả là tương đối chính xác với sai số rất nhỏ.
Để có kết quả chính xác như vậy là do quá trình đo đạc, chọn các thông số đầu vào tương đối sát với thực tế của pháo. Hơn nữa, việc sử dụng phương pháp số Runghe-Kuta với bước tích phân h hợp lý đã phần nào giảm bớt rất nhiều các sai số tính toán.
2.2. Tính toán kết cấu lòng nòng
2.2.1. Tính toán phần buồng đạn
Buồng đạn là nơi chứa viên đạn, dẫn hướng cho viên đạn khi nạp đạn, làm buồng đốt cho thuốc phóng khi cháy.
Yêu cầu đối với buồng đạn:
- Bảo đảm chuyển động cho viên đạn khi nạp đạn và rút vỏ đạn một cách dễ dàng.
- Bảo đảm đóng khóa nòng một cách tin cậy trong điều kiện bất lợi nhất: buồng đạn, vỏ đạn có dầu mỡ, cát bụi, muội thuốc.
- Định vị viên đạn một cách chính xác trong nòng.
- Giữ cho vỏ đạn không bị hỏng khi bắn.
2.2.1.2. Tính toán buồng đạn
- Xác định thể tích buồng đạn: Wbđ
Wbđ = W0+Wv+WCH (2.6)
Trong đó:
W0 : Thể tích tự do buồng đốt W0 = 0,001525 [dm3].
WV : Thể tích vỏ đạn WV = (0,25¸0,34)W0 = 0,00038 - 0,000518 [m3]
WCH : Thể tích phần sau đai dẫn của đầu đạn.
WCH = 0,562d3 = 0,00010408 [m3] (Với: d : đường kính của đạn).
Vậy Wbđ = 0,001525+0,0005185+0,00010408= 0,00214758 [m3]
- Chiều dài đoạn côn siết:
l4 = 3t/k4 (2.7)
Thay số vào ta được:l4 = 0,04104 [m] Ta chọn [m] với k4 = 1/12
- Chiều dài đoạn trụ:
l3 = (0,6¸1)d (2.9)
l3 = (0,0342¸0,057) [mm], Ta chọn [m]
- Chiều dài côn chuyển tiếp:
l2 = (0,4¸0,8)d (2.10)
l2 = (0,023¸0,046) [mm], Ta chọn [m]
- Chiều dài phần côn cơ bản:
l1 » lbđ - l2 (2.12)
l1 » 0,371-0,040 » 0,331 [m], ta chọn l1= 0,331 [m]
- Chiều dài buồng đạn:
lbd’ = l1+l1+l3+l4/2 (2.14)
Thay số vào ta được: lbd’ = 0,442 [m]
2.2.2. Tính toán phần dẫn động của nòng
Phần dẫn động dùng để dẫn động đầu đạn trong lòng nòng.
- Yêu cầu:
+ Định tâm tốt cho đầu đạn khi nó chuyển động trong lòng nòng.
+ Các đặc trưng ổn định đạn trên quỹ đạo được yêu cầu.
+ Hoạt động thông suốt của đầu đạn khi chuyển động trong lòng nòng.
+ Bịt kín tin cậy khí thuốc giữa đầu đạn và thành nòng.
+ Có tính công nghệ cao nhất theo khả năng và thuận tiện khai thác pháo.
- Tính toán phần dẫn động của nòng:
+ Chiều sâu rãnh xoắn t
Chiều sâu rãnh xoắn t có quan hệ với độ bền vững của sống nòng và đai đạn, cũng như khả năng chống mài mòn của rãnh xoắn. Chọn t theo kinh nghiệm.
Đối với pháo có:
v0 > 800 [m/s]thì . (2.15)
Suy ra: t = (0,000855 - 0,001425 [m]. Ta lấy t = 0,00114 [m]
+ Số rãnh xoắn n:
Khi đã chọn chiều sâu t, số rãnh xoắn n được lấy sao cho áp lực riêng của đai đạn trên thành xiết của rãnh xoắn không vượt qúa giá trị cho phép.
Nf = N/t.h £ [Nf] (2.16)
Trong đó:
h : Bề rộng của đai đạn
[Nr] : Áp lực riêng cho phép, phụ thuộc vào vật liệu dùng làm đai đạn. Đai đạn súng 57mm được làm bằng đồng nên [Nr] = 250 [Mpa].
Ở đây ta chọn số rãnh xoắn theo kinh nghiệm: n = 4d = 22,8 (Cho pháo nòng dài). Số rãnh xoắn được lấy tròn và phải là bội số của bốn. Do vậy ta chọn số rãnh xoắn n = 24.
Xác định giá trị lớn nhất của áp lực đai dẫn vào thành xiết rãnh xoắn. Vì rãnh xoắn cố định nên Nmax đạt được tại vị trí pmax.
Nmax = λ/n.pdim.S.tgα (2.21)
Với: pdim = 2608,6957 [atm].
λ= 0,56, S=0,2632 [dm2]: diện tích lòng nòng, t = 1,14 [mm]: chiều sâu rãnh xoắn, chiều rộng đai dẫn h =0,006[m], α=5036’
Thay số vào ta được: Nmax = 15,7205 [N].
2.2.3. Dựng đường cong áp suất
Ta biết sự thay đổi áp suất khí thuốc trong lòng nòng theo nhiệt độ thuốc phóng của f và Ik có sự phụ thuộc chặt chẽ với nhau:
f+50 = f+15 [ 1 + ηf(t3 - 150)]
IK+50 = IK+15 [1 + ηIK(t3 - 150)]
Trong đó:
t3 : Nhiệt độ thuốc phóng
ηf, ηIK : Hệ số tính đến sự thay đổi của f và Ik khi nhiệt độ thuốc phóng thay đổi 100C
Khi nhiệt độ ban đầu của liều phóng t = 500C:
f+50 = f+15 [ 1 + ηf(t3 - 150)] = 950000[1 + 0,00045(50-15)] = 96496250 (Pa)
IK+50 = IK+15 [1 + ηIK(t3 – 150)] = 1134[1 + (-0,0016)(50-15)] =107049,6 (Pa)
Khi nhiệt độ ban đầu của liều thuốc t = 00C
f0 = f+15 [ 1 + ηf(t3 - 150)] = 950000[1 + 0,00045(0-15)] = 94358750 (Pa)
IK0 = IK+15 [1 + ηIK(t3 – 150)] = 1134[1 + (-0,0016)(0-15)] =116121,6 (Pa)
Sử dụng phần mềm mathlab ta có đồ thị và bảng số liệu một số giá trị áp suất và chiều dài nòng ở các nhiệt độ 0 0C, 15 0C và 50 0C
Như vậy từ các phép tính ở trên ta có đồ thị đường cong áp suất lớn nhất như hình vẽ.
2.3. Nghiệm bền nòng
2.3.1. Xây dựng đường cong áp suất mong muốn
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 người ta đưa vào khái niệm hệ số an toàn (hệ số dự trữ bền nòng). Nói một cách khác nó được đưa vào vì khi tính bền cho nòng người ta không thể chỉ dựa theo áp suất khí thuốc tác dụng vào thành nòng mà sẽ lấy theo một giá trị nào đó lớn hơn nó để có một dự trữ bền.
Hệ số an toàn của nòng là tỷ số giữa áp suất khí thuốc lớn nhất cho phép mà tiết diện đã cho của nòng chịu đựng được không có các biến dạng dư trong nó và áp suất khí thuốc lớn nhất xuất hiện ở chính tiết diện này khi bắn:
ni = p1/p(max)
Trong đó:
p1 : Áp suất khí thuốc lớn nhất cho phép ở tiết diện được xét;
p(max) : Áp suất khí thuốc lớn nhất tác dụng ở tiết diện được xét.
Qua có sở phân tích trên cùng với kinh nghiệm thực tiễn, ta thành lập đồ thị quy luật hệ số an toàn với PPK 57mmC60 như sau:
Đoạn buồng đốt lấy n = 1
Đoạn từ buồng đốt lbđ đến lm + 2d chọn n = 1,1
Đoạn lm + 2d đến lđ - 2d: tuyến tính
Đoạn lđ –2d đến lđ lấy n=1,9
- Xác định các giá trị của r1, r2
Xuất phát từ kinh nghiệm thiết kế ấn định một cách định hướng kích thước ngoài của nòng ở khu vực đầu rãnh xoắn và vùng áp suất lớn nhất r2 = (2,2¸2,5)r1, làm tròn đến bội số 5 mm.
Lấy r1 = 0,030 (m); r2 = 0,1(m).
- Tính chiều dài phần côn chuyển tiếp mặt ngoài nòng
Ta ấn định chiều dài nòng có dạng hình trụ:
lTr = lHKN + lmg + l = 0,800 + 1,500 + 0,350 = 2,650 (m)
Trong đó:
lHKN : Khu vực nòng bị hộp khoá nòng chiếm chỗ;
lmg : Chiều dài máng;
l : Chiều dài lùi;
Ta chọn chiều dài phần côn chuyển tiếp lct = 0,400 (m)
- Tính đường kính ngoài của nòng trên khu vực 2d từ mặt cắt miệng nòng
Chọn r2 = 0,040 m
Trên khu vực từ tiết diện 8-8 đến mặt cắt miệng nòng ta chấp thuận lấy r2 = 0,045 m.
2.3.2. Nghiệm bền sống xoắn
Sơ đồ tính bền sống xoắn như hình 2.1.2.
- Sống nòng chịu uốn.
+ Ứng suất uốn:
σu= M/W (2.25)
Trong đó:
M: Mômen uốn; [N.m].
W: Mômen chống uốn; [M3].
Thay số vào ta được: σu= 10,88 [MPa]
- Ứng suất cắt sống nòng:
τc = Nm/b.h (2.26)
Thay số vào ta được: τc = 9,13 [MPa].
- Ứng suất tổng:
σtd = 0,5 (σu2+ 4τc2)2 (2.27)
Thay số vào ta được:σtd =10,63 [MPa] < σb/2
Vậy sống nòng đủ bền.
Kết luận chương 2
Chương 2 tôi đã đưa ra các giả thiết xây dựng và giải bài toán thuật phóng trong của pháo phòng không 57mm C60. Áp dụng phần mềm “Tra cứu và tính toán thuật phóng Version 1.0” với các thông số đầu vào và ta tìm được các số liệu cần thiết về áp suất tại các vị trí theo chiều dài của nòng. Từ đó tôi đã tính toán thiết kế và kiểm nghiệm bền nòng pháo phòng không 57mm C60. Đây cũng là cơ sở để tạo điều kiện cho người sử dụng nắm chắc và làm chủ vũ khí mình được trang bị, nâng cao khả năng khai thác sử dụng ở đơn vị đảm bảo vũ khí luôn sẵn sàng chiến đấu với khả năng cao nhất. Trong chương 3 tôi sẽ tìm hiểu về các dạng hư hỏng của nòng và đề ra các biện pháp kiểm tra hư hỏng trong lòng nòng theo công nghệ mới.
Chương 3
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NÒNG SÚNG PHÁO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOI NÒNG
3.1. Tính cấp thiết của việc kiểm tra chất lượng nòng
- Nòng là bộ phận quan trọng nhất đối với vũ khí trang bị.
- Đánh giá đúng chất lượng nòng nhằm giảm thiểu được nguy hiểm trong quá trình khai thác sử dụng.
- Đường kính pháo nhỏ nên việc kiểm tra đánh giá chất lượng rất khó.
3.2. Các dạng hư hỏng nòng trong quá trình sử dụng súng pháo
3.2.1. Nòng pháo mòn
Đặc điểm để nhận xét tình trạng mòn nòng pháo là mòn dài buồng đạn, do đó tính năng đường đạn bị lệch, làm cho sơ tốc của đạn giảm, cự ly bắn giảm và đạn tản mác nhiều.
Lượng mòn của buồng đạn được xác định bằng dụng cụ đo chiều dài buồng đạn, trước khi đo phải lau sạch nòng pháo và buồng đạn.
Có hai cách đo:
- Không phải tháo nòng: Mở khóa nòng, lắp dụng cụ đo buồng đạn vào, đẩy vòng đo sát lên phía trước, cho du tiêu áp vào vành định hướng rồi bắt chặt lại. Rút dụng cụ đo ra và đọc trị số trên dụng cụ.
- Tháo nòng: Khi tháo nòng bộ phận tầm có thể bật lên dễ xảy ra tai nạn, vì vậy trước khi tháo nòng phải cố định vòng quay tầm hoặc buộc cổ máng pháo với bộ phận cân bằng. Tháo nòng xong đặt nòng lên giá, xem xét rãnh nòng, buồng đạn và đặt dụng cụ vào để đo. Phương pháp đo cũng giống như trên.
3.2.3. Nòng pháo bị bẹp, nứt, lõm, thủng
Những vết bẹp ở phía ngoài nòng không bị nứt thì không phải sửa chữa. Những vết bẹp, lõm chiều sâu không quá kích thước quy định thì nòng pháo vẫn tiếp tục sử dụng được. Xác định chiều sâu của vết bẹp, lõm (theo hình 3.1).
Nếu thân pháo bị nứt, thủng hoặc lõm quá phạm vi thì phải thay.
Thay xong hoặc sửa chữa xong ghi vào lý lịch của pháo.
3.2.5. Những khó khăn trong quá trình kiểm tra chất lượng nòng
Quá trình kiểm tra chất lượng nòng được nêu trên là những phương pháp kiểm tra rất cơ bản có thể thực hiện ngay bằng mắt và các dụng cụ. Tuy nhiên các phương pháp trên chỉ kiểm tra được bề mặt ngoài hoặc các khoảng cách có thể đo được đối với những pháo như 105mm thì việc kiểm tra rất hiệu quả, còn đối với các nòng pháo phòng không có kích thước như 57mm, 23mm việc kiểm lòng nòng rất khó có thể thực hiện được vì:
- Quá trình kiểm tra cần phải tháo nòng hoặc tháo khóa nòng rất phức tạp dễ xảy ra mất an toàn.
- Đường kính nòng pháo nhỏ việc đánh giá các vết nứt hay các vết lõm trong lòng nòng rất khó khăn.
- Nòng pháo dài việc thực hiện quá trính kiểm tra đánh giá chất lượng gặp khó khăn.
3.3. Nghiên cứu chế tạo thiết bị kiểm tra nòng
Qua nghiên cứu các mô hình soi đường ống rất đa dạng về cấu tạo cũng như cách thức di chuyển trong nòng, tuy nhiên có một số cơ cấu điển hình gồm:
- Crawler Robot Rov Robot.
- Waterproofed Three Moduled In-pipe Robot.
- Thiết bị soi nòng bằng đường ống.
3.3.1. Mô hình Crawler Robot Rov Robot
Mô hình Crawler Robot Rov Robot được cấu tạo chuyển động nhờ bộ phận bánh xe, thường sử dụng cho các đường ống lớn nằm ngang và không bo góc. Vật liệu dễ tìm thấy trên thị trường, giá thành rẻ.
- Ưu điểm: Cơ cấu chuyển động đơn giản dễ thực hiện.
- Nhược điểm: Chỉ di chuyển được các đường ống thẳng còn các đường ống có độ dốc cao thì dễ bị tuột do không có cơ cấu bám.
3.3.3. Mô hình Waterproofed Three Moduled In-pipe Robot
Mô hình này có kết cấu khá phức tạp bởi trên cơ cấu di chuyển vừa phải quay vừa có cơ cấu bẻ góc. Nó có thể vận hành trên nhiều loại đường ống như đường ống cong hay leo lên các đường ống có độ dốc khác nhau. Vật liệu tương đối khó kiếm, cơ cấu chuyển động phức tạp, giá thành cao.
- Ưu điểm: Có thể vận hành trên nhiều loại đường ống cơ cấu di chuyển đa dạng.
- Nhược điểm: Kết cấu phức tạp nên tìm vật liệu để thiết kế chế tạo rất khó khăn.
3.4. Nghiên cứu chế tạo mô hình
3.4.1. Ứng dụng phần mềm inventor để xây dựng dữ liệu 3D các chi tiết
Trước khi dựng mô hình 3D cần phải xác định kích thước của loại nòng cần khảo sát, ở đây là nòng pháo phòng không 57mm C60 để mô phỏng lại tính hợp lý trong chuyển động của robot.
Từ mô hình đã được lựa chọn tôi tiến hành mô phỏng lại các chi tiết để tìm được cách bố trí cho phù hợp và chỉ ra được tính hợp lý của kết cấu tôi lựa chọn.
Tiến hành đo và ghi lại các thông số của những chi tiết đã lựa chọn về các thông số như: Kích thước, khối lượng…Đối với những thông số về kết cấu sử dụng phần mềm inventor nhằm phục vụ cho công tác chế tạo.
3.4.2. Mô hình 3D ý tưởng thiết kế
Sau khi đã lựa chọ mô hình và lắp ráp bằng module abssemly một thân xe chứa động cơ với pin ở dưới đáy truyền độc cho động cơ bằng trục vít bánh răng và phần trên chứa mạch và camera.
3.4.4. Chế tạo mô hình bằng phương pháp in 3D
3.4.3.1. Tạo file in 3D
Sử dụng các mô hình chi tiết đã mô phỏng, sau đó dùng phần mềm inventor lưu file dưới định dạng .stl.
3.4.4.2. Tạo mã code cho máy in
Đối với máy in 3D thường xử dụng phần mềm đưa mô hình 3D vào để sinh code cho máy chạy. Ở đây sử dụng phần mềm Ultimaker Cura 4.1.0.
Chạy chương trình.
Dùng phím tắt Window để mở mục tìm kiếm sau đó search với tên “Ultimaker Cura 4.1.0” bấm vào icon để chạy chương trình.
Load mô hình 3D.
3.4.4.3. Đánh giá chất lượng của phương pháp gia công
Quá trình hoàn thiện và lắp ráp sản phẩm có một số vấn đề mắc phải như còn xuất hiện ba via trên bề mặt do trong quá trình in còn phải sử dụng support hỗ trợ in chỗ các chi tiết, sai số giữa thiết kế và phương pháp gia công dẫn đến quá trình lắp ghép còn khó khăn.
3.6. Xây dựng chương trình xử lý ảnh
3.6.1. Các bước thực hiện
3.6.1.1. Khai báo các thư viện OpenCV trong Python
Để sử dụng các ứng dụng của OpenCV như đọc hình ảnh, duyệt hình ảnh và các bước xử lý cơ bản trên bức ảnh tôi khai báo thư viện OpenCV trong Python.
Bên cạnh đó, tôi còn khai báo thêm 2 thư viện có sẵn của Python là numpy và matplotlib để số hóa bức ảnh sau đó hiển thị trên màn hình dưới dạng khung.
3.6.1.2. Đọc ảnh từ file
Cũng như các chương trình lập trình tính toán trước khi tiến hành chương trình sẽ có phần khai báo và nhập giá trị ban đầu. Đối với Python giá trị ban đầu là hình ảnh và được khai báo như sau.
Sử dụng module cv2 với lệnh imread có nghĩa là đọc ảnh từ file ‘nongro2.jpg’ với tên gọi là img ta được kết quả như hình 3.18.
3.6.1.4. Dùng thuật toán tìm contour để tìm được danh sách các object
Khâu tìm object rất quan trọng, để phân biệt được đâu là rãnh xoắn đâu là vế rỗ khá khó khăn. Tôi dùng thuật toán để tìm tất cả các object có thể phát hiện được trong nòng để lọc ra một danh sách các vật như sau.
Câu lệnh:
contours, hier = cv2.findContours( edges, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
Giải thích:
contours, hierarchy = cv2.findContours( binaryImage, typeofContour, methodofContour)
3.6.1.6. Đếm số lượng vết rỗ
Ta được một vòng lặp để tìm các contour, tận dụng vòng lặp ta sử dụng biến i để đếm các contour đã tìm được như sau:
Câu lệnh:
i=0
for c in contours:
# get the bounding rect
x, y, w, h = cv2.boundingRect(c)
# draw a green rectangle to visualize the bounding rect
if w*h <100:
3.6.2. Giao diện điều khiển thiết bị
3.6.2.1. Phần mềm xử lý vết rỗ trong nòng
Sau khi cơ bản đã lập được thuật toán xử lý vết rỗ trong nòng, ta thiết lập giao diện người dùng để tăng thêm phần trực quan hơn với sự hỗ trợ của module tkinter.
Mô-đun Tkinter (hay còn gọi là “Tk interface”) là giao diện chuẩn Python đến từ gói GUI đến từ Scriptics (trước đây được phát triển bởi Sun Lab).
Cả Tk và Tkinter đều có sẵn trên hầu hết các nền tảng Unix, cũng như trên hệ thống Windows và Macintosh. Bắt đầu với phiên bản 8.0, Tk cung cấp giao diện gốc trên tất cả các nền tảng.
3.6.2.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm xử lý vết rỗ trong nòng
Sau khi đã hoàn thành tiến hành đóng gói thành file exe được thư mục như hình 3.28.
Phần mềm dưới dạng file đuôi .exe nên không cần phải cài đặt chỉ cần nhấp đúp chuột trái là chạy.
Chọn ví dụ đã có sẵn hình “nongro2.jpg” sao đó click vào chữ Open để được kết quả
3.7. Kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm và phương hướng phát triển
Quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm sau khi thử nghiệm đưa robot vào trong lòng nòng đã chuyển động trơn tru với góc pháo nằm ngang, đạt yêu cầu đề ra. Quá trình chuyển động trong lòng nòng robot đã ghi lại được các hình ảnh.
Kiểm nghiệm khả năng quan sát của robot bằng các xác định một điểm xa trong tầm quan sát rõ của robot làm mốc. Sau đó cho robot di chuyển đến điểm làm mốc đó, đo khoảng cách ta biết được khoảng nhìn được của robot.
Sau khi đã thử nghiệm, tôi rút ra một số tính năng của robot:
- Khả năng chuyển động: Cỡ nòng 57mm trở lên.
- Khả năng truyền ảnh khồn dây.
- Khả năng quan sát: 100mm từ mặt cắt camera.
- Kết hợp với các phụ kiện khác như kính thực tế ảo, module thu phát song.
- Khoảng các điều khiển: 50m.
Quá trình thử nghiệm cơ bản đã đáp ứng yêu cầu của đồ án. Qua đó tôi đề ra một số phương hướng phát triển mới để hoàn thiện và phát triển sản phẩm như sau:
- Tăng khả năng truyền song của thiết bị.
- Có khả năng xác định được vị trí trong nòng.
- Xác định được độ sâu các vết rỗ.
Kết luận chương 3
Qua chương 3 đã nghiên cứu được nhiều vấn đề về tìm hiểu các dạng hư phỏng và phương pháp kiểm tra đến nghiên cứu một phương pháp kiểm tra mới mang tính thực tiễn áp dụng được sức mạnh của công nghệ. Tôi đã nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới như: In 3D, chế tạo được một robot có kích thước nhỏ để để chui vào nòng súng pháo từ 57mm trở lên có kết hợp camera truyền ảnh không dây, tích hợp công nghệ xử lý ảnh để đánh giá chất lượng nòng. Xây dựng được giao diện trực quan của phần mềm đánh giá chất lượng nòng qua xử lý ảnh đã giải quyết được một số nhược điểm của việc kiểm tra đánh giá chất lượng nòng theo phương pháp truyền thống.
ĐÁNH GIÁ - KẾT LUẬN
Sau một thời gian làm việc tích cực, được sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn và các thầy giáo trong khoa vũ khí với nỗ lực cố gắng của bản thân. Tôi đã hoàn thành đồ án của mình theo đúng yêu cầu, nhiệm vụ và thời gian đề ra. Đánh giá lại những gì đã làm tôi tự nhận xét:
Chương 1 tôi đã khái quát giới thiệu chung về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như các lực có thể tác dụng lên nòng khi bắn của pháo phòng không 57mm C60. Qua đó giúp chúng ta hình dung và nắm được các đặc điểm nổi bật về chiến thuật, cũng như vị trí của các bộ phận trong quá trình hoạt động của pháo phòng không 57mm C60. Sử dụng các số liệu để ứng dụng vào chương 2.
Chương 2 tôi đã áp dụng phần mềm “Tra cứu và tính toán thuật phóng Version 1.0” với các thông số đầu vào và ta tìm được các số liệu cần thiết về áp suất tại các vị trí theo chiều dài của nòng. Từ đó tôi đã tính toán thiết kế và kiểm nghiệm bền nòng pháo phòng không 57mm C60. Làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế ở chương 3.
Chương 3 đã nghiên cứu được nhiều vấn đề về tìm hiểu các dạng hư phỏng và phương pháp kiểm tra đến nghiên cứu một phương pháp kiểm tra mới mang tính thực tiễn áp dụng được sức mạnh của công nghệ. Tôi đã nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới như: In 3D, kết hợp camera truyền ảnh không dây, tích hợp công nghệ xử lý ảnh để đánh giá chất lượng nòng.
Tuy vậy do thời gian có hạn, khối lượng công việc tương đối nhiều cùng với kiến thức của bản thân phần nào đó còn hạn chế cộng với những nguyên nhân khách quan khác như điều kiện tài chính bản thân, việc tìm kiếm nguyên vật liệu còn nhiều hạn chế. Tuy nhiên cũng đã hoàn thành đồ án với mô hình đánh giá chất lượng nòng pháo phòng không 57mm C60 đáp ứng được yêu cầu.
Như vậy với những kết quả làm được đã trình bày ở trên tôi đã hoàn thành được yêu cầu và nhiệm vụ đồ án đề ra, qua đồ án này tôi cũng đã cố hiểu sâu và vận dụng được những kiến thức đã được học trong nhà trường để giải quyết các vấn đề đặt ra trong lý thuyết cũng như trong thực tế, học được các phương pháp nghiên cứu tìm tòi và tiếp cận với các vấn đề khoa học.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Hồng Anh, “20 tài liệu lập trình Python cơ bản đến nâng cao hay nhất”, , Ha nội, 2018.
[2. Phạm Huy Chương, “Cơ sở kết cấu và tính toán thiết kế máy tự động”, Học viện Kỹ thuật quân sự, 1998.
[3]. Nguyễn Phương Lan, “Tìm hiểu về OpenCV”, , Hà Nội, 2017.
[4]. Vũ Xuân Long, “vũ khí phòng không”, Trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự, 2019.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"