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 ракетам для рассеивания в облаках аэрозоля, генерируемого при сгорании пиротехнической дымообразующей шашки, для предотвращения градобития и вызывания осадков.

Уровень данной области техники характеризует конструкция ракеты для активного воздействия на облака по патентам RU 2110040, F42В 12/36, 1998 г. и 2129354, A01G 15/00, 1999 г., содержащая двухрежимный двигатель, состоящий из двух корпусов, каждый из которых включает пороховую и пиротехническую шашки и соединенных 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 отверстия для выхода генерируемого дыма (аэрозоля), твердые частички которого служат ядрами кристаллизации влаги или концентраторами каплеобразования в облаке.

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

В качестве наиболее близкого аналога предложенной ракете по числу совпадающих признаков выбрана ракета по патенту №2129354, в которой шашки реактивного двигателя установлены с зазором относительно корпуса, что увеличивает поверхность горения и динамику выхода ракеты на режим при увеличении дистанции полета.

Характерной особенностью описанной ракеты является оснащение головной части установленным на обращенной к усилителю диафрагме исполнительным механизмом, включающим замедлитель и капсюль-детонатор системы самоликвидации.

Капсюль-детонатор исполнительного механизма сообщается с распределенными продольными и кольцевыми ленточными зарядами взрывчатого вещества, срабатывание которых, через время задержки после окончания работы двигателя, обеспечивает разрушение ракеты на безопасные осколки, не представляющие опасности для населения местности использования ракет.

Недостатком известной ракеты является неудовлетворительная функциональная надежность ее двухрежимного реактивного двигателя при последовательном действии автономных секций, в каждой из которых для стабилизации горения канальных пороховых шашек дополнительно используются пиротехнические шашки торцевого горения, связанные с усилителями для передачи воспламенительного импульса, что заметно снижает дальность полета ракеты.

Конструктивное усложнение огневой цепи снижает функциональную надежность ракеты.

Кроме того, связь пиротехнической шашки второй секции двигателя с шашкой активного дыма посредством усилительного заряда обеспечивает воспламенение последней сразу следом за окончанием работы реактивного двигателя, то есть до входа ракеты в обрабатываемое облако. При этом генерируемый рабочий аэрозоль, расходуемый на подлете, не используется по назначению, что дополнительно снижает эффективность воздействия на облако.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков для повышения функциональной надежности ракеты и эффективности активного воздействия на облака.

Требуемый технический результат достигается тем, что известная ракета для активного воздействия на облака, содержащая головную часть с установленной в ней шашкой активного дыма, снабженной средством инициирования, коллектор и обтекатель с выходными отверстиями, реактивный двигатель, связанный с головной частью посредством переходника, две продольно расположенные канальные пороховые шашки, установленные с радиальными зазорами относительно корпуса, сопловой блок с центральной электрокапсюльной втулкой и лопастным аэродинамическим стабилизатором, согласно изобретению, снабжена воспламенительным зарядом, установленным соосно электрокапсюльной втулке, и ресивером, расположенным между воспламенительным зарядом и электрокапсюльной втулкой, при этом канальные пороховые шашки выполнены с равными сводами горения, установлены в общем корпусе и разделены диафрагмой, а в переходнике между реактивным двигателем и головной частью расположен пороховой замедлитель, торец которого, обращенный к устройству инициирования канальной шашки активного дыма, выполнен в виде примыкающей к его дюзе кумулятивной воронки, при этом величина радиального зазора между корпусом двигателя и первой со стороны соплового блока шашкой превышает величину аналогичного зазора второй шашки, при этом отношение указанных величин соизмеримо с отношением величины проходного сечения осевого канала второй шашки к величине проходного сечения осевого канала первой шашки.

Отличительные признаки обеспечили устойчивый режим работы реактивного двигателя на всей траектории полета большей дистанции при упрощении конструкции и технологии изготовлении ракеты, а также рациональное использование генерируемого аэрозоля по основному назначению непосредственно в обрабатываемом облаке за счет новой взаимосвязи структурных элементов ракеты.

Установка воспламенительного заряда соосно электрокапсюльной втулке, совокупно с ресивером, расположенным между воспламенительным зарядом и электрокапсюльной втулкой, обеспечила надежное автоматическое воспламенение канальных пороховых шашек реактивного двигателя от электрического импульса пусковой установки.

Предложенная взаимосвязь структурных элементов конструкции ракеты обеспечила повышенную динамику схода с пусковой установки, что улучшает баллистику и снижает негативное влияние приземного ветра на отклонение траектории полета от заданной, увеличивая тем самым точность попадания в обрабатываемое облако для более эффективного воздействия на него.

Выполнение канальных пороховых шашек двигателя с равными сводами, при том, что они имеют разные геометрические габариты, обеспечивает сопоставимое время их горения и равномерное истечение газообразных продуктов горения в течение всего времени работы двигателя. Таким образом реактивный двигатель ракеты, в котором исключены балластные пиротехнические заряды стабилизации горения пороховых шашек, работает в стационарном расчетном режиме.

При этом обеспечивается равномерное горение обеих шашек одновременно по всему периметру за счет подпора газообразных продуктов горения к сопловому блоку и принудительного их перетекания от центра к периферии, что улучшает тяговые характеристики ракеты, ее динамику и эффективность действия по назначению.

В результате оптимизации газодинамического режима работы двигателя скорость схода ракеты с пусковой установки увеличивается, что улучшает баллистику и снижает негативное влияние приземного ветра на точность заданной траектории ее полета к цели.

Непосредственная связь двухканальных пиротехнических шашек посредством калиброванных отверстий диафрагмы упростила реализацию единого стабильного газодинамического режима на всем протяжении работы реактивного двигателя. Это позволило использовать общий воспламенитель, функционально связанный с ресивером, для одновременного воспламенения обеих шашек, установленных с кольцевым зазором относительно корпуса, тепловым импульсом соосной электрокапсюльной втулки.

В ресивере генерируемые газообразные продукты горения накапливаются и перемешиваются для выравнивания давления и температуры перед истечением через сопловой блок, создавая соосную тягу.

Установка двухканальных пороховых шашек в общем корпусе, без промежуточных элементов между ними, упростила конструкцию ракеты и технологию серийного производства за счет сокращения числа сборочных единиц и снижения трудоемкости.

Установка между шашкой двигателя и шашкой активного дыма пиротехнического замедлителя предназначена для создания временной задержки активации генерирования дыма непосредственно в облаке после динамичного выхода ракеты на заданную скорость полета. Продуктивное распыление аэрозоля непосредственно в облаке обеспечивает повышение эффективности основного действия ракеты по назначению.

Выполнение торца порохового замедлителя, обращенного к устройству инициирования канальной шашки активного дыма, в форме кумулятивной воронки, совокупно с примыкающей дюзой, позволяет сформировать форс пламени от относительно медленно послойно горящего состава, достаточный для надежного воспламенения шашки активного дыма через заданное время задержки после окончания работы двигателя.

Размещение пороховых канальных шашек с кольцевым зазором относительно корпуса кратно увеличило поверхность горения и динамические характеристики ракеты в тех же габаритах.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена предлагаемая ракета.

Чертеж имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема прав совокупности существенных признаков формулы.

Предложенная ракета для активного воздействия на облака включает последовательно установленные головную часть 1, реактивный двигатель 2 и сопловой блок 3 с лопастным аэродинамическим стабилизатором 4.

В головной части 1 установлена канальная шашка 5 активного дыма, сообщающаяся с устройством 6 ее инициирования.

В головной части 1 закреплен закрытый обтекателем коллектор 8.

В обтекателе 7 выполнены распределенные отверстия 9 для выхода генерируемого при горении шашки 5 аэрозоля и в нем смонтирован механизм самоликвидации, включающий замедлитель 10 и капсюль-детонатор 11, примыкающий к ленточному заряду 12 взрывчатого вещества, выполненному в форме кольца, охватывающего коллектор 8, связанному с продольными ленточными зарядами 13, распределенными по периферии ракеты.

Головная часть 1 посредством переходника 14 жестко связана с корпусом 15 реактивного двигателя 2, в котором продольно размещены две канальные пороховые шашки 16 и 17, разделенные диафрагмой 18 с калиброванными отверстиями 19.

В переходнике 14 между шашкой 17 двигателя 2 и устройством 6 инициирования шашки 5 активного дыма установлен пиротехнический замедлитель 20. Торец пиротехнического замедлителя 20 обращен к устройству 6 инициирования канальной шашки 5 активного дыма и выполнен в форме кумулятивной воронки 21, примыкающей к дюзе 22 сообщения с воспламенительным зарядом устройства 6.

Канальные пороховые шашки 16 и 17 выполнены с равными сводами горения и относительно корпуса 15 смонтированы с радиальными зазорами 23 и 24 соответственно, причем зазор 23 выполнен больше зазора 24.

Отношение проходного сечения зазора 23 к проходному сечению зазора 24 соизмеримо с отношением проходного сечения осевого канала шашки 17 к проходному сечению осевого канала шашки 16.

Между шашкой 17 и переходником 14 установлена решетка 25 коммуникации с пороховым замедлителем 20 и ее осевого канала с радиальным зазором 24.

Шашка 16 установлена в кольцевой опоре 26, несущей осевой воспламенительный заряд 27, аксиально расположенный с центральной электрокапсюльной втулкой 28 соплового блока 3.

Кольцевая опора 26 установлена на торце соплового блока 3, в котором сформирован ресивер 29, разделяющий электрокапсюльную втулку 28 и воспламенительный заряд 27.

По периметру соплового блока 3 смонтирован кольцевой заряд 30 взрывчатого вещества, связанный через продольные ленточные заряды 13 с капсюлем-детонатором 11 исполнительного механизма самоликвидации.

Функционирует ракета следующим образом.

Для запуска ракеты на электрокапсюльную втулку 28 подается электрическое напряжение, импульс срабатывания которой воспламеняет заряд 27, формирующий форс пламени, распространяющийся по осевым каналам пороховых шашек 16 и 17, практически одновременно воспламеняя их.

Газообразные продукты горения шашек 16, 17 по осевым каналам поступают в ресивер 29 и через диафрагму 18 и решетку 25 в зазоры 23 и 24 соответственно. При этом воспламеняется и пиротехнический заряд замедлителя 20, время послойного горения которого кратно больше времени горения шашек 16 и 17 (10 с против 3 с соответственно).

Горячие продукты горения в зазорах 23, 24 воспламеняют соответственно пороховые шашки 16 и 17 дополнительно с наружной поверхности и поступают в ресивер 29.

В начальный момент запуска газообразные продукты горения шашек 16, 17 в ресивере 29 расширяются и перемешиваются при относительно плавном нарастании давления, после чего динамично истекают через сопла блока 3.

При достижении усилия тяги, достаточного для отжатая стопора пусковой установки, ракета сходит с ее направляющих и стартует под действием реактивных струй из соплового блока 3.

После сгорания шашек 16, 17 ракета развивает маршевую скорость, с которой инерционно движется к цели.

Далее, при сгорании порохового заряда замедлителя 20 кумулятивная воронка 21 формирует остронаправленный факел, который через дюзу 22 подается на воспламенение состава устройства 6, инициирующего горение канальной шашки 5, генерирующей аэрозоль, поступающий в коллектор 9 и затем через распределенные выходные отверстия 9 - в атмосферу, непосредственно в облако.

Одновременно с этим тепловым импульсом устройства 6 инициируется горение состава замедлителя 10, время горения которого выбрано с гарантией больше, чем время горения шашки 5 активного дыма.

Генерируемый аэрозоль в атмосферу также истекает через дюзу 22, решетку 25 и диафрагму 19 корпуса 15 реактивного двигателя 2, свободного от сгоревших шашек 16, 17, ресивер 29 и сопла блока 3.

В процессе движения генерируемого дыма по корпусу 15 происходит конденсация и коагуляция твердых частиц с образованием аэрозоля.

При этой дублированной схеме выдачи продуктов горения шашки 5 в обрабатываемом облаке распределяется сбалансированное количество крупных и мелких частиц (последние истекают непосредственно от шашки 5 через выходные отверстия 9 коллектора 8), которые выполняют функции центров каплеобразования, в результате чего активно выпадают осадки.

После сгорания состава замедлителя 10 срабатывает капсюль-детонатор 11, инициирующий взрывчатое вещество ленточных зарядов 12, 13, от срабатывния которых ракета разрушается соответственно вдоль и поперек на безопасные части, без образования поражающих осколков, опасных для населения района воздействия на облака.

Испытания опытных образцов предложенных ракет подтвердили более высокую, сравнительно с штатной ракетой «Алазань-2М», эффективность воздействия на облака, которая характеризуется следующими показателями назначения.

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

Изобретение относится к устройствам для изменения атмосферных условий, в частности к ракетам для воздействия на облака. Ракета содержит головную часть с установленной в ней шашкой активного дыма, две продольно расположенные канальные пороховые шашки, установленные с радиальными зазорами относительно корпуса, сопловой блок с центральной электрокапсюльной втулкой и реактивный двигатель. Дополнительно ракета снабжена воспламенительным зарядом, установленным соосно электрокапсюльной втулке, и ресивером, расположенным между воспламенительным зарядом и электрокапсюльной втулкой. Канальные пороховые шашки выполнены с равными сводами горения, установлены в общем корпусе и разделены диафрагмой, а в переходнике между реактивным двигателем и головной частью расположен пороховой замедлитель, торец которого, обращенный к устройству инициирования канальной шашки активного дыма, выполнен в виде примыкающей к его дюзе кумулятивной воронки. Изобретение повышает эффективность воздействия на облака за счет повышения точности попадания в них. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Ракета для активного воздействия на облака, содержащая головную часть с установленной в ней шашкой активного дыма, снабженной средством инициирования, коллектор и обтекатель с выходными отверстиями, реактивный двигатель, связанный с головной частью посредством переходника, две продольно расположенные канальные пороховые шашки, установленные с радиальными зазорами относительно корпуса, сопловой блок с центральной электрокапсюльной втулкой и лопастным аэродинамическим стабилизатором, отличающаяся тем, что она снабжена воспламенительным зарядом, установленным соосно электрокапсюльной втулке, и ресивером, расположенным между воспламенительным зарядом и электрокапсюльной втулкой, при этом канальные пороховые шашки выполнены с равными сводами горения, установлены в общем корпусе и разделены диафрагмой, а в переходнике между реактивным двигателем и головной частью расположен пороховой замедлитель, торец которого, обращенный к устройству инициирования канальной шашки активного дыма, выполнен в виде примыкающей к его дюзе кумулятивной воронки.2. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что величина радиального зазора между корпусом двигателя и первой со стороны соплового блока шашкой превышает величину аналогичного зазора установки второй шашки, при этом отношение указанных величин соизмеримо с отношением величины проходного сечения осевого канала второй шашки к величине проходного сечения канала первой шашки.