ДИНАМИЧЕСКИЙ ГИРОСТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД Российский патент 2007 года по МПК F42B12/02 F42B15/00 

Изобретение относится к технике специального машиностроения и может быть использовано как боевой снаряд или снаряд специального назначения, применяемый в вооруженных силах ВВС.

В настоящее время снаряда подобной аэродинамической характеристики не имеется, но есть разработка летательного аппарата, использующего силу тяги двигателя, построенного по принципу турбореактивного двигателя.

Динамический гиростабилизированный реактивный снаряд (ДГРС) предназначен для поражения наземной, надводной легкобронированной техники и живой силы противника на открытых участках местности. Применение предусмотрено только с летательного аппарата, осуществляющего полет в режиме пикирования на цель. Боевой запас подобными снарядами значительно может превышать боевой запас неуправляемыми реактивными снарядами при равных весовых характеристиках. Отсюда следует, эффективность применения при выполнении боевой задачи возрастает во много раз. Снаряд является неуправляемым подобно снарядам попадающих под классификацию неуправляемых реактивных снарядов типа С-5, С-8, С-13, С-24, С-25. Все приведенные типы ракет изготовлены по типовой аэродинамической схеме [1].

Высоким показателем качества в пользу снаряда в виде диска является то, что он имеет хорошую аэродинамическую подъемную силу, без использования дополнительных надстроек в виде крыла, так как диск сам имеет форму крыла. Для того чтобы обеспечить высокую устойчивость снаряда на траектории полета, требуется стабилизатор, в качестве которого предлагается использовать устройство в виде двух роликов, имеющих на цилиндрической поверхности зубья, обдуваемые встречным потоком воздуха. В результате ролики раскручивается до больших угловых скоростей и становятся двухстепенным гироскопом, роторами которого являются сами ролики. Подобная конструкция используется в управляемых ракетах класса «воздух-воздух» типа Р-60М1 для предотвращения разворота ракеты по крену на траектории полета [2].

В качестве силовой установки (двигателя) можно использовать малогабаритный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), конструкция которого достаточно проста в техническом исполнении. ЖРД обладает высокими энергетическими характеристиками, чем двигатели с твердотопливным составом. Поэтому при прочих равных условиях снаряд с ЖРД будет иметь меньшую массу топлива, чем снаряд с реактивным двигателем на твердом топливе. Жидкостный ракетный двигатель использует реактивное топливо в жидком состоянии. Топливо состоит из двух компонентов, окислителя и горючего, которые размещены в снаряде в отдельных емкостях (баках) и смешиваются друг с другом только в камере сгорания ЖРД. При смешивании компонентов топлива происходит химическая реакция - самовозгорание. При истечении газов из сопла двигателя возникает реактивная тяга.

В ракетах, имеющих ЖРД, обязательным конструктивным элементом является топливный насос, перекачивающий топливо из баков в камеру сгорания. Для динамического гиростабилизированного реактивного снаряда насос не требуется, т.к. объемы баков небольшие и при воздействии кинетической энергии, получаемой от движения самолета-носителя, жидкое топливо растекается в хвостовую часть снаряда, где располагается двигатель [3].

Неуправляемые реактивные снаряды типа С-5, С-8, относительно которых можно рассматривать предлагаемое изобретение, выполнены по классической аэродинамической компоновке. Ракета представляет собой удлиненный цилиндр, головная часть которого по форме может быть оживальной, оживально-цилиндрической, конической и конусно-цилиндрической для придания аэродинамической характеристики.

С целью обеспечения устойчивости ракеты на траектории в хвостовой части устанавливается стабилизирующее устройство в виде перьев либо сопла, выполненное по определенной схеме, что позволяет ракету вращать относительно собственной продольной оси. Но устойчивость ракеты относительно продольной оси происходит только на активном участке траектории полета во время работы двигателя, на пассивном же участке, когда пороховой заряд заканчивается, стабилизация ракеты прекращается. В ракетах данного типа в качестве топлива используется пороховой твердотопливный заряд, размещенный в камере сгорания. При полете ракеты топливо выгорает, там самым центр тяжести ракеты смещается к головной части в среднем на 32 мм (для С-5), что является отрицательной характеристикой в устойчивости ракеты на траектории.

Соотношение веса боевой части к общему весу ракеты примерно составляет 1:4.

Известен динамический гиростабилизированный снаряд, выполненный в виде диска, внутри которого размещен корпус боевой части с взрывчатым веществом, и ротор стабилизатора [4] (прототип). Снаряд данной конструкции не имеет возможности перемещения по дальности полета, так как у него нет собственного двигателя. Применение его возможно только в качестве свободно падающего средства поражения, отсюда следует, вероятность поражения цели достаточно низкая.

Задачей данного изобретения является:

- привести общий вес снаряда к весу боевой части в соотношении примерно 1:1;

- обеспечить высокую устойчивость снаряда на траектории полета;

- увеличить дальность полета снаряда при меньшей массе используемого топлива.

Для достижения этой задачи предлагается конструкция снаряда с динамическим гиростабилизированным устройством. На чертеже представлена схема предлагаемого изобретения в трех позициях: А - вид спереди; В - вид справа; С - вид сверху; D - общий вид снаряда в разрезе.

Снаряд конструктивно выполнен в виде диска, симметричного относительно горизонтальной плоскости, верхняя половина диска зеркально повторяет нижнюю половину диска. Топливные баки (1) выполнены в виде сегментов сферы, размещенных зеркально относительно горизонтальной плоскости симметрии на одной оси. Боевая часть снаряда (2), представляющая собой поражающие элементы, имеет форму, повторяющую форму топливных баков и размещается вокруг взрывчатого вещества (3). Взрыватель (4) ударного действия с детонаторной шашкой. В плоскости симметрии снаряда размещаются зубчатые ролики, исполняющие роль ротора гиростабилизатора (5). В хвостовой части в плоскости симметрии установлен жидкостный ракетный двигатель (6) с форсунками (7) и клапанами (8) стандартной конструкции.

Принцип действия снаряда.

Пуск снаряда производится по целям, расположенным по курсу самолета-носителя (без бокового смещения). После обнаружения цели летчик подает команду на запуск снаряда, по этой команде снаряд выводится из контейнера с помощью механизма в воздушный поток. Под воздействием набегающего воздушного потока ротор гиростабилизатора раскручивается до больших угловых скоростей, снаряд, связанный с ротором через подшипники, приобретает свойства гироскопа. Срабатывает катапультное устройство контейнера и снаряд отделяется от самолета, автоматически открываются клапаны ЖРД, жидкое топливо под воздействием инерционных сил перетекает в хвостовую часть снаряда, где оно попадает в камеру сгорания через форсунки стандартной конструкции, далее происходит самовозгорание топлива. В результате реакции горения в камере сгорания происходит преобразование первичной энергии топлива в энергию теплового движения, в результате чего образуются газообразные продукты сгорания. Ускорение продуктов сгорания в сопле камеры вследствие преобразования их теплоты в кинетическую энергию приводит к созданию реактивной силы. Под действием реактивной силы снаряд движется в направлении на цель. Время работы двигателя ЖРД напрямую зависит от объемов баков, количества топлива, имеющегося на борту снаряда. Учитывая высокие энергетические характеристики используемого топлива, можно утверждать, что снаряд будет пролетать значительно дальше, чем ракеты типа С-5, С-8. Благодаря аэродинамической компоновке снаряда в виде диска центр тяжести при расходе топлива практически не смещается, как это происходит в ракетах классической аэродинамической компоновки.

Учитывая компактную аэродинамическую компоновку снаряда, можно судить о том, что соотношение веса самого снаряда к весу боевой части после выработки топлива практически остается в пределах 1:1.

Получив высокую кинетическую энергию разгона во время работы двигателя, снаряд пролетает активный участок полета. За это время происходит взведение ударного взрывателя, причем взведение взрывателя напрямую зависит от скорости и времени пролета снаряда, тем самым обеспечивается безопасность при наземной эксплуатации снаряда, а также безопасность самолета-носителя.

По окончании работы двигателя снаряд продолжает полет по боевой траектории (пассивный участок) за счет высокой инерционной характеристики, при этом он остается стабилизированным относительно требуемой траектории с помощью двух гиростабилизированных роторов, которым не требуется дополнительного источника питания.

При встрече снаряда с преградой (целью) срабатывает типовой взрыватель ударного действия, вследствие чего происходит подрыв взрывчатого вещества, поражая цель фугасным действием и осколками.

Заявляемая конструкция динамического гиростабилизированного реактивного снаряда в настоящее время не имеет аналога в подобном исполнении. Таким образом, динамический гиростабилизированный реактивный снаряд соответствует критерию «новизна», так как в снаряде скомпонованы типовые конструктивные элементы по необычной схеме для реактивных снарядов. Поэтому наличие нового технического решения в заявляемой конструкции обеспечивает ей соответствие критерию «изобретательский уровень».

Литература

1. Под ред. Морозова А.П. Учебник механика ВВС. Неуправляемые авиационные ракеты. Военное издательство МО СССР. М., 1981.

2. Григорьев В.Г. Авиационные управляемые ракеты. Часть 1. М.: ВВИА им.Жуковского, 1984, стр.64 - роллерон.

3. Володин В.А., Ткаченко Ю.Н. Конструкция и проектирование ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1984.

4. Патент US 4577813, F42B 12/02, 25.03.1986 (прототип).

Изобретение относится к реактивным снарядам. Сущность изобретения заключается в том, что снаряд выполнен в виде диска, внутри которого размещен корпус боевой части с взрывчатым веществом и ротор гиростабилизатора. Снаряд снабжен баками с реактивным топливом, дополнительным ротором гиростабилизатора, жидкостным ракетным двигателем и взрывателем ударного действия. Диск выполнен из двух половин, симметричных относительно горизонтальной плоскости и зеркально повторяющих друг друга. Каждый из баков с реактивным топливом выполнен в виде сегмента сферы и размещен над корпусом боевой части, выполненным из стали и с нанесенными на нем продольными и поперечными насечками для образования поражающих элементов. Роторы гиростабилизатора выполнены в виде дисков, размещенных между двумя упомянутыми половинами, а жидкостной ракетный двигатель расположен в хвостовой части в плоскости симметрии снаряда. Реализация изобретения позволяет обеспечить высокую устойчивость снаряда на траектории полета и увеличить дальность полета снаряда при меньшей массе используемого топлива. 1 ил.

Динамический гиростабилизированный реактивный снаряд, выполненный в виде диска, внутри которого размещен корпус боевой части с взрывчатым веществом и ротор гиростабилизатора, отличающийся тем, что он снабжен баками с реактивным топливом, дополнительным ротором гиростабилизатора, жидкостным ракетным двигателем и взрывателем ударного действия, при этом диск выполнен из двух половин, симметричных относительно горизонтальной плоскости и зеркально повторяющих друг друга, каждый из баков с реактивным топливом выполнен в виде сегмента сферы и размещен над корпусом боевой части, выполненным из стали и с нанесенными на нем продольными и поперечными насечками для образования поражающих элементов, роторы гиростабилизатора выполнены в виде дисков, размещенных между двумя упомянутыми половинами, а жидкостный ракетный двигатель расположен в хвостовой части в плоскости симметрии снаряда.