РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД С ОТДЕЛЯЕМЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2002 года по МПК F42B15/10 

Изобретение относится к ракетной технике.

Известен реактивный снаряд [1], содержащий маршевую ступень, пристыкованный к ней двигатель большего калибра, устройство стыковки в виде конического обтекателя с центральной трубой и механизм разделения. Обтекатель выполнен тонкостенным с внутренним диаметром центральной трубы, равным наружному диаметру маршевой ступени, соединен с двигателем переходным резьбовым кольцом, установлен на кормовую часть маршевой ступени до упора в буртик кольцевых сегментов, размещенных в кольцевой проточке, выполненной на маршевой ступени, и поджат разрезной гайкой, между трубой обтекателя и разрезной гайкой установлен механизм разделения ступеней в виде кольцевого шпангоута-диафрагмы с радиальными ребрами, с наружной стороны которого установлено пружинное разрезное кольцо с трапециевидной проточкой на внешней стороне, взаимодействующей с ответными концевыми поверхностями обтекателя и переходного резьбового кольца двигателя, а внутри него - резьбовая распорная втулка со скосом по торцу, в ребрах диафрагмы установлены цилиндрические со скосом пальцы, каждый из которых установлен с упором одним концом во внутреннюю поверхность разрезного пружинного кольца, а другим концом со скосом взаимодействует со скосом резьбовой распорной втулки, установленной на ответной пружинной разрезной гайке с буртом, свободно посаженной на кормовую часть маршевой ступени с упором своим торцом в передний торец трубы обтекателя, а буртом гайки - в шпангоут-диафрагму, на внутренней поверхности обтекателя установлен поршневой исполнительный механизм.

Данная конструкция реактивного снаряда с отделяемым двигателем несомненно надежна, но имеет небольшой недостаток, а именно, большой консольный вылет маршевой ступени относительно двигателя, что ухудшает продольную устойчивость снаряда во время полета до отделения двигателя, кроме того, при большом консольном вылете маршевой ступени требуется надежная заделка резьбовой втулки-шпангоута двигателя.

Известен снаряд с отделяемым двигателем [2], содержащий маршевую ступень с обтекателем и состыкованный с ней с помощью механизма разделения двигатель из композиционного материала с резьбовой втулкой в переднем полюсном отверстии. Корпус двигателя выполнен цилиндрической формы с коническо-оживальной частью, на наружной поверхности втулки выполнен кольцевой упор и хвостовик, а на внутренней - продольный паз, наружная поверхность хвостовика эквидистантна коническо-оживальной части корпуса двигателя, во втулку установлен опирающийся кольцевым уступом тонкостенный металлический стакан, армированный с внешней стороны теплозащитным материалом, в дне которого установлено воспламенительное устройство, а на наружной поверхности - штифт, совмещенный с пазом втулки, задняя часть маршевой ступени размещена в стакане и частично утоплена в двигателе, а в пороховом заряде на длину стакана выполнено диаметральное уширение, переходящее во внутренний канал заряда, стакан закреплен на втулке накидной гайкой, закрытой снаружи термостойким пластмассовым конусом, сопрягающим своей наружной поверхностью оживальную часть двигателя и обтекателя, а между кольцевым упором и гайкой образован зазор, при этом внутри передней части стакана выполнена трапециевидная кольцевая канавка, а на торце - радиальный паз.

Однако и данная конструкция реактивного снаряда при всех своих достоинствах имеет один существенный недостаток, а именно, при разгоне реактивного снаряда (ракеты) до гиперзвуковых скоростей (до числа Маха > 5) еще до отделения двигателя за счет силы трения от набегающего потока воздуха сильно нагревается, порядка до 500^oC, оживальная часть двигателя из композиционного материала, а учитывая, что при этом реактивный снаряд еще и вращается, происходит потеря устойчивости заделки резьбовой втулки в переднем полюсном отверстии двигателя, т.е. наступает податливость. При этом происходит раскачивание и потеря жесткости места стыка маршевой ступени с двигателем, что недопустимо.

Поэтому задачей предлагаемого изобретения применительно к реактивным снарядам с двигателями из композиционных материалов является устранение указанных выше недостатков, а именно, обеспечение прочного и жесткого соединения разнокалиберных ступеней реактивного снаряда при одновременном повышении его продольной устойчивости, за счет обеспечения жесткой заделки резьбовой втулки, вматываемой в двигатель.

Указанная задача достигается тем, что в реактивном снаряде с отделяемым двигателем, содержащем маршевую ступень с обтекателем и состыкованный с ней посредством механизма разделения двигатель из композиционного материала с коническо-оживальной частью и резьбовой втулкой с кольцевым упором и хвостовиком в полюсном отверстии, на коническо-оживальную часть двигателя установлена заподлицо тонкостенная металлическая втулка коническо-оживальной формы со сквозным кольцевым дном и с внутренней поверхностью эквидистантной коническо-оживальной части двигателя, при этом на оживальной части втулки параллельно продольной оси снаряда равномерно по окружности выполнены сквозные продольные пазы, делящие оживальную часть на сегменты, причем кольцевое дно втулки опирается на кольцевой упор резьбовой втулки и заподлицо поджато конической гайкой.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что данная конструкция реактивного снаряда обеспечивает прочное и жесткое соединение разнокалиберных ступеней реактивного снаряда при одновременном повышении его продольной устойчивости за счет установки на коническо-оживальную часть двигателя тонкостенной металлической втулки, обеспечивающей жесткую заделку резьбовой втулки, вматываемой в двигатель.

Существо изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 изображен реактивный снаряд;
на фиг.2 - вид А фиг.1 - конструкция устройства стыковки разнокалиберных ступеней снаряда:
1 - маршевая ступень;
2 - двигатель из композиционного материала, с коническо-оживальной частью;
3 - резьбовая втулка в переднем полюсном отверстии двигателя;
4 - кольцевой упор резьбовой втулки;
5 - хвостовик резьбовой втулки;
6 - тонкостенная металлическая втулка коническо-оживальной формы (фиг. 3);
7 - сквозное кольцевое дно втулки;
8 - внутренняя поверхность втулки, эквидистантная коническо-оживальной части двигателя;
9 - оживальная часть втулки;
10 - сквозные продольные пазы;
11 - сегменты;
12 - коническая гайка;
13 - механизм разделения;
14 - обтекатель.

Установку тонкостенной металлической втулки 6 коническо-оживальной формы производят после вматывания резьбовой втулки 3 на сырой сформированной намоткой корпус двигателя 2 с поджатием кольцевого дна 7 втулки к кольцевому упору 4 резьбовой втулки 3. Металлическая втулка плотно облегает коническо-оживальную часть двигателя 2 сегментами 11 и приклеивается связующим композиционного материала двигателя, при этом сквозные продольные пазы 10 заполняются связующим и играют роль замков, затем корпус двигателя проходит стадию полимеризации. При работе двигателя его корпус надувается внутренним давлением пороховых газов в пределах упругих деформаций, при этом сегменты коническо-оживальной втулки отслеживают подвижку корпуса. Если на коническо-оживальной втулке не делать сквозные продольные пазы, то при работающем двигателе произойдет выщелкивание (соскакивание) втулки, а учитывая, что она поджата конической гайкой 12, произойдет разрушение двигателя, что недопустимо.

Тонкостенная металлическая втулка коническо-оживальной формы предназначена для обеспечения жесткости заделки резьбовой втулки 3, к которой через механизм разделения 13 крепится маршевая ступень 1, защищает оживальную часть двигателя из композиционного материала от нагрева, предотвращая ее податливость, что в целом обеспечивает прочность и жесткость соединения разнокалиберных ступеней реактивного снаряда, и как следствие обеспечивает его продольную устойчивость во время полета.

Для разгона реактивного снаряда до гиперзвуковых скоростей необходимы большие энергетические затраты и малый коэффициент аэродинамического сопротивления, поэтому тонкостенная металлическая втулка выполнена коническо-оживальной формы с внутренней поверхностью эквидистантной поверхности двигателя.

Работа реактивного снаряда осуществляется следующим образом
Воспламенитель двигателя, срабатывая, воспламеняет пороховой заряд, выходящие пороховые газы, создавая тягу, разгоняют реактивный снаряд до необходимой расчетной скорости, через определенное время двигатель, отработав, отстыковывается, а маршевая ступень продолжает полет, поражая цель.

Источники информации
1. Патент России 2105949 от 27.02.98г. МПК 7 F 42 В 15/10 - аналог.

2. Патент России 2133444 от 20.07.99г. МПК 7 F 42 В 15/10 - прототип.

Изобретение относится к области реактивных боеприпасов. Реактивный снаряд с отделяемым двигателем содержит маршевую ступень с обтекателем и состыкованный с ней посредством механизма разделения двигатель из композиционного материала с коническо-оживальной частью и резьбовой втулкой с кольцевым упором и хвостовиком в полюсном отверстии. На коническо-оживальную часть двигателя установлена заподлицо тонкостенная металлическая втулка коническо-оживальной формы со сквозным кольцевым дном и с внутренней поверхностью эквидистантной коническо-оживальной части двигателя. На оживальной части втулки параллельно продольной оси снаряда равномерно по окружности выполнены продольные пазы, делящие оживальную часть на сегменты, при этом кольцевое дно втулки опирается на кольцевой упор резьбовой втулки и заподлицо поджато конической гайкой. Изобретение позволяет обеспечить прочное и жесткое соединение разнокалиберных ступеней реактивного снаряда и повысить его продольную устойчивость в полете. 3 ил.

Реактивный снаряд с отделяемым двигателем, содержащий маршевую ступень с обтекателем и состыкованный с ней посредством механизма разделения двигатель из композиционного материала с коническо-оживальной частью и резьбовой втулкой с кольцевым упором и хвостовиком в полюсном отверстии, отличающийся тем, что на коническо-оживальную часть двигателя установлена заподлицо тонкостенная металлическая втулка коническо-оживальной формы со сквозным кольцевым дном и с внутренней поверхностью эквидистантной коническо-оживальной части двигателя, при этом на оживальной части втулки параллельно продольной оси снаряда равномерно по окружности выполнены сквозные продольные пазы, делящие оживальную часть на сегменты, а кольцевое дно втулки опирается на кольцевой упор резьбовой втулки и заподлицо поджато конической гайкой.