СВЕРХЗВУКОВОЙ РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД Российский патент 2008 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к военной технике, в частности к средствам ведения боя, охраны и обороны границы, борьбы с террористами. Разработана конструкция оружия для установки на мобильной установке с целью дистанционного управления стрельбой при штурме бетонированных или бронированных сооружений.

Известен неуправляемый реактивный снаряд по патенту РФ №2258890, который содержит осесимметричный корпус, взрывное устройство, запас твердого топлива, реактивное сопло и стабилизаторы.

Недостаток - низкая дальность полета снаряда.

Известен сверхзвуковой реактивный снаряд по патенту РФ №2294523, который содержит корпус осесимметричной формы, стабилизаторы и твердотопливный реактивный двигатель.

Недостатки этого снаряда: отсутствие системы управления, низкая точность попадания в цель, небольшая дальность полета.

Кроме указанных недостатков применение сверхзвуковых снарядов, несмотря на ряд положительных свойств: быстрое достижение цели и возможность поражения быстролетящих целей сверхзвуковые снаряды имеют недостатки: низкую дальность полета и отсутствие управления и сложности в управлении, связанные в основном с ограниченным временем на принятие решения и коррекцию траектории.

Задача создания изобретения - повышение скорости полета снаряда, точности и дальности стрельбы, уменьшение веса и габаритов снаряда при определенной мощности взрывного устройства и дальности полета снаряда.

Решение указанной задачи достигнуто в сверхзвуковом реактивном снаряде, содержащем корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, топливный бак, приборы системы управления, твердотопливный реактивный двигатель, при этом в корпусе дополнительно установлены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя, работающие на жидком топливе, содержащие сверхзвуковой воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину, топливный бак соединен топливопроводом, в котором установлен топливный насос с приводом насоса и с камерой сгорания, в корпусе установлены приборы системы управления, содержащие бортовой компьютер, соединенный с контроллером двигателя, который, в свою очередь, соединен с бортовым компьютером.

К бортовому компьютеру подключено приемно-передающее устройство с антенной и приемник системы глобального позиционирования, также подключенный к антенне. К бортовому компьютеру подключен контроллер взрывателя, подключенный, в свою очередь, к взрывному устройству.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1...7, где:

на фиг.1 приведена принципиальная схема простейшего варианта снаряда,

на фиг.2 приведен вид снаряда снизу,

на фиг.3-5 приведены схемы системы управления,

на фиг.6 приведена схема управления по углу тангажа,

на фиг.7 приведена схема управления по углу рыскания.

Снаряд (фиг.1) содержит осесимметричный корпус 1. Внутри корпуса 1 установлены взрывное устройство 2 и топливный бак 3. Предпочтительно топливный бак 3 выполнить торроидальной формы для динамической балансировки снаряда в процессе вращения при полете и по мере расходования топлива.

Также внутри корпуса 1 установлены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя 4, работающие на жидком топливе. Снаряд имеет систему управления, установленную внутри корпуса 1.

Все сверхзвуковые газотурбинные двигатели 4 состоят из сверхзвукового воздухозаборника 5 с центральным обтекателем конической формы 6, компрессора 7, состоящего, в свою очередь, из статора компрессора 8 и ротора компрессора 9, камеры сгорания 10 с форсунками 11. К камерам сгорания 10 подключены топливопроводы 12 с топливным насосом 13, имеющим привод насоса 14. За камерой сгорания 10 установлена турбина 15, содержащая сопловой аппарат 16 и рабочее колесо турбины 17. На выходе турбины 15 установлено сверхзвуковое реактивное сопло 18 с коническим обтекателем 19 с приводом 20.

Система управления содержит контроллер сопел 21, соединенный с бортовым компьютером 22. К бортовому компьютеру 22 также подсоединены контроллер двигателей 23, акселерометр 24, магнетометр 25 (трехкомпонентный) или три однокомпонентных. Контроллеры сопел 21 соединены с приводами 20, которые механически соединены с конусными обтекателями 19, контроллеры двигателей 23 соединены с приводами насосов 14, каждый из которых, в свою очередь, соединен с приводом насоса 14.

Система управления содержит магнетометр 24 и акселерометр 25 для измерения углов ориентации снаряда в полете, которые соединены с бортовым компьютером 22.

В центральной части снаряда установлен твердотопливный реактивный двигатель 26, к которому подключен контроллер твердотопливного двигателя 27.

К бортовому компьютеру 22 может быть подсоединено приемно-передающее устройство 28 (фиг.2), к которому подсоединена антенна 29. Антенна 29 имеет кольцевую форму, а участок корпуса 1 в районе расположения антенны 29 выполнен радиопрозрачным.

Внутри корпуса 1 (фиг.3) может быть установлено приемное устройство системы глобального позиционирования 30 (фиг.4), который также подключен к бортовому компьютеру 22 и к антенне 29. Все соединения выполнены проводными связями 31. В глобальную систему позиционирования (Глонас или GPS) входят спутники 33, связанные с антенной 29 по радиоканалам 32.

Возможно применение схемы (фиг.4) подрыва с контроллером взрывателя 34, подключенным к бортовому компьютеру 22 и к взрывному устройству 2.

Снаряд может быть оборудован стабилизаторами 35, закрепленными на внешней стороне корпуса 1 в его нижней части (фиг.1).

На фиг.5 приведена схема управления по углу тангажа α, а на фиг.6 - по углу управления рысканию β. Управление по углам крена (вращение) ϒ на фиг.1-6 не приведено. Траектория полета показана линией 36 (фиг.7).

При применении снаряда в оперативную память бортового компьютера 22 вводят исходные данные полета. Снаряд 1 стартует с пусковой установки, для этого запускают сверхзвуковые газотурбинные двигатели 4, при этом бортовой компьютер 22 подает команду на привод насоса 14 и на топливный насос 13. Топливо подается из топливного бака 3 в камеру сгорания 10, где воспламеняется при помощи электрозапальника (на фиг.1-6 не показан). Продукты сгорания приводят в действие рабочее колесо турбины 17, которое раскручивает через вал 11 ротор компрессора 9.

Применение жидкого топлива, а также кислорода атмосферного воздуха позволяет получить преимущество в дальности полета по сравнению с твердотопливными реактивными снарядами, т.к. теплотворная способность жидкого топлива больше, чем у твердого в 3...4 раза, а окислитель в форме кислорода воздуха берется из атмосферы.

При полете приемник системы глобального позиционирования 30 (системы ГЛОНАС или GPS) принимает на антенну 29 сигнал с трех спутников 33 системы по радиоканалам 32 и определяет собственные координаты. Используя заложенную программу посредством воздействия бортового компьютера 22, приводы насосов 14 и далее топливные насосы 13, можно уменьшить или увеличить тягу каждого газотурбинного двигателя 5 и тем самым изменить траекторию полета снаряда от точки старта «А» до цели «Б» по дальности и всем углам: тангажу, рысканию и крену.

После выхода в стратосферу, когда воздуха недостаточно, контроллер твердотопливного двигателя 27 включает реактивный двигатель, работающий на твердом топливе 26, и полет, и набор высоты продолжаются.

По команде с бортового компьютера 22, переданной на контроллер подрыва 34 (фиг.1), взрывное устройство 2 может быть взорвано, например, в полете.

Управление снарядом по углам тангажа, рыскания и крена осуществляется согласно фиг.5 и 6 посредством рассогласования тяги сверхзвуковых реактивных двигателей. Исходные данные об угловой ориентации снаряда постоянно контролируют акселерометр 24 и магнетометр 25. Магнетометр 25 определяет азимут движения снаряда, а акселерометр 24 - его отклонение от направления вектора тяжести. Размещение этих датчиков в невращающемся корпусе 1 исключает влияние центробежных сил на показания датчиков.

Применение изобретения позволило:

- повысить дальность полета снаряда в 5...6 раз по сравнению со снарядами того же калибра,

- повысить скорость снаряда до сверхзвуковой за счет применения четырех сверхзвуковых газотурбинных двигателя и одного твердотопливного,

- повысить точность стрельбы,

- повысить мощность и КПД газотурбинного двигателя при меньших габаритах,

- обеспечить хорошую стабилизацию снаряда в полете из-за его вращения с огромной угловой скоростью,

- уменьшить нагрузки на приборы и датчики системы управления снаряда, стабилизировать положение снаряда в полете,

- улучшить и упростить управляемость снарядом в полете за счет регулирования и рассогласования тяги газотурбинных двигателей, работающих на жидком топливе.

Изобретение относится к боевой технике и предназначено для ведения боя и борьбы с террористами. Технический результат - повышение скорости полета снаряда, дальности и точности стрельбы и расширение функциональных возможностей снаряда. Снаряд содержит корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, приборы системы управления, емкость с топливом, реактивный двигатель, работающий на твердом топливе. В корпусе установлены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя, работающие на жидком топливе, содержащие сверхзвуковой воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину. Топливный бак соединен топливопроводом, в котором установлен топливный насос с приводами насосов, с камерами сгорания. В корпусе установлены также приборы системы управления, контроллер двигателей и контроллер твердотопливного двигателя, соединенные с бортовым компьютером. К бортовому компьютеру подключено приемно-передающее устройство с антенной и приемник системы глобального позиционирования, также подключенный к антенне. К бортовому компьютеру может быть подключен контроллер взрывателя, подключенный, в свою очередь, к взрывному устройству. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Сверхзвуковой реактивный снаряд, содержащий корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, топливный бак, система управления, механизмы управления курсом движения снаряда по углам тангажа, рыскания и крена с приводами, твердотопливный реактивный двигатель, отличающийся тем, что в корпусе дополнительно установлены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя, работающих на жидком топливе, содержащих воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину, топливный бак соединен топливопроводом, в котором установлен топливный насос с приводом насоса, с камерой сгорания, а система управления содержит контроллер двигателей и контроллер твердотопливного двигателя, соединенные с бортовым компьютером.2. Сверхзвуковой реактивный снаряд по п.1, отличающийся тем, что привод насоса соединен с контроллером двигателей, который соединен с бортовым компьютером.3. Сверхзвуковой реактивный снаряд по п.2, отличающийся тем, что к бортовому компьютеру подключено приемно-передающее устройство с антенной и приемник системы глобального позиционирования, подключенный к антенне.4. Сверхзвуковой реактивный снаряд по п.2 или 3, отличающийся тем, что к бортовому компьютеру подключен контроллер взрывателя, подключенный к взрывному устройству.