Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu ổn định chuyển động tầm và hướng của pháo phòng không 37mm 2n cải tiến - Báo cáo nghiên cứu của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Bộ Quốc phòng, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Quân sự Nguyễn Hữu Thắng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ NGUYỄN HỮU THẮNG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG TẦM VÀ HƯỚNG CỦA PHÁO PHÒNG KHÔNG 37MM-2N CẢI TIẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2021 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ NGUYỄN HỮU THẮNG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG TẦM VÀ HƯỚNG CỦA PHÁO PHÒNG KHÔNG 37MM-2N CẢI TIẾN Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9520101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1.TS Nguyễn Trang Minh 2.TS Chu Anh Mỳ Hà Nội - 2021 luan an i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác, các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ. Hà Nội, ngày 22 tháng 10 năm 2021 Tác giả luận án Nguyễn Hữu Thắng luan an ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Trang Minh và PGS.TS Chu Anh Mỳ đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành bản luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn Thủ trưởng Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Phòng Đào tạo, Viện Tên lửa, Viện Tự động hóa KTQS và các đồng nghiệp đã luôn động viên, quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu của mình.

Tôi xin chân thành cảm ơn các Giáo sư, các nhà khoa học trong và ngoài quân đội đã cho tôi những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành luận án. Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn chia sẻ, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. NCS Nguyễn Hữu Thắng luan an iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC CÁC BẢNG.

x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. xi MỞ ĐẦU. CHUYỂN ĐỘNG NGẮM CỦA PHÁO PHÒNG KHÔNG TẦM THẤP VÀ BÀI TOÁN ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG TẦM VÀ HƯỚNG CỦA PHÁO PHÒNG KHÔNG 37MM-2N. Chuyển động ngắm của pháo Phòng không tầm thấp.

Hệ Truyền động ngắm của một số pháo Phòng không tầm thấp.2 Chuyển động ngắm của PPK 37mm-2N cải tiến. Hệ truyền động ngắm của PPK 37mm-2N cải tiến. Chuyển động ngắm của PPK 37mm-2N cải tiến trong quá trình bắn. Một số chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đối với các chuyển động ngắm pháo.

Tổng quan về ổn định chuyển động và bài toán ổn định chuyển động của cơ hệ được điều khiển. Ổn định chuyển động của một hệ động lực. Khái niệm ổn định Liapunov. Ý nghĩa cơ học của khái niệm ổn định Liapunov.

Ổn định chuyển động của cơ hệ được điều khiển. Tổng quan về động lực học và điều khiển chuyển động tầm và hướng pháo phòng không 37mm-2N cải tiến. Một số mô hình nghiên cứu động lực học cơ hệ PPK 37mm-2N. Mô hình nghiên cứu động lực học máy tự động.

Một số mô hình nghiên cứu động lực học cơ hệ PPK 37mm-2N. Một số hệ thống điều khiển chuyển động tầm và hướng pháo. Đặt bài toán. 24 Kết luận chương 1.

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC PHÁO PHÒNG KHÔNG 37MM-2N CẢI TIẾN. 26 luan an iv 2. Mô hình nghiên cứu động lực học pháo phòng không 37mm-2N cải tiến khi bắn một thân pháo. Các giả thiết khi xây dựng mô hình.

Mô hình động học cơ hệ pháo khi bắn một thân pháo. Các vật lớn chuyển động trong cơ hệ. Liên kết giữa các vật:. Hệ tọa độ gắn với các vật.

Tọa độ suy rộng. Các ngoại lực tác dụng lên cơ hệ. Lực tác dụng của khí thuốc lên khối lùi. Lực tác dụng của bộ phận hãm lùi, đẩy lên.

Lực hãm lùi thủy lực của máy hãm lùi. Lực cản lùi của lò xo đẩy lên. Lực hãm đẩy lên của bộ phận hãm lùi và hãm đẩy lên. Lực cản ma sát giữa khối lùi với máng pháo và bộ phận bịt kín.

Lực ma sát tầm và mô-men cân bằng của cụm lò xo cân bằng tầm. Lực ma sát tầm. Mô-men cân bằng của cụm lò xo cân bằng tầm. Mô-men ma sát trên cụm ổ lăn vành răng hướng.

Mô-men truyền động. Thiết lập hệ PTVP chuyển động cơ hệ PPK 37mm-2N cải tiến. Dạng ma trận mới của phương trình Lagrange loại II. Xác định các thành phần của hệ phương trình vi phân.

Ma trận khối lượng suy rộng. Ma trận quán tính ly tâm và Coriolis. Véc-tơ lực trọng trường. Xác định lực suy rộng của các lực tác động.

Hệ phương trình vi phân cơ hệ pháo trong các trường hợp khác nhau. Trường hợp không có lực phát bắn. Trường hợp bắn thân pháo phải hoặc thân pháo trái. Trường hợp bắn hai thân pháo.

50 Kết luận chương 2. 50 luan an v Chương 3. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC NGƯỢC PPK 37MM-2N CẢI TIẾN. Thuật toán giải bài toán động lực học ngược cơ hệ PPK37mm-2N cải tiến.

Phương pháp giải. Thuật toán số giải bài toán động lực học ngược cơ hệ pháo. Tính toán động lực học ngược cơ hệ PPK 37mm-2N cải tiến. Các số liệu dùng trong tính toán động lực học ngược.

Phần mềm tính toán động lực học ngược. Kết quả tính toán động lực học ngược cơ hệ PPK 37mm-2N cải tiến. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến chuyển động của khối lùi hai thân pháo. Phương pháp khảo sát.

Ảnh hưởng góc tầm bắn đến chuyển động của khối lùi. Ảnh hưởng chuyển động bám đến chuyển động của khối lùi. Ảnh hưởng độ cứng lò xo đẩy lên đến chuyển động của khối lùi. Ảnh hưởng của sự thay đổi đường kính của vòng điều tiết máy hãm lùi đến chuyển động của khối lùi.

65 Nhận xét kết quả khảo sát. Mô-men truyền động tầm và truyền động hướng pháo khi bắn liên thanh. Bắn khi có sự lệch pha thời điểm phát hỏa của hai thân pháo. Bắn liên thanh khi có sự khác nhau độ cứng lò xo đẩy lên của hai thân pháo.

68 Kết luận chương 3. MÔ PHỎNG SỐ VÀ THỬ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CHO PPK 37MM-2N CẢI TIẾN TRONG QUÁ TRÌNH BẮN. Điều khiển chuyển động bám cho PPK 37mm-2N bằng luật điều khiển tính mô-men. Luật điều khiển tính mô-men.

71 luan an vi 4. Mô phỏng số hệ thống điều khiển chuyển động cho pháo. Sơ đồ mô phỏng số hệ thống điều khiển pháo. Bộ số liệu mô phỏng và các tham số bộ điều khiển.

Mô phỏng số HTĐK bám cho pháo khi bắn phát một. Mô phỏng số HTĐK bám cho pháo khi bắn liên thanh. Thực nghiệm xác định bộ thông số của PPK 37mm-2N cải tiến. Xác định các thông số hình học và ĐLH cơ hệ pháo.

Phương pháp xác định. Kết quả thực nghiệm. Thực nghiệm xác định thông số máy hãm lùi. Phương pháp thực nghiệm.

Dụng cụ thực nghiệm. Các tham số cần đo và kích thước, biên dạng đo. Thực nghiệm xác định mô-men ma sát và mô-men cân bằng tầm. Phương pháp xác định mô-men ma sát trên cụm ổ lăn hướng.

Phương pháp xác định mô-men ma sát tầm và mô-men cân bằng của lò xo cân bằng khối tầm. Kết quả thực nghiệm. Thử nghiệm bắn đạn thật kiểm chứng các kết quả mô phỏng. Nội dung và phương pháp thử nghiệm.

Thử nghiệm bám mục tiêu bay. Bắn kiểm tra độ lùi. Bắn thử nghiệm ổn định chuyển động tầm và hướng pháo. 89 Kết luật chương 4.

95 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ. 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO .- 1 - luan an vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT A1 Diện tích làm việc của bề mặt pisston khi lùi của máy hãm lùi, [m2]. Av Diện tích vòng điều tiết của máy hãm lùi, [m2]. Ad Diện tích làm việc của bộ phận hãm đẩy lên của máy hãm lùi, [m2].

Ai Ma trận quay của vật thứ i. axi Diện tích lỗ chảy dầu của xi lanh hãm lùi, [m2]. b Hệ số Bravin. Cq, q  Ma trận quán tính ly tâm và Coriolis.

C CB Độ cứng lò xo cân bằng. CX Độ cứng lò xo đẩy lên. Di Ma trận chuyển từ hệ tọa độ gốc x ,y ,z  sang hệ tọa độ 0 0 0 x ,y ,z  của vật i. i i i di ; ai ; i ; i Các tham số động học Denavit – Hartenberg của pháo.

FHL Lực cản thủy lực của máy hãm lùi, [N]. FX 0 Lực nén ban đầu của lò xo đẩy lên, [N]. FX Lực nén của lò xo đẩy lên tại thời điểm đang xét, [N]. FCB Lực nén của lò xo cân bằng tại thời điểm đang xét, [N].

Fvr Lực tác dụng lên vành răng hướng, [N]. f1 Hệ số ma sát giữa khối lùi với máng pháo. f2 Hệ số ma sát giữa khối lùi với bộ phận bịt kín. g( q ) Véc-tơ lực trọng trường.

Hi Ma trận truyền biến đổi tọa độ từ một điểm trên hệ tọa độ vật thứ i  1 tới vật thứ i. K1 Hệ số điều chỉnh lực cản dòng chính trong máy hãm lùi. K2 Hệ số lực cản dòng chính. luan an viii K3 Hệ số lực cản dòng phụ.

L Khoảng cách giữa hai trục nòng pháo, [m]. l Chiều dài chuyển động của đạn trong lòng nòng, [m]. M ms Mô-men ma sát của cụm ổ lăn vành răng hướng, [Nm]. M KL Khối lượng khối lùi, [kg].

m1 ; m2 ; m 3 Khối lượng các vật 1, 2, 3 tương ứng của cơ hệ pháo, [kg]. m tp ; mdd Khối lượng của thuốc phóng, đầu đạn [kg]. JTi( q ) Ma trận Jacobi tịnh tiến của vật i. J(Rii )( q ) Ma trận Jacobi quay của vật i.

km Hệ số tỷ lệ của mô-men ma sát trên ổ lăn vành răng hướng. Pdn Áp suất khí thuốc ở đầu nòng. pln Áp suất khí thuốc trong lòng nòng. p0 Áp suất tống đạn.

Qi Lực suy rộng thứ i. qi Tọa độ suy rộng thứ i. qr Véc-tơ tọa độ suy rộng của hệ. Rf Lực cản ma sát giữa khối lùi với máng pháo và bộ phận bịt kín, [N].

rO( 0 ) Vectơ xác định gốc tọa độ vật thứ i. i ri  Vị trí khối tâm Ci trong hệ tọa độ gốc x 0y0z 0.  ri( i )  Vị trí khối tâm Ci trong hệ tọa độ xiyizi .