КАССЕТНАЯ БОЕВАЯ ЧАСТЬ Российский патент 2004 года по МПК F42B12/62 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к боевым частям кассетного типа (КБЧ), и может быть использовано при разработке реактивных снарядов, разделяющихся на траектории.

Одним из основных требований, предъявляемых при разработке конструкции разделяющихся кассетных боеприпасов, является выполнение предъявляемых технических требований (надежность взведения взрывателей и вскрытия боевых элементов) при минимальных силовых и тепловых нагрузках на элементы конструкции в процессе разделения. Это позволяет создать надежно функционирующую боевую часть минимальной пассивной массы, однако требует решения задачи по равномерному (без резких перепадов) распределению внутрибаллистических параметров (давления и температуры) по длине боевой части.

По заявке Великобритании 1406471 (кл. F 42 В 13/50, опубл. 17.09.1975 г. ВСМ, вып. 42, 5, 1976 г.) известна конструкция боеприпаса кассетного типа.

Боевая часть боеприпаса содержит поддон, сочлененный с реактивным 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 установленный угол. При этом воспламеняются заряды, выбрасывающие в направлении цели боевые элементы (БЭ), размещенные в пусковых трубах.

Из описанного выше следует, что кассетный боеприпас не имеет конструктивных элементов, регулирующих величину нагрузок в процессе разделения на траектории.

Таким образом, задачей данного технического решения являлось обеспечение разброса боевых элементов на траектории за счет использования энергии зарядов в пусковых трубах, развернутых аэродинамическими силами на установленный угол.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией КБЧ является наличие оболочки с дном, кассет с боевыми элементами и пороховых зарядов (ПЗ).

Наиболее близкой по технической сущности решения и достигаемому результату, направленному на снижение максимальных нагрузок и уменьшение пассивной массы КБЧ, является конструкция кассетной боевой части реактивного снаряда, известная по патенту РФ 2138763, опубликованному 27.09.99 г. в бюл. 27 (кл. F 42 B 12/58).

КБЧ реактивного снаряда содержит оболочку с дном, контейнер с передним дном и поршнем, скрепленными между собой центральной трубой и продольными лонжеронами, кассеты с боевыми элементами, инициирующее устройство, пороховые заряды и узел форсирования. Кассеты с БЭ размещены между лонжеронами и зафиксированы в передней части аксиальными выступами трапецеидальной формы. Пороховые заряды, размещенные в обтекателе контейнера, пусковых трубах и за поршнем, газодинамически связаны между собой и обеспечивают взведение взрывателей БЭ, отстрел контейнера с кассетами и выброс БЭ из кассет.

Указанная боевая часть характеризуется неравномерностью и нестабильностью распределения давления и температуры продуктов сгорания по длине боевой части. Это связано, в первую очередь, с локальным размещением достаточно большой массы зарядов взведения в передней части контейнера, которые на стадии воспламенения за счет высокой начальной поверхности горения пороховых элементов (используются, как правило, "острые" зерненные пороха) создают мощные всплески давления в зоне размещения, в несколько раз превышающие средние рабочие параметры внутрикамерного процесса. В результате исключаются конструктивные мероприятия, направленные на утонение конструктивных элементов, а следовательно, на снижение пассивной массы КБЧ.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось создание боеприпаса, обеспечивающего большую площадь разброса боевых элементов.

Общими признаками с предлагаемой авторами боевой части является наличие оболочки с дном, контейнера с передним дном и поршнем, скрепленными между собой центральной трубой и продольными лонжеронами, кассеты с боевыми элементами, пороховых зарядов, инициирующего устройства и узла форсирования.

В отличие от прототипа в предлагаемой авторами конструкции КБЧ контейнер дополнительно снабжен аккумулирующим отсеком, размещенным в его передней части и имеющим в своем составе инициирующее устройство в виде одноканального предохранительно-исполнительного механизма (ПИМа) с двумя воспламенительными пороховыми зарядами. Заряды размещены в диаметрально противоположном направлении на цилиндрическом кольце, закрепленном в переднем дне контейнера.

Заряды взведения размещены между смежными поверхностями кассет и центральной трубой и снабжены демпферными зарядами, закрепленными вдоль центральной трубы контейнера в газодинамическом следе продуктов сгорания зарядов взведения посредством упорных колец. При этом аккумулирующий отсек газодинамически связан с полостью кассеты посредством расходных каналов, выполненных в переднем дне контейнера и направленных на заряды взведения. Продольные лонжероны контейнера снабжены газодинамическими окнами, выполненными, например, в виде поперечных каналов цилиндрической или прямоугольной формы. Причем цилиндрические каналы на плоской поверхности лонжеронов расположены выше линии контакта с боковыми поверхностями кассет, а прямоугольные - в зонах контакта лонжеронов с передним дном, центральной трубой и поршнем контейнера.

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 разделяющейся боевой части кассетного типа, надежно функционирующей при минимальных, стабильных и равномерно распределенных параметрах внутрикамерного процесса, обеспечивающих, в совокупности, минимальную пассивную массу создаваемого образца.

Указанный технический результат достигается тем, что в конструкции известной КБЧ, содержащей оболочку с дном, контейнер с передним дном и поршнем, скрепленными между собой центральной трубой и продольными лонжеронами, кассеты с БЭ, пороховые заряды, инициирующее устройство и узел форсирования, введены новые узлы, новая совокупность конструктивных элементов, изменены их взаимное расположение и связи. В частности, образование в контейнере дополнительной, аккумулирующей полости, размещенной в его передней части и снабженной инициирующим устройством в виде одноканального предохранительно-исполнительного механизма с двумя воспламенительными ПЗ, симметрично закрепленными на цилиндрическом кольце, жестко связанного с передним дном контейнера, позволяет:
- снизить уровень всплеска силовых и тепловых нагрузок в критической зоне (в зоне переднего дна контейнера) за счет перераспределения общей потребной массы зарядов взведения и переброски части их в воспламенительные заряды;
- обеспечить снижение значения максимального давления в аккумулирующей зоне за счет максимального значения времени задержки в срабатывании второго воспламенительного заряда (не взаимодействующего с каналом инициирования ПИМа) и удаленного на максимальное (диаметральное) расстояние от первого воспламенительного ПЗ.

Наличие газодинамической связи аккумулирующей полости с полостью контейнера является не только функционально необходимым, но и позволяет повысить надежность воспламенения зарядов взведения и задействования (снятия первой ступени предохранения) взрывательных устройств боевых элементов за счет продолжительной (воспламенительные заряды включаются с задержкой) и эффективной подачи продуктов сгорания из аккумулирующего отсека в полость контейнера.

Размещение зарядов взведения между смежными поверхностями кассет и центральной трубы и снабжение контейнера демпферными зарядами, размещенными аналогично зарядам взведения, но закрепленными вдоль центральной трубы контейнера в газодинамическом следе продуктов сгорания зарядов взведения посредством упорных колец, позволяет:
- уменьшить значение максимального давления в зоне размещения зарядов взведения за счет сокращения их суммарной массы, размещаемой в демпферных зарядах;
- перераспределить массу газопороховой смеси по длине контейнера за счет механического и газодинамического взаимодействия продуктов сгорания зарядов взведения с поверхностями упорных колец и корпусов демпферных зарядов, а также противодействия продуктов сгорания демпферных зарядов после их воспламенения, перемещению пороховых элементов зарядов взведения в предпоршневую зону;
- повысить надежность передачи воспламенительного импульса от зарядов взведения к заряду отделения.

Снабжение продольных лонжеронов контейнера газодинамическими окнами, выполненными, например, в виде поперечных каналов цилиндрической или прямоугольной формы, расположенных на плоской поверхности лонжеронов, соответственно, выше линии контакта с боковыми поверхностями кассет с БЭ, и в зонах контакта лонжеронов с центральной трубой, передним дном и поршнем контейнера, позволяет получить более равномерное перераспределение давления и температуры по всем рабочим зонам контейнера, размещенным как в центральной (вокруг центральной трубы), так и в периферийной (вокруг внешних поверхностей кассет) зонах контейнера.

Таким образом, перечисленные конструктивные особенности заявляемой боевой части позволяют за счет перераспределения внутрибаллистических параметров по рабочим зонам контейнера снять локальные пиковые нагрузки в критических зонах и, тем самым, обеспечить создание надежно функционирующей, стабильной КБЧ минимального пассивного веса.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид КБЧ, а на фиг.2 - поперечный разрез конструкции.

Кассетная боевая часть содержит оболочку 1 с дном 2, контейнер 3 с передним дном 4 и поршнем 5, скрепленными между собой центральной трубой 6 и продольными лонжеронами 7, кассеты 8 с боевыми элементами 9, пороховые заряды 10, 11, инициирующее устройство 12 и узел форсирования 13.

Контейнер боевой части снабжен аккумулирующей полостью 14, размещенным в его передней части. В аккумулирующей полости имеется инициирующее устройство в виде одноканального ПИМа с двумя воспламенительными зарядами 15, 16, которые размещены на диаметрально противоположном направлении цилиндрического кольца 17, закрепленного в переднем дне контейнера.

Заряды взведения размещены между смежными поверхностями кассет и центральной трубы и дополнены демпферными зарядами 18, закрепленными вдоль центральной трубы контейнера в газодинамическом следе продуктов сгорания зарядов взведения посредством упорных колец 19.

При этом аккумулирующая полость газодинамически связана с полостью контейнера 20 посредством расходных каналов 21, выполненных в переднем дне контейнера и направленных на заряды взведения, а продольные лонжероны контейнера снабжены газодинамическими окнами 22, 23. Окна выполнены в виде поперечных каналов цилиндрической и прямоугольной формы, расположенных, соответственно, на плоской поверхности лонжеронов выше линии контакта с боковыми поверхностями кассет и в зонах контакта лонжеронов с передним дном, центральной трубой и поршнем контейнера.

Кассетная боевая часть работает следующим образом.

В заданной точке траектории срабатывает предохранительно-исполнительный механизм 12 и передает инициирующий импульс на один из воспламенительных зарядов 15. Продукты сгорания заполняют свободный объем аккумулирующей полости 14 и с некоторой задержкой воспламеняют второй воспламенительный заряд 16, что, в конечном итоге, исключает резкий взмыв давления в аккумулирующей полости.

Одновременно, за счет наличия расходных каналов 21, направленных на заряды взведения 10, продукты сгорания воспламенительных зарядов начинают поступать из аккумулирующей полости в полость контейнера и инициируют включение зарядов взведения.

Продукты сгорания зарядов взведения заполняют зону переднего дна 4 контейнера 3 и начинают перемещаться вдоль центральной трубы 6. При достижении зоны демпферных зарядов 18 продукты сгорания, представляющие поток газопороховой смеси, взаимодействуют с корпусами демпферных зарядов и упорными кольцами 19 и задерживаются в зоне переднего дна. Тем самым, удается механическим путем предотвратить полный вброс газопороховой смеси в предпоршневую зону контейнера и исключить там резкий подъем давления, усиливающейся за счет дробления зерен ПЗ при ударе о поршень контейнера. В дальнейшем, с момента включения в работу демпферных зарядов, эффект торможения усиливается за счет газодинамического противодействия их перемещению пороховых элементов зарядов взведения и способствует более "мягкому" нагружению зоны поршня, что, в конечном итоге, приводит к более равномерному распределению давления и температуры по длине контейнера.

Этот эффект дополнительно поддерживается за счет наличия газодинамических окон 22 и 23, выполненных в центральной и периферийной зонах контейнера и обеспечивающих за счет поперечного перетока продуктов сгорания ПЗ по всем рабочим полостям выравнивание внутрибаллистических параметров по всей длине свободного объема контейнера.

Одновременно с заполнением всех рабочих полостей контейнера и созданием условий для взведения взрывателей БЭ 9 в кассете продукты сгорания поступают в запоршневую полость и обеспечивают срабатывание заряда отделения 11. Продукты сгорания заряда заполняют запоршневую зону и обеспечивают, при заданном давлении на поршень, разрушение узла форсирования 13. Происходит отстрел контейнера из оболочки, сопровождающийся выходом кассет из контейнера под действием аэродинамических и центробежных сил.

Таким образом, указанные выше конструктивные отличия заявляемой головной части позволяют разработать надежно функционирующую при разделении КБЧ минимальной пассивной массы.

Изложенный положительный эффект подтвержден положительными результатами стендовых и летных испытаний опытных образцов боевых частей кассетного типа.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке разделяющихся боеприпасов кассетного типа. Кассетная боевая часть содержит оболочку с дном, контейнер с передним дном и поршнем, скрепленными между собой центральной трубой и продольными лонжеронами, кассеты с боевыми элементами, пороховые заряды, инициирующее устройство и узел форсирования. В передней части контейнера дополнительно образована аккумулирующая полость, в которой размещено инициирующее устройство в виде одноканального предохранительно-исполнительного механизма с двумя воспламенительными пороховыми зарядами, симметрично закрепленными на цилиндрическом кольце, жестко связанного с передним дном контейнера. Заряды взведения размещены между смежными поверхностями кассет и центральной трубы, соответственно им посредством упорных колец закреплены демпферные заряды. При этом аккумулирующая полость газодинамически связана с полостью контейнера расходными каналами, выполненными в переднем дне контейнера и направленными на заряды взведения. На плоской поверхности лонжеронов выше линии контакта с боковыми поверхностями кассет, а также в зонах контакта лонжеронов с центральной трубой, передним дном и поршнем контейнера выполнены газодинамические окна. Использование изобретения позволяет разработать конструкцию разделяющейся боевой части кассетного типа с равномерным распределением параметров внутрикамерного процесса по всем рабочим полостям кассеты, что позволяет за счет минимизации и повышения стабильности силовых и тепловых нагрузок на элементы конструкции обеспечить минимальную пассивную массу конструкции образца. 2 ил.

Кассетная боевая часть, содержащая оболочку с дном, контейнер с передним дном и поршнем, скрепленные между собой центральной трубой и продольными лонжеронами, кассеты с боевыми элементами, пороховые заряды, инициирующее устройство и узел форсирования, отличающаяся тем, что в передней части контейнера образована аккумулирующая полость, в которой размещено инициирующее устройство в виде одноканального предохранительно-исполнительного механизма с двумя воспламенительными пороховыми зарядами, симметрично закрепленными на цилиндрическом кольце, жестко связанном с передним дном контейнера, заряды взведения размещены между смежными поверхностями кассет и центральной трубы, соответственно им посредством упорных колец закреплены демпферные заряды, при этом аккумулирующая полость газодинамически связана с полостью контейнера расходными каналами, выполненными в переднем дне контейнера и направленными на заряды взведения, а на плоской поверхности лонжеронов выше линии контакта с боковыми поверхностями кассет, а также в зонах контакта лонжеронов с центральной трубой, передним дном и поршнем контейнера выполнены газодинамические окна.