Luận văn thạc sĩ về nghiên cứu và thử nghiệm chuyển đổi súng AK với đạn đồng và đạn cao su

• Tác giả: Phan Lam Hai
• Người hướng dẫn: PGS-TS Phạm Huy Hoàng
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Chuyển Đổi Súng AK: Thử Nghiệm Đạn Đồng Và Đạn Cao Su
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. HỒ CHÍ MINH

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: CÁC VẤN ĐỀ TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu luận văn
• 2. CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM CHÍNH CỦA TRANG BỊ
• 3. CHƯƠNG III: BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY TỰ ĐỘNG CHO TIỂU LIÊN AK
• 4. CHƯƠNG IV: GIẢI CÁC BÀI TOÁN KỸ THUẬT, SỬ DỤNG KẾT QUẢ THIẾT KẾ SẢN PHẨM
• KẾT LUẬN
• Tài liệu tham khảo

I. Tổng quan về tình hình nghiên cứu

Nghiên cứu về súng AK và khả năng chuyển đổi sang sử dụng đạn đồng và đạn cao su là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ vũ khí hiện đại. Đạn cao su được xem là một giải pháp hiệu quả trong việc giảm thiểu sát thương trong các tình huống cần thiết. Việc chuyển đổi này không chỉ giúp quân sự mà còn hỗ trợ các lực lượng chức năng trong việc duy trì trật tự an toàn xã hội. Các nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng việc sử dụng đạn cao su có thể làm giảm thiểu thương tích cho đối tượng mà vẫn đảm bảo tính năng hoạt động của súng AK. Theo các tài liệu, đạn cao su có thể gây đau đớn mà không gây thương tích nghiêm trọng, điều này rất cần thiết trong các tình huống không cần thiết phải sử dụng đạn gây sát thương. Việc nghiên cứu và phát triển các loại đạn này là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của các lực lượng chức năng trong thời bình.

1.1. Tình hình nghiên cứu các trang bị bắn đạn cao su trên thế giới

Trên thế giới, súng bắn đạn cao su đã được phát triển và sử dụng rộng rãi. Các quốc gia như Nga, Mỹ, và Đức đã nghiên cứu và sản xuất nhiều loại súng chuyên dụng cho việc này. Những loại súng này thường được thiết kế để bắn đạn cao su với năng lượng vừa đủ để gây đau đớn mà không gây thương tích. Tuy nhiên, ở Việt Nam, việc nghiên cứu và phát triển đạn cao su cho súng quân dụng như súng AK vẫn còn hạn chế. Các lực lượng chức năng chủ yếu sử dụng súng nhập khẩu với chi phí cao. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển đạn cao su cho súng AK là một nhu cầu cấp thiết nhằm giảm thiểu chi phí và tăng cường khả năng thực thi nhiệm vụ của các lực lượng chức năng.

II. Đặc điểm chính của trang bị

Để thực hiện việc chuyển đổi súng AK sang sử dụng đạn cao su, cần nắm rõ các đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của súng. Súng AK được thiết kế với khả năng bắn tự động, có thể bắn liên tiếp mà không cần thao tác lên đạn. Việc chuyển đổi này đòi hỏi phải đảm bảo rằng súng vẫn giữ được tính năng tự động khi sử dụng đạn cao su. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc thay thế đầu đạn kim loại bằng đạn cao su có thể thực hiện mà không làm thay đổi cấu trúc chính của súng AK. Điều này rất quan trọng để đảm bảo rằng súng vẫn có thể hoạt động hiệu quả trong các tình huống cần thiết. Hơn nữa, việc nghiên cứu các thông số kỹ thuật của đạn cao su cũng cần được thực hiện để đảm bảo rằng đạn có thể đạt được hiệu suất tối ưu khi bắn từ súng AK.

2.1. Đặc điểm cấu tạo và hoạt động của súng AK

Súng AK-47, được thiết kế bởi Mikhail Kalashnikov, là một trong những loại súng phổ biến nhất trên thế giới. Với khả năng bắn tự động và độ tin cậy cao, súng AK đã trở thành vũ khí chủ lực của nhiều quân đội. Đặc điểm nổi bật của súng AK là khả năng hoạt động trong nhiều điều kiện khắc nghiệt. Khi chuyển đổi sang sử dụng đạn cao su, cần đảm bảo rằng súng vẫn giữ được các tính năng này. Việc nghiên cứu và phát triển đạn cao su cho súng AK không chỉ giúp tăng cường khả năng thực thi nhiệm vụ mà còn giảm thiểu rủi ro cho các lực lượng chức năng trong các tình huống cần thiết.

III. Bài toán động lực học máy tự động cho tiểu liên AK

Bài toán động lực học máy tự động cho súng AK khi sử dụng đạn cao su là một thách thức lớn. Cần phải tính toán các yếu tố như lực tác động, tốc độ bắn, và độ chính xác của đạn. Việc này đòi hỏi phải xây dựng các mô hình toán học để mô phỏng quá trình bắn và phân tích các thông số kỹ thuật. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng đạn cao su có thể làm thay đổi một số thông số động lực học của súng AK. Do đó, cần phải thực hiện các thí nghiệm để xác định các thông số tối ưu cho việc chuyển đổi này. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp kỹ thuật cho bài toán này sẽ giúp đảm bảo rằng súng AK vẫn hoạt động hiệu quả khi sử dụng đạn cao su.

3.1. Giải các bài toán kỹ thuật

Giải quyết các bài toán kỹ thuật liên quan đến việc chuyển đổi súng AK sang sử dụng đạn cao su là rất quan trọng. Cần phải xác định các thông số kỹ thuật như áp suất, tốc độ đầu đạn, và năng lượng đầu đạn. Các thí nghiệm cần được thực hiện để kiểm tra tính khả thi của việc sử dụng đạn cao su trong súng AK. Hơn nữa, việc nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật để đảm bảo rằng súng vẫn hoạt động tự động khi sử dụng đạn cao su là một yếu tố quan trọng trong quá trình phát triển sản phẩm. Điều này không chỉ giúp tăng cường khả năng thực thi nhiệm vụ mà còn đảm bảo an toàn cho các lực lượng chức năng.

IV. Kết luận

Nghiên cứu và thử nghiệm chuyển đổi súng AK sang sử dụng đạn cao su là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển công nghệ vũ khí hiện đại. Việc này không chỉ giúp giảm thiểu sát thương mà còn tăng cường khả năng thực thi nhiệm vụ của các lực lượng chức năng. Các nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng việc sử dụng đạn cao su có thể đạt được hiệu suất tối ưu khi bắn từ súng AK. Hơn nữa, việc phát triển các giải pháp kỹ thuật cho bài toán này sẽ giúp đảm bảo rằng súng vẫn hoạt động hiệu quả trong các tình huống cần thiết. Từ đó, có thể khẳng định rằng việc nghiên cứu và phát triển đạn cao su cho súng AK là một nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh hiện nay.

4.1. Giá trị và ứng dụng thực tiễn

Giá trị của nghiên cứu này không chỉ nằm ở việc phát triển một sản phẩm mới mà còn ở khả năng ứng dụng thực tiễn trong các tình huống cần thiết. Việc sử dụng đạn cao su trong súng AK sẽ giúp các lực lượng chức năng thực hiện nhiệm vụ một cách hiệu quả hơn, đồng thời giảm thiểu rủi ro cho đối tượng. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các loại vũ khí hỗ trợ trong tương lai, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội trong việc duy trì trật tự an toàn.

Tổng quan nghiên cứu

Súng tiểu liên AK là một trong những loại vũ khí cá nhân phổ biến và tin cậy nhất trên thế giới, được trang bị chủ yếu cho quân đội Việt Nam với mục đích gây sát thương bằng đạn kim loại. Tuy nhiên, trong thời bình, nhu cầu sử dụng súng bắn đạn cao su nhằm giảm thiểu thương vong và chỉ gây đau đớn, mất sức kháng cự cho mục tiêu ngày càng trở nên cấp thiết, đặc biệt trong công tác giữ gìn an ninh trật tự và trấn áp tội phạm. Hiện nay, các loại súng bắn đạn cao su chuyên dụng nhập khẩu có giá thành cao, hiệu quả sử dụng chưa tối ưu và không thể bắn liên thanh tự động như súng quân dụng. Do đó, việc nghiên cứu chuyển đổi súng AK để có thể sử dụng đồng thời đạn đồng và đạn cao su, đồng thời vẫn đảm bảo hoạt động tự động là một giải pháp kỹ thuật quan trọng.

Luận văn tập trung nghiên cứu các bài toán kỹ thuật liên quan đến thuật phóng trong, nhiệt động học buồng khí và động lực học máy tự động của súng AK khi sử dụng đạn cao su. Mục tiêu cụ thể là thiết kế và thử nghiệm thành công sản phẩm súng AK có khả năng bắn đạn cao su với tính năng tự động như khi bắn đạn chiến đấu, không làm thay đổi cấu trúc chính của súng và không gây hư hỏng thiết bị. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi thời gian từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2014 tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, với sự hỗ trợ chuyên môn từ Viện Vũ khí - Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa lớn trong việc nâng cao hiệu quả công tác trang bị vũ khí cho các lực lượng chức năng, giảm chi phí đầu tư và tăng tính chủ động trong sản xuất, đồng thời góp phần phát triển công nghiệp quốc phòng trong nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên ba khung lý thuyết chính để phân tích và giải quyết bài toán chuyển đổi chức năng súng AK:

1. Thuật phóng trong (Internal Ballistics): Mô tả quá trình cháy thuốc phóng, biến đổi áp suất khí thuốc trong nòng súng và chuyển động của đầu đạn. Áp dụng quy luật cháy hình học của thuốc phóng, trong đó thuốc cháy theo lớp bề dày đồng đều với tốc độ tuyến tính, cùng các phương trình vi phân mô tả vận tốc và gia tốc đầu đạn, áp suất khí thuốc và thể tích buồng đốt.

2. Nhiệt động học buồng khí (Thermodynamics of Gas Chamber): Mô hình hóa sự biến đổi áp suất và thể tích khí thuốc trong buồng khí trích khí, qua đó xác định lực tác dụng lên piston và bệ khóa nòng để kích hoạt máy tự động. Hệ phương trình vi phân mô tả lưu lượng khí vào và ra, áp suất và thể tích buồng khí được giải đồng thời với bài toán thuật phóng trong.

3. Động lực học máy tự động (Dynamics of Automatic Mechanism): Mô tả chuyển động của các khâu trong máy tự động của súng AK, bao gồm bệ khóa nòng, piston, khóa nòng, cơ cấu cò, cơ cấu tiếp đạn và các lực ma sát. Phương trình Lagrange loại 2 được sử dụng để xây dựng hệ phương trình vi phân chuyển động của hệ thống, tính toán khối lượng thu gọn, mô men quán tính và lực tác dụng.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: trích khí qua thành nòng, bệ khóa nòng, piston, khóa nòng kiểu then xoay, lực ma sát trong cơ cấu truyền động, và các chế độ bắn (phát một, liên thanh).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa mô hình hóa toán học và thử nghiệm thực tế:

• Nguồn dữ liệu: Số liệu kỹ thuật của súng AK và các loại đạn cao su nhập khẩu, thông số vật lý của thuốc phóng, đặc tính khí động học của đầu đạn cao su, dữ liệu thực nghiệm từ các bài thử nghiệm bắn súng.

• Phương pháp phân tích: Xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả thuật phóng trong, nhiệt động học buồng khí và động lực học máy tự động. Giải đồng thời hệ phương trình bằng phương pháp số trên máy tính để khảo sát ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến hoạt động tự động của súng khi bắn đạn cao su.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu và thiết lập mô hình từ tháng 1 đến tháng 3 năm 2014; thiết kế và chế tạo sản phẩm thử nghiệm từ tháng 4 đến tháng 5; thử nghiệm và đánh giá kết quả vào tháng 6 năm 2014.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Sử dụng mẫu súng AKM tiêu chuẩn và đạn cao su cỡ 7,62x39 mm được thiết kế đặc biệt. Các thử nghiệm được thực hiện nhiều lần để đảm bảo tính lặp lại và độ tin cậy của kết quả.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, chính xác và khả năng ứng dụng thực tiễn cao.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mô hình thuật phóng trong và nhiệt động học buồng khí: Hệ phương trình vi phân đã mô tả chính xác sự biến đổi áp suất khí thuốc trong nòng và buồng khí trích khí. Kết quả tính toán cho thấy áp suất khí thuốc trong buồng khí đủ lớn để cung cấp năng lượng kích hoạt piston và bệ khóa nòng khi sử dụng đạn cao su có năng lượng đầu đạn khoảng 120 J, cao hơn so với các loại đạn cao su nhập khẩu (khoảng 85 J). Điều này đảm bảo súng có thể hoạt động tự động khi bắn đạn cao su.

2. Động lực học máy tự động: Phân tích chuyển động của các khâu trong máy tự động cho thấy với thiết kế cơ cấu khóa nòng và piston phù hợp, súng AK có thể tiếp đạn tự động và bắn liên thanh khi sử dụng đạn cao su. Tỷ lệ truyền động và lực ma sát được điều chỉnh để đảm bảo hoạt động ổn định. So sánh với súng chuyên dụng bắn đạn cao su, súng AK chuyển đổi có hiệu suất hoạt động tự động tương đương.

3. Thử nghiệm thực tế: Sản phẩm súng AK chuyển đổi đã được chế tạo và thử nghiệm tại trường bắn. Kết quả cho thấy súng hoạt động ổn định, bắn liên thanh với đạn cao su ở cự ly hiệu quả từ 20 đến 30 mét, không gây hư hỏng cấu trúc súng. Tỷ lệ bắn trúng mục tiêu đạt khoảng 75%, tương đương với súng chuyên dụng nhập khẩu. Thời gian chuyển đổi giữa đạn cao su và đạn chiến đấu dưới 1 phút, không ảnh hưởng đến tính năng chính của súng.

4. So sánh chi phí: Chi phí chế tạo súng chuyển đổi trong nước thấp hơn 40-50% so với việc mua súng chuyên dụng nhập khẩu, đồng thời giảm thiểu chi phí bảo trì và phụ tùng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp súng AK có thể chuyển đổi chức năng thành công là do thiết kế cơ cấu trích khí và máy tự động của AK có khả năng điều chỉnh lực kích hoạt piston phù hợp với năng lượng thấp hơn của đạn cao su. Việc mô hình hóa chính xác các bài toán kỹ thuật đã giúp xác định các thông số kỹ thuật tối ưu cho thiết kế cơ cấu khóa nòng và piston.

So với các nghiên cứu quốc tế, sản phẩm này có tính sáng tạo cao khi tận dụng súng quân dụng phổ biến để bắn đạn cao su, thay vì phải sử dụng súng chuyên dụng đắt tiền và cồng kềnh. Điều này phù hợp với điều kiện kinh tế và nhu cầu thực tế của Việt Nam.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ áp suất khí thuốc theo thời gian trong buồng khí, biểu đồ chuyển động của bệ khóa nòng và piston, cũng như bảng so sánh hiệu suất bắn và chi phí giữa súng chuyển đổi và súng chuyên dụng.

Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả trang bị vũ khí cho lực lượng chức năng, đồng thời mở ra hướng phát triển công nghiệp quốc phòng trong nước.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai sản xuất đại trà súng AK chuyển đổi: Đề nghị các cơ quan chức năng phối hợp với các nhà máy quốc phòng để sản xuất đại trà súng AK có khả năng bắn đạn đồng và đạn cao su, nhằm đáp ứng nhu cầu trang bị cho các lực lượng cảnh sát, công an và bảo vệ trong vòng 2 năm tới.

2. Phát triển đạn cao su nội địa: Khuyến khích nghiên cứu và sản xuất đạn cao su cỡ 7,62x39 mm trong nước với tiêu chuẩn kỹ thuật tương đương hoặc vượt trội, nhằm giảm phụ thuộc nhập khẩu và đảm bảo nguồn cung ổn định.

3. Đào tạo kỹ thuật viên và người sử dụng: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành, bảo trì và chuyển đổi súng AK cho cán bộ kỹ thuật và lực lượng sử dụng, đảm bảo hiệu quả và an toàn trong thực tế.

4. Nâng cấp và cải tiến thiết kế: Tiếp tục nghiên cứu cải tiến cơ cấu trích khí và máy tự động để nâng cao độ chính xác, giảm độ giật và tăng tuổi thọ súng khi sử dụng đạn cao su, dự kiến hoàn thành trong 3 năm tới.

5. Xây dựng quy trình thử nghiệm và kiểm định: Thiết lập quy trình thử nghiệm tiêu chuẩn cho súng AK chuyển đổi và đạn cao su, đảm bảo chất lượng và an toàn trước khi đưa vào sử dụng rộng rãi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và kỹ sư công nghiệp quốc phòng: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp kỹ thuật để phát triển vũ khí chuyển đổi chức năng, hỗ trợ nghiên cứu và thiết kế sản phẩm mới.

2. Lực lượng công an, cảnh sát và bảo vệ: Giúp hiểu rõ về tính năng, ưu điểm và cách sử dụng súng AK chuyển đổi bắn đạn cao su trong công tác trấn áp tội phạm và bảo vệ an ninh trật tự.

3. Các cơ quan quản lý và hoạch định chính sách quốc phòng: Cung cấp dữ liệu và phân tích chi phí-hiệu quả để đưa ra quyết định trang bị vũ khí phù hợp với điều kiện kinh tế và yêu cầu nhiệm vụ.

4. Sinh viên và học viên chuyên ngành công nghệ chế tạo máy và kỹ thuật quân sự: Là tài liệu tham khảo quý giá về mô hình hóa kỹ thuật, phương pháp phân tích động lực học máy tự động và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực vũ khí.

Câu hỏi thường gặp

1. Súng AK chuyển đổi có thể bắn đạn cao su liên thanh không?
   Có, nghiên cứu và thử nghiệm cho thấy súng AK chuyển đổi có thể bắn liên thanh đạn cao su với cơ chế tiếp đạn tự động, đảm bảo tính năng tương đương súng bắn đạn chiến đấu.

2. Đạn cao su sử dụng có gây sát thương nghiêm trọng không?
   Đạn cao su được thiết kế để gây đau đớn và mất sức kháng cự mà không gây thương tích nghiêm trọng, phù hợp cho mục đích trấn áp và kiểm soát đám đông.

3. Việc chuyển đổi giữa đạn cao su và đạn đồng có phức tạp không?
   Quá trình chuyển đổi được thiết kế nhanh chóng, dưới 1 phút, không cần thay đổi cấu trúc chính của súng, thuận tiện cho người sử dụng trong các tình huống thực tế.

4. Chi phí sản xuất súng AK chuyển đổi so với súng chuyên dụng như thế nào?
   Chi phí sản xuất súng AK chuyển đổi trong nước thấp hơn khoảng 40-50% so với súng chuyên dụng nhập khẩu, giúp tiết kiệm ngân sách và tăng tính chủ động.

5. Súng AK chuyển đổi có ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của súng không?
   Thử nghiệm cho thấy súng không bị hư hỏng cấu trúc khi bắn đạn cao su, tuổi thọ và độ bền được duy trì, đảm bảo sử dụng lâu dài.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình toán học mô tả thuật phóng trong, nhiệt động học buồng khí và động lực học máy tự động của súng AK khi sử dụng đạn cao su.
• Thiết kế cơ cấu khóa nòng và piston được điều chỉnh phù hợp để đảm bảo hoạt động tự động khi bắn đạn cao su với năng lượng thấp hơn đạn đồng.
• Sản phẩm súng AK chuyển đổi đã được chế tạo và thử nghiệm thành công, đạt hiệu suất bắn liên thanh và độ chính xác tương đương súng chuyên dụng.
• Giải pháp này giúp giảm chi phí trang bị, tăng tính chủ động trong sản xuất và đáp ứng nhu cầu thực tế của lực lượng chức năng trong nước.
• Đề xuất triển khai sản xuất đại trà, phát triển đạn cao su nội địa và đào tạo kỹ thuật viên để ứng dụng rộng rãi trong vòng 2-3 năm tới.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan chức năng và nhà sản xuất cần phối hợp để đưa kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, đồng thời tiếp tục cải tiến và hoàn thiện sản phẩm nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và an toàn cho người dùng.