СПОСОБ ПУСКА УПРАВЛЯЕМОГО АРТИЛЛЕРИЙСКОГО СНАРЯДА И КОМПЛЕКС АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ВООРУЖЕНИЯ, РЕАЛИЗУЮЩИЙ ЕГО Российский патент 2002 года по МПК F42B14/00 F42B14/02 

Изобретение относится к оборонной технике, а более конкретно к артиллерийскому управляемому вооружению.

Известны артиллерийские снаряды, стабилизируемые на траектории полета по "курсу" и "рысканию" гироскопическим моментом по "крену". Угловую скорость относительно своей продольной оси (~ 20000 об/мин) снаряды приобретают в канале нарезного ствола орудия за счет взаимодействия их ведущего пояска (обтюратора) с нарезами ствола, выполненными на внутренней поверхности канала ствола по "винтовой" линии. Однако для стрельбы управляемым артиллерийским снарядом из нарезного ствола орудия угловую скорость снаряда необходимо снижать до 7-15 об/с, т.к. известные системы управления снарядов могут функционировать только при таких угловых скоростях.

Известен способ пуска управляемого артиллерийского снаряда со скользящим ведущим пояском из нарезного ствола орудия, заключающийся в создании давления газов в заснарядном пространстве и перемещении снаряда по стволу орудия, реализованный в известном российском осколочно-фугасном снаряде ЗОФ39 (см. "152-мм выстрел 3ВОФ64 (3ВОФ93) с осколочно-фугасным снарядом 3ОФ39 и зарядом 1 (уменьшенным переменным зарядом). Техническое описание и инструкция по эксплуатации 3ВОФ64.00.00.000ТО (3ВОФ93.00.00.000ТО)", Москва, Военное издательство, 1990 г., рис. 5 на стр. 14 и глава 5 на стр. 6).

Задача получения необходимых оборотов вышеуказанного снаряда в канале ствола решена посредством установки его ведущего пояска в кольцевую проточку снаряда с возможностью вращения относительно его продольной оси. Такой обтюратор назван "скользящим", т.к. при взаимодействии с нарезами ствола он проскальзывает относительно снаряда и сообщает ему угловую скорость, меньшую его собственной.

Из опыта отработки управляемых артиллерийских снарядов известно, что в процессе пуска пороховые газы метательного заряда действуют на задний торец "скользящего" ведущего пояска и снаряда, вследствие чего они начинают перемещаться по каналу ствола, при этом ведущий поясок вступает во взаимодействие с нарезами ствола и приобретает угловую скорость. Одновременно ведущий поясок прижимается своим передним торцем к передней стенке кольцевой проточки снаряда и за счет трения сообщает частично (т.к. проскальзывает) угловую скорость снаряду. Для получения необходимой угловой скорости снаряда в каждом конкретном случае проводят конструкторско-экспериментальную отработку по определению материалов, геометрических параметров, шероховатостей поверхностей ведущего пояска и кольцевой проточки снаряда, добиваясь определенной площади контактирующих поверхностей кольцевой проточки снаряда со скользящим ведущим пояском (обтюратором) и определенного усилия их контакта.

Однако, как показывает опыт, снизить обороты конкретного снаряда до необходимого уровня данным способом не всегда представляется возможным, т.к. минимальная площадь вышеуказанных контактирующих поверхностей определяется из условия обеспечения прочности конструкции и она не всегда соответствует площади, обеспечивающей минимальную угловую скорость снаряда на выходе из канала ствола.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение угловой скорости управляемого артиллерийского снаряда в канале нарезного ствола орудия.

Указанную задачу решает предлагаемый способ пуска управляемого артиллерийского снаряда со скользящим ведущим пояском из нарезного ствола орудия, заключающийся в создании давления газов в заснарядном пространстве, перемещении снаряда по стволу орудия и в создании в процессе перемещения снаряда по стволу орудия в полости ствола перед ведущим пояском дополнительного давления газов, которое воздействует на передний торец ведущего пояска.

Реализовать предлагаемый способ пуска можно посредством комплекса управляемого артиллерийского вооружения, состоящего из артиллерийского орудия с нарезным стволом, метательного заряда и управляемого снаряда со скользящим ведущим пояском, размещенным в кольцевой проточке снаряда, при этом полость, образованная внутренней поверхностью канала ствола, внешней поверхностью снаряда и передним торцем ведущего пояска, сообщена с заснарядным пространством отверстием, выполненным в ведущем пояске, а площадь поперечного сечения ведущего пояска определяется по формуле

где Sn - площадь поперечного сечения ведущего пояска;
γ - потребная угловая скорость снаряда (величина задается исходя из требований, предъявляемых системой управления снаряда);
I_x - момент инерции снаряда относительно его продольной оси;
k - интегральный коэффициент трения (из расчетов и результатов испытаний для широкого круга разработанных снарядов k≈0,04÷0,06);
V_o - стартовая скорость снаряда;
М - масса снаряда;
P_o - давление газов в полости перед ведущим пояском снаряда;
Р - давление газов в заснарядном пространстве;
R - радиус трения ведущего пояска по передней стенке кольцевой проточки снаряда;
R=0,5(R₁+R₂), где
R₁ - наружный радиус кольцевой проточки снаряда;
R₂ - внутренний радиус ведущего пояска;
S_к - площадь контакта переднего торца ведущего пояска с передней стенкой кольцевой проточки снаряда;
Sc - площадь поперечного сечения снаряда по ведущему пояску;
S_к = 0,5π(R21

На фиг.1 представлен комплекс управляемого артиллерийского вооружения, а на фиг.2 - элементы его конструкции в увеличенном виде.

Предлагаемый способ пуска управляемого артиллерийского снаряда со скользящим ведущим пояском из нарезного ствола орудия, заключающийся в создании давления газов в заснарядном пространстве, перемещении снаряда по стволу орудия и в создании дополнительного давления газов, воздействующего на передний торец ведущего пояска, позволяет снизить угловую скорость снаряда за счет уменьшения усилия контакта ведущего пояска с передней стенкой кольцевой проточки. Предлагаемый комплекс управляемого артиллерийского вооружения состоит из артиллерийского орудия с нарезным стволом 1, метательного заряда 2, управляемого снаряда 3 со скользящим ведущим пояском 4, размещенным в кольцевой проточке 5, полости 6, образованной внутренней поверхностью канала ствола 1, внешней поверхностью снаряда 3 и передним торцем ведущего пояска 4, сообщенной с заснарядным пространством 7 отверстием 8, выполненным в ведущем пояске 4.

Комплекс управляемого артиллерийского вооружения, реализующий предлагаемый способ пуска, функционирует следующим образом. В процессе пуска управляемого снаряда 3 из нарезного ствола 1 газы метательного заряда 2 воздействуют на задний торец управляемого снаряда 3 и скользящего ведущего пояска 4, вследствие чего они начинают перемещаться по стволу 1. Скользящий ведущий поясок 4 взаимодействует с нарезами ствола 1 и приобретает угловую скорость, одновременно передний торец скользящего ведущего пояска 4 прижимается к передней стенке кольцевой проточки 5 и, "проскальзывая" относительно снаряда 3, сообщает ему угловую скорость, меньшую своей собственной. Газы метательного заряда 2 частично перетекают из заснарядного пространства 7 в полость 6 через отверстие 8, выполненное в скользящем ведущем пояске 4, создают в полости 6 давление газов (дополнительно к атмосферному), которое воздействует на передний торец скользящего ведущего пояска 4, уменьшая усилие контакта скользящего ведущего пояска 4 с передней стенкой кольцевой проточки 5, тем самым увеличивая "проскальзывание" ведущего пояска 4 относительно снаряда 3, а следовательно, уменьшая угловую скорость снаряда.

Диаметр отверстия 8 в каждом конкретном случае рассчитывается по известным методикам газодинамики (или подбирается экспериментальным путем) исходя из условия обеспечения перетекания газов из заснарядного пространства 7 в полость 6 для создания в ней необходимого давления газов (P_о).

Предлагаемое техническое решение успешно прошло этапы макетирования и экспериментальной отработки на нескольких разрабатываемых управляемых снарядах, подтвердило свою эффективность и в ближайшее время будет внедрено в серийных образцах военной техники.

Изобретение относится к области управляемого артиллерийского вооружения. Способ пуска управляемого артиллерийского снаряда со скользящим ведущим пояском из нарезного ствола орудия заключается в создании давления газов в заснарядном пространстве и перемещении снаряда по стволу орудия. При этом в полости ствола перед ведущим пояском создают дополнительное давление газов, которое воздействует на передний торец ведущего пояска. Реализуется способ пуска снаряда посредством комплекса управляемого артиллерийского вооружения, состоящего из артиллерийского орудия с нарезным стволом, метательного заряда и управляемого снаряда со скользящим ведущим пояском, размещенным в кольцевой проточке снаряда. При этом полость, образованная внутренней поверхностью канала ствола, внешней поверхностью снаряда и передним торцем ведущего пояска, сообщена с заснарядным пространством отверстием, выполненным в ведущем пояске, а площадь поперечного сечения ведущего пояска определяется по формуле, приведенной в описании. Изобретение позволяет снизить угловую скорость снаряда в канале ствола орудия. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ пуска управляемого артиллерийского снаряда со скользящим ведущим пояском из нарезного ствола орудия, заключающийся в создании давления газов в заснарядном пространстве и перемещении снаряда по стволу орудия, отличающийся тем, что в процессе перемещения снаряда по стволу орудия в полости ствола перед ведущим пояском дополнительно создают давление газов, которое воздействует на передний торец ведущего пояска. 2. Комплекс управляемого артиллерийского вооружения, состоящий из артиллерийского орудия с нарезным стволом, метательного заряда и управляемого снаряда со скользящим ведущим пояском, размещенным в кольцевой проточке снаряда, отличающийся тем, что полость, образованная внутренней поверхностью канала ствола, внешней поверхностью снаряда и передним торцом ведущего пояска сообщена с заснарядным пространством отверстием, выполненным в ведущем пояске, при этом площадь поперечного сечения ведущего пояска S_n определяется по формуле:

где γ - потребная угловая скорость снаряда;
l_x - момент инерции снаряда относительно его продольной оси;
k - интегральный коэффициент трения;
V_O - стартовая скорость снаряда;
М - масса снаряда;
Р_О - давление газов в полости ствола перед ведущим пояском снаряда;
Р - давление газов в заснарядном пространстве;
R - радиус трения ведущего пояска по передней стенке кольцевой проточки снаряда;
R = 0,5(R₁+R₂), где
R₁ - наружный радиус кольцевой проточки снаряда;
R₂ - внутренний радиус ведущего пояска;
S_к - площадь контакта переднего торца ведущего пояска с передней стенкой кольцевой проточки снаряда;
S_c - площадь поперечного сечения снаряда по ведущему пояску;
S_к=0,5π(R₁ ²-R₂ ²), где:
π=3,14.