РАКЕТА С АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ ТОРМОЗОМ Российский патент 1997 года по МПК F42B10/50 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкции спасаемых исследовательских ракет в качестве устройства начального торможения, а также для торможения сбрасываемых с воздушных носителей на больших скоростях устройств.

Известны различные конструкции ракет с тормозными устройствами, обеспечивающими резкое гашение их скорости при сходе с носителя, либо для спасаемых ракет снижение скорости до величины, обеспечивающей возможность введения второй (парашютной) ступени торможения, либо торможение отделяющейся ступени ракеты.

Значительная часть тормозных устройств представляет собой симметрично расположенные вокруг корпусов ракеты шарнирно закрепленные щитки, раскрываемые поперек потока воздуха, либо самим аэродинамическим потоком, либо с помощью специального привода.

Примером такого устройства является ракета с тормозным устройством [1] содержащая поворотные щитки, раскрываемые в положение торможения под действием раскрывающегося складного оперения ракеты, а затем под действием набегающего потока.

Недостатком приведенного устройства является его недостаточная надежность, что определяется асинхронностью раскрытия автономно закрепленных тормозных щитков, что вызывает возмущения и может привести к потере ракеты; - отсутствием элементов для снижения динамического воздействия раскрывающихся щитков на корпус, что также вызывает возмущения и, кроме того необходимость упрочения и, следовательно, утяжеления тормозных щитков.

Указанных недостатков лишена ракетная система с тормозным устройством [2] являющаяся прототипом настоящего предполагаемого изобретения, в которой аэродинамический тормоз содержит шарнирно закрепленные на корпусе продольно уложенные основные щитки, шарнирно соединенные тягами с синхронизатором в виде кольца, установленного с возможностью перемещения вдоль корпуса ракеты, и аналогично установленные и не связанные с основными дополнительные щитки. Для тех и других щитков предусмотрены амортизаторы.

В сравнении с аналогом прототип обладает следующими преимуществами: - обеспечивается синхронность раскрытия щитков: применение амортизатора смягчает динамический удар.

Недостатком описанного устройства является то, что на больших скоростях полета при раскрытии щитков разгоняется до большой скорости, затем тормозится амортизатором, следовательно на него действуют значительные динамические силы, что требует увеличения его прочности, а, следовательно, и массы. А увеличение щитка приводит к еще большему росту динамических сил на участке торможения щитка. Кроме того, при больших скоростях раскрытия требуется увеличение габаритов амортизатора.

Целью изобретения является обеспечение торможения ракеты на сверх и гиперзвуковых скоростях путем уменьшения сил, действующих на элементы щитков при раскрытии, и уменьшения скорости раскрытия щитков.

Для достижения указанной цели в известной ракете с аэродинамическим тормозом, содержащей шарнирно закрепленные на ее корпусе и уложенные продольно основные щитки, шарнирно соединенные тягами со стороны свободного конца с синхронизатором, установленным с возможностью перемещения вдоль корпуса ракеты, и дополнительные щитки, основные и дополнительные щитки установлены симметрично относительно поперечной плоскости симметрии синхронизатора, при этом каждый дополнительный щиток снабжен хвостовиком, шарнирно соединенным посредством тяги с синхронизатором.

Такое конструктивное решение обеспечивает взаимное аэродинамическое демпфирование кинематически связанных с общим синхронизатором тягами раскрывающихся во взаимно противоположных направлениях основных и дополнительных щитков, что при соответствующем подборе конфигурации щитков и закона их раскрытия позволяет полностью устранить динамический удар.

На фиг. 1 показана ракета в исходном положении; на фиг. 2 ракета с раскрытыми тормозными щитками; на фиг. 3 ракета с раскрытыми тормозными щитками, вид сзади; на фиг. 4 хвостовая часть ракеты с аэродинамическим тормозом в исходном положении, продольный разрез; на фиг. 5 хвостовая часть ракеты с раскрытыми тормозными щитками, продольный разрез.

Предлагаемая ракета (фиг. 1, 2, 4) снабжена аэродинамическим тормозом 1, расположенным в ее хвостовой части и содержащим щитки 2 установленные на осях 3 в проушинах 4 корпуса 5 ракеты, и щитки 6, установленные на осях 7 в проушинах 8 хвостовика 9, соединенного с корпусом 5 посредством гайки 10 и образующего кольцевую полость 11, в которой установлен синхронизатор 12 в виде подвижной втулки. Щитки 2, открываемые по потоку, назовем основными, так как они присутствуют в прототипе. В продольных прорезях 13 и 14 синхронизатора 12 на осях 15 и 16 установлены тяги 17 и 18, причем конец тяги 17 шарнирно соединен осью 19 с хвостовиком 20 щитка 2, а конец тяги 18 осью 21 со щитком 6 со стороны его свободного конца.

В сложенном положении щитки 2 и 6 удерживаются стаканом 22, закрепленным срезанными винтами 23 на хвостовике 9, в центральной части которого установлены пирозамедлитель 24, размещенный в толкателе 25, и пороховая навеска 26.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При пуске ракеты (подача импульса на поджиг двигателя) одновременно инициируется пирозамедлитель 24, время горения которого выбрано из условия обеспечения срабатывания аэродинамического тормоза в заданный момент полета. По окончании горения пирозамедлителя срабатывает пороховая навеска 26 и толкатель 25 под действием пороховых газов выбрасывается в направлении, противоположном направлению движения ракеты, сбрасывая при этом стакан 22 (срезав головки винтов 23) и освобождая тормозные щитки 2 и 6.

Под действием набегающего потока, затекающего в полость а (фиг. 4) и создающего момент сил M₁, щитки 2 начинают синхронно открываться, поворачиваясь (фиг. 4, 5) вокруг оси 3 по часовой стрелке (по потоку). При этом они своими хвостовиками 20, являющимися малым плечом двухплечевого рычага щитка 2 посредством тяг 17 вызывают осевое перемещение вперед синхронизатора 12.

Синхронизатор 12, перемещаясь вперед, тягами 18 вызывает поворот щитков 6 против потока, щитки 6 раскрываются, преодолевая воздействующий на них момент M₂ сопротивления открытию против потока. Геометрические размеры и конфигурация щитков 2 и 6 выбраны таким образом, что на начальном участке раскрытия момент сил M₁, поворачивающий щитки 2 по потоку, превосходит момент сопротивления M₂, действующий на щитки 6, что обеспечивает раскрытие всех щитков (причем раскрытие это является плавным, безударным), а на конечном участке раскрытия обеспечивают равенство моментов M₁ и M₂, что позволяет полностью исключить динамический удар.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении по сравнению с прототипом обеспечивается исключение динамического удара за счет уравновешивания момента от набегающего потока, воздействующего на основные щитки, с момента сопротивления открытию дополнительных щитков, что позволяет обеспечить раскрытие щитков на сверх- и гиперзвуковых скоростях.

Использование: ракетная техника, в частности, спасаемые исследовательские ракеты. Сущность изобретения: ракета с аэродинамическим тормозом в виде основных и дополнительных щитков, уложенных продольно на ее корпусе и соединенных шарнирно с синхронизатором, установленным с возможностью перемещения вдоль перемещения вдоль корпуса ракеты. При этом дополнительные щитки установлены симметрично относительно поперечной плоскости симметрии синхронизатора и выполнены в виде двуплечевого рычага, короткое плечо которого соединено с синхронизатором, 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Ракета с аэродинамическим тормозом, содержащая шарнирно закрепленные и уложенные продольно на ее корпусе основные щитки, соединенные шарнирно тягами со стороны свободного конца с синхронизатором, установленным с возможностью перемещения вдоль корпуса ракеты, и дополнительные щитки, отличающаяся тем, что основные и дополнительные щитки установлены симметрично относительно поперечной плоскости симметрии синхронизатора, при этом каждый дополнительный щиток выполнен в виде двуплечего рычага, короткое плечо которого посредством тяги шарнирно соединено с синхронизатором. 2. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные щитки установлены с угловым смещением относительно основных щитков.