Tính toán lý thuyết và thực nghiệm đo tín hiệu của cảm biến ГМД-2 trong ngòi nổ 9Э249 cho tên lửa IGLA

Ứng dụng nguyên lý từ tập trung cho cảm biến điện từ dạng xoáy, bài báo tập trung nghiên cứu về cảm biến ГМД-2 trong ngòi nổ 9Э249. Kết quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm kiểm tra tín hiệu của cảm biến là cơ sở cho việc nghiên cứu, thiết kế cảm biến điện từ cho một số loại ngòi nổ, đặc biệt là đối với ngòi nổ trên các loại tên lửa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán lý thuyết và thực nghiệm đo tín hiệu của cảm biến ГМД-2 trong ngòi nổ 9Э249 cho tên lửa IGLA Tên lửa & Thiết bị bay TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM ĐO TÍN HIỆU CỦA CẢM BIẾN ГМД-2 TRONG NGÒI NỔ 9Э249 CHO TÊN LỬA IGLA Nguyễn Hòa Bình1*, Nguyễn Trần Duy1, Phạm Đức Hùng2, Lê Huy Hiệu3 Tóm tắt: Ứng dụng nguyên lý từ tập trung cho cảm biến điện từ dạng xoáy, bài báo tập trung nghiên cứu về cảm biến ГМД-2 trong ngòi nổ 9Э249. Kết quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm kiểm tra tín hiệu của cảm biến là cơ sở cho việc nghiên cứu, thiết kế cảm biến điện từ cho một số loại ngòi nổ, đặc biệt là đối với ngòi nổ trên các loại tên lửa. Từ khóa: Cơ khí-Vũ khí, Tên lửa, Cảm ứng điện từ, Cảm biến 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngòi nổ 9Э249 đồng bộ với tên lửa 9M39 (Igla) đảm bảo hiệu suất chiến đấu cao của phần chiến đấu khi tiếp cận và chạm mục tiêu (máy bay và các khí cụ bay) nhờ hai cảm biến điện từ ГМД-1 và ГМД-2. Trong đó, ГМД-2 (hình 1) là cảm biến kiểu từ xoáy (CBX), đảm bảo gây nổ phần chiến đấu khi va chạm với mục tiêu và ngay cả trong trường hợp tên lửa không chạm mà chuyển động trượt gần mục tiêu ở một khoảng cách nhất định [1, 5]. 5 3 4 2 1 Hình 1. Cảm biến xoáy ГМД-2 trong ngòi 9Э-249. 1. Cụm tiếp điểm; 2. Nam châm vĩnh cửu có cuộn dây bên ngoài; 3. Đai ốc phân cực; 4. Thân; 5. Vỏ nhựa; Bản chất quá trình cảm nhận mục tiêu và tạo tín hiệu của CBX là sinh ra một suất điện động cảm ứng ( Ec ) trong cuộn dây thông qua tương tác giữa từ trường của dòng fuco được sinh ra trong mục tiêu kim loại với từ trường nam châm vĩnh cửu khi có sự chuyển động tương đối giữa chúng. Giá trị của tín hiệu Ec xác nhận sự có mặt của mục tiêu trong bán kính lân cận so với ngòi (tên lửa) và nó được cấp vào mạch chấp hành của ngòi để điều khiển gây nổ phần chiến đấu, tùy theo tương quan đầu đạn – mục tiêu. Theo yêu cầu kỹ thuật trong tài liệu thiết kế [2], chúng ta mô phỏng hiện tượng đâm xuyên vuông góc bằng thực nghiệm đo điện áp đầu ra của ГМД-2 – tương tự khi thả rơi vòng thép bao quanh cảm biến – khi đó điện áp đo được trên hai đầu cuộn dây (hai cọc tiếp điểm 1 – hình 1) phải đạt giá trị Ec  0, 6V (Tiến hành đo trên oxilo với điện trở đầu vào không nhỏ hơn 1KΩ, độ trễ 0,5-10 μs). Chúng ta sẽ khảo sát tính đúng đắn của tính toán lý thuyết thông qua thực nghiệm trên sản phẩm chế tạo tại Việt Nam. 24 N. H.Bình, N.T.Duy, P.Đ.Hùng, L.H.Hiệu,“Tính toán lý thuyết … cho tên lửa IGLA.” Nghiên cứu khoa học công nghệ 2. TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT 2.1. Cơ sở tính toán Theo nghiên cứu của viện sĩ A.D. Xakharov, bản chất tín hiệu của CBX là nhờ hiệu ứng từ tập trung, làm “biến dạng” về hướng của vecto từ thông đi qua cuộn dây do nam châm vĩnh cửu sinh ra khi nó chuyển động tương đối so với khối kim loại. Như vậy có thể đưa ra một vài giả thiết [3]: 1. Vùng không gian phản ứng của CBX được xác định thông qua bán kính giới hạn: rgh - là khoảng cách lớn nhất từ bề mặt ngoài của CBX đến bề mặt bao chứa diện tích mục tiêu có tới 99% từ thông do CBX sinh ra đi qua nó: rgh   . 2 . .r .0 .v0 (2.1) Trong đó:  - bề dày mục tiêu;  - độ dẫn điện riêng của vật liệu mục tiêu;  r - độ từ thẩm tương đối của vật liệu mục tiêu; v0 – tốc độ dịch chuyển của CBX so với mục tiêu; Trong tính toán, ta sử dụng tham số bán kính tính toán rtt  rgh . 2. Quy luật thay đổi thành phần dọc trục của cảm ứng từ BZ (r ) tại một điểm cách trục CBX một khoảng r được tính gần đúng từ các quan hệ: - Đối với khoảng cách gần (  0  0,1.r0 ) : r  r0  a2 M BZ ( r )  BZ 0 .e ; (2.2) - Đối với khoảng cách xa (0,1.r0   0  5.r0 ) : BZ 0 BZ (r )  , (2.3) 1   M .( r  r0 ) 2 Trong đó: 0 - khoảng cách giữa bề mặt bao ngoài của CBX tới mục tiêu khi bay; r0 - bán kính bao ngoài của CBX; BZ 0 - giá trị cảm ứng từ trên bề mặt ngang sườn CBX ở tiết diện trung bình; a2 M ,  M - hệ số phản ánh sự tắt dần của từ thông theo bán kính kể từ trục CBX, 2 thông thường a2 M  2  5mm , M  0,05  0,10(1/ mm ) . 3. Từ thông xuyên qua mục tiêu sẽ phản xạ hoàn toàn và bị suy giảm dần theo bán kính đến trục CBX cũng theo quy luật nói đến ở trên. 4. Các giá trị v0 . 0 . . r , góc tới  , điện trở cuộn dây Rd và độ tự cảm L của nó là hằng số. 5. Sự không đồng nhất biến dạng của từ thông khi gặp mục tiêu với góc nghiêng được tính bằng hệ số K  1 . a rc c o s 1   1 , với 1   0 / r0 , 2  rtt / r0 .   1  2 Với các giả thiết trên, qua thực nghiệm kiểm tra sức điện động cảm ứng xuất hiện trong CBX với các loại mục tiêu khác nhau, các nhà khoa học đã đưa ra[4]:  (2.4) E c m ax  . K  . K  . K M . K H .W .v 0 . Ф 2 . x tt Trong đó: - xtt - ½ quãng đường chuyển động của mục tiêu trong vùng phản ứng của CBX; Tạp c ...