РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД Российский патент 2004 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к реактивным снарядам систем залпового огня.

Объект изобретения представляет собой реактивный снаряд системы залпового огня с повышенной дальностью стрельбы, предназначенный для вооружения ракетно-артиллерийских частей сухопутных войск, и может найти применение в области ракетной техники.

Для успешной борьбы со многими площадными и крупноразмерными наземными целями широко применяются реактивные системы залпового огня. В состав их входят реактивные снаряды, состоящие из ракетной и боевой частей. Так известны реактивные снаряды М8 и М13, обеспечивающие поражение площадных и крупноразмерных целей, содержащие головную часть, ракетную часть с пороховым зарядом и хвостовой стабилизатор (см., например, Куров В.Д., Должанский Ю.М. Основы проектирования пороховых ракетных снарядов. - М.: Оборонгиз, 1961, с.11), принятые за аналоги. Достоинством этих снарядов является возможность нанесения внезапного массированного удара по целям при простоте конструкции, обслуживания и боевого применения. В то же время вследствие использования в этих снарядах низкоимпульсных баллиститных зарядов топлива и толстостенного корпуса ракетной части дальность их стрельбы не превосходит 10 км, что значительно снижает круг решаемых ими задач.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией реактивного снаряда является наличие в составе снарядов-аналогов головной части, корпуса ракетной части с пороховым зарядом твердого топлива, сопла и хвостового стабилизатора.

В настоящее время для решения многих боевых задач с успехом применяются реактивные снаряды систем залпового огня. В реактивных системах залпового огня с целью размещения на боевой машине максимального количества боеприпасов используют реактивные снаряды с корпусом ракетной части удлинением 10...13 калибров (при этом сам снаряд имеет удлинение 20...25 калибров). В этом случае кроме увеличения боекомплекта, размещаемого на одном транспортном средстве, существенно повышается и дальность стрельбы.

Повышение дальности стрельбы является одной из основных задач, стоящих перед разработчиками реактивного вооружения. Эта задача может быть решена как повышением энергетических характеристик двигательной установки за счет использования высоко импульсных зарядов смесевого топлива, так и снижением массы конструктивных элементов ракетной части (в первую очередь массы ее корпуса).

Поэтому наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к изобретению является реактивный снаряд системы залпового огня М-21 ОФ (смотри Боевая машина БМ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. -М: Военное издательство МО СССР, 1977, с.74-75), принятый авторами за прототип. Он содержит головную часть, пороховой заряд твердого топлива, тонкостенный корпус ракетной части, сопло и хвостовой аэродинамический стабилизатор.

Реактивный снаряд, принятый за прототип, функционирует следующим образом. При воспламенении порохового заряда твердого топлива в корпусе ракетной части создается повышенное давление и за счет истечения продуктов сгорания через сопло создается реактивная сила, разгоняющая реактивный снаряд до скоростей (3,5...4,0)М, где М - число Маха, равное отношению скорости движения снаряда к скорости звука. Аэродинамический стабилизатор, взаимодействуя с воздушным потоком, создают аэродинамическую подъемную силу, которая передается на корпус ракетной части и, благодаря размещению аэродинамического стабилизатора в хвостовой части снаряда, обеспечивает стабилизацию его в полете.

Использование новых конструкционных материалов с высокими механическими свойствами в корпусе ракетной части снаряда-прототипа позволило снизить толщину его стенки по сравнению с аналогами и за счет этого уменьшить пассивную массу реактивного снаряда (массу без порохового заряда) на 15...18%. Стендовые испытания данного реактивного снаряда показали его работоспособность, проявляющуюся в возможности развивать требуемые тяговые характеристики в условиях высоких внутренних давлений. Автономные лабораторно-стендовые испытания стабилизатора в аэродинамической трубе также показали его работоспособность. Однако стрельбовые испытания снарядов, оснащенных ракетными частями данной конструкции, показали, что в ряде случаев дальность стрельбы оказывается на 20...30% ниже расчетной. При этом функционирование снаряда на активном участке траектории (полете с работающим двигателем) было нормальным, а на первой трети пассивного участка траектории происходила потеря устойчивости полета. Проведенными исследованиями было установлено, что это связано главным образом с аэроупругими деформациями тонкостенного корпуса ракетной части, приводящими к потере устойчивости полета снаряда. Особенностями снарядов повышенной дальности стрельбы с относительно тонкой стенкой корпуса ракетной части большого удлинения являются высокие сверхзвуковые скорости полета, вызывающие значительные изгибные деформации корпуса ракетной части в полете, приводящие к многократному увеличению местных углов атаки и, как следствие, к увеличению индуктивной составляющей лобового сопротивления снаряда и к потере его дальности полета.

Устранить потерю дальности стрельбы за счет уменьшения изгибных деформаций корпуса ракетной части возможно увеличением толщины стенки корпуса ракетной части. Однако в этом случае не удается получить существенного повышения дальности стрельбы из-за увеличивающейся пассивной массы снаряда.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией реактивного снаряда является наличие в снаряде-прототипе головной части, порохового заряда твердого топлива, тонкостенного корпуса ракетной части, сопла и хвостового аэродинамического стабилизатора.

В отличие от прототипа в предлагаемом реактивном снаряде аэродинамический стабилизатор и сопло выполнены в виде моноблока, соединенного с корпусом ракетной части, при этом масса моноблока выполнена равной 0,7...0,9 массы корпуса ракетной части, масса головной части составляет 1,1...1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, а длина головной части составляет не менее 0,4 длины корпуса ракетной части.

Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существующих признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Задачей изобретения является создание реактивного снаряда, обеспечивающего повышение дальности стрельбы за счет устранения повышенных изгибных колебаний корпуса ракетной части путем рационального распределения масс снаряда и узлов изгибных колебаний его корпуса.

Указанный технический результат достигается тем, что в реактивном снаряде, содержащем головную часть, пороховой заряд твердого топлива, тонкостенный корпус ракетной части, сопло и хвостовой аэродинамический стабилизатор, в нем аэродинамический стабилизатор и сопло выполнены в виде моноблока, соединенного с корпусом ракетной части, при этом масса моноблока выполнена равной 0,7...0,9 массы корпуса ракетной части, масса головной части составляет 1,1-1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, а длина головной части составляет не менее 0,4 длины корпуса ракетной части.

Новая совокупность параметров предлагаемого реактивного снаряда позволяет, в частности:

- за счет выполнения аэродинамического стабилизатора и сопла в виде моноблока повысить изгибную жесткость снаряда путем смещения первого узла изгибных колебаний к хвостовому торцу корпуса ракетной части PC;

- за счет выполнения массы моноблока равной 0,7...0,9 массы корпуса ракетной части, массы головной части равной 1,1...1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, а длины головной части не менее 0,4 длины корпуса ракетной части, сместить второй узел изгибных колебаний на головную часть корпуса PC и тем самым реализовать балансировочную схему изгибных моментов снаряда в полете, снижающую уровень изгибных колебаний корпуса ракетной части. При массе моноблока, меньшей 0,7 массы корпуса ракетной части, первый узел колебаний будет расположен ближе к центру корпуса ракетной части, что приводит к возрастанию амплитуды его изгибных колебаний. При массе моноблока, большей 0,9 массы корпуса ракетной части, также возрастает изгибающий момент корпуса ракетной части вследствие смещения общей массы снаряда к хвостовой части снаряда. Выполнение головной части в длине не менее 0,4 длины корпуса ракетной части и массе, равной 1,1...1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, гарантирует положение второго узла колебаний на головной части. При ее массе, превышающей 1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, возрастает изгибающий момент, а следовательно амплитуда изгибных колебаний, отрицательно влияя на дальность полета снаряда. При уменьшении массы головной части относительно 1,1 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока второй узел колебаний смещается к переднему торцу корпуса ракетной части, также вызывая рост амплитуды изгибных колебаний.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид реактивного снаряда.

Реактивный снаряд состоит из головной части 1, корпуса ракетной части 2 с зарядом твердого топлива 3, сопла 4 и стабилизатора 5, выполненных в виде моноблока. На чертеже обозначены первый узел колебаний - 6, второй - 7.

Реактивный снаряд работает следующим образом. После воспламенении порохового заряда твердого топлива 3 в корпусе ракетной части 2 создается повышенное давление, и при истечении продуктов сгорания через сопло 4 моноблока возникает реактивная сила, разгоняющая реактивный снаряд до скоростей ≥(3,5...4,0)М. Стабилизатор моноблока 5 создает аэродинамическую подъемную силу и стабилизирующий момент. Возникающие в полете изгибные колебания корпуса 2 имеют узлы в точках 6 и 7, за счет чего интенсивность изгибных колебаний мала и уменьшения дальности полета не происходит.

Реактивные снаряды залпового огня предложенной конструкции прошли широкую проверку летными испытаниями с положительными результатами. При этом за счет рационального размещения масс и длин составных частей снаряда его максимальная дальность была повышена на 20%.

Изобретение относится к области ракетной техники, а точнее к реактивным снарядам систем залпового огня. Реактивный снаряд содержит головную часть, пороховой заряд твердого топлива, тонкостенный корпус ракетной части, сопло и хвостовой аэродинамический стабилизатор. Аэродинамический стабилизатор и сопло выполнены в виде моноблока, соединенного с корпусом ракетной части. Масса моноблока выполнена равной 0,7...0,9 массы корпуса ракетной части. Масса головной части составляет 1,1...1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока. Длина головной части составляет не менее 0,4 длины корпуса ракетной части. Такое выполнение снаряда позволяет повысить дальность его полета. 1 ил.

Реактивный снаряд, содержащий головную часть, пороховой заряд твердого топлива, тонкостенный корпус ракетной части, сопло и хвостовой аэродинамический стабилизатор, отличающийся тем, что в нем аэродинамический стабилизатор и сопло выполнены в виде моноблока, соединенного с корпусом ракетной части, при этом масса моноблока выполнена равной 0,7...0,9 массы корпуса ракетной части, масса головной части составляет 1,1...1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, а длина головной части составляет не менее 0,4 длины корпуса ракетной части.