УПРАВЛЯЕМЫЙ СНАРЯД И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ Российский патент 2008 года по МПК F42B15/00 

Предлагаемое изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в управляемых снарядах (УС) и ракетах комплексов высокоточного оружия для защиты их электрических цепей от воздействия внешних электромагнитных полей.

Наличие ряда конструктивных элементов (межблочные стыки, пазы для раскрытия аэродинамических рулей), а также размещение и организация доступа к некоторым функциональным элементам (технологические и контрольные электрические разъемы, устройства ввода информации, люки и крышки для доступа к элементам системы управления при ее проверке и контроле в процессе изготовления) нарушает целостность корпуса УС, что обусловливает необходимость выполнения специальных конструктивных и технологических мер, обеспечивающих внешнюю защиту корпуса при изменении атмосферных условий (перепады атмосферного давления и температуры, дождь, пыль и т.п.) при хранении, транспортировании и эксплуатации УС.

Известен УС 9М117, в котором щитки, герметизирующие пазы, выполненные в носовом обтекателе корпуса, приклеены герметиком. (Выстрел ЗУБК10 с управляемым снарядом 9М117. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Москва. Военное издательство. 1987. Раздел 6.1 Блок рулевого привода. С.20, 23.)

Однако слой герметика толщиной ˜ 1 мм не является препятствием для проникновения электромагнитных волн, что нарушает электромагнитный экран корпуса. В результате в электрических цепях системы управления УС под действием электромагнитного поля возможно возникновение электрического тока, что приводит к выходу из строя электронных компонент (транзисторы, диоды, микросборки) и несанкционированному срабатыванию электровоспламенителей пиротехнических устройств.

В принятом за прототип УС с раскрывающимися через пазы корпуса аэродинамическими рулями каждый паз корпуса герметизирован щитком, снабженным резиновой манжетой, установленной в канавке, выполненной по торцевой поверхности щитка по его периметру (Патент России №2275584, МПК⁷ F42B 15/01, фиг.6). Резина, как и герметик, не является препятствием для распространения электромагнитных волн, поэтому принятый за прототип УС имеет тот же недостаток - нарушение электромагнитного экрана корпуса.

Способ сборки вышеназванного УС (Выстрел ЗУБК10 с управляемым снарядом 9М117. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Москва. Военное издательство. 1987. Раздел 6.1. Блок рулевого привода. С.20, 23) предполагает установку щитков в обтекатель на герметик перед окраской обтекателя, так как технологический процесс приклейки щитков включает обработку склеиваемых поверхностей растворителем (обезжиривание), который растворяет и краску. Нанесенный затем слой краски не устраняет нарушение электромагнитного экрана корпуса, вызванного постановкой щитков на герметик.

Принятый за прототип способ сборки вышеназванного УС (Патент России №2275584, МПК⁷ F42B 15/01, фиг.6) однозначно определяет окраску корпуса УС после установки герметизирующих щитков, что обеспечивает равномерность окраски и исключает попадание краски внутрь корпуса через пазы под герметизирующие щитки (или необходимость принятия специальных мер защиты корпуса перед окраской). При этом слой краски также не устраняет нарушение электромагнитного экрана корпуса, вызванного установкой герметизирующих щитков с резиновыми манжетами.

Задача изобретения - обеспечение защиты электрических цепей системы управления УС от воздействия внешних электромагнитных полей.

Решение этой задачи в заявляемом УС, содержащем аэродинамические рули, раскрывающиеся через продольные пазы корпуса, в которых установлены герметизирующие щитки с резиновыми манжетами, достигается тем, что он снабжен электромагнитным защитным экраном, выполненным в виде отрезков алюминиевой фольги, расположенных на внешней поверхности корпуса над пазами и закрепленных к герметизирующим щиткам и корпусу вокруг пазов диэлектрическим клеевым составом, при этом ширина участка приклейки каждой полосы алюминиевой фольги к корпусу по периметру его паза составляет не менее половины ширины герметизирующего щитка.

Электромагнитный экран такого УС состоит из корпуса, на котором по местам отверстий отрезками металлической фольги образован электрический конденсатор: корпус и отрезок металлической фольги - пластины конденсатора, а разделяющий их клеевой состав - диэлектрик. При этом тонкий слой клеевого состава в пределах 0,01...0,02 мм (расстояние между пластинами) и значительная площадь пластин (площадь приклейки отрезка металлической фольги к корпусу) обусловливают большую емкость конденсатора. Например, при расстоянии между пластинами d=0,01 мм, площади приклейки отрезка металлической фольги к корпусу S=2,8·10^-3 м² и относительной диэлектрической проницаемости клеевого состава ε=8,5 по известной формуле получаем

С=ε₀·ε·S/d=2,1·10^-8 Ф,

где С - емкость конденсатора, ε₀=8,85·10^-12 Ф/м - абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума.

Особо опасными с точки зрения несанкционированного возникновения электрического тока в электрических цепях системы управления УС являются электромагнитные поля, частота распространения электромагнитных колебаний в которых превышает f=10 мГц.

Для приведенного выше примера реактивное сопротивление Х_с конденсатора на частоте f=10 мГц составит

X_c=1/2·π·f·C=0,76 Ом

и будет уменьшаться с увеличением частоты электромагнитных колебаний, что практически эквивалентно целому электромагнитному экрану.

Следовательно, в отличие от прототипа в заявляемом УС продольные пазы корпуса и герметизирующие щитки заклеены отрезками алюминиевой фольги, что обеспечивает целостность электромагнитного экрана корпуса УС.

Решение поставленной задачи в способе сборки УС, включающем установку герметизирующих щитков в пазы под складывающиеся аэродинамические рули корпуса снаряда и окраску корпуса, достигается тем, что после установки герметизирующих щитков пазы корпуса изолируют отрезками металлической фольги, обеспечивая их крепление к внешним поверхностям герметизирующих щитков и корпуса диэлектрическим клеевым составом, после чего осуществляют окраску корпуса.

При наклейке отрезка металлической фольги к окрашенному корпусу УС расстояние d между пластинами конденсатора увеличивается на толщину слоя краски, что уменьшает емкость конденсатора и тем самым снижает защитные свойства электромагнитного экрана. Кроме того, приклейка отрезка металлической фольги к гладкому металлическому корпусу УС с последующим нанесением защитного слоя краски способствует стабильности механических характеристик этого клеевого соединения, что особенно важно с точки зрения постоянства нагрузки на механизм, отделяющий герметизирующие щитки в процессе полета УС. Поэтому в отличие от известного заявляемый способ обеспечивает целостность электромагнитного экрана корпуса УС.

Конструкция заявляемого устройства представлена на чертежах, где на фиг.1 приведен продольный разрез корпуса УС по продольному пазу для раскрытия аэродинамического руля, на фиг.2 - вид А на герметизирующий щиток в месте его первоначального отрыва при раскрытии аэродинамического руля, на фиг.3 - поперечный разрез корпуса Б-Б.

В корпусе 1 УС закреплен шпангоут 2 с приводными валами 3, в цапфах которых установлены аэродинамические рули 4 на осях складывания 5. Аэродинамические рули 4 зафиксированы в сложенном положении. Каждый паз корпуса 1, через который осуществляется раскрытие аэродинамического руля 4, герметизирован щитком 6 с кольцевой резиновой манжетой 7, расположенной в торцевой канавке, выполненной по периметру щитка 6. Передний конец щитка 6 прижат к корпусу 1 винтом 8, а его задний конец посредством винта 9 и сухаря 10 жестко связан с аэродинамическим рулем 4. Продольные пазы корпуса 1 и герметизирующие щитки 6 заклеены отрезками алюминиевой фольги 11.

Работа заявляемого устройства происходит следующим образом.

Раскрытие аэродинамических рулей 4 начинается по сигналу системы управления УС, поступающему на механизм раскрытия аэродинамических рулей, который производит расфиксацию аэродинамических рулей 4 в сложенном положении и сообщает им вращательное движение относительно оси складывания 5. Связанный винтом 9 и сухарем 10 с герметизирующим щитком 6 конец аэродинамического руля 4 выталкивает из паза корпуса 1 задний конец герметизирующего щитка 6, который прорывает отрезок алюминиевой фольги 11. При дальнейшем повороте аэродинамического руля 4 герметизирующий щиток 6 срезает отрезок алюминиевой фольги 11 по периметру паза корпуса 1. При этом герметизирующий щиток 6, поворачиваясь относительно винта 8, выходит из зацепления сначала с аэродинамическим рулем 4, а затем и с винтом 8. В раскрытом положении аэродинамический руль 4 фиксирует специальное устройство.

При прорыве герметизирующим щитком 6 возможно отслаивание отрезка алюминиевой фольги 11 от корпуса 1. Это может привести к изменению аэродинамической формы корпуса 1 и вызвать срыв обтекающего потока воздуха в местах расположения аэродинамических рулей 4, что отрицательно влияет на характеристики аэродинамического планера УС. Поэтому определим величину ширины участка приклейки отрезка алюминиевой фольги 11 по периметру паза корпуса 1, при которой исключается его отслаивание от корпуса 1.

Для надежной герметизации продольных пазов корпуса УС кольцевой резиновой манжетой целесообразно выполнение скруглений концов герметизирующего щитка радиусом, равным R=0,5·h, где h - ширина герметизирующего щитка.

При первоначальном прорыве отрезка алюминиевой фольги в процессе раскрытия аэродинамических рулей УС силе давления щитка препятствует сопротивление разрыву фольги (σ_ф), а в дальнейшем - ее сопротивление срезу, которое по величине примерно в два раза меньше. Поэтому максимальная сила давления герметизирующего щитка на отрезок алюминиевой фольги возникает при его первоначальном прорыве подвижным концом герметизирующего щитка, связанного с аэродинамическим рулем.

В предположении, что разрыв отрезка алюминиевой фольги в начале движения герметизирующего щитка происходит по периметру его скругления, определим значение максимальной силы, необходимой для прорыва отрезка алюминиевой фольги

F_max=0,5·π·h·Δ·σ_ф,

где: F_max - максимальная сила прорыва отрезка алюминиевой фольги; Δ - толщина алюминиевой фольги; σ_ф - сопротивление разрыву алюминиевой фольги.

Для исключения отслаивания отрезка алюминиевой фольги от корпуса УС при прорыве величина усилия его отрыва от корпуса

F_o=0,125·π·(H²-h²)·γ_кл,

где: F_o - усилие отрыва отрезка фольги от корпуса в зоне скругленного конца герметизирующего щитка; Н - ширина отрезка алюминиевой фольги; γ_кл - удельное усилие приклейки отрезка алюминиевой фольги к корпусу, должна быть больше величины F_max. После преобразований неравенства F_o>F_max имеем

или Н>2·h,

так как величины σ_ф и γ_кл одного порядка малости, а величина Δ=0,02...0,05 мм - малая величина второго порядка малости (т.е. первое слагаемое под знаком квадратного корня допустимо считать равным нулю).

Следовательно, исключение отслаивания отрезка алюминиевой фольги от корпуса УС при прорыве обеспечивает следующее условие: ширина участка приклейки отрезка алюминиевой фольги к корпусу по периметру его паза должна составлять не менее половины ширины герметизирующего щитка.

Конструкции механизма раскрытия аэродинамических рулей, устройств их фиксации в сложенном и раскрытом положении могут быть аналогичными реализованным в УС, принятом за прототип.

В качестве отрезков алюминиевой фольги 11 может быть использована лента алюминиевая самоклеющаяся ЛАС ТУ 1811-054-04696843-98 (толщина ленты 0,03 мм, толщина клеевого слоя 0,01 мм).

Таким образом, заявляемые устройство и способ его сборки обеспечивают целостность электромагнитного экрана корпуса УС и тем самым защиту электрических цепей системы управления УС от воздействия внешних электромагнитных полей.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в управляемых снарядах и ракетах комплексов высокоточного оружия. Снаряд содержит аэродинамические рули, раскрывающиеся через продольные пазы корпуса, электромагнитный защитный экран. Экран выполнен в виде отрезков алюминиевой фольги, расположенных на внешней поверхности корпуса над пазами и закрепленных к герметизирующим щиткам и к корпусу по периметру пазов диэлектрическим клеевым составом. Способ включает установку герметизирующих щитков в пазы и окраску корпуса. Перед окраской пазы изолируют отрезками металлической фольги посредством их крепления к внешним поверхностям щитков и корпуса диэлектрическим клеевым составом. Технический результат состоит в обеспечении защиты электрических цепей системы управления снаряда от воздействия внешних электромагнитных полей. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Управляемый снаряд, содержащий аэродинамические рули, раскрывающиеся через продольные пазы корпуса, в которых установлены герметизирующие щитки с резиновыми манжетами, отличающийся тем, что он снабжен электромагнитным защитным экраном, выполненным в виде отрезков алюминиевой фольги, расположенных на внешней поверхности корпуса над пазами и закрепленных к герметизирующим щиткам и к корпусу по периметру пазов диэлектрическим клеевым составом, при этом ширина участка приклейки каждого отрезка алюминиевой фольги к корпусу по периметру его паза составляет не менее половины ширины герметизирующего щитка.2. Способ сборки управляемого снаряда, включающий установку герметизирующих щитков в пазы под складывающиеся аэродинамические рули корпуса снаряда и окраску корпуса, отличающийся тем, что перед окраской пазы корпуса снаряда после установки герметизирующих щитков изолируют отрезками металлической фольги, посредством их крепления к внешним поверхностям герметизирующих щитков и корпуса диэлектрическим клеевым составом.