БЛОК ГАЗОРЕАКТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТИВНОГО СНАРЯДА Российский патент 2005 года по МПК F42B10/60 

Изобретение относится к системам управления снарядом преимущественно для реактивных систем залпового огня.

Объект изобретения представляет собой блок газореактивной системы управления для снарядов залпового огня с повышенной кучностью стрельбы, предназначенной для вооружения ракетно-артиллерийских частей сухопутных войск, и может найти широкое применение в области ракетной техники.

В системах управления ракетами используются газодинамические системы на сжатом газе в качестве рабочего тела (см., например, книгу Беляев Н.М., Уваров Е.И. “Расчет и проектирование реактивных систем управления космических летательных аппаратов”, М.: Машиностроение, 1974 г., стр.46-50, рис.2.6-2.8). Такие системы содержат источник рабочего тела, исполнительные микродвигатели и устройства автоматики. Рабочим телом таких систем является сжатый газ, поэтому основным недостатком их является низкая удельная тяга микродвигателей из-за низкой степени совершенства рабочего процесса.

Таким образом, задачей данного технического решения являлась разработка газореактивной системы, работающей на сжатом газе.

Общими признаками аналога с предлагаемой авторами газореактивной системой управления являются наличие источника рабочего тела, исполнительных микродвигателей и устройства автоматики.

Повысить тягу исполнительного двигателя можно путем использования в качестве источника рабочего тела газогенератора на твердом ракетном топливе, создающего рабочее тело с высокими энергетическими характеристиками.

Поэтому наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является "Блок газореактивной системы управления" по патенту РФ №2176374 (опубл. 27.11.01), принятый авторами за прототип. Он содержит аккумулятор давления на твердом ракетном топливе, газореактивный двигатель, состоящий из газораспределителя с вихревыми клапанами, устройство воспламенения, блок автоматики.

Система, принятая за прототип, функционирует следующим образом.

При горении твердого ракетного топлива в аккумуляторе давления продукты его сгорания, являющиеся рабочим телом газореактивной системы управления, поступают к вихревым клапанам и газораспределителю газореактивного двигателя.

По командам устройства автоматики газораспределитель подает управляющее давление, например на первый вихревой клапан, под действием которого последний открывается и создает тягу в соответствии с алгоритмом управления, при этом управляющее давление второго вихревого клапана стравливается в газовую камеру определенного объема, чем и обеспечивается стабильность управления при изменении давления торможения на поверхности снаряда.

Таким образом, задачей технического решения - прототипа являлась разработка газореактивной системы управления, работающей на продуктах сгорания твердого ракетного топлива с неизменяемыми параметрами рабочего тела.

Однако теплообмен в аккумуляторе давления обуславливает изменение температуры рабочего тела, что в свою очередь обуславливает изменение в системе - прототипе управляющей тяги газореактивного двигателя и препятствует эффективному управлению на всех режимах полета снаряда.

Общими признаками с предлагаемым авторами блоком газореактивной системы управления и прототипа является наличие корпуса, газореактивного двигателя с твердотопливным аккумулятором давления, устройства воспламенения, блока автоматики.

В отличие от прототипа, в предлагаемом авторами блоке газореактивной системы управления аккумулятор давления размещен перед газодинамическим исполнительным устройством, а его корпус выполнен съемным в виде обтекателя, при этом твердотопливный заряд аккумулятора давления размещен конгруэнтно внутренней поверхности корпуса аккумулятора давления, причем торец заряда расположен на расстоянии не менее 0,01 наибольшего диаметра заряда от задней стенки аккумулятора давления, а воспламенительное устройство расположено в полости аккумулятора давления на расстоянии не менее 0,1 наибольшего диаметра заряда от продольной оси блока.

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

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности стабилизации реактивного снаряда газореактивной системой управления, работающей на продуктах сгорания твердого ракетного топлива, и повышение технологичности и безопасности в процессе производства и эксплуатации.

При осуществлении изобретения указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известного устройства (прототипа) для повышения эффективности стабилизации снаряда аккумулятор давления размещен перед газодинамическим исполнительным устройством, а его корпус выполнен съемным в виде обтекателя, при этом твердотопливный заряд аккумулятора давления размещен конгруэнтно внутренней поверхности корпуса аккумулятора давления, причем торец заряда расположен на расстоянии не менее 0,01 наибольшего диаметра заряда от задней стенки аккумулятора давления, а воспламенительное устройство расположено в полости аккумулятора давления на расстоянии не менее 0,1 наибольшего диаметра заряда от продольной оси блока.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:

- размещения аккумулятора давления перед газодинамическим исполнительным устройством и выполнения его корпуса в виде обтекателя снизить нестационарный теплообмен аккумулятора давления с внешней средой, тем самым снизить разбросы управляющей тяги газореактивного двигателя и повысить эффективность управления на всех режимах полета;

- выполнения корпуса аккумулятора давления съемным, упростить снаряжение и монтаж устройства воспламенения, а также производить осмотр заряда в процессе хранения реактивного снаряда без полной разборки блока, что в целом повышает технологичность блока газореактивной системы управления и его безопасность в процессе производства и эксплуатации;

- размещения твердотопливного заряда аккумулятора давления конгруэнтно внутренней поверхности корпуса аккумулятора давления, расположения торца заряда на расстоянии не менее 0,01 наибольшего диаметра заряда от задней стенки аккумулятора давления стабилизировать параметры рабочего тела;

- расположения воспламенительного устройства в полости аккумулятора давления на расстоянии не менее 0,1 наибольшего диаметра заряда от продольной оси блока обеспечить надежное воспламенение твердотопливного заряда.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизны".

Сущность изобретения заключается в том, что блок газореактивной системы управления реактивного снаряда, содержащий корпус, газодинамическое исполнительное устройство с твердотопливным аккумулятором давления, устройство воспламенения, блок автоматики в отличие от прототипа имеет аккумулятор давления, размещенный перед газодинамическим исполнительным устройством, а его корпус выполнен съемным в виде обтекателя, при этом твердотопливный заряд аккумулятора давления размещен конгруэнтно внутренней поверхности корпуса аккумулятора давления, причем торец заряда расположен на расстоянии не менее 0,01 наибольшего диаметра заряда от задней стенки аккумулятора давления, а воспламенительное устройство расположено в полости аккумулятора давления на расстоянии не менее 0,1 наибольшего диаметра заряда от продольной оси блока.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг 1. изображен общий вид блока газореактивной системы управления.

Предлагаемый блок газореактивной системы управления содержит корпус 1, в котором установлены газодинамическое исполнительное устройство 2 и блок автоматики 3, твердотопливный аккумулятор давления 4 с зарядом 5, расположенным внутри корпуса 6 аккумулятора давления 4, который является обтекателем блока системы управления, устройство воспламенения 7.

На газодинамическом устройстве установлены сопла 8 для выхода горячего газа и создания реактивной тяги.

Твердотопливный заряд 5 закреплен конгруэнтно, таким образом заряд равноудален от внутренних стенок корпуса 6 аккумулятора давления 4, при этом торец заряда 5 отстоит от задней стенки А аккумулятора давления 4 на расстоянии h, которое не менее 0,01 D, где D - наибольший диаметр основания заряда 5.

Устройство воспламенения 7 расположено внутри аккумулятора давления 4 и смещено от продольной оси блока системы управления на расстоянии Н, которое не менее 0,1 D.

Блок газореактивной системы управления работает следующим образом.

После схода реактивного снаряда с пусковой установки срабатывает устройство воспламенения 7, в результате чего происходит возгорание твердотопливного заряда 5 и образования горячего газа (рабочего тела). Через промежуток между задней стенкой аккумулятора давления А и торцом заряда 5 горячий газ поступает в газодинамическое устройство 2 и в соответствии с алгоритмом управления реактивного снаряда, который формируется блоком автоматики 3, распределяется в соответствующие сопла 8, создавая тем самым управляющее воздействие для коррекции траектории реактивного снаряда.

В полете снаряда корпус 6 аккумулятора давления 4 является обтекателем блока газореактивной системы управления реактивного снаряда, и подвергается аэродинамическому нагреву до температур, соизмеримых с температурой рабочего тела. Это приводит к снижению нестационарного теплообмена аккумулятора давления с внешней средой в силу малой разности температур внешней и внутренний его стенок и тем самым поддерживается постоянство параметров рабочего тела аккумулятора давления. В результате этого снижаются разбросы тяги газодинамического исполнительного устройства и повышается эффективность стабилизации реактивного снаряда.

Выполнение блока газореактивной системы управления в соответствии с изобретением позволило за счет исключения влияния нестационарного теплообмена существенно снизить разбросы управляющей тяги, тем самым повысить эффективность стабилизации снаряда газореактивной системой управления, работающей на продуктах сгорания твердого ракетного топлива, а также позволило повысить технологичность и эксплуатационную безопасность блока за счет его конструктивных особенностей (съемный корпус аккумулятора давления, переднее его расположение).

Указанный положительный эффект подтвержден лабораторными и огневыми стендовыми испытаниями опытных образцов блока газореактивной системы управления реактивного снаряда, выполненного в соответствии с изобретением, а также летно-конструкторскими испытаниями опытных образцов реактивного снаряда с заявляемым блоком газореактивной системы управления.

Изобретение относится к области систем управления и стабилизации летательных аппаратов, а именно к газореактивной системе угловой стабилизации реактивного снаряда. Сущность изобретения заключается в том, что блок газореактивной системы управления реактивного снаряда содержит корпус, газодинамическое исполнительное устройство с твердотопливным аккумулятором давления, устройство воспламенения и блок автоматики. Аккумулятор давления размещен перед газодинамическим исполнительным устройством, а его корпус выполнен съемным в виде обтекателя. Твердотопливный заряд аккумулятора давления размещен конгруэнтно внутренней поверхности корпуса аккумулятора давления. Торец заряда расположен на расстоянии не менее 0,01 наибольшего диаметра заряда от задней стенки аккумулятора давления, а воспламенительное устройство расположено в полости аккумулятора давления на расстоянии не менее 0,1 наибольшего диаметра заряда от продольной оси блока. Реализация изобретения позволяет обеспечить стабильность работы блока газореактивной системы управления реактивного снаряда на всех режимах полета, снизить разбросы управляющей тяги, повысить эффективность управления, технологичность и эксплуатационную безопасность снаряда. 1 ил.

Блок газореактивной системы управления реактивного снаряда, содержащий корпус, газодинамическое исполнительное устройство с твердотопливным аккумулятором давления, устройство воспламенения, блок автоматики, отличающийся тем, что в нем аккумулятор давления размещен перед газодинамическим исполнительным устройством, а его корпус выполнен съемным в виде обтекателя, при этом твердотопливный заряд аккумулятора давления размещен конгруэнтно внутренней поверхности корпуса аккумулятора давления, причем торец заряда расположен на расстоянии не менее 0,01 наибольшего диаметра заряда от задней стенки аккумулятора давления, а воспламенительное устройство расположено в полости аккумулятора давления на расстоянии не менее 0,1 наибольшего диаметра заряда от продольной оси блока.