ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА БЕЗОТДАЧНОГО ГРАНАТОМЕТА И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ЗАТВОР Российский патент 2000 года по МПК F41F3/45 F41F1/00 

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано при разработке двигательных установок к безотдачным гранатометам и газодинамических затворов для них.

Известно безотдачное орудие, в котором в качестве двигательной установки использована перфорированная гильза с пороховым зарядом и воспламенителем [1]. В этой конструкции боковая поверхность гильзы имеет множество небольших отверстий, обеспечивающих сгорание порохового заряда в гильзе. По периферии боковых стенок гильзы в стволе образована кольцевая камора, в которую истекают пороховые газы из гильзы. В гильзе завальцован снаряд.

Безотдачность обеспечивается за счет реактивной силы истекающих пороховых газов через сопла в дне каморы.

Однако описанная конструкция двигательной установки безотдачного орудия не обеспечивает стабильной динамической уравновешенности контейнера, допускаемой при стрельбе непосредственно из рук стрелка.

В некоторой мере этот недостаток устранен в конструкции безотдачного гранатомета, взятой за прототип и выполненной в виде вкладной в контейнер камеры сгорания с передним дроссельным отверстием и задним сопловым блоком, между которыми размещен трубчатый пороховой заряд и воспламенитель, регулятор давления [2].

При этом двигательная установка соединена с гранатой с возможностью их разделения до выхода из ствола. Пороховые газы истекают из камеры сгорания одновременно через сопловые отверстия заднего соплового блока и переднее дроссельное отверстие. Газы, истекающие из сопел, образуют движущую силу и уравновешивают силу давления газов, сообщающих скорость гранате. Газы, истекающие через переднее дроссельное отверстие, создают давление между гранатой и двигательной установкой, обеспечивающее разгон гранаты. Это же давление производит в определенный момент торможение двигательной установки до ее полной остановки перед передним срезом контейнера. Регулятор давления снижает разброс внутри камеры сгорания при горении порохового заряда.

Основным недостатком описанной конструкции двигательной установки является значительная динамическая неуравновешенность контейнера при стрельбе, обусловленная неодновременностью возникновения сил, действующих в заснарядном пространстве между дном гранаты и дном двигательной установки, а также значительной ударной нагрузкой при срабатывании (разрыве мембраны) регулятора давления. А все это в конечном итоге снижает надежность поражения цели.

Известен газодинамический затвор на двигательной установке безотдачного гранатомета, выполненный в виде кольцевого обнижения наружной поверхности камеры сгорания двигательной установки, соединенный дроссельным отверстием с ее внутренней полостью. Этот газовый затвор предназначен для герметизации заснарядного пространства от утечки из него пороховых газов вдоль стенок камеры сгорания, что снижает разброс давления в заснарядном пространстве. А это условие стабилизирует дульную скорость гранаты.

Недостатком описанной конструкции является нестабильность давления в газовом затворе, что ведет к значительному разбросу давления в заснарядном пространстве, увеличению необходимой массы порохового заряда и, в конечном итоге, повышенному импульсу динамической неуравновешенности системы при стрельбе, что снижает надежность поражения цели.

Техническая задача, решаемая изобретениями, заключается в повышении точности стрельбы безотдачного гранатомета.

Техническим результатом предложенных решений является повышение динамической уравновешенности двигательной установки за счет следующих конструктивных решений.

Для решения поставленной задачи двигательная установка безотдачного гранатомета, содержащая камеру сгорания с передним дроссельным отверстием и задним сопловым блоком, между которыми размещен трубчатый пороховой заряд и воспламенитель, регулятор давления, снабжена расположенным по оси перфорированным газоводом, проходящим через пороховой заряд и соединяющим внутреннюю полость воспламенителя с передним дроссельным отверстием.

При этом торец газовода со стороны регулятора давления перекрыт обоймой воспламенителя, между которыми площадь проходного сечения составляет не менее 1,5 суммарной площади отверстий регулятора давления, размещенных по концентрическим окружностям вокруг центрального отверстия площадью 0,05-0,1 суммарной площади всех отверстий регулятора, а площади каждого из отверстий на концентрических окружностях номера n, считая от ближайшей к центральному отверстию, составляет [0,8-(n-1)•0,1] от площади центрального отверстия.

Для решения поставленной задачи газодинамический затвор двигательной установки безотдачного гранатомета, образованный кольцевым обнижением наружной поверхности двигательной установки и соединенный дроссельным отверстием с ее внутренней полостью, выполнен на пластмассовом бандаже, напрессованном на корпус двигательной установки и армированном по краям стальными кольцами. При этом обнижение выполнено относительно стальных колец, а радиальное дроссельное отверстие размещено между стальными кольцами и армировано стальной втулкой.

Изобретения поясняются чертежами, где изображены: на фиг. 1 - общий вид двигательной установки в разрезе; на фиг. 2 - вид по стрелке A на фиг. 1; на фиг. 3 - график зависимости давления в камере сгорания при изменении отношения площади центрального отверстия регулятора к суммарной площади всех отверстий регулятора (S_ц/S_рег) и отношения площади каждого отверстия последующего ряда отверстий, начиная от центра к периферии, к площади центрального отверстия (S_n/S_ц). Двигательная установка безотдачного гранатомета содержит камеру сгорания, образованную корпусом 1 с передним дроссельным отверстием 2 и задним сопловым блоком 3 с периферийно расположенными в нем соплами 4. В камере сгорания размещен трубчатый пороховой заряд 5 и воспламенитель 6 в обойме 7. По оси двигательной установки в пороховом заряде 5 установлен газовод 8 с радиальной перфорацией 9, соединяющий внутреннюю полость обоймы 7 воспламенителя с дроссельным отверстием 2. В заднем сопловом блоке 3 между периферийными соплами 4 размещен регулятор давления 10, перекрытый со стороны порохового заряда мембраной 11, выполненной из пластичного металла, преимущественно меди, и термоизоляционным покрытием 12 в виде пластинчатой резины. При этом отверстия 13 регулятора размещены по концентрическим окружностям 14 вокруг центрального отверстия 15. Количество отверстий определяется потребной точностью обеспечения внутрибаллистических характеристик двигательной установки.

Центральное отверстие 15 выполнено наибольшим, площадь его составляет 0,05-0,1 от суммарной площади всех отверстий регулятора. Каждое периферийное отверстие 13 в первом ряду от центрального отверстия выполнено площадью, соответствующей 0,8 от площади центрального отверстия. В каждом последующем ряду площадь отверстий уменьшается в арифметической прогрессии от площади центрального отверстия, т.е. 0,7; 0,6 и т.д. Математической зависимостью это выразится так: площадь каждого из отверстий на концентрических окружностях номера n, считая от ближайшей к центральному отверстию, составляет [0,8-(n-1)•0,1] от площади центрального отверстия. Проходное сечение 16 между стенкой корпуса воспламенителя и входным торцем воспламенителя 6 выполнено не менее 1,5 суммарной площади всех отверстий регулятора давления.

Газодинамический затвор двигательной установки безотдачного гранатомета образован кольцевым обнижением 17 на пластмассовом бандаже 18, напрессованном на двигательную установку и армированном по краям стальными кольцами 19, наружный диаметр которых больше диаметра обнижения. Радикальное дроссельное отверстие 20, соединяющее обнижение 17 с внутренней полостью двигательной установки, армировано стальной втулкой 21.

Работа описанных устройств заключается в следующем. При поджиге воспламенителя 6 его продукты сгорания, истекающие из обоймы 7 через радиальные отверстия 9 газовода 8, в первую очередь направляются в зону размещения трубок порохового заряда 5. При этом за счет использования всей тепловой энергии потока газов воспламенителя обеспечивается равномерное и единообразное воспламенение порохового заряда, практически независимое от начальной температуры окружающей среды. При достижении внутри двигательной установки давления пороховых газов, необходимого для стабильного процесса горения порохового заряда, вскрываются заглушки переднего дроссельного отверстия 2, заднего соплового блока 3 и радиального дроссельного отверстия 20. Газы, истекающие через переднее дроссельное отверстие 2, создают давление между гранатой и двигательной установкой - давление в заснорядном пространстве. Это же давление производит в определенный расчетный период торможение двигательной установки перед передним срезом ствола-контейнера.

Обтюрирующий газовый затвор, образованный пороховым газом, истекающим через радиальное дроссельное отверстие 20 в кольцевое обнижение 17 на наружной поверхности двигательной установки, обеспечивает герметизацию заснарядного пространства от утечки из него пороховых газов вдоль стенок двигателя. Таким образом, для разгона гранаты используется как энергия движения реактивного двигателя, так и энергия сжатого газа в заснарядном пространстве.

Регулятор давления рассчитан так, что при крайней минусовой температуре использования (-50^oC) центральное отверстие 15 регулятора контролирует минимально допустимое давление в двигательной установке. При повышенной температуре происходит вскрытие центрального отверстия, а при дальнейшем повышении давления последовательно вскрываются ряды отверстий, начиная от центрального отверстия. Для каждого ряда отверстий, имеющих различную площадь, давление вскрытия определяется площадью каждого отверстия. Поэтому вскрытие каждого последующего ряда может произойти только после вскрытия всех отверстий предыдущего ряда. Уменьшающаяся в арифметической прогрессии величина площади отверстий каждого последующего ряда обеспечивает вскрытие отверстий в соответствии с приростом газоприхода от порохового заряда с ростом температуры окружающей среды при эксплуатации и охватывает диапазон температур (например ±50^oC), при котором давление в установке не превышает максимально допустимого.

Интервал давлений от P_max до P_min, где P_max - максимально допустимое давление; P_min - минимально допустимое давление, является интервалом регулирования давления в двигательной установке, соответствует разбросу давления одной партии порохов и не превышает 20% P_max.

Кривая на графике (фиг. 3) получена экспериментальным путем и показывает, что при соотношении S_ц/S_рег = 0,05 - 0,1 снимается разброс по давлениям при минимально допустимом давлении - интервал кривой в диапазоне 0,05 - 0,1. Таким образом, открытие центрального отверстия приведенной площади позволяет получить минимально допустимое давление.

Вскрытие периферийных рядов отверстий регулятора, где отверстия уменьшаются по удалению от центрального отверстия в арифметической прогрессии, начиная с S_n/S_ц = 0,8, обеспечивает дальнейшую регулировку давления, не выходящего за зону допустимого. Зона допустимого давления обычно выбирается из расчета 20% от максимального и на графике соответствует интервалу между P_max и P_min. Однако это повышение компенсируется уменьшением эксцентриситета двигательной установки за счет поочередного, а не хаотичного вскрытия отверстий по концентричным рядам отверстий регулятора. Проходное сечение 16 между стенкой корпуса воспламенителя 6 и входным торцем регулятора давления 10 составляет по площади не менее 1,5 суммарной площади всех отверстий регулятора и выбрано из условия свободного перетекания пороховых газов без создания возмущающих усилий, действующих на двигательную установку и приводящих к уменьшению динамической уравновешенности при стрельбе.

Обтюрирующий газовый затвор образован пороховыми газами, истекающими через радиальное дроссельное отверстие 20 в кольцевое обнижение 17 на пластмассовом бандаже 18. За счет материала бандажа с низким коэффициентом теплопередачи (пластмасса) обеспечивается стабильность давления в газовом затворе. Армировка бандажа по краям стальными кольцами 19 и дроссельного отверстия стальной втулкой 21 исключает из разгар и снижение расхода пороховых газов, обеспечивая стабильность давления в газовом затворе. Таким образом, предложенные устройства двигательной установки безотдачного гранатомета и газодинамического затвора обеспечивают повышение точности стрельбы при повышении динамической уравновешенности гранатомета при стрельбе.

Источники информации
1. Серебряков М. Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. М.: Оборонгиз, 1962, стр. 672, фиг. 12,5-аналог.

2. Патент РФ N 2062428, заявка N 5044226, от 26.05.92. МКИ F 41 F 3/05, F 42 B 5/05, опубликован в Бюл. N 17 от 20.06.96.

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в двигательных установках и газодинамических затворах для них к безотдачным гранатометам. Двигательная установка имеет камеру сгорания, образованную корпусом, с передним дроссельным отверстием и задним сопловым блоком, между которыми размещен трубчатый пороховой заряд и воспламенитель, регулятор давления. По оси расположен перфорированный газовод, проходящий через пороховой заряд и соединяющий внутреннюю полость воспламенителя с передним дроссельным отверстием. Проходное сечение между стенкой воспламенителя и входным торцом регулятора давления составляет не менее 1,5 суммарной площади всех отверстий регулятора давления, размещенных по концентрическим окружностям n вокруг центрального отверстия площадью 0,05-0,1 суммарной площади всех отверстий, а площадь каждого из отверстий составляет [0,8-(n-1)х0,1] от площади центрального отверстия. Газодинамический затвор образован кольцевым обнижением на пластмассовом бандаже, армированным по краям стальными кольцами, наружный диаметр которых больше диаметра обнижения, а радиальное дроссельное отверстие армировано стальной втулкой. Изобретение позволяет повысить точность стрельбы безотдачного гранатомета за счет повышения динамической уравновешенности двигательной установки. 2 c.п. ф-лы, 3 ил.

1. Двигательная установка безотдачного гранатомета, содержащая камеру сгорания с передним дроссельным отверстием и задним сопловым блоком, между которыми размещен трубчатый пороховой заряд и воспламенитель, регулятор давления, отличающаяся тем, что она снабжена расположенным по оси перфорированным газоводом, проходящим через пороховой заряд и соединяющим внутреннюю полость воспламенителя с передним дроссельным отверстием, при этом торец газовода со стороны регулятора давления перекрыт стенкой корпуса воспламенителя, проходное сечение между последней и входным торцем регулятора давления составляет не менее 1,5 суммарной площади всех отверстий регулятора давления, размещенных по концентрическим окружностям вокруг центрального отверстия, площадь которого составляет 0,05 - 0,1 суммарной площади всех отверстий регулятора давления, а площади каждого из отверстий на концентрических окружностях номера n, считая от ближайшей к центральному отверстию, составляют [0,8 - (n -1) х 0,1] от площади центрального отверстия. 2. Газодинамический затвор двигательной установки безотдачного гранатомета, образованный кольцевым обнижением наружной поверхности двигательной установки, соединенным радиальным дроссельным отверстием с ее внутренней полостью, отличающийся тем, что он выполнен на напрессованном на двигательную установку пластмассовом бандаже, армированном по краям стальными кольцами, при этом обнижение образованно на бандаже относительно наружной поверхности стальных колец, а радиальное дроссельное отверстие размещено между стальными кольцами и армировано стальной втулкой.