СТРЕЛЯЮЩИЙ КОМПЛЕКС Российский патент 1997 года по МПК F41F3/04 

Изобретение относится к оборонной технике, в частности, к средствам борьбы с танками и другими малоразмерными целями.

Известен стреляющий комплекс Милан [1] содержащий управляемый снаряд, размещенный в стволе-контейнере из пластмассы. На концы ствола-контейнера надеты защитные крышки. В задней части ствола-контейнера расположен пороховой газогенератор, служащий для выстреливания снаряда, т.е. выполняющий роль стартового двигателя.

Недостатком данного комплекса является то, что при выстрелах в нем ствол-контейнер часто получает рывок (если не несколько) из-за большого разброса по импульсу динамической неуравновешенности, что снижает точность стрельбы. Эффективность боевого применения падает. Это объясняется большой зависимостью скорости горения существующих порохов от температуры, а, следовательно, нестабильностью параметров пороховых газов, истекающих из газогенератора через заднее отверстие ствола-контейнера и приводящих к рывку. Увеличивает разброс по скорости горения и сложность получения жесткого допуска по самой скорости горения, независимо от температуры. Попытки снижения зависимости скорости горения от температуры и уменьшение разброса допуска по ней приводят к снижению технических характеристик порохов (калорийности, дымообразованию, удельному импульсу и т.д.). Это также приводит к ухудшению эффективности. В комплексе Милан и сбрасываемый назад при выстреле ствол-контейнер также не способствует стабилизации импульса динамической неуравновешенности, так как его сбрасывание происходит под воздействием откатной силы, действующей на ствол-контейнер от метательного заряда, расположенного в газогенераторе. Эффективность поднять не удается.

Также недостатком является и то, что в комплексе Милан перед выстрелом необходимо снимать крышки со ствола-контейнера. На это тратится время и, соответственно, снижается скорострельность. Эффективность снижается. Предварительный съем крышек приводит к тому, что во время боя, при необходимости в срочной перемене позиции, расчет должен перемещать не только комплекс с управляемыми снарядами, но и снятые крышки. Если же крышки оставлены на старой позиции, а с новой отстрел управляемых снарядов не произведен, то расчету придется возвращаться на старую позицию за крышками, что не всегда возможно. Старая позиция может к этому времени быть занята противником, подвергаться усиленному обстрелу и т.д. Управляемые снаряды, в этом случае, остаются в стволах контейнерах без крышек, что может привести к их повреждению при дальнейшем перемещении комплекса как по полю боя, так и на транспортных средствах. Особенно это относится к обычно закрывающей торцы ствола-контейнера герметизирующей пленке из полимерного материала (например, из полиэтилена) и разрываемой снарядом непосредственно во время выстрела. Повреждение этой пленки приводит в разгерметизации внутренней полости ствола-контейнера и поступлению пыли, влаги и т.д. непосредственно к управляемому снаряду, его пороховому выстреливающему устройству (газогенератору), маршевому реактивному двигателю, электронной аппаратуре и т.д. Поступление влаги, пыли и т.д. к пороховым зарядам может вызвать изменение их характера, в частности, параметров порохового заряда выстреливающего устройства, которое часто приводит к увеличению разброса по импульсу динамической неуравновешенности, что, в конечном итоге, снижает точность стрельбы. Эффективность падает. Следует отметить, что в малогабаритных управляемых снарядах применяются небольшие токи и напряжения и попадание влаги, пыли и т.п. веществ в места нахождения их электрических коммуникаций может привести к нерасчетному режиму работы электрических элементов (электронной аппаратуры, электрических запалов и т. д.) со всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями. К примеру, затяжное срабатывание электрозапала порохового выстреливающего устройства приведет к изменению импульса динамической неуравновешенности, что также ухудшает эффективность.

Также известен ракетный комплекс Дракон [2] содержащий управляемый снаряд, размещенный в пластмассовом стволе-контейнере. На концы ствола-контейнера надеты защитные крышки, а в задней его части установлен пороховой метательный заряд в камере (газогенератора), выталкивающий при выстреле управляемый снаряд. Он также, как и комплекс Милан, из-за зависимости скорости горения порохового заряда от температуры имеет большой разброс по импульсу динамической неуравновешенности, часто приводящий к рывкам ствола-контейнера при стрельбе и, соответственно, снижению точности стрельбы. Истечение пороховых газов от метательного порохового заряда не только через заднее, но и через переднее отверстие ствола-контейнера усугубляет этот отрицательный эффект. Эффективность применения не возрастает. В комплексах с управляемым снарядами это может быть компенсировано усложнением аппаратуры управления, способной уменьшить отрицательные последствия рывка ствола-контейнера, но при этом снижается надежность, увеличиваются габаритно-весовые характеристики комплекса, его транспортабельность, что, в конечном итоге, также снижает эффективность боевого применения. Сохранение габаритно-весовых характеристик на том же уровне за счет уменьшения объема и веса, выделяемых на боевую часть и реактивный двигатель приводит к снижению поражающего действия снаряда (из-за снижения могущества боевой части) или уменьшению средней скорости полета или дальности стрельбы (за счет снижения мощности реактивного двигателя или времени его работы) соответственно. Эффективность падает. В комплексах с неуправляемыми снарядами рывки ствола-контейнера увеличивают количество выстреливаемых снарядов, необходимых для уничтожения конкретной цели, что увеличивает время на эту операцию и повышает вероятность поражения расчета и комплекса от огня противника. Эффективность не повышается. Также недостатком комплекса Дракон является и то, что в нем крышки перед выстрелом снимаются вручную, что снижает скорострельность и ухудшает другие параметры, в частности, увеличивается возможный разброс по импульсу динамической неуравновешенности и, соответственно, снижается точность стрельбы. Эффективность ухудшается.

Целью изобретения является повышение эффективности за счет повышения точности стрельбы с обеспечением высокой скорострельности и технологичности.

Данная задача решается тем, что в стреляющем комплексе, содержащем снаряд с пороховым выстреливающим устройством, размещенный в стволе-контейнере с крышками, в нем на околоторцевой наружной поверхности ствола-контейнера расположено кольцевое утолщение, а крышка выполнена в виде диафрагмы и закреплена на торце ствола-контейнера чашеобразной обоймой, надетой на кольцевое утолщение, при этом обойма выполнена с центральным отверстием, а ее открытый конец загнут за кольцевое утолщение со стороны середины ствола-контейнера, внутренняя боковая стенка чашеобразной обоймы выполнена равной наружной диаметральной части кольцевого утолщения, причем на чашеобразной обойме закреплен соосно с ней выступающий за ее дно и наружную боковую поверхность трубчатый насадок из упруго-пластичного материала с модулем упругости, уменьшающимся с повышением температуры, а выступающая за дно чашеобразной обоймы часть трубчатого насадка выполнена профилированной по внутренней диаметральной поверхности, при этом центральные отверстия в чашеобразной обойме и трубчатом насадке выполнены по соотношению:
d_о > d_к где
d_о диаметры центральных отверстий в чашеобразной обойме и трубчатом насадке; d_к внутренний диаметр торца ствола-контейнера со стороны закрывающей его крышки;
причем закрепленный на чашеобразной обойме трубчатый насадок может быть выполнен из резины, между торцевой поверхностью ствола-контейнера и крышкой установлена кольцевая резиновая прокладка, а выступающая за дно чашеобразной обоймы часть трубчатого насадка выполнена профилированной по наружной диаметральной поверхности.

Положительный эффект обеспечивается снижением разброса импульса динамической неуравновешенности, автоматизацией операций и простотой конструкции.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию "новизна". При изучении других технических решений в данной области техники, признаки, присущие заявляемому изобретению и отличающие его от прототипа, в них не выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображен стреляющий комплекс на фиг. 2 узел I на фиг. 1.

Комплекс содержит снаряд 2 с пороховым выстреливающим устройством 3, размещенный в стволе-контейнере 4 с крышками 5. Выстреливающее устройство, в приведенной на чертеже конструкции, выполнено в виде газогенератора 6, но оно может быть выполнено и в виде расположенного в задней части снаряда стартового двигателя. Снаряд может быть закреплен в стволе-контейнере, например, срезными штифтами 7 (фиг.2) или как-либо еще. Принципиального значения это не имеет. На околоторцевой наружной поверхности 8 ствола-контейнера расположено кольцевое утолщение 9, а крышка выполнена в виде диафрагмы 10 и закреплена на торце ствола-контейнера чашеобразной обоймой 11, надетой на кольцевое утолщение, при этом обойма выполнена с центральным отверстием 12, а ее открытой конец 13 загнут за кольцевое утолщение со стороны середины ствола-контейнера, внутренняя боковая стенка 14 чашеобразной обоймы выполнена равной наружной диаметральной части 15 кольцевого утолщения, причем на чашеобразной обойме закреплен соосно с ней выступающий за ее дно 16 и наружную боковую поверхность 17 трубчатый насадок 18 из упруго-пластичного материала с модулем упругости, уменьшающимся с повышением температуры, а выступающая за дно чашеобразной обоймы часть 19 трубчатого насадка выполнена профилированной по внутренней диаметральной поверхности 20, при этом диаметры центральных отверстий d_о1 и d_о2 в чашеобразной обойме и трубчатом насадке соответственно выполнены более или равными внутреннему диаметру d_к ствола-контейнера со стороны закрывающей его крышки Закрепленный на чашеобразной обойме трубчатый насадок может быть выполнен из резины. Он может быть выполнен и из, например, полиэтилена. Главное, чтобы материал трубчатого насадка был упруго-пластичным и имел модуль упругости, уменьшающийся с возрастанием температуры. Также, между торцевой поверхностью 21 ствола-контейнера и крышкой установлена кольцевая резиновая прокладка 22, а выступающая за дно чашеобразной обоймы часть трубчатого насадка выполнена профилированной по наружной диаметральной поверхности 23.

Стреляющий комплекс работает следующим образом. После воспламенения порохового заряда выстреливающего устройства, выполненного, в виде газогенератора (фиг.1 и 2), пороховые газы начинают истекать из сопел камеры сгорания газогенератора как вперед, так и назад. В первоначальный момент, так как заднее торцевое отверстие ствола-контейнера закрыто крышкой, между снарядом и крышкой создается повышенное давление, которое и выщелкивает заднюю крышку. Импульс в накат от истекающих назад пороховых газов, в этом случае, на некоторые мгновение задерживается, так как истечению пороховых газов через заднее торцевое отверстие ствола-контейнера препятствует задняя крышка. В результате, он по началу действия приближается к откатному импульсу отдачи, компенсируя его и уменьшая необходимую степень регулирования импульса динамической неуравновешенности. Это объясняется тем, что за время, с момента воспламенения порохового заряда до выщелкивания задней крышки, истечение пороховых газов успевает приблизиться к расчетному режиму и, соответственно, начальный, истекающий через заднее торцевое отверстие ствола-контейнера, поток газов приобретает более приближенный к максимальному режиму характер. Вероятность рывка ствола-контейнера из-за разности по времени от начала действия накатного импульса от истекающих назад пороховых газов и импульса отдачи уменьшается. Увеличивается точность стрельбы. Целесообразно выполнять усилие первоначального сдвига снаряда в стволе-контейнере равным усилию выщелкивания задней крышки. В этом случае импульс отдачи сразу же начинает компенсироваться накатным импульсом от истекающих назад пороховых газов, еще более снижая вероятность рывка ствола-контейнера и повышая тем самым точность стрельбы.

Пороховые газы, истекающие из заднего торцевого отверстия ствола-контейнера воздействуют на внутреннюю поверхность закрепленного на чашеобразной обойме трубчатого насадка. Так как он выполнен из упруго-пластичного материала, его открытый край начинает деформироваться, увеличиваясь в диаметре, т. е. насадок начинает работать как сопло, создавая дополнительную компенсирующую накатную силу. Для уменьшения возможной углобоковой составляющей от накатной силы, возникающей от истекающих назад пороховых газов, и способной дать боковой рывок ствола-контейнера и, соответственно, снизить точность стрельбы, трубчатый насадок закреплен на чашеобразной обойме соосно с ней. Для лучшего закрепления насадка на чашеобразной обойме, на ней могут быть закреплены штыри или выполнены отгибы 24, например, как показано на фиг. 2, заходящие в тело насадка.

Как уже отмечалось выше, скорость горения пороховых зарядов сильно зависит от температуры, а также от технологического разброса по допустимой скорости горения. Чем выше температура, тем выше и скорость горения. Соответственно, с увеличением скорости горения возрастает и сила отдачи при выстреле. Возрастание силы отдачи из-за допустимого разброса по скорости горения компенсируется закреплением на чашеобразной обойме трубчатого насадка из упруго-пластичного материала, работающего как сопло. Возможный разброс по импульсу динамической неуравновешенности уменьшается. Компенсация же по импульсу динамической неуравновешенности от температурного изменения скорости горения заряда обеспечивается как эластичными свойствами упруго-пластичного материала трубчатого насадка, так и уменьшением модуля упругости этого материала с увеличением температуры. В конечном итоге, это позволяет снизить вероятность резких рывков ствола-контейнера при выстреле и, соответственно, поднять точность стрельбы. Эффективность повышается. Наиболее целесообразно для материала насадка использовать резину, но он может быть выполнен и из какого-либо другого материала с модулем упругости, уменьшающемся с возрастанием температуры, например, полиэтилена или подобного ему. Оптимальный профиль насадка по внутренней диаметральной поверхности может быть, после построения схемы расчета по предлагаемой конструкции, просчитан по теории баллистики и прочности Степанова Г.Д. и Гогиш Л.В. Квазиодномерная газодинамика сопел реактивных двигателей. М. Машиностроение, 1973, с. 12-61, 104-108 и Даркова А. В. и Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. М: Высшая школа, 1975, с. 28-30, 593-595). Выполнение внутренней боковой стенки чашеобразной обоймы равной наружной диаметральной части кольцевого утолщения на околоторцевой наружной поверхности ствола-контейнера позволяет обеспечить наиболее жесткое центрирование закрепленного соосно на чашеобразной обойме насадка относительно ствола-контейнера и, значит, уменьшить вероятность возникновения углобоковой составляющей в накатной силе от истекающих через насадок пороховых газов. Следовательно, вероятность бокового рывка ствола-контейнера при выстреле уменьшается. Повышается точность стрельбы и, значит, и эффективность. Кольцевое утолщение на околоторцевой наружной поверхности ствола-контейнера по диаметральной части может быть выполнена как в виде цилиндрической, так и конической поверхности. Соответственно, равной ей выполняется и внутренняя боковая стенка чашеобразной обоймы. Выполнение этих частей цилиндрическими проще технологически, но конический вариант обеспечивает более жесткое центрирование.

Пороховые газы, истекающие из газогенератора вперед и выстреливающие снаряд из ствола-контейнера, до покидания снарядом ствола-контейнера частично отражаются от задней части снаряда и по зазору между внутренней поверхностью ствола-контейнера и газогенератором истекает назад. При этом они за счет трения о внутреннюю поверхность ствола-контейнера стремятся увлечь сам ствол-контейнер назад, компенсируя этим увеличение накатного импульса от возрастания объема истекающих через отверстие пороховых газов. Сила трения пороховых газов о внутреннюю поверхность ствола-контейнера также зависит от температуры. Чем выше температура, тем выше и трение. Это объясняется тем, что стволы-контейнеры обычно изготавливаются из пластмассы и их внутренние поверхности подвержены вымыванию от текущих пороховых газов. Чем выше скорость течения пороховых газов, тем больше внутренняя поверхность ствола-контейнера подвержена этому эффекту. Шероховатость внутренней поверхности увеличивается и, соответственно, увеличивается сила трения между текущими пороховыми газами и внутренней поверхностью ствола-контейнера. Следовательно, увеличивается и сила, действующая на ствол-контейнера от трения пороховых газов. Эта сила направлена назад и также, в зависимости от температуры, компенсирует, увеличение накатной силы от истекающих через задний трубчатый насадок пороховых газов.

Если на снаряде нет обтюрирующего пояска, пороховые газы проходят вперед и истекают через переднее торцевое отверстие ствола-контейнера. Это следует предусматривать при первоначальном теоретическом расчете импульса динамической неуравновешенности и при последующей отработке конструкции. Учитывая, что истекающие вперед через зазор между снарядом и стволом-контейнером пороховые газы могут влиять на импульс динамической неуравновешенности в зависимости от температуры, то целесообразно в комплексе конструкцию передней части ствола-контейнера выполнять аналогично задней. Это даст возможность регулировать дополнительный импульс назад от проходящих вперед пороховых газов в зависимости от температуры. Передняя крышка в этом случае может выщелкиваться носовой частью снаряда. При этом необходимо делать зазор между передней крышкой и носовой частью снаряда как можно меньше, практически совмещая этим по времени противоположные по направлению импульс от выщелкивания передней крышки и отдачи, что позволяет уменьшить разброс по импульсу динамической неуравновешенности, т.е. поднять точность стрельбы и повысить эффективность.

Выполнение трубчатого насадка из упруго-пластичного материала, например из резины, и выступающим за дно и наружную боковую поверхность чашеобразной обоймы также позволяет поднять точность стрельбы путем уменьшения разброса по импульсу динамической неуравновешенности. Обеспечивается это тем, что при падении на землю (во время эксплуатации в войсках или непосредственно при боевых действиях) ствол-контейнер в этом случае падает на насадок, снижая этим и ударные нагрузки на пороховые заряды (заряды газогенератора или стартового реактивного двигателя), что способствует их сохранности от разрушения и образования сколов на них. Если же пороховые заряды газогенератора или стартового двигателя разрушатся или получат сколы, то их горение будет явно не расчетное и, соответственно, импульс динамической неуравновешенности комплекса также выйдет из допустимых пределов (если не произойдет разрыв газогенератора или стартового двигателя). Точность стрельбы явно ухудшится (если вообще будет возможна). Эффективность применения комплекса снизится. Компенсация упруго-пластичным насадком ударных нагрузок при падении происходит в упругом диапазоне его прочностных характеристик. При больших нагрузках (падении с большой высоты и т.д.), компенсация идет уже в пластичном диапазоне. Если же материал насадка не обладает пластичностью, а разрушается при превышении упругого диапазона, то заряды получают значительно больший разрушающий импульс, что может привести к образованию на них сколов и даже разрушению. Если же насадок выполнен из упруго-пластичного материала, во время выстрела, даже если перед этим насадок и получил пластическую деформацию и расчет этого не заметил, ствол-контейнер получит значительно меньше возмущения, чем если бы насадок не обладал пластичностью и при падении появились сколы на зарядах. Следовательно и вероятность разрыва газогенератора или стартового двигателя в этой случае значительно меньше. В критической же боевой ситуации комплекс с деформированным насадком также может быть использован по назначению (обычно это не допускается). К тому же, учитывая, что насадок находится на открытой наружной поверхности, его пластическую деформацию можно частично исправить, значительно уменьшив этим возможное изменение импульса динамической неуравновешенности и, соответственно, поднять точность стрельбы. Эффективность повысится.

Выполнение диаметров центральных отверстий в чашеобразной обойме и трубчатом насадке более или равным внутреннему диаметру торца ствола-контейнера со стороны закрывающей его крышки также необходимо, так как в противном случае, выступающие внутрь части чашеобразной обоймы и насадка будут захватываться истекающими из ствола-контейнера пороховыми газами, что приведет к резкому рывку ствола-контейнера при выстреле. Точность стрельбы уменьшится. Эффективность снизится.

Для уменьшения разброса импульса динамической неуравновешенности между торцевой поверхностью ствола-контейнера и крышкой может быть установлена кольцевая резиновая прокладка, при этом ее внутренний диаметр должен быть больше внутреннего диаметра торца ствола-контейнера со стороны закрывающей его крышки. Выщелкивание крышки в этом случае идет более мягко, так как ее выщелкивание смягчается кольцевой резиновой прокладкой. Следует отметить, что для обеспечения соразмерности усилий первоначального сдвига снаряда вперед при выстреле и усилия выщелкивания крышки, целесообразно при загибе открытого конца чашеобразной обоймы проводить осесимметричный поджим чашеобразной обоймы к стволу-контейнеру. Этим обеспечивается необходимое усилие выщелкивания крышки из заделки: кольцевая резиновая прокладка чашеобразная обойма, так и обеспечение герметичности внутренней полости ствола-контейнера. Это целесообразно делать и при отсутствии кольцевой резиновой прокладки. Для улучшения работы насадка из упруго-пластичного материала, закрепленного на чашеобразной обойме, он может быть выполнен профилированным по наружной диаметральной поверхности. Этим обеспечиваются лучшие условия по стабилизации импульса динамической неуравновешенности и, следовательно, повышение точности стрельбы. Эффективность повышается.

В случае выполнения выстреливающего устройства в виде стартового двигателя комплекс работает практически также как и с газогенератором, но только в этом случае практически не будет истечения пороховых газов вперед (если только небольшая часть, отраженных от задней крышки перед ее выщелкиванием) и в откатном импульсе составляющая от силы трения пороховых газов о внутренние стенки ствола-контейнера будет больше. Следует отметить, что эта сила тоже зависит от скорости истечения пороховых газов из стартового двигателя, т.е. от температуры и компенсируется трубчатым насадком из упруго-пластичного материала с модулем упругости, уменьшающимся с возрастанием температуры.

Предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность за счет повышения точности стрельбы с обеспечением скорострельности и технологичности и достигается снижением разброса импульса динамической неуравновешенности, автоматизацией операций и простой конструкции.

Использование: военная техника, противотанковое оружие. Сущность изобретения: стреляющий комплекс содержит снаряд с пороховым выстреливающим устройством, размещенный в стволе-контейнере с крышками. На одной из наружных околоторцевых поверхностей ствола-контейнера выполнено кольцевое утолщение. Крышка, расположенная около этого утолщения, выполнена в виде диафрагмы и закреплена на торце ствола-контейнера чашеобразной обоймой, надетой на кольцевое утолщение. Обойма выполнена с центральным отверстием, ее открытый конец загнут за кольцевое утолщение со стороны середины ствола-контейнера, а внутренняя боковая стенка обоймы выполнена равной наружной диаметральной части кольцевого утолщения. На обойме соосно с ней закреплен выступающий за ее дно и наружную боковую поверхность трубчатый насадок из упруго пластичного материала. Выступающая за дно обоймы часть трубчатого насадка выполнена профилированной по внутренней диаметральной поверхности. При этом диаметры центральных отверстий в чашеобразной обойме и трубчатом насадке равны или больше внутреннего диаметра торца ствола-контейнера со стороны закрывающей его крышки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Стреляющий комплекс, содержащий снаряд с пороховым выстреливающим устройством, размещенный в стволе-контейнере с крышками, отличающийся тем, что ствол-контейнер выполнен с кольцевым утолщением на одной из наружных околоторцевых поверхностей, при этом крышка, расположенная около этого утолщения, выполнена в виде диафрагмы и закреплена на торце ствола-контейнера чашеобразной обоймой, надетой на кольцевое утолщение, обойма выполнена с центральным отверстием, ее открытый конец загнут за кольцевое утолщение со стороны середины ствола-контейнера, внутренняя боковая стенка обоймы выполнена равной наружной диаметральной части кольцевого утолщения, причем на обойме закреплен соосно с ней выступающий за ее дно и наружную боковую поверхность
трубчатый насадок из упругопластичного материала, а выступающая за дно обоймы часть трубчатого насадка выполнена профилированной по внутренней диаметральной поверхности, при этом центральные отверстия в чашеобразной обойме и трубчатом насадке выполнены по соотношению
d_о ≥ d_к,
где d_о диаметры центральных отверстий в чашеобразной обойме и трубчатом насадке;
d_к внутренний диаметр торца ствола-контейнера со стороны закрывающей его крышки. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что закрепленный на чашеобразной обойме трубчатый насадок выполнен из резины. 3. Комплекс по п.1 или 2, отличающийся тем, что между торцевой поверхностью ствола-контейнера и крышкой установлена кольцевая резиновая прокладка. 4. Комплекс по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что выступающая за дно чашеобразной обоймы часть трубчатого насадка выполнена профилированной по наружной диаметральной поверхности.