MỤC LỤC

MỤC LỤC.. 1

LỜI NÓI ĐẦU.. 2

Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG.. 3

1.1. Giới thiệu xe Kamaz – 43118. 4

1.2. Pháo phòng không tầm thấp 23 mm hai nòng và tên lửa Igla. 5

Chương 2. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.. 9

2.1. Các căn cứ, yêu cầu khi thiết kế bố trí chung. 9

2.1.1. Các căn cứ xây dựng các phương án thiết kế. 9

2.1.2. Yêu cầu chiến kỹ thuật khi bố trí chung tổ hợp. 9

2.2. Tham khảo các phương án thiết kế. 10

Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG.. 15

3.1. Xác định vị trí đặt pháo. 15

3.2. Trọng lượng và phân bố trọng lượng trên xe thiết kế. 17

3.2.1. Trọng lượng xe thiết kế. 17

3.2.2. Xác định phân bố trọng lượng xe. 18

3.3. Trọng tâm của xe. 19

3.3.1. Tọa độ trọng tâm của xe thiết kế theo chiều dọc của xe. 20

3.3.2. Tọa độ trọng tâm của xe thiết kế theo chiều cao của xe. 20

3.4. Tính toán ổn định ô tô. 23

3.4.1. Tính chất ổn định dọc của ô tô. 23

3.4.2. Tính chất ổn định ngang của ô tô. 32

3.5. Tính toán sức kéo ô tô. 39

3.5.1. Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài của động cơ. 40

3.5.2. Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của ô tô. 41

3.5.3. Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô. 44

3.5.4. Xây dựng đồ thị đặc tính động học của ô tô. 47

3.5.5. Xây dựng đồ thị gia tốc của ô tô. 48

3.5.6. Xây dựng đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc. 50

KẾT LUẬN.. 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 52

PHỤ LỤC  53

LỜI NÓI ĐẦU

Đối với sự phát triển ngày càng hiện đại của quân đội, vũ khí khí tài quân sự là một trong những hướng phát triển ưu tiên hàng đầu và là yếu tố quyết định sức mạnh của quân sự.Trong đó ô tô đang dần trở thành các phương tiện vận chuyển chính từ chiến sỹ cho đến vũ khí, khí tài quân sự, cùng với sự phát triển ấy vũ khí được thiết kế trên xe cũng đang ngày phát triển.

Hiện nay, hệ thống vũ khí phòng không là một trong những nội dung ưu tiên của các chương trình, dự án phát triển của Quân đội. Cùng với các hệ thống tên lửa, pháo phòng không hiện đại được trang bị mới là các hệ thống tên lửa, pháo phòng không đang sử dụng được cải tiến, nâng cấp, tăng cường các khả năng chiến kỹ thuật đắp ứng cho các yêu cầu trong huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu ngày càng cao. Với tính năng phản ứng nhanh, linh hoạt, hiệu quả bảo vệ các mục tiêu  trước sự tiến công của của các loại trực thăng, máy bay bay thấp, … thì việc phát triển các loại pháo phòng không tầm thấp đòi hỏi ngày càng cao.

Tuy nhiên trong hệ thống pháo phòng không tầm thấp hiện nay chủ yếu là sử dụng xe kéo nên các tính năng cơ động, khẳ năng sẵn sàng chiến đấu có phần hạn chế. Vì vậy việc lắp đặt pháo phòng không tầm thấp trên các loại xe quân sự ngày càng có ý nghĩa và là yêu cầu trong hiện đại hóa Quân đội hiện nay.

Đề tài “Thiết kế bố trí chung tổ hợp vũ khí phòng không tầm thấp trên cơ sở ô tô sát xi xe Kamaz - 43118 ” sẽ góp phần đáp ứng được yêu cầu đó.

Nội dung của đồ án được trình bày trong 3 chương.

Chương 1: Giới thiệu chung.

Chương 2: Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế.

Chương 3: Tính toán thiết kế bố trí chung.

Chương 1.     GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Giới thiệu xe Kamaz - 43118.

Dòng xe tải quân sự Kamaz là dòng xe tải nổi tiếng thế giới về độ bền, tính năng việt dã, độ tin cậy cao, đơn giản trong bảo dưỡng, cấp độ tiêu chuẩn hóa, lắp lẫn đối với các mẫu xe khác nhau. Hãng Kamaz là nhà cung cấp xe quân sự hàng đầu cho Bộ quốc phòng Nga, đồng thời cũng là nhà cung cấp chính thức xe tải cho Liên Hiệp quốc và nhiều quốc gia trên thế giới. Với một loạt các mẫu xe tải nổi tiếng như: Kamaz - 4326 (4x4), Kamaz - 43114 (6x6), Kamaz - 43502 (4x4), Kamaz - 4911 (4x4), Kamaz - 43118 (6x6), Kamaz - 63501 (8x8), Kamaz - 65224 (6x6), Kamaz - 6560 (8x8), …

Bảng thông số kỹ thuật của xe cơ sở Kamaz 43118 như bảng 1.1.

1.2. Pháo phòng không tầm thấp 23 mm hai nòng và tên lửa Igla.

Pháo phòng không tầm thấp 23 mm hai nòng (Zu 23-2) được sản xuất bởi tập đoàn công nghiệp Sanam (Nga). Là loại vũ khí thích hợp chống lại các mục tiêu phòng không ở khoảng cách 2500m và 1500m. Được thiết kế để phòng thủ, tiêu diệt các loại máy bay tầm thấp và có thể được sử dụng chống lại xe bọc thép hạng nhẹ ở khảng cách 2000m.

Khi triển khai ở thế bắn, các bánh xe  được nâng lên khỏi mặt đất và hệ thống được đỡ bằng đế ba chân, đế này có các kích nâng kiểu trục vít. Các nòng có thể thay nhanh được và có loa che lửa. Pháo phòng không tầm thấp 23mm được sử dụng trong hệ thống Zu-23 còn được sử dụng trong hệ thống pháo phòng không tự hành Zu 23-4.

Chương 2.      PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1. Các căn cứ, yêu cầu khi thiết kế bố trí chung.

2.1.1. Các căn cứ xây dựng các phương án thiết kế.

- Căn cứ vào cấu tạo, tính năng kỹ chiến thuật của pháo phòng không 23mm hai nòng (Zu-23-2) và tên lửa Igla.

- Căn cứ vào các chỉ tiêu tính năng chiến, kỹ thuật của tổ hợp cần đạt được

- Căn cứ điều kiện công nghệ chế tạo và điều kiện tác chiến cụ thể của Việt Nam.

2.1.2. Yêu cầu chiến kỹ thuật khi bố trí chung tổ hợp.

Khi bố trí pháo trên xe phỉa đảm bảo các yêu cầu về chiến, kỹ thuật sau:

- Cơ động và tác xạ được trên đường nhựa và đất cấp 2 - 3 trở lên.

- Tốc độ cơ động lớn nhất trên đường nhựa lớn hơn 70km/h.

2.2. Tham khảo các phương án thiết kế.

Để đưa ra được phương án thiết kế, nghiên cứu các tổ hợp vũ khí được lắp trên một số xe đã và đang được sử dụng trong nước và trên thế giới. Như tổ hợp KBP-Pantsir-S-SPAAG-SAM-1S; tổ hợp S300; tổ hợp CĐP 37-2, các loại xe có trang bị vũ khí như xe BTR 60p, BTR 80, BMP 9, hay một số xe đã được cải tiến lắp thêm pháo của các nước khác … 

Chương 3.       TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG

3.1. Xác định vị trí đặt pháo.

Vị trí đặt pháo được tính theo chiều dọc xe là khoảng cách từ đường tâm trục bánh trước đến trọng tâm pháo. Khi tính toán ta xem trọng tâm của pháo đặt ngay tại trọng tâm của thùng xe cơ sở khi đầy tải.

Do đó khi xác định vị trí đặt pháo ta cần xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc của thùng xe là có thể xác định được vị trí đặt pháo.

Chọn gốc toạ độ O₁ và O₂ như hình vẽ.

Xác định toạ độ trọng tâm của ô tô sát xi theo chiều dọc xe khi có kíp lái trong buồng lái.

Ta xem trọng lượng của kíp lái chỉ tác dụng lên cầu trước của ô tô. Lúc này trọng lượng ở cầu trước là:

G₁^’ = G₀ + n.G_ng = 47000 +4.600 = 49400                              [N]

Trọng lượng của ô tô sat xi khi có kíp lái là:

G₀^’ = G₁^’  + G₂ = 49400 + 57000 = 106400                    [mm]

Suy ra:   x₄ = 4087 [mm]

Đây chính là tọa độ của pháo theo chiều dọc của xe.

Với các trang thiết bị khác: thùng đạn, thùng đựng tên lửa, trang thiết bị đi kèm tổ hợp, … bố trí xung quanh vị trí đặt pháo đảm bảo cân bằng sao cho vị trí trọng tâm của xe không thay đổi hoặc thay đổi là nhỏ nhất.

3.2. Trọng lượng và phân bố trọng lượng trên xe thiết kế.

3.2.1. Trọng lượng xe thiết kế.

Trọng lượng toàn bộ xe được tính theo công thức:

G_a = G_{sát xi} + G_pháo+đạn + G_{sàn xe} + G_{kíp lái} + G_{tên lửa+htđk}                             (3-3) 

Vậy:

G_a = 104000 + 16436 + 44700 + 2400 + 1082,2 = 168618,2 [N]

3.2.2. Xác định phân bố trọng lượng xe.

Các thành phần trọng lượng của xe: G_a; G_{sát xi}; G_pháo+đạn; G_{sàn xe}; G_{kíp lái}; G_tl được phân bố trên xe theo sơ đồ(trang bên). 

Như vậy phân bố trọng lượng lên các cầu: G₁ = 54810 [N] ; G₂ = G₃ = 56904,1 [N] đều nhỏ hơn so với phân bố trọng lượng của xe khi đầy tải. Như vậy tải trọng phân bố lên các cầu đảm bảo.

3.3. Trọng tâm của xe.

Trọng tâm của xe có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hoạt động của xe, tọa độ trọng tâm và chiều cao trọng tâm của xe quyết định:

- Tính năng phanh và khả năng leo dốc của xe.

- Tính toán sự ổn định của xe khi đang trên dốc.

- Quá trình thiết kế hệ thống phanh và hệ thống lái.

3.3.1. Tọa độ trọng tâm của xe thiết kế theo chiều dọc của xe.

Từ hình vẽ trên ta có phương trình cân bằng mô men đối với O₁:

SM_O1 = 0    => G_a.a – Z ₂ .L = 0   => a = (Z ₂ .L) / G_a.     (3-5)

Vậy:            a = (113808,2.4350)/ 168618,2 = 2936  [mm]

=> b = L – a = 4350 - 2936 = 1414 [mm]

3.3.2. Tọa độ trọng tâm của xe thiết kế theo chiều cao của xe

Để xác định chiều cao trọng tâm h_g­ của ôtô, người ta dùng phương pháp cân ôtô ở vị trí nằm nghiêng. Trên hình các bánh trước được đặt trên bệ cao, bánh sau nằm trên bề mặt của bàn cân.(hình vẽ)

3.4. Tính toán ổn định ô tô

Ổn định của ô tô là một tính chất quan trọng trong quá trình làm việc. Nó đảm bảo an toàn khi xe đứng yên cũng như khi làm việc trong điều kiện mặt đường dốc và trơn, do đó năng suất làm việc được nâng cao.

3.4.1. Tính chất ổn định dọc của ô tô

a. Tính chất ổn định tĩnh của xe

Tính chất ổn định tĩnh dọc của ô tô được đánh giá bằng góc dốc giới hạn tĩnh α_t mà xe không bị lật đổ khi đứng yên, quay đầu xe lên dốc hoặc quay đầu xe xuống dốc.

TH1: Khi xe quay đầu lên dốc.

Ngoại lực trong trường hợp này là trọng lượng của xe G_a. Sự lật đổ của xe xảy ra qua mặt phẳng ngang ở điểm O₂. Khi tổng phản lực tác dụng lên các bánh xe trước bằng không (∑Z₁ = 0). Tất cả tải trọng của xe tác dụng lên các bánh xe sau và phản lực của mặt đường tác dụng lên các bánh xe sau lúc này là Gcosα_t. 

Từ điều kiện cân bằng lực của ô tô đối với điểm 0₂ chúng ta có phương trình:                       

G_a.cosα_t.b - G_a.sinα_t.h_g = 0       

Khi ô tô đầy tải ta đã có: b = 1414   [mm] ; h_g = 2220  [mm]

Suy ra   α_t = 32⁰29’

TH2:Khi xe quay đầu xuống dốc

Chúng ta xét sự lật đổ của ô tô qua điểm O₁ khi xe quay đầu xuống dốc, khi bắt đầu bị lật đổ, tức là tổng phản lực của mặt đường tác dụng lên các bánh xe sau bằng không (∑Z₂ = 0). Lúc đó tổng phản lực của mặt đường tác dụng lên các bánh xe trước có trị số là ∑Z₁ = Gcosα^’_t.

Suy ra:   α^’_t = 52⁰54’

Theo quy định của bộ giao thông vận tải: Đối với ô tô vận tải khi quay đầu xuống dốc thì góc dốc giới hạn cho phép là lớn hơn hoặc bằng 60⁰. Cho nên trong trường hợp này xe có thể bị lật quanh điểm O₁.

b. Tính chất ổn định động của xe

Sự mất ổn định của ô tô có thể xảy ra khi xe chuyển động lên dốc, hoặc xuống dốc, gia tốc hoặc phanh cũng như khi chuyển động với tốc độ cao dưới tác dụng các lực dọc. 

Suy ra         α_d = 32⁰29’

Mặt khác, để đảm bảo an toàn cho xe chuyển động, khi thiết kế ta cần phải tính toán sao cho các bánh xe chủ động bị trượt quay trước khi có khả năng gây ra lật đổ, hay nói một cách khác là góc dốc giới hạn lật đổ bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa các bánh xe chủ động với mặt đường.

Giả sử rằng xe chuyển động lên dốc với tốc độ ổn định và các lực cản không khí, lực cản lăn có trị số nhỏ nên bỏ qua.

P_pmax =  j. Z₂ = G.sinα                                      (3-16)

c. Tính ổn định của ô tô khi phanh đột ngột

Khi ô tô phanh đột ngột, dưới tác dụng của lực quán tính P_j tải trọng tác dụng lên cầu trước sẽ được phân bố lại, điều đó có thể dẫn đến quá tải tức thời bánh trước hoặc có thể bị lật xe khi tổng phản lực tác dụng lên bánh xe sau giảm đến không.

Thông thường giá trị của gia tốc chậm dần khi phanh nằm trong khoảng: J_p = (4-7) m/s² .

3.4.2. Tính chất ổn định ngang của ô tô

Sự mất ổn định ngang của ô tô khi đứng yên hoặc chuyển động trên mặt đường nghiêng ngang được đánh giá bằng sự lật đổ xe theo hướng bên hoặc sự trượt ngang của xe.

a. Tính chất ổn định tĩnh ngang

Khi xe đứng trên mặt đường nghiêng có thể xảy ra hiện tượng lật hoặc trượt ngang. Vì vậy khi xem xét tính chất ổn định tĩnh của xe, ta xét sự ổn định của xe đứng trên mặt đường nghiêng theo điều kiện lật đổ và điều kiện trượt ngang.

Tính chất ổn định tĩnh ngang khi xe đứng trên mặt đường nghiêng theo điều kiện trượt.

Để xét cụ thể điều kiện này, từ hình vẽ trên chiếu tất cả các lực lên mặt phẳng song song với mặt đường, ta được:

G_a.sinβ_tt = (∑Y^’ + ∑Y^’’) = φ_y .( ∑Z^’ +∑Z^’’) = φ_y.G_a.cosβ_tt                  

Do đó:         tgβ_tt = φ_y

b. Tính chất ổn định động ngang

Khi xe chuyển động thẳng hoặc quay vòng trên mặt đường nghiêng ngang, chúng có thể bị các ngoại lực tác dụng gây ra lật đổ theo hướng ngang hoặc trượt ngang trong quá trình chuyển động.

Như vậy trường hợp này tương tự như trường hợp xác định góc nghiêng tĩnh giới hạn lớn nhất mà xe bị lật đổ.

Vậy:  tgβ_d = 0,563         suy ra β_d = 29⁰22’

Tính chất ổn định động ngang của ô tô chuyển động quay vòng trên mặt đường nghiêng.

Xe chuyển động quay vòng theo trục tâm Oy, khi đó lực li tâm có hướng ngược với thành phần trọng lượng Gsinβ. Dưới tác dụng của lực li tâm xe có thể bị lật đổ qua mặt phẳng dọc đi qua điểm O’, khi ∑Z” = 0.

Nếu tâm đường vòng nằm ngược với hướng nghiêng của mặt đường ta có phương trình hình chiếu của các lực lên mặt phẳng của đường như sau:

P_lt.cosβ + G_asinβ = ∑Y’+ Y”                                     

Mặt khác theo điều kiện bám ngang của xe với mặt đường ta có:

(∑Z’ + ∑Z" ).φ = ∑Y’ + ∑Y"                             

Hay                      (G_acosβ - P_lt.sinβ).φ = ∑Y’ + ∑Y"

Do đó:                  P_lt.cosβ + G_asinβ = (G_acosβ - P_lt.sinβ).φ

3.5. Tính toán sức kéo ô tô

Tính toán sức kéo của ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của động cơ và hệ thống truyền lực để đảm bảo cho ô tô đạt được những yêu cầu đề ra khi thiết kế.

Khi tính toán sức kéo ta xây dựng các đồ thị sau:

- Đồ thị cân bằng công suất của ôtô N = f(V)

- Đồ thị cân bằng lực kéo P = f(V)

- Đồ thị nhân tố động lực học D = f(V)

- Đồ thị gia tốc J = f(V)

3.5.1. Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài của động cơ

Mô men xoắn động cơ tính theo công thức:

M_e  = (10³.N­_e)/ω _e

Hay M_e = (10³.N_e)/(πn/30)

Tính các giá trị:

+ a1=y1/((x1-x2)*(x1-x3));

+ a2=y2/((x2-x1)*(x2-x3));

+ a3=y3/((x3-x1)*(x3-x2));

Thay số vào ta có giá trị của a, b, c: a = - 1,0571; b = 6,5832; c = 4,5261. Từ các hệ số a, b, c xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ.

3.5.3. Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô

Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động của ôtô được sử dụng để khắc phục các lực cản chuyển động: lực cản lăn, lực cản dốc, lực cản không khí, lực quán tính.

Biểu thức cân bằng giữa lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động và tất cả các lực cản riêng biệt được gọi là phương trình cân bằng lực kéo của ôtô.

Phương trình cân bằng lực kéo lực kéo của ôtô:

P_k = P_f + P_ω ± P_i ± P_j                                    (3-29)

Ta có công thức xác định lực cản lăn và lực cản của không khí:

P_ω + P_f = K.F.v² + G.f                                 (3-32)

Ta thay các giá trị đã biết vào ta được các giá trị của lực cản thay đổi theo vận tốc của xe.

3.5.5. Xây dựng đồ thị gia tốc của ô tô

Gia tốc của ôtô có thể được xác định nhờ đồ thị nhân tố động lực học D = f(v) ta có thể xác định được sự tăng tốc của ô tô khi hệ số cản của mặt đường đã biết và khi chuyển động ở một số truyền bất kỳ với một vận tốc cho trước.

- Các hệ số δ_1­ và δ₂ có giá trị gần đúng sau: δ₁ ≈ δ₂ = 0,05

Suy ra:  δ_i = 1,05 + 0,05.i_hi²

Thay các số liệu vào công thức trên xây dựng được đồ thị gia tốc theo vận tốc.

3.5.6. Xây dựng đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc.

Trên cơ sở trên ta vẽ đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc theo giá trị vận tốc v.

KẾT LUẬN

Sau một thời gian nghiên cứu, thu thập tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học và được sự hướng dẫn kiểm tra tận tình, chu đáo, tỉ mỉ của thầy giáo: Tiến sỹ …………., cùng với sự nỗ lực của bản thân, đến nay đồ án của em đã hoàn thành.

Đồ án đã xây dựng được mô hình thiết kế bố trí chung tổ hợp pháo phòng không tầm thấp: pháo phòng không 23mm hai nòng và tên lửa Igla trên xe ô tô Kamaz - 43118. Kết quả đồ án đã đưa ra các phương án thiết kế, chọn một phương án để thiết kế, tính toán xác định vị trí đặt pháo, tính toán ổn định của tổ hợp trong các trường hợp điển hình.

Hướng phát triển của đồ án:

- Đi sâu nghiên cứu, xây dựng các phương án bố trí chung khác.

- Xây dựng mô hình tính toán động lực học có sự kể đến của lực bắn của pháo trong quá trình triển khai.

- Tính toán và xây dựng hệ thống điều khiển thủy lực.

Trong quá trình nghiên cứu, dù nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy, bản thân đã có nhiều cố gắng, song do trình độ còn hạn chế nên đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự quan tâm chỉ bảo của các thầy .

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                      TPHCM, ngày … tháng … năm 20…

                                                                    Học viên thực hiện

                                                                ………………

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Vũ Đức Lập. Phạm Đình Vy. Cấu tạo ôtô quân sự - Tập 1,2. Học viện Kỹ thuật Quân sự. 1995.

[2]. Vũ Đức Lập. Ứng dụng máy tính trong tính toán xe Quân sự. Nhà xuất bản Quân đội nhân dân. 2001.

[3]. Vũ Đức Lập. Sổ tay tra cứu tính năng kỹ thuật ô tô. Học viện Kỹ thuật Quân sự. Hà Nội - 2005.

[4]. Trần Hữu Quế. Vẽ kỹ thuật cơ khí. Nhà xuất bản giáo dục. 2006.

[5]. Nguyễn Khắc Trai. Cơ sở thiết kế ô tô. Nhà xuất bản Giao thông vận tải.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"