Thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đạn giảm thanh theo nguyên lý Piston-Xilanh

Bài báo trình bày kết quả thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đạn giảm thanh theo nguyên lý piston-xilanh. Trên cơ sở lý thuyết đã được nghiên cứu, tác giả đưa ra mô hình kết cấu đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, bảo đảm độ giảm thanh và ổn định của đạn. Kết quả thực nghiệm được phân tích đánh giá, khẳng định cơ sở lý thuyết có khả năng ứng dụng, làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế đạn giảm thanh, phục vụ cho các mục đích yêu cầu chiến thuật, nhiệm vụ đặc biệt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đạn giảm thanh theo nguyên lý Piston-Xilanh Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM ĐẠN GIẢM THANH THEO NGUYÊN LÝ PISTON-XILANH Võ Thiên Sơn* Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đạn giảm thanh theo nguyên lý piston-xilanh. Trên cơ sở lý thuyết đã được nghiên cứu, tác giả đưa ra mô hình kết cấu đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, bảo đảm độ giảm thanh và ổn định của đạn. Kết quả thực nghiệm được phân tích đánh giá, khẳng định cơ sở lý thuyết có khả năng ứng dụng, làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế đạn giảm thanh, phục vụ cho các mục đích yêu cầu chiến thuật, nhiệm vụ đặc biệt. Từ khóa: Piston, Xi lanh, Đạn giảm thanh. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Đạn giảm thanh là loại đạn khi bắn có âm thanh đầu nòng nhỏ, hiệu ứng giảm thanh là do các cơ cấu bên trong đạn tạo ra. Nếu so sánh với các phát bắn đạn súng thông thường theo hệ nhiệt động kín thì có 2 chỉ tiêu quan trọng cần quan tâm đó là: khả năng giảm thanh của viên đạn khi bắn và ổn định của phát bắn. Trong thực tế, hiệu suất giảm thanh thường có quan hệ với sự ổn định chuyển động của đạn khi bắn, cụ thể khi hiệu suất giảm thanh tăng dẫn đến một số chỉ tiêu đường đạn sau khi bắn giảm (sơ tốc, ổn định, uy lực…). Bên cạnh đó, thể tích lòng xilanh nhỏ và hành trình chuyển động của piston ngắn nên hiệu quả của áp lực khí thuốc trong quá trình giải phóng năng lượng là hạn chế.Việc thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đạn giảm thanh để chứng minh chocơ sở lý thuyết đã được nghiên cứu là vấn đề cần giải quyết. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Mô hình nguyên lý đạn giảm thanh: 5 4 3 2 1 Hình 1. Nguyên lý đạn piston-xilanh. 1. Xilanh; 2. Đầu đạn; 3. Piston; 4. Thuốc phóng; 5. Bộ phát hỏa. Qua nghiên cứu nguyên lý kết cấu và làm việc của đạn giảm thanh theo nguyên lý piston - xilanh nhận thấy về cơ bản loại đạn này tuân theo quy luật của vũ khí nhiệt động kín. Hiện tượng bắn của đạn giảm thanh piston-xilanh chia làm 3 thời kỳ: Thời kỳ sơ bộ: Từ khi liều thuốc phóng được mồi cháy cho đến khi piston bắt đầu giải phóng khỏi liên kết giữa gờ piston và xilanh. Khi bắn dưới tác dụng của cơ cấu phát hỏa, hạt lửa làm việc tạo ra xung lửa đốt cháy thuốc phóng. Thuốc phóng cháy tạo ra sản phẩm cháy có nhiệt độ cao, áp suất tăng nhanh trong buồng đốt. Quá trình chuyển động của piston xảy ra khi áp suất đạt đến giá trị P0 nào đó đủ để thắng lực cản liên kết giữa piston và xilanh, áp suất P0 được gọi là áp suất tống đạn hay áp suất ban đầu. 174 V. T. Sơn, “Thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đạn giảm thanh theo nguyên lý piston-xilanh.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Đặc điểm của thời kỳ sơ bộ là tính chất phức tạp của quá trình phá vỡ liên kết giữa piston và xilanh. Quá trình này xảy ra rất nhanh gần như tức thời và phụ thuộc vào cấu tạo của buồng đốt, cách liên kết của piston với xilanh cũng như quy luật thay đổi của áp suất khí thuốc trong buồng đốt. Do hành trình chuyển động của piston trong lòng xilanh tương đối nhỏ nên đây là đặc điểm khác biệt của đạn piston-xilanh so với các loại đạn súng hệ nhiệt động kín. Ta có thể giả thiết thời kỳ sơ bộ xảy ra tức thời, do đó trong thời kỳ này thuốc phóng cháy trong thể tích không đổi, áp suất tăng lên đạt giá trị P0(áp suất tống đạn) và piston chưa chuyển động. Thời kỳ thứ nhất: được tính từ khi piston bắt đầu được giải phóng đến khi thuốc phóng cháy hết. Thời kỳ này quá trình cháy của thuốc phóng xảy ra trong thể tích buồng đốt của piston tăng lên và nhanh chóng đạt giá trị áp suất cực đại Pmax, lúc này piston được giải phóng hoàn toàn khỏi liên kết giữa xilanh với piston. Sau khi qua điểm cực đại Pmax, tốc độ chuyển động của piston tăng nhanh, động năng của piston truyền cho đầu đạn đạt giá trị lớn nhất, hành trình chuyển động của piston càng dài thì vận tốc của đầu đạn càng lớn. Thời kỳ thứ hai: được tính từ khi thuốc phóng cháy hết cho tới khi vai piston tì vào bậc giữ của xilanh. Sau khi thuốc phóng cháy hết, quá trình tạo khí chấm dứt, nhưng khí thuốc vẫn còn dự trữ năng lượng lớn, tiếp tục giãn nở sinh công làm tăng tốc độ chuyển động của piston. Piston mang đầu đạn vẫn tiếp tục chuyển động trên đoạn đường còn lại trước khi piston dừng lại do chạm vào bậc giữ của xilanh, quá trình này xảy ra rất nhanh. Đặc điểm này cho phép ta có thể bỏ qua tổn thất nhiệt do truyền nhiệt và coi thời kỳ này là thời kỳ giãn nở đoạn nhiệt của khí thuốc. Sau khi vai piston tì sát vào bậc giữ của xilanh, lúc này tác dụng của khí thuốc đối với đầu đạn không còn nữa, đầu đạn mất liên kết với piston và tiếp tục chuyển động về phía trước nhờ lực quán tính. 3. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM ĐẠN GIẢM THANH Trên cơ sở phân tích các kết quả tính toán,việc thiết kế đạn giảm thanh phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Đạn giảm thanh phải đảm bảo giảm thanh ngay trong lòng viên đạn, súng chỉ có tác dụng phát hỏa và định hướng chuyển động cho đầu đạn chứ không tham gia phát bắn như các loại vũ khí nhiệt động kín thông thường khác, với mục đích âm thanh phát ra khi bắn càng nhỏ càng tốt. - Đạn giảm thanh phải có vận tốc đầu đạn dưới âm, nhưng vẫn đảm bảo uy lực, khả năng sát thương mục tiêu trong cự ly cho phép; Phải đảm bảo rút được vỏ đạn ngay sau khi bắn; Vỏ đạn (xilanh) đủ bền để đảm bảo an toàn khi bắn và khi được rút ra khỏi súng không gây nguy hiểm cho người sử dụng. - Đầu đạn có thiết kế hợp lý, đảm bảo hình dáng khí động, chuyển động ổn định trên quỹ đạo bay; Thiết kế nhỏ, gọn phù hợp với vũ khí, dễ che dấu khi tiếp cận đối phương; Ứng dụng được cho loại súng chứa được nhiều viên đạn trong một lần nạp, đảm bảo yếu tố chủ động cho người sử dụng. Với yêu cầu cụ thể nêu trên, từ đặc điểm hoạt động của đạn giảm thanh trong quá trình bắn từ khi phát hỏa, thuốc phó ...