УПРАВЛЯЕМЫЙ СНАРЯД Российский патент 1997 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к управляемым снарядам, имеющим аэродинамическую схему "утка".

Известны управляемые противотанковые ракеты (снаряды) по аэродинамической схеме "бесхвостка" [1] в которых в качестве органов управления используются интерцепторы, и содержащих приводы интерцепторов и систему управления.

Недостатком данного технического решения является то, что интерцепторы надежно обеспечивают управление ракетой (снарядом) только на небольших скоростях (порядка 60 100 м/с). При скоростях выше 100 м/с эффективность данной схемы снижается, т.к. степени быстродействия в реализации маневра ракетой (снарядом) при управляющем воздействии интерцепторов становится недостаточно. При высоких скоростях ракеты (снаряда) данная схема нецелесообразна.

Этот недостаток устранен в ракетах (снарядах) по аэродинамической схеме "утка" [2] содержащих аэродинамические рули с рулевым приводом и систему управления. Недостатком же данной аэродинамической схемы ракет (снарядов) является то, что при использовании их в противотанковых управляемых ракетах (снарядах) с полуавтоматической системой наведения, траектория полета которых примерно соответствует оптической линии визирования на цель, т.е. она располагается от земли на незначительном расстоянии, при прохождении высокой травы, мелкого кустарника и т.д. происходит попадание травинок и мелких веточек в зазор между корпусом ракеты (снаряда) и бортовой хордой рулей, приводящее к заклиниванию рулей и, соответственно, неуправляемости полетом ракеты (снаряда). Поражение цели (особенно перемещающейся) становится затруднительно (если это вообще возможно в данном случае). Эффективность боевого применения практически сводится к нулю. Повышение мощности рулевого привода для "преодоления" заклинивания рулей увеличивает не только его вес и габариты, но и вес и габариты источника энергии рулевого привода (электробатарей, порохового аккумулятора давления, баллона с сжатым газом и т.д.). Все это увеличивает вес и габариты управляемой ракеты (снаряда), а в конечном итоге и всего комплекса в целом. Это снижает его маневренность на поле боя и повышает уязвимость от огня противника. Поднять эффективность не удается. К тому же, увеличение мощности рулевого привода приводит к его усложнению и, соответственно, к понижению надежности. Это также снижает эффективность. При сохранении же веса и габаритов управляемой ракеты (снаряда) приходится уменьшать вес и габариты либо боевой части, либо реактивного двигателя, т.е. снижать мощность боевой части или уменьшать среднюю скорость полета (из-за необходимости снижения мощности реактивного двигателя) и дальность стрельбы (из-за необходимости уменьшения времени работы реактивного двигателя). Все это ухудшает эффективность.

Также недостатком данного технического решения является то, что при отклонении (повороте) рулей происходит уменьшение их управляющего момента. Это объясняется тем, что корпус ракеты (снаряда) в носовой части имеет коническую, параболическую или цилиндрическую форму и при отклонении рулей увеличивается зазор между бортовой хордой рулей и корпусом ракеты (снаряда), уменьшая этим коэффициент подъемной силы рулей, т.е. ухудшается управляемость ракеты (снаряда) в полете. Особенно это сказывается при расположении рулей на конической или параболической носовой части корпуса ракеты (снаряда) из-за уменьшения ее по диаметру. Эффективность снижается. Увеличение площади рулей для компенсации этого эффекта приводит к необходимости увеличения мощности рулевого привода и источников его энергопитания, что увеличивает вес и габариты ракеты (снаряда) со всеми, вытекающими отсюда, отрицательными последствиями. Эффективность падает.

Задачей изобретения является повышение эффективности за счет снижения веса и габаритов рулевого привода и рулей.

Данная задача достигается тем, что в управляемом снаряде по аэродинамической схеме "утка", содержащем рули с рулевым приводом и систему управления, в нем на наружной поверхности снаряда сзади относительно его миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей выполнены углубления, в которые установлены рули, при этом бортовые хорды рулей расположены в радиальном направлении ниже наружной кромки миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей, а задняя часть дна углублений, в которые установлены рули, может быть соединена с наружной поверхностью снаряда сзади рулей по плавно подымающейся поверхности.

Положительный эффект обеспечивается за счет снижения необходимой мощности рулевого привода.

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".

Данное техническое решение поясняется фиг. 1 3. На фиг. 1 изображен управляемый снаряд 1 по аэродинамической схеме "утка", содержащий рули 2 с рулевым приводом и систему управления. Рулевой привод и система управления расположены внутри корпуса снаряда. В снаряде, на его наружной поверхности 3 сзади относительно его миделевого сечения а перед передними точками 4 бортовых хорд 5 рулей выполнены углубления 6, в которые установлены рули, при этом бортовые хорды рулей расположены в радиальном направлении ниже наружной кромки 7 миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей. В приведенном на чертеже случае задняя часть 8 дна 9 углублений, в которые установлены рули, соединена с наружной поверхностью 10 снаряда сзади рулей плавно подымающейся поверхности 11.

Предлагаемый управляемый снаряд работает следующим образом. При выстреле, после старта с пусковой установки, управляемый снаряд летит в сторону цели. При прохождении высокой травы и кустарника, травинки и мелкие веточки, встречающиеся на его пути, скользят по наружной поверхности снаряда и наталкиваются на переднюю кромку рулей, где они либо перерубаются, либо соскальзывают с них. Также, начиная с самого начала полета снаряда, встречный воздух обтекает корпус снаряда и рули. Так как бортовые хорды рулей расположены в радиальном направлении ниже наружной кромки миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей, то зазор между бортовыми хордами и корпусом снаряда практически удален из обтекающего воздуха и, соответственно, фактически не оказывает отрицательного влияния на управляющую способность рулей.

Выполнение углублений на наружной поверхности управляемого снаряда сзади относительно его миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей и установка рулей своими бортовыми хордами в радиальном направлении ниже наружной кромки миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей позволяет предотвратить заклинивание рулей во время полета посторонними предметами (травинками, мелкими веточками и т.д.) и избежать необходимости для "преодоления" заклинивания увеличения мощности рулевого привода со всеми вытекающими негативными последствиями (повышение веса и габаритов управляемого снаряда и всего комплекса в целом). Эффективность повышается. При этом значительно снижается отрицательное влияние зазора между бортовыми хордами рулей и корпусом снаряда на управляющую способность рулей, т. к. в данной конструкции этот зазор практически не попадает в воздушный слой, обтекающий наружную поверхность управляемого снаряда и, соответственно, не вносит возмущений, ухудшающих условия работы рулей. Рули как бы беззазорно соединены с корпусом снаряда независимо от угла поворота. Уменьшается необходимость увеличения площади рулей (для увеличения их управляющей способности) и, следовательно, мощности рулевого привода. Это также повышает эффективность. Установка рулей своими бортовыми хордами в различном направлении ниже наружной кромки миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд, рулей достаточна на 1-2 мм (с учетом разброса допусков на изготовление взаимосвязанных деталей). Верхнее же значение этого перепада определяется из конструктивных соображений, но делать углубления, в которые установлены рули, слишком большими нецелесообразно, т.к. это приводит к непроизводительному "расходованию" внутреннего объема управляемого снаряда. Для еще большего улучшения аэродинамических характеристик, обеспечения плавного обтекания наружной поверхности управляемого снаряда воздушным слоем и предотвращения внесения в него дополнительных возмущений, отрицательно сказывающихся на всей аэродинамике управляемого снаряда, в том числе и на управляемости, желательно заднюю часть дна углублений, в которые установлены рули, соединять с наружной поверхностью управляемого снаряда сзади рулей по плавно подымающейся поверхности. Это, в первую очередь, целесообразно делать при расположении рулей на сужающемся по диаметру участке носовой части снаряда, т. к. в этом случае образуется резкий перепад по высоте (в радиальном направлении) между наружной поверхностью управляемого снаряда спереди и сзади дна углублений, в которые установлены рули. Наличие этого перепада при обтекании его воздухом приводит к образованию дополнительных прямых или косых скачков уплотнений (в зависимости от скорости управляемого снаряда), ухудшающих аэродинамику управляемого снаряда, в том числе и управляющую способность рулей. Наличие же плавного перехода от задней части дна углублений, в которые установлены рули, к наружной поверхности снаряда сзади рулей улучшает аэродинамические характеристики, т.е. снижается необходимая площадь рулей, а значит и мощность рулевого привода. Его вес и габариты уменьшаются. Эффективность возрастает. При расположении же рулей на цилиндрическом участке носовой части управляемого снаряда (если такой имеется в носовой части снаряда), данное плавное соединение задней части дна углублений с наружной поверхностью снаряда сзади рулей менее необходимо и без него часто можно обойтись, т.к. в этом случае не будет возникать резкого перепада по высоте по наружной поверхности снаряда.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность за счет снижения веса и габаритов рулевого привода и рулей и достигается снижением необходимой мощности рулевого привода и площади рулей, которое обеспечивается понижением вероятности заклинивания рулей и увеличения их управляющей способности. Оно может быть использовано не только для боевых управляемых снарядов, но и для управляемых снарядов, предназначенных, например, для заброски в труднодоступные места троса, линии связи или каких-либо датчиков. Также данный управляемый снаряд может иметь как реактивный двигатель, так и выстреливаться с пусковой установки, например, пороховым выстреливающим устройством.

Источники информации
1. Алешков М.Н. Жуков И.И. Савин Н.В. Кукушкин Д.Д. Марков О.П. Фомин Ю. Г. Физические основы ракетного оружия. М. Воениздат, 1972, с. 141.

2. Пересада С.А. Зенитные ракетные комплексы. М. Воениздат, 1973, с. 87.

Использование: изобретение относится к оборонной технике, в частности к управляемым снарядам, имеющим аэродинамическую схему "утка". Сущность изобретения: в управляемом снаряде по аэродинамической схеме "утка", содержащем рули с рулевым приводом и систему управления, в нем на наружной поверхности снаряда сзади относительно его миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей выполнены углубления, в которые установлены рули, при этом бортовые хорды рулей расположены в радиальном направлении ниже наружной кромки миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей, а задняя часть дна углублений, в которые установлены рули, может быть соединена с наружной поверхностью снаряда сзади рулей по плавно подымающейся поверхности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Управляемый снаряд по аэродинамической схеме "утка", содержащий рули с рулевым приводом и систему управления, отличающийся тем, что в нем на наружной поверхности снаряда сзади относительно его миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей выполнены углубления, в которые установлены рули, при этом бортовые хорды рулей расположены в радиальном направлении ниже наружной кромки миделевого сечения перед передними точками бортовых хорд рулей. 2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что в нем задняя часть дна углублений, в которые установлены рули, соединена с наружной поверхностью снаряда сзади рулей по плавно подымающейся поверхности.