КАССЕТНАЯ ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ Российский патент 2006 года по МПК F42B12/58 

Изобретение относится к области военной техники, а именно к кассетным головным частям (КГЧ) различного целевого назначения, разделяющимся в процессе движения по траектории.

Одним из важнейших требований, предъявляемых к конструкциям такого типа, является рациональное размещение и надежная фиксация боевых элементов (БЭ) в головной части (ГЧ), обеспечивающих надежное функционирование ее в процессе запуска, движения по траектории и разделения. Причем наибольшие трудности в разработке конструктивной схемы головной части возникают при необходимости размещения в ней крупногабаритных боевых элементов, занимающих почти полностью поперечное сечение изделия, что, естественно, снижает возможности конструктора при выборе наиболее выгодного компоновочного решения. Указанные трудности существенно возрастают при разработке ГЧ для реактивных снарядов залпового огня, вращающихся в процессе движения по траектории.

В какой-то степени указанные выше вопросы решаются в технических предложениях, изложенных в ИСМ. Так, например, по международной заявке №88/05523 от 28.07.88 г. кл. F 42 В 13/38 (ИСМ №3, вып. 105, 1989 г.) известна конструкция разделяющегося снаряда, содержащего головную часть с парашютным отсеком, узел отделения с зарядом отделения и элементами форсирования в виде срезаемых радиальных болтов. Такая конструкция разделяющегося снаряда позволяет осуществить отделение головной части от носителя и ввод в действие парашюта. Но она не решает вопросов, связанных с размещением и фиксацией боевых элементов в корпусе головной части снаряда.

Таким образом, задачей данного технического решения являлось обеспечение отделения головной части от носителя посредством узла отделения с зарядом отделения и элементами форсирования, выполненными в виде срезаемых радиальных болтов.

Общими признаками известного технического решения с предлагаемой авторами конструкцией отделяемой головной части является наличие головной части с зарядом отделения и узлом форсирования в виде болтов.

Известна также конструкция снаряда с парашютной системой стабилизации по патенту США №5386781 А от 12.11.92 г. кл. F 42 В 4/28 (ИСМ №3, вып. 081, 1996 г.), содержащая головную часть, парашютный отсек в виде кожуха с дном, заряд отделения, механизм вскрытия с толкателем и зарядом вскрытия, предохранительно-исполнительный механизм, первые и вторые соединительные элементы, исполнительные органы, узлы форсирования и ракетный двигатель.

Такая конструкция позволяет обеспечить отделение головной части от ракетного двигателя, изменение его траектории для предотвращения столкновения с головной частью и ввод в действие парашютной системы.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной головной части, относится то, что в ней, так же как и в предыдущем случае, не рассматриваются конструктивные подходы, связанные с размещением крупногабаритных боевых элементов в ГЧ. Кроме того, не обеспечивается требуемая надежность функционирования исполнительных органов боеприпаса в условиях нестабилизированного и высокоскоростного движения головной части.

Таким образом, задачей данного технического решения являлась разработка разделяющегося реактивного снаряда (РРС), обеспечивающего отделение головной части от ракетного двигателя, изменение его траектории для предотвращения столкновения с головной частью, ввод в действие парашютной системы стабилизации.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией КГЧ является наличие головной части с зарядом вскрытия и узлом форсирования.

По заявке ФРГ №083506889, кл. F 42 В 13/50, 1987 г. известна конструкция ракеты, содержащая командное устройство и корпус, в котором в продольном направлении по оси расположены суббоеприпасы (боевые элементы). Корпус ракеты снабжен удаляемым дном, на которое опираются боевые элементы, покидающие корпус после удаления дна. Для выброса элементов из корпуса ракета снабжена узлом разведения боевых элементов, представляющим из себя вышибной заряд. Выброс элементов из корпуса происходит при помощи вышибного заряда с последующим рассеиванием их набегающим воздушным потоком.

Известное конструктивное решение, принятое авторами за прототип, предусматривает последовательное размещение суббоеприпасов в корпусе, но не предлагает технического решения, позволяющего надежно зафиксировать БЭ в корпусе и предотвратить воздействия осевых, радиальных и угловых перемещений в процессе функционирования ракеты.

Таким образом, задачей рассмотренного конструктивного решения являлась разработка неотделяемой головной части кассетного типа без предъявления к ней серьезных требований по ограничению ударных и вибрационных перегрузок на боевые элементы в процессе эксплуатации ракеты.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией КГЧ является наличие корпуса (оболочки) с дном, в котором по оси размещены боевые элементы, и вышибного заряда, обеспечивающего выброс БЭ из корпуса в заданной точке траектории.

В отличие от прототипа в предлагаемом конструктивном решении разделяющиеся элементы конструкции жестко скреплены между собой посредством разъемных поршневых полуколец, снабженных боковыми захватами, взаимодействующими с ответными кольцевыми упорами, выполненными на смежных торцевых поверхностях разделяемых элементов. При этом наружный диаметр поршневых полуколец соответствует внутреннему диаметру оболочки.

Поршень боевой части зафиксирован в оболочке посредством осевого упора, выполненного на внутреннем диаметре оболочки, и узла форсирования, выполненного в виде разрывных болтов, стягивающих в единую кассету разделяемые элементы конструкции и донья боевой части, зафиксированные в оболочке посредством радиальных упоров.

При этом передаточные пороховые заряды, размещенные в периферийных зонах боевых элементов и снабженные сквозными газоводами, равномерно смещены относительно друг друга на угол, определяемый количеством боевых элементов n (α=360/n). А в дне головной части выполнен канал, обеспечивающий эффективную газодинамическую связь запоршневой и задонной рабочих полостей.

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 головной части кассетного типа, обеспечивающей надежную фиксацию боевых элементов в оболочке, исключающую осевые, радиальные и угловые перемещения, а также эксцентриситет их в процессе эксплуатации снаряда (старта, траекторного движения и разделения). Одновременно рассматривается возможность снижения силовых нагрузок, действующих на разделяемые элементы конструкции в процессе вскрытия снаряда.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известной конструкции головной части, имеющей в своем составе оболочку с доньями, в которой размещены крупногабаритные боевые элементы с взрывательными устройствами, воспламенительный, передаточные и вышибной пороховые заряды, а также поршень с узлом форсирования, введена новая совокупность конструктивных узлов и элементов, изменены их взаимные расположения и связи.

В частности, введение в конструкцию поршневых полуколец, снабженных боковыми захватами, взаимодействующими с ответными кольцевыми упорами, выполненными на смежных торцевых поверхностях разделяемых элементов (переднего дна, боевых элементов и поршня), позволяет соединить в жесткий блок разделяющиеся элементы конструкции КГЧ. При этом:

- выполнение наружного диаметра полуколец равным внутреннему диаметру оболочки исключает радиальные смещения скрепленного блока в процессе действия полетных нагрузок и сил разделения;

- разъемность поршневых колец, размещенных в аккумулирующих полостях, образованных торцевыми поверхностями разделяемых элементов и внутренними поверхностями колец и снабженных пороховыми зарядами, позволяет в момент выхода разделяемых элементов за торец оболочки обеспечить отстрел поршневых полуколец в радиальном направлении, а разделяемых элементов в осевом, что в конечном итоге исключает догон, взаимное соударение и разрушение разделяемых фрагментов головной части.

Одновременно фиксация поршня головной части в оболочке посредством осевого упора, выполненного на внутреннем диаметре оболочки, и узла форсирования, выполненного в виде разрывных болтов, стягивающих в единую кассету разделяемые элементы конструкции и донья боевой части, позволяет предотвратить осевые смещения кассеты в процессе старта и разделения. Причем фиксация переднего и заднего доньев головной части в оболочке посредством радиальных упоров исключает проворот кассеты при действии угловых перегрузок, возникающих при взаимодействии ведущего штифта с направляющей пусковой установки, а также раскрутки снаряда на траектории за счет косопоставленного оперения.

Равномерное смещение относительно друг друга передаточных пороховых зарядов, размещенных в периферийных зонах боевых элементов и снабженных сквозными газоводами, на угол, определяемый количеством БЭ в головной части, позволяет уменьшить эксцентриситет и повысить устойчивость снаряда в процессе движения по траектории. При этом выполнение в дне головной части канала, обеспечивающего эффективную газодинамическую связь запоршневой и задонной полостей (т.е. практическое выравнивание давлений в них), позволяет максимально расширить объем зон разделения и тем самым снизить параметры заряжания и осевые перегрузки, действующие в процессе разделения снаряда.

Таким образом, перечисленные конструктивные особенности разделяющейся головной части позволяют за счет предложенного варианта узлов фиксации разделяемых элементов разработать головную часть, обладающую требуемой жесткостью и незначительным эксцентриситетом, необходимыми для устойчивого функционирования снаряда на всех участках траектории. Снижение уровня силовых нагрузок на разделяемые элементы конструкции снаряда за счет более полного использования свободных полостей, а именно - подключения к запоршневой зоне (зоне отделения) донной полости снаряда способствует уменьшению пассивной массы разрабатываемого образца.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид КГЧ, на фиг.2-4 - продольные и поперечный разрезы головной части.

Разделяющаяся головная часть кассетного типа имеет в своем составе электронное временное устройство 1, оболочку 8 с доньями 3, в которой размещены крупногабаритные боевые элементы 9 с взрывательными устройствами (ВУ) 7, воспламенительный 4, передаточные 5 и вышибной 11 пороховые заряды, а также поршень 10 с узлом форсирования 12.

В головной части снаряда разделяющиеся элементы конструкции жестко скреплены между собой посредством разъемных поршневых полуколец 14, снабженных боковыми захватами 15, взаимодействующими с ответными кольцевыми упорами 16, выполненными на смежных торцевых поверхностях разделяемых элементов. При этом наружный диаметр поршневых полуколец соответствует внутреннему диаметру оболочки.

Поршень боевой части зафиксирован в оболочке посредством осевого упора 17, выполненного на внутреннем диаметре оболочки, и узла форсирования, выполненного в виде разрывных болтов, стягивающих в единую кассету разделяемые элементы конструкции и донья боевой части, зафиксированные в оболочке посредством радиальных упоров 2.

При этом передаточные пороховые заряды, размещенные в периферийных зонах боевых элементов и снабженные сквозными газоводами 6, равномерно смещены относительно друг друга на угол, определяемый количеством боевых элементов. А в дне головной части выполнен канал F_к, обеспечивающий эффективную газодинамическую связь запоршневой и задонной рабочих полостей.

Кассетная головная часть работает следующим образом.

В расчетное время электронное временное устройство 1 выдает инициирующий импульс воспламенительному заряду 4. Продукты сгорания заряда создают в полости переднего дна 3 давление и температуру, необходимые для снятия ступени предохранения взрывательного устройства 7 и воспламенения передаточного заряда 5. Одновременно продукты сгорания передаточного заряда перемещаются по сквозному газоводу 6 боевого элемента 9, заполняют межэлементную полость W_мэ и обеспечивают снятие ступени предохранения ВУ и срабатывание передаточного заряда следующего боевого элемента. В конечном итоге, продукты сгорания зарядов поступают в предпоршневую аккумулирующую зону, а затем через воспламенительный канал в поршне 10 обеспечивают срабатывание вышибного заряда 11.

Продукты сгорания вышибного заряда заполняют запоршневую полость W_зп и одновременно через канал F_к поступают в задонную полость W_зд, что в процессе заполнения снижает уровень рабочего давления в зоне вышибного заряда, а в процессе опорожнения подпитывает запоршневую зону и тем самым обеспечивает получение задонной скорости разделения при меньших значениях максимальных нагрузок на разделяемые элементы снаряда.

При достижении в запоршневом объеме W_зп величины давления, необходимого для разрушения разрывных болтов узла форсирования 12, начинается выдвижение разделяемых элементов из оболочки 8. При достижении ими среза оболочки за счет наличия внутреннего давления в аккумулирующих полостях ГЧ обеспечивается отстрел поршневых полуколец 14 в радиальном направлении, а разделяемых элементов - в направлении стрельбы. В дальнейшем, под действием аэродинамических сил набегающего потока воздуха обеспечивается разведение разделяющихся элементов, продолжающих свое движение по автономным траекториям, и распределение их на поражающей местности. Тем самым реализуется газодинамический метод разделения боевой части с управлением моментом вскрытия снаряда на заданной высоте, характерный для снарядов залпового огня кассетного типа. В этом случае разведение траекторий движения боевых элементов и пассивных элементов головной и ракетной части 13 осуществляется за счет вращения боеприпаса на траектории, начального силового импульса в процессе разделения и последующего аэродинамического воздействия на разделяемые элементы снаряда.

Таким образом, реализация указанных выше конструктивных отличий в заявляемом изобретении позволяет разработать рациональную конструкцию КГЧ, обеспечивающую первоначально надежную фиксацию, а затем надежное вскрытие на траектории всех составных частей ГЧ при снижении ударных силовых нагрузок на разделяемые элементы конструкции.

Изложенный положительный эффект подтвержден многочисленными результатами стендовых и полетных испытаний опытных образцов КГЧ, снабженных крупногабаритными поражающими элементами.

Изобретение относится к области вооружения. Кассетная головная часть реактивного снаряда содержит оболочку с доньями, в которой размещены крупногабаритные боевые элементы с взрывательными устройствами, воспламенительный, передаточные и вышибной пороховые заряды и поршень с узлом форсирования. Разделяющиеся элементы конструкции жестко скреплены между собой посредством разъемных поршневых полуколец. Поршень зафиксирован в оболочке посредством осевого упора и узла форсирования, выполненного в виде разрывных болтов, стягивающих в единую кассету разделяемые элементы конструкции и донья головной части. Передаточные пороховые заряды с выполненными в них сквозными газоводами размещены в периферийных зонах боевых элементов с равномерным смещением относительно друг друга, а в дне головной части выполнен канал для обеспечения газодинамической связи запоршневой и задонной рабочих полостей. При использовании изобретения повышается устойчивость движения снаряда по траектории, а также уменьшаются силовые нагрузки на разделяемые элементы конструкции. 4 ил.

Кассетная головная часть реактивного снаряда, содержащая оболочку с доньями, в которой размещены крупногабаритные боевые элементы с взрывательными устройствами, воспламенительный, передаточные и вышибной пороховые заряды, а также поршень с узлом форсирования, отличающаяся тем, что разделяющиеся элементы конструкции жестко скреплены между собой посредством разъемных поршневых полуколец, снабженных боковыми захватами, взаимодействующими с ответными кольцевыми упорами, выполненными на смежных торцевых поверхностях разделяемых элементов, при этом наружный диаметр поршневых полуколец соответствует внутреннему диаметру оболочки, поршень зафиксирован в оболочке посредством осевого упора и узла форсирования, выполненного в виде разрывных болтов, стягивающих в единую кассету разделяемые элементы конструкции и донья головной части, зафиксированные в оболочке посредством радиальных упоров, при этом передаточные пороховые заряды с выполненными в них сквозными газоводами размещены в периферийных зонах боевых элементов с равномерным смещением относительно друг друга, а в дне головной части выполнен канал для обеспечения газодинамической связи запоршневой и задонной рабочих полостей.