ОТСЕК УПРАВЛЕНИЯ САМОНАВОДЯЩЕГОСЯ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО СНАРЯДА Российский патент 2005 года по МПК F42B10/38 F42B15/01 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в системах комплексов высокоточного оружия в качестве отсека управления самонаводящегося артиллерийского снаряда (САС) с увеличенной дальностью полета (более нескольких десятков километров).

Известен САС ″Коперхэд″, содержащий головной отсек, включающий головку самонаведения и аппаратуру управления, боевую часть и хвостовой отсек управления, состоящий из блока электропитания и рулевого привода с его аппаратурой управления. Аэродинамический планер снаряда выполнен по "нормальной" схеме: складывающиеся в корпус хвостового отсека аэродинамические стабилизаторы установлены в передней части хвостового отсека, а газовый рулевой привод со складывающимися аэродинамическими рулями закреплен к донной стенке хвостового отсека (Р.А.Налк, Х.Л.Пастрик, Ф.А.Моррисон. Разработка полуактивной лазерной системы наведения снаряда "Коперхэд". Ракетная техника и космонавтика, т.18, №2, 1980, с.128-138).

К недостаткам САС "Коперхэд" следует отнести выполнение его аэродинамического планера по "нормальной схеме": суммарная подъемная сила снаряда снижается вследствие того, что создаваемые стабилизаторами и рулями подъемные силы направлены в противоположные стороны. Обусловленная этим необходимость увеличения площади рулей и стабилизаторов (например, по сравнению с планером, выполненным по схеме "утка") приводит к увеличению их профильного и индуктивного сопротивлений, что уменьшает дальность полета.

При движении по каналу ствола орудия на САС действуют перегрузки, превышающие 10000 g. Поэтому элементы конструкции снаряда испытывают значительные упругие деформации. Особенно это касается корпуса снаряда - основного несущего элемента, воспринимающего нагрузки, обусловленные наседающими массами функциональных блоков снаряда. Складывание рулей и стабилизаторов в корпус хвостового отсека управления обусловливает необходимость выполнения в корпусе протяженных продольных пазов, которые существенно ослабляют его несущую способность в условиях действия больших ствольных перегрузок. При ограничении хорды складывающихся рулей и стабилизаторов диаметром корпуса САС увеличение их площади достигается за счет увеличения размаха. Это требует увеличения длины пазов в корпусе под складывающиеся рули и стабилизаторы, а следовательно, упрочнения и увеличения массы корпуса, что также отрицательно влияет на дальность полета САС.

Расположение отсека управления в хвостовой части САС "Коперхэд" требует транзита электрических цепей от головки самонаведения через весь снаряд, что увеличивает объем и массу элементов электромонтажа и ухудшает габаритно-массовые характеристики снаряда в целом.

Для увеличения дальности полета в САС "Коперхэд" реализована схема компенсации силы тяжести, совмещенная с контуром управления скоростью вращения снаряда. На нисходящем участке траектории полета (участке планирования) сигнал, компенсирующий силу тяжести, определяется с помощью гироскопа головки самонаведения, выполняющего при этом функцию датчика угла тангажа. Это требует задействования гироскопа головки самонаведения на участке планирования траектории полета, предшествующем участку самонаведения, и увеличивает время работы гироскопа, а следовательно, усложняет его конструкцию и затрудняет возможность достижения высоких динамических характеристик управления. Кроме того, при этом усложняется аппаратура управления.

Известен принятый за прототип отсек управления управляемого снаряда, содержащий корпус с внутренним уступом, закрепленную на переднем торце корпуса головку самонаведения, смонтированный на основании рулевой привод со складывающимися аэродинамическими рулями, блок электропитания и аппаратуру управления (патент России №2176377, МПК⁷ F 42 В 15/00).

Данный отсек управления предназначен для САС, выполненного по аэродинамической схеме "утка", что определяет размещение в нем рулевого привода со складывающимися рулями. В сложенном положении рули располагаются концевой хордой к головке самонаведения, что приближает их ось вращения к центру масс САС по сравнению со складыванием рулей концевой хордой к хвостовой части снаряда. Увеличение плеча действия аэродинамической силы рулей относительно центра масс САС в последнем случае обеспечивает их меньшие размеры, а следовательно, способствует увеличению дальности его полета по причинам, рассмотренным ранее при анализе САС "Коперхэд".

Однако отсутствие в составе данного отсека управления датчика угла тангажа, обеспечивающего режим планирования САС на нисходящем участке траектории, отрицательно сказывается на дальности полета. Если его функцию выполняет гироскоп головки самонаведения, то, как и в САС "Коперхэд", это приводит к усложнению его конструкции и затрудняет возможность достижения высоких динамических характеристик управления.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение дальности полета САС.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в отсек управления САС, содержащий корпус с внутренним уступом, закрепленную на переднем торце корпуса головку самонаведения, смонтированный на основании рулевой привод со складывающимися аэродинамическими рулями, блок электропитания и аппаратуру управления, введен датчик угла тангажа в виде инерциального гироскопа, а аппаратура управления размещена в головке самонаведения, при этом корпус выполнен в виде усеченного конуса, по периметру внутреннего уступа которого закреплено основание рулевого привода, обращенное совместно с концевыми хордами аэродинамических рулей в сторону большего основания корпуса, к заднему торцу которого закреплен диск с радиальными отверстиями, на внутренней поверхности которого установлен блок электропитания, а на внешней - закреплен датчик угла тангажа.

Введение датчика тангажа в виде инерциального гироскопа обеспечивает реализацию режима планирования на участке траектории полета, предшествующем участку самонаведения, что значительно увеличивает дальность полета САС. Крепление инерциального гироскопа к диску рационально с точки зрения снижения массы отсека управления: дополнительное упрочнение диска (наиболее прочная деталь конструкции) от нагрузки наседающей массы инерциального гироскопа обусловливает минимальное приращение массы.

Размещение аппаратуры управления в головке самонаведения, имеющей свой электронный блок, снижает массу отсека управления, при этом уменьшаются протяженность электромонтажа, количество и масса вспомогательных элементов (разъемы, корпусные детали и т.п.).

Выполнение корпуса отсека управления в виде усеченного конуса позволяет уменьшить лобовое сопротивление САС, складывание аэродинамических рулей через пазы корпуса концевой хордой к хвостовой части САС (к диску, на котором смонтирован блок электропитания) способствует уменьшению потребной площади рулей за счет удаления их оси вращения от центра масс САС.

Кроме того, с уменьшением размаха рулей уменьшается длина пазов для их складывания в коническом корпусе, что упрощает задачу обеспечения его прочности в условиях действия ствольных перегрузок при выстреле САС и обусловливает уменьшение его массы.

Конструкция заявляемого отсека управления САС пояснена чертежом.

Основными несущими элементами конструкции служат корпус 1 и диск 2 блока электропитания 3, закрепленный к нижнему торцу корпуса 1 по периметру винтами 4. На переднем торце корпуса 1 накидной гайкой 5 закреплена головка самонаведения 6 с аппаратурой управления 7. По периметру внутреннего уступа корпуса 1 винтами 8 закреплено основание 9 рулевого привода со складывающимися аэродинамическими рулями 10, установленными в цапфах приводных валов 11 на осях складывания 12. На боковой поверхности диска 2 выполнены радиальные отверстия 13 под элементы крепления к хвостовой части снаряда, а на его задней поверхности винтами 14 закреплен датчик угла тангажа 15, выполненный в виде инерциального гироскопа. Пазы в корпусе 1 под складывающиеся рули закрывают щитки 16, которые удаляются при раскрытии рулей 10.

В целом, размещение всех функциональных элементов системы управления САС в едином отсеке управления обеспечивает его выполнение в виде отдельной конструктивной сборки, позволяющей провести полный контроль всей системы управления САС в процессе производства.

Таким образом, заявляемый отсек управления обеспечивает увеличение дальности полета САС за счет улучшения аэродинамической формы, а также рациональной схемно-конструктивной компоновки.

Изобретение относится к области вооружения. Отсек управления самонаводящегося артиллерийского снаряда содержит корпус с внутренним уступом, головку самонаведения, рулевой привод со складывающимися аэродинамическими рулями, блок электропитания и аппаратуру управления. В него введен датчик угла тангажа в виде инерциального гироскопа. Аппаратура управления размещена в головке самонаведения. Корпус выполнен в виде усеченного конуса, по периметру внутреннего уступа которого закреплено основание рулевого привода. При использовании изобретения увеличивается дальность полета самонаводящегося артиллерийского снаряда. 1 ил.

Отсек управления самонаводящегося артиллерийского снаряда, содержащий корпус с внутренним уступом, закрепленную на переднем торце корпуса головку самонаведения, смонтированный на основании рулевой привод со складывающимися аэродинамическими рулями, блок электропитания и аппаратуру управления, отличающийся тем, что в него введен датчик угла тангажа в виде инерциального гироскопа, а аппаратура управления размещена в головке самонаведения, при этом корпус выполнен в виде усеченного конуса, по периметру внутреннего уступа которого закреплено основание рулевого привода, обращенное совместно с концевыми хордами аэродинамических рулей в сторону большего основания корпуса, к заднему торцу которого закреплен диск с радиальными отверстиями, на внутренней поверхности которого установлен блок электропитания, а на внешней - закреплен датчик угла тангажа.