Tóm tắt Luận án Nghiên cứu xác định một số tham số kết cấu của súng bắn tỉa cỡ lớn trên cơ sở phân phối năng lượng hợp lý đảm bảo phù hợp với xạ thủ Việt Nam

hình nghiên cứu Độ chính xác bắn của súng phụ thuộc rất lớn vào cấu trúc động lực học của hệ khi bắn [9], [24], [26], [45]. 1) Phương pháp của V.M.Kirillop và các tác giả trường cao đẳng kỹ thuật quân sự Penza. Các tác giả của trường cao đẳng kỹ thuật quân sự Penza đã xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học của hệ vũ khí-giá-xạ thủ [48] tương đối phù hợp với thực tế song còn nhiều hạn chế. 2) Phương pháp của EA.Gorop. Mô hình này chỉ có thể được sử dụng cho tính toán sơ bộ khi thiết kế. 1.4.2. Trong nƣớc 1.4.2.1. Tình hình khai thác sử dụng và phát triển súng bắn tỉa trong nước Hiện nay trong trang bị của các lực lượng vũ trang ta chỉ có một lượng nhỏ các loại súng bắn tỉa cỡ nhỏ, đã cũ. Loại súng bắn tỉa cỡ lớn chúng ta chưa có và chưa nghiên cứu thiết kế, sản xuất, thực sự đang có nhu cầu trang bị cho các lực lượng vũ trang. 1.4.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Qua nghiên cứu các tài liệu có thể thấy các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu nhiều về hệ vũ khí –xạ thủ và vũ khí – giá- xạ thủ. Mô hình nghiên cứu [16] sát với thực tế khi bắn súng đại liên PKMS, tuy nhiên đây là mô hình nghiên cứu về vũ khí – giá ba chân – xạ thủ nên có nhiều điểm khác và không thể áp dụng cho mô hình vũ khí – giá hai chân – xạ thủ. 1.5. Kết luận chƣơng 1 1. Các mô hình đã nghiên cứu phù hợp với phương tiện tính toán vào thời điểm đó. 2. Các nghiên cứu tập trung vào giải quyết bài toán ổn định của súng khi bắn. 3. Một số mô hình đã kể tới hoạt động của máy tự động đồng thời với dịch chuyển của toàn cơ hệ. 4. Chưa có một công trình nghiên cứu nào về mô hình vũ khí-giá 2 chân -xạ thủ. 5. Các công trình nghiên cứu trước đây chưa đi sâu nghiên cứu về năng lượng phát bắn và việc ứng dụng các tham số kết cấu của súng để phân phối năng lượng phát bắn, lợi dụng phần năng lượng dư có ích cho súng, phù hợp hơn với xạ thủ là người Việt Nam. 6 Chƣơng 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH CỦA SÚNG BẮN TỈA CỠ LỚN 2.1. Đặt vấn đề Để xác định các tham số kết cấu của súng hợp lý trên cơ sở phân phối năng lượng phát bắn phù hợp với xạ thủ Việt Nam, luận án cần nghiên cứu xây dựng mô hình khảo sát ổn định của súng bắn tỉa cỡ lớn khi bắn. 2.2. Đặc điểm của cơ hệ bắn súng bắn tỉa cỡ nòng lớn và những đặc trƣng cơ bản Khi bắn súng bắn tỉa cỡ nòng lớn, từ đặc điểm kết cấu và hoạt động của hệ súng có giá, cơ hệ có một số đặc điểm và các đặc trưng cơ bản riêng. 2.3. Xây dựng mô hình tính toán 2.3.1. Các giả thiết cơ bản Để xây dựng được mô hình tính toán, luận án đã đưa ra các giả thiết cơ bản. 2.3.2. Mô hình cơ hệ Thông qua các giả thiết đã đưa ra, luận án đã xây dựng được mô hình cơ hệ như trên hình 2.1, bao gồm 4 vật : MA, MK, MN và Mi. Hình 2.1 Mô hình cơ hệ 2.3.3. Chọn hệ trục tọa độ và các tọa độ suy rộng Lấy điểm O làm gốc tọa độ, ta xây dựng 2 hệ trục tọa độ đề các như trên hình 2.1, trong đó hệ trục tọa độ OXYZ cố định, hệ trục tọa độ Oxyz gắn chặt với súng. Đối với cơ hệ đang nghiên cứu, có 4 bậc tự do độc lập. Sử 7 dụng 4 tọa độ suy rộng để miêu tả chuyển động của cơ hệ (chuyển động của vật i được xác định thông qua liên kết chuyển động với vật 1). - q1 = xA: Chuyển động của vật 1 theo phương trục nòng súng (trục Ox); - q2 = xK: Chuyển động của vật 2 theo phương trục nòng súng (trục Ox); - q3 = xN: Chuyển động của vật 3 theo phương trục nòng súng (trục Ox); - q4 = K: Góc quay của thân súng quanh trục OZ. 2.4. Các lực tác dụng lên hệ khi bắn 2.4.1. Lực tác dụng của xạ thủ Lực tác dụng của xạ thủ lên súng là lực của cơ bắp xạ thủ tác dụng lên súng, nó chính là lực tỳ vai và lực giữ của tay. 2.4.2. Lực của áp suất khí thuốc trong nòng Lực của áp suất khí thuốc tác dụng trong nòng được xác định khi giải bài toán thuật phóng trong [11], [16], [24]. 2.4.3. Lực tác dụng lên thiết bị trích khí Lực tác dụng lên thiết bị trích khí xác định khi giải đồng thời hệ phương trình nhiệt động buồng khí và hệ phương trình thuật phóng trong. 2.4.4. Trọng lượng của bản thân vũ khí Trọng lượng vũ khí có điểm đặt tại trọng tâm vũ khí. 2.4.5. Lực rút vỏ đạn Lực rút vỏ đạn được tính gần đúng theo phương pháp Protopôpôp. 2.4.6. Lực tác dụng của nền đất Lực tác dụng của nền đất lên súng như một hệ đàn nhớt có độ cứng Cd và hệ số cản nhớt bd . 2.4.7. Lực cản khóa nòng quay Khi khóa nòng quay, xuất hiện lực cản do ma sát giữa đáy đạn và mặt gương khóa nòng, giữa tai khóa và khấc tỳ tai khóa. 2.4.8. Lực của loa giảm giật Khi súng lắp loa giảm giật sẽ xuất hiện một thành phần lực ngược chiều với lực giật lùi do phát bắn gây nên, lực này làm tăng độ ổn định bắn cho súng. 2.5. Hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của cơ hệ khi bắn Từ mô hình tính toán hình 2.1, luận án đã chọn phương pháp Lagrange để xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của cơ hệ (2.38). 8 1 2 2 K 2 k 2 3 n 2 2 3 2 2 t p 3 p n b n k 5 x b p A 1. l v ; gps 2. v ; q p 3. z ; I 4. (1 2 z 3 z )z G(1 ) G ; 1- 5. w = (1 2 z 3 z )z SV ; 1 6. p f (1 2 z 3 z )z k p kpw -k G(1 ) k G ; w 7. (G G ) G ; 8. w S x ; 9                                                            b p n pb k 5 x tb b b b b 11 A A 21 K K 31 N N 41 K A A K K N N K K 1 . p k G k (G G ) k p kp w ; w 10. M v F ; 11. M v F ; 12. M v F ; 13. M F 14. x v 15. x v 16. x v 17.                                                         (2.38) 2.6. Vận tốc các khâu sau va chạm 2.6.1. Va chạm giữa bệ khóa và hộp súng Các công thức xác định vận tốc sau va chạm:    h1 10 10 h0 0 1 h A m x x 1 x x b , B m m        (2.42)    00h10 h1 1 0hh φbxx mm m B A 1xx     , (2.43)    00h10 h1 h 101 φbxx mm m B C 1yy     , (2.44)    00h10 h1 1 101 φbxx mm m B C 1yy     , (2.45)    00h10101 φbxx B D 1φφ   , (2.46) trong đó    h1 2 1hh1 mmammIIA  ;      h1221hh1 mmbammIIB  ; h1mabmC  ; h1mbmD  . 9 2.6.2. Va chạm giữa các khâu của máy tự động khi làm việc Công thức tính vận tốc bệ khóa nòng sau va chạm:    n i i i i 00 i0 i m 1 i 0 00 tg k m 1 k V V η V V M        . (2.59) 2.7. Giải hệ phƣơng trình 2.7.1. Các số liệu đầu vào Các thông số kích thước tọa độ trọng tâm, mô men quán tính của các khâu được xác định trên mô hình 3D của súng. Một số thông số được xác định bằng đo đạc trực tiếp, còn lại được xác định theo [9], [16], [26], [33]. 2.7.2. Kết quả tính toán Kết quả cho ta đồ thị từ hình 2.8 đến hình 2.13. 0 1 2 3 4 5 6 7 x 10 -3 0 50 100 150 200 250 300 350 Thoi gian t(s) A p s u a t lo n g n o n g v a a p s u a t b u o n g k h i [M P a ] X: 0.0008 Y: 302.9 X: 0.0021 Y: 52.85 Ap suat long nong ap suat buong khi 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Chieu dai long nong l[m] V a n t o c d a u d a n v [m /s ] X: 0.8867 Y: 826 Hình 2.8. Đồ thị biến thiên áp suất khí thuốc trong lòng nòng và trong buồng khí theo thời gian Hình 2.9. Đồ thị biến thiên vận tốc đầu đạn theo chiều dài nòng 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 -0.2 0 0.2 0.4 X: 0.08287 Y: 0.226 Thoi gian t(s) D ic h c h u y e n b e k h o a ( m ) -4 -2 0 2 4 6 8 X: 0.08287 Y: 0.3292 V a n t o c b e k h o a ( m /s ) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 -3 X: 0.08502 Y: -0.001424 t [s]  [r a d ] X: 0.02366 Y: 0.00231 Loa = - 0.1922 Hình 2.10. Đồ thị chuyển động của khâu cơ sở Hình 2.11. Đồ thị dao động góc nảy của súng trong trường hợp súng lắp loa giảm giật từ lúc bắn tới khi tắt dao động 10 Nhận xét kết quả tính toán: - Kết quả tính thuật phóng trong và chuyển động của khâu cơ sở tương đối sát với kết quả thử nghiệm của Viện Vũ khí và các kết quả công bố trong các tài liệu của nhà sản xuất: + Áp suất lớn nhất trong nòng tính toán là 302,9 MPa, theo tài liệu của nhà sản xuất là 304,1 MPa [4], [7], sai số 0,4%. Áp suất lớn nhất trong buồng khí pbmax =52,85 MPa. Áp suất đầu nòng pd =89,27 MPa. + Vận tốc đầu nòng tính toán là 826,6 m/s, theo tài liệu của nhà sản xuất là 820 m/s [4], [7], sai số 0,5%. + Vận tốc của khâu cơ sở tại vị trí sau cùng là 0,3292 m/s. - Dao động của thân súng: + Góc nảy đứng giảm 50,9% khi súng lắp loa giảm giật. + Chiều dài lùi lớn nhất giảm 39,3% khi súng lắp loa giảm giật. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 x 10 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 x 10 -4 X: Y: 0.001768 t [s]  [r a d ] X: Y: 0.0008677 Khong loa Loa = - 0.1922 0.00405 0.00405 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 X: 0.8 Y: 0.03437 t [s] D ic h c h u y e n v a i n g u o i [m ] X: 0.8 Y: 0.05665 Khong loa Loa = - 0.1922 Hình 2.12. Góc nảy đứng của súng trong trường hợp súng lắp và không lắp loa giảm giật tại thời điểm hết thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc Hình 2.13. Đồ thị biểu diễn chiều dài lùi của súng trong trường hợp súng không lắp và lắp loa giảm giật 2.8. Kết luận chƣơng 2 Các thông số thuật phóng trong và chuyển động của máy tự động tương đối chính xác so với các số liệu cho trong tài liệu [4], [7] (< 1%). Những đóng góp mới của luận án trong chương 2: - Đã xây dựng được mô hình nghiên cứu mới mô tả sát thực hệ vũ khí – giá hai chân – xạ thủ khi bắn, phù hợp với mô hình bắn của súng bắn tỉa cỡ nòng lớn trong thực tế. - Khác với các mô hình trước đây, luận án đã tiến hành giải đồng thời hệ phương trình (2.34). Khi tính toán đã tính đến sự biến thiên của tỉ số truyền 11 của các cơ cấu, cũng như đã đưa hầu hết các va chạm vào bài toán dao động, từ đó đã nâng cao được độ chính xác của lời giải. - Đã đưa ra thuật toán và lập được bộ phần mềm để giải hệ phương trình phi tuyến nói trên bằng ngôn ngữ Matlab. Chƣơng 3 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THAM SỐ KẾT CẤU CỦA SÚNG BẮN TỈA CỠ LỚN TRÊN CƠ SỞ PHÂN PHỐI NĂNG LƢỢNG HỢP LÝ PHÙ HỢP VỚI XẠ THỦ VIỆT NAM 3.1. Đặt vấn đề Xuất phát từ mô hình động lực của cơ hệ súng khi bắn tiến hành nghiên cứu, khảo sát ảnh hưởng của các tham số kết cấu tham gia trong các phần năng lượng của phát bắn đến độ ổn định của súng khi bắn. Thông qua kết quả khảo sát ảnh hưởng của các tham số kết cấu đến độ ổn định bắn của súng, chúng ta lựa chọn được các tham số kết cấu cụ thể trên cơ sở phân phối năng lượng phát bắn hợp lý nhất nhằm nâng cao độ chính xác bắn và phù hợp với xạ thủ Việt Nam. 3.2. Nghiên cứu xác định các tham số kết cấu của loa giảm giật 3.2.1. Nguyên lý làm việc của loa giảm giật Loa giảm giật có thể coi là một máy nhiệt sinh công từ nguồn năng lượng của khí thuốc phóng. 3.2.2. Loa giảm giật súng bắn tỉa 12,7 mm VN Loa giảm giật súng bắn tỉa 12,7mm VN như trên hình 3.1. Theo [6], [9], các yếu tố kết cấu ảnh hưởng tới hiệu quả của loa giảm giật như sau: a) Hình 3D b) Hình cắt bổ Hình 3.1. Loa giảm giật súng bắn tỉa 12,7mm VN - Lỗ thoát đầu đạn do: d0 = (1,11,2)d, với d là cỡ đạn. Với đạn cỡ 12,7mm ta chọn d0 = 0,0145 m (d0 = 1,1417d). - Số ngăn của loa giảm giật: n = 6 ngăn. - Diện tích lỗ phụt khí Fc: Fc=0,1985.10 -3 m 2 . - Góc nghiêng lỗ phụt khí ψ: Góc nghiêng lỗ phụt khí ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của loa giảm giật và áp suất dư. 3.2.3. Nghiên cứu tính toán các đặc trưng của loa giảm giật 12 1) Hệ số đặc trƣng kết cấu . Hệ số đặc trưng kết cấu  quan hệ với kích thước và hình dạng của loa theo công thức [9], [45]: nn n B G i 1 K K (1 )cos         (3.4) 2) Hiệu suất năng lƣợng . Hiệu suất năng lượng  của loa giảm giật được xác định bằng công thức [9], [45]: 0 0H 2 1 Q q E 1 Q 1 q               (3.10) 3) Hiệu suất xung lƣợng J. Hiệu suất xung lượng J là hệ số đặc trưng cho độ giảm tương đối của xung lượng khối lùi. Nó được xác định bằng [9], [45]:   q J 1 1 q         (3.14) 3.2.4. Khoảng biến thiên của góc nghiêng lỗ phụt khí ψ Phạm vi biến thiên của góc nghiêng lỗ phụt khí là: 90° ≤ ψ < 180°. 3.2.5. Áp suất dư 3.2.5.1. Ảnh hƣởng của loa giảm giật tới xạ thủ bắn Sự ảnh hưởng của loa giảm giật tới xạ thủ bắn súng bắn tỉa 12,7mm chính là sự ảnh hưởng do sự tăng đột biến của áp suất tại vị trí xạ thủ do năng lượng dư của phát bắn gây ra (áp suất dư). 3.2.5.2. Áp suất dƣ tác dụng lên xạ thủ bắn Giá trị áp suất dư, phụ thuộc vào tọa độ của điểm kiểm tra (r, ) sẽ được tính theo công thức: 2 d 2k p (M 1)p f( , , , r) k 1        . (3.26) 3.2.5.3. Vị trí xác định áp suất dƣ gây nguy hiểm nhất cho xạ thủ Vị trí áp suất dư gây nguy hiểm nhất chính là bên mắt trái xạ thủ có tọa độ (r, ) tương ứng là (1,3 m, 175º). 3.2.6. Kết quả tính toán. Kết quả tính toán các đặc trưng của loa giảm giật như trên các đồ thị hình 3.3 đến hình 3.6. Nhận xét kết quả tính toán: Theo các đồ thị trên: Khi hệ số đặc trưng kết cấu α = -0,1922, tương ứng với góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ = 123° (2,146 rad), thì hiệu suất xung lượng ΔJ = - 40%, hiệu suất năng lượng ΔE = -65,64% và áp suất dư tại vị trí nguy hiểm nhất đối với xạ thủ Δp = 1,82.104 pa. 13 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 X: 2.146 Y: -0.1922 [rad]  1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 -0.5 -0.45 -0.4 -0.35 -0.3 -0.25 X: 2.146 Y: -0.4  J [rad] X: 1.571 Y: -0.2874 X: 3.142 Y: -0.4939 X: 2.356 Y: -0.4336 Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số đặc trưng kết cấu α vào góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất xung lượng ΔJ vào góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 -0.8 -0.75 -0.7 -0.65 -0.6 -0.55 -0.5 -0.45 X: 3.142 Y: -0.7551  E [rad] X: 1.571 Y: -0.5163 X: 2.356 Y: -0.6936X: 2.146 Y: -0.6564 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 x 10 4  P()  P [ P a ] [rad] X: 2.146 Y: 1.82e+004 X: 2.356 Y: 1.896e+004 X: 2.82 Y: 2e+004 Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất năng lượng ΔE vào góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộccủa áp suất dư Δp theo góc nghiêng lỗ phụt ψ 3.2.7. Ảnh hưởng của loa giảm giật tới độ ổn định bắn của súng Khi giữ nguyên các thông số của các kết cấu khác, thay đổi góc nghiêng của lỗ phụt khí thuốc ψ, ta được kết quả như sau: 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 x 10 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 x 10 -4 X: 0.00405 Y: 0.001768 Thoi gian [s] G o c n a y c u a s u n g  [ ra d ] X: 0.00405 Y: 0.0008683 X: 0.00405 Y: 0.0008385 Khong loa Loa =135o Loa =120o 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 X: 0.8 Y: 0.03289 t [s] D ic h c h u y e n v a i n g u o i [m ] Do thi dich chuyen vai nguoi khi co loa va khong loa X: 0.8 Y: 0.03447 X: 0.8 Y: 0.05665 Khong loa Loa =135o Loa =120o Hình 3.9. Góc nảy đứng khi hết thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc Hình 3.11. Dịch chuyển lùi của điểm tỳ vai 14 3.2.8. Lựa chọn tham số kết cấu của loa giảm giật Góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc được lựa chọn hợp lý nhất là ψ=135°. Đặc trưng xung lượng ΔJ = 43,36%, đặc trưng năng lượng ΔE = 69,36% và áp suất dư tại vị trí nguy hiểm nhất Δp = 1,896.104 pa. 3.3. Nghiên cứu xác định tham số kết cấu giảm chấn 3.3.1. Ảnh hưởng của độ cứng đệm tỳ vai đến độ ổn định bắn của súng Thay đổi giá trị CD trong bài toán ổn định của súng khi bắn (hệ phương trình 2.34) và giữ nguyên kết cấu khác của súng. Kết quả tính toán cho thấy: - Khi tăng độ cứng kết cấu của đệm tỳ vai thì khoảng dịch chuyển của điểm tỳ vai giảm dần. - Dịch chuyển lớn nhất của điểm tỳ vai khi độ cứng kết cấu của đệm tỳ vai CD = 10 5 N/m là L1000 = 36,48 mm > [L] = 35mm. Các loại đệm tỳ vai còn lại đều có thể áp dụng cho súng bắn tỉa 12,7mm VN. 3.3.2. Lựa chọn độ cứng kết cấu đệm tỳ vai súng bắn tỉa 12,7mm VN Theo kết quả tính toán trên, độ cứng kết cấu của đệm tỳ vai CD ≥ 12,5.10 4 N/m đều có thể sử dụng cho súng bắn tỉa 12,7mm VN. Để đánh giá, lựa chọn độ cứng của đệm tỳ vai, luận án đã tiến hành bắn thử trực tiếp trên súng. Theo kết quả bắn thử nghiệm, giá trị độ cứng CD của đệm tỳ vai hợp lý nhất dùng cho súng bắn tỉa 12,7mm VN là CD = 15.10 4 N/m. Tương ứng với độ cứng kết cấu trên, độ cứng của vật liệu chế tạo là 50 (shore). 3.4. Lò xo đẩy về và đƣờng kính của lỗ trích khí Φ 3.4.1. Ảnh hưởng của đường kính lỗ trích khí tới áp suất buồng khí Khi giữ các thông số đầu vào của bài toán thuật phóng trong không đổi, thay đổi đường kính lỗ trích khí Φ một lượng nhỏ thì áp suất trong buồng khí thay đổi rất lớn. 3.4.2. Ảnh hưởng của đường kính lỗ trích khí tới sự hoạt động của máy tự động Khi giữ các tham số kết cấu của súng không đổi, thay đổi đường kính lỗ trích khí được kết quả vận tốc chuyển động của bệ khóa nòng như trên hình 3.14 và bảng 3.4. Bảng 3.4. Vận tốc của bệ khóa nòng ở vị trí sau cùng theo lỗ trích khí TT Đƣờng kính lỗ trích khí (m) Vận tốc của bệ khóa nòng ở vị trí sau cùng (m/s) Ghi chú 1 1,8.10 -3 - 2 2,0.10 -3 - 3 2,1.10 -3 0,1358 4 2,2.10 -3 0,3292 5 2,4.10 -3 1,848 6 2,6.10 -3 3,722 15 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 X: 0.05025 Y: 3.722 Thoi gian t(s) V an t oc b e kh oa [ m /s ] X: 0.06578 Y: 1.848 X: 0.08287 Y: 0.3292 =1,8mm =2,0mm =2,2mm =2,4mm =2,6mm Hình 3.14. Ảnh hưởng của đường kính lỗ trích khí tới vận tốc chuyển động của bệ khóa nòng Nhận xét kết quả tính toán: Theo đồ thị hình 3.14 và bảng 3.4, khi thay đổi đường kính lỗ trích khí thì vận tốc bệ khóa nòng tại vị trí sau cùng thay đổi lớn. Khi đường kính lỗ trích khí Φ = 1,8.10-3; 2,0.10-3 m thì đồ thị biểu diễn vận tốc chuyển động của bệ khóa nòng không thể hiện đúng, bệ khóa nòng trong hai trường hợp này không chuyển động hết về vị trí sau cùng. 3.4.3. Lựa chọn đường kính lỗ trích khí Đường kính lỗ trích khí được lựa chọn hợp lý nhất là Φ = 2,2.10-3 m. 3.5. Ảnh hưởng của khối lượng thu gọn của xạ thủ đến độ ổn định của súng khi bắn Theo [9], [24] và [45] thì khối lượng thu gọn của xạ thủ tham gia vào khối lượng chuyển động của súng MN = (1520) kg là tương đối phù hợp với xạ thủ Việt Nam. Khi bắn súng bắn tỉa 12,7mm VN, góc nảy tương ứng là γ = 2,88...2,69 phút < [] = 3 phút [4]. Như vậy, sự lựa chọn các tham số kết cấu của súng bắn tỉa 12,7mm VN có góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc của loa giảm giật ψ = 135°, độ cứng kết cấu của đệm tỳ vai CD = 15.10 4 kG/dm, đường kính của lỗ trích khí Φ = 2,2.10-3m là hợp lý trong việc phân phối năng lượng phát bắn, phù hợp với tầm vóc của xạ thủ Việt Nam. 3.6. Kết luận chƣơng 3 - Luận án đã nghiên cứu và tính toán được các thông số đặc trưng của loa giảm giật đầu nòng súng bắn tỉa 12,7mm VN, đã đặt ra và giải quyết trọn vẹn mối quan hệ giữa hệ số xung lượng kết cấu α, đặc trưng năng lượng ΔE, đặc trưng xung lượng ΔJ và áp suất dư Δp; - Bằng sự ảnh hưởng của các tham số kết cấu tới độ ổn định bắn, luận án đã xác định được một số tham số kết cấu trên cơ sở phân phối năng lượng hợp lý phù hợp với xạ thủ Việt Nam. 16 - Đưa ra cơ sở khoa học giúp định hướng cho quá trình khai thác và sử dụng súng bắn tỉa cỡ nòng lớn nhập khẩu và chế tạo mới. Chƣơng 4 THỬ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ KHI BẮN 4.1. Mục đích thực nghiệm Mục đích nghiên cứu thực nghiệm bao gồm 2 phần: - Đo đạc xác định các thông số đầu vào của bài toán lý thuyết: thông số kết cấu, các đặc trưng động lực học cơ bản của cơ hệ... - Xác định các thông số động lực học của hệ khi bắn trong điều kiện xác định làm cơ sở đánh giá mức độ hợp lý của mô hình tính toán lý thuyết. 4.2. Xác định các thông số ban đầu Xác định các đặc trưng động lực học của cơ hệ Các đặc trưng động lực học của cơ hệ cần xác định bao gồm: - Xác định các mô men quán tính của các vật thuộc cơ hệ; - Xác định véc tơ định vị khối tâm của các vật thuộc cơ hệ. Phương pháp thực nghiệm mô phỏng bằng phần mềm solidwork. Xác định các thông số liên kết vai: Các thông số đặc trưng liên kết vai đối với xạ thủ Việt Nam: - Độ cứng trung bình của vai xạ thủ: CN = (13002000) N/m; - Hệ số cản nhớt vai xạ thủ: 4,5.103 Ns/m; - Phản lực trung bình ban đầu của xạ thủ: (15110) N; - Khối lượng thu gọn của phần chuyển động của xạ thủ tham gia vào khối lượng chuyển động của súng bằng (1520) kg. Xác định các thông số của nền đặt bắn Theo [16], với đất đồi núi Việt Nam (thuộc dạng đá ba lát, sỏi, sét ẩm, cát trầm tích, sét phong hoá) thì Cd  5.10 6 N/m; bd  10 4 N.s/m. 4.3. Xác định các đặc trƣng động lực học của hệ khi bắn 4.3.1. Đo xung lực của phát bắn tác dụng lên xạ thủ từ đó xác định được hiệu suất của loa giảm giật đầu nòng có góc nghiêng lỗ phụt khí ψ = 135° 4.3.1.1. Mục đích Xác định xung lực của phát bắn trong trường hợp lắp loa giảm giật đầu nòng có góc nghiêng lỗ phụt khí ψ = 135° và không lắp loa giảm giật, từ đó xác định được hiệu suất xung lượng của loa giảm giật. 4.3.1.2. Phƣơng pháp thực nghiệm Súng được gá chắc chắn trên giá thử nghiệm sao cho hạn chế được 5 bậc tự do, còn lại 1 bậc tự do là chuyển động của súng theo phương trục nòng súng. Đầu đo được lắp phía sau thân súng (hình 4.6). 17 4.3.1.3. Kỹ thuật thực nghiệm: Thiết bị thử nghiệm chuyên dụng DEWE 3020 (hình 4.7) và đầu đo lực C2. Hình 4.6. Phương pháp lắp đầu đo lực xác định xung lực phát bắn Hình 4.7. Thiết bị thử nghiệm DEWE 3020 4.3.1.4. Trình tự tiến hành thử nghiệm Đo xung lực phát bắn trong hai trường hợp không lắp và có lắp loa giảm giật có góc nghiêng lỗ phụt khí ψ = 135°. 4.3.1.5. Kết quả thử nghiệm Bắn mỗi trường hợp 1 nhóm, mỗi nhóm 7 viên. Kết quả trên bảng 4.1. Bảng 4.1. Kết quả đo xung lực phát bắn súng bắn tỉa 12,7mm VN TT Lực giật Max (N) Xung lực (N.s) Ghi chú Xung 1 Xung 2 Xung 3 Tổng xung 1 9757,617 52,014 27,047 7,012 86,073 Không lắp loa giảm giật 2 9826,263 52,093 28,420 7,482 87,995 3 9787,037 52,966 28,165 5,943 87,074 4 9590,904 52,564 28,125 6,933 87,622 5 9875,297 53,083 27,812 6,414 87,309 6 9541,870 52,485 29,008 6,129 87,622 7 9247,671 51,691 27,370 6,776 85,837 TB 9660,951 87,076 Max 9875,297 87,995 Min 9247,671 85,837 8 4628,739 26,321 20,408 3,148 49,877 Lắp loa giảm giật 9 4638,545 27,772 22,742 4,629 55,143 10 4442,412 26,664 21,888 3,766 52,318 11 4187,440 25,301 20,820 2,452 48,572 12 4148,213 25,497 20,878 1,569 47,945 13 4158,020 25,654 21,222 2,461 49,337 14 4089,373 25,095 21,820 4,795 51,710 TB 4327,535 50,700 Max 4638,545 55,143 Min 4089,373 47,945 18 4.3.1.6. Đánh giá kết quả thử nghiệm - Từ kết quả trên, theo công thức (2.2) ta xác định được hiệu suất của loa giảm giật khi góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ = 135°: ΔJ = -41,77%. - Kết quả nhận được từ thực nghiệm tương đối phù hợp với kết quả tính toán theo lý thuyết (-43,36%), sai số nhỏ (3,6%) nằm trong phạm vi cho phép. Điều đó khẳng định tính đúng đắn của mô hình nghiên cứu. Một số nguyên nhân gây ra sai số: Các sai số khi tính toán lý thuyết: - Trong quá trình tính toán vẫn phải dùng một số giả thiết nhất định, một số đại lượng xác định gần đúng. Sai số do sử dụng phương pháp số để tính toán; Các sai số thực nghiệm: - Kích thước thực của loa giảm giật sau khi chế tạo có dung sai so với kích thước danh nghĩa. Tồn tại ma sát trên đường trượt lắp thân súng khi đo. Do đạn 12,7x107 mm cũ nên đặc tính thuật phóng thay đổi khác nhau. Điều kiện môi trường khi đo khác với điều kiện tiêu chuẩn. Sai số do thiết bị đo, đầu đo và điều kiện đo. 4.3.2. Đo áp suất dư tác dụng lên xạ thủ tại vị trí nguy hiểm 4.3.2.1. Mục đích Xác định áp suất dư tác dụng lên xạ thủ tại vị trí nguy hiểm khi bắn súng trong trường hợp lắp loa giảm giật đầu nòng có góc nghiêng lỗ phụt khí ψ = 135°. 4.3.2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm Do áp suất dư tại vị trí nguy hiểm có giá trị rất nhỏ nên luận án đã đo áp suất tại vị trí gần với cửa thoát khí của loa giảm giật (hình 4.12). Giá trị áp suất dư tại vị trí cần đo được xác định theo công thức:     2 d d c d 2 c c R R h p p R R h      , (4.1) Hình 4.12. Vị trí đo áp suất dư khi bắn súng bắn tỉa 12,7mm VN 1300 175° 30 Vị trí đo áp suất dư thực tế Vị trí cần đo áp suất dư 19 4.3.2.3. Kỹ thuật thự