СОПЛОВОЙ БЛОК Российский патент 2007 года по МПК F42B10/56 

Предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники и может найти применение при разработке новых образцов неуправляемых реактивных снарядов (НУРС).

Как известно, для стабилизации НУРС в полете широко используются лопастные стабилизаторы, размещаемые в районе хвостовой части НУРС (на сопловом блоке) и представляющие собой ряд пластин (лопастей), выступающих за калибр снаряда.

Для осреднения влияния погрешностей формы газодинамического и аэродинамического эксцентриситетов и других возмущающих факторов на полет НУРС, им придают вращение вокруг продольной оси. Как правило, для вращения используется взаимодействие набегающего потока воздуха с поставленными под определенным углом к продольной оси НУРС лопастями, что обеспечивает закрутку снаряда с требуемыми угловыми скоростями.

Для устойчивого полета НУРС его угловая скорость вращения должна лежать в безрезонансной зоне - диапазоне скоростей вращения, ограниченном частотой первого тона изгибных колебаний (верхний предел) и собственной частотой экваториальных колебаний снаряда (нижний предел).

При этом выход угловой скорости вращения за верхний предел приводит к возникновению резонансных явлений, сопровождающихся разрушением НУРС, а выход за нижний предел - к появлению дополнительных знакопеременных углов атаки и "раскачке" снаряда, что уменьшает дальность его полета и увеличивает рассеивание.

Известен НУРС, описанный в "Боевая машина БМ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации". М.: Воениздат. 1982 г., стр.89-97, для стабилизации полета которого используется складывающийся лопастной стабилизатор, размещенный на сопловом блоке двигателя.

Сопловой блок состоит из входного и выходного конусов, между которыми размещен обтекатель с узлами крепления и фиксации лопастей. Через узлы крепления проходят оси, на которых установлены складывающиеся изогнутые лопасти. На осях также размещены и пружины, с помощью которых происходит открытие и фиксация лопастей.

Лопасти установлены под углом к продольной оси НУРС, чем обеспечивается его вращение. Величина угла постановки лопастей назначена исходя из условий обеспечения полета НУРС в безрезонансной зоне и максимальной скорости полета.

Конструкция снаряда разработана для условий массового производства и отличается достаточной простотой и технологичностью.

Однако с ростом максимальной скорости полета (например, для повышения дальности полета) увеличивается и скорость вращения НУРС с известным блоком, что приводит к ее выходу за верхний предел безрезонансной зоны и разрушению снаряда из-за резонансных явлений, что совершенно недопустимо и является существенным недостатком известного соплового блока (аналога).

Таким образом, задачей данного технического решения (аналога) являлась разработка соплового блока достаточно простой и технологичной конструкции, но не обеспечивающего полет снаряда в безрезонансной зоне при повышенных скоростях полета.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому эффекту является сопловой блок дальнобойного НУРС по патенту РФ №2151367 (МПК F 42 b 10/14) (прототип).

Сопловой блок состоит из входного и выходного конусов, между которыми установлен цилиндрический обтекатель с узлами крепления и фиксации лопастей, проходящие через узлы крепления оси и пружины. На осях установлены складывающиеся изогнутые лопасти, а также пружины, с помощью которых происходит их открытие и фиксация.

Полет НУРС в безрезонансной зоне при повышенных скоростях обеспечивается постановкой лопастей под требуемым углом к продольной оси снаряда, для чего оси и узлы крепления лопастей также установлены под углом к оси НУРС.

Следует отметить, что углы постановки лопастей и допуск на этот угол уменьшены в 2...3 раза по сравнению с аналогом.

При подаче электрического импульса на воспламенитель ракетного двигателя, последний срабатывает и воспламеняет заряд твердого топлива. Начинается истечение газов через сопловой блок, двигатель выходит на режим. По достижении величины тяги, равной величине усилия форсирования, начинается движение НУРС по направляющей.

При выходе снаряда из направляющей лопасти открываются и фиксируются в открытом положении. За счет взаимодействия набегающего потока воздуха с косопоставленными лопастями происходит закрутка НУРС с нарастанием частоты вращения на активном участке траектории.

В конце активного участка траектории происходит взведение взрывателя, который при встрече НУРС с преградой срабатывает и передает детонационный импульс на головную часть.

Недостатком известного блока (прототипа) является невозможность его применения в НУРС с невысокой скоростью полета, т.к. при данных (уменьшенных) углах постановки лопастей угловая скорость выходит за нижний предел безрезонансной зоны, что недопустимо.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлась разработка соплового блока, рассчитанного на его использование только в дальнобойных НУРС с повышенной скоростью полета, и не обладающего универсальностью его использования в снарядах с различными скоростями полета.

Общими признаками с предлагаемым авторами сопловым блоком является наличие входного и выходного конусов, обтекателя с узлами крепления и фиксации лопастей, проходящих через узлы крепления осей, пружин и косопоставленных изогнутых складывающихся лопастей.

В отличие от прототипа в предлагаемом авторами сопловом блоке узел крепления каждой лопасти снабжен стойкой, зафиксированной на оси и связанной посредством резьбового кольца с обтекателем, при этом резьбовые соединения кольца с обтекателем, и кольца со стойкой выполнены с различным шагом.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемыми техническими результатами.

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

Задачей предлагаемого изобретения является расширение диапазона применения заявляемого блока за счет введения предварительной установки (регулирования) углов постановки лопастей в зависимости от максимальной скорости полета НУРС.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между деталями заявляемого блока позволяют:

- за счет того, что узел крепления каждой лопасти снабжен стойкой, зафиксированной на оси и связанной посредством резьбового кольца с обтекателем, и при этом резьбовые соединения кольца с обтекателем, и кольца со стойкой выполнены с различным шагом, обеспечить изменение (регулировку) угла постановки лопастей в соответствии с максимальной скоростью полета;

- за счет размещения резьбового кольца в теле обтекателя уменьшить габариты узла и обеспечить его необходимую прочность и жесткость.

Сущность изобретения заключается в том, что в сопловом блоке, содержащем входной и выходной конусы, размещенный между ними обтекатель с узлами крепления и фиксации лопастей, оси, проходящие через узлы крепления, пружины и установленные на осях косопоставленные изогнутые лопасти, в отличие от прототипа, согласно изобретению узел крепления каждой лопасти снабжен стойкой, зафиксированной на оси и связанной посредством резьбового кольца с обтекателем, при этом резьбовые соединения кольца с обтекателем, и кольца со стойкой выполнены с различным шагом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид блока с раскрытыми лопастями, оперением; на фиг.2 - схема расположения лопасти на обтекателе; на фиг.3 (вид А, фиг.2) показана схема расположения лопасти при максимальном угле; на фиг.4 (вид А, фиг.2) - схема расположения лопасти при минимальном угле установки.

Сопловой блок (фиг.1) состоит из входного 1 и выходного 2 конусов, обтекателя 3, узлов крепления и фиксации лопастей 4, осей 5, пружин 6 и изогнутых лопастей 7.

Передний узел крепления 4 каждой лопасти снабжен стойкой 8, зафиксированной на оси 5 и связанной с обтекателем 3 посредством резьбового кольца 9 (фиг.1), задний выполнен в виде неподвижной стойки 10.

Ось 5 установлена под углом α к продольной оси О соплового блока в отверстиях стоек 8 и 10 (фиг.1). Измерение угла установки лопасти α₁ производится в плоскости Б-Б, перпендикулярной плоскости В-В, проходящей через продольную ось соплового блока и задний (неподвижный) узел крепления лопасти, на расстоянии Г от продольной оси соплового блока О (фиг.2).

Угол α₁ характеризуется разностью размеров Д и Д₁ - от пересечения лопасти и плоскости Б-Б до плоскости В-В (фиг.2).

Регулировка угла установки лопасти α₁ осуществляется следующим образом.

При вращении резьбового кольца 9 (фиг.1) в обтекателе 3 стойка 8, зафиксированная от поворота осью 5, перемещается перпендикулярно оси соплового блока вверх или вниз на величину разности шагов резьбовых соединений кольца с обтекателем и кольца со стойкой за один оборот резьбового кольца. Перемещение стойки 8 вверх (фиг.3) на величину Δ от начального (номинального) положения вызывает увеличение размера Д на величину δ и, следовательно, увеличение угла установки лопасти α₁. Начальное положение лопасти показано на фиг.3 и 4 пунктирной линией, положение после смещения стойки - сплошной.

При перемещении стойки 8 вниз (фиг.4) на величину Δ размер Д уменьшается на величину δ₁, что вызывает уменьшение угла установки лопасти α₁.

После запуска двигателя НУРС начинает движение по направляющей. При выходе из направляющей лопасти 7 под действием пружин 6 раскрываются, поворачиваясь на осях 5, и фиксируются в обтекателе 3. Установленные под требуемым углом лопасти, взаимодействуя с набегающим потоком воздуха, придают НУРС вращение вокруг продольной оси с заданной частотой, обеспечивая полет в безрезонансной зоне.

Предлагаемая конструкция соплового блока позволила за счет регулировки угла установки лопасти использовать его на НУРС с различной скоростью полета, а также свести к минимуму разброс этого угла, что позволяет повысить кучность стрельбы.

С использованием предлагаемого изобретения была разработана конструкторская документация, изготовлена партия сопловых блоков для проведения лабораторных испытаний.

В настоящее время проведены лабораторные испытания, которые подтвердили указанный положительный эффект, ведется подготовка производства для серийного изготовления предлагаемых сопловых блоков.

Изобретение относится к области вооружения. Сопловой блок содержит входной и выходной конусы, размещенный между ними обтекатель с узлами крепления и фиксации лопастей, оси, проходящие через узлы крепления, пружины и установленные на осях косопоставленные изогнутые лопасти. Узел крепления каждой лопасти снабжен стойкой, зафиксированной на оси и связанной посредством резьбового кольца с обтекателем. Резьбовые соединения кольца с обтекателем и кольца со стойкой выполнены с различным шагом. При использовании изобретения повышается кучность стрельбы. 4 ил.

Сопловой блок, содержащий входной и выходной конусы, размещенный между ними обтекатель с узлами крепления и фиксации лопастей, оси, проходящие через узлы крепления, пружины и установленные на осях косопоставленные изогнутые лопасти, отличающийся тем, что узел крепления каждой лопасти снабжен стойкой, зафиксированной на оси и связанной посредством резьбового кольца с обтекателем, при этом резьбовые соединения кольца с обтекателем и кольца со стойкой выполнены с различным шагом.