РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД Российский патент 1998 года по МПК F42B15/10 

Изобретение относится к ракетной технике.

Известна конструкция устройства для разделения аэрокосмического аппарата [1] с помощью детонирующего удлиненного заряда (ДУЗ), имеющего взрывчатое наполнение, заключенное в металлическую оболочку. Поперечное сечение ДУЗ выполнено в форме шеврона с углом между стенками облицовки оболочки. Срабатывание ДУЗ приводит к образованию кумулятивной струи частиц облицовки, которая разрезает по месту разделения корпус аэрокосмического аппарата.

Данная конструкция устройства разделения надежна и приемлема для разделения космических аппаратов, имеющих большие габариты и массу, и поэтому подрыв ДУЗ не дает существенных возмущений корпуса при разделении, и не приемлема для применения на зенитных управляемых ракетах малых калибров, имеющих большую полетную скорость, где большие возмущения при разделении (подрыве ДУЗ) приведут к выходу маршевой ступени ракеты из луча системы управления, что приведет к потере цели.

Известна конструкция реактивного снаряда с отделяемым двигателем [2] состоящего из устройства для стыковки разнокалиберных ступеней снаряда, содержащего переходной конический обтекатель с центральной трубой, охватывающей маршевую ступень снаряда и позволяющей двигателю скользить параллельно оси в направлении, противоположном маршевой ступени, и механизм разделения в виде щелевого канального устройства на конусной части обтекателя, сообщающегося с одной стороны с полостью маршевой ступени, а с другой с аэродинамическим потоком движущегося снаряда.

Данная конструкция разделительного устройства применима в неуправляемых реактивных снарядах реактивной системы залпового огня, поскольку возникающие возмущения при разделении практически не влияют на точность попадания в цель, так как НУРСами работают по площадям, и не приемлема к зенитным управляющим ракетам поскольку полученные возмущения при отделении маршевой ступени от двигателя приведут к резкому изменению угла атаки, что приведет к поломке стабилизаторов и разрушению маршевой ступни, а также к выходу маршевой ступени из луча системы управления, что приведет к потери цели и, как следствие, к потере ракеты в целом.

Задача изобретения устранение указанных выше недостатков, а именно обеспечение прочного соединения разнокалиберных ступеней управляемой ракеты во время полета и надежного из разделения в заданный момент времени с обеспечением минимальных возмущений, действующих на маршевую ступень при отделении двигателя.

Задача решается тем, что в реактивном снаряде (управляемой ракете) с отделяемым двигателем, содержащем устройство для стыковки разнокалиберных ступеней, состоящее из переходного конического обтекателя с центральной трубой, соединяющего маршевую ступень с двигателем, и механизма разделения ступеней, обтекатель выполнен тонкостенным с внутренним диаметром трубы, равным наружному диаметру маршевой ступни, и соединен с двигателем посредством переходного резьбового кольца, при этом обтекатель установлен на кормовую часть маршевой ступени до упора в буртик кольцевых сегментов, установленных в кольцевую проточку, выполненную на маршевой ступени, и поджат разрезной гайкой, причем между трубой обтекателя и разрезной гайкой установлен механизм разделения ступеней в виде кольцевого шпангоута-диафрагмы с радиальными ребрами, с наружной стороны которого установлено пружинное разрезное кольцо с трапециевидной проточной на внешней стороне, взаимодействующей с ответными концевыми поверхностями обтекателя и переходного резьбового кольца двигателя, а изнутри резьбовая распорная втулка со скосом по торцу, при этом в ребрах диафрагмы установлены цилиндрические со скосом пальцы, причем каждый валец установлен с упором одним концом во внутреннюю поверхность разрезного пружинного кольца, а другим концом со скосом взаимодействует со скосом резьбовой распорной втулки, установленной на ответной пружинной разрезной гайке с буртом, свободно насаженной на кормовую часть маршевой ступени с упором своим торцом в передний торец трубы обтекателя, кроме того на внутренней поверхности обтекателя установлен исполнительный механизм, состоящий из корпуса, поршня, жестко связанного с тягой и электровоспламенителя замедленного действия, а разрезная гайка, установленная на кормовой части маршевой ступени, выполнена с наружной кольцевой проточкой, охватываемой стягивающим гайку хомутом с Т-образными приливами по месту разъема, при этом тяга выполнена в виде замка, охватывающего приливы хомута, и закреплена срезным штифтом, обтекатель с внутренней стороны соединен с радиальными ребрами механизма разделения пружинными натяжителями, установленными преимущественно в оболочке.

Сущность изобретения заключается в том, что данная конструкция узла разделения ступеней обеспечивает надежное, прочное соединение разнокалиберных ступеней ракеты, а также их надежное разделение в заданный момент времени с минимальными возмущениями, действующими на маршевую ступень управляемой ракеты при отделении двигателя.

На фиг. 1 изображена управляемая ракета; на фиг. 2 вид А на фиг. 1 (конструкция устройства стыковки разнокалиберных ступеней ракеты); на фиг. 3
вид Б на фиг. 2 (исполнительный механизм); на фиг. 4 механизм разделения, где: 1 маршевая ступень ракеты; 2 ракетный двигатель; 3 переходной конический обтекатель; 4 переходное резьбовое кольцо двигателя; 5 - центральная труба обтекателя; 6 кормовая труба маршевой ступени; 7 - кольцевые сегменты; 8 разрезная гайка с проточкой; 9 механизм разделения ступеней; 10 шпангоут-диафрагма; 11 радиальные ребра; 12 пружинное разрезное кольцо с трапециевидной проточкой; 13 внутренняя резьбовая втулка со скосом по торцу; 14 цилиндрические пальцы; 15 концевые конусные поверхности замка обтекателя и переходного резьбового кольца; 16 разрезная пружинная гайка с буртом; 17 исполнительный механизм; 18 корпус исполнительного механизма; 19 поршень; 20 электровоспламенитель замедленного действия; 21 тяга с Т-образным замком; 22 толкатель; 23 - хомут; 24 Т-образные приливы хомута; 25 срезной штифт; 26 пружинный натяжитель; 27 тонкостенная цилиндрическая оболочка; 28 технологическое кольцо.

Сборка маршевой ступени с двигателем ракеты осуществляется в следующей последовательности.

Собирают сначала исполнительный механизм 17 и устанавливаю его на внутренней поверхности обтекателя 3. В кольцевую канавку кормовой части 6 маршевой ступени 1 устанавливают кольцевые сегменты 7, придерживая сегменты, надвигают на маршевую ступень 1 обтекатель 3 до упора в бурт сегментов, затем устанавливают заранее собранный при помощи технологического кольца 28 механизм разделения ступеней 9, надвигая его на кормовую часть до упора в центральную трубу 5 обтекателя 3, при этом технологическое кольцо 28 выпадает и удаляется, затем пристыковывают к обтекателю переходное резьбовое кольцо 4, совмещая при этом концевые конусные поверхности 15 замка обтекателя и переходного резьбового кольца, которые в сечении образуют трапецию, с ответной частью разрезного пружинного кольца 12 механизма разделения ступеней 9, ввертывая разрезную пружинную гайку с буртом 16 во внутреннюю резьбовую втулку 13, установленную в шпангоут-диафрагму 10, которая своим торцевым скосом, надвигаясь на скосы цилиндрических пальцев 14, установленных в радиальных ребрах 11 шпангоута-диафрагмы 10, выдвигает пальцы наружу, до упора во внутреннюю поверхность разрезного пружинного кольца 12 надежно фиксирует обтекатель 3 с переходным резьбовым кольцом 4. Для ограничения перемещения полученной сборки в осевом направлении, на резьбу кормовой части маршевой ступени, до упора, в шпангоута-диафрагму устанавливают заранее собранную (стянутую) разрезную резьбовую гайку 8, в кольцевой проточке которой установлен стягивающий гайку хомут 23 с Т-образными приливами 24 по месту разъема, на которые надвинута тяга 21 исполнительного механизма 17 с Т-образным замком и зафиксирована срезным штифтом 25, при этом тягу 21 жестко связывают с поршнем 19 посредством толкателя 22.

Затем под углом 120^o устанавливают три пружинных натяжителя 26 в тонкостенной цилиндрической оболочке 27, цепляя их за радиальные ребра 11 шпангоута 10. В корпусе 18 исполнительного механизм 17 устанавливают электровоспламенитель 20 замедленного действия, а в крышку двигателя - электровоспламенитель, затем двигатель 2 прикручивают к переходному резьбовому кольцу 4.

Работа механизма разделения заключается в следующем.

Одновременно с запуском ракетного двигателя 2 воспламеняется электровоспламенитель замедленного действия 20 исполнительного механизма 17 и через определенное время выдает импульс на поршень 19, толкая его по направлению полета ракеты. Тяга 21, связанная с поршнем посредством толкателя 22, срезая штифт 25, освобождает хомут 23, при этом разрезная гайка 8 расщелкивается, освобождая маршевую ступень 1 ракеты, и не препятствует движению переходному коническому обтекателю и связанному с ним двигателю в направлении, противоположном полету ракеты. Хотя маршевую ступень ничто не удерживает, разделение не происходит, так как еще работает двигатель и аэродинамические силы, действующие на переходной конический обтекатель меньше тяги двигателя. Как только двигатель закончит свою работу и тяга его обнулится поменяет свой знак на противоположный, начнут действовать аэродинамические силы лобового сопротивления, при этом переходный конический обтекатель с состыкованным с ним двигателем перемещается назад в осевом направлении относительно мршевой ступени до тех пор, пока не пройдет разрезную пружинную гайку 16. Разрезная гайка 16, сойдя с кормовой части маршевой ступени, схлопывается, становясь меньше в диаметре, освобождая внутреннюю резьбовую втулку 13. Пальцы 14 под действием разрезного пружинного кольца 12 проваливаются, при этом шпангоут-диафрагма 10 мгновенно без перекосов втягивается натяжителем 26 внутрь на трубу 5 обтекателя, в этот момент происходит отделение двигателя с переходным кольцом и унос обтекателя с маршевой ступени.

Для предотвращения поломки пружинного натяжителя при виброиспытаниях ракеты, натяжитель помещен в тонкостенную цилиндрическую оболочку.

Механизм расстыковки ступеней ракеты предназначен для сброса двигателя после окончания работы на начальном участке полета.

Для сохранения аэродинамических характеристик маршевой ступени после разделения, в ней опорная поверхность переходного конического обтекателя выполнена в виде уложенных в кольцевую проточку кормовой части сегментов, выпадающих при разделении.

Источники информации
1. Патент США N 4649824, опубл. 17.03.87, кл. F 42 B 15/00, т. N 1076 N 3 аналог.

2. Заявка Франции N 2629583, опубл. 06.10.89, кл. F 42 B 15/00 - прототип.

Использование: ракетная техника. Сущность изобретения: реактивный снаряд содержит маршевую ступень с пристыкованным двигателем, устройство стыковки в виде конического обтекателя с центральной трубой и механизм разделения. Обтекатель выполнен тонкостенным, внутренний диаметр центральной трубы равен наружному диаметру маршевой ступени. Обтекатель соединен с двигателем переходным резьбовым кольцом и установлен на маршевой ступени до упора в буртик кольцевых сегментов кольцевой проточки, выполненной в маршевой ступени, и поджат разрезной гайкой. Мужду трубой обтекателя и разрезной гайкой установлен механизм разделения в виде кольцевого шпангоута-диафрагмы с радиальными ребрами, с наружной стороны которого установлено пружинное разрезное кольцо с трапециевидной проточкой на внешней стороне, взаимодействующей с ответными концевыми поверхностями обтекателя и переходного резьбового кольца двигателя, а внутри него - резьбовая распорная втулка со скосом по торцу. В ребрах диафрагмы размещены цилиндрические со скосом пальцы, установленные с упором одним концом во внутреннюю поверхность разрезного пружинного кольца, а другим - взаимодействующие со скосом резьбовой распорной втулки, установленной на ответной пружинной разрезной гайке с буртом, свободно насаженной на кормовую часть маршевой ступени с упором своим торцом в передний торец трубы обтекателя, а буртом гайки - в шпантоут-диафрагму. Внутри обтекателя установлен поршневой исполнительный механизм с электровоспламенителем замедленного действия. Разрезная гайка, установленная на корме маршевой ступени, выполнена с наружной кольцевой проточкой и охвачена хомутом с Г-образными приливами по месту разъема. Тяга, связанная с поршнем исполнительного механизма, выполнена в виде замка, охватывающего приливы хомута, и закреплена срезным штифтом, а обтекатель с внутренней стороны соединен с радиальными ребрами механизма разделения пружинными натяжителями в защитных оболочках. 4 ил.

Реактивный снаряд, содержащий маршевую ступень, пристыкованный к ней двигатель большего калибра, устройство стыковки в виде конического обтекателя с центральной трубой и механизм разделения, отличающийся тем, что обтекатель выполнен тонкостенным с внутренним диаметром центральной трубы, равным наружному диаметру маршевой ступени, соединен с двигателем переходным резьбовым кольцом, установлен на кормовую часть маршевой ступени до упора в буртик кольцевых сегментов, размещенных в кольцевой проточке, выполненной на маршевой ступени, и поджат разрезной гайкой, между трубой обтекателя и разрезной гайкой установлен механизм разделения ступеней в виде кольцевого шпангоута-диафрагмы с радиальными ребрами, с наружной стороны которого установлено пружинное разрезное кольцо с трапециевидной проточкой на внешней стороне, взаимодействующей с ответными концевыми поверхностями обтекателя и переходного резьбового кольца двигателя, а внутри него резьбовая распорная втулка со скосом по торцу, в ребрах диафрагмы установлены цилиндрические со скосом пальцы, каждый из которых установлен с упором одним концом во внутреннюю поверхность разрезного пружинного кольца, а другим концом со скосом взаимодействует со скосом резьбовой распорной втулки, установленной на ответной пружинной разрезной гайке с буртом, свободно насаженной на кормовую часть маршевой ступени с упором своим торцом в передний торец трубы обтекателя, а буртом гайки в шпангоут-диафрагму, на внутренней поверхности обтекателя установлен поршневой исполнительный механизм с электровоспламенителем замедленного действия, разрезная гайка, установленная на кормовой части маршевой ступени, выполнена с наружной кольцевой проточкой, охватываемой стягивающим гайку хомутом с Т-образными приливами по месту разъема, при этом тяга, жестко связанная с поршнем исполнительного механизма, выполнена в виде замка, охватывающего приливы хомута, и закреплена срезным штифтом, а обтекатель с внутренней стороны соединен с радиальными ребрами механизма разделения пружинными натяжителями, преимущественно в оболочках.