I. Tổng Quan Hệ Thống Máy Bắn Pháo Hoa Tự Động Giới Thiệu 55 ký tự
Bắn pháo hoa là một phần không thể thiếu trong các dịp lễ lớn ở Việt Nam. Các phương pháp bắn hiện tại, bao gồm bắn tầm thấp tự động, tầm cao điều khiển bằng tay và tầm cao tự động theo lập trình, vẫn còn tồn tại những hạn chế nhất định. Cụ thể là, chúng đòi hỏi trận địa lớn, tốn nhiều nhân công và thời gian. Điều này thúc đẩy sự cần thiết phải phát triển một phương pháp bắn mới, khắc phục các vấn đề này. Đề tài "Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy bắn pháo hoa tự động" ra đời nhằm giải quyết nhu cầu này. Luận văn này xây dựng nguyên lý hoạt động và chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống, định hướng cho công tác thiết kế, chế tạo và thử nghiệm mô hình thực nghiệm tỷ lệ 1:2 để đánh giá tính đúng đắn của việc lựa chọn nguyên lý hệ thống. Theo tác giả Đặng Hữu Phước, luận văn được thực hiện với sự giúp đỡ của PGS-TS Phạm Huy Hoàng và các chuyên gia của Viện Vũ Khí - Tổng Cục CNQP.
1.1. Các Phương Pháp Bắn Pháo Hoa Truyền Thống Hiện Nay
Hiện nay, có 3 phương pháp bắn pháo hoa chính. Bắn pháo hoa tầm thấp tự động sử dụng hỏa thuật với các ống phóng được liên kết bằng dây cháy. Bắn pháo hoa tầm cao điều khiển bằng tay dùng kích hoạt điện, linh hoạt nhưng tốn nhân công. Bắn pháo hoa tầm cao tự động điều khiển bằng máy tính, tự động hóa cao nhưng độ tin cậy chưa cao và triển khai còn cồng kềnh. Việc tổ chức bắn pháo hoa tầm thấp phải theo quy trình và quy định của nhà sản xuất để mạch băn được tự động theo một kịch bản chương trình và thời gian đặt ra. Các phương pháp này đều có ưu và nhược điểm riêng, nhưng đều đòi hỏi không gian lắp đặt lớn và chi phí cao.
1.2. Ứng Dụng Tự Động Hóa Trong Các Loại Vũ Khí Hiện Đại
Trong lĩnh vực vũ khí, tự động hóa bắn và nạp đạn được thực hiện nhờ năng lượng khí thuốc hoặc năng lượng điện từ bên ngoài. Các hệ thống như Minigun và pháo Vulcan sử dụng khối quay nhiều nòng và động cơ điện để đạt tốc độ bắn cao. Máy tự động của chúng có khối quay nhiều nòng và nhiều buồng đạn, chế độ làm việc tự động nhờ động cơ điện. Các hệ thống này có thể là cơ sở để phát triển hệ thống bắn pháo hoa tự động. Khối nòng có các nòng được ghép dạng lông tròn, ứng với mỗi nòng là một khóa nòng trượt dọc và cùng quay với nòng. Ưu điểm lớn nhất của hệ vũ khí này là tốc độ bắn cao.
II. Vấn Đề Thách Thức Cần Thiết Kế Máy Bắn Pháo Hoa 58 ký tự
Việc tổ chức bắn pháo hoa ở TP.HCM thường xuyên diễn ra, nhưng công tác tổ chức và thu dọn còn nhiều khó khăn. Số lượng nhân công lớn, thời gian chuẩn bị kéo dài, trận địa bố trí rộng lớn và chi phí cao là những vấn đề cần giải quyết. Việc nghiên cứu thiết bị tự động nạp đạn cho pháo hoa tầm cao là hướng đi phù hợp. Luận văn tập trung vào đạn số 5, loại đạn được sử dụng phổ biến nhất. Do chỉ là bước nghiên cứu đầu tiên, luận văn hướng đến nghiên cứu xây dựng thiết bị bắn cho đạn số 5, đây cũng là loại đạn được sử dụng nhiều nhất trong một trận địa. Cần có sự kết hợp nhiều hệ thống lại với nhau để tạo ra một trận địa bắn pháo hoa tổng thể.
2.1. Thực Trạng Tổ Chức Bắn Pháo Hoa Tầm Cao Tại TP.HCM
Hàng năm, TP.HCM tổ chức nhiều đợt bắn pháo hoa tầm cao. Tuy nhiên, việc này đòi hỏi số lượng lớn nhân công tham gia chuẩn bị và thu dọn. Thời gian chuẩn bị kéo dài, đặc biệt là tại thực địa. Trận địa cần rộng lớn, gây khó khăn trong việc tìm địa điểm phù hợp. Chi phí cho mỗi trận địa bắn cũng rất cao. Chi phí trung bình cho một cuộc bắn khoảng 900 triệu đồng (năm 2013). Do đó, việc tự động hóa quy trình này là vô cùng cần thiết.
2.2. Nghiên Cứu Thiết Bị Bắn Pháo Hoa Tự Động Hướng Đi Mới
Nghiên cứu thiết bị bắn pháo hoa tự động nạp đạn là một hướng đi mới, phù hợp với xu hướng tự động hóa. Điều này góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu chuyên môn. Việc này phù hợp với định hướng phát triển tự động hóa của chủ trương nhà nước trong phục vụ quốc phòng và dân sinh. Nếu thành công, sản phẩm sẽ tạo ra phương pháp bắn pháo hoa tự động mới với ưu điểm riêng biệt, giúp các nhà tổ chức có thêm lựa chọn phù hợp với điều kiện cụ thể.
III. Phương Pháp Thiết Kế Nguyên Lý Hoạt Động Hệ Thống 52 ký tự
Việc thiết kế hệ thống máy bắn pháo hoa tự động nạp đạn đòi hỏi nhiều nguyên lý khác nhau. Quan trọng nhất là đảm bảo buồng đốt kín và bền, cùng với nòng đủ dài để gia tốc đạn. Cần khảo sát hệ thống hiện có để chọn phương án thiết kế hợp lý nhất. Mục tiêu là đạt thông số kỹ thuật tương đương khi bắn bằng hệ thống cổ điển. Để đảm bảo các thông số kỹ thuật của quả đạn pháo hoa khi rời nòng khi bắn bằng hệ thống tự động giống như khi bắn bằng hệ thống cổ điển. Ta cần có bước khảo sát hệ thống hiện có để chọn ra phương án thiết kế hợp lý nhất.
3.1. Khảo Sát Phát Bắn Đạn Pháo Hoa Số 5 Hiện Tại
Phân tích và đo đạc phát bắn đạn pháo hoa số 5 tại Bộ Tư Lệnh TP.HCM để thu thập dữ liệu quan trọng. Thông số kỹ thuật của súng (đường kính, chiều cao, độ dày nòng, vật liệu) và đạn (khối lượng, khối lượng liều phóng, độ cao nổ) được ghi nhận. Dữ liệu này đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế hệ thống mới. Súng có đường kính nòng 115mm, chiều cao nòng 600mm, chiều dày nòng 1mm. Đạn có khối lượng viên đạn 650g, khối lượng liều phóng (thuốc đen) 50g. Đạn nổ ở độ cao 190m.
3.2. Yêu Cầu Chung Đối Với Hệ Thống Thiết Kế
Hệ thống bắn pháo hoa tự động nạp đạn cần đáp ứng các yêu cầu sau: đảm bảo an toàn, độ tin cậy cao, dễ vận hành, giảm số lượng nhân công, tiết kiệm thời gian chuẩn bị, thu gọn trận địa và giảm chi phí. Ngoài ra, hệ thống cần tương thích với đạn pháo hoa số 5 và có khả năng điều khiển từ xa. Phải thay hệ thống bắn pháo hoa tầm cao điều khiển bằng tay, hệ thống bắn pháo hoa tự động nạp đạn nghiên cứu cần phải đáp ứng các yêu cầu trên.
IV. Giải Pháp Thiết Kế Hệ Thống Nạp Đạn Tự Động Cho Pháo Hoa 60 ký tự
Luận văn đề xuất giải pháp thiết kế hệ thống nạp đạn tự động cho pháo hoa, ứng dụng các nguyên lý từ vũ khí tự động. Cụ thể, hệ thống sử dụng cơ cấu cam thùng để nạp đạn liên tục, tăng tốc độ bắn và giảm thời gian chuẩn bị. Đồng thời, hệ thống điều khiển được thiết kế để đảm bảo an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành. Sau khi nghiên cứu máy tự động của các loại vũ khí, đặc biệt là đối với các loại vũ khí cần có tốc độ bắn cao. Điển hình cho các loại vũ khí này là Mini gun, pháo Vulcan v. Máy tự động của chúng có khối quay nhiều nòng và nhiều buồng đạn, nạp đạn tự động bằng cơ cấu cam thùng. Từ mô hình hoạt động của các hệ thống máy tự động của chúng ta có thể áp dụng vào các hệ thống tương tự.
4.1. Cơ Cấu Cam Thùng Nguyên Lý Nạp Đạn Liên Tục
Cơ cấu cam thùng được sử dụng để nạp đạn liên tục vào buồng đốt, tương tự như trong súng Minigun. Cơ cấu này giúp tăng tốc độ bắn và giảm thời gian nạp đạn. Thiết kế cần đảm bảo độ chính xác và độ bền của cơ cấu cam để tránh sai sót trong quá trình nạp đạn. Máy tự động của chúng có khối quay nhiều nòng và nhiều buồng đạn, chế độ làm việc tự động nhờ động cơ điện. Khối nòng có các nòng được ghép dạng lông tròn, ứng với mỗi nòng là một khóa nòng trượt dọc và cùng quay với nòng.
4.2. Hệ Thống Điều Khiển An Toàn và Linh Hoạt
Hệ thống điều khiển cần đảm bảo an toàn tuyệt đối trong quá trình vận hành. Các cảm biến và hệ thống khóa an toàn được tích hợp để ngăn chặn tai nạn. Hệ thống cũng cần linh hoạt để điều chỉnh tốc độ bắn và kịch bản bắn pháo hoa. Môi lửa điện để kích hoạt bắn đạn lên trời được đấu qua các hộp trung gian đến bộ điều khiến trung tâm rồi đến máy tính. Hệ thống bắn được tự động thông qua kịch bản được thiết lập bởi chương trình điều khiến trên máy tính.
V. Ứng Dụng Kết Quả Mô Hình Thử Nghiệm Tỷ Lệ 1 2 58 ký tự
Luận văn đã chế tạo mô hình thử nghiệm tỷ lệ 1:2 để đánh giá tính khả thi của thiết kế. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng các yêu cầu cơ bản. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến để hoàn thiện hệ thống máy bắn pháo hoa tự động và đưa vào ứng dụng thực tế. Project “Research, design and produce Automatic Reload Firing System” was implemented for fitting with that purpose. This thesis was build operating principle and technical targets of the system for design orientation. Produce and experiment model is design with scale 1:2 to verify the correct result of calculations, designs and production of the system.
5.1. Chế Tạo Mô Hình Thực Nghiệm và Thông Số Kỹ Thuật
Mô hình thực nghiệm tỷ lệ 1:2 được chế tạo để kiểm tra và đánh giá hiệu quả của thiết kế. Mô hình bao gồm cơ cấu cam thùng, buồng đốt và hệ thống điều khiển. Các thông số kỹ thuật của mô hình (kích thước, vật liệu, công suất động cơ) được ghi lại chi tiết. Có thể hình thành một phương pháp ban pháo hoa tự động mới có các ưu điểm riêng biệt, giúp các nhà tổ chức bắn pháo hoa có thêm sự lựa chọn trong việc tổ chức bắn pháo hoa phù hợp với những điều kiện tổ chức bắn cụ thể.
5.2. Đánh Giá Kết Quả Thử Nghiệm và Hướng Cải Tiến
Kết quả thử nghiệm cho thấy cơ cấu cam thùng hoạt động hiệu quả và hệ thống điều khiển đáp ứng yêu cầu. Tuy nhiên, cần cải thiện độ bền của cơ cấu cam và tối ưu hóa hệ thống điều khiển để tăng độ chính xác và an toàn. Cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện hệ thống và đưa vào ứng dụng thực tế trong các dịp lễ lớn. Sản phẩm của đề tài nghiên cứu được thành công.
VI. Kết Luận Tương Lai Phát Triển Pháo Hoa Kỹ Thuật Số 56 ký tự
Nghiên cứu thiết kế hệ thống máy bắn pháo hoa tự động là một hướng đi đầy tiềm năng. Việc tự động hóa quy trình bắn pháo hoa giúp giảm chi phí, tăng hiệu quả và đảm bảo an toàn. Trong tương lai, có thể phát triển các hệ thống pháo hoa kỹ thuật số với hiệu ứng đa dạng và điều khiển thông minh. Đề tài nghiên cứu một thiết bị bắn pháo hoa tự động nạp đạn, đây là một dạng sản phẩm mới, ứng dụng tự động hóa, điều này phù hợp với định hướng phát triển tự động hóa của chủ trương nhà nước trong phục vụ quốc phòng và dân sinh. Và qua đó cũng góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu chuyên môn của đội ngũ cán bộ khoa học thuộc lĩnh vực này.
6.1. Ưu Điểm Của Hệ Thống Bắn Pháo Hoa Tự Động
Hệ thống bắn pháo hoa tự động mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống. Giảm số lượng nhân công, tiết kiệm thời gian chuẩn bị, thu gọn trận địa, tăng độ an toàn và giảm chi phí là những lợi ích chính. Đồng thời, hệ thống có thể điều khiển từ xa và linh hoạt thay đổi kịch bản bắn.
6.2. Hướng Phát Triển Pháo Hoa Kỹ Thuật Số Trong Tương Lai
Trong tương lai, có thể kết hợp công nghệ số để tạo ra các hệ thống pháo hoa kỹ thuật số với hiệu ứng đa dạng và điều khiển thông minh. Sử dụng phần mềm và cảm biến để tạo ra các màn trình diễn pháo hoa độc đáo và tương tác. Điều này mở ra nhiều cơ hội sáng tạo trong lĩnh vực giải trí và nghệ thuật. Khả năng bố trí hệ thống bắn pháo hoa linh hoạt ở nhiều vị trí khác nhau (trên nên đất, dưới sông biến, trên các tòa nhà, tòa tháp) với nhiều góc độ bắn khác nhau.
