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

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к головным частям реактивных снарядов, и может быть использовано при разработке крупногабаритных кассетных головных частей (КГЧ) для неуправляемых реактивных снарядов систем залпового огня (НУРС СЗО).

Одним из реальных путей существенного увеличения эффективности действия НУРС СЗО при стрельбе по площадным целям является применение головных частей кассетного типа. В связи с этим при создании конструкций КГЧ перед разработчиком возникает ряд проблем, основными из которых являются:
- разработка компоновочной схемы КГЧ, обеспечивающей плотную укладку и надежную фиксацию боевых элементов (БЭ) в контейнере или в кассете, предотвращающих возникновение ударных нагрузок на элементы конструкции при старте, движении по траектории и вскрытии головной части;
- надежное вскрытие КГЧ при минимальных силовых и тепловых нагрузках на БЭ и кинематические узлы конструкции с осуществлением принудительного рассеивания БЭ на требуемую площадь в целях полного использования боевых качеств каждого элемента в отдельности.

По заявке Великобритании N 1406471 (кл. E 42 B 13/50, опубл. 17.09.1975 г., ИСМ, выпуск 42, N 5, 1976 г.) известна конструкция боеприпаса кассетного типа.

Боевая часть боеприпаса содержит опорный поддон, сочлененный с обычным ракетным двигателем. На поддоне шарнирно укреплены расположенные по окружности пусковые трубы. В начальном положении пусковые трубы находятся в состоянии плотной укладки. После сбрасывания колпака пусковые трубы разворачиваются веером на определенный установочный угол. При этом воспламеняются пиротехнические заряды, выбрасывающие в направлении цели элементы боевого снаряжения, размещенные в пусковых трубах. Для обеспечения вертикального спуска боевой части перед воспламенением пиротехнических зарядов могут использоваться тормозные устройства - раскрывающиеся щитки или парашюты. При этом определенное направление пусковым трубам может придаваться при помощи проволочных оттяжек, соединяющих неподвижную муфту, укрепленную на центральной трубе, с подвижными периферийными муфтами.

Теоретический анализ и предварительная конструктивная проработка аналогичного технического решения показали, что для калибров 220 мм и более необходима очень надежная фиксация оптимального угла раскрытия пусковых труб, т. к. в процессе вскрытия БЧ вследствие действия мощных аэродинамических и инерционных сил пусковые трубы не выдерживают нагрузок. Увеличение же толщины стенок труб и элементов фиксации их в конструкции приводит к существенному увеличению пассивного веса боевой части. Это особенно ярко проявляется при больших углах разворота пусковых труб, необходимых для реализации значительных площадей разброса на местности.

Таким образом, задачей данного технического решения является обеспечение разброса боевых элементов на местности при незначительных скоростях движения и силовых нагрузках, действующих на элементы боевой части.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией КГЧ является наличие оболочки с дном, кассет с боевыми элементами и пороховых зарядов.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату, а именно по повышению площади разброса БЭ при одновременном снижении силовых нагрузок на элементы боевой части, является конструкция кассетной боевой части реактивного снаряда, известная по патенту РФ N 2138763, опубл. 27.09.99 г. (МПК F 42 B 12/58).

Кассетная боевая часть содержит корпус, аэродинамический обтекатель, кассеты с БЭ, пороховые заряды и временное устройство. В корпусе установлен контейнер с фланцем и поршнем. Кассеты с БЭ с блоками стабилизации щиткового типа зафиксированы от радиальных перемещений аксиальными выступами трапецеидальной формы. При этом под замыкающими боевыми элементами кассет размещены поршни, выполненные в виде стакана с пороховым зарядом, газодинамически связанным с передаточным пороховым зарядом через пирозамедлитель.

Однако такая конструкция боевой части имеет некоторые недостатки, связанные с наличием ряда отрицательных факторов, а именно:
- с наличием кратковременных ударных нагрузок на кассеты с БЭ во время старта из пусковых труб боевой машины и в процессе разделения на траектории, что связано с формированием осевых зазоров между поршнем и кассетами в процессе сборки;
- с невысокой скоростью отстрела боевых элементов из направляющих труб, выполненных из тонкосводных труб, не допускающих мощных силовых нагрузок в момент вскрытия кассеты;
- с возникновением локальных деформаций направляющих труб в местах контакта направляющих труб с опорными поверхностями в процессе выхода из контейнера;
- с нестабильностью величины площади разброса БЭ на местности, обусловленной нестабильностью установочного угла кассеты при движении ее по траектории после вскрытия контейнера.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) является увеличение площади разброса боевых элементов на местности при сравнительно небольших нагрузках на элементы конструкции боевой части.

Общими признаками с предлагаемой авторами головной частью являются наличие оболочки с дном, контейнера с фланцем и поршнем, скрепленные между собой центральной трубой, кассеты с боевыми элементами, пороховые заряды, узлы форсирования и временное устройство.

В отличие от прототипа в предлагаемой авторами конструкции кассетной головной части кассеты выполнены в виде направляющих труб и снабжены пусковыми устройствами. Боевые элементы в трубах ориентированы в сторону узла форсирования и газодинамически связаны с рабочими полостями контейнера посредством радиальных каналов в направляющей трубе, направленных на теплоприемники взрывательных устройств. Корпус пускового устройства жестко скреплен с направляющей и снабжен съемным дном и поршнем. Поршень снабжен газодинамическим экраном, размещенным в блоке стабилизации БЭ и имеющим длину, превышающую длину консоли щитка. При этом кассеты уложены пусковыми устройствами в сторону фланца контейнера и снабжены шпангоутом и осевым упором, выполненными соответственно в виде резьбового кольца, закрепленного в торце корпуса пускового устройства, и цилиндрической диафрагмы с торцевыми крестообразными пазами, скрепленной с направляющей посредством закатки. Одновременно контейнер снабжен упорными пластинчатыми секторами, размещенными между поршнем контейнера и цилиндрическими диафрагмами направляющих труб.

Указанные отличительные признаки, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, являются существенными и достаточными для достижения нового технического результата.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции кассетной головной части для дальнобойных НУРС СЗО, требующих существенного увеличения площади разброса БЭ на местности при значительных скоростях движения реактивного снаряда по траектории без увеличения силовых нагрузок на конструктивные элементы головной части в процессе разделения.

Указанный технический результат достигается тем, что в конструкцию известной боевой части, содержащей оболочку с дном, контейнер с фланцем и поршнем, скрепленные между собой центральной трубой, кассеты с боевыми элементами с блоками стабилизации щиткового типа, поршни, пороховые заряды, узлы форсирования и временное устройство, введены новые узлы, новая совокупность конструктивных элементов, изменены их взаимное расположение и связи. В частности, выполнение кассет в виде направляющих труб и снабжение их пусковыми устройствами со съемным дном и поршнем, упрочненные корпуса которых жестко скреплены с направляющими, а поршни снабжены газодинамическими экранами, размещенными в блоках стабилизации и имеющими длину, превышающую длину консоли щитка, позволяет:
- скомпоновать БЭ в кассете с максимальной плотностью укладки БЭ и исключить осевые перемещения их в кассете, которые могут привести к деформации корпуса БЭ или преждевременному срабатыванию взрывательных устройств при действии силовых нагрузок в процессе вскрытия кассеты;
- повысить параметры заряжания кассеты и практически при тех же самых габаритно-массовых характеристиках увеличить скорость отстрела БЭ из направляющих и тем самым увеличить площадь разброса БЭ на местности и повысить эффективность боеприпаса за счет сокращения зон перекрытия площадей поражения каждого БЭ в отдельности;
- исключить возможные деформации конструктивных элементов кассеты (трубы, щитков блока стабилизации), размещенных в зоне действия силовых нагрузок, как во время вскрытия контейнера, так и в процессе отстрела БЭ из направляющей.

Укладка кассет в контейнер, при которой пусковые устройства размещены у фланца, а боевые элементы ориентированы в сторону узла форсирования кассеты, позволяет в процессе неустановившегося движения кассет по траектории получить смещение центра масс к более тяжелому пусковому устройству и тем самым обеспечить стабильные установочные углы кассет к моменту вскрытия, что в конечном итоге снижает возможность соударения БЭ кассет, уменьшает силовые нагрузки на блоки стабилизации БЭ за счет уменьшения скорости движения на величину, близкую к скорости отстрела БЭ из кассеты, а также стабилизирует зону поражения боеприпаса.

Снабжение кассет шпангоутом и осевым упором, выполненными соответственно в виде резьбового кольца, закрепленного в корпусе пускового устройства, и цилиндрической диафрагмы, скрепленной с направляющей посредством закатки и упирающейся в поршень контейнера через наборные пластинчатые сектора, исключает перемещение кассет в контейнере, осевую и локальную радиальную деформацию кассет как в процессе старта снаряда из пусковой установки, так и при вскрытии контейнера, сопровождающегося мощными силовыми нагрузками в процессе срабатывания заряда отделения, а также в процессе выхода кассет из контейнера, когда за счет больших изгибающих моментов могут возникать радиальные деформации торцов кассет, препятствующих выходу БЭ из направляющих труб. При этом использование закатки в качестве узла форсирования при отстреле БЭ из направляющей является наиболее целесообразным для предлагаемого конструктивного решения, т.к. в этом случае реализуются выгодные условия компоновки направляющих труб в плотный пучок, а также минимальный разброс усилия форсирования при вскрытии закатки. Кроме того, выполнение газодинамических связей БЭ с рабочими полостями контейнера в виде радиальных каналов в направляющей трубе, направленных на теплоприемники взрывчатых устройств, а также крестообразных пазов на торцевых поверхностях цилиндрической диафрагмы, обеспечивает повышение надежности взведения ВУ боевых элементов за счет исключения застойных зон в местах размещения теплоприемников ВУ, достигаемого активным перемешиванием высокотемпературных газовых струй, поступающих в радиальном (через каналы в направляющей трубе) и осевом (через центральный канал и торцевые крестообразные пазы в цилиндрической диафрагме) направлениях из всех рабочих зон контейнера.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1, 3 изображен продольный разрез кассетной головной части; на фиг. 2 - поперечное сечение КГЧ; на фиг. 4 - размещение упорных пластинчатых секторов; на фиг. 5, 6, 7 - продольный разрез кассеты с БЭ; на фиг. 8 - размещение крестообразных пазов.

Головная часть имеет в своем составе оболочку 1 с дном 2 и контейнер 3, выполненный в виде фланца 4 и поршня 5, скрепленных между собой центральной трубой 6. Контейнер, в котором уложены кассеты 7 с боевыми элементами 8, скреплен с дном оболочки посредством узла форсирования 9 и снабжен пороховыми зарядами 10, 11 и временным устройством 12.

Кассеты выполнены в виде направляющих труб 13 и снабжены пусковыми устройствами 14 со съемным дном 15 и поршнем 16.

Боевые элементы в кассете ориентированы взрывательными устройствами 17 в сторону узла форсирования кассеты 18 и газодинамически связаны с рабочими полостями контейнера C, Д (заполняемыми продуктами сгорания зарядов) посредством радиальных каналов 19 в направляющей трубе, направленных на теплоприемники взрывательных устройств.

Поршень кассеты снабжен газодинамическим экраном 20, размещенным в блоке стабилизации БЭ 21 и имеющим длину, превышающую длину консоли щитка 22.

Кассеты в контейнере уложены пусковыми устройствами в сторону фланца и снабжены шпангоутом 23 и осевым упором 24. При этом шпангоут выполнен в виде резьбового кольца, закрепленного в корпусе пускового устройства, а осевой упор - в виде цилиндрической диафрагмы с крестообразными пазами 25, 26 на внутреннем и внешнем торцах.

Одновременно контейнер снабжен упорными пластинчатыми секторами 27, размещенными между поршнем контейнера и цилиндрическими диафрагмами направляющих труб, а кассеты снабжены замедлительными устройствами 28 пиротехнического типа.

Кассетная головная часть работает следующим образом.

В заданной точке траектории срабатывает временное устройство 1 и обеспечивает воспламенение пороховых зарядов 10 контейнера 3. Продукты сгорания зарядов через радиальные каналы в центральной трубе 6, направляющей 13 и диафрагме 24 поступают в рабочие полости контейнера и направляющей C, Д, E, осуществляя задействование пиротехнического замедлительного устройства 28 и теплоприемников ВУ 17 боевых элементов 8. Одновременно через дроссельный канал в торце центральной трубы осуществляется воспламенение вышибного заряда контейнера 11, продукты сгорания которого заполняют запоршневую зону, и при достижении давления, равного давлению разрушения узла форсирования 9, начинается процесс вскрытия, заканчивающийся полным выходом контейнера 3 из оболочки 2.

Вследствие действия набегающего потока воздуха контейнер тормозится и упорные пластинчатые сектора 27 освобождаются от защемляющей осевой силы со стороны кассет 7 и под действием сил тяжести, аэродинамических и центробежных сил (для снаряда, вращающегося на траектории) покидают контейнер. Под действием тех же силовых факторов кассеты выходят из контейнера и автономно движутся по траектории, сначала хаотично вращаясь, а затем вследствие смещения центра тяжести за счет более тяжелого пускового устройства 14 принимают ориентированное угловое положение в пространстве, характеризуемое установочным углом.

Через определенный промежуток времени, необходимый для снижения скорости движения кассет по траектории, пиротехническое замедлительное устройство 28 выдает воспламенительный импульс на заряд вскрытия кассеты, продукты сгорания которого заполняют свободное пространство газодинамического экрана 20. Под действием давления на съемное дно 15, поршень 16 и экран 20 происходит разрушение узла форсирования кассеты (закатки направляющей 13 на диафрагме 24), и боевые элементы отстреливаются из направляющих труб. При этом, вследствие ориентированного положения труб в пространстве, достигается возможность, во-первых, предотвратить соударение БЭ в момент вскрытия кассет, а, во-вторых, снизить на величину скорости отстрела БЭ скорость ввода блока стабилизации 21 в набегающий поток и тем самым снизить максимальные нагрузки на исполнительные элементы блока стабилизации (в нашем случае консольно закрепленные щитки 22 "жесткого" блока стабилизации).

Под действием скорости отстрела, достигаемой максимальной величины только в случае использования мощного пускового устройства, боевые элементы эффективно разбрасываются в радиальном направлении и в стабилизированном положении движутся к цели.

Изложенный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов КГЧ, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением.

Изобретение относится к реактивным артиллерийским боеприпасам. Кассетная головная часть содержит оболочку с дном, контейнер с фланцем и поршнем, скрепленные между собой центральной трубой, кассеты с боевыми элементами с блоками стабилизации щиткового типа, поршни, пороховые заряды, узлы форсирования и временное устройство. Кассеты выполнены в виде направляющих труб, снабженных пусковыми устройствами со съемным дном и поршнем. Боевые элементы ориентированы в сторону узла форсирования кассеты и газодинамически связаны с рабочими полостями контейнера радиальными каналами в направляющей трубе, направленными на теплоприемники взрывательных устройств. Корпус пускового устройства жестко скреплен с направляющей, а поршень кассеты снабжен газодинамическим экраном, размещенным в блоке стабилизации и имеющим длину, превышающую длину консоли щитка. Кассеты уложены пусковыми устройствами в сторону фланца контейнера и снабжены шпангоутом и осевым упором. Шпангоут выполнен в виде резьбового кольца, закрепленного в корпусе пускового устройства, а осевой упор - в виде цилиндрической диафрагмы, скрепленной с направляющей посредством закатки и имеющей на торцах крестообразные пазы. При этом контейнер головной части снабжен упорными пластинчатыми секторами, размещенными между поршнем контейнера и цилиндрическими диафрагмами направляющих труб. Изобретение повышает надежность функционирования боеприпасов и позволяет увеличить площадь поражаемой цели. 8 ил.

Кассетная головная часть, содержащая оболочку с дном, контейнер с фланцем и поршнем, скрепленные между собой центральной трубой, кассеты с боевыми элементами с блоками стабилизации щиткового типа, поршни, пороховые заряды, узлы форсирования и временное устройство, отличающаяся тем, что в ней кассеты выполнены в виде направляющих труб и снабжены пусковыми устройствами со съемным дном и поршнем, боевые элементы ориентированы в сторону узла форсирования и газодинамически связаны с рабочими полостями контейнера посредством радиальных каналов в направляющей трубе, направленных на теплоприемники взрывательных устройств, корпус пускового устройства жестко скреплен с направляющей, а поршень кассеты снабжен газодинамическим экраном, размещенным в блоке стабилизации и имеющим длину, превышающую длину консоли щитка, при этом кассеты уложены пусковыми устройствами в сторону фланца контейнера, снабжены шпангоутом и осевым упором, выполненными соответственно в виде резьбового кольца, закрепленного в корпусе пускового устройства, и цилиндрической диафрагмы с торцевыми крестообразными пазами, скрепленной с направляющей посредством закатки, а контейнер снабжен упорными пластинчатыми секторами, размещенными между поршнем контейнера и цилиндрическими диафрагмами направляющих труб.