Chương 1 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 Tất cả các loại pháo khi bắn trục lòng nòng cần phải chiếm một vị trí xác định so với mục tiêu. Tập hợp tất cả các động tác để cấp cho nòng một hướng được yêu cầu trong không gian được quy ước gọi là ngắm pháo. Trong quá trình ngắm, nòng được cấp cho các dịch chuyển góc ở các mặt phẳng đứng và nằm ngang phù hợp với các số liệu ban đầu được tính toán khi chuẩn bị bắn. Sự thay đổi vị trí của nòng được thực hiện nhờ các truyền động ngắm, còn hướng của nó được đảm bảo và được kiểm soát bởi khí tài ngắm [52], [53].
Nội dung chương này trình bày tổng quan về chuyển động ngắm của pháo PKTT. Đi sâu phân tích chuyển động ngắm của pháo PPK 37mm-2N, các yêu cầu và điều kiện làm việc. Tổng quan về ĐLH và ổn định của các chuyển động ngắm pháo, phân tích các công trình nghiên cứu có liên quan. Trên cơ sở lý thuyết ổn định chuyển động của các cơ hệ được điều khiển, cụ thể hóa bài toán và các nội dung nghiên cứu cần giải quyết.
Chuyển động ngắm của pháo Phòng không tầm thấp Pháo PKTT có khả năng tiêu diệt các mục tiêu bay thấp và cực thấp ở cự ly ngắn và trung bình. Tùy theo yêu cầu, đặc điểm và nhiệm vụ tác chiến, pháo PKTT có thể được thiết kế có dạng bán cố định (ZU23mm-2N, PPK 35mm- 2N, PPK 37mm-2N) hoặc trên xe tự hành (ZSU 23-4). Một số pháo hạm ngoài nhiệm vụ chính là tiêu diệt mục tiêu mặt đất, mặt nước cũng có khả năng tác chiến, tiêu diệt các mục tiêu bay thấp (25mm - 2M/3M; AK230; AK630. Pháo PKTT thường được thiết kế tự động, nhiều nòng và có thể bắn liên thanh.
Đạn pháo được sử dụng là các loại đạn không điều khiển. Với các loại pháo này, độ chính xác và tính ổn định của các chuyển động ngắm trong quá trình bắn luôn là yếu tố quan trọng, quyết định đến độ chính xác bắn. Chuyển động ngắm của pháo bao gồm hai kênh: kênh tầm và kênh hướng luan an 6 (phương vị). Trong quá trình ngắm, các chuyển động này có nhiệm vụ đưa trục nòng pháo chiếm một vị trí nhất định trong không gian so với mục tiêu để giải quyết nhiệm vụ bắn trúng.
Chuyển động ngắm tầm và ngắm hướng của pháo Các chuyển động ngắm của pháo được thực hiện nhờ các hệ truyền động ngắm và được chia làm hai thành phần: hệ truyền động ngắm tầm (hệ truyền động tầm) và hệ truyền động ngắm hướng (hệ truyền động hướng). Trường hợp chung, hệ truyền động ngắm bao gồm các thành phần [52], [53]: - Cơ cấu ngắm: Là một bộ truyền lực từ phần động cơ (hoặc tay quay) của truyền động ngắm tới khối tầm và khối hướng của pháo. Cơ cấu ngắm thường là các hệ truyền lực cơ khí (hệ dẫn động cơ khí). - Truyền động ngắm: Dùng để đưa cơ cấu ngắm vào hoạt động.
Truyền động ngắm có thể được thực hiện bằng tay hoặc từ bộ truyền động lực (điện, thủy lực). - Hệ thống điều khiển: Đảm bảo các chế độ làm việc truyền động. Hệ Truyền động ngắm của một số pháo Phòng không tầm thấp Pháo phòng không ZU 23-2: Pháo PK ZU23-2N có kết cấu gồm hai nòng pháo cỡ đạn 23 mm. Máy tự động hoạt động theo nguyên lý trích khí.
Pháo có tốc độ bắn lý thuyết 2. Truyền động ngắm của pháo PK ZU 23-2N nguyên bản được thực hiện bằng tay, dẫn ngắm bằng kính ngắm quang - cơ. Gần đây, một số phiên bản hiện đại hóa cho pháo PK ZU23-2 đã được giới thiệu. Hệ truyền động ngắm pháo được thay thế bằng hệ truyền động lực (điện), dẫn ngắm bằng khí tài quang điện tử.
luan an 7 (a) Pháo PK ZU 23-2 nguyên bản (b) Pháo PK ZU 23-2 hiện đại hóa Hình 1. Pháo phòng không ZU 23-2 Một số công trình nghiên cứu trong nước nhằm mục đích hiện đại hóa pháo PK Zu23-2 trang bị cho nhiều lực lượng khác nhau cũng đã được thực hiện [14], [21], [22], [31]. Các phiên bản hiện đại hóa do Việt Nam cải tiến cũng đã sử dụng hệ truyền động điện và dẫn ngắm bằng khí tài quang điện tử. Pháo phòng không 35mm-2N: Pháo PK 35mm Oerlikon có kết cấu gồm hai nòng cỡ 35mm, tốc độ bắn lý thuyết 550 phát/phút, tầm bắn biệu quả 4000m.
Pháo được thiết kế có dạng bán cố định. Ngoài ra, một số phiên bản tự hành cũng đã được giới thiệu. Hệ truyền động ngắm của pháo PK 35mm sử dụng hệ truyền động lực, dẫn ngẵm bằng khí tài Radar và có dự phòng khí tài quang điện tử. (a) Pháo PK 35mm Oerlikon (b) Pháo PK35mm tự hành Type 90 Hình 1.
Pháo phòng không 35mm Pháo Phòng không tự hành ZSU 23-4: Pháo PK tự hành ZSU 23-4 có kết cấu gồm 4 nòng cỡ 23mm, tốc độ bắn lý thuyết đạt 3000-4000 phát/phút, tầm bắn hiệu quả 2500m. Pháo được lắp đặt luan an 8 trên xe tự hành bánh xích. Hệ truyền động ngắm pháo sử dụng hệ truyền động thủy lực (có dự phòng bằng tay), dẫn ngắm bằng khí tài Radar. Hiện nay, một số phiên bản hiện đại hóa ZSU 23-4 đã thay thế khí tài dẫn ngắm Radar thế hệ cũ bằng khí tài quang điện tử [36].
(a) Pháo PK ZSU 23-4 nguyên bản (b) Phiên bản HĐH PPK ZSU 23-4 Hình 1. Tổ hợp pháo PK tự hành ZSU 23-4 Tổ hợp pháo 23mm-2 trên tàu Phiên bản hiện đại hóa pháo 23mm-2 do Israel cải tiến lắp đặt trên tàu Cảnh sát biển Việt Nam được trình bày trên Hình 1. Hệ truyền động ngắm của pháo sử dụng hệ truyền động điện, dẫn ngắm bằng khí tài quang điện tử. Gần đây, các nhà khoa học trong nước cũng đã và đang từng bước cải tiến pháo ZU 23mm-2 lắp đặt trên tàu Cảnh sát biển [25], [31] (Hình 1.
Ngoài các tính năng tương tự các tổ hợp do Israel phát triển. Pháo 23mm-2 do Việt Nam cải tiến còn trang bị hệ thống tự động ổn định đường ngắm và đường bắn. (a) Zu 23-2 do Israel cải tiến (b) Zu 23-2 do Việt Nam cải tiến Hình 1. Tổ hợp pháo 23mm-2 trên tàu luan an 9 Pháo tự động 25mm (2M/3M) Pháo tự động 25mm (2M/3M) là loại pháo được trang bị phổ biến trên các tàu Cảnh sát biển Việt Nam hiện nay.
Pháo có kết cấu hai nòng dọc, cỡ nòng 25mm. Hệ truyền động ngắm sử dụng hệ truyền động thủy lực (có dự phòng bằng tay), dẫn ngắm bằng kính ngắm cơ. Tổ hợp pháo 25mm trên tàu Tổ hợp pháo AK 230 Pháo AK 230 có kết cấu hai nòng cỡ 30mm. Hệ truyền động ngắm của pháo sử dụng hệ truyền động lực (điện), dẫn ngắm bằng khí tài Radar.
Hiện nay, Viện Kỹ thuật Hải quân Việt Nam đã và đang hiện đại hóa, thay thế hệ truyền động lực ngắm pháo bằng hệ truyền động thủy lực, dẫn ngắm bằng khí tài quang điện tử. (a) AK230 nguyên thủy (b) AK230 do Việt Nam hiện đại hóa Hình 1. Tổ hợp pháo AK 230 trên tàu Hải quân Bên cạnh các loại pháo PKTT truyền thống. Hiện nay, một số tổ hợp pháo PKTT hiện đại đã được một số quốc gia giới thiệu: Tổ hợp PANTSYR S/S1, TUNGUSKA của Nga; LAV-AD của Mỹ; TPK 641 VPC và TPK 640 CPL của Pháp….
Các tổ hợp này đều sử dụng hệ truyền động lực cho các chuyển động ngắm, dẫn ngắm bằng khí tài điều khiển.2 Chuyển động ngắm của pháo phòng không 37mm-2N cải tiến Pháo phòng không 37mm-2N kiểu 37mm-K65 do Trung Quốc sản xuất. Đây là loại pháo bắn liên thanh, máy tự động hoạt động theo nguyên lý nòng lùi, tốc độ bắn lý thuyết 160-180 phát/phút, tầm bắn hiệu quả 3. (a) Khẩu đội pháo PK 37mm-2N (b) cPPK 35mm-2N bán tự động Hình 1. Pháo phòng không 37mm-2N Pháo PK 37mm-2N có uy lực lớn, gọn nhẹ, cơ động nhanh do đó nó được sử dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Ở Việt Nam, PPK 37mm-2N được đưa vào trang bị từ đầu những năm 1970. Hiện nay, nó vẫn giữ được vị trí quan trọng trong lực lượng PK quốc gia, được trang bị ở các đơn vị PKTT của Quân chủng Phòng không - Không quân và PK lục quân thuộc các Quân khu, Quân đoàn. Đại đội PPK 37mm-2N bán tự động trang bị khí tài điều khiển Trong những năm gần đây, PPK 37mm-2N đã được quân đội ta hiện đại hóa, trang bị khí tài điều khiển đưa vào trang bị phục vụ sẵn sàng chiến đấu (Hình 1. luan an 11 Với việc trang bị khí tài điều khiển, PPK 37mm-2N hiện nay có thể tác chiến trong cả điều kiện ban ngày và ban đêm với độ chính xác và hiệu quả tiêu diệt mục tiêu cao hơn.
Tuy nhiên, cũng như các khẩu đội PPK 37mm-2N nguyên bản, các hệ tryền động ngắm của PPK 37mm-2N bán tự động vẫn được thực hiện bằng tay, thao tác bởi hai pháo thủ. Thao tác ngắm bằng tay của PPK 37mm-2N Trong chiến tranh hiện đại, mục tiêu thường có khả năng cơ động nhanh với vận tốc lớn. Để nâng cao hiệu quả chiến đấu đối với các loại mục tiêu này, hiện nay PPK 37mm-2N tiếp tục được cải tiến trang bị hệ truyền đông lực (động cơ điện) cho các hệ truyền động ngắm. Động cơ truyền Động cơ truyền động hướng động tầm Hình 1.
Hệ truyền động lực ngắm của PPK 37mm-2N cải tiến Các hệ truyền ngắm được trang bị hệ truyền động lực, dẫn động tự động theo phần tử mục tiêu đã được tính toán bởi khí tài điều khiển sẽ nâng cao được tốc độ bám, nâng cao độ chính xác ngắm, giảm số lượng pháo thủ tham gia luan an 12 chiến đấu trực tiếp trên pháo, giảm xác xuất thương vong đồng thời giảm sự phục thuộc vào trình độ yếu lĩnh của pháo thủ thao tác ngắm. Hệ truyền động ngắm của pháo phòng không 37mm-2N cải tiến Các hệ truyền động ngắm của PPK 37mm-2N nguyên bản sử dụng các hệ truyền động bánh răng thông thường, độ chính xác không cao, kết cấu phức tạp [7], [34], [35], [38], [56], [58], [59]. Việc sử dụng nhiều cặp bánh răng thông thường dẫn đến tồn tại khe hở cạnh răng giữa các cặp truyền, ảnh hưởng đến chất lượng truyền động, đồng thời gây ra các chuyển động lắc quanh trục tầm và trục hướng khi bắn, giảm độ chính xác ngắm bắn khi bắn loạt. Khi nghiên cứu tích hợp hệ truyền động cơ-điện cho pháo, công trình khoa học [49] đã nghiên cứu tính toán, thiết kế hệ truyền động ngắm cho pháo sử dụng động cơ Servo và hệ truyền cơ khí độ chính xác cao kết hợp các phương pháp khử khe hở cạnh răng.