Tóm tắt Luận án Phân tích động Lực Học kết Cấu vỏ động cơ phóng tên lửa phòng không tầm thấp chịu tác dụng đồng thời của tải trọng cơ và nhiệt

tập Hội nghị khoa học toàn quốc Vật liệu và Kết cấu Composite, Cơ học, Công nghệ và ứng dụng, 28-29/7/2016, tr.805-811. 4. Đào Duy Việt, Hoàng Xuân Lượng (2017), Phân tích động lực học kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa bằng lý thuyết và thực nghiệm, Tuyển tập Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ X, Hà Nội, 8-9/12/2017, tr.1395-1402. Tập 3. Cơ học Vật rắn. Quyển 2. 5. Đào Duy Việt, Hoàng Xuân Lượng (2018), Nghiên cứu đáp ứng động của vỏ trụ kín chịu tác động đồng thời của tải trọng cơ, nhiệt, Tạp chí nghiên cứu KH&CN quân sự, số 54, 04-2018, tr.219-226. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Động cơ tên lửa là cụm kết cấu quan trọng trong mỗi quả tên lửa, trong đó vỏ động cơ tên lửa là cụm chi tiết đóng vai trò hết sức quan trọng trong kết cấu tổng thể của động cơ tên lửa nói chung, trong đó có loại động cơ phóng tên lửa phòng không tầm thấp (PKTT). Do vậy, vấn đề nghiên cứu của luận án là có ý nghĩa khoa học, thực tiễn, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp quốc phòng. 2. Mục đích nghiên cứu của luận án - Xây dựng mô hình, thuật toán PTHH và chương trình máy tính nhằm phân tích động lực học kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa (PKTT) chịu tác dụng của áp lực trong và nhiệt độ do quá trình cháy của thuốc phóng gây nên; - Sử dụng thuật toán, chương trình tính đã lập để tính toán lựa chọn các thông số hợp lý, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm đối với kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa (PKTT), có được số liệu áp suất, nhiệt độ trong vỏ động cơ để làm thông số tính toán, khảo sát số, đưa ra các khuyến cáo kỹ thuật nhằm định hướng ứng dụng vào thực tiễn; - Nghiên cứu thực nghiệm trên kết cấu vỏ động cơ phóng tại thực địa, xác định đáp ứng áp suất trong vỏ và phản ứng động lực học của vỏ động cơ do quá trình cháy của thuốc phóng gây nên. Kết quả đáp ứng áp suất, nhiệt độ trong vỏ dùng làm thông số tính toán, khảo sát số. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận án - Về kết cấu: Vỏ động cơ phóng tên lửa phòng không tầm thấp dạng tròn xoay làm bằng vật liệu đồng nhất, đẳng hướng. - Về tải trọng: Áp suất trong và nhiệt độ do quá trình cháy của thuốc phóng gây nên, trong đó áp suất biến đổi theo thời gian. - Phạm vi nghiên cứu của luận án: Đáp ứng động lực học của vỏ động cơ phóng tên lửa phòng không tầm thấp và tính toán, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm vỏ động cơ dạng này. 2 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. 5. Cấu trúc luận án Luận án được cấu trúc bởi: Mở đầu, 4 chương, phần kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục. Mở đầu: Trình bày tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu. Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu. Chương 2. Phân tích động lực học vỏ động cơ phóng tên lửa chịu tác dụng của tải trọng cơ và nhiệt. Chương 3. Khảo sát số và thảo luận. Chương 4. Phương án thiết kế, chế tạo vỏ động cơ phóng tên lửa phòng không tầm thấp và thử nghiệm Kết luận và kiến nghị: Trình bày những kết quả mới của luận án và một số kiến nghị của tác giả rút ra từ nội dung nghiên cứu. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trình bày tổng quan về động cơ phóng tên lửa PKTT, tải trọng tác dụng và phương pháp tính toán kết cấu tên lửa. Trên cơ sở các vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu, luận án tập trung nghiên vào các vấn đề sau: - Xây dựng thuật toán PTHH và chương trình máy tính phân tích động lực học của kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT, chịu tác dụng của áp suất và nhiệt độ do khí thuốc cháy sinh ra; - Khảo sát số trên các lớp bài toán khác nhau với các thông số kết cấu vật liệu, tải trọng thay đổi, nhằm lựa chọn các thông số hợp lý phục vụ bài toán kiểm chứng và thiết kế mới đối với vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT; - Tính toán, thiết kế, chế tạo vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT và nghiên cứu thực nghiệm tại thực địa, kết quả nghiên cứu thực nghiệm là cơ sở làm thông số tính toán và kiểm chứng sự phù hợp của phương pháp và thuật toán, chương trình tính đối với kết cấu loại này. 3 CHƢƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC VỎ ĐỘNG CƠ PHÓNG TÊN LỬA PKTT CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG CƠ VÀ NHIỆT 2.1. Đặt vấn đề Trong chương này, tác giả xây dựng thuật toán phần tử hữu hạn (PTHH), chương trình máy tính nhằm phân tích động lực học của kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT, chịu tác dụng của áp suất và nhiệt độ do quá trình cháy của thuốc phóng gây ra. 2.2. Đặt bài toán và các giả thiết Có thể xem vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT được cấu tạo gồm 03 phần chính, đó là: Thân vỏ động cơ, đáy vỏ động cơ, nắp của động cơ. Hình 2.1. Mô hình bài toán Các giả thiết: vật liệu đồng nhất, đẳng hướng, đàn hồi tuyến tính; biến dạng của kết cấu là bé; quy luật truyền nhiệt là hằng số và biến dạng nhiệt tuyến tính với hằng số dãn nở nhiệt. Vỏ động cơ với phần thân và nắp thỏa mãn lý thuyết Reissner – Mindlin. 2.3. Thiết lập các phƣơng trình chủ đạo của bài toán bằng phƣơng pháp PTHH 2.3.1. Các quan hệ đối với phần tử vỏ thuộc thân và nắp vỏ động cơ 4 1q 2q 3q 4q 5q 6q x y z 1 23 4 1 9q 2 0q 2 1q 2 4q 7q8 q 9q 1 0q 1 1q 1 2q1 3 q 1 4q 1 5q 1 6q1 7q 1 8q 22q 23q x y z a) Phần tử vỏ cong 2 chiều b) Phần tử vỏ cong 1 chiều Hình 2.2. Phần tử vỏ cong mô phỏng thân và nắp 2.3.1.1. Quan hệ biến dạng và chuyển vị: Trường chuyển vị [39]:                 0 y 0 x 0 u x, y,z, t u x, y, t z x, y, t , v x, y,z, t v x, y, t z x, y, t , w x, y,z, t w x, y, t ,        (2.1) Trường biến dạng:             L N b thb s s { } .                         (2.9) 2.3.1.2. Quan hệ ứng suất và biến dạng:             u 3 2 b thb 3 3 s s s 2 3 2 2 S 0 , 0 S                                        (2.11) 2.3.1.3. Phương trình mô tả dao động của phần tử: Áp dụng nguyên lý Hamilton, phương trình dao động của phần tử:      e e e e e cs cs M q K q R ,        (2.44) Các ma trận, véc tơ trong (2.44) được xây dựng trong hệ tọa độ cục bộ (x,y,z), nên khi xét chung toàn kết cấu phải chuyển về hệ tọa độ tổng thể (X,Y,Z) thông qua ma trận chuyển Phương trình mô tả dao động không cản của phần tử vỏ lúc này:      e e e e e cs cs M q q RK .       (2.61) 2.3.2. Quan hệ ứng xử cơ học của phần tử khối thuộc đáy vỏ động cơ 5 Sử dụng phần tử khối 6 điểm nút và 8 điểm nút, mỗi nút của phần tử có 3 bậc tự do tương ứng ui, vi, wi. a, Trong hệ toạ tổng thể b, Trong hệ toạ độ cục bộ Hình 2.4. Phần tử lục diện 8 điểm nút Phương trình mô tả dao động của phần tử trong hệ tọa độ tổng thể:      e e e e es s M q K q R .         (2.83) 2.4. Phƣơng trình mô tả dao động tổng thể của kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT 2.4.1. Xây dựng ma trận tổng thể của kết cấu từ ma trận phần tử: Các ma trận, véc tơ tải trọng tổng thể của hệ được tác giả tập hợp từ các ma trận và véc tơ phần tử, với nguyên tắc ma trận chỉ số và ứng dụng sơ đồ Skyline [1], [3], [12]. 2.4.1.1. Ma trận độ cứng, ma trận khối lượng tổng thể: Ma trận khối lượng và ma trận độ cứng tổng thể của hệ được tập hợp từ các ma trận phần tử theo sơ đồ nguyên lý như sau: e i j 11 12 21i j e e e e ii ij ii ii ij ij e e e e ji jj ji ji jj jj K nn K k k : : k : : k k .. .. k k k k .. ..i i j jk k .. .. k k k k .. .. : : : : k                                       (2.84) 2.4.1.2. Véc tơ tải trọng tổng thể: Véc tơ tải trọng tổng thể của kết cấu được xác định theo sơ đồ: 6   e i e j f . f                                       i=dofi j 1 2 e i i e j j n-1 n i=dof f f f + f f + f f f f e f (2.86) 2.4.2. Phương trình dao động phi tuyến của hệ Phương trình tổng thể mô tả dao động có cản của hệ:               M q q q q q R ,C K         (2.92) Đây là phương trình phi tuyến hình học. 2.5. Thuật toán giải phƣơng trình dao động phi tuyến của kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT chịu áp suất và nhiệt độ 2.5.1. Bài toán dao động tự do, bao gồm: Dao động tự do tuyến tính và phi tuyến, được mô tả bởi phương trình:       M q q 0 ,K    uu Nk 0 và uu Nk 1 (2.93) 2.5.2. Bài toán dao động cưỡng bức, bao gồm: Dao động cưỡng bức, có cản, được mô tả bởi phương trình:         M q q q R ,C K         (2.96) Được giải bằng phương pháp tích phân trực tiếp Newmark kết hợp với phương pháp lặp Newton-Raphson. 2.6. Giới thiệu và kiểm tra độ tin cậy của chƣơng trình tính 2.6.1. Giới thiệu chương trình tính Chương trình tính được viết trong môi trường ANSYS 13.5, có tên Rocket_Shell_Motor_Press_Thermal_2017.text (RSMPT_2017). 2.6.2. Kiểm tra độ tin cậy của chương trình Để kiểm tra độ tin cậy của chương trình tính RSMPT_2017, tác giả giải bài toán dao động riêng của vỏ kín dạng bể chứa như trong công trình đã công bố năm 2015 của các tác giả Sukhvarsh Jerath và Mark Lee [42]. 7 Bảng 2.1. Bảng so sánh tần số dao động riêng Tần số f (Hz) STT Luận án (RSMPT_2017) Sukhvarsh Jerath và Mark Lee [42] Sai số (%) 1 2,80 2,83 1,06 2 3,02 3,06 1,31 3 3,95 4,00 1,25 4 4,00 4,06 1,36 5 5,41 5,48 1,28 6 7,12 7,21 1,25 7 7,24 7,33 1,23 8 7,43 7,51 1,07 9 7,78 7,87 1,14 10 8,12 8,22 1,22 Nhận xét: Sai số lớn nhất là 1,36%, chứng tỏ chương trình tin cậy. 2.7. Kết luận chƣơng 2 - Xây dựng hệ phương trình phi tuyến của 02 loại phần tử dùng để mô phỏng vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT: phần tử vỏ cong và phần tử khối chịu áp suất bề mặt và nhiệt độ. - Xây dựng thuật toán PTHH và chương trình tính RSMPT_2017 trong môi trường ANSYS 13.5 nhằm phân tích phi tuyến động lực học của kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa phòng không tầm thấp chịu tác dụng của tải áp lực trong và nhiệt độ do quá trình cháy của thuốc phóng gây ra. Chương trình tính do tác giả lập đã được kiểm chứng và có cơ sở tin cậy. CHƢƠNG 3 KHẢO SÁT SỐ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặt vấn đề Trong chương này tác giả tiến hành khảo sát số trên các lớp bài toán, xem xét đáp ứng động lực học của của kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT. 3.2. Bài toán khảo sát Xét vỏ động cơ tên lửa PKTT dạng tròn xoay, kích thước thể hiện như trên Hình 2.1. Vỏ động cơ bằng thép 28X3CHMBA, với mô đun 8 đàn hồi E = 2,0.1011N/m2, hệ số Poisson  = 0,29, khối lượng riêng  = 7790kg/m 3 , hệ số dãn nở nhiệt th = 1110 -6 / o C. Áp suất và nhiệt độ phân bố đều trong vỏ động cơ, với biểu đồ đáp ứng áp suất như hình 3.1, mô hình tính của bài toán được thể hiện như trên hình 3.2. Hình 3.1. Đáp ứng áp suất theo thời gian a) Mặt cắt đứng và tải trọng tác dụng b) Hình chiếu bằng Hình 3.2. Mô hình tính của bài toán Sự thay đổi nhiệt giữa bề mặt trong và ngoài của vỏ động cơ là T = 25000C. Vỏ được liên kết gối tựa theo chu vi đáy. Mô hình PTHH của bài toán thể hiện như trên hình 3.3. Hình 3.3. Mô hình PTHH của bài toán 9  Bài toán dao động riêng: Hình 3.4. Bốn dạng dao động riêng đầu tiên  Bài toán dao động cưỡng bức: Căn cứ cấu tạo, đặc điểm của vỏ động cơ phóng tên lửa, các điểm xuất kết quả của bài toán được xác định là điểm A (miệng lỗ ở đỉnh), điểm B (giao giữa đường sinh và mặt cắt giữa thân) và điểm C (miệng lỗ chính giữa đáy). Tính toán với 3 trường hợp: bài toán phi tuyến, có nhiệt độ (bài toán luận án) và tuyến tính có và không có nhiệt độ, kết quả đáp ứng chuyển vị, biến dạng và ứng suất tại các điểm tính được thể hiện như trên hình 3.5 đến 3.13. Hình 3.5. Chuyển vị đứng tại A (phi tuyến+nhiệt, tuyến tính+nhiệt và tuyến tính không nhiệt) Hình 3.6. Ứng suất σx tại điểm A (phi tuyến+nhiệt, tuyến tính+nhiệt và tuyến tính không nhiệt) 10 Hình 3.7. Chuyển vị hướng kính tại B Hình 3.8. Biến dạng dọc trục tại B Hình 3.10. Chuyển vị đứng tại C Hình 3.11. Ứng suất σx tại C 11 Bảng 3.1. Tóm tắt giá trị lớn nhất của chuyển vị và ứng suất Đại lượng max Aw [mm] max Bw [mm] max Cw [mm] max A  [N/cm 2 ] max C [N/cm 2 ] Giá trị 0,488 0,381 0,393 12,97.103 10,73.103 Nhận xét: Kết quả tính cho thấy giữa bài toán phi tuyến, có nhiệt độ khác khá nhiều so với trường hợp tuyến tính, có nhiệt độ, đặc biệt là trường hợp tuyến tính, không có nhiệt độ. 3.3. Ảnh hƣởng của một số yếu tố đến đáp ứng động của kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT 3.3.1. Ảnh hưởng của vật liệu Xét 4 trường hợp, kết quả ảnh hưởng của đặc trưng cơ học này đến đáp ứng động của vỏ thể hiện như các hình 3.14  3.19 và bảng 3.2. Hình 3.14. Đáp ứng chuyển vị tại A với các vật liệu khác nhau Hình 3.15. Đáp ứng ứng suất tại A với các vật liệu khác nhau 12 Hình 3.16. Đáp ứng biến dạng tại B với các vật liệu khác nhau Hình 3.17. Đáp ứng chuyển vị tại B với các vật liệu khác nhau Hình 3.18. Đáp ứng chuyển vị tại C với các vật liệu khác nhau Hình 3.19. Đáp ứng ứng suất tại C với các vật liệu khác nhau 13 Bảng 3.2. Các giá trị lớn nhất về chuyển vị và ứng suất tại các điểm tính E[N/m 2 ].10 11 1,14 (Hợp kim Titan) 1,90 (Thép không gỉ) 2,00 (Hợp kim 28) 2,07 (Thép Cacbon) max Aw [mm] 0,658 0,515 0,488 0,285 max B .10 -5 4,536 3,730 3,360 3,889 max Cw [mm] 0,575 0,466 0,393 0,320 max A  [N/cm 2 ] .10 3 12,41 12,89 12,97 13,72 max C [N/cm 2 ] .10 3 10,14 10,45 10,73 11,63 3.3.2. Ảnh hưởng của dạng tải trọng Kết quả đáp ứng động của vỏ như trên các hình 3.20  3.24. Hình 3.20. Đáp ứng chuyển vị tại A của 2 trường hợp tải trọng Hình 3.21. Đáp ứng ứng suất tại A của 2 trường hợp tải trọng 14 Hình 3.22. Đáp ứng biến dạng tại B của 2 trường hợp tải trọng Hình 3.23. Đáp ứng chuyển vị tại C của 2 trường hợp tải trọng Bảng 3.3. Các giá trị lớn nhất về chuyển vị và ứng suất tại các điểm tính Áp suất Đại lượng p = p(t) p = p0 Sai khác [%] max Aw [mm] 0,488 0,376 29,79 max B .10 -5 3,360 2,950 13,90 max Cw [mm] 0,393 0,304 29,28 max A  [N/cm 2 ] .10 3 12,97 12,66 2,45 max C [N/cm 2 ] .10 3 10,73 10,56 1,61 Nhận xét: Với hai quan niệm mô hình áp suất khác nhau, trường hợp quan niệm áp suất là đại lượng biến thiên theo thời gian cho kết quả giá trị ứng suất, chuyển vị và biến dạng tại các điểm tính thuộc vỏ lớn hơn khá nhiều so với trường hợp quan niệm áp suất tĩnh tương đương, trong đó sự chênh lệch chuyển vị và biến dạng là lớn nhất. 15 3.3.3. Ảnh hưởng của góc lệch trục lỗ thoát khí tạo sơ tốc Với góc lệch trục  của 05 lỗ thoát khí tạo sơ tốc thay đổi, kết quả thể hiện như bảng 3.4 và trên hình 3.25, 3.26. Bảng 3.4. Biến thiên giá trị lớn nhất theo góc   Đại lượng 09 015’ 10015’ 11015’ 12015’ 13015’ max Aw [mm] 0,431 0,455 0,488 0,522 0,567 max B .10 -5 3,05 3,18 3,36 3,54 3,74 max Cw [mm] 0,368 0,378 0,393 0,411 0,436 max A  [N/cm 2 ] .10 3 12,05 12,44 12,97 13,66 14,54 max C [N/cm 2 ] .10 3 10,40 10,52 10,73 11,05 11,59 Hình 3.25-26. Quan hệ chuyển vị, ứng suất lớn nhất tại A và C - góc  3.3.4. Ảnh hưởng của chiều dày thân vỏ Tính toán với chiều dày ttr của thân vỏ thay đổi, kết quả như sau: Bảng 3.5. Biến thiên giá trị lớn nhất theo chiều dày thân vỏ động cơ ttr[mm] Đại lượng 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 max Aw [mm] 0,573 0,521 0,488 0,462 0,444 max B .10 -5 4,11 3,71 3,36 3,16 3,02 max Cw [mm] 0,511 0,447 0,393 0,355 0,323 max A  [N/cm 2 ] .10 3 15,12 13,88 12,97 12,42 12,23 max C [N/cm 2 ] .10 3 13,44 11,91 10,73 9,72 9,19 16 Hình 3.27-28. Quan hệ chuyển vị, ứng suất lớn nhất tại A và C - ttr 3.3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ Với biến thiên nhiệt độ tăng, kết quả bài toán như sau: Bảng 3.6. Biến thiên giá trị lớn nhất theo số gia nhiệt độ T T[0C] Đại lượng 2300 2400 2500 2600 2700 max Aw [mm] 0,296 0,369 0,488 0,647 0,844 max B .10 -5 2,810 3,18 3,36 3,98 4,57 max Cw [mm] 0,261 0,316 0,393 0,508 0,625 max A  [N/cm 2 ] .10 3 9,771 11,21 12,97 15,29 18,49 max C [N/cm 2 ] .10 3 8,480 9,53 10,73 12,24 14,25 Hình 3.29-30. Quan hệ chuyển vị, ứng suất lớn nhất tại điểm A và C – T Nhận xét: Khi nhiệt độ tăng, cả chuyển vị, biến dạng và ứng suất lớn nhất tại các điểm tính của vỏ tăng, quy luật tăng là phi tuyến. 17 3.4. Kết luận chƣơng 3 - Tính toán kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT chịu tác dụng của áp suất trong và nhiệt độ do khí thuốc cháy gây ra. - Tính toán với nhiều lớp bài toán, xem xét ảnh hưởng của nhiều yếu tố, từ đó đưa ra các nhận xét có ý nghĩa khoa học, thực tiễn. - Kết quả tính toán số trong chương này cùng với các đánh giá, nhận xét là cơ sở cho việc tính toán, lựa chọn các thông số hợp lý phục vụ thiết kế và chế tạo vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT được tác giả thực hiện, nội dung sẽ được trình bày trong chương 4 của luận án. CHƢƠNG 4 PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VỎ ĐỘNG CƠ TÊN LỬA PHÒNG KHÔNG TẦM THẤP VÀ THỬ NGHIỆM 4.1. Đặt vấn đề Trong chương này tác giả trình bày phương án thiết kế, chế tạo và thử nghiệm vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT trên giá thử. 4.2. Thiết kế phƣơng án vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT, các kết quả tính toán 4.2.1. Tải trọng tính toán Hình 4.1. Quy luật tải trọng tác dụng lên vỏ động cơ phóng 4.2.2. Lựa chọn vị trí: Một số vị trí tính toán, xuất kết quả của vỏ được xác định gồm: Miệng lỗ phía đỉnh của vỏ (điểm A), điểm giao giữa đường sinh và mặt cắt ngang giữa phần thân của vỏ động cơ (điểm B) và điểm miệng lỗ chính giữa của đáy vỏ động cơ (điểm C). 18 4.2.3. Các kết quả tính toán lựa chọn phương án thiết kế: Sử dụng chương trình tính đã lập, tính với các phương án khác nhau, kết quả có được bộ số liệu thiết kế hợp lý thể hiện như trong bảng 4.1. Bảng 4.1. Kết quả bộ số liệu thiết kế hợp lý vỏ động cơ tên lửa PKTT Ltr Rtr htr Rđ hđ d1 R0 Rn fn hn d2   [mm] [độ] 60,5 32.5 1 32.5 6 7 21 60 10,6 1,5 5 12 72 4.3. Chế tạo vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT 4.3.1. Chế tạo vỏ động cơ phóng Nhóm nghiên cứu do tác giả chủ trì đã chế tạo được 25 vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT tại nhà máy thuộc Tổng cục Công nghiệp QP Hình 4.8-4.9 và 4.11. Vỏ động cơ phóng qua các bước gia công 4.4. Thử nghiệm và kết quả thử nghiệm 4.4.1. Mục đích, địa điểm thí nghiệm 4.4.1.1. Mục đích thí nghiệm: Xác định biến thiên áp suất khí thuốc trong động cơ phóng theo thời gian, đáp ứng biến dạng của vỏ động cơ phóng khi thuốc phóng cháy. So sánh kết quả thí nghiệm với kết quả tính toán lý thuyết với chương trình tính đã lập trên mô hình bài tính tương tự. 4.4.1.2. Địa điểm thí nghiệm: tại Trường thử nhà máy thuộc Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng trong đợt thử nghiệm sản phẩm nghiên cứu của Chương trình đề án KHCN, trong đó nội dung thí nghiệm là một phần đề tài do tác giả làm chủ nhiệm. 4.4.2. Thí nghiệm và kết quả Tiến hành thí nghiệm, kết quả thí nghiệm được máy thí nghiệm ghi, lưu và xử lý bằng phần mềm chuyên dụng. 19 Hình 4.18-4.20. Động cơ phóng được lắp trên giá thử nghiệm Hình 4.21. Thí nghiệm trên giá thử Hình 4.22. Hiển thị kết quả Kết quả đáp ứng áp suất trong vỏ và biến dạng tỷ đối tại điểm đo thể hiện như trên hình 4.23 và 4.24. Hình 4.23. Kết quả đo đáp ứng áp suất theo thời gian a) Biến dạng tiếp tuyến x - thời gian b) Biến dạng dọc y - thời gian Hình 4.24. Đáp ứng biến dạng  - thời gian tại điểm đo b a r 1 5 0 1 2 5 1 0 0 7 5 5 0 2 5 0 m s 8 0 0 0 8 0 1 0 8 0 2 0 8 0 3 0 8 0 4 0 8 0 5 0 8 0 6 0 8 0 7 0 8 0 8 0 Y 1 : Y 2 : t 1 : t 2 : d t : f : d Y : d Y / d t : M i n : M a x : I n t : R M S : C h a n n e l : A P S U A T - 1 8 3 6 . 7 6 1 m s 9 0 . 6 1 3 b a r - 1 7 7 6 . 7 6 1 m s 7 5 . 0 1 1 b a r 0 . 0 6 0 s 1 6 . 6 6 7 H z - 1 5 . 6 0 2 - 2 6 0 . 0 3 9 7 5 . 0 1 1 1 3 8 . 6 3 4 7 . 2 3 7 1 2 1 . 0 0 2 ® å t h Þ ¸ p s u Ê t t h e o t h ê i g i a n A P S U A T viÖn tªn löa PTN ®o l-êng ®éng häc bay ph¸t sè 1 Ngµy 31 th¸ng 5 n¨m 2014 §iÒu kiÖn m«i tr-êng: NhiÖt ®é: 30,0 oC §é Èm: 69,0% Thö nghiÖm ®¸nh gi¸ tÝnh n¨ng x¹ thuËt ®éng c¬ phãng 9M39.04.00 tªn löa PKTT §éng c¬ thö nghiÖm: NhiÖt ®é th-êng m c E p s 1 7 5 0 1 5 0 0 1 2 5 0 1 0 0 0 7 5 0 5 0 0 2 5 0 0 s 8 . 9 5 0 8 . 9 6 0 8 . 9 7 0 8 . 9 8 0 8 . 9 9 0 9 . 0 0 0 9 . 0 1 0 9 . 0 2 0 9 . 0 3 0 Y 1 : Y 2 : t 1 : t 2 : d t : f : d Y : d Y / d t : M i n : M a x : I n t : R M S : C h a n n e l : B I E N D AN G - 2 1 0 4 6 . 4 0 0 m s 3 1 . 6 1 3 m c E p s - 2 0 9 8 4 . 8 0 0 m s 1 2 9 9 . 6 7 8 m c E p s 0 . 0 6 2 s 1 6 . 2 3 4 H z 1 2 6 8 . 0 6 4 2 0 5 8 5 . 4 5 9 3 1 . 6 1 3 1 4 6 7 . 1 7 4 5 6 . 7 9 5 9 9 4 . 2 6 9 ® å t h Þ b i Õ n d ¹ n g v á ® c - p h - ¬ n g n g a n g B I E N D A N G o C 2 5 0 2 2 5 2 0 0 1 7 5 1 5 0 1 2 5 1 0 0 7 5 5 0 2 5 0 s 5 1 0 1 5 2 0 2 5 Y 1 : Y 2 : t 1 : t 2 : d t : f : d Y : d Y / d t : M i n : M a x : I n t : R M S : C h a n n e l : N H I E T D O - 5 1 0 3 5 . 8 0 0 m s 3 9 . 0 8 0 o C - 3 5 0 3 2 . 6 0 0 m s 2 0 7 . 0 6 7 o C 1 6 . 0 0 3 s 0 . 0 6 2 H z 1 6 7 . 9 8 7 1 0 . 4 9 7 3 8 . 9 7 5 2 0 7 . 6 2 2 2 8 9 6 . 3 3 8 1 8 4 . 9 7 7 ® å t h Þ n i Ö t ® é t h e o t h ê i g i a n N H I E T D O b a r 1 5 0 1 2 5 1 0 0 7 5 5 0 2 5 0 s 8 . 9 5 0 8 . 9 6 0 8 . 9 7 0 8 . 9 8 0 8 . 9 9 0 9 . 0 0 0 9 . 0 1 0 9 . 0 2 0 Y 1 : Y 2 : t 1 : t 2 : d t : f : d Y : d Y / d t : M i n : M a x : I n t : R M S : C h a n n e l : AP S U AT - 2 1 0 4 6 . 4 0 0 m s 0 . 0 0 0 b a r - 2 0 9 8 4 . 8 0 0 m s 2 7 . 0 9 9 b a r 0 . 0 6 2 s 1 6 . 2 3 4 H z 2 7 . 0 9 9 4 3 9 . 9 2 1 0 . 0 0 0 1 4 3 . 6 0 4 7 . 2 4 2 1 2 0 . 1 3 0 ® å t h Þ ¸ p s u Ê t t h e o t h ê i g i a n A P S U A T m c E p s 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 s 8 . 0 0 0 8 . 0 1 0 8 . 0 2 0 8 . 0 3 0 8 . 0 4 0 8 . 0 5 0 8 . 0 6 0 8 . 0 7 0 Y 1 : Y 2 : t 1 : t 2 : d t : f : d Y : d Y / d t : M i n : M a x : I n t : R M S : C h a n n e l : B I E N D AN G - 1 0 8 3 3 . 7 4 4 m s 5 . 0 4 3 m c E p s - 1 0 7 7 3 . 1 4 4 m s 2 1 6 0 . 9 8 0 m c E p s 0 . 0 6 1 s 1 6 . 5 0 2 H z 2 5 5 . 9 3 7 3 5 5 7 6 . 5 2 1 5 . 0 4 3 3 0 3 1 . 8 3 1 1 5 7 . 4 6 2 6 5 4 . 1 9 3 ® å t h Þ b i Õ n d ¹ n g v á ® c - p h - ¬ n g d ä c B I E N D A N G o C 2 5 0 2 2 5 2 0 0 1 7 5 1 5 0 1 2 5 1 0 0 7 5 5 0 2 5 0 s 6 9 1 2 1 5 1 8 2 1 2 4 2 7 3 0 Y 1 : Y 2 : t 1 : t 2 : d t : f : d Y : d Y / d t : M i n : M a x : I n t : R M S : C h a n n e l : N H I E T D O - 2 2 1 2 4 . 3 1 6 m s 3 6 . 3 7 6 o C - 4 7 2 3 . 7 1 6 m s 2 0 4 . 6 7 2 o C 1 7 . 4 0 1 s 0 . 0 5 7 H z 1 6 8 . 2 9 7 9 . 6 7 2 3 6 . 3 7 6 2 0 5 . 9 6 8 3 2 0 4 . 6 7 0 1 8 7 . 4 2 4 ® å t h Þ n h i Ö t ® é t h e o t h ê i g i a n N H I E T D O b a r 1 5 0 1 2 5 1 0 0 7 5 5 0 2 5 0 s 8 . 0 0 0 8 . 0 1 0 8 . 0 2 0 8 . 0 3 0 8 . 0 4 0 8 . 0 5 8 . 0 6 8 . 0 7 0 8 . 0 8 0 Y 1 : Y 2 : t 1 : t 2 : d t : f : d Y : d Y / d t : M i n : M a x : I n t : R M S : C h a n n e l : AP S U AT - 1 0 8 3 3 . 1 5 1 m s 0 . 0 0 0 b a r - 1 0 7 7 2 . 9 5 1 m s 8 8 . 6 7 6 b a r 0 . 0 6 0 s 1 6 . 6 1 1 H z 8 8 . 6 7 6 1 4 7 3 . 0 3 1 0 . 0 0 0 1 3 8 . 6 3 4 7 . 1 5 6 1 2 0 . 2 0 8 ® å t h Þ ¸ p s u Ê t t h e o t h ê i g i a n A P S U A T 20 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm được so sánh với kết quả tính toán lý thuyết bằng chương trình tính RSMPT_2017 đã lập trong Chương 2. Trong bảng 4.3 là kết quả so sánh các giá trị lớn nhất về biến dạng theo các phương khác nhau tại điểm đo. Bảng 4.3. So sánh kết quả biến dạng lớn nhất giữa lý thuyết và thực nghiệm Biến dạng tiếp tuyến x[μm/m] Sai khác [%] Biến dạng dọc y[μm/m] Sai khác [%] RSMPT_2017 Thí nghiệm RSMPT_2017 Thí nghiệm 16.52 14.97 10.35 33.29 29.98 11.04 Nhận xét: Sai khác giá trị lớn nhất về biến dạng tỷ đối tại điểm khảo sát với hai phương pháp: lý thuyết bằng chương trình RSMPT_2017 và kết quả thực nghiệm lớn nhất là 11.04% là có thể chấp nhận được. 4.5. Kết luận chƣơng 4 - Với vai trò chủ trì nhóm nghiên cứu, tác giả luận án đã nghiên cứu, tính toán thiết kế và chế tạo được kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT đảm bảo yêu cầu chiến kỹ thuật. Vỏ động cơ phóng tên lửa được chế tạo đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm kiểm tra sản phẩm. - Các số liệu thí nghiệm là cơ sở quan trọng làm thông số tính toán cho động cơ phóng tên lửa nói chung và vỏ động cơ phóng tên lửa PKTT nói riêng, phục vụ công tác thiết kế mới hoặc kiểm tra sự làm việc của kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa. - Kết quả đo đạc bằng thực nghiệm có tác dụng góp phần khẳng định thuật toán và chương trình tính RSMPT_2017 là tin cậy. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Những đóng góp mới của luận án - Thiết lập được thuật toán PTHH phân tích phi tuyến động lực học kết cấu vỏ động cơ phóng tên lửa phòng không tầm thấp chịu