Nghiên cứu thiết lập biểu thức tính vận tốc rời nòng súng của đạn cối triệt âm

Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu xây dựng phương trình chuyển động của xi lanh mang theo đầu đạn, rút ra biểu thức tính vận tốc đạn cối triệt âm ở thời điểm bắt đầu rời khỏi nòng súng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết lập biểu thức tính vận tốc rời nòng súng của đạn cối triệt âm Nghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP BIỂU THỨC TÍNH VẬN TỐC RỜI NÒNG SÚNG CỦA ĐẠN CỐI TRIỆT ÂM Đỗ Đình Lào1,*, Ngô Phi Hùng1, Bùi Ngọc Hồi2 Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu xây dựng phương trình chuyển động của xi lanh mang theo đầu đạn, rút ra biểu thức tính vận tốc đạn cối triệt âm ở thời điểm bắt đầu rời khỏi nòng súng. Kết quả đó giúp cho việc nghiên cứu bằng phương pháp giải tích ảnh hưởng của các tham số thuật phóng, kết cấu và động lực tới độ ổn định và độ chính xác bắn của đạn cối triệt âm. Từ khóa: Xi lanh, Độ ổn định, Độ chính xác bắn. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Như chúng ta đã biết [1], đạn cối triệt âm có kết cấu và làm việc theo nguyên lý pít tông ngược. Khi thuốc phóng cháy trong xi lanh, giản nỡ, sinh công và tạo ra lực đẩy làm cho xi lanh mang theo đầu đạn chuyển động về phía trước. Khi xi lanh chuyển động hết hành trình, pít tông đóng kín xi lanh, lúc này xi lanh mang theo pít tông chuyển động cùng và bắt đầu rời khỏi nòng súng. Vận tốc của đạn khi pít tông bắt đầu đóng kín và chuyển động cùng xi lanh chính là vận tốc bắt đầu rời nòng của đạn. Việc thiết lập biểu thức để tính toán vận tốc của đạn cối triệt âm khi bắt đầu rời nòng súng có ý nghĩa quan trọng, giúp cho việc nghiên cứu thuật phóng ngoài, tính toán quỹ đạo chuyển động, xác định, đánh giá và khảo sát độ ổn định cùng độ chính xác bắn của đạn cối triệt âm được thuận tiện. Giải quyết vấn đề nêu trên là nội dung nghiên cứu của bài báo. 2. THIẾT LẬP BIỂU THỨC TÍNH VẬN TỐC ĐẠN CỐI TRIỆT ÂM KHI BẮT ĐẦU RỜI NÒNG SÚNG Trên hình 1 là sơ đồ đạn cối triệt âm khi pít tông đóng kín xi lanh, đó là khi gờ chặn của xi lanh (đoạn côn của xi lanh) mang theo đầu đạn chuyển động hết hành trình chạm vào gờ của pít tông (đoạn côn của pít tông), đóng kín đáy xi lanh và kéo pít tông chuyển động theo. Hình 1. Sơ đồ đạn cối triệt âm khi pít tông đóng kín xi lanh. 1- Cán truyền lực của súng; 2- Pít tông; 3- Xi lanh; 4- Đầu đạn. Xi lanh mang đầu đạn chuyển động trượt tịnh tiến về phía trước so với pít tông (pít tông tỳ vào cán truyền lực của súng, cùng với súng chuyển động về phía sau) dưới tác dụng của tổng các lực tác dụng theo hướng trục xi lanh (hình 2). Các lực tác dụng bao gồm: - Lực của áp suất khí thuốc tác dụng lên đáy đạn S.pdd (pdd là áp suất khí thuốc tác dụng lên đáy đạn); Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 157  Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực - Lực ma sát giữa pít tông và xi lanh sinh ra khi xi lanh mang đầu đạn chuyển động trượt tịnh tiến so với pít tông, Fms1=f1.N1 (N1 là phản lực của pít tông tác dụng lên xi lanh, f1 là hệ số ma sát trượt động giữa pít tông và xi lanh). - Lực ma sát giữa đạn (đầu đạn, cánh) và thành nòng súng cối khi đạn chuyển động, Fms2=(f2+f3).N2. Trong đó: N2 là phản lực của thành nòng cối tác dụng lên đạn; f2, f3 -tương ứng là hệ số ma sát trượt động giữa thành nòng cối với đầu đạn và cánh. - Lực cản chuyển động tịnh tiến từ phía môi trường bên ngoài (lực cản của không khí phía trước đầu đạn), khi tính toán bỏ qua lực này do giá trị nhỏ; Hình 2. Sơ đồ các lực tác dụng lên đạn khi chuyển động trong nòng súng. Hợp lực tác dụng lên đạn theo phương chuyển động: S.pdd-Fms1- Fms2= S.pdd-f1.N1-(f2+f3)..mg Theo định luật 2 Niuton [6], ta viết phương trình chuyển động của đạn như là một chất điểm trong hệ tọa độ tuyệt đối (so với mặt đất): dv a m.  S . p dd  f 1 N 1  ( f 2  f 3 )mg (1) dt Trong phương trình (1), ký hiệu: va=-V=(1-V/)- tốc độ chuyển động của đạn (so với mặt đất); V- tốc độ lùi nòng tự do tuyệt đối của khối lùi (pít tông+cán truyền lực+nòng súng cối+bệ súng cối) v- tốc độ chuyển động của xi lanh mang đầu đạn so với pít tông Xác định các giá trị phản lực N1: Pít tông (phần chứa thuốc phóng thể tích W0 có bán kính trong r, chiều dài buồng đốt lbđ) chịu tác động trực tiếp của áp suất khí thuốc ppt phân bố đều trong thể tích W0). Khi đó lực tác dụng theo phương hướng kính (vuông góc với trục pít tông) F=N1=2r.lbđ.ppt. Thay các giá trị trên vào biểu thức (1) ta có:   V  d v1     v  m.   S . pdd  2.f1.r.lbđ . p pt  ( f 2  f 3 )m.g dt   V  d v  1     v   2f1.rlbd p pt ( f 2  f 3 )mg   m.   S . pdd 1    (2) dt  S pd d Spdd  Phương trình động lượng của hệ các chất điểm đạn (đầu đạn lắp ngòi+xi lanh)+khối lùi (pít tông+hệ súng gồm cán truyền lực, nòng súng, bệ súng) [3], [4], [5]: 158 Đ. Đ. Lào, N. P. Hùng, B. N. Hồi, “Nghiên cứu thiết lập biểu thức … của đạn cối triệt âm.” Nghiên cứu khoa học công nghệ q Q .v a  0 .V  const; g g Nếu hệ trước khi bắn ở trạng thái tĩnh thì q.va  Q0 .V  0; Trong đó: Q0 - Trọng lượng của khối lùi; q - Trọng lượng của đạn; Chuyển sang dạng vô hướng và biến đổi ta có: q V  .v ...