ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ РАКЕТЫ ДЛЯ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЛАКА Российский патент 1998 года по МПК F42B12/02 A01G15/00 

Изобретение относится к пиротехническим средствам для активных воздействий на облака с целью защиты сельхозкультур от градобитий и вызывания осадков.

Важной проблемой, возникающей при разработке ракет для воздействия на облака нового поколения, является повышение надежности действия их головных частей при одновременном увеличении дальности и эффективности их действия.

Известна противоградовая ракета "Алазань-2М", описанная в журнале "Наука и жизнь", 1984, N 10, с.95 и 96.

Наиболее близким по технической сущности устройством является модульная (кассетная) головная часть метеорологической ракеты "Метка", разработанной на базе ракеты "Алазань-2М" и описанной в журнале "Метеорология и гидрология", 1987, N 1, с. 118 - 120, рис.а).

Головная часть ракеты "Метка" содержит дистанционную трубку и корпус с центральным замедлителем, размещенным в осевом канале, и с радиальными каналами, заполненными волокнами из углеродно-графитового материала.

Головная дистанционная трубка в этой головной части находится в непосредственной близости от замедлителя, что обеспечивает высокую надежность его воспламенения и соответственно высокую надежность действия головной части.

В противоградовых ракетах нового поколения для достижения дальности 12 - 16 км используются обтекатели большого удлинения - до 2 - 4 калибров, а для достижения высокой эффективности - кассетные головные части, близкие по конструкции к головной части ракеты "Метка".

При установке дистанционного устройства в резьбовом очке обтекателя с удлинением 2 - 4 калибра расстояние между воспламенительным узлом дистанционной трубки и замедлителем существенно увеличивается, соответственно уменьшается надежность его воспламенения.

Уменьшение надежности происходит также и потому, что в силу особенностей конструкции кассетной головной части замедлительный состав заглублен в осевом канале и большая часть высокотемпературных продуктов сгорания воспламенительного узла попадает на верхний торец корпуса и частично поглощается им, а частично рассеивается во внутреннем объеме обтекателя.

Задачей изобретения является повышение надежности и эффективности действия головной части ракеты для воздействия на облака большой дальности с обтекателем, имеющим удлинение 2 - 4 калибра.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной головной части, содержащей дистанционное устройство с воспламенительным узлом, установленное в резьбовом очке обтекателя, корпус с осевым каналом, заполненным воспламенительно-замедлительным составом, и радиальными каналами, осевой канал корпуса диаметром 0,098 - 0,17 калибра ракеты, начиная с глубины 0,14 - 0,27 калибра ракеты, расширяется по конической поверхности с углом при ее вершине 55 - 90^o, а воспламенительно-замедлительный состав находится ниже уровня отверстия, сообщающего осевой канал с первым радиальным каналом на глубине 0,28 - 0,39 калибра ракеты, при этом в радиальных каналах корпуса установлены генераторы активного дыма, а торец корпуса головной части расположен на расстоянии 1,2 - 3,2 калибра ракеты от воспламенительного узла дистанционного устройства.

Такое сочетание размеров и такое взаимное расположение элементов конструкции позволило достигнуть высокой (не менее 0,99999 при доверительной вероятности 0,9) надежности воспламенения замедлителя головной части и повысить эффективность действия головной части.

К числу основных факторов, определяющих надежность воспламенения относятся:
- масса воспламенительного узла;
- количество и температура конденсированной фазы (высокотемпературных шлаков) в продуктах сгорания;
- направленность потока продуктов сгорания;
- давление и температура газообразных продуктов сгорания.

Масса воспламенительного узла оказывает существенное влияние на надежность воспламенения, а также на количество конденсированной фазы, температуру и давление продуктов сгорания, но ограничивается прочностью элементов дистанционного устройства, обтекателя и корпуса, изготавливаемых из пластмасс типа полистирола.

Например, увеличение размеров обтекателя в прототипе до требуемых размеров при сохранении уровня надежности потребовало бы такого роста массы воспламенительного узла, что это привело бы при его срабатывании к разрушению головной части.

Воспламенительный узел отрабатывается, исходя из минимизации массы, при обеспечении необходимых для воспламенения температуры, давления, наличия конденсированной фазы и направленности потока продуктов сгорания. С увеличением расстояния от торца корпуса головной части до воспламенительного узла свыше 1,2 калибра ракеты большая часть продуктов сгорания не достигает замедлителя, а частично поглощается этим торцем либо рассеивается во внутреннем объеме обтекателя.

В предлагаемой головной части продукты сгорания воспламенительного узла достигают замедлителя за счет того, что осевой канал диаметром 0,098 - 0,17 калибра ракеты, в котором находится замедлитель, начиная с глубины 0,14 - 0,27 калибра расширяется по конической поверхности с углом при вершине 55 - 90^o.

При глубине расположения расширяющейся части менее 0,14 калибра в момент срабатывания воспламенительного узла за счет отраженной волны возникает эффект "запирания" канала, который приводит к торможению и отбрасыванию части продуктов сгорания от замедлителя и заметно ухудшает надежность его воспламенения.

Перенос начала расширения канала на глубину более 0,27 калибра невозможен из-за утонения стенки первого радиального канала и соответствующего уменьшения прочности корпуса головной части.

Осевой канал диаметром менее 0,098 калибра недостаточен для нормального перетока продуктов сгорания воспламенительного узла с конической части канала в цилиндрическую, а увеличение его диаметра свыше 0,17 калибра не требуется по условиям надежности и приводит к уменьшению глубины радиальных каналов, размеров генераторов активного дыма и снижению эффективности головной части.

Коническая поверхность входной части осевого канала, в отличии от плоского торца корпуса, создает направленное течение продуктов сгорания воспламенительного узла от периферии к центру в его цилиндрическую часть и практически исключает поглощение конденсированной фазы.

Угол при вершине конической поверхности менее 55^o не достаточен для "захвата" всего объема продуктов сгорания, и существенная доля этих продуктов поглощается оставшейся кольцевой частью торца корпуса. Использование угла более 90^o не имеет смысла, т.к. при этом угле коническая поверхность занимает весь торец корпуса, а с увеличением угла 90^o ухудшаются условия течения продуктов сгорания и заметная их часть начинает поглощаться самой конической поверхностью.

В радиальных каналах корпуса головной части установлены генераторы активного дыма. Использование множества генераторов, каждый из которых образует вертикальную трассу активного дыма, создает эффект объемного засева обрабатываемого облака льдообразующими. Это существенно (в 2-4 раза) повышает эффективность кассетной головной части по сравнению с моноблочной головной частью, например, ракеты "Алазань-2М", создающей одиночную трассу активного дыма. Соответственно повышается эффективность противоградовых работ.

Генераторы выбрасываются из головной части поочередно по мере выгорания замедлителя с интервалом около 1 с, при этом первый генератор воспламеняется и выбрасывается непосредственно при срабатывании дистанционного устройства и воспламенения замедлителя.

Давление выброса первого и последующих генераторов выбрано так, чтобы оно не превышало допустимый уровень избыточного давления в обтекателе. Таким образом, первый генератор является как бы предохранительным клапаном, ограничивающим максимальное давление в обтекателе и осевом канале.

Минимальная глубина расположения воспламенительно-замедлительного состава, равная 0,28 калибра ракеты, выбрана, исходя из оптимальной компоновки генераторов в корпусе головной части, так, чтобы отверстие, сообщающее первый генератор с осевым каналом, находилось над составом.

Максимальная глубина расположения воспламенительно-замедлительного состава, равная 0,39 калибра ракеты, определяет расстояние, на котором из-за действия отраженной волны возникает эффект "запирания" канала и начинает уменьшаться надежность воспламенения замедлителя.

Торец корпуса головной части расположен на расстоянии 1,2 - 3,2 калибра ракеты от воспламенительного узла дистанционного устройства.

При расстоянии менее 1,2 калибра из-за уменьшения удлинения обтекателя лобовое сопротивление и использование такого обтекателя в ракетах большой дальности не эффективно.

С увеличением расстояния более 3,2 калибра удлинение обтекателя (с учетом длины дистанционного устройства) превышает 4 калибра и дальнейшее увеличение его не имеет смысла, т.к. не приводит к существенному уменьшению лобового сопротивления.

На фиг. 1 представлен разрез головной части с указанием соотношения размеров ее элементов; на фиг. 2 - схема воспламенения замедлителя и выброса первого генератора.

Головная часть содержит дистанционное устройство 1 с воспламенительным узлом 2, установленное в резьбовом очке обтекателя 3, корпус 4 с осевым каналом на торце 5, заполненным воспламенительно-замедлительным составом 6, и с верхней частью канала 7, расширяющейся по конической поверхности. В радиальных каналах головной части размещены первый 8 и последующие генераторы активного дыма.

Работает головная часть следующим образом. После пуска ракеты, при достижении ею заданного ускорения происходит взведение дистанционного устройства 1, а через заданное время - срабатывание воспламенительного узла 2.

Продукты сгорания воспламенительного узла достигают расширяющейся части канала, стекают к ее центру, достигают замедлителя и воспламеняют его. С воспламенением замедлителя происходит резкое увеличение давления и температуры, после чего через отверстие, сообщающее первый генератор с осевым каналом, воспламеняется первый генератор. Происходит выброс первого генератора из головной части, сопровождающийся сбросом давления в обтекателе и осевом канале. Воспламенительно-замедлительный состав продолжает гореть, воспламенять и выбрасывать из головной части последовательно расположенные генераторы. По окончании действия головной части замедлитель передает луч огня на самоликвидацию ракеты.

Предлагаемое изобретение использовано в противоградовых ракетах типа "Кристалл-Р".

Использование: гидрометеорологическая служба, метеорологические ракеты для активного воздействия на облака с целью предотвращения градобитий, вызывания осадков и т.п. Головная часть содержит дистанционное устройство с воспламенительным узлом, установленное в резьбовом очке обтекателя, корпус с осевым каналом, заполненным воспламенительно-замедлительным составом, и радиальными каналами, в которых размещены генераторы активного дыма. Центральный канал корпуса головной части диаметром 0,098 - 0,17 калибра ракеты, начиная с глубины 0,14 - 0,27 калибра ракеты, расширяется по конической поверхности с углом при вершине 55 - 90^o. Воспламенительно-замедлительный состав находится ниже уровня отверстия, сообщающего осевой канал с первым радиальным каналом на глубине 0,28 - 0,39 калибра ракеты. Торец корпуса головной части расположен на расстоянии 1,2 - 3,2 калибра ракеты от воспламенительного узла дистанционного устройства. 2 ил.

Головная часть ракеты для активного воздействия на облака, содержащая дистанционное устройство с воспламенительным узлом, установленное в резьбовом очке обтекателя, корпус с осевым каналом, заполненный воспламенительно-замедлительным составом, и радиальными каналами, отличающаяся тем, что в ней центральный канал корпуса диаметром 0,098 - 0,17 калибра ракеты, начиная с глубины 0,14 - 0,27 калибра ракеты расширяется по конической поверхности с углом при вершине 55 - 90^o, а воспламенительный состав находится ниже уровня отверстия, через которое первый радиальный канал сообщается с осевым каналом, на глубине 0,28 - 0,39 калибра ракеты, при этом в радиальных каналах корпуса установлены генераторы активного дыма, а торец корпуса головной части расположен на расстоянии 1,2 - 3,2 калибра ракеты от воспламенительного узла дистанционного устройства.