Đọng ngòi mìn bộ binh chống sóng xung kích dựa trên nguyên lý sức cản thủy lực

Hiện nay có rất nhiều loại chủng loại mìn chống bộ binh, cơ giới có ngòi nổ hoạt động theo các nguyên lý khác nhau: mìn từ tính, âm thanh, ra đa, hồng ngoại, mìn chống sóng xung kích có sử dụng ngòi nổ hoạt động theo nguyên lý đàn nhớt cơ học hoặc điện tử... Bài báo nghiên cứu về mô hình phương trình chuyển động của một ngòi nổ dạng đàn-nhớt (Kelvin) và khảo sát phương trình trong các trường hợp tải trọng tác dụng lên mìn khác nhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đọng ngòi mìn bộ binh chống sóng xung kích dựa trên nguyên lý sức cản thủy lựcNghiên cứu khoa học công nghệ ®éng ngßi m×n bé binh chèng sãng xung kÝch dùa trªn nguyªn lý søc c¶n thñy lùc T« §øc Thä, TrÇn Quý §øc Tóm tắt: Hiện nay có rất nhiều loại chủng loại mìn chống bộ binh, cơ giới có ngòi nổ hoạt động theo các nguyên lý khác nhau: mìn từ tính, âm thanh, ra đa, hồng ngoại, mìn chống sóng xung kích có sử dụng ngòi nổ hoạt động theo nguyên lý đàn nhớt cơ học hoặc điện tử... Bài báo nghiên cứu về mô hình phương trình chuyển động của một ngòi nổ dạng đàn-nhớt (Kelvin) và khảo sát phương trình trong các trường hợp tải trọng tác dụng lên mìn khác nhau.Từ khóa: Ngòi nổ, Sóng xung kích, Đàn nhớt, Phương trình chuyển động, Mìn chống bộ binh. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong cuộc chiến tranh xâm lược Việt Nam, Mỹ đã sử dụng hai loại ngòi mìn có khảnăng chống được sóng xung kích của lượng nổ thông thường đó là ngòi điện tửMK42MOD3 [5] lắp trên thân bom MK82 (Mỹ gọi là mìn từ tính), Việt Nam thường gọilà bom TN và loại thứ hai lắp trên mìn tai hồng [6]. Đây là loại ngòi nổ cơ học hoạt độngtheo nguyên lý đàn nhớt của mô hình Kelvin. Trong phạm vi bài báo này, tác giả tập trungnghiên cứu vào loại ngòi mìn cơ học nhằm thiết lập phương trình chuyển động ngòi nổ. Thực tế, theo tài liệu nghiên cứu và ghi chép của lực lượng công binh, mìn tai hồngxuất hiện ở chiến trường 559 từ năm 1968. Loại mìn này thường được rải kết hợp với mìntừ tính chống xe cơ giới nhằm gây khó khăn cho lực lượng khắc phục mìn của ta và khôngthấy xuất hiện ở các cứ điểm cố định. Các nhà nghiên cứu công binh trong chiến tranh đãgặp loại mìn này và đã có các nghiên cứu để phá nó bằng các lượng nổ nhỏ. Sau đó, thôngtin về loại mìn này được chuyển đến các nhà khoa học Nga và nhờ vậy Nga (khi đó là LiênXô) đã sản xuất được loại ngòi mìn hoạt động trên nguyên lý tương tự có tên là PFM-1[6].Các loại ngòi này hiện nay đang được nghiên cứu phát triển hơn nữa và vẫn còn giữ tínhbảo mật cao. Do vậy, việc đặt ra nghiên cứu về phương trình chuyển động dành cho loạinày trở nên cần thiết và làm cơ sở cho các nghiên cứu thiết kế ngòi mìn, thiết kế mìn củata trong giai đoạn cần có sự tích hợp công nghệ cao trong các hệ thống ngòi mìn hiện nay. Cấu tạo của loại ngòi lắp trên mìn tai hồng như hình 1. Hình 1. Ngòi mìn tai hồng: A. ở trạng thái tĩnh; B. ở trạng thái động. Nguyên lý hoạt động của các loại mìn này như nguyên lý sức cản thủy lực, nghĩa là:khi người dẫm lên, thời gian chân người tồn tại trên mìn thường dao động từ phần chụcđến phần giây đủ để độ dịch chuyển  của ngòi đạt tới giá trị giới hạn gh làm cho ngòihoạt động, gây nổ mìn. Đối với tải trọng nổ thông thường [2]: P  Pm (1  t /  ) n , do Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 31, 06 - 2014 165 Cơ kỹ thuật & kỹ thuật cơ khí động lực(thời gian tác dụng của pha nén) quá ngắn (thường là phần nghìn đến phân trăm giây) nênđộ dịch chuyển của ngòi  không thể đạt tới gh, ngòi không hoạt động. Ngoài loại ngòi lắp cho mìn tai hồng, Mỹ còn loại ngòi khác theo nguyên lý trên lắpcho một số loại mìn khác: Hình 2. Ngòi dạng 2 ở trạng thái tĩnh. Hình 3. Ngòi dạng 2 ở trạng thái hoạt động. Các loại tải trọng tác dụng lên mìn gồm tải trọng tĩnh và tải trọng động [4]: Hình 4. Tải trọng tĩnh. Hình 5. Tải trọng động. 2. MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA NGÒI NỔ2.1. Lựa chọn mô hình ngòi nổ Sự khác biệt của loại ngòi nổ này với các loại ngòi đè nổ thông thường của mìn PPM2,K58... là ngoài bộ phận đàn tính E,  (nổ tức thời không phụ thuộc thời gian t), thì nó cóthêm phần nhớt K, . Do vậy mô hình đàn nhớt Kelvin [1] là phù hợp với mô hình củangòi nổ để giải bài toán tìm hiểu chuyển động của ngòi. F m K E   Hình 6. Mô hình ngòi nổ theo mô hình Kelvin.2.2. Phương trình chuyển động của ngòi nổ Với các thiết kế của mìn thì các ngòi nổ thường nằm ngang nên phương trình chuyểnđộng tổng quát của ngòi nổ có dạng:166 Tô Đức Thọ, Trần Quý Đức, “Thiết lập …sức cản thủy lực.”Nghiên cứu khoa học công nghệ d 2 d F m 2  E  K (1) dt dttrong đó, F là hợp lực tác dụng lên ngòi (kG), m là khối lượng nắp chịu lực (kG.s2/m), E làmô đun đàn hồi của lò xo ngòi (kG/m),  là độ dịch chuyển (m), K là ...