РАКЕТА Российский патент 1999 года по МПК F42B12/58 F42C9/00 

Изобретение относится к ракетам (реактивным снарядам) ракетных (реактивных) систем (комплексов) залпового огня, снабженным, преимущественно, кассетными (отделяемыми) боевыми частями.

Объект изобретения представляет собой ракету реактивной системы залпового огня с повышенной кучностью стрельбы, предназначенную для вооружения ракетно-артиллерийских частей сухопутных войск, и может найти широкое применение в области ракетной техники.

Для успешной борьбы со многими наземными целями в настоящее время широко применяются реактивные системы залпового огня. В состав каждой из таких систем входят реактивные (ракетные) снаряды (ракеты), каждый из которых снабжен моноблочной или кассетной головной частью, твердотопливным ракетным двигателем и аэродинамическим стабилизатором.

Так, известны ракетные снаряды М8 и М13, обеспечивающие поражение площадных целей (Куров В. Д. , Должанский Ю.М. Основы проектирования пороховых ракетных снарядов. - М.: Оборонгиз, 1961, с.11, фиг. 1.7), принятые авторами за аналоги. Они содержат реактивный двигатель на баллиститном твердом ракетном топливе, аэродинамический стабилизатор и моноблочную головную часть. Достоинством этих снарядов является возможность нанесения внезапного массированного удара по групповым площадным целям при простоте конструкции, обслуживания и боевого применения.

В то же время достигнутые для этих снарядов характеристики кучности стрельбы (величина отклонения точек падения снарядов залпа от центра их группирования) не обеспечивают достаточно эффективного поражения целей.

Таким образом, задачей данного технического решения являлась разработка ракетных снарядов, обеспечивающих поражение площадных целей.

Общими признаками с предлагаемой авторами ракетой является наличие в составе ракетных снарядов-аналогов аэродинамического стабилизатора, ракетного двигателя на твердом топливе и головной части.

В настоящее время для повышения эффективности стрельбы широкое применение нашли различные разделяющиеся (кассетные) головные части, обеспечивающие процесс формирования боевых порядков, начиная от момента отхода маршевого двигателя и кончая отделением последнего боевого элемента.

Поэтому наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к заявляемому изобретению является ракета с разделяющимися головными частями (Николаев Ю.М., Соломонов Ю.С. Инженерное проектирование управляемых баллистических ракет с РДТТ. М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1979, с. 19-20, рис. 1.7), принятая авторами за прототип. Она имеет разделяющуюся головную часть с несколькими боевыми частями (элементами) и механизмом ее вскрытия (отделения), приборный отсек с датчиками ускорений и счетным механизмом времени вскрытия головной части, и маршевую ступень (двигатель).

Ракета, принятая за прототип, функционирует следующим образом. При истечении через сопло маршевого двигателя выхлопных газов, образующихся при сгорании заряда твердого топлива, потенциальная энергия твердого ракетного топлива преобразуется в кинетическую энергию движущейся ракеты. По данным датчиков приборный отсек выдает команды для осуществления стабилизации положения ракеты в пространстве. После выгорания твердого ракетного топлива в маршевом двигателе ракета осуществляет полет по баллистической траектории. По истечении заданного времени счетный механизм времени вскрытия головной вырабатывает команду на срабатывание механизма вскрытия головной части, по которой задействуется процесс формирования боевых порядков боевых элементов, обеспечивающий их рациональное распределение по целям (на местности), тем самым повышая характеристики эффективности стрельбы.

В то же время попытки использования таких ракет в РСЗО с дальностью стрельбы свыше 35-40 км с достигнутыми для них характеристиками кучности стрельбы (величина отклонения точек падения ракет залпа от центра их группирования) не обеспечивают достаточно эффективного поражения целей.

Таким образом, задачей технического решения-прототипа являлась разработка ракеты с характеристиками кучности стрельбы, обеспечивающими удовлетворительные характеристики стрельбы систем залпового огня ракетами с кассетными головными частями только на дальности до 35-40 км.

Общими признаками с предлагаемой авторами ракетой являются наличие в ракете-прототипе кассетной (отделяемой) боевой части с механизмом ее вскрытия (отделения), датчика ускорений и счетного механизма времени вскрытия боевой части.

В отличие от прототипа в предлагаемой авторами ракете счетный механизм времени вскрытия боевой части выполнен с возможностью установки перед стартом заданного времени вскрытия боевой части и снабжен сумматором, между сумматором и датчиком ускорений размещен блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части, реализующие алгоритм вида:
T_p = T_э+ΔT,
где Т_р - время вскрытия боевой части;
Т_э - заданное время вскрытия боевой части;
ΔT - поправка времени вскрытия боевой части.

Датчик ускорений, блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части, сумматор, счетный механизм времени вскрытия и механизм вскрытия боевой части связаны между собой электрически, причем выход датчика ускорений через блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части связан с сумматором, выход сумматора связан с механизмом вскрытия боевой части, при этом датчик ускорений размещен на расстоянии 8-12 калибров, а исполнительный орган механизма вскрытия боевой части - на расстоянии не более одного калибра от центра масс ракеты.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание ракеты, обеспечивающей за счет оптимизации режимов работы датчиков приборного отсека и механизма вскрытия боевой части, а также введения поправки на время вскрытия боевой части улучшение (по сравнению с прототипом) характеристик кучности стрельбы и, следовательно, эффективности поражения целей при стрельбе на дальности свыше 40 км.

Новая совокупность конструктивных элементов, выражающаяся в наличии узлов, новых в сравнении с прототипом, взаимное расположение узлов заявляемой ракеты, наличие и тип связей между узлами, а также соотношения размеров и других параметров позволяют, в частности, за счет электрической связи между собой датчика ускорений, счетного механизма времени вскрытия и механизма вскрытия боевой части - размещать указанные узлы в оптимальных зонах ракеты; выполнения счетного механизма времени вскрытия боевой части с возможностью установки перед стартом заданного времени вскрытия боевой части - вводить время вскрытия боевой части непосредственно перед пуском ракеты, тем самым обеспечивая возможность производить пуски ракет с углами, позволяющими реализовывать траектории полета ракет на различные дальности с минимальными для конкретной дальности стрельбы, полетными временами; снабжения счетного механизма времени вскрытия боевой части дополнительно сумматором и блоком вычисления поправки времени вскрытия боевой части, размещаемым между сумматором и датчиком ускорений и реализующие алгоритм вида:
T_p = T_э+ΔT,
электрической связи выхода датчика ускорений через блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части с сумматором, выход которого связан с механизмом вскрытия боевой части - обеспечить возможность корректировки в полете времени вскрытия боевой части в зависимости от реальных условий полета конкретной ракеты; размещения исполнительного органа механизма вскрытия боевой части на расстоянии до центра масс ракеты, не превышающим одного калибра - минимизировать уровень возмущений, воздействующих на боевые элементы при вскрытии боевой части; размещения датчика ускорений на расстоянии от центра масс в пределах 8-12 калибров - повысить точность определения поправки времени вскрытия боевой части.

Сущность изобретения заключается в том, что в ракете, содержащей боевую часть, механизм вскрытия (отделения) боевой части с исполнительным органом, счетный механизм времени вскрытия боевой части и датчик ускорений, в отличие от прототипа, согласно изобретению счетный механизм времени вскрытия боевой части выполнен с возможностью установки перед стартом заданного времени вскрытия боевой части и снабжен сумматором, между сумматором и датчиком ускорений размещен блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части, реализующие алгоритм вида:
T_p = T_э+ΔT,
где Т_р - время вскрытия боевой части;
Т_э - заданное время вскрытия боевой части;
ΔT - поправка времени вскрытия боевой части.

Датчик ускорений, блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части, сумматор, счетный механизм времени вскрытия и механизм вскрытия боевой части связаны между собой электрически, причем выход датчика ускорений через блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части связан с сумматором, выход сумматора связан с механизмом вскрытия боевой части, при этом датчик ускорений размещен на расстоянии 8-12 калибров, а исполнительный орган механизма вскрытия боевой части - на расстоянии не более одного калибра от центра масс ракеты.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид ракеты; на фиг. 2 приведены зависимости характеристик кучности стрельбы от расстояний между центром масс ракеты и датчиком ускорений (Lд.у./D) и исполнительным органом механизма вскрытия боевой части (Lи.о./D).

Ракета состоит из боевой части (кассетной или отделяемой моноблочной) 1 с механизмом ее вскрытия 2 с исполнительным органом 3 и счетным механизмом 4 времени вскрытия боевой части 1, датчика ускорений 5. Счетный механизм 4 времени вскрытия боевой части 1 выполнен с возможностью установки перед стартом заданного времени вскрытия боевой части 1 и снабжен сумматором 7, между сумматором 7 и датчиком ускорений 5 размещен блок 8 вычисления поправки времени вскрытия боевой части 1, реализующие алгоритм вида:
T_p = T_э+ΔT,
где Т_р - время вскрытия боевой части;
Т_э - заданное время вскрытия боевой части;
ΔT - поправка времени вскрытия боевой части.

Датчик ускорений 5, блок 8 вычисления поправки времени вскрытия боевой части 1, сумматор 7, счетный механизм 4 времени вскрытия и механизм вскрытия 2 боевой части 1 связаны между собой электрическими связями 6, причем выход датчика ускорений 5 через блок 8 вычисления поправки времени вскрытия боевой части 1 связан с сумматором 7, выход сумматора 7 связан с механизмом вскрытия 2 боевой части, при этом датчик ускорений 5 размещен на расстоянии 8-12 калибров, а исполнительный орган 3 механизма вскрытия боевой части - на расстоянии не более одного калибра от центра масс ракеты.

Описанная ракета работает следующим образом.

Перед стартом ракеты в счетный механизм 4 устанавливают время вскрытия боевой части 1, определенное для траектории полет на заданную дальность с учетом реальных условий стрельбы. При старте ракеты задействуются счетный механизм 4, который начинает отсчет времени вскрытия боевой части 1, и датчик ускорений 5, измеряющий проекцию линейного ускорения центра масс ракеты на ее продольную ось. Поскольку для ракет (снарядов) РСЗО, характерен полет с углами атаки, изменяющихся от 0 до 3-5 градусов, в измеряемой датчиком ускорений 5 величине присутствует переменная составляющая противоположного с направлением полета знака, обусловленная долей лобового сопротивления, создаваемой полетом ракеты с углом атаки. В случае размещения датчика ускорений 5 на удалении от центра масс ракеты, меньшим 8 ее калибров, максимальная величина указанной составляющей не превышает уровня инструментальной ошибки средств измерений, что не позволяет учитывать ее при дальнейшей обработке, несмотря на отрицательное влияние нестабильности составляющей на кучность стрельбы. При размещении датчика ускорений 5 на удалении 8-12 калибров ракеты от ее центра масс, составляющая, обусловленная лобовым сопротивлением, усиливается за счет центростремительного ускорения, обусловленного колебаниями ракеты вокруг своего центра масс, что позволяет резко повысить точность измерения суммарной проекции ускорений на продольную ось ракеты. В случае превышения оптимального удаления датчика ускорений 5 от центра масс ракеты за 12 калибров центростремительная составляющая начинает преобладать и гасит основную составляющую продольного ускорения, что опять же приводит к снижению характеристик кучности. Измеренная датчиком ускорений 5 величина продольного ускорения в виде электрического сигнала по связи 6 поступает в блок 8, где интегрируется, и полученная величина скорости сравнивается с рассчитанной для конкретных условий стрельбы перед стартом. По полученной разности заданной и фактической скоростей в блоке 8 вычисляется поправка времени вскрытия боевой части 1 и по связям 6 поступает в сумматор 7, в котором алгебраически суммируется с временем, введенным в счетный механизм 4 перед стартом ракеты, реализуя алгоритм вида: T_p = T_э+ΔT (обозначения приведены выше). По достижении времени Т_р счетный механизм 4 выдает электрическую команду в механизм вскрытия 2 боевой части 1, который через исполнительный орган 3 запускает процесс формирования боевых порядков боевых элементов, обеспечивающий их рациональное распределение на местности, тем самым повышая характеристики эффективности стрельбы.

Как показали многочисленные экспериментально-теоретические исследования, размещение исполнительного органа 3 механизма вскрытия 2 боковой части 1 в зоне центра масс ракеты позволяет минимизировать уровень возмущений, воздействующих на боевые элементы при вскрытии боевой части 1. В случае удаления исполнительного органа 3 механизма вскрытия 2 боевой части 1 от центра масс на расстояние свыше одного калибра возмущения, возникающие в процессе формирования боевых порядков, резко снижают достигнутые характеристики кучности стрельбы.

Выполнение ракеты в соответствии с изобретением позволило обеспечить возможность корректировки в полете времени вскрытия боевой части в зависимости от реальных условий полета конкретной ракеты; минимизировать уровень возмущений, воздействующих на боевые элементы при вскрытии боевой части; повысить точность определения поправки времени вскрытия боевой части.

Все вместе взятое позволило резко повысить характеристики кучности стрельбы и даже на дальностях свыше 40 км улучшить их по сравнению с прототипом приблизительно на 10-15%.

Указанный положительный эффект подтвержден летно-конструкторскими испытаниями опытных образцов ракеты, выполненных в соответствии с изобретением.

Изобретение относится к ракетам (реактивным снарядам) ракетных (реактивных) систем (комплексов) залпового огня, снабженным преимущественно системами управления (стабилизации). Техническим результатом изобретения является улучшение характеристик кучности стрельбы. Сущность изобретения заключается в том, что в ракете, содержащей боевую часть, механизм вскрытия (отделения) боевой части с исполнительным органом, счетный механизм времени вскрытия боевой части и датчик ускорений, счетный механизм времени вскрытия боевой части выполнен с возможностью установки перед стартом заданного времени вскрытия боевой части и снабжен сумматором, между сумматором и датчиком ускорений размещен блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части, реализующие алгоритм вида: T_p= T_э+ΔT, где T_p - время вскрытия боевой части; T_э - заданное время вскрытия боевой части; ΔT - поправка времени вскрытия боевой части. Датчик ускорений, блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части, сумматор, счетный механизм времени вскрытия и механизм вскрытия боевой части связаны между собой электрически, причем выход датчика ускорений через блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части связан с сумматором, выход сумматора связан с механизмом вскрытия боевой части, при этом датчик ускорений размещен на расстоянии 8 - 12 калибров, а исполнительный орган механизма вскрытия боевой части - на расстоянии не более одного калибра от центра масс ракеты. 2 ил.

Ракета, содержащая боевую часть, механизм вскрытия (отделения) боевой части с исполнительным органом, счетный механизм времени вскрытия боевой части и датчик ускорений, отличающаяся тем, что счетный механизм времени вскрытия боевой части выполнен с возможностью установки перед стартом заданного времени вскрытия боевой части и снабжен сумматором, между сумматором и датчиком ускорений размещен блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части, реализующие алгоритм вида
T_p= T_э+ΔT,
где T_p - время вскрытия боевой части;
T_э - заданное время вскрытия боевой части;
ΔT - поправка времени вскрытия боевой части, датчик ускорений, блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части, сумматор, счетный механизм времени вскрытия и механизм боевой части связаны между собой электрически, причем выход датчика ускорений через блок вычисления поправки времени вскрытия боевой части связан с сумматором, выход сумматора связан с механизмом вскрытия боевой части, при этом датчик ускорений размещен на расстоянии 8 - 12 калибров, а исполнительный орган механизма вскрытия боевой части - на расстоянии не более одного калибра от центра масс ракеты.