Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng một số tham số động lực, kết cấu tới giảm thanh và khả năng làm việc của đạn giảm thanh theo nguyên lý Pít tông - Xi lanh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
 VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
 VÕ THIÊN SƠN 
 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG MỘT SỐ THAM SỐ 
 ĐỘNG LỰC, KẾT CẤU TỚI GIẢM THANH 
VÀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA ĐẠN GIẢM THANH 
 THEO NGUYÊN LÝ PÍT TÔNG - XI LANH 
 Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật 
 Mã số: 62 52 01 01 
 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
 Hà Nội - 2018 
Công trình được hoàn thành tại: 
 VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
 Người hướng dẫn khoa học: 
 1. PGS. TS. Bùi Ngọc Hồi; 
 2. TS. Trần Văn Doanh. 
 Phản biện 1: GS.TS Nguyễn Hồng Lanh 
 Học viện Kỹ thuật Quân sự; 
 Phản biện 2: GS.TS Trần Văn Địch 
 Đại học Bách khoa Hà Nội; 
 Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Văn Chúc 
 Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. 
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ 
cấp Viện, họp tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. 
Vào hồi giờ ngày tháng năm 2018. 
 Có thể tìm hiểu luận án tại: 
- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự; 
 - Thư viện Quốc gia Việt Nam. 
 1 
 MỞ ĐẦU 
 Tính cấp thiết của luận án 
 Để giảm thanh cho phát bắn thường dùng súng có gắn ống giảm thanh, 
hiện nay còn có đạn giảm thanh, loại này ngăn cách không cho khí thuốc giãn 
nở va đập vào môi trường không khí thông qua kết cấu của đạn theo nguyên lý 
pít tông - xi lanh. 
 Do là loại vũ khí trang bị cho các lực lượng làm nhiệm vụ đặc biệt, bí mật 
nên các thông tin, tài liệu về vũ khí, đạn giảm thanh không được công bố và là 
bí mật của mỗi quốc gia. Cho tới nay các tài liệu có được về vũ khí, đạn giảm 
thanh chủ yếu ở dạng nguyên lý chung và giới thiệu một số thông số tính năng 
kỹ thuật. 
 Một số cơ quan nghiên cứu của quân đội thời gian qua đã nghiên cứu thiết 
kế chế thử một số sản phẩm về đạn giảm thanh, tuy nhiên kết quả đang còn rất 
hạn chế và chưa đưa được vào trang bị. Để đảm bảo vũ khí và đạn giảm thanh 
trang bị cho các lực lượng vũ trang làm nhiệm vụ đặc biệt, đặc nhiệm, tình 
báo.., rất cần có những nghiên cứu làm cơ sở chế tạo vũ khí và đạn giảm thanh 
và đảm bảo trang bị cho bộ đội. 
 Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng cơ sở lý luận cho việc tính toán, thiết kế, 
chế tạo đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xi lanh sơ đồ thuận (đạn giảm 
thanh pít tông - xi lanh) dùng cho súng ngắn cỡ nhỏ (dưới 7,62 mm); 
 Nội dung nghiên cứu của luận án: Nghiên cứu mô hình kết cấu động lực 
học, nguyên lý làm việc và giảm thanh của đạn pít tông - xi lanh. Làm rõ sự 
khác biệt của thuật phóng trong đạn pít tông - xi lanh so với đạn thông thường. 
Trên cơ sở đó hoàn thiện bài toán thuật phóng trong cho đạn giảm thanh pít 
tông - xi lanh. Xây dựng biểu thức xác định mối liên hệ giữa các tham số động 
lực học, tham số kết cấu và nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số tới khả năng 
làm việc và giảm thanh của đạn. 
 Nghiên cứu thực nghiệm xác định tốc độ của đầu đạn, áp suất trong lòng 
xi lanh khi bắn, cường độ âm thanh, cự ly sát thương, uy lực của đầu đạn. 
 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông 
- xi lanh sơ đồ thuận, dùng cho súng ngắn cỡ nhỏ dưới 7,62 mm. Phạm vi 
nghiên cứu là xây dựng mô hình nguyên lý kết cấu đạn giảm thanh pít tông - xi 
lanh phù hợp với yêu cầu tác chiến của bộ đội đặc nhiệm và điều kiện công 
nghệ chế tạo của Việt Nam. 
 Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết: Xây dựng mô hình kết 
cấu đạn giảm thanh pít tông - xi lanh, thiết lập mô hình toán, dùng phương pháp 
giải tích kết hợp với ứng dụng các phần mềm và công cụ mô phỏng nghiên cứu 
ảnh hưởng của một số tham số động lực học và kết cấu chính tới khả năng làm 
việc và giảm thanh của đạn. Nghiên cứu thực nghiệm: Xây dựng cơ sở lý luận 
 2 
nghiên cứu thực nghiệm về làm việc và giảm thanh của đạn. Trong đó có việc 
chế tạo mẫu đạn giảm thanh pít tông - xi lanh và đo đạc thử nghiệm. 
 Ý nghĩa khoa học của luận án 
 - Phân tích, đánh giá và xây dựng kết cấu, làm rõ nguyên lý giảm thanh 
của đạn pít tông - xi lanh. Bổ sung, hoàn thiện, xây dựng bài toán thuật phóng 
trong của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh. Xây dựng thuật toán phần tử hữu 
hạn (PTHH) và chương trình tính toán phân tích động lực học đạn giảm thanh 
pít tông - xi lanh khi bắn. Khảo sát đánh giá ảnh hưởng một số yếu tố kết cấu 
và động lực tới khả năng làm việc và giảm thanh của đạn khi bắn. 
 Ý nghĩa thực tiễn của luận án: Chế tạo mẫu đạn giảm thanh pít tông - xi 
lanh với kết cấu mới bằng vật tư và công nghệ trong nước. Mở ra khả năng chế 
tạo, sản xuất trang bị cho bộ đội đặc nhiệm và các nhiệm vụ đặc biệt. 
 Bố cục của luận án gồm phần mở đầu, kết luận và 4 chương được trình 
bày trong 122 trang. 
 Chương 1 
 TỔNG QUAN VỀ ĐẠN GIẢM THANH THEO 
 NGUYÊN LÝ PÍT TÔNG - XI LANH 
1.1. Tổng quan về đạn giảm thanh pít tông - xi lanh sơ đồ thuận 
 Bản chất của giải pháp giảm tiếng nổ đầu nòng theo nguyên lý pít tông - 
xi lanh là phong tỏa khí thuốc không cho thoát ra ngoài sau khi thực hiện phát 
bắn, tích trữ phần áp suất dư thừa của phát bắn ở trong lòng vỏ đạn. 
 Khi bộ phát hoả làm việc tạo ra tia lửa mồi cháy cho thuốc phóng, thuốc 
phóng cháy tạo ra sản phẩm khí có nhiệt độ, áp suất cao làm pít tông chuyển 
động mang đầu đạn chuyển động theo, khi vai của pít tông chạm vào gờ của vỏ 
đạn thì dừng lại và bịt kín khí thuốc không cho thoát ra ngoài, đầu đạn tiếp tục 
chuyển động nhờ động năng nhận được từ sự va đập của pít tông vào gờ chặn 
của xi lanh. 
 Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý đạn giảm thanh kiểu pít tông thuận 
 Nguyên lý làm việc của hệ vũ khí đạn pít tông - xi lanh theo kiểu sơ đồ 
thuận đều giống nguyên lý làm việc của hệ súng, pháo thông thường thuộc hệ 
nhiệt động kín. So với súng, pháo thông thường thuộc hệ nhiệt động kín, hệ vũ 
khí đạn pít tông không tồn tại thời kỳ tác dụng sau cùng của khí thuốc lên đáy 
đạn cũng như đáy nòng, quá trình nhiệt động xảy ra trong hệ kín hoàn toàn từ 
đầu đến cuối của hiện tượng bắn. Các quy luật cháy tạo khí của thuốc phóng, 
 3 
các quy luật vật lý cơ bản của hiện tượng bắn trong nòng súng thông thường 
đều đúng đối với hệ vũ khí này. 
1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu các loại đạn giảm thanh 
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 
 Liên Xô đã chế tạo một số mẫu đạn giảm thanh: 
 - Đạn giảm thanh 7,62 mm SP3 dùng cho súng ngắn hai nòng MSP 
 Hình 1.8. Đạn giảm thanh 7,62 SP3 và súng MSP 
 Loại đạn SP3 có thành vỏ đạn mỏng nên áp suất dư trong vỏ đạn sau khi 
bắn còn rất lớn, khả năng bịt kín khí thuốc hạn chế nên tiếng nổ đầu nòng vào 
khoảng 125 dB. Sau khi bắn phải chờ 710 phút mới được phép rút vỏ đạn để 
thay viên đạn khác 
 - Đạn giảm thanh 7,62 mm SP-4 dùng cho súng trên dao NRS-2, súng 
ngắn nạp đạn tự động PSS. Đạn SP-4 có chiều dài 41,36mm, đường kính vỏ 
đạn lớn nhất 11,88 mm. Đầu đạn có hình trụ, chiều dài 28,4mm, đường kính 
7,62mm, khối lượng đầu đạn 10,07 gam, âm thanh đầu nòng khi bắn 124 dB. 
 1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 
 Khoa Vũ khí học viện KTQS đã nghiên cứu thiết kế thành công đạn kéo 
dây mồi bắn trên súng ngắn cầm tay theo nguyên lý pít tông - xi lanh sơ đồ 
ngược: khối lượng đạn 179gam, sơ tốc 86 m/s kéo dây mồi đường kính 2,5mm. 
 Trên cơ sở đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xi lanh sơ đồ thuận, 
Viện Tên lửa đã thiết kế chế thử súng ngắn siêu nhỏ giảm thanh bắn gần theo 
nguyên lý pít tông-xylanh. Đây là dạng kết hợp giữa đạn và nòng súng để tạo ra 
hiệu ứng giảm thanh khi bắn 
 Viện Vũ khí /Trung tâm KH-CN quân sự thực hiện đề tài “Nghiên cứu 
thiết kế chế thử súng côn quay và đạn triệt âm kiểu PZAM âm thanh đầu nòng 
132 dB, việc nghiên cứu cũng mới dừng lại thử nghiệm ban đầu. 
 Viện Vũ khí /TCCNQP thực hiện đề tài nghiên cứu “Thử nghiệm và hoàn 
thiện công nghệ chế tạo súng và đạn cối triệt âm 50mm”, sử dụng nguyên lý pít 
tông - xi lanh ngược, đã hoàn thành các chỉ tiêu về tính năng kỹ chiến thuật [3] 
và đã được đưa vào sản xuất loạt 0. 
 4 
 Nhìn chung các công trình nghiên cứu, thiết kế chế tạo đạn giảm thanh 
theo nguyên lý pít tông - xi lanh thuận trong nước mới dừng lại ở dạng sản 
phẩm chế mẫu, chưa sản xuất loạt đưa vào trang bị. Đặc biệt, cơ sở khoa học 
phục vụ cho tính toán thiết kế, chế tạo đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - 
xi lanh chưa được hoàn thiện và đầy đủ, các tham số thiết kế chủ yếu dựa vào 
mẫu, bởi vậy các kết quả đạt được còn rất hạn chế. 
1.4. Các kết quả đạt được và những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu 
1.4.1. Các kết quả nghiên cứu đã đạt được 
 Các công trình nghiên cứu về đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xi 
lanh của nước ngoài mà ta có được hiện nay, chủ yếu là giới thiệu về thông số 
kỹ thuật, các cơ sở khoa học phục vụ cho nghiên cứu tính toán thiết kế đều 
không được công bố và chưa có tài liệu giới thiệu. 
 Việc tiếp cận các kết quả nghiên cứu về đạn giảm thanh của nước ngoài 
vẫn còn hạn chế. Các nhà khoa học trong nước đã quan tâm và có những đóng 
góp nhất định trong việc xây dựng cở sở khoa học tính toán thiết kế súng và 
đạn giảm thanh thông qua một số đề tài nghiên cứu thiết kế chế tạo các sản 
phẩm cụ thể theo mẫu hoặc theo mẫu nguyên lý của nước ngoài. 
1.4.2. Những vấn đề luận án tập trung nghiên cứu 
 - Nghiên cứu các loại kết cấu của đạn, khả năng đóng kín của hệ để tạo ra 
hiệu ứng giảm thanh; phân tích động học kết cấu để đảm bảo bịt kín khí thuốc 
trong quá trình chuyển động và đóng kín của pít tông khi bắn; 
 - Cơ sở lý thuyết tính toán thuật phóng trong và phương pháp giải bài toán 
thuật phóng trong cho đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xi lanh. Xác 
định một số thông số thuật phóng làm cơ sở cho việc nghiên cứu tính toán, lựa 
chọn các thông số thiết kế. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tham số động lực 
học, tham số kết cấu tới khả năng làm việc và giảm thanh của đạn. 
 - Nghiên cứu thực nghiệm xác định các tham số động lực học như sơ tốc, 
áp suất, uy lực, cự ly sát thương, âm thanh..., tham số kết cấu như liên kết pít 
tông - xi lanh, độ bền của vỏ đạn (xilanh); biến dạng, bịt kín của pít tông đến 
giảm thanh của đạn. 
 Kết luận chương 1 
 Giảm thanh bằng đạn theo nguyên lý pít tông - xi lanh hoàn toàn khác với 
các phương pháp giảm thanh bằng ống giảm thanh. Đạn giảm thanh pít tông - 
xi lanh có khả năng giảm thanh tốt nhưng vẫn đảm bảo được các chỉ tiêu về sát 
thương, tiêu diệt mục tiêu trong cự ly cho phép. Loại vũ khí này phù hợp với 
nhiệm vụ của bộ đội đặc nhiệm vì có kết cấu nhỏ gọn, thuận tiện trong ngụy 
trang khi làm nhiệm vụ, đặc biệt là âm thanh khi bắn nhỏ giúp xạ thủ ẩn mình 
tốt hơn trước đối phương. 
 5 
 Chương 2 
 XÂY DỰNG MÔ HÌNH KẾT CẤU VÀ CƠ SỞ 
 TÍNH TOÁN, KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC 
 ĐẠN GIẢM THANH PÍT TÔNG - XI LANH 
2.1. Cơ sở lý thuyết nghiên cứu khả năng làm việc cho đạn giảm thanh pít 
tông - xi lanh 
 Nghiên cứu về khả năng làm việc của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh, 
bản chất là nghiên cứu về quá trình động học của phát bắn bao gồm: Quá trình 
cháy tạo khí sinh công của thuốc phóng; biến dạng của gờ pít tông giải phóng 
liên kết với xi lanh; chuyển động của pít tông + đầu đạn trong lòng xi lanh; va 
đập, biến dạng của pít tông, xi lanh khi vai pít tông va chạm vào gờ chặn của xi 
lanh tạo hiệu ứng giảm thanh; động năng ban đầu cần thiết để đầu đạn chuyển 
động đến mục tiêu. Các quá trình trên có quan hệ chặt chẽ với nhau, bài toán 
động học của phát bắn cũng chính là bài toán nghiên cứu cơ sở lý thuyết và 
phương pháp giải bài toán thuật phóng trong của đạn giảm thanh pít tông - xi 
lanh. 
2.1.1. Xây dựng mô hình, kết cấu đạn giảm thanh pít tông - xi lanh 
 Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về đạn giảm thanh, luận án xây dựng 
mô hình kết cấu nghiên cứu là đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xi lanh 
sơ đồ thuận, sử dụng cho súng ngắn kiểu côn quay (hình 2.1). 
 Kết cấu của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh gồm: Xi lanh là chi tiết hình 
ống trụ dày, đáy có ren để lắp với bộ phát hỏa và bậc giữ (a) để lắp với gờ pít 
tông (c), trước có lỗ và bậc chặn (d) để giữ pít tông; bộ phát hỏa (5) bao gồm: 
Thân, chốt trung gian, hạt lửa và nắp đậy; pít tông hình trụ có gờ (c) để liên kết 
với bậc giữ của xi lanh (a), trên có trụ để gắn với đầu đạn, bên trong rỗng làm 
buồng chứa thuốc phóng; đầu đạn có lỗ để gắn với trụ đầu pít tông. 
 6 
 Khi bộ phát hỏa (5) làm việc tạo ra tia lửa mồi cháy cho thuốc phóng (4), 
thuốc phóng cháy tạo ra sản phẩm khí có nhiệt độ cao, áp suất lớn, áp suất tăng 
nhanh và giãn nở sinh công, đến khi đủ lực gây biến dạng gờ pít tông, làm mất 
liên kết giữa pít tông (3) và xi lanh (1), pít tông chuyển động mang đầu đạn 
chuyển động theo, khi vai pít tông chạm vào bậc chặn của xi lanh (1) thì dừng 
lại và bịt kín khí thuốc không cho thoát ra ngoài, đầu đạn (2) tách liên kết với 
pít tông tiếp tục chuyển động đến mục tiêu nhờ động năng va đập của pít tông 
vào gờ chặn của xi lanh. 
2.1.2. Cơ sở tính toán thuật phóng trong của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh 
 Hiện tượng bắn của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh chia làm 4 thời kỳ 
 Thời kỳ sơ bộ: Từ khi liều thuốc phóng được mồi cháy cho đến khi pít 
tông bắt đầu giải phóng khỏi liên kết giữa gờ pít tông và xi lanh. Khi bắn dưới 
tác dụng của cơ cấu phát hỏa, hạt lửa làm việc tạo ra xung lửa đốt cháy thuốc 
phóng. Thuốc phóng cháy tạo ra sản phẩm cháy có nhiệt độ cao, áp suất tăng 
nhanh trong buồng đốt. Quá trình chuyển động của pít tông xảy ra khi áp suất 
đạt đến giá trị p0 đủ để làm biến dạng gờ pít tông giải phóng liên kết giữa gờ pít 
tông với xi lanh, áp suất p0 được gọi là áp suất tống đạn hay áp suất ban đầu. 
 Hình 2.3. Mô tả các thời kỳ làm việc của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh 
 Đặc điểm của thời kỳ sơ bộ là tính chất phức tạp của quá trình phá vỡ liên 
kết giữa gờ pít tông với xi lanh. Quá trình này xảy ra rất nhanh gần như tức thời 
và phụ thuộc vào cấu tạo của buồng đốt, liên kết của pít tông với xi lanh, kích 
thước gờ pít tông và vật liệu làm pít tông cũng như quy luật thay đổi của áp 
suất khí thuốc trong buồng đốt. Ta có thể giả thiết thời kỳ sơ bộ xảy ra tức thời, 
do đó trong thời kỳ này thuốc phóng cháy trong thể tích không đổi, áp suất tăng 
lên đạt giá trị p0 và pít tông chưa chuyển động. 
 Thời kỳ thứ nhất: được tính từ khi pít tông bắt đầu được giải phóng đến 
khi thuốc phóng cháy hết. Khi pít tông được giải phóng hoàn toàn khỏi liên kết 
với xi lanh, quá trình cháy của thuốc phóng không ngừng tăng lên và nhanh 
chóng đạt giá trị áp suất cực đại pmax. Sau khi qua điểm cực đại pmax, tốc độ 
chuyển động của pít tông +đầu đạn tăng nhanh. 
 Thời kỳ thứ hai: được tính từ khi thuốc phóng cháy hết cho tới khi vai pít 
tông tì vào bậc chặn của xi lanh. Sau khi thuốc phóng cháy hết, quá trình tạo 
 7 
khí chấm dứt, nhưng khí thuốc vẫn còn dự trữ năng lượng lớn, tiếp tục giãn nở 
sinh công làm tăng tốc độ chuyển động của pít tông. Pít tông mang đầu đạn 
vẫn tiếp tục chuyển động trên đoạn đường còn lại trước khi pít tông dừng lại do 
chạm vào bậc chặn của xi lanh, quá trình này xảy ra rất nhanh, có thể bỏ qua 
tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua thành xi lan ... h khác nhau rõ rệt, còn đáp ứng về ứng suất hầu như 
thay đổi rất ít. Điều này cho thấy, đối với kết cấu xi lanh, giải pháp thay đổi vật 
liệu để nhằm giảm ứng suất trong xi lanh là không hiệu quả. 
3.3.2. Ảnh hưởng của áp suất khí thuốc 
 Bảng 3.3. Tóm tắt các giá trị lớn nhất về biến dạng và ứng suất 
 m a x m a x m a x [N/m2] max [N/m2] 
  rA  zA  zA  tdB
p1 8,122.10-6 1,880.10-7 63,7211.104 177,70.106 
p2 4,061.10-6 0,940.10-7 31,8606.104 88,85.106 
p3 12,183.10-6 2,821.10-7 95,5817.104 266,55.106 
 Tính toán với 3 trường hợp áp suất, biểu đồ áp suất, thời gian đạt đỉnh xung 
và tổng thời gian tải tác dụng như nhau, song áp suất lớn nhất tương ứng 
 max2 , maxmax , maxmax . 
pp1343kG11 / cm pp0,5p221 pp1,5p331 
 Hình 3.18. Đáp ứng biến dạng hướng kính, dọc trục tại điểm A 
 Nhận xét: Khi áp suất lớn nhất tăng, thời điểm ứng suất đạt lớn nhất và 
tổng thời gian duy trì áp suất trong xi lanh như nhau thì ứng suất và biến dạng 
tại các điểm tính cũng tăng, còn sau thời điểm đạt giá trị lớn nhất thì chúng vẫn 
thay đổi theo quy luật như trên (áp suất lớn thì ứng suất và biến dạng cũng lớn). 
3.3.3. Ảnh hưởng của đường kính trong xi lanh 
 Đường kính trong xi lanh là d, để xem xét ảnh hưởng của đường kính 
trong đến đáp ứng động của xi lanh, vớiđiều kiện các thông số không đổi, ngoại 
 -3 -3 -3
trừ d thay đổi: d1 = 7,5.10 m, d2 = 8,0.10 m (bài toán cơ bản), d3 = 8,5.10 m. 
 Bảng 3.4. Tóm tắt các giá trị lớn nhất về biến dạng và ứng suất 
 [N/m2] [N/m2] 
 -6 -7 4 6
 d1 8,256.10 2,357.10 60,6438.10 171,72.10 
 -6 -7 4 6 
 d2 8,122.10 1,880.10 63,7211.10 177,70.10
 -6 -7 4 6
 d3 8,418.10 2,957.10 66,1517.10 184,80.10 
 19 
 Nhận xét: Khi áp lực lớn nhất tăng, thời điểm ứng suất đạt lớn nhất và 
tổng thời gian duy trì áp suất trong xi lanh như nhau thì ứng suất và biến dạng 
tại các điểm tính cũng thay đổi. Để tăng độ bền không thể tăng độ dày của thành 
xi lanh mà phải có các biện pháp khác như lựa chọn các mác thép và phương 
pháp nhiệt luyện. 
 Kết luận chương 3 
 - Thiết lập được mối liên hệ giữa áp suất và vận tốc chuyển động của pít 
tông + đầu đạn thay đổi theo thời gian t trong chiều dài hành trình l của xi lanh, 
làm cơ sở để tính toán độ bền, kết cấu của đạn và xác định vận tốc ban đầu của 
đầu đạn sau khi pít tông va đập vào gờ chặn của xi lanh. 
 - Thiết lập được phương trình và các biểu thức để khảo sát xác định ảnh 
hưởng va đập, biến dạng của pít tông - xi lanh khi bắn làm cơ sở cho lựa chọn 
vật liệu; Biến dạng của pít tông khi va đập vào gờ chặn xi lanh tạo ra khả năng 
bịt kín áp suất khí thuốc không cho thoát ra ngoài là nguyên nhân yếu tố tạo ra 
hiệu ứng giảm thanh cho đạn. 
 - Xây dựng mô hình và thuật toán phân tích đáp ứng động của vỏ đạn giảm 
thanh theo nguyên lý pít tông - xi lanh chịu áp lực thay đổi theo thời gian tác 
dụng lên bề mặt trong bằng phương pháp phần tử hữu hạn. 
 Chương 4 
 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
4.1. Lựa chọn chỉ tiêu chiến kỹ thuật của đạn và nghiên cứu thực nghiệm 
4.1.1. Cơ sở lựa chọn các chỉ tiêu chiến kỹ thuật của đạn 
 Việc chế tạo đạn giảm thanh phải đảm bảo một số tính năng, yêu cầu chiến 
kỹ thuật sau: 
 - Đạn giảm thanh phải có vận tốc đầu đạn dưới âm, nhưng vẫn đảm bảo uy 
lực, khả năng sát thương mục tiêu trong cự ly cho phép; Vỏ đạn (xylanh) và hệ 
đủ bền để đảm bảo an toàn khi bắn và khi được rút ra khỏi súng không gây nguy 
hiểm cho người sử dụng; Ứng dụng cho loại súng chứa được nhiều viên đạn 
trong một lần nạp, đảm bảo yếu tố chủ động cho người sử dụng khi tác chiến. 
 - Cường độ âm thanh khi bắn: 90 dB (SP3, SP4 là 130 dB); 
 - Cự ly bắn; 20  30 m (lớn hơn SP3, SP4); 
 - Uy lực: Xuyên thủng bia ván ép dày 10 mm ở cự ly 30 m; 
 - Vận tốc đầu đạn: 160  170 m/s. (tương đương SP3, SP4); 
4.1.2. Lựa chọn súng để bắn đạn thực nghiệm 
 Trên cơ sở phân tích lựa chọn ở trên, luận án quyết định chọn súng côn 
quay bắn đạn cao su YRS-007 của Hàn Quốc. Các kích thước của lỗ lắp đạn trên 
ru lô được chọn làm biên dạng ngoài cho vỏ đạn, đây là cơ sở thiết kế chế tạo 
các chi tiết của đạn giảm thanh nghiên cứu thực nghiệm. 
 20 
4.1.3. Xây dựng kết cấu và các thông số chế tạo đạn giảm thanh pít tông - xi 
lanh cho thử nghiệm 
 Căn cứ vào yêu cầu của đạn giảm thanh phải nhỏ gọn và có trọng lượng 
nhỏ, kết hợp với kích thước biên dạng lỗ lắp đạn và chiều dài của rulô, luận án 
tính toán và đưa ra một số thông số cho các kết cấu của viên đạn: Vỏ đạn (xi 
lanh) được chế tạo từ thép C45, có hình trụ, đường kính ngoài của vỏ đạn 
(xylanh): 12,4 mm; đường kính trong: 8mm; độ dày của xylanh là 2,2 mm; 
chiều dài của xi lanh: 54,5 mm; phía trên có bậc chặn dày 4 mm và lỗ chuyển 
động của đầu đạn Ф5,6 mm; phần đáy xi lanh có bậc giữ, bậc ren M10x0,5 mm 
có chiều dài ren 7 mm để lắp cụm phát hỏa. 
 Đầu đạn được chế tạo bằng đồng, có kích thước đường kính 5,6 mm, chiều 
dài đầu đạn là h=13 mm. Đáy có lỗ Ф3 mm sâu 3 mm để liên kết với pít tông. 
 Pít tông được làm bằng đồng có ký hiệu (LCuZn20) với kết cấu như hình 
vẽ, đường kính ngoài 8mm, đường kính trong 6mm, chiều cao 8,5mm, có gờ 
đươc lắp với bậc giữ đáy xylanh, bên trong lòng pít tông là buồng chứa thuốc 
phóng, trên có trụ để lắp với đầu đạn, khi bắn đẩy đầu đạn chuyển động và 
chạm với bậc chặn của xylanh. 
 Hình 4.1. Kết cấu đạn giảm 
 thanh pít tông - xi lanh 
 1. Xi lanh; 2. Đầu đạn; 3. Pít 
 tông; 4. Thuốc phóng; 5. Bộ 
 phát hỏa 
 a. Bậc giữ ; b. Vai pít tông; c. 
 Gờ pít tông ; d. Bậc chặn; 
 e. Mô phỏng 
 Thuốc phóng: luận án sử dụng loại thuốc phóng chuyên dùng cho đạn 
súng, đây là loại thuốc phóng CK59 được nhà máy Z195 sản xuất. Căn cứ vào 
kết quả tính toán bền vỏ đạn có b>250 MPa. Với kết quả giải bài toán tính 
thuật phóng trong đạn giảm thanh đạt vo = 160 ÷ 170 m/s cho ta khối lượng của 
thuốc phóng CK59 là 110mg (0,11g). 
 Hạt lửa: Sử dụng hạt lửa AR-15 dùng cho đạn 5,56 x 45mm kiểu M193, do 
nhà máy Z121 sản xuất. Có kích thước 4,47x3mm (Фxh), khối lượng thuốc va 
đập 0,022 gam. 
 21 
 Hình 4.2. Vỏ đạn (xi lanh), pít tông 
 Hình 4.3. Sản phẩm súng 
 và đạn giảm thanh pít 
 tông - xi lanh 
 a. Đạn chưa bắn; 
 b. Súng lắp đạn; 
 c. Đạn đã bắn, pít tông 
 đóng kín 
 (a) (b) (c) 
4.2.5. Các kết quả nghiên cứu đo đạc thực nghiệm 
4.2.5.1. Đo vận tốc của đầu đạn 
 - Đạn giảm thanh pít tông - xi lanh do NCS thiết kế, chế tạo; Súng thử 
nghiệm: Súng ngắn col quay YRS-007; Cụm đo áp suất lòng xi lanh chuyên 
dụng cho đạn giảm thanh pít tông - xi lanh (do NCS thiết kế chế tạo); 
 - Thiết bị đo: Thiết bị BASE04, giá bắn đo áp suất STZA 12, cảm biến áp 
suất piezo, dây nối tín hiệu. 
 Kết quả đo vận tốc đầu đạn cách miệng nòng 2m: vTB = 166,8 m/s; 
 Để đánh giá sơ bộ tác dụng sát thương theo đặc trưng tác dụng sát thương 
 E. Vận tốc cần thiết của đầu đạn khi chạm mục tiêu được tính theo công thức: 
 2 E
 v 1
 c gabd2 S Thay số vào ta tính được: 
 (4.2) 
 me 1 2md vc= 129,3 m/s 
 d 
 mới đủ khả năng sát thương mục tiêu 
 NCS tiến hành thực nghiệm đo vận tốc đầu đạn chạm bia (vc) tại các cự ly 
15, 20, 25, 30, 35, 40m. Kết quả đo vận tốc chạm (vc) của đầu đạn ở các cự ly: 
 22 
Bảng 4.3. Vận tốc chạm và động năng đầu đạn ở các cự ly 
 Cự ly Vc Vc (m/s) lý E (J) Sai số V Sai số 
 E (J) c 
 (m) (m/s) thuyết lý thuyết (m/s) Vc (%) 
 20 155,2 50,6 162,3 55,3 7,15 4,4 
 30 148,2 46,1 152,5 48,8 4,35 2,8 
 40 139,4 40,8 142,7 42,7 3,3 2,3 
 Hình 4.11. Thực 
 nghiệm bắn đo 
 vận tốc đầu đạn 
4.2.5.2. Đo áp suất trong lòng xi lanh khi bắn xác định tính đúng đắn của lý 
thuyết thuật phóng trong đạn giảm thanh pít tông - xi lanh 
 Nhận xét: Quá trình hoạt động của đạn khi bắn được thiết bị ghi lại và 
biểu diễn bằng đường cong áp suất. Qua xem xét đồ thị của các phát bắn cho 
thấy áp suất pmax trung bình: 1305,6 bar (130,5 Mpa), khảo sát theo đồ thị đường 
 -3
cong áp suất thu được cho thấy thời gian đạt áp suất pmax là tm= 2x10 s. Đường 
cong áp suất thu được qua thiết bị đo áp suất phản ánh đúng quy luật thuật 
phóng trong theo tính toán lý thuyết. Áp suất pmax theo tính toán lý thuyết là 138 
Mpa, như vậy sai số giữa thực nghiệm với tính toán lý thuyết là 5,4%. 
 Hình 4.12. 
 Đồ thị đường cong 
 áp suất đo bằng 
 thực nghiệm 
 23 
4.2.5.3. Kiểm tra uy lực và cự ly sát thương của phát bắn xác định ảnh hưởng 
của kết cấu, động lực tới khả năng làm việc của đạn 
 Bia ván ép dày 10 mm: đầu đạn xuyên thủng bia ở cự ly đến 50 mét. 
 Bia thép tấm dày 1mm: đầu đạn xuyên thủng bia ở cự ly 15 mét 
 mv 2
 Theo công thức tính động năng va đập vào mục tiêu E c ta xác định 
 2
được Ei tại các cự ly khác nhau. Động năng gây sát thương của một vật bay phải 
đảm bảo E>30 J mới có khả năng gây sát thương cho cơ thể người. Với m = 
0,0042 kg, vận tốc đầu đạn đo được bằng thực nghiệm ở cự ly 30 m là Vc30= 
144,9 m/s, động năng va đập của đầu đạn đạt E=49,3 J, lớn hơn nhiều so với chỉ 
tiêu. Theo tính toán Vc = 129,3 m/s tương đương với Vc đo được ở cự ly 50 m 
(E= 40,2 J), chính vì vậy kết quả bắn thực nghiệm đầu đạn vẫn xuyên thủng bia 
ván ép 10 mm ở cự ly 50 m, nên việc xác định tầm bắn hiệu quả của đạn là 20 
đến 30 m là hoàn toàn phù hợp với tính toán lý thuyết. 
 Nhận xét: Kết quả bắn thực nghiệm cho thấy uy lực và tầm bắn hiệu quả 
của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh đạt được là 20  30 m. Điểm chạm của đầu 
đạn trên bia ở các cự ly đều tập trung xung quanh điểm ngắm do được bắn trên 
giá kẹp, điều đó chứng tỏ được khả năng làm việc ổn định và chính xác của đạn 
theo yêu cầu chiến kỹ thuật đã nêu ở trên. 
4.2.5.4. Đo cường độ âm thanh của đạn xác định ảnh hưởng của kết cấu và 
động lực tới giảm thanh của đạn 
 Âm thanh nền dB(A)/20μPa = 79 dB; Âm thanh đo tổng dB(A)/20μPa = 
87,2 dB; Âm thanh nòng súng dB(A)/20μPa = 86,8 dB. 
 Môi trường hầm bắn có nền âm thanh đo được là 79 dB, khi phát hỏa âm 
thanh va đập cơ khí của súng đo được là 83 dB. Khi bắn đạn giảm thanh kết quả 
trung bình âm thanh đo được là 87 dB (min 86 dB, max 89 dB). Như vậy qua 
đánh giá âm thanh của đạn giảm thanh hoạt động khi bắn đây chỉ là tiếng va đập 
cơ khí thông thường của súng. Với ngưỡng âm thanh trên nếu sử dụng trong môi 
trường có mức âm thanh cao hơn từ 92dB (đám đông, biểu tình, bạo loạn) thì 
âm thanh của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh đạt dưới âm thanh nền. 
 Nhận xét: Các loại đạn súng ngắn khi bắn có âm thanh lớn hơn 140 dB 
(đạn 7,62mm K51 là 148 dB; đạn 9mm K59 là 146 dB) và đạn SP4 của Liên Xô 
là 124,6 dB, so sánh với âm thanh thu được từ thực nghiệm thì âm thanh của đạn 
giảm thanh pít tông - xi lanh khi bắn nhỏ hơn rất nhiều lần. Điều này chứng tỏ 
kết cấu và cơ sở tính toán thiết kế chế tạo đạn giảm thanh pít tông - xi lanh của 
luận án đạt hiệu quả giảm thanh tốt hơn các loại đạn của ta hiện có. 
 Kết luận chương 4 
 Từ các kết quả chế tạo đạn thực nghiệm và bắn kiểm tra thực nghiệm đã 
nêu ở trên, có thể rút ra được một số kết luận sau: 
 - Kết quả tính toán lý thuyết và đo đạc thực nghiệm vận tốc đầu đạn và áp 
 24 
suất khí thuốc trong lòng xi lanh khi bắn về định tính là như nhau, về định 
lượng: sai số vận tốc đầu đạn giữa tính toán lý thuyết và đo đạn thực nghiệm 
không vượt quá 4,6%, sai số về áp suất không lớn hơn 5,4%. Điều đó khẳng 
định kết quả nghiên cứu lý thuyết là đáng tin cậy. 
 - Uy lực và cự ly sát thương của đạn giảm thanh pít tông - xi lanh đảm bảo 
hoạt động hiệu quả ở cự ly 20  30 m. Cường độ âm thanh khi bắn 86,8 dB. 
 KẾT LUẬN 
 I. Những kết quả chính đã đạt được 
 1. Xác định bản chất giảm thanh của đạn giảm thanh là do cơ cấu hoạt 
động của đạn tạo ra, từ đó phân tích đánh giá các nguyên lý kết cấu và đưa ra 
mô hình kết cấu đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xi lanh. 
 2. Nghiên cứu phân tích kết cấu và nguyên lý giảm thanh của đạn pít tông - 
xi lanh khi bắn. Xác định quan hệ áp suất tống đạn (p0), áp suất lớn nhất trong 
lòng xi lanh (pmax) theo thời gian (t) và hành trình chuyển động của pít tông (l) 
để đầu đạn nhận được động năng lớn nhất khi pít tông dừng đóng kín khí thuốc. 
 3. Bổ sung hoàn thiện, xây dựng bài toán thuật phóng trong cho đạn giảm 
thanh pít tông - xi lanh. Xây dựng thuật toán PTHH và chương trình tính phân 
tích động lực học đạn pít tông - xi lanh khi bắn. 
 4. Thiết lập phương trình và các biểu thức giải tích để khảo sát quá trình 
biến dạng của pít tông và xi lanh khi pít tông va đập vào gờ chặn của xi lanh 
 5. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, tính toán lý thuyết, lần đầu tiên đã 
chế tạo thành công mẫu đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xi lanh bằng 
công nghệ và vật tư hiện có trong nước đạt các chỉ tiêu yêu cầu kỹ thuật đề ra. 
 6. Đối chiếu, so sánh các thông số đo đạc trên cơ sở kết quả bắn thử 
nghiệm đạn giảm thanh với các kết quả nghiên cứu lý thuyết, chứng minh được 
các kết quả nghiên cứu lý thuyết là đáng tin cậy. 
 II. Về đóng góp mới của luận án 
 1. Đã xây dựng được mô hình kết cấu mới cho đạn giảm thanh theo 
nguyên lý pít tông - xy lanh thuận, giảm thanh khi bắn tốt mà vẫn đảm bảo các 
chỉ tiêu chiến kỹ thuật đặt ra. 
 2. Bổ sung, hoàn thiện bài toán thuật phóng trong đối với đạn giảm thanh 
theo nguyên lý pít tông - xy lanh. 
 3. Chế tạo được mẫu đạn giảm thanh theo nguyên lý pít tông - xy lanh đảm 
bảo các yêu cầu về giảm thanh và uy lực sát thương. 
 III. Một số kiến nghị và hướng ứng dụng và nghiên cứu tiếp 
 1. Cần nghiên cứu tiếp về biến dạng của vật liệu chế tạo pít tông, xi lanh, 
khi pít tông va chạm vào gờ chặn của xi lanh đối với các loại vật liệu khác nhau. 
 2. Tiếp tục nghiên cứu nhằm thiết lập mối liên hệ ảnh hưởng của khe hở 
giữa pít tông và xi lanh tới giảm thanh và ổn định của đạn khi bắn. 
 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 
1. Võ Thiên Sơn, “Đạn giảm thanh theo nguyên lý piston-xilanh”. Tạp chí 
Nghiên cứu KH và CNQS, số 18, tháng 4/2012, trang 121 - 128. 
2. Võ Thiên Sơn, Nguyễn Văn Hoàng, Bùi Ngọc Hồi, “Va đập và biến dạng 
của piston và xilanh trong đạn giảm thanh theo nguyên lý piston thuận” , 
Tạp chí Nghiên cứu KH và CNQS, số 35, tháng 2/2015, trang 153 - 158. 
3. Võ Thiên Sơn, “ Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn phân tích động 
lực học vỏ đạn giảm thanh theo nguyên lý piston-xilanh”, Tạp chí Nghiên 
cứu KH và CNQS tháng 4/2016, trang 177 - 184. 
4. Đỗ Đình Lào, Võ Thiên Sơn, Bùi Ngọc Hồi, “Nghiên cứu tính độ bền xi 
lanh đạn giảm thanh theo nguyên lý piston-xilanh”, Tạp chí Nghiên cứu 
KH và CNQS, số 42, tháng 6/2016, trang 177 - 184. 
5. Võ Thiên Sơn, Trần Phú Hoành, “Sử dụng phần mềm mô phỏng khí động 
học ANSYS nghiên cứu tính ổn định đầu đạn giảm thanh được thiết kế bằng 
phương pháp ống và lỗ khí động”, Tạp chí Nghiên cứu KH và CNQS, đặc 
san, tháng 9/2016. Tuyển tập các công trình khoa học tại Hội nghị “Cơ học 
và điểu khiển thiết bị bay 2016” do Viện Tên lửa tổ chức, trang 299 - 306. 
6. Võ Thiên Sơn, “Thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đạn giảm thanh theo nguyên 
lý piston-xilanh”, Tạp chí Nghiên cứu KH và CNQS, số 45, tháng 10/2016, 
trang 174 - 181.