Tính toán chiều sâu xuyên của đạn chống tăng ĐCT- 9T kiểu tandem

Thông tin khoa học công nghệ L. M. Đức, , D. T. Anh, “Tính toán chiều sâu xuyên của đạn ĐCT-9T kiểu tandem.” 198 TÍNH TOÁN CHIỀU SÂU XUYÊN CỦA ĐẠN CHỐNG TĂNG ĐCT-9T KIỂU TANDEM Lê Minh Đức*, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Đình Hùng, Dương Tuấn Anh Tóm tắt: Nghiên cứu tính toán chiều sâu xuyên của đạn chống tăng ĐCT-9T kiểu tandem có vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu thiết kế chế tạo đạn ĐCT-9T. Mục đích chính của bài toán là tính độ xuyên sâu theo phương pháp phân đoạn БГTY là phương pháp được sử dụng rộng rãi hơn cả. Xây dựng chương trình tính bằng ngôn ngữ Visual Basic. Nội dung bài báo trình bày cơ sở lý thuyết, các tham số và phương trình xuất phát, xây dựng chương trình tính toán và áp dụng tính toán chiều sâu xuyên cho đạn ĐCT-9T. Từ khóa: Chiều sâu xuyên; Đạn chống tăng; Đạn ĐCT-9T kiểu tandem. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay trên thế giới, nhiều nước đã thiết kế chế tạo thành công nhiều loại đạn chống tăng chống được giáp phản ứng nổ, trong nước chúng ta đã và đang nghiên cứu thiết kế các loại đạn như đạn ĐCT-7, ĐCT-29 đã đạt được những kết quả nhất định. Tuy nhiên đây là các loại đạn chúng ta thiết kế theo mẫu, tầm bắn của các loại đạn này còn hạn chế, đạn ĐCT-29 có tầm bắn thẳng lớn nhất là 300m. Do đó để đảm bảo chiều sâu xuyên hợp lý, chống được giáp phản ứng nổ, đạn bay ổn định, có tầm bắn xa (650..700 m) và bắn được trên súng SPG-9 hiện có. Vấn đề đặt ra là nghiên cứu xây dựng kết cấu và phương pháp tính toán chiều sâu xuyên của đạn ĐCT-9T là hết sức cần thiết. 2. KẾT CẤU ĐẠN ĐCT-9T Kết cấu đạn ĐCT-9T (Hình 1) được thiết kế trên cơ sở đạn PG-9VNT của Nga, cũng như kế thừa những kết quả nghiên cứu đạn ĐCT-29: 51 43 2 Hình 1. Kết cấu đạn ĐCT-9T 1- Đầu nổ phụ; 2- Đầu nổ chính; 3- Ống nối đầu nổ phụ (ĐNP) và đầu nổ chính (ĐNC); 4- Động cơ; 5- Liều phóng. - Đầu đạn thiết kế mới: Đầu đạn gồm đầu nổ phụ (1), đầu nổ chính (2), giữa ĐNP và ĐNC có ống nối, tấm ngăn sóng nổ (3); Đầu nổ phụ: có thân ĐNP, chóp gió, phễu lót. Trên ĐNP lắp 01 ngòi đầu và 01 ngòi đáy. Đầu nổ chính: có thân ĐNC, chóp gió, phễu lót. Trên ĐNC lắp 01 ngòi đáy. Chiều sâu xuyên tĩnh vào đích thép đồng nhất cần đạt ≥420 mm. 3. TÍNH TOÁN CHIỀU SÂU XUYÊN CỦA ĐẠN ĐCT-9T Với kết cấu đầu đạn như trên có thể khẳng định đầu nổ phụ phía trước chỉ tập trung vào nhiệm vụ phá giáp phản ứng nổ, đầu nổ chính có nhiệm vụ xuyên sâu vào mục tiêu bản thép của xe tăng sau giáp phản ứng nổ. Do đó trong tính toán chiều sâu xuyên của đạn chống tăng ĐCT-9T chỉ cần tính toán chiều sâu xuyên của đầu nổ chính. Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 59, 02 - 2019 199 3.1. Cơ sở lý thuyết tính toán chiều sâu xuyên của đạn ĐCT-9T Nếu kể tất cả các yếu tố ảnh hưởng tới độ xuyên sâu thì sẽ rất phức tạp, vì vậy ta có thể chấp nhận một số các giả thiết sau: - Sóng nổ lan truyền theo dạng hình cầu có tâm là các tâm nổ phụ. - Tốc độ truyền nổ từ đỉnh lót tới đáy lót là không đổi. - Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất rất cao, coi kim loại đã chuyển thành thể lỏng và các phần tử chất lỏng đã chuyển động theo các định luật thuỷ động lực học. Xác định các thông số của khối thuốc nổ: Áp dụng mô hình thuốc nổ tích cực, giả sử khối thuốc nổ có dạng như hình 2 (trường hợp tổng quát nhất). Hình 2. Xác định thuốc nổ tích cực theo mô hình cải tiến, trường hợp  bất kỳ. Trong trường hợp tổng quát nhất, khi mặt ngoài của khối thuốc nổ là một khối tròn xoay với bán kính thay đổi, trình tự xác định các thông số như sau: Giả sử điểm M nằm trên mặt trong khối thuốc nổ có toạ độ (x M , f 1 (x M )) là điểm đã biết. Phải đi tìm toạ độ của điểm N là điểm nằm trên mặt ngoài khối thuốc nổ rồi tìm toạ độ của điểm I là điểm nằm trên đường giới hạn khối thuốc nổ tích cực [2, 4 ai i i m m   ; ' ' ' i M I M N   (1) Trong đó: m là khối lượng của khối thuốc nổ bao quanh phễu lót; m a là khối lượng của khối thuốc nổ tích cực. Phương trình đường vết của mặt sóng nổ đi qua M là: 1 2( ). ( ). ( ) ( ) 2 2 N M M Ny tg x tg x f x f x          (2) Tìm toạ độ (x N , y N ) của điểm N bằng cách giải hệ phương trình: tg x tg x f x f x y f x N M M N N N ( ). ( ). ( ) ( ) ( )               2 2 1 2 2 (3) Thông tin khoa học công nghệ L. M. Đức, , D. T. Anh, “Tính toán chiều sâu xuyên của đạn ĐCT-9T kiểu tandem.” 200 Sau đó tìm toạ độ (x I , y I ) như sau: x x x y y y I M N I M N           2 2 (4) Tiếp theo tìm ri , i và i: r f xi I 1 ( )  i I I I I y f x f x f x    1 2 1 ( ) ( ) ( )    i i I I i I I I f x f x f x f x f x     2 2 1 1 2 1 2.[ ( ) ( )] . . ( ) ( ) ( ) (5) Giá trị trung bình của các  i được ký hiệu bằng  tb và được định nghĩa như sau: tb = ma / m m f x f x dxa t o h   . . {[ ( )] [ ( )] }. 2 1 2 m f x f x dxt o h   . . {[ ( )] [ ( )] }.2 2 1 2 ; }.)]([)]({[ }.)]([)]({[ 2 1 2 2 2 1 2      h o h o tb dxxfxf dxxfxf  (6) 3.2. Các tham số và phương trình xuất phát Tính độ xuyên sâu theo phương pháp phân đoạn của trường đại học tổng hợp Bantích (БГTY), chia phễu lót thành n đoạn nhỏ, áp dụng cho dạng phễu lót hình nón [1, 2]. - Độ dài phân tố phễu theo trục phễu: x = n h (7) Trong đó: n là số khoảng chia phễu lót; h là chiều cao phễu lót. - Chiều dài phân tố phễu theo đường sinh:  L = cosα o x (8) - Hệ số dãn dài tới hạn: Kth = 2,6 + 0,096 o - Với vật liệu phễu là thép non, góc nón 10o<<35o Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 59, 02 - 2019 201 Kth = 1,42 2,5 o Log  (9) - Với vật liệu phễu là đồng đỏ, góc nón 10o<<35o Ở đây o tính theo độ và các bội số thập phân của độ. - Tiêu cự nổ tốt nhất: Fo = (0,55.h + 0,9.d). IIXA x D D  (10) Trong đó: h là chiều cao phễu lót; d là đường kính trong đáy phễu; Dx là tốc độ nổ của thuốc nổ nhồi; DA-IX-I là tốc độ nổ của thuốc A-IX-I. - Góc : tg = )xa(2 r2bR i io   (11) Hình 3. Mô hình thuốc nổ có thêm tấm chắn sóng. - Tham số :  =   cos )cos( i - Khối lượng thuốc nổ tích cực: mai =.[i.(Ri - ri) + 2. ri].[i.( Ri - ri)].dx.i. (12) - Xác định tỉ số giữa mai với mphi: phi ai i m m  (13) - Tốc độ nén ép phễu lót: Wi = i i 2 D.5.0   (14) Thông tin khoa học công nghệ L. M. Đức, , D. T. Anh, “Tính toán chiều sâu xuyên của đạn ĐCT-9T kiểu tandem.” 202 - Tốc độ đỉnh luồng xuyên: Vli = Wi   sin cos1 (15) - Tốc độ đuôi luồng xuyên: Vldi = Wi.   sin cos1 (16) - Góc khép của phân tố phễu lót: o oi ni 1ioni o oi ni 1i1n i sin D x cosW r Wtgrh cos D x cosW r Wr tg                        (17) - Xác định quãng đường chuyển động của đỉnh dòng phân tố dòng thứ i: Xddi = Fo + h +  1i 1 k L - o ni tg r  - rnitgo (18) - Xác định thời gian chuyển động của đỉnh dòng phân tố dòng thứ i: Tddi = li ddi v x (19) - Xác định chiều dài phân tố dòng thứ i gặp bản thép: Khi vdd vth thì lci = lo+(vli - vldi+1).tddi (lo =   cos x ) Khi vdd< vth thì lci = 0. (vth = 2050 m/s) - Chiều dài dòng hiệu quả của phân tố dòng thứ i: Khi lci lth thì li = lci. Khi lci> lth thì li = lth. lth = Kth.lo. - Tính Li: d l ii .lL    - Bề dày bản thép bị phá huỷ: Phải hiệu chỉnh độ xuyên vào bản thép theo hệ số . Nếu là thép xe tăng, lấy  = 0,20,21. Nếu là thép 4045, lấy  = 0,13. L =  n 1 i L .          11 1 l d l d (20) Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 59, 02 - 2019 203 3.3. Xây dựng chương trình tính toán Sơ đồ thuật toán chương trình tính chiều sâu xuyên (hình 4): Hình 4. Sơ đồ thuật toán tính chiều sâu xuyên. Để tính chiều sâu xuyên áp dụng phương pháp phân đoạn БГTY là phương pháp được sử dụng rộng rãi hơn cả. Chương trình tính được viết bằng ngôn ngữ Visual Basic, kết quả được ghi ra một tệp. Với chương trình tính toán độ xuyên thép của đạn có phễu hình nón và chiều dày thay đổi từ đỉnh phễu tới đáy, khối thuốc nổ có tấm chắn sóng. Kiểm tra với một số loại đạn mẫu như B41M; PG-9 kết quả tính toán phù hợp so với thực tế. 3.4. Tính toán chiều sâu xuyên đầu nổ chính Các tham số đầu vào: - Đường kính ngoài vỏ thân đạn (đoạn trụ chứa thuốc nổ): Dnđ = 72 mm - Đường kính trong vỏ thân đạn (đoạn trụ chứa thuốc nổ): Dtđ = 68 mm - Đường kính ngoài miệng phễu: 2r_np = 64 mm - Đường kính trong miệng phễu: 2r_tp = 60,4 mm - Góc mở trong của phễu: 2t = 60 o - Góc mở ngoài của phễu: 2n = 62 o - Chiều cao phễu lót: h = 43,5 mm - Khoảng cách từ đỉnh phễu đến tấm chắn sóng: a = 3,5 mm. - Tiêu cự nổ: F0= 438 mm - Mật độ của phễu lót (đồng M1): l = 8,9 g/cm 3 - Mật độ thuốc nổ: tn = 1,76 g/cm 3 - Tốc độ nổ của thuốc nổ Ocfol: D = 8700 m/s - Đường kính tấm chắn sóng: Dcs = 54 mm - Đích xuyên là thép 40X có khối lượng riêng: đ = 7,82 g/cm 3 Thông tin khoa học công nghệ L. M. Đức, , D. T. Anh, “Tính toán chiều sâu xuyên của đạn ĐCT-9T kiểu tandem.” 204 - Đường kính lỗ đỉnh phễu: 2r = 4,3 mm - Đường kính thuốc nổ mặt trên tấm chắn sóng: Dmcs = 64 mm - Khối lượng riêng vỏ thân đạn: t = 2,7 g/cm 3. Tiến hành chạy chương trình với các tham số đầu vào như trên, chiều sâu xuyên đầu nổ chính theo tính toán là 452,2mm. Như vậy, với kết cấu và kích thước đầu nổ chính đã lựa chọn, đầu nổ chính đạn ĐCT-9T đảm bảo độ xuyên thép không nhỏ hơn 420mm. 4. KẾT LUẬN Trong bài báo đã áp dụng phương pháp phân đoạn БГTY để xây dựng chương trình tính bằng ngôn ngữ Visual Basic. Kiểm tra với một số loại đạn mẫu như B41M; PG-9 kết quả tính toán phù hợp so với thực tế. Kết quả tính chiều sâu xuyên cho đạn ĐCT- 9T đã góp phần đánh giá tính khả thi khi nghiên cứu thiết kế, chế tạo đạn chống tăng ĐCT-9T kiểu tandem. Các nghiên cứu trên là cơ sở ban đầu giải quyết bài toán tính chiều sâu xuyên trong trường hợp tổng quát. Dựa trên chương trình tính này hoàn toàn có thể ứng dụng, phát triển để tính toán chiều sâu xuyên cho các loại đạn xuyên lõm nghiên cứu thiết kế mới. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Trần Văn Định, “Cấu tạo tác dụng đạn dược lục quân”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2005. [2]. Nguyễn Văn Thủy, Trần Văn Định, “Uy lực đạn”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007. [3]. Trần Văn Định, “Nguyên lý thiết kế đầu đạn pháo và đạn cối”, NXB Quân đội Nhân dân, 2000. [4]. Под ред. Л. П. Орленко, “Физика взрыва”, Изд. 3-е, переработанное, В 2 т. Т. 1, 2, М.: ФИЗМАЛИТ, 2002. ABSTRACT RESEARCH AND CALCULATE THE PENETRATION DEPTH OF ANTI-TANK BULLETS, ANTI-EXPLOSION REACTIVE ARMOR DCT-9T TANDEM TYPE The research and calculate the penetration depth of anti-tank bullets, anti- explosion reactive armor DCT-9T tandem typeplays an important role in the research and design of manufacturing rounds of DCT-9T. The main purpose of the problem is to calculate the piercing depth by the segment method БГTY, which is the most widely used method. Build a program in Visual Basic language. The content of the paper presents the theoretical basis, parameters and departure equations, builds the calculation program and applies the piercing depth-based calculation for DCT-9T. Keywords: Piercing depth; Anti-tank bullets; DCT-9T tandem type. Nhận bài ngày 07 tháng 01 năm 2019 Hoàn thiện ngày 20 tháng 02 năm 2019 Chấp nhận đăng ngày 16 tháng 4 năm 2019 Địa chỉ: Viện Vũ khí – Tổng cục Công nghiệp quốc phòng. *Email: ducminh2628@gmail.com.