УПРАВЛЯЕМЫЙ СНАРЯД Российский патент 1998 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к оборонной технике, а конкретно к управляемым реактивным снарядам (УРС) и управляемым ракетам (УР).

Известно, что характеристики точности и надежности УРС и УР в большей степени зависят от работы их автопилотов и, в первую очередь, их гироскопов. В современных образцах УРС и УР с относительно малым полетным временем (до 1 мин) используются импульсные гироскопические приборы, работающие на выбеге предварительно раскрученного до больших оборотов ротора. Известно, что время работы таких приборов, их точность и надежность во многом зависят от величины и стабильности моментов трения в их подшипниковых опорах. Поскольку современные УРС и УР должны обеспечивать надежную работу в диапазоне температур от +60^oC до -60^oC, а вязкость приборных масел, применяемых для смазки шарикоподшипников, меняется в интервале указанных температур в десятки раз, обеспечение стабильности выходных характеристик гироскопов при этих температурах является трудной механической задачей, особенно при предельно низких температурах. К примеру: широко распространенное приборное масло 132-08 ГОСТ 18375-75 в диапазоне температур от +20^oC до -50^oC меняет показатель вязкости в 40-50 раз, а при температуре -60^oC приближается к точке замерзания, соответственно моменты трения подшипников, смазанных маслом, могут изменяться в таких условиях самым непредсказуемым образом, особенно, если в подшипники попадает пыль и влага. Для повышения стабильности характеристик гироскопов при работе УРС и УР на предельно низких эксплуатационных температурах в ряде зарубежных образцов ракетной техники производится подогрев гироскопов с помощью специальных устройств, например подогрев гироскопа, патент США N 4448086, кл. G 01 C 19/04 от 15.05.84 г., осуществляемый с помощью нагрева жидкости, залитой между двумя оболочками, в которых установлен гироскоп. Это техническое решение позволяет улучшить условия работы гироскопа при низких эксплуатационных температурах, но приводит к нерациональному использованию внутреннего объема УРС, так как в результате введения специальных устройств для размещения подогревающей жидкости (специальный герметичный кожух с двумя оболочками) и для ее подогрева (специальный подогреватель), увеличиваются собственные габариты гироскопического прибора, его масса, что снижает возможность увеличить эффективную массу УРС (например: его боевую часть) при прочих равных условиях.

В других образцах УРС и УР с целью упрощения конструкции ограничивается диапазон минусовых температур боевого использования. Например, во французской противотанковой УР "Акра" (см. А.Н.Латухин. "Противотанковое вооружение". Военное из-во МО СССР, М. 1974 г., стр.230-235), содержащий корпус, элементы управления, блок электропитания с термоэлектробатареями, гироскоп, диапазон боевого использования ограничен температурой -30^o, что является существенным недостатком ракеты, поскольку ограничивается ее использованием в полярных условиях, а также требуется значительная выдержка ракеты (с целью выравнивания ее температуры по отношению к окружающей среде) перед боевым использованием после транспортирования авиацией и десантирования (из-за охлаждения после длительного полета на больших высотах в транспортных отсеках боевых самолетов температура ракеты может доходить до -60^oC).

Целью предлагаемого технического решения является повышение точности и стабильности работы УРС при предельно низких эксплуатационных температурах (до -60^oC) путем подогрева гироскопа за счет рационального использования тепла, выделяемого при функционировании УРС.

Для этого в УРС, содержащем корпус, элементы управления, блок электропитания с термоэлектробатареями, гироскоп, корпус блока электропитания выполнен в виде обоймы из высокотеплопроводного материала, в гнездах которой без зазора установлены термоэлектробатареи, размещенные равномерно вокруг центрального гнезда, в котором установлен гироскоп, при этом между обоймой и корпусом снаряда в зоне расположения батарей выполнен гарантированный зазор. На фиг. 1, 2, 3 изображен УРС и его отдельные элементы. Внутри корпуса 1 установлены элементы управления в виде рулевого привода 2 и электронный аппаратуры управления 3. Блок электропитания выполнен в виде обоймы 4 с гнездами 5 и 6. В центральном гнезде 5 соосно оси снаряда установлен гироскоп 7, а вокруг него, равномерно в гнездах 6 размещены термоэлектробатареи 8. Обойма блока электропитания выполнена из алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью, при этом для обеспечения хорошей теплопередачи тепла, образующегося при работе термоэлектробатарей, на корпус гироскопа через обойму батареи установлены в обойму без зазора на клее ВК-9 с наполнителем в виде алюминиевого порошка. Между корпусом снаряда и обоймой, в зоне расположения термоэлектробатарей, выполнен гарантированный зазор "а", что уменьшает распределение тепла, выделяемого при работе термоэлектробатарей на корпус снаряда.

Такое техническое выполнение позволяет в значительной степени повысить точность и стабильность параметров гироскопа в составе УРС при функционировании на предельно низких эксплуатационных температурах (-50^o ± 10^oC) без применения специальных устройств, подогрева гироскопа, увеличения габаритов и массы гироскопа.

По циклограмме функционирование УРС начинается с поджига электровоспламенителей термоэлектробатарей 8 блока электропитания при старте УРС, при этом температура расплава при термореакции внутри батарей 8 в течение нескольких секунд достигает 500-600^oC, а температура стенок батарей до 150-200^oC. Тепловая энергия через стенки батарей и обоймы 4 передается на гироскоп 7 и его подшипники, чему способствует выполненные обоймы из высокотеплопроводного материала (алюминиевого сплава), установка термобатарей без зазора в гнездах 6 обоймы и равномерное расположение батарей вокруг гнезда 5, в котором установлен гироскоп. Выполнение гарантированного зазора "а" между корпусом 1 снаряда и обоймой в зоне расположения термоэлектробатарей (на их длине) позволяет сконцентрировать выделяемое тепло на корпусе гироскопа, устраняя при этом рассеивание тепла на корпусе снаряда. При такой конструкции обойма выполняет роль обогревающего гироскоп радиатора, при этом температура в подшипниковых опорах гироскопа поднимается на 30-35^oC выше температуры снаряда (что соответствует -25 ...-30^oC при функционировании на -60^oC), вязкость смазки в подшипниках гироскопа при этом уменьшается примерно в 20 раз (по сравнению с -50^oC). Это приводит к стабилизации и значительному снижению моментов трения в опорах гироскопа и, как следствие этого, увеличению точности и стабильности его работы в составе УРС.

Экспериментальные исследования опытных образцов предлагаемого технического решения при предельно низких температурах (до -60^oC) показали повышение точности гироскопов в составе УРС примерно в 1,5-2 раза и стабилизацию величины времени их работы при одновременном его увеличении примерно на 10-15%.

В ближайшем будущем предложенное техническое решение найдет применение на одном из разрабатываемых образцов УРС.

Изобретение относится к реактивному оружию. В корпусе снаряда размещены элементы управления, блок электропитания с термоэлектрическими батареями и гироскоп. Корпус блока электропитания выполнен в виде обоймы из высокотеплопроводного материала с гнездами, в которых установлены термоэлектрические батареи и гироскоп. При этом батареи установлены в гнездах без зазора и размещены равномерно вокруг гнезда с гироскопом. Между обоймой и корпусом снаряда в зоне расположения батарей выполнен гарантированный зазор. Изобретение позволяет повысить точность и стабильность работы управляемого снаряда при низких температурах за счет подогрева гироскопа теплом, выделяемым при функционировании снаряда. 3 ил.

Управляемый снаряд, содержащий корпус, элементы управления, блок электропитания с термоэлектрическими батареями, гироскоп, отличающийся тем, что в нем корпус блока электропитания выполнен в виде обоймы из высокотеплопроводного материала с гнездами, в которых установлены термоэлектрические батареи и гироскоп, при этом батареи установлены в гнездах без зазора и размещены равномерно вокруг гнезда с гироскопом, причем между обоймой и корпусом снаряда в зоне расположения батарей выполнен гарантированный зазор.