Ảnh hưởng của loa giảm giật đến độ ổn định bắn của súng bắn tỉa 12,7mm vn và sự lựa chọn hợp lý kết cấu của loa giảm giật

Cơ kỹ thuật & Cơ khí động lực P.H. Chương, B.N. Hưng, M.V. An, Đ.H. Anh, “Ảnh hưởng kết cấu của loa giảm giật.” 170 ẢNH HƯỞNG CỦA LOA GIẢM GIẬT ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH BẮN CỦA SÚNG BẮN TỈA 12,7MM VN VÀ SỰ LỰA CHỌN HỢP LÝ KẾT CẤU CỦA LOA GIẢM GIẬT Phạm Huy Chương1, Bùi Ngọc Hưng2, Mai Viết An2*, Đặng Hải Anh2 Tóm tắt: Bài báo trình bày một số kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loa giảm giật đến độ ổn định bắn của súng bắn tỉa 12,7mm VN. Từ kết quả tính toán loa giảm giật và sự ảnh hưởng của nó đến độ ổn định bắn của súng bắn tỉa 12,7mm VN tiến hành lựa chọn hợp lý kết cấu của loa giảm giật. Kết quả thử nghiệm đo góc nảy đầu nòng khẳng định tính đúng đắn của mô hình nghiên cứu. Từ khóa: Ảnh hưởng, Độ ổn định, Hiệu suất xung lượng, Loa giảm giật, Súng bắn tỉa 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Độ ổn định là khả năng của súng giữ được vị trí ban đầu khi bắn với độ chính xác nhất định trong điều kiện bắn tự nhiên [1], [3], [4]. Độ ổn định của súng liên quan mật thiết với độ chính xác bắn của súng. Độ chính xác bắn của súng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có góc nảy đầu nòng () khi bắn. Góc nảy đầu nòng càng nhỏ và ổn định thì độ chính xác bắn của súng càng cao và ngược lại, giá trị góc nảy liên quan trực tiếp đến kết cấu của súng và là kết quả của bài toán ổn định của súng khi bắn. Như vậy, tương tự như khi nghiên cứu ổn định động của các loại súng khác, súng bắn tỉa cỡ lớn được coi là ổn định khi vị trí đường trục nòng của nó (góc nảy ) thay đổi trong phạm vi cho phép ở thời điểm bắn. Súng bắn tỉa cỡ lớn chủ yếu bắn ở tư thế đặt trên hai chân trước, xạ thủ tỳ vai nằm bắn trực tiếp, do xung lực phát bắn lớn nên toàn bộ thân trên của xạ thủ chuyển động cùng với thân súng về sau, trong khi đó thân dưới và phần chân xạ thủ tỳ đứng yên trên nền đặt bắn. Hơn nữa, xạ thủ ngắm bắn qua kính ngắm quang học có vị trí đặt mắt cách kính một khoảng cách cố định nên kết cấu của súng phải phù hợp, đảm bảo khoảng dịch chuyển (L) về sau của thân súng không được quá lớn nhằm tránh gây mất an toàn cho xạ thủ. Qua các số liệu khảo sát và thực nghiệm cho thấy giá trị L không vượt quá 35 mm thì kính ngắm quang học không tác động vào mắt khi bắn. Loa giảm giật đầu nòng có hiệu suất xung lượng cao ảnh hưởng lớn đến độ ổn định bắn của súng. Nhưng, hiệu suất xung lượng của loa giảm giật càng cao thì sự ảnh hưởng của nó đến khả năng thao tác bắn của xạ thủ càng lớn, nên để lựa chọn được kết cấu của loa như thế nào là hợp lý, phù hợp với xạ thủ Việt Nam, chúng ta phải xây dựng và giải bài toán ổn định của súng khi bắn [2]. Kết quả đánh giá sự ảnh hưởng của loa giảm giật tới độ ổn định bắn của súng là cơ sở khoa học cho việc lựa chọn hợp lý kết cấu của loa. 2. ẢNH HƯỞNG CỦA LOA GIẢM GIẬT TỚI ĐỘ ỔN ĐỊNH BẮN CỦA SÚNG VÀ SỰ LỰA CHỌN HỢP LÝ KẾT CẤU CỦA LOA GIẢM GIẬT 2.1. Loa giảm giật súng bắn tỉa 12,7mm VN Loa giảm giật có các thông số kết cấu đặc trưng, trong đó góc nghiêng lỗ phụt khí ψ là thông số quyết định hướng phụt về sau của dòng khí, đồng thời quyết định động lượng phản tác dụng của dòng khí trên phương trục nòng. Chính vì vậy, góc nghiêng lỗ phụt khí ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của loa giảm giật, góc nghiêng càng lớn thì hiệu suất càng cao. Qua quá trình khảo sát, thiết kế, thử nghiệm các loại loa giảm giật cho các loại súng khác và theo [3] kết cấu loa giảm giật súng bắn tỉa 12,7mm VN được thiết kế như trên Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 171 hình 1, với kết cấu này loa giảm giật sẽ sử dụng tốt nhất phần năng lượng dư của khí thuốc vào mục đích có ích cho súng, đồng thời đảm bảo gọn nhẹ và dễ chế tạo. Các thông số kết cấu được lựa chọn như trên bảng 1. Hình 1. Loa giảm giật súng bắn tỉa 12,7mm VN. Bảng 1. Các thông số kết cấu cơ bản của loa giảm giật súng bắn tỉa 12,7mm VN. TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú 1 Đường kính lỗ thoát đầu đạn d0 dm 0,145 2 Số lượng ngăn m - 6 3 Diện tích lỗ phụt khí Sb dm 2 0,01985 4 Bố trí các lỗ phụt khí thành bên - - Cách đều và đối xứng hai bên 5 Góc nghiêng lỗ phụt khí ψ Độ 90180 Với các thông số kết cấu của loa giảm giật trên, kết hợp với các hệ số xác định theo [1], [4], [5], giải bài toán xác định các đặc trưng của loa giảm giật, chúng ta xác định được đặc trưng xung lượng ΔJ và đặc trưng năng lượng ΔE (hình 2) phụ thuộc vào góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ. 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 -0.8 -0.75 -0.7 -0.65 -0.6 -0.55 -0.5 -0.45 X: 2.355 Y: -0.6935 Goc [rad] D a c t ru n g n a n g l u o n g  E Hình 2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của đặc trưng xung lượng ΔJ và đặc trưng năng lượng ΔE vào góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ. Trên hình 2 ta thấy rằng đặc trưng xung lượng ΔJ và đặc trưng năng lượng ΔE tỷ lệ thuận với góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ. Khi góc nghiêng lỗ phụt khí ψ càng lớn thì đặc trưng xung lượng ΔJ và đặc trưng năng lượng ΔE có giá trị càng lớn và ngược lại. Khi loa giảm giật của súng bắn tỉa 12,7mm VN có góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc Δ=135° (tương đương 2,355 rad), từ đồ thị trên ta thấy: ψ Cơ kỹ thuật & Cơ khí động lực P.H. Chương, B.N. Hưng, M.V. An, Đ.H. Anh, “Ảnh hưởng kết cấu của loa giảm giật.” 172 - Hiệu suất xung lượng ΔJ = - 43,35%, tức là xung lực giật của súng giảm tới 43,35% khi súng lắp loa giảm giật so với khi súng không lắp loa giảm giật; - Hiệu suất năng lượng ΔE = - 69,36%, tức là năng lượng lùi của súng giảm tới 69,36% khi súng lắp loa giảm giật so với khi súng không lắp loa giảm giật. 2.2. Ảnh hưởng của loa giảm giật tới độ ổn định bắn của súng Để lựa chọn được kết cấu của loa giảm giật hợp lý hay chính là lựa chọn góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ứ phù hợp trong việc phân phối năng lượng phát bắn chúng ta phải nghiên cứu ảnh hưởng của nó đến sự ổn định của súng khi bắn. Khi giữ nguyên các thông số của các kết cấu khác, thay đổi góc nghiêng của lỗ phụt khí thuốc ứ (ψ = 120° và ψ = 135°) trong bài toán ổn định của súng khi bắn [2] chúng ta thấy được sự ảnh hưởng của ứ đến lực tác dụng lên đáy nòng ở thời kỳ tác dụng sau cùng (hình 3), góc nảy của súng trong mặt phẳng thẳng đứng khi hết thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc (hình 4), dịch chuyển lùi của điểm tỳ vai trong các trường hợp có lắp và không lắp loa giảm giật (hình 5). 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 x 10 -3 0 200 400 600 800 1000 1200 Thoi gian t(s) L u c t a c d u n g l e n d a y n o n g [ R d (K G )] Khong loa Loa =135 o Loa =120 o Hình 3. Lực tác dụng lên đáy nòng trong thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc. Nhận xét kết quả tính toán: - Lực tác dụng lên đáy nòng trong thời kỳ tác dụng sau cùng giảm rõ rệt khi súng có lắp loa giảm giật đầu nòng. Theo đồ thị hình 3, góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ứ tỷ lệ thuận với độ giảm của lực tác dụng lên đáy nòng. Điều này phù hợp với sự phụ thuộc của hiệu suất xung lượng ΔJ và hiệu suất năng lượng ΔE vào góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ. - Góc nảy của súng trong mặt phẳng thẳng đứng giảm đáng kể khi súng lắp loa giảm giật. Khi loa giảm giật có hiệu suất xung lượng ΔJ và hiệu suất năng lượng ΔE càng cao thì góc nảy thân súng trong mặt phẳng thẳng đứng khi hết thời kỳ tác dụng sau cùng càng giảm và ngược lại (hình 4). Khi súng không lắp loa giảm giật, góc nảy của súng trong mặt phẳng thẳng đứng tại thời điểm hết thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc là kl=17,42.10 -4 rad ( 6’). Khi súng lắp loa giảm giật có góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ=135°, góc nảy của súng trong mặt phẳng thẳng đứng tại thời điểm hết thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc loa135 = 8,4.10 - 4 rad ( 2,88’). Như vậy, khi súng lắp loa giảm giật có góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 173 ψ=135° (xung lượng giật giảm 43,35%, năng lượng lùi giảm 69,36%) thì góc nảy thân súng trong mặt phẳng thẳng đứng giảm đi 52%. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 x 10 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 x 10 -4 Thoi gian [s]  [r a d ] X: 0.00405 Y: 0.001742 X: 0.00405 Y: 0.000983 X: 0.00405 Y: 0.0008393 Khong loa Loa =135 o Loa =120 o Hình 4. Góc nảy đứng của súng khi hết thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Thoi gian [s] D ic h c h u y e n v a i n g u o i [d m ] Khong loa Loa =135 o Loa =120 o Hình 5. Dịch chuyển lùi của điểm tỳ vai - Khi súng lắp loa giảm giật có hiệu suất xung lượng và hiệu suất năng lượng càng cao, thì dịch chuyển lùi của điểm tỳ vai càng giảm và ngược lại. Theo đồ thị hình 5, dịch chuyển lùi của điểm tỳ vai khi súng không lắp loa giảm giật là Lkl = 53,95 mm, dịch chuyển lùi của điểm tỳ vai khi súng lắp loa giảm giật có góc nghiêng lỗ phụt khí ψ=135° là Lcl135 = 32,64 mm (giảm 39,5%). 2.3. Sự lựa chọn hợp lý kết cấu của loa giảm giật Ở phần trên, chúng ta đã thấy được sự ảnh hưởng của loa giảm giật tới độ ổn định bắn của súng. Theo đồ thị hình 2, khi góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc ψ lớn hơn 135° thì đặc Cơ kỹ thuật & Cơ khí động lực P.H. Chương, B.N. Hưng, M.V. An, Đ.H. Anh, “Ảnh hưởng kết cấu của loa giảm giật.” 174 trưng xung lượng, đặc trưng năng lượng tăng chậm hơn nhiều so với khi góc ψ nhỏ hơn 135°. Mặt khác, với kết cấu của loại loa này (hình 1) khi góc ψ càng lớn thì kích thước chiều dài của loa giảm giật càng lớn và công nghệ chế tạo càng khó khăn. Do yêu cầu chế tạo các lỗ phụt bên của loa phải chính xác và đối xứng nên thực tế cho thấy, để đảm bảo kích thước của loa giảm giật nhỏ gọn, gia công chế tạo dễ dàng và đạt độ chính xác cần thiết, góc nghiêng lỗ phụt khí thuốc được lựa chọn hợp lý nhất là ψ=135°. Với góc nghiêng này, qua quá trình bắn thử nghiệm cho thấy độ chính xác bắn của súng là rất cao, đạt yêu cầu chiến kỹ thuật đặt ra. 3. THỬ NGHIỆM XÁC ĐỊNH GÓC NẢY ĐẦU NÒNG SÚNG KHI BẮN 3.1. Mục đích Đo dịch chuyển hai điểm trên thân súng (điểm đầu nòng và điểm đuôi nòng) trong mặt phẳng thẳng đứng, từ đó xác định được góc nảy đầu nòng súng bắn tỉa 12,7mmm VN sau khi kết thúc thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc với các tham số kết cấu của loa giảm giật đã lựa chọn trong mục 2.3, từ đó khẳng tính đúng đắn của mô hình nghiên cứu và sự hợp lý trong việc lựa chọn các tham số kết cấu phù hợp với xạ thủ Việt Nam. 3.2. Phương pháp thực nghiệm Đo dịch chuyển của thân súng trong mặt phẳng thẳng đứng có thể sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau, ở đây sử dụng cảm biến HT 500 (đầu đo dịch chuyển), trên nguyên tắc tương quan quang học, đo không tiếp xúc. Loại đầu đo này được kết nối với thiết bị đo DEWE 3020 theo sơ đồ hình 6. Trong sơ đồ hình 6, đối tượng đo trong trạng thái tiêu chuẩn, thân đầu đo dịch chuyển (2) được cố định trên giá lắp đầu đo và không chuyển động khi bắn, 2 tấm phản xạ gắn trên đầu nòng và đuôi nòng chuyển động cùng thân súng. Tín hiệu đo được đưa đến thiết bị đo (6). Đo xác định dịch chuyển của súng trong mặt phẳng đứng (mặt phẳng bắn), trên cơ sở đó xác định góc nẩy của súng khi bắn theo công thức: daunong duoinongy y arctg L         (4.1) trong đó, ydaunong là dịch chuyển của điểm trên đầu nòng so với vị trí ban đầu trong mặt phẳng thẳng đứng, yduoinong là dịch chuyển của điểm trên đuôi nòng so với vị trí ban đầu trong mặt phẳng thẳng đứng, L là chiều dài từ điểm đầu nòng tới điểm đuôi nòng. Hình 6. Sơ đồ đo dịch chuyển của thân súng trong mặt phẳng bắn. 1. Đối tượng đo (súng bắn tỉa 12,7mm VN); 2. Khung treo và cảm biến HT500; 3. Cáp dẫn đặc biệt; 4. Chân súng; 5. Nền đặt bắn; 6. Thiết bị đo DEWE 3020. 3.3. Kết quả thử nghiệm Điểm tỳ vai, xạ thủ bắn trực tiếp 4 1 2 3 5 6 2 Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 175 Bắn đo dịch chuyển của thân súng trong mặt phẳng thẳng đứng 1 nhóm 7 viên. Nhập công thức (4.1) vào phần mềm dewesoft do hãng Datron (Cộng hòa Áo sản xuất) cung cấp kèm theo thiết bị đo DEWE 3020, cho ta kết quả trong bảng 2. Bảng 2. Góc nảy đứng của thân súng sau khi kết thúc thời kỳ tác dụng sau cùng . TTPB L (mm) đo (rad) đo (phút) ttlt (phút) Sai số 1 800 0,000848 2,915 2,88 1,2 % 2 800 0,000877 3,014 2,88 4,6 % 3 800 0,000867 2,980 2,88 3,4 % 4 800 0,000868 2,984 2,88 3,6 % 5 800 0,000856 2,942 2,88 2,1 % 6 800 0,000919 3,159 2,88 9,6 % 7 800 0,000888 3,052 2,88 5,9 % 3.4. Nhận xét và bình luận - Kết quả thực nghiệm khá phù hợp với kết quả tính toán lý thuyết đã khảo sát ở mục 2. Giá trị góc nảy lớn nhất của nòng súng sau khi hết thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc khi tính toán theo công thức (4.1) từ giá trị dịch chuyển đo được đều lớn hơn một lượng nhỏ so với giá trị góc nảy của nòng súng khi tính toán lý thuyết tại cùng thời điểm. - Với mỗi lần đo đều thu được giá trị góc nảy của nòng súng tại thời điểm hết thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc, các giá trị đều có sai khác nhau và sai khác đó so với kết quả tính toán lý thuyết là không nhiều (dưới 10%). Điều này chứng tỏ thiết bị và đầu đo làm việc tin cậy, ổn định. - Các kết quả trên có thể khẳng định rằng mô hình nghiên cứu, khảo sát ổn định của súng bắn tỉa 12,7mm VN khi bắn là phù hợp, tin cậy. Các thông số kết cấu của loa giảm giật đã lựa chọn là hợp lý, phù hợp với xạ thủ Việt Nam. 4. KẾT LUẬN Ảnh hưởng của loa giảm giật tới độ ổn định bắn của súng là rất lớn. Đối với súng bắn tỉa cỡ nòng lớn, việc lắp loa giảm giật đầu nòng để sử dụng có ích phần năng lượng dư trong thời kỳ tác dụng sau cùng cho súng là giải pháp hữu hiệu nhất và bắt buộc nhằm giảm năng lượng lùi, giảm xung lực giật tác dụng lên xạ thủ và tăng độ chính xác bắn. Việc xác định được tham số kết cấu của loa hợp lý trong việc nâng cao hiệu suất xung lượng mà áp suất dư tại vị trí nguy hiểm nhất đối với xạ thủ bắn vẫn nằm trong phạm vi cho phép, đồng thời khả năng chế tạo phù hợp với thực tế, mang tính quyết định tới việc chế tạo thành công súng bắn tỉa 12,7mm hiện nay. Giá trị góc nảy đầu nòng súng tại thời điểm hết thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc có sự sai khác với kết quả tính toán lý thuyết, nhưng không nhiều (dưới 10%). Giá trị góc nảy trên phù hợp với giá trị góc nảy của các loại súng khác bắn cùng loại đạn, là cơ sở cho quá trình xây dựng bảng bắn. Như vậy, có thể khẳng định rằng, mô hình và chương trình tính toán lý thuyết được nghiên cứu như trên và trong [2] đạt độ chính xác cần thiết, phù hợp và tin cậy. Các thông số kết cấu của loa giảm giật dùng cho súng bắn tỉa 12,7mm VN đã lựa chọn là hợp lý, phù hợp với xạ thủ Việt Nam. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Phạm Huy Chương, “Động lực học vũ khí tự động”, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà nội, 2002, tr.78-172. Cơ kỹ thuật & Cơ khí động lực P.H. Chương, B.N. Hưng, M.V. An, Đ.H. Anh, “Ảnh hưởng kết cấu của loa giảm giật.” 176 [2]. Phạm Huy Chương, Mai Viết An, “Xây dựng và giải bài toán ổn định của súng bắn tỉa 12,7mm VN khi bắn”, Tuyển tập công trình hội nghị khoa học các Nhà nghiên cứu trẻ, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật số 161 4/2014, trang 102-111. [3]. Khoa Vũ khí, “Nguyên lý thiết kế vũ khí có nòng” , Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà nội, 2000, tập 1, tr.79-133. [4]. Lê Văn Thao, “Nghiên cứu dao động của súng tự động cầm tay khi bắn loạt ngắn. Các yếu tố ảnh hưởng và biện pháp nâng cao độ chính xác bắn”, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật quân sự, 1994. [5]. Б.В.Орлов; Э.К.Ларман; В.Г.Макилов, “Устройство и проектирвание стволов артиллерийских орудий”. Изадательство "Мошиностроение" Москва, 1976, 175-181. ABSTRACT IMPACT OF THE 12.7MM-VN-SNIPER-RIFLE’S MUZZLE BRAKE ON SHOOTING STABILITY AND OUR PERFECT CHOICE OF ITS STRUCTURE The article presents some experimental results of the impact of the 12.7mm- barreled VN sniper rifle’s muzzle brake on shooting stability and conclusions on how to make the perfect choice of its structure according to the results. The outcomes of the test in which we measure the bounce angle of the barrel confirms the accuracy of our study. Keywords: Impact, Stability, Impulsive efficiency, Muzzle brake, Sniper rifles. Nhận bài ngày 18 tháng 12 năm 2015 Hoàn thiện ngày 24 tháng 02 năm 2016 Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 4 năm 2016 Địa chỉ: 1 Học Viện Kỹ thuật quân sự 2 Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng; * Email: maianvvk@gmail.com