КАССЕТНАЯ ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ Российский патент 2003 года по МПК F42B12/62 

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к головным частям кассетного типа (КГЧ), и может быть использовано при разработке разделяющихся реактивных снарядов залпового огня с крупногабаритными боевыми элементами (БЭ).

Для повышения эффективности действия боеприпасов при стрельбе по площадным целям очень часто разрабатываются головные части кассетного типа, разделяющиеся в заданной точке траектории. Создание такого боеприпаса требует, как правило, разработки конструкции с максимальной плотностью укладки боевых элементов, обеспечивающей:
- надежную фиксацию боевых элементов в изделии, предотвращающую возникновение ударных нагрузок на элементы конструкции в процессе функционирования КГЧ при старте, движении по траектории и разделении;
- вскрытие БЭ с требуемыми параметрами - импульсами давления и температуры, необходимыми для надежного взведения взрывателей БЭ, относительной скоростью разделения, предотвращающей догон и столкновение разделяемых элементов (боевых элементов и пассивного двигателя с раскрытым блоком стабилизации).

По патенту Франции 2702557 (кл. F 42 В 12/58, опубл. 16.09.94, ИСМ, выпуск 81, 12, 1995 г.) известно устройство для крепления боевых элементов внутри оболочки головной части снаряда.

Крепление БЭ внутри оболочки обеспечивается планками, равномерно расположенными по окружности, каждая из которых имеет опорную поверхность, приходящую в соприкосновение с внутренней поверхностью корпуса, и, по меньшей мере, две удерживающие поверхности, приходящие в контакт со смежными поверхностями боевых элементов.

Такое конструктивное решение позволяет, в какой-то мере, зафиксировать БЭ в оболочке и предотвратить их перемещение в радиальном направлении, однако требует наличия в изделии дополнительных конструктивных элементов, что в конечном счете увеличивает пассивную массу изделия.

Следовательно, задачей указанного устройства являлась фиксация БЭ в корпусе, предотвращающая перемещение их в радиальном направлении, что особенно важно для изделий, вращающихся на траектории.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией КГЧ является наличие оболочки с размещенными в ней боевыми элементами.

По патенту США 3938439 (см. БИ "Изобретения в СССР и за рубежом", F 42, вып. 42, 11, стр. 7, 1976 г.) известна конструкция головной части с вкладными боевыми элементами, расположенными в несколько рядов внутри оболочки и имеющими цилиндрическую форму. Ряды БЭ отделены друг от друга перегородками. В головной части имеется газогенератор, с которым соединена труба, проходящая по оси головной части и имеющая отверстия по всей ее длине. К трубе крепятся эластичные диафрагмы, при этом каждому ряду элементов соответствует определенная диафрагма. Внутри трубы имеются перегородки с калиброванными отверстиями, диаметр которых последовательно увеличивается.

Описанное конструктивное решение реализует разброс БЭ в радиальном направлении за счет энергии газогенератора, аккумулируемой в эластичных диафрагмах. Однако в связи с тем, что эластичные диафрагмы крепятся к трубе, проходящей по оси головной части, размещение крупногабаритных БЭ, занимающих практически все поперечное сечение оболочки, не представляется возможным.

Таким образом, задачей данного технического решения являлось обеспечение радиального разброса БЭ, размещенных вокруг центральной трубы.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией кассетной головной части является наличие оболочки, в которой последовательно друг за другом размещены боевые элементы и пороховой заряд.

Наиболее близким по технической сути решением является устройство для вскрытия ряда элементов, помещенных в оживальной или аналогичной ей части снаряда (заявка Франции 2363077, БИ "Изобретения в СССР и за рубежом", F 42, вып. 98, 9, стр. 8, 1978 г.).

Устройство имеет поршень, расположенный между пороховым зарядом и толкающим диском и соприкасающийся с последним. Поршень может перемещаться назад на небольшое расстояние и имеет канал для прохода пороховых газов в направлении толкающего диска. Это обеспечивает вскрытие БЭ за счет ускорения оболочки устройства и торможения ряда боевых элементов.

Указанное конструктивное решение не может быть использовано при разработке кассетных головных частей для реактивных снарядов, поскольку не обеспечивает отхода боевых элементов от пассивных элементов ракетной части (труба двигателя с оболочкой и раскрытым блоком стабилизации).

Следовательно, задачей рассмотренного устройства (прототипа) являлось вскрытие ряда БЭ без придания им ускоряющей относительной скорости, что характерно для разработки боеприпасов кассетного типа артиллерийских орудий.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией кассетной головной части является наличие оболочки с обтекателем и доньями, боевых элементов с взрывательными устройствами, диафрагм, узла форсирования, поршня, воспламенительного и вышибного зарядов, форсажной трубы и временного устройства.

В отличие от прототипа в предлагаемой авторами конструкции, разделяющейся КГЧ:
- воспламенительный заряд снабжен крышкой с разрывными винтами и смонтирован на переднем дне, в котором выполнено центральное отверстие и диаметральный щелевой канал;
- боевые элементы снабжены симметрично расположенными продольными выштамповками и зафиксированы между передним дном и поршнем посредством головного и донного демпфирующих вкладышей;
- поршень установлен с возможностью взаимодействия с кольцевым уступом, выполненным в донной части оболочки;
- за поршнем образована аккумулирующая полость, газодинамически связанная с полостью оболочки посредством периферийных газоводов в поршне;
- узел форсирования расположен в месте стыка оболочки с обтекателем и выполнен в виде разрушаемого резьбового соединения.

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, обеспечивающей плотную укладку и надежную фиксацию крупногабаритных боевых элементов в изделии, предотвращающих возникновение ударных нагрузок на БЭ в процессе разделения.

Указанный технический результат достигается тем, что в конструкцию известной головной части кассетного типа, содержащей оболочку с обтекателем и доньями, крупногабаритные боевые элементы с взрывательными устройствами, диафрагмы, узел форсирования, поршень, воспламенительный и вышибной заряды, временное устройство и форсажную трубку, введены новые узлы, новая совокупность конструктивных элементов, изменены их взаимное расположение и связи. В частности, снабжение БЭ симметрично размещенными продольными выштамповками позволяет:
- зафиксировать БЭ в оболочке от радиальных перемещений без использования дополнительных фиксирующих конструктивных элементов, что снижает пассивную массу КГЧ;
- сформировать проточные каналы, необходимые для запитки теплоприемников ВУ БЭ и передачи воспламенительного импульса к вышибному заряду.

Выполнение узла форсирования в виде разрушаемого резьбового соединения между оболочкой и обтекателем, а также применение головного и донного демпфирующих вкладышей, фиксирующих БЭ между передним дном и поршнем, взаимодействующим с кольцевым выступом, выполненным в донной части оболочки, обеспечивает:
- надежную осевую фиксацию БЭ в оболочке за счет выборки всех технологических осевых зазоров в процессе сборки;
- предотвращение резких ударных нагрузок на элементы конструкции, возникающих в процессе старта реактивного снаряда из направляющей и при разделении КГЧ.

Снабжение воспламенительного заряда крышкой с разрывными винтами и размещение его на переднем дне, в котором выполнено центральное отверстие и диаметральный щелевой канал, позволяет снять мощные пиковые нагрузки в зоне узла форсирования и тем самым исключить преждевременный отстрел обтекателя от оболочки. Одновременно удается равномерно распределить газовые потоки воспламенительного заряда по проходным каналам поперечного сечения и улучшить условия для срабатывания теплоприемников взрывательных устройств БЭ и передачи огневого импульса к вышибному заряду.

Снабжение КГЧ аккумулирующей полостью, выполненной за поршнем и газодинамически связанной с полостью оболочки посредством газоводов в периферийной зоне поршня, позволяет путем подбора площади каналов регламентировать подачу энергии в запоршневую зону и регулировать момент включения вышибного заряда. Тем самым обеспечивается выбор времени задержки в срабатывании вышибного заряда, при котором реализуются силовые и тепловые импульсы, необходимые для надежного взведения взрывателей БЭ в оболочке.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид КГЧ, а на фиг.2-4 представлены продольный и поперечные разрезы конструкции.

Головная часть содержит оболочку с обтекателем 1 и доньями 2, крупногабаритные боевые элементы 3 с взрывательными устройствами 4, диафрагмы 5, узел форсирования 6, поршень 7, воспламенительный 8 и вышибной 9 заряды, временное устройство 10 и форсажную трубу 11.

Воспламенительный заряд смонтирован на переднем дне, в котором выполнено центральное отверстие и диаметральный щелевой канал 12, и снабжен крышкой 13 с разрывными винтами 14.

Узел форсирования расположен в месте стыка оболочки с обтекателем и выполнен в виде разрушаемого резьбового соединения упорного кольца обтекателя 15 с оболочкой.

Боевые элементы снабжены симметрично расположенными продольными выштамповками 16 и зафиксированы между передним дном и поршнем посредством головного 17 и донного демпфирующих вкладышей.

При этом поршень установлен с возможностью взаимодействия с кольцевым уступом 19, выполненным в донной части оболочки, а за поршнем выполнена аккумулирующая полость 20, газодинамически связанная с полостью оболочки 21 посредством периферийных газоводов 22 в поршне.

Предлагаемая конструкция кассетной головной части функционирует следующим образом.

В заданной точке траектории за счет подачи исполнительного импульса срабатывает временное устройство 10 и обеспечивает инициирование воспламенительного заряда 8. Продукты сгорания заряда начинают заполнять полость форсажной трубы 11 и диаметральный щелевой канал 12. При величине давления на крышку 13, равного давлению разрушения разрывных винтов 14, крышка отстреливается и поджимает до упора головной демпфирующий вкладыш 17. В результате в зоне размещения головного БЭ 3 и узла форсирования 6 формируется дополнительный рабочий объем и кольцевой сток, что позволяет предотвратить резкий взмыв давления в процессе срабатывания воспламенительного заряда и тем самым:
- снять пиковую (ударную) нагрузку на головной БЭ и исключить деформацию и заклинивание его в оболочке 1;
- исключить возможность преждевременного разрушения узла форсирования 6 и сброса обтекателя;
- обеспечить равномерное распределение газопороховой смеси по поперечному сечению, а затем и по длине оболочки, необходимое для надежного взведения взрывателей БЭ.

Одновременно с заполнением полостью оболочки 21 продукты сгорания воспламенительного заряда через каналы в диафрагмах 5 и в поршне 22 поступают к теплоприемникам взрывательных устройств 4 и в аккумулирующую полость 20. При этом за счет подбора площади расходных каналов в поршне изменяется интенсивность накопления давления в запоршневой зоне и тем самым регулируется момент воспламенения вышибного заряда 9 и задержка процесса разделения, направленная на обеспечение требуемых импульсов давления и температуры в зоне размещения взрывателей.

Под действием давления на поршень 7 начинается поджатие донного 18 и головного 17 демпфирующих вкладышей, сопровождающееся увеличением запоршневой аккумулирующей полости 20 и плавной передачей усилия на боевые элементы, переднее дно 2 и упорное кольцо обтекателя 15. При величине усилия, равного усилию разрушения узла форсирования 6, срезается резьбовое соединение обтекателя и оболочки и происходит отстрел БЭ из оболочки.

Таким образом, перечисленные конструктивные особенности заявляемой головной части позволяют разработать КГЧ с плотной укладкой и надежной фиксацией крупногабаритных боевых элементов, предотвращающей возникновение ударных нагрузок на БЭ в процессе разделения.

Изложенный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов КГЧ, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением. В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, готовится серийное производство КГЧ.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке разделяющихся реактивных снарядов залпового огня с крупногабаритными боевыми элементами. В кассетной головной части, содержащей оболочку с обтекателем и доньями, боевые элементы с взрывательными устройствами, диафрагмы, узел форсирования, поршень, воспламенительный и вышибной заряды, временное устройство и форсажную трубу, воспламени тельный заряд снабжен крышкой с разрывными винтами и смонтирован на переднем дне. В переднем дне выполнено центральное отверстие и диаметральный щелевой канал. Боевые элементы снабжены симметрично расположенными продольными выштамповками и зафиксированы между передним дном и поршнем посредством головного и донного демпфирующих вкладышей. При этом поршень установлен с возможностью взаимодействия с кольцевым уступом, выполненным в донной части. А за поршнем образована аккумулирующая полость, газодинамически связанная с полостью оболочки посредством периферийных газоводов в поршне. Причем узел форсирования расположен в месте стыка оболочки с обтекателем и выполнен в виде разрушаемого резьбового соединения. Использование изобретения позволяет разработать кассетную головную часть с плотной укладкой и надежной фиксацией крупногабаритных боевых элементов, предотвращающей возникновение ударных нагрузок на боевые элементы в процессе старта и разделения головной части на траектории. 4 ил.

Кассетная головная часть, содержащая оболочку с обтекателем и доньями, боевые элементы с взрывательными устройствами, диафрагмы, узел форсирования, поршень, воспламенительный и вышибной заряды, временное устройство и форсажную трубку, отличающаяся тем, что воспламенительный заряд снабжен крышкой с разрывными винтами и смонтирован на переднем дне, в котором выполнено центральное отверстие и диаметральный щелевой канал, боевые элементы снабжены симметрично расположенными продольными выштамповками и зафиксированы между передним дном и поршнем посредством головного и донного демпфирующих вкладышей, причем поршень установлен с возможностью взаимодействия с кольцевым уступом, выполненным в донной части оболочки, за поршнем образована аккумулирующая полость, газодинамически связанная с полостью оболочки посредством периферийных газоводов в поршне, а узел форсирования расположен в месте стыка оболочки с обтекателем и выполнен в виде разрушаемого резьбового соединения.