KHẢO sát các yếu tố ĐỘNG lực học máy tự ĐỘNG PHÁO PHÒNG KHÔNG 37 MM k65

M CL C
Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân ................................................................................................ i
Lời cam đoan ..................................................................................................ii
Lời cảm ơn.................................................................................................... iii
Tóm t t .......................................................................................................... iv
M C L C ................................................................................................................................. vi
DANH SÁCH CÁC CH VI T T T .............................................................................. ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH .................................................................................................. xii
DANH SÁCH CÁC B NG ............................................................................................... xiv
Ch ơng 1: T

G QUA .......................................................................................... 1

1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong
và ngoài nước đã công bố .......................................................................................... 1
1.1.1 Giới thiệu về pháo phòng không 37 mm ...................................................... 1
1.1.2 Các thông số kỹ chiến thuật cơ bản của pháo phòng không 37 mm .... 2
1.1.γ Đặc điểm cấu tạo của pháo phòng không 37 mm ................................ 3
1.1.4 Các kết quả nghiên cứu đã công bố ..................................................... 4
1.1.4.1

Việt nam .................................................................................................. 4

1.1.4.2 Trên thế giới ................................................................................................ 4
1.1.5 Các vấn đề khoa học còn tồn tại cần nghiên cứu để giải quyết hiện nay..... 5
1.2 Lý do chọn đề tài .................................................................................... 5

1.3 Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài .......................... 5
1.4 M c đích của đề tài................................................................................. 6
1.5 Nhiệm v của đề tài và giới hạn đề tài .................................................... 6
1.5.1 Nhiệm v ........................................................................................................ 6
1.5.2 Giới hạn.......................................................................................................... 7
1.6 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 7

vi


1.6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận................................................................... 7
1.6.γ Phương pháp nghiên cứu thực tiễn ............................................................... 8
1.7 Kế hoạch thực hiện ................................................................................. 8
Ch ơng 2: C S Lụ THUY T............................................................................. 9
2.1 Cấu tạo pháo phòng không 37 mm ......................................................... 9
2.2 Máy tự động pháo phòng không 37 mm ............................................... 10
2.3 Các bộ phận chính của máy tự động .............................................................. 11
2.3.1 Thân pháo..................................................................................................... 11
2.3.2 Kết cấu khóa nòng ....................................................................................... 11
2.2.3 Máy nạp đạn................................................................................................. 15
2.2.4 Bộ phận hãm lùi ậđẩy lên ........................................................................... 17
2.3 Nguyên lý làm việc của máy tự động ................................................... 17
β.4 Đồ thị tuần hoàn của máy tự động khi b n ........................................... 18
2.5 Cơ s lý thuyết xây dựng bài toán động lực học máy tự động .............. 20
Ch ơng 3: Đ

G L C H C MÁY T Đ

G PHÁO PHọ G KHÔNG 37 MM.. 21

3.1 Những đặc điểm làm việc của máy tự động pháo phòng không 37 mm ... 21
3.2 Xây dựng phương trình chuyển động của máy tự động và thân pháo khi
pháo truyền động êm ............................................................................................... 22
3.2.1 Các giả thiết đầu vào.................................................................................... 23
3.2.3 Mô phỏng hình học kết cấu của máy tự động pháo phòng không 37 mm .. 23
3.2.4 Xây dựng mô hình vật lý cho hệ thống ....................................................... 24
3.2.5 Xây dựng mô hình toán cho hệ thống ......................................................... 24
3.3 Các lực tác d ng lên cơ hệ .................................................................... 33
3.3.1 Lực tác d ng của áp suất khí thuốc ............................................................. 33
3.2.2 Lực khí thuốc tác d ng lên khối lùi............................................................. 35
3.3.3 Lực ma sát giữa khối lùi với máng pháo và bộ phận bịt kín ...................... 35
3.3.4 Lực rút vỏ đạn .............................................................................................. 35
3.3.5 Lực cản lùi của lò xo đẩy lên....................................................................... 36
3.3.6 Lực hãm lùi thủy lực.................................................................................... 36

vii


3.3.7 Lực hãm đẩy lên .......................................................................................... 38
3.3.7.1 Lực hãm đẩy lên của bộ phận hãm lùi ..................................................... 38
3.3.7.2 Lực hãm đẩy lên của bộ phận hãm đẩy lên ............................................. 38
3.3.8 Các lực tác d ng khác.................................................................................. 39
3.4 Tỷ số truyền và hiệu suất của các cơ cấu .............................................. 39
γ.4.1 Cơ cấu nạp đạn............................................................................................. 40
γ.4.β Cơ cấu đóng m khóa nòng ........................................................................ 40
γ.4.β.1 Cơ cấu m khóa ........................................................................................ 40
γ.4.β.β Cơ cấu nén lò xo đóng khóa ..................................................................... 41
γ.4.β.γ Cơ cấu đóng khoá nòng ............................................................................ 41
γ.5 Đồ thị tuần hoàn sơ bộ ......................................................................... 42
3.6 Khảo sát động lực học pháo 37 mm 2 nòng .......................................... 43

3.6.1 Hệ phương trình động lực học..................................................................... 43
3.6.2 Kết quả ......................................................................................................... 46
3.6.3 Nhận xét ....................................................................................................... 49
Ch ơng 4: C I TI

C C U TI P Đ

PHÁO PHọ G KHỌ G 37 MM ...... 50

4.1 Đánh giá hoạt động của bộ phận tiếp đạn pháo phòng không 37 mm và
những ảnh hư ng của cơ cấu cam tiếp đạn. ............................................................. 50
4.2 Cải tiến cơ cấu tiếp đạn pháo phòng không 37 mm .............................. 55
4.2.1 Chọn quy luật chuyển động......................................................................... 55
4.2.2 Thiết kế biên hình cam ................................................................................ 59
4.β.γ Tính động lực học theo biên hình cam mới ................................................ 60
Ch ơng 5: K T LU

À KI

GH .................................................................. 63

5.1 Kết luận ................................................................................................ 63
5.β Tự nhận xét những đóng góp mới và hạn chế của luận văn .................. 64
5.3 Kiến nghị .............................................................................................. 64
TÀI LI U THAM KH O .......................................................................... 65
PH L C .................................................................................................... 67

viii

DANH SÁCH CÁC CH

VI T T T

T,  - Động năng và thế năng của hệ.

q j' q j - Tọa độ và vận tốc suy rộng.
Qj , t

- Lực suy rộng. thời gian.

j

- Chỉ số của bậc tự do tương ứng của hệ.

X

- Tọa độ xác định vị trí khâu cơ s đối với hộp pháo.

Xh

- Tọa độ xác định vị trí của hộp pháo.

Xy

- Toạ độ xác định vị trí giá súng.

Xi

- Tọa

độ xác định vị trí của khâu thứ i so với hộp pháo.

Co

-Độ cứng lò xo máy tự động.

Cg

-Độ cứng lò xo giảm giật.

Cy

-Độ cứng của giá.

F

- Lực ma sát tác d ng lên hộp pháo.

P0

- Lực hữu ích tác d ng lên khâu cơ s

Pi

- Lực hữu ích tác d ng lên khâu thành phần.

Ph

- Lực hữu ích tác d ng lên hộp pháo

Foi

- Lực ma sát tác d ng lên khâu cơ s

Fi

- Lực ma sát tác d ng lên khâu i.

0

- Lực nén ban đầu lò xo khoá nòng.

0g

- Lực nén ban đầu lò xo giảm giật.

Ri

- Lực cản có ích đặt lên khâu làm việc

Roi

- Lực phát động đặt vào khâu cơ s

Is

- Mô men quán tính của khâu quay.

Rs

- Bán kính quán tính khâu quay.

xs,s -Tỉ số truyền và hiệu suất từ khâu cơ s tới khâu quay.
s

- Góc nghiêng bán kính quán tính của khâu quay đối với tr c s.

ix


s

- Góc nghiêng giữa tr c quay và tr c x.

Ls

- Mô men cản đặt lên khâu s.

v

- Vận tốc chuyển động của đạn trong lòng nòng.

l


- Chiều dài đạn chuyển động trong nòng.
- Lượng thuốc tương đối đã cháy của liều.



- Trọng lượng của thuốc phóng.

P

- Áp suất khí thuốc trong lòng nòng.

S

- DiÖn tÝch thiÕt diÖn ngang lßng nßng.

R

- Lùc c¶n.

q

- Träng l- îng ®Çu ®¹n.

m

- Khèi l- îng ®Çu ®¹n.



- Mật độ nhồi thuốc phóng.

p0

- Áp suất tống đạn.

v0

- Vận tốc đầu đạn tại miệng nòng.

Pđ

-

Rf

- Lực cản ma sát giữa máng pháo, khối lùi và bộ phận bịt kín.

Q0

- Trọng lượng khối lùi:

F

- Hệ số ma sát giữa máng pháo với khối lùi, thường chọn



- Hệ số ma sát giữa khối lùi và bộ phận bịt kín, thường chọn

F

- Hệ số ma sát giữa buồng đạn và vỏ đạn.

l

- Chiều dài vỏ đạn nằm trong buồng đạn.



- Độ dày vỏ đạn.



- Độ dày tương đối giữa vỏ đạn và buồng đạn.

Ev

- Mô đun đàn hồi của vật liệu vỏ đạn.

0

- Lực nén ban đầu của lò xo.

C

- Độ cứng lò xo.

X-

Độ dịch chuyển của lò xo (khối lùi).

X

- Lực nén của lò xo tại thời điểm X mà ta đang xét.

V

- Vận tốc của khối lùi.

Áp suất khí thuốc tại miệng nòng

x


f(axi) - Hàm đặc trưng cho sự ph thuộc của lực cản thuỷ lực trong
máy hãm lùi là HL, với diện tích lỗ chảy dòng chính axi.


- Trọng lượng riêng của dầu CTEOЛ-M [KG/dm3].

g

- Gia tốc trọng trường.

A1

- Diện tích làm việc của bề mặt piston khi lùi.

Av

- Diện tích vòng điều tiết.

Ad

- Diện tích làm việc của bộ phận hãm đẩy lên.

axi

- Diện tích lỗ chảy dòng chính.



- diện tích lỗ chảy dòng ph .

K

- Hệ số lực cản dòng chính (hệ số lực cản dòng dầu chảy ra từ..



- Đường kính cán điều tiết thay đổi theo chiều dài.

K

- Hệ số lực cản dòng chính.

γ

- Trọng lượng riêng của dầu.

U

- Vận tốc đẩy lên.

K3

- Hệ số cản dòng dầu chảy qua rãnh lòng cán

Ad

- Diện tích làm việc của khoang lòng cán.

ad

- Tổng diện tích các rãnh lòng cán.

n
B
h
ξi

- Số rãnh.
- Chiều rộng rãnh.
- Chiều sâu của rãnh biến thiên theo chiều dài cán điều tiết.
- Biến điều khiển.

Vi

- Vận tốc của các khâu làm việc thứ i.

Fi, mi - Lực và khối lượng quy đổi.
Ki

- Tû sè truyÒn ®éng c¬ cÊu.

B

- HÖ sè Bravin.

d

- Cì nßng.

l

- Qu·ng ®- êng chuyÓn ®éng t- ¬ng ®èi cña ®Çu ®¹n trong nßng.

f

- Lùc thuèc phãng.



- HiÖu suÊt.

xi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1:Mô phỏng hình ảnh pháo phòng không 37 mm ......................................... 9

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý máy tự động pháo phòng không 37mm-K65 ................ 10
Hình 2.3: Nòng pháo phòng không 37 mm ............................................................. 11
Hình 2.4: Hộp khóa nòng pháo phòng không 37 mm ............................................. 11
Hình 2.5: Tương quan vị trí các cơ cấu của bộ phận khóa nòng ............................. 12
Hình 2.6: Cấu tạo khóa nòng của pháo phòng không 37 mm ................................. 12
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu khóa khóa nòng then ......................................... 13
Hình 2.8: Chi tiết cơ cấu khóa khóa nòng pháo phòng không 37 mm .................... 13
Hình 2.9: Cơ cấu phát hỏa ...................................................................................... 13
Hình 2.10: Cơ cấu hất vỏ đạn ................................................................................. 14
Hình 2.11: Máy nạp đạn và tống đạn ...................................................................... 15
Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý kết cấu cơ cấu tiếp đạn dùng thoi đẩy ........................ 15
Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu tống đạn khóa nòng then ................................. 16
Hình 2.14: Cơ cấu tống đạn trong máy nạp đạn pháo phòng không 37 mm ........... 16
Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý máy hãm lùi cán điều tiết ........................................... 17
Hình 2.16: Bộ phận đẩy lên .................................................................................... 17
Hình 2.17: Đồ thị tuần hoàn pháo phòng không 37 mm. ........................................ 19
Hình 2.18: Quy trình xây dựng bài toán động lực học ............................................ 20
Hình 3.1: Mô phỏng hình học máy tự động ............................................................ 23
Hình 3.2: Mô hình vật lý máy tự động.................................................................... 24
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu nạp đạn ............................................................. 40
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu đóng m khóa nòng .......................................... 41
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu đóng khóa ......................................................... 41
Hình 3.6: Lưu đồ thuật toán khảo sát động lực học máy tự động ........................... 46
Hình 3.7: Đồ thị áp suất theo quãng đường ............................................................ 46
Hình 3.8: Đồ thị áp suất theo thời gian ................................................................... 47

xii


Hình 3.9: Đồ thị tuần hoàn pháo 37 mm 2 nòng khi b n một phát ......................... 47

Hình 3.10: Đồ thị tuần hoàn pháo 37 mm 2 nòng khi b n loạt 4 viên ..................... 48
Hình 4.1: Biên dạng cam của cơ cấu ấn đạn ........................................................... 50
Hình 4.2: Rãnh nghiêng nâng thoi đẩy. .................................................................. 51
Hình 4.3: Dịch chuyển của khối lùi và thoi tiếp đạn ............................................... 52
Hình 4.4: Vận tốc của cơ cấu tống đạn và vận tốc của thoi động ........................... 52
Hình 4.5: Đồ thị của hàm chính t c ........................................................................ 54
Hình 4.6: Các quy luật chuyển động của thoi động ................................................ 55
Hình 4.7: Đồ thị tỷ số truyền k=f(x) và k=b ........................................................... 56
Hình 4.8: Đồ thị tỷ số truyền k=f(x) và k = b-a(x-x1) ............................................. 57
Hình 4.9: Đồ thị quan hệ S=f(x) ............................................................................. 59
Hình 4.10: Biên dạng cam lý thuyết và thực tế ....................................................... 59
Hình 4.11: Biên dạng cam thay đổi của cơ cấu ấn đạn ........................................... 60
Hình 4.12: Đồ thị tỷ số truyền của biên dạng cam mới ........................................... 60
Hình 4.13: Đồ thị hiệu suất cam biên dạng cam mới .............................................. 61
Hình 4.14: Đồ thị dịch chuyển khối lùi và thoi trượt .............................................. 61
Hình 4.15: Đồ thị tốc độ tống đạn với biên dạng cam mới ..................................... 62
Hình 4.16: Đồ thị hành trình và tốc độ thoi trượt ................................................... 62

xiii


DANH SÁCH CÁC B NG
B NG

TRANG

B ng 3.1: Đồ thị tuần hoàn sơ bộ pháo 37 mm 2 nòng ........................................... 42
B ng 3.2: Kết quả khảo sát pháo 37 mm 2 nòng

các góc tầm khác nhau ............. 48

B ng 4.1: Các thông số của biên hình cam mới ...................................................... 58

xiv


Ch ơng 1

T

G QUA

1.1 T ng quan chung về lĩnh v c nghiên cứu, các kết qu nghiên cứu
trong và ngoài n

c đư công bố

1.1.1 Gi i thi u về pháo phòng không 37 mm
Pháo phòng không 37 mm dùng để b n các m c tiêu di động

cự ly 4000 m

và có độ cao 3000 m như các máy bay, quân dù và nhất là với máy bay bay thấp hay
bay bổ nhào. Khi cần thiết b n các m c tiêu trên mặt đất và mặt nước như: Xe tăng
loại nhẹ, xe bọc thép, bộ binh, thuyền chiến...
Pháo phòng không 37 mm - K39 của Liên Xô do L.A.Loktev và M.N.Loginov
thiết kế, tiến hành tại Viện nghiên cứu và chế tạo pháo số 08, thành phố Kalingrad
Liên Xô năm 19γ9.
Pháo phòng không 37 mm - K65 của Trung Quốc chế tạo lần nhất năm 1960
dựa trên cơ s thiết kế pháo phòng không 37 mm - K39 của Liên xô. Năm 1965 cải

tiến lần hai. Pháo phòng không 37 mm - K65 cải tiến có 02 thân pháo l p độc lập
trên cùng máng pháo kép, pháo có thể b n đồng nhịp 02 nòng. Về cấu tạo chung
pháo 37 mm - K65 của Trung Quốc cơ bản giống pháo 37 mm - K39 của Liên Xô.
Việt nam ta pháo phòng không 37 mm được quân đội ta s d ng nhiều
nhất trong các cuộc chiến tranh. Pháo phòng không 37 mm loại 1 nòng và β nòng đã
tạo lên một lưới l a dày đặc tầm thấp. Trong hơn 4100 máy bay Mỹ bị b n hạ trên
chiến trường Việt Nam, trong đó 65% là chiến công của hỏa lực pháo binh phòng
không, trong đó chủ yếu là pháo phòng không 37 mm.
Hiện nay mặc dù các tổ hợp, hệ thống tên l a phòng không hiện đại đã ra đời
đáp ứng được với các yêu cầu tác chiến trên không với tính năng cơ động cao, b n
chính xác, tầm b n cao. Nhưng với khả năng nâng cấp cao, có thể l p thêm các thiết
bị hỗ trợ, dễ cải tiến cũng như khả năng cơ động cao; súng pháo phòng không 37
mm vẫn là loại trang bị không thể thiếu trong hệ thống vũ khí phòng không hiện đại
nhằm tạo ra hệ thống phòng thủ đa dạng và hiệu quả.

1


1.1.2 Các thông số kỹ chiến thuật cơ b n của pháo phòng không 37 mm
- Cỡ nòng

37 mm

- Chiều dài thân pháo (từ loa che l a đến khoá nòng)

2729 mm

- Chiều dài nòng pháo

2315 mm

- Chiều dài rãnh xo n

2054 mm

- Chiều dài buồng đạn

220 mm

- Số rãnh xo n

16 rãnh

- Góc xo n

60

- Độ rộng của rãnh xo n

4,76 mm

- Độ rộng của sống

2,50 mm

- Chiều cao đường l a

1100 mm

- Góc hướng

3600

- Góc tầm

-5÷850

- Độ dài lùi bình thường

150÷170 mm

- Độ dài lùi lớn nhất

185 mm

- Lực hãm lùi lớn nhất

2000 KG

- Áp suất lớn nhất trong hãm lùi

100÷110KG/cm

- Lực nén đầu của lò xo đẩy lên

350 KG

- Lực nén cuối của lò xo đẩy lên

700 KG

- Lượng dầu trong máy hãm lùi

0,5 lít

- Sơ tốc đạn nổ sát thương vạch đường

866 m/s

- Sơ tốc đạn xuyên vạch đường

868 m/s

- Trọng lượng đầu đạn:
o Đạn nổ sát thương vạch đường

0,732 KG

o Đạn xuyên vạch đường

0,770 KG

- Trọng lượng viên đạn

1,6 KG

- Áp suất lớn nhất

2800 KG/cm2

- Áp suất đầu nòng

700 KG/cm

- Độ cao lớn nhất của đường đạn

6700 m

2


- Cự ly b n xa nhất

8500 m

- Tầm b n có hiệu quả

4000 m

- Cự ly b n thẳng

950 m

- Chiều dài toàn bộ pháo khi hành quân

5,5 m

- Chiều rộng của pháo khi hành quân

1,785 m

- Khoảng cách điểm thấp nhất giường pháo

360 mm

- Chiều cao của pháo khi hành quân

2m

- Chiều dài của xe pháo:

4,2 m

- Trọng lượng khi chiến đấu

2100 KG

- Trọng lượng khi có lá ch n

2400 KG

- Trọng lượng nòng pháo và đẩy lên

65,5 KG

- Trọng lượng khối lùi

130KG

- Trọng lượng xe pháo

1100 KG

- Tốc độ b n:
o Tốc độ b n lý thuyết

160÷ 180 phát/phút

o Tốc độ b n thực tế

50÷ 60 phát/phút

- Thời gian đổi thế

25÷ 30 giây

- Tốc độ hành quân:
o Đường nhựa

60 Km/h

o Đường rải đá

35 Km/h

o Đường đất

25 Km/h

- Lực kéo khi hành quân trên đường

150 KG

1.1.3 Đặc điểm cấu t o của pháo phòng không 37 mm
Pháo phòng không 37 mm 2 nòng là loại pháo b n liên thanh, pháo thủ chỉ
việc thao tác m khóa nòng và nạp đạn lần đầu. Thân pháo thuộc loại nòng đơn, có
loa che l a

đầu nòng. Pháo tự động hoạt động theo nguyên lý nòng lùi, nghĩa là

nòng (khối lùi) là khâu cơ s của máy tự động, nòng lùi ng n đẩy lên ngay, làm
nguội nòng bằng cách thay nòng. Năng lượng của khí thuốc tác d ng lên đáy nòng,
thành nòng và đầu đạn, làm cho nòng pháo chuyển động lùi về phía sau, từ đó làm

3


khối lùi chuyển động và cung cấp năng lượng cho toàn bộ hoạt động của các cơ cấu
của máy tự động đảm bảo cho một phát b n (m khóa nòng, rút vỏ đạn ra khỏi
buồng đạn, hất ra ngoài, nạp viên đạn khác vào buồng đạn, khóa nòng, phát hỏa...).
Khoá nòng là loại khoá nòng then đứng, m khoá nòng tự động nhờ năng lượng
khối lùi, đóng khoá nòng nhờ lò xo khoá nòng, phát hoả nhờ lò xo kim hoả. Tiếp
đạn thuộc loại tiếp đạn bằng kẹp, tự động nạp đạn, hành trình tống đạn gồm hai giai
đoạn, giai đoạn cưỡng bức và giai đoạn quán tính. Tùy theo cách đạp cò của pháo
thủ mà pháo có thể b n điểm xạ hoặc vừa b n loại dài. Máy hãm lùi - đẩy lên kiểu
hãm lùi thủy lực vòng điều tiết, cán điều tiết. Đẩy lên kiểu lò xo, cân bằng kiểu lò
xo kéo. Máy ng m thuộc loại véc tơ tự động theo nguyên lý đồng dạng trong. Giảm
xóc kiểu lò xo tr đứng. An toàn chống nổ sớm nhờ cấu tạo của khoá nòng. Đạn
pháo phòng không 37 mm có hai loại đạn nổ sát thương vạch đường và đạn xuyên
vạch đường, đạn l p sẵn với liều phóng và có cơ chế tự hủy.

1.1.4 Các kết qu nghiên cứu đư công bố
1.1.4.1

i t nam

Năm β006 viện Tự động hóa Kỹ thuật Quân sự đã cải tiến trang bị cho các
khẩu pháo γ7 mm khí tài đánh đêm bán tự động bằng cách kết hợp ng m b n bằng
cơ khí quang học sẵn có với đài điều khiển s d ng hồng ngoại, lấy phần t về tầm
và huớng theo đài điều khiển, thực hiện phát b n từ đài điều khiển có thể phát hiện
m c tiêu

cự ly 40 km trong điều kiện ngày đêm, bị đối phương gây nhiễu điện t ,

việc tính toán phần t b n do máy tính thực hiện.
Nguồn: />Đề tài "Nghiên cứu l p đặt pháo phòng không 37 mm hai nòng lên xe vận tải
bánh lốp” do Viện Kỹ thuật cơ giới Quân sự nghiên cứu và thiết kế.
Nguồn: Báo quân đội nhân dân; Năm β011
1.1.4.2 Trên thế gi i
Năm 1974 Trung Quốc cải tiến trên một số nội dung như: Điều khiển tầm,
hướng bằng cả truyền động cơ khí và truyền động điện; ng m b n bằng hệ ng m
quang học và tìm b t m c tiêu bằng ra đa, điều này cho phép nhiều khẩu đội cùng

4


b n vào một m c tiêu do ra đa chỉ thị. Khả năng tìm kiếm m c tiêu bằng ra đa cho
phép pháo hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết và ban đêm.
1.1.5 Các vấn đề khoa h c còn tồn t i cần nghiên cứu để gi i quyết hi n nay
Các bài toán lý thuyết chung về tính toán, thiết kế máy tự động của súng
pháo thường được giới thiệu một cách chung nhất về lý thuyết tính toán thiết kế vũ

khí và chỉ là các bài toán thuận nhằm trang bị cho người đọc n m được các cơ s lý
luận về nguyên lý hoạt động, mô hình tính toán, các dạng cơ cấu đặc trưng có thể áp
d ng trong máy tự động của súng pháo.
Các nội dung c thể như phân tích ảnh hư ng của các yếu tố đến hoạt động
của máy tự động trong súng pháo nhằm tối ưu hóa kết cấu thì ít đề cập đến hoặc chỉ
đề cập mang tính rời rạc khó áp d ng vào thực tiễn. Khi b n các khâu của máy tự
động làm việc với gia tốc lớn, thường xảy ra va chạm với xung va chạm lớn, làm
ảnh hư ng tới chuyển động của súng pháo đồng thời ảnh hư ng tới quá trình làm
việc của máy tự động theo tần xuất của phát b n. Việc tính toán, khảo sát bài toán
động lực học máy tự động rất cần thiết ph c v cho quá trình thiết kế pháo tự động.
1.2 Lý do ch n đề tài
Hiện nay các nghiên cứu liên quan đến máy tự động đã được triển khai, thực
tế máy tự động đã được chế tạo, khai thác s d ng cơ bản đã đạt được những yêu
cầu cơ bản pháo b n tự động. Tuy nhiên nhằm đạt được 3 tiêu chí của pháo phòng
không: Tốc độ b n cao, độ ổn định cao và uy lực lớn. Ba yếu tố nay luôn mâu thuẩn
và rất khó giải quyết ổn thỏa với nhau trong quá trình thiết kế chế tạo hay cải tiến
súng pháo. Với đặc điểm tình hình pháo

nước ta đang s d ng, bảo quản lâu dài

với số lượng lớn, đã từng trải qua chiến đấu do đó bị hư hỏng, hoặt động kém hiệu
quả dưới tác động của nhiều yếu tố. Chính vì vậy hoàn thiện thiết kế, nghiên cứu
hoàn chỉnh kết cấu hệ thống hoạt động tự động của súng pháo vẫn là một trong
những vấn đề mà đội ngũ cán bộ kỹ thuật quân đội luôn quan tâm.
1.3 Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa h c th c ti n của đề tài
Hiện nay nước ta đang quản lý, s d ng với số lượng rất lớn pháo phòng
không 37 mm do Liên xô sản xuất từ những năm 65. Qua nhiều năm bảo quản, s

5

d ng dưới tác động của nhiều yếu tố khiến pháo tr nên xuống cấp, hao mòn, biến
dạng và hoạt động kém hiệu quả, đôi khi còn xảy ra mất an toàn trong khi s d ng.
Các chi tiết trong máy tự động thay đổi tạo ra va chạm làm ảnh hư ng đến
phát b n, đặc biệt là ảnh hư ng đến độ chính xác b n. Tốc độ và quãng đường dịch
chuyển của khối lùi tác động đến tốc độ và dịch chuyển của thoi đẩy khi tiếp đạn và
quá trình đóng m khóa nòng. Va chạm của thoi đẩy làm sai lệch hành trình tiếp
đạn. Các yếu tố này có ảnh hư ng lớn đến ổn định máy tự động của khi b n loạt. Để
đánh giá mức độ ảnh hư ng của các yếu tố trên đến ổn định của pháo cần phải xây
dựng mô hình và khảo sát bài toán động lực học của pháo khi b n. Thông qua đó có
thể điều chỉnh thay đổi một vài yếu tố để tiến hành cải tiến, tối ưu hóa kết cấu.
1.4 Mục đích của đề tài
Việc xây dựng và giải bài toán động lực học ph c v quá trình thiết kế, chế
tạo mới hoặc cải tiến pháo có ý nghĩa rất to lớn, nhằm đáp ứng nhu cầu trang bị cho
các đơn vị trong quân đội trong tình hình mới.
Xuất phát từ những đòi hỏi đó, đề tài: ắKhảo sát động lực học máy tự động
của pháo phòng không 37 mm, cải tiến cơ cấu tiếp đạn" nhằm hoàn thiện bài toán
động lực học máy tự động pháo. Đề tài nhằm xác định luận cứ khoa học cho việc
tính toán thiết kế vũ khí tự động, đồng thời cung cấp các dữ liệu cần thiết cho việc
đánh giá chất lượng của pháo trong quá trình thiết kế mới hoặc cải tiến vũ khí.
Nghiên cứu cải tiến cơ cấu tiếp đạn giúp cho máy tự động chuyển động êm, ít va
đập, giảm năng lượng tiêu hao, tăng độ chính xác và ổn định khi b n.
1.5 hi m vụ của đề tài và gi i h n đề tài
1.5.1 hi m vụ
Để đạt được m c tiêu nghiên cứu trên, người nghiên cứu thực hiện các nhiệm
v cơ bản sau đây:
- Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của máy tự động pháo phòng không 37 mm.
- Nghiên cứu cơ s lý thuyết về máy tự động pháo phòng không 37 mm.
- Khảo sát, đo đạc và thu thập các số liệu thực tế của máy tự động pháo
phòng không 37 mm.

6


- Khảo sát và tính toán các đặc trưng động lực học cho máy tự động pháo
phòng không 37 mm.
- Cải tiến cơ cấu tiếp đạn cho pháo phòng không 37 mm.
- Dựa vào các bài toán khảo sát động lực học máy tự động pháo phòng không
37 mm tiến hành so sánh các số liệu của máy tự động với cơ cấu tiếp đạn cũ các số
liệu được tính toán sau khi cải tiến cơ cấu tiếp đạn mới.
- Đánh giá và kết luận.
1.5.2 Gi i h n
Kết cấu máy tự động của pháo phòng không 37 mm là thành phần quan trọng
nhất. Máy tự động bao gồm các bộ phận: Thân súng pháo, bộ phận khóa nòng, bộ
phận nạp đạn tự động và hãm lùi, đẩy lên. Hoạt động của các thành phần máy tự
động được tính toán, kết cấu chi tiết theo các sơ đồ nguyên lý máy tự động và quyết
định chất lượng hoạt động cũng như bảo đảm tính chiến đấu của toàn bộ khẩu súng
pháo.
Do điều kiện và thời gian hạn chế nên trong luận văn tốt nghiệp người nghiên
cứu chỉ tập trung nghiên cứu khảo sát động lực học máy tự động và cải tiến cơ cấu
tiếp đạn của pháo phòng không 37 mm. Luận văn chỉ dừng lại

phạm vi nghiên

cứu lý thuyết.
1.6 Ph ơng pháp nghiên cứu
1.6.1 Ph ơng pháp nghiên cứu lý luận
Mục đích: Tìm hiểu cơ s lý luận của pháo và máy tự động pháo phòng
không 37 mm.
Cách tiến hành: Tham khảo, nghiên cứu tài liệu chuyên ngành, các tài liệu

hướng dẫn, bảo quản s d ng và các công trình nghiên cứu đã được công nhận
trong và ngoài nước.
1.6.2 Ph ơng pháp phân tích đánh giá, kh o sát đối t

ng

Mục đích: Tìm hiểu phân tích đánh giá ưu, nhược điểm của các cơ cấu trong
máy tự động pháo phòng không 37 mm nhằm tối ưu hóa kết cấu.

7


Cách tiến hành: Phân tích quy luật chuyển động, thay đổi phương án lựa
chọn các phương án khác. Phân tích ảnh hư ng các yếu tố đầu vào để tối ưu hóa kết
cấu
1.6.3 Ph ơng pháp nghiên cứu th c ti n
Mục đích: Kiểm chứng tác động, thu thập các số liệu thực tế trên máy tự
động pháo phòng không 37 mm tiến hành so sánh với kết quả nghiên cứu.
Cách tiến hành: Tiến hành khảo sát thu thập các số liệu tại các đơn vị s
d ng, các số liệu được cung cấp từ nhà sản xuất pháo phòng không 37 mm và đo
đạc số liệu từ pháo thực tế.
1.7 Kế ho ch th c hi n
Th i gian Từ tháng 3/2014 đến tháng 3/2015
Kế ho ch

03

Tìm hiểu, thu thập tài liệu

X X

Đăng ký chuyên đề 2
Nghiên cứu về cơ s lý thuyết về
máy tự động
Khảo sát, đo đạc, thu thập các số
liệu từ thực tế, mô phỏng
Tìm hiểu nguyên nhân gây ra
hỏng hóc của máy tự động.
Bảo vệ chuyên đề 2
Xây dựng bài toán động lực học
cho máy tự động
Tiến hành khảo sát động lực học
máy tự động
Cải tiến cơ cấu tiếp đạn
Tính toán, khảo sát, x lý kết quả
sau khi cải tiến
Hoàn chỉnh

04

05

06

07

08

09

10

11

12

01

02

03

X
X X
X X
X X
X
X X
X
X X
X X
X

8


Ch ơng 2

C

S

LÝ THUY T

2.1 Cấu t o pháo phòng không 37 mm
Nòng
Thân pháo
1. Máy Tự động

Khóa nòng

Hộp khóa nòng
Loa che l a

Khối lùi

Khối
lên xuống

Bộ phận nạp và tống đạn

Khối quay

Bộ phận hãm lùi, đẩy lên
Máng pháo
2. Giá pháo

Bệ pháo
Cơ cấu tầm
Cơ cấu hướng

Cơ cấu cân bằng

3.Máy ng m
4. Xe pháo

Hình 2.1:Mô phỏng hình ảnh pháo phòng không 37 mm

9


2.2 Máy t đ ng pháo phòng không 37 mm
Máy tự động là một bộ phận tự lập thực hiện b n tự động và bao gồm một
tập hợp các bộ phận như nòng, khóa nòng và tất cả các cơ cấu cần thiết để lên đạn
tự động và các động tác khác chuẩn bị cho súng pháo tiến hành phát b n tiếp theo.
Để tiến hành b n tự động máy tự động pháo phòng không cần phải có một
loạt cơ cấu: Thân pháo, khóa nòng, cơ cấu phát hỏa, cơ cấu đóng m khóa nòng, cơ
cấu rút vỏ đạn, máy nạp đạn, thiết bị tiêu hao năng lượng lùi phát b n và các cơ cấu
ph trợ như giảm va, cơ cấu cò,...

Vk

Vn

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý máy tự động pháo phòng không 37mm-K65
1- Nòng; 2- Khóa nòng; 3- Lò xo đẩy lên; 4- Máy hãm lùi; 5- Thoi tiếp đạn;
6- Cần tống đạn; 7- Khóa bắn; 8- Lò xo tống đạn; 9- Máng tống đạn;
10- Bản cam mở khóa nòng; 11- Lò xo khóa nòng

10

2.3 Các b phận chính của máy t đ ng
2.3.1 Thân pháo
Thân pháo bao gồm: Hộp khóa nòng, nòng pháo, loa che l a, bộ phận đẩy lên.
+ Nòng là nơi thực hiện quá trình cháy và sinh công của thuốc phóng để tạo
cho đầu đạn có tốc độ chuyển động tịnh tiến rời khỏi miệng nòng và bay trên quỹ
đạo. Định hướng bay cho đầu đạn trong không gian bay đến m c tiêu và tạo chuyển
động quay quanh tr c đạn với tốc độ quay cần thiết để ổn định trong khi bay trên
quỹ đạo.

1

2

3

Hình 2.3: Nòng pháo phòng không 37 mm
1 - Loa che lửa; 2 - Nòng pháo; 3 - Lò xo đẩy lên
+ Lò xo đẩy lên giúp cho pháo tr về vị trí ban đầu sau khi kết thúc hành
trình lùi.
+ Hộp khóa nòng: Giữ ch c khóa nòng để bịt kín đuôi nòng khi b n. Định
hướng cho khóa nòng khi chuyển động, l p một số chi tiết của khóa nòng, máy hãm
lùi, đẩy lên.

Hình 2.4: Hộp khóa nòng pháo phòng không 37 mm
2.3.2 Kết cấu khóa nòng
Khóa nòng pháo phòng không γ7 mm là khóa nòng then đứng, chuyển động
vuông góc với tr c nòng pháo. Dùng để đóng kín khóa nòng, phát hỏa, m khóa
nòng, rút vỏ đạn sẵn sàng cho phát b n tiếp theo. Để thực hiện được các nhiệm v

11


trên khóa nòng cần có những bộ phận chính sau: Khóa nòng, bộ phận bịt kín, cơ cấu
phát hỏa, bộ phận đóng, m khóa, bộ phận rút và hất vỏ đạn.

Hình 2.5: Tương quan vị trí các cơ cấu của bộ phận khóa nòng
1- Thân khóa nòng; 2 - Kim hỏa; 3 - Lò xo kim hỏa; 4 - Nắp chặn lò xo kim hỏa;
5 - Chân dài tác dụng vào thân kim hỏa; 6 - Cần hất vỏ đạn; 7 - Khóa lẫy;
8 - Trục cần hất vỏ đạn; 9 - Bộ phận đóng khóa; 10 - Trục lò xo; 11 - Cần khóa;
12 - Cần đóng mở; 13 - Khuỷu trục đóng mở.
+ Thân khóa nòng
Thân khóa nòng dạng hình then chuyển động vuông góc với tr c nòng. Khi
b n khóa nòng chặn sau vỏ đạn và chịu lực tác d ng của khí thuốc. Phía trên khoá
nòng có rãnh tống đạn phía trước có vai móc cần hất vỏ đạn, bên trong có các lỗ l p
cơ cấu phát hoả, phía dưới có rãnh định hình, rãnh định hình gồm rãnh ngang và
mặt cung. Khi đóng m khoá nòng, cần đóng m tác d ng vào rãnh ngang, mặt
cong dùng để khoá chặt và khi cần đóng m chuyển động trong mặt cong này thì
tiến hành phát hoả hoặc dương kim hoả (sau khi b n).

Hình 2.6: Cấu tạo khóa nòng của pháo phòng không 37 mm

12


+ Cơ cấu đóng m khóa nòng
Cơ cấu đóng m khóa dùng để kéo khóa nòng xuống khi khối lùi lùi nhờ bản
cam m khóa đồng thời tích trữ năng lượng nhờ lò xo ph c v cho quá trình đóng
khóa nòng.

1

2

4
3

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu khóa khóa nòng then
1- Mặt cam mở khóa; 2 - Thân Khóa nòng; 3- Lò xo đóng khóa; 4 - Cần đóng mở

(a)

(b)

(c)

(d)

Hình 2.8: Chi tiết cơ cấu khóa khóa nòng pháo phòng không 37 mm
a - Thân khóa nòng; b - Cần đóng mở; c - Trục đóng mở; d - Lò xo khóa nòng
+ Cơ cấu phát hỏa: Dùng để dương kim hỏa khi m khóa nòng và phát hỏa
cho đạn sau khi khóa nòng đã khóa kín đuôi nòng. Cấu tạo bao gồm lẫy 3 chạc, kim
hỏa và lo xo.

Hình 2.9: Cơ cấu phát hỏa

13


+ Cơ cấu hất vỏ đạn

Dùng để giữ khóa nòng

tư thế m và hất vỏ đạn ra ngoài sau mỗi phát b n.

Cấu tạo bao gồm: Cần hất vỏ đạn, tr c cần hất vỏ đạn ,lò xo, nhíp
Tr c cần hất vỏ đạn trên tr c có gờ then để liên kết với cần hất vỏ đạn, một
đầu có tai để đóng khóa nòng bằng tay.
Nhíp và lò xo có tác d ng làm cho hai cần hất vỏ đạn luôn g c về sau đảm
bảo luôn móc giữ khóa nòng ch c ch n.
Hai cần hất vỏ đạn phía trên có móc để khớp với móc của 2 bản đẩy trên
khóa nòng giữ thân khóa

thế m . Trên cần hất vỏ đạn có β móng để hất vỏ đạn ra

ngoài và giải phóng khóa nòng tự động khi tống đạn vào buồn đạn. Phía dưới hai
cần hất vỏ đạn có gót để 2 gót của bản đẩy trên thân khóa nòng tác d ng vào khi m
khóa nòng.

Hình 2.10: Cơ cấu hất vỏ đạn
Khi khóa nòng được m nhờ năng lượng khối lùi vai của khoá nòng đập vào
gót của cần hất vỏ đạn làm nó quay về phía sau, mấu trên cánh tay đòn dài hất vỏ
đạn ra ngoài, lò xo đẩy hai cần hất vỏ đạn quay ra sau để chuẩn bị giữ khoá nòng,
sau khi hất vỏ đạn dưới tác d ng của lò xo đóng khoá nòng, khoá nòng tiến lên một
tý, liền bị móc cần hất vỏ đạn giữ lại

trạng thái m . Khi đạn được tống vào buồn

đạn nhờ cơ cấu tống đạn thì gờ đáy vỏ đạn s đập mấu trên cần hất vỏ đạn làm cho
cần hất vỏ đạn quay giải phóng cho khóa nòng, khóa nòng lao lên tiến hành đóng
khóa và phát hỏa.

14


2.2.3 Máy n p đ n
Dùng để tiếp nhận đạn và lần lượt nạp từng viên đạn xuống đường tống đạn,
rồi tống vào buồng đạn, đảm bảo phát b n liên t c. Cấu tạo bao gồm: cơ cấu tiếp
đạn, cơ cấu tống đạn, cơ cấu lật đạn, cơ cấu hạn chế quay, cơ cấu cò…
2

3

4
1
5
6
7

Hình 2.11: Máy nạp đạn và tống đạn
1 - Thân máy nạp đạn; 2 - Thoi giữ đạn ; 3 - Thoi ấn đạn; 4 - Cơ cấu hạn chế quay,
5 - Thân lật đạn; 6 - Lò xo tống đạn; 7 - Máng tống đạn
+ Cơ cấu tiếp đạn
Dùng để tiếp nhận đạn và lần lược nạp từng viên đạn vào đường tống đạn.
Cơ cấu tiếp đạn hoạt động nhờ sự truyền động trực tiếp từ khối lùi của pháo thông
qua cơ cấu cam và thoi đẩy. Cấu tạo bao gồm các cơ cấu: n đạn, lật đạn, lật đạn, lò
xo bảo hiểm.

Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý kết cấu cơ cấu tiếp đạn dùng thoi đẩy
1 - Hộp chứa kẹp đạn; 2 - Thoi kéo đạn; 3 - Bàn kéo thoi đẩy.

15


Cơ cấu ấn đạn: Dùng để lần lượt ấn từng viên đạn xuống đường tống đạn, cơ
cấu gồm thoi động và thoi cố định. Thoi cố định được l p cố định lên bộ phận nạp
đạn, thoi động có thể di chuyển trong rãnh. Hai thoi có kết cấu giống nhau, gồm
một hàng móng ấn đạn chỉ có thể quay xuống mà không thể quay lên và luôn có xu
hướng quay lên nhờ lò xo. Các móng ấn đạn trên thoi cố định, qua tr c có lò xo
xo n l p lên thân thoi. Các móng ấn đạn trên thân thoi động l p lên bản trượt giúp
cho đạn chỉ chuyển động xuống đường tống đạn mà không bị đẩy ngược lại.
+ Cơ cấu tống đạn: Để tống viên đạn vào buồng đạn, cơ cấu được l p dưới thân
tống đạn gồm có cán lò xo, lò xo, cần tống đạn, đệm giảm va...
tđ
qt

2

1

3

cb

4

Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu tống đạn khóa nòng then

1 - Nòng; 2 - Khóa nòng; 3 - Máng tống đạn; 4 - Lò xo tống đạn
Năng lượng phát b n được tích lại dưới dạng năng lượng của lò xo. Quá trình tống
đạn chia làm hai thời kỳ: Tống đạn cưỡng bức và tống đạn quán tính.

(a)

(b)

(c)

Hình 2.14: Cơ cấu tống đạn trong máy nạp đạn pháo phòng không 37 mm
a - Lò xo tống đạn, trục lò xo và cặp đạn; b - Lò xo tống đạn trong ống bọc;
c - Máng tống đạn

16