РАКЕТА ДЛЯ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЛАКА Российский патент 2008 года по МПК F42B12/36 

Изобретение относится к устройствам для изменения атмосферных условий, а более конкретно к метеорологическим ракетам для рассеивания в облаках аэрозоля, генерируемого при сгорании пиротехнической дымообразующей шашки, с целью искусственного вызывания осадков или предотвращения градобития.

Уровень данной области техники характеризуют ракеты для активного воздействия на облака, описанные в патентах RU №2129354, A01G 15/00, 1999 г. и №2274824, F42B 12/36, 2006 г., которые содержат головной обтекатель с выходными отверстиями для генерируемого аэрозоля, помещенные в корпус шашку активного дыма, реактивный твердотопливный двигатель с сопловым блоком, в центре которого установлена электрокапсюльная втулка, и систему самоликвидации.

Недостатком описанных ракет является возможность поражения населения и животных в районе стрельб осколками, формируемыми при ее самоликвидации подрывом бризантного разрывного заряда, которые создают опасность на расстоянии 50 м.

Более совершенной является ракета, в которой устранен отмеченный недостаток, по патенту RU №2110040, F42В 12/36, 1998 г., выбранная по числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенной ракете.

Известная ракета для активного воздействия на облака содержит двухрежимный двигатель, состоящий из двух корпусов, каждый из которых включает пороховую и пиротехническую шашки, соединенные между собой переходником, сопловой блок, несущий центральную электрокапсюльную втулку, аэродинамический стабилизатор, головную часть с шашкой активного дыма, при горении которой генерируется аэрозоль, и систему самоликвидации.

В обтекателе головной части выполнены выходные отверстия для активного дыма (аэрозоля), твердые частички которого служат ядрами кристаллизации влаги или концентраторами каплеобразования в обрабатываемом облаке.

Между автономными секциями реактивного двигателя, а также между двигателем и головной частью установлены пиротехнические усилители, формирующие воспламенительный импульс, предаваемый на пороховую шашку второй секции и шашку активного дыма соответственно.

Характерной особенностью известной ракеты является конструктивное выполнение системы самоликвидации в виде распределенных ленточных зарядов взрывчатого вещества вдоль корпуса ракеты и поперек соплового блока и головной части.

Продольные ленточные заряды при подрыве корпуса создают направленные к центру ракеты встречные потоки осколков, которые взаимно дробятся при встрече с потерей кинетической энергии, чем снижается радиус разлета, а кольцевые ленточные заряды дробят наиболее массивные части ракеты.

Исполнительный механизм системы самоликвидации инициируется от воспламенительного устройства шашки активного дыма через пиротехнический замедлитель, сообщающийся с капсюлем-детонатором, примыкающим к ленточному заряду взрывчатого вещества.

Шашка активного дыма сообщается посредством несущей ее решетки с реактивным двигателем, поэтому генерируемый дым дополнительно истекает через сопловой блок. При этом в свободной от сгоревших пороховых шашек камере двигателя происходит конденсация и коагуляция твердых частичек, которые в атмосферу выбрасываются более крупными и активными, что повышает эффективность обработки облаков.

Однако недостатком известной ракеты является неэффективное основное действие ракеты по распылению активного дыма из-за потери его объема в результате налипания твердых частичек генерируемого аэрозоля на стенки протяженных и узких газоводов подачи к выходным отверстиям обтекателя.

Другим недостатком является неудовлетворительная функциональная надежность исполнительного механизма самоликвидации из-за потери части энергии детонационного импульса при вынужденном его переориентировании в радиальном направлении, чтобы отклонить ударную и детонационную волны от тонкостенного обтекателя, который в противном случае разрушается. В результате разрушения обтекателя ракета не способна выполнять функций назначения, потому что как летательный аппарат вырождается, а система распыления активного дыма разрушается и не действует.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности основного действия ракеты по назначению и функциональной надежности исполнительного механизма ее самоликвидации.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной ракете для активного воздействия на облака, в головной части которой расположен аэродинамический обтекатель с выходными отверстиями, распределенными по его периметру, канальная шашка активного дыма, воспламенительное устройство и исполнительный механизм самоликвидации, включающий последовательно установленные дюзу, пиротехнический замедлитель и капсюль-детонатор, примыкающий к ленточному заряду взрывчатого вещества, радиально и продольно распределенному в ракете, согласно изобретению между корпусом головной части и обтекателем расположен выпускной коллектор с диффузором, сообщающимся с выходными отверстиями, дюза исполнительного механизма самоликвидации расположена в диффузоре, а капсюль-детонатор расположен продольно и экранирован сверху отражающей перекладиной, причем на нижнем торце пиротехнического замедлителя исполнительного механизма самоликвидации выполнена коническая выемка в виде конфузора, сообщающегося с дюзой, а на верхнем торце - в виде кумулятивной воронки, направленной в сторону капсюля-детонатора, при этом исполнительный механизм самоликвидации снабжен дополнительным капсюлем-детонатором, установленным параллельно первому, и сдублирован с ним.

Отличительные признаки направлены на повышение эффективности действия метеорологической ракеты по целевому назначению и ее функциональной надежности при упрощении конструкции газодинамического устройства распыления активного дыма, исполнительного механизма самоликвидации и головной части ракеты в целом.

Расположение выпускного коллектора с диффузором между корпусом головной части и обтекателем позволяет компактно встроить устройство диспергирования активного дыма, обеспечив при этом несущую прочность головной части ракеты. Подача генерируемых газообразных продуктов горения пиротехнического состава канальной шашки происходит непосредственно к распределенным выходным отверстиям, что способствует более эффективному использованию активного дыма в атмосфере, так как его твердые частички не подвергаются агломерации и не налипают на стенки лабиринтных газоводов, исключенных из структуры по известной конструкции.

Коммуникация диффузора коллектора с выходными отверстиями служит для торможения потока активного дыма перед распределением по выпускным отверстиям, расположенным по периметру обтекателя. В диффузоре происходит падение скорости и повышение давления потока активного дыма, который струйно выбрасывается в атмосферу, ускоряясь при прохождении через выпускные отверстия значительно меньшего диаметра, что способствует более эффективному распылению функционального аэрозоля в обрабатываемом облаке.

При этом не происходит агломерации твердых частичек дыма, что обеспечивает наличие в обрабатываемом облаке центров конденсации разной фракционности, с учетом дополнительного потока дыма через свободный корпус двигателя и сопловой блок ракеты, содержащий априори более крупные твердые частички.

Расположение дюзы исполнительного механизма самоликвидации в диффузоре над канальной шашкой активного дыма обеспечивает беспрепятственное прохождение инициирующего теплового импульса от соосно установленного воспламенительного устройства головной части. Это обеспечивает одновременное с шашкой активного дыма воспламенение пиротехнического заряда замедлителя, которое для гарантии дублировано прямым контактом с горячими газообразными продуктами горения шашки активного дыма, поступающего в диффузор.

Дюза выполняет функции линзы, фокусирующей огневой форс отдаленно установленного воспламенительного устройства канальной шашки активного дыма на одновременное воспламенение пиротехнического состава замедлителя исполнительного механизма самоликвидации ракеты.

Таким образом реализована надежная схема параллельного инициирования воспламенения канальной шашки активного дыма и пиротехнического замедлителя от одного источника энергии.

Размещение капсюля-детонатора продольно, непосредственно примыкая к пиротехническому замедлителю, повышает надежность функционирования исполнительного механизма самоликвидации.

Экранирование капсюля-детонатора сверху отражающей перекладиной обеспечивает защиту тонкостенного обтекателя от разрушающего действия ударной и детонационной волн, отражая их. Компактное исполнение механизма самоликвидации позволяет разместить капсюль-детонатор продольно в огневой цепи и в головной части ракеты.

Выполнение на торцах пиротехнического замедлителя исполнительного механизма самоликвидации конических выемок обеспечивает формирование остро направленных факелов, инициирующих элементы огневой цепи.

Снабжение исполнительного механизма самоликвидации дополнительным капсюлем-детонатором, установленным параллельно первому и сдублированного с ним, позволяет повысить безопасность эксплуатации ракеты для населения в районе стрельб, потому что лучевые капсюли-детонаторы в огневой цепи действуют независимо по инициированию детонационных лент, распределенных по периметру ракеты, которая фрагментируется на заданные массо-габаритные части.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения нового качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решается не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение не следует явным образом для специалиста по метеорологическим ракетам, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления ракет для активного воздействия на облака можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков. На чертеже изображены: на фиг.1 - схематично общий вид ракеты; на фиг.2 - головная часть ракеты.

Предложенная метеорологическая ракета содержит головную часть 1, закрытую аэродинамическим обтекателем 2, реактивный двигатель 3 с двумя канальными пороховыми шашками 4, 5, соосно последовательно смонтированными в общем корпусе 6, и воспламенительный заряд 7, расположенный напротив центральной электрокапсюльной втулки 8 соплового блока 9, оснащенного лопастным стабилизатором 10.

Воспламенительный заряд 7 установлен в решетке 11, опирающейся на торцевой выступ соплового блока 9, формообразующий ресивер 12, разделяющий электрокапсюльную втулку 8 и воспламенительный заряд 7.

Канальные пороховые шашки 4 и 5, имеющие равный свод горения, примыкают с разных сторон к разделительной диафрагме 13 и установлены в корпусе 6 с радиальными кольцевыми зазорами 14 и 15 соответственно, причем величина зазора 14, примыкающего к сопловому блоку 9, превышает величину верхнего (по чертежу) зазора 15, обратно пропорционально отношению диаметров их каналов.

Корпус 6 посредством переходника 16 связан с головной частью 1, несущей канальные шашки 17 активного дыма, которые сообщаются с установленным в переходнике 16 воспламенительным устройством 18.

Воспламенительное устройство 18 размещено на дюзе 19, примыкающей сверху к пиротехническому замедлителю 20, опирающемуся на решетку 21, отделяющую от канальной пороховой шашки 5 двигателя 3.

Между корпусом головной части 1 и обтекателем 2 смонтирован выпускной коллектор 22, в сообщающемся с канальными шашками 17 активного дыма диффузоре 23 которого выполнены распределенные по периметру выходные отверстия 24.

В диффузоре 23 расположена соосная воспламенительному устройству 18 дюза 25 исполнительного механизма 26 самоликвидации ракеты.

Исполнительный механизм 26 последовательно включает (фиг.2): пиротехнический замедлитель 27, два параллельно сблокированных лучевых капсюля-детонатора 28, каждый из которых примыкает к ленточному заряду 19 взрывчатого вещества, радиально и продольно распределенному по периметру ракеты. Заряд 29 взрывчатого вещества сверху экранирован жесткой отражающей перекладиной 30.

Ленточный заряд 29 сообщается с продольными ленточными зарядами 31, размещенными на поверхности корпусов головной части 1 и двигателя 3, и кольцевым зарядом 32 взрывчатого вещества в сопловом блоке 9 (фиг.1).

Пиротехнический замедлитель 27 (фиг.2) исполнительного механизма 26 самоликвидации по торцам выполнен с коническими выемками 33 и 34, нижней и верхней по чертежу соответственно.

Нижняя выемка 33, сообщающаяся с дюзой 25, выполняет функции конфузора для формирования направленного по центру форса из поступающих газообразных горячих продуктов.

Верхняя выемка 34, направленная в сторону лучевых капсюлей-детонаторов 28, представляет собой кумулятивную воронку, предназначенную для концентрации продуктов горения пиротехнического состава замедлителя 27 в плотный тепловой поток.

Функционирует ракета следующим образом.

При пуске ракеты электрическое напряжение подается на электрокапсюльную втулку 8, огненным форсом срабатывания которой инициируется воспламенительный заряд 7.

Остро направленный факел сработавшего воспламенительного заряда 7 воспламеняет канальные пороховые шашки 4, 5 и пиротехнический состав замедлителя 20. При этом шашки 4, 5 горят по всей развитой поверхности центральных каналов и снаружи в кольцевых зазорах 14 и 15 соответственно, а замедлитель - по торцу.

В момент запуска рост давления внутри двигателя 3 происходит стремительно скачком и пороховые газы устремляются к сопловому блоку 9 на выход, в ресивере 12 происходит торможение газовых потоков и сглаживание пикового давления с относительно плавным его ростом перед подачей в сопловой блок 9.

При достижении необходимого усилия тяги ракета сходит с пусковой установки на траекторию полета к обрабатываемому облаку.

Средства коммуникации твердотопливного двигателя 3 в оптимальном соотношении геометрических параметров: центральные каналы шашек 4, 5, радиальные кольцевые зазоры 14, 15 решетки 11, 21 и разделительная диафрагма 13 - обеспечивают функциональное единство стабильной работы двигателя 3 в стационарном режиме в течение всего цикла горения пороховых шашек 4 и 5.

Время горения замедлителя 20 в кратное число раз больше времени горения канальных пороховых шашек двигателя 3 (10с и 3с соответственно), что обеспечивает возможность ракете развить максимальную маршевую скорость инерционного движения к цели.

После этого дюзой 19 плоский фронт горения замедлителя 20 трансформируется в факел, инициирующий воспламенительное устройство 18, воспламеняющее пиротехнический состав канальной шашки 17, при горении которой генерируется аэрозоль (активный дым, содержащий твердые частички, которые в атмосфере облака служат центрами каплеобразования).

Генерируемый аэрозоль поступает в диффузор 23, где газообразные продукты горения шашки 17 расширяются и с возросшим давлением выбрасываются через распределенные выходные отверстия 24 коллектора 22.

Одновременно горячие продукты горения шашки 17, сформированные дюзой 25 и конфузором 33 в концентрированно направленный факел, воспламеняют пиротехнический состав замедлителя 27, время горения которого рассчитано гарантированно большим, чем время горения шашки 17.

Генерируемый аэрозоль при горении шашки 17 распространяется также через свободный к тому времени от сгоревших шашек 4, 5 корпус 6 двигателя 3 и выбрасывается в атмосферное облако через сопловой блок 9.

При движении аэрозоля по двигателю 3 происходит агломерация взвешенных твердых частичек, поэтому в обрабатываемое облако поступают частички разной фракционности и активности, что более эффективно интенсифицирует процесс выпадения осадков.

При выходе фронта горения пиротехнического состава на верхний торец замедлителя 27 кумулятивная воронка 34 формирует огненный факел, от которого происходит срабатывание сблокированных параллельно лучевых капсюлей-детонаторов 28.

Детонационная волна от капсюлей-детонаторов 28 непосредственно передается на примыкающий ленточный заряд 29 взрывчатого вещества, при этом отражается от экранирующей перекладины 30, предотвращая ее разрушающее воздействие на обтекатель 2.

При детонации поперечного ленточного заряда 29 разрушается массивный коллектор 22 и объемный обтекатель 2.

Детонационный импульс от заряда 29 передается на продольные ленточные заряды 31 и кольцевой заряд 32, разрывающие корпус 6 и дробящие двигатель 3, разрушая сопловой блок 9 соответственно на безопасные для жизнедеятельности людей части в месте их падения.

Стендовые и натурные испытания опытных образцов предложенной ракеты фактически подтвердили целесообразность конструктивных усовершенствований действующей штатной метеорологической ракеты, которая более технологична в изготовлении, функционально надежна и характеризуется большей эффективностью действия активного дыма, что позволяет рекомендовать ее на госиспытания с целью постановки на вооружение.

Изобретение относится к устройствам для изменения атмосферных условий, в частности к ракетам для воздействия на облака. Ракета содержит головную часть с эродинамическим обтекателем с выходными отверстиями, канальную шашку активного дыма и исполнительный механизм самоликвидации, включающий последовательно установленные дюзу, пиротехнический замедлитель и капсюль-детонатор. Между корпусом головной части и обтекателем расположен выпускной коллектор с диффузором, сообщающимся с выходными отверстиями. Дюза исполнительного механизма самоликвидации расположена в диффузоре, а капсюль-детонатор - продольно и экранирован сверху отражающей перекладиной. Изобретение обеспечивает повышение эффективности действия ракеты и надежности исполнительного механизма самоликвидации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ракета для активного воздействия на облака, в головной части которой расположен аэродинамический обтекатель с выходными отверстиями, распределенными по его периметру, канальная шашка активного дыма, воспламенительное устройство и исполнительный механизм самоликвидации, включающий последовательно установленные дюзу, пиротехнический замедлитель и капсюль-детонатор, примыкающий к ленточному заряду взрывчатого вещества, радиально и продольно распределенному в ракете, отличающаяся тем, что между корпусом головной части и обтекателем расположен выпускной коллектор с диффузором, сообщающимся с выходными отверстиями, дюза исполнительного механизма самоликвидации расположена в диффузоре, а капсюль-детонатор расположен продольно и экранирован сверху отражающей перекладиной.2. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что на нижнем торце пиротехнического замедлителя исполнительного механизма самоликвидации выполнена коническая выемка в виде конфузора, сообщающегося с дюзой, а на верхнем торце - в виде кумулятивной воронки, направленной в сторону капсюля-детонатора.3. Ракета по п.1 или 2, отличающаяся тем, что исполнительный механизм самоликвидации снабжен дополнительным капсюлем-детонатором, установленным параллельно первому и сдублированным с ним.