КАССЕТНАЯ ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РЕАКТИВНОГО СНАРЯДА Российский патент 2001 года по МПК F42B12/58 

Изобретение относится к военной технике, а именно к кассетным головным частям вращающегося реактивного снаряда, снаряженным боевыми элементами точного наведения, и предназначено для поражения как площадных целей, так и единичных объектов, и может найти широкое применение при разработке кассетных головных частей для реактивных снарядов систем залпового огня.

Кассетные боеприпасы в последнее время нашли широкое применение благодаря их высокой эффективности, которая достигается как за счет увеличения площади поражения, так и за счет повышения вероятности уничтожения единичных объектов, расположенных в зоне поражения.

В связи с этим возрастают требования к стабильности и оптимизации рассеивания боевых элементов точного наведения (увеличения площади поражения).

Известна кассетная головная часть к реактивному снаряду системы залпового огня MLRS США (см. Cправочник фирмы Jane's и Armour and artilleri, 1994-1995 гг. , 1бр, стр. 694; журнал Wehrtechnik, 1986 г., vol. 18, N 1 р. 100-101; Техника и вооружение сухопутных войск капиталистических государств, 1986, выпуск 12(60), стр. 1415).

Головная часть содержит корпус, размещенные в нем секции боевых элементов точного наведения, узлы разведения и командное устройство.

Каждый из узлов разведения выполнен в виде выталкивающего поршня и вышибного заряда, а разброс боевых элементов происходит попарно по два противолежащих боевых элемента посредством выталкивающего поршня с последующим рассеиванием их набегающим воздушным потоком.

Указанная конструкция кассетной головной части имеет существенные недостатки, а именно низкую эффективность применения боевых элементов точного наведения.

Во-первых, она не обеспечивает высокой эффективности боевого применения снаряда из-за того, что разброс боевых элементов носит случайный характер (отсутствует стабильное и организованное разведение боевых элементов) и не исключает возможности перекрытия зон поражения боевых элементов, что приводит к резкому снижению приведенной площади поражения целей, а следовательно, и эффективности головной части.

Кроме того, применение вышибных зарядов в совокупности с поршневой системой разброса боевых элементов приводит к значительному усложнению их конструкции по причине достаточно больших поперечных инерционных перегрузок, действующих при работе вышибного заряда.

Указанные недостатки являются причиной существенного снижения надежности функционирования и не обеспечивают высокой эффективности боевого применения снаряда с такой головной частью.

Таким образом, задачей данного технического решения является разработка кассетной головной части без программного разведения боевых элементов, снабженных узлами разброса, не обеспечивающими требований по ограничению ударных и вибрационных перегрузок на боевые элементы.

Общими признаками с предлагаемой авторами кассетной головной частью является наличие корпуса, размещенной в нем рамы с боевыми элементами, узлов разброса боевых элементов и командного устройства.

В современных конструкциях кассетных головных частей широкое применение находят специальные устройства программного разведения боевых элементов, выбрасывающие боевые элементы с небольшими перегрузками.

Поэтому наиболее оптимальной конструкцией кассетной головной части, удовлетворяющей современным требованиям по эффективности и точности поражения, являлась бы головная часть, в которой обеспечивалось бы не только стабильное программное разведение боевых элементов (а не случайное), но и разведение без превышения предельно допустимых ударных и вибрационных перегрузок на боевые элементы со стороны узлов разведения.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату является кассетная головная часть вращающегося реактивного снаряда по патенту РФ N 2076302, опубликованному 27.03.1997 г. (заявка N 95118570 от 31 октября 1995 г.).

Головная часть содержит командное устройство, корпус, размещенную в нем раму с диафрагмами и боевыми элементами с двигателями разведения, включающими две камеры с доньями, сопла, заряды и газоводную трубку.

Разброс боевых элементов происходит попарно в противоположные стороны посредством двигателей разведения, что при совместном действии вращения головной части позволяет получить достаточно организованный разброс боевых элементов.

Однако такая кассетная головная часть имеет существенные недостатки, а именно недостаточную эффективность и надежность функционирования.

Во-первых, она не обеспечивает высокую эффективность боевого применения снаряда, так как на определенной фазе работы двигателя разведения пороховые элементы заряда образуют с газами газопороховую смесь, способную проходить через сопловые отверстия, что приводит к потере полного импульса тяги, начальной скорости совместного движения боевого элемента и двигателя разведения, изменению радиуса разброса, а следовательно, не исключает возможности перекрытия зон поражения боевых элементов и снижает приведенную площадь поражения целей. Кроме того, за счет возможного механического воздействия на боевые элементы со стороны двигателей разведения существенно снижается надежность функционирования кассетной головной части.

Указанные недостатки являются причиной существенного снижения надежности функционирования и не обеспечивают высокой эффективности боевого применения снаряда с такой головной частью.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) является разработка кассетной головной части без обеспечения надежного и стабильного программного разведения боевых элементов двигателями разведения, которые не исключают воздействия ударных и вибрационных перегрузок на боевые элементы выше предельно допустимых.

Общими признаками с предлагаемой авторами кассетной головной частью являются наличие командного устройства, корпуса, с размещенной в нем рамой с диафрагмами и боевыми элементами с двигателями разведения, включающими две камеры с доньями, сопла, заряды и газоводную трубку.

Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции кассетной головной части, обладающей повышенной надежностью функционирования и эффективностью боевого применения за счет обеспечения высокоточного программного разведения боевых элементов и снижения воздействия на них ударных и вибрационных нагрузок.

В отличие от прототипа в предлагаемой авторами кассетной головной части в доньях камер выполнен крестообразный щелевой паз, а поверхности доньев камер, взаимодействующие с зарядами, удалены от оси сопла на расстояние L= (0,5-1)d, при этом расстояние между плоскостями, проходящими через ось газоводной трубки в месте стыка с камерами и осью сопла, составляет l=(0,1-0,5)d (где d - диаметр сопла), причем пара смежных доньев снабжена продольными регулируемыми опорами, размещенными с возможностью взаимодействия с диафрагмами, при этом камеры снабжены опорными стойками, между которыми направлена результирующая сила тяги двигателя разведения, причем опорные стойки смещены к паре смежных доньев, а в зоне другой пары смежных доньев размещены радиально регулируемые опоры с демпферами, выполненными из упругого материала, например из резины.

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

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемыми техническими результатами.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между деталями заявляемого технического решения позволяют, в частности, за счет выполнения следующего:
- в доньях камер двигателей разведения крестообразного щелевого паза в сочетании с расположением поверхностей доньев камер, взаимодействующих с зарядами, на расстоянии L=(0,5-1)d от оси сопла практически исключить выброс частей порохового заряда газовым потоком, обеспечить их сгорание в камере догорания (кольцевой заряд между дном и корпусом) и тем самым получить стабильную величину полного импульса тяги двигателя разведения, а следовательно, обеспечить заданный радиус разброса с надежным и стабильным программным разведением боевых элементов на местности; при уменьшении расстояния от поверхности доньев, взаимодействующих с зарядами, до оси сопла менее 0,5d возрастает выброс несгоревших частей порохового заряда, за счет чего снижается величина полного импульса тяги, а при увеличении указанного расстояния свыше 1,0d существенно увеличивается коэффициент газодинамического сопротивления в предсопловом объеме, а следовательно, и давление в камере;
- расстояние 1=(0,1-0,5)d между плоскостями, проходящими через ось газоводной трубки в месте стыка с камерами и осью сопла позволяет обеспечить выравнивание давления в камерах при горении заряда, а также при догорании частей заряда, что также обеспечивает стабильный и направленный (ориентированный) разброс боевых элементов, а следовательно, и высокоточное их программное разведение; при увеличении расстояния между плоскостями, проходящими через ось газоводной трубки в месте стыка с камерами и осью сопла, свыше 0,5d резко возрастает неоднородность параметров газового потока в предсопловых полостях камеры сгорания. Минимальное значение расстояния между указанными плоскостями обусловлено конструктивными и технологическими соображениями;
- на паре смежных доньев продольных регулируемых опор, размещенных с возможностью взаимодействия с диафрагмами рамы, позволило снизить силовые нагрузки на боевые элементы, действующие при старте реактивного снаряда, отделении и вскрытии кассетной головной части, что обеспечивает их сохранность при эксплуатации и боевой работе реактивных снарядов, позволяет снизить пассивный вес и упростить конструкцию как боевых элементов, так и кассетной головной части, что в совокупности дает возможность размещать больше боевых элементов и обеспечить их нормальное функционирование на всех этапах их жизненного цикла и как следствие обеспечить высокую надежность работы кассетной головной части;
- камер с опорными стойками и смещения стоек к паре смежных доньев с обеспечением направленности результирующей силы тяги двигателя разведения между стойками в сочетании с размещением в зоне другой пары смежных доньев радиально регулируемых опор с демпферами, выполненными из упругого материала, например из резины, позволяет исключить ударные и вибрационные нагрузки на боевые элементы от двигателей разведения при разбросе и тем самым сохранить их работоспособность и повысить надежность работы кассетной головной части; в случае направленности результирующей силы тяги вне опорных стоек и при отсутствии радиально регулируемых опор с демпферами возникают силы, вызывающие разворот и удар двигателя разведения по боевому элементу, что часто приводит к выходу из строя чувствительных к перегрузкам ударам и вибрационным нагрузкам элементов (источник тока, оптикоэлектронный блок и т.п.).

Таким образом, такое конструктивное выполнение позволит создать кассетную головную часть, обладающую повышенной надежностью функционирования и эффективностью боевого применения по сравнению с существующими.

Сущность изобретения заключается в том, что кассетная головная часть, содержащая командное устройство, корпус, размещенную в нем раму с диафрагмами и боевыми элементами с двигателями разведения, включающими две камеры с доньями, сопла, заряды и газоводную трубку, отличается тем, что в доньях камер выполнен крестообразный щелевой паз, а поверхности доньев камер, взаимодействующие с зарядами, удалены от оси сопла на расстояние L=(0,5-1)d, при этом расстояние между плоскостями, проходящими через ось газоводной трубки в месте стыка с камерами и осью сопла, составляет l=(0,1-0,5)d (где d - диаметр сопла), причем пара смежных доньев снабжена продольными регулируемыми опорами, размещенными с возможностью взаимодействия с диафрагмами, при этом камеры снабжены опорными стойками, между которыми направлена результирующая сила тяги двигателя разведения, причем опорные стойки смещены к паре смежных доньев, а в зоне другой пары смежных доньев размещены радиально регулируемые опоры с демпферами, выполненными из упругого материала, например из резины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез кассетной головной части; на фиг. 2, 3, 5 - расположение опорных стоек, расположение и взаимодействие радиально и продольно размещенных регулируемых опор, а также направление действия результирующей силы тяги двигателей разведения; на фиг. 4 - расположение газоводной трубки относительно сопла; на фиг. 6, 8 - конструкция крестообразного щелевого паза; на фиг. 7, 9 - расположение поверхностей доньев, взаимодействующих с зарядами, относительно сопла.

Кассетная головная часть вращающегося реактивного снаряда состоит из командного устройства 1, корпуса 2, рамы 3 с диафрагмами 4 и боевыми элементами 5 с двигателями разведения 6, включающими две камеры 7 с опорными стойками 8 и доньями 9,10, на одной смежной паре которых (поз. 10) размещены продольные регулируемые опоры 11; сопла 12, заряды 13, и газоводную трубку 14 с размещенными на ней радиально регулируемыми опорами 15 с демпферами 16, а также устройства отделения и ориентации 17 и переходного кольца 18.

Кассетная головная часть вращающегося реактивного снаряда работает следующим образом.

По команде от временного устройства реактивного снаряда происходит срабатывание устройства отделения и ориентации 17, за счет чего происходит отделение и последующая стабилизация движения кассетной головной части за счет парашютной системы. Срабатывание устройства отделения и ориентации обеспечивает необходимые условия для отстрела переходного кольца 18.

Командное устройство 1 на заданной высоте выдает команду на задействование двигателей разведения 6 и выброс рамы 3 с боевыми элементами 5.

В процессе выброса рамы 3 из корпуса 2, а также при отделении кассетной головной части и старте снаряда возникают значительные инерционные нагрузки, которые воздействуют на боевые элементы 5.

Однако, учитывая то, что двигатели разведения 6 имеют регулируемые опоры 11, взаимодействующие с диафрагмами 4 рамы 3, обеспечивается разгружение боевых элементов от инерционных нагрузок, что позволяет обеспечить сохранность боевых элементов 5, а следовательно, и повысить надежность и эффективность действия кассетной головной части.

Кроме того, за счет регулируемости в продольном направлении опор 11 двигатели разведения 6 находятся во взаимодействии по торцевым поверхностям с диафрагмами 4, что позволяет обеспечивать ориентированное поступательное движение при разбросе боевых элементов 5. Это в свою очередь обеспечивает высокоточное движение боевых элементов в горизонтальной плоскости, а следовательно, стабильные характеристики разброса.

После выхода рамы 3 из корпуса 2 по истечении заданного времени запускаются пороховые двигатели разведения 6. В процессе горения порохового заряда 13 отдельные фрагменты заряда попадают в зону камеры догорания, образованную дном 9, 10 с крестообразным пазом и камерой 7 двигателя разведения 6. Фрагменты заряда, проходя через крестообразный паз дна 9, 10 и зазор между камерой 7 и дном 9, 10, догорают, при этом за счет смещения оси газоводной трубки 14 относительно оси сопла 12 происходит выравнивание давления в камерах 7, что в совокупности обеспечивает стабильную силу тяги двигателей разведения 6, а следовательно, и заданную скорость и направление выброса боевых элементов 5. При данной схеме работы двигателей разведения 6, и учитывая совместное действие вращения кассетной головной части, происходит высокоточное программное разведение боевых элементов 5, что в итоге обеспечивает требуемую площадь поражения боевых элементов 5 и высокую эффективность боевого применения кассетной головной части в целом.

Взаимодействие двигателя разведения 6 с боевым элементом 5 через смещенные к паре смежных доньев 10 опорные стойки 8, между которыми направлена результирующая сила тяги F (см. фиг.3, 5) двигателя разведения 6, и размещенные радиально регулируемые опоры 15 с демпферами 16 позволяет при минимальных ударных и вибрационных нагрузках обеспечить высокоточное программное разведение боевых элементов 5.

После завершения работы двигателя разведения 6 происходит его отделение от боевого элемента 5 и последующий автономный полет с заданными параметрами.

Выполнение кассетной головной части в соответствии с изобретением позволило за счет снижения ударных и вибрационных нагрузок в момент разведения боевых элементов, отделения кассетной головной части, выброса рамы с боевыми элементами, а также обеспечения высокоточного программного разведения боевых элементов существенно повысить надежность функционирования и эффективность ее боевого применения.

Указанный положительный эффект подтвержден стендовыми и натурными испытаниями.

Применение предлагаемой конструкции кассетной головной части позволяет повысить эффективность боевого применения кассетной головной части не менее чем в 1,3 раза.

Разработана рабочая конструкторская документация на кассетную головную часть в соответствии с предлагаемым изобретением, и в настоящее время намечается серийное производство.

Изобретение относится к боеприпасам реактивной артиллерии. Кассетная головная часть включает командное устройство, корпус, размещенную в нем раму с диафрагмами и боевыми элементами с двигателями разведения, включающими две камеры с доньями, сопла, заряды и газоводную трубку. В доньях камер выполнен крестообразный щелевой паз, а поверхности доньев камер, взаимодействующие с зарядами, удалены от оси сопла на расстояние L=(0,5-1)d. Расстояние между плоскостями, проходящими через ось газоводной трубки в месте стыка с камерами и осью сопла, составляет l=(0,1-0,5)d, где d - диаметр сопла. Пара смежных доньев снабжена продольными регулируемыми опорами, размещенными с возможностью взаимодействия с диафрагмами. Камеры снабжены опорными стойками, между которыми направлена результирующая сила тяги двигателя разведения. Опорные стойки смещены к паре смежных доньев, а в зоне другой пары смежных доньев размещены радиально регулируемые опоры с демпферами, выполненными из упругого материала, например из резины. Изобретение позволяет повысить надежность и эффективность боевого применения кассетных головных частей с боевыми элементами точного наведения. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Кассетная головная часть вращающегося реактивного снаряда, содержащая командное устройство, корпус, размещенную в нем раму с диафрагмами и боевыми элементами с двигателями разведения, включающими две камеры с доньями, сопла, заряды и газоводную трубку, отличающаяся тем, что в доньях камер выполнен крестообразный щелевой паз, а поверхности доньев камер, взаимодействующие с зарядами, удалены от оси сопла на расстояние L = (0,5 - 1)d, при этом расстояние между плоскостями, проходящими через ось газоводной трубки в месте стыка с камерами и осью сопла, составляет l = (0,l - 0,5)d, где d - диаметр сопла, причем пара смежных доньев снабжена продольными регулируемыми опорами, размещенными с возможностью взаимодействия с диафрагмами, при этом камеры снабжены опорными стойками, между которыми направлена результирующая сила тяги двигателя разведения, причем опорные стойки смещены к паре смежных доньев, а в зоне другой пары смежных доньев размещены радиально регулируемые опоры с демпферами, выполненными из упругого материала. 2. Кассетная головная часть по п.1, отличающаяся тем, что демпферы выполнены из резины.