РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД Российский патент 2009 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к реактивным снарядам систем залпового огня.

Объект изобретения представляет собой реактивный снаряд системы залпового огня повышенной дальности и эффективности стрельбы.

Реактивные системы залпового огня широко применяются для борьбы со многими площадными и крупномасштабными наземными целями.

Так, известны реактивные снаряды М8, М13 (см., например, Куров В.Д., Должанский Ю.М. Основы проектирования пороховых ракетных снарядов. - М.: Оборонгиз, 1961, с.11), принятые за аналоги. Снаряды содержат головную часть, реактивный двигатель, стабилизатор с прочно скрепленными с корпусом двигателя лопастями.

Указанные снаряды обеспечивают поражение крупноразмерных целей при стрельбе на небольшие дальности. Однако наличие нераскрывающегося стабилизатора не позволяет разместить на пусковой установке большое количество реактивных снарядов, что снижает эффективность применения системы.

Общим признаком с предлагаемой авторами конструкцией реактивного снаряда является наличие в составе аналогов головной части, реактивного двигателя, стабилизатора.

Опыт эксплуатации систем залпового огня показал, что наиболее рациональным решением является размещение реактивных снарядов перед пуском и запуск из трубчатых направляющих. Дугообразные лопасти стабилизатора находятся в сложенном положении перед пуском, а после выхода реактивного снаряда из направляющей они раскрываются.

Известен реактивный снаряд по патенту РФ №2166178, кл. МПК F42B 15/00. Снаряд содержит боевой отсек, реактивный двигатель, стабилизатор с раскрывающимися дугообразными лопастями, установленными под углом к продольной оси снаряда. Передние и задние кромки лопастей выполнены со скосами на их выпуклой поверхности.

Конструкция стабилизатора позволяет осуществлять более быструю раскрутку реактивного снаряда на начальном активном участке траектории (АУТ), уменьшить скорость вращения снаряда в конце АУТ и увеличить ее на пассивном участке. Благодаря этому угол установки лопастей меньше в 1,5...2,0 раза, чем у стабилизаторов с симметричным заострением передних и задних кромок лопастей. Однако наличие угла установки лопастей к оси снаряда приводит к увеличению сопротивления и потере дальности, а наличие асимметрии углов установки лопастей приводит к появлению поперечных аэродинамических сил, вызывающих раскачку снаряда, ухудшение характеристик кучности, снижающих надежность функционирования.

Известен также реактивный снаряд М-21OФ (см. Боевая машина БМ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: Военное издательство МО СССР 1977, с.74-75), принятый авторами за прототип. Он содержит головную часть, реактивный двигатель с многосопловым блоком, стабилизатор с раскрывающимися на осях дугообразными лопастями. Передние и задние кромки лопастей выполнены с симметричным заострением. Лопасти в раскрытом состоянии устанавливаются под определенным углом к продольной оси снаряда за счет угла наклона их осей, благодаря чему обеспечивается вращение снаряда в полете. Угловая скорость вращения реактивного снаряда с указанным стабилизатором изменяется в широких пределах, достигая максимального значения в конце АУТ.

При увеличении дальности стрельбы за счет увеличения скорости полета происходит сближение угловой скорости вращения в конце АУТ с частотой изгибных колебаний корпуса, что приводит к резонансным явлениям, раскачке снаряда, существенно снижаются характеристики эффективности, надежности функционирования. Известно, что для каждого типа реактивного снаряда существует допустимый диапазон изменения угловой скорости вращения исходя из условий нормального функционирования, прочности и полета с минимальными углами атаки на требуемую дальность.

Разработка реактивных снарядов с увеличенной дальностью стрельбы приводит к необходимости повышения надежности функционирования, поиску решений, обеспечивающих полет в допустимом интервале угловой скорости вращения. Принятый в качестве прототипа снаряд не обеспечивает требуемые характеристики надежности функционирования и боевой эффективности при увеличении скорости в конце АУТ, а следовательно, дальности стрельбы. Кроме того, расположение лопастей под углом к продольной оси снаряда приводит к увеличению сопротивления и уменьшению дальности.

Общим признаком с предлагаемой авторами конструкцией реактивного снаряда является наличие в прототипе головной части, реактивного двигателя с многосопловым блоком, стабилизатора с раскрывающимися на осях дугообразными лопастями.

В отличие от прототипа в предлагаемом реактивном снаряде оси лопастей установлены параллельно продольной оси снаряда, а продольные оси сопел расположены под углом к продольной оси снаряда в направлении, противоположном направлению скоса передних кромок лопастей и определяемом по формуле:

где β - угол скоса кромок лопастей в плоскости, перпендикулярной кромкам, d - калибр снаряда, d_c - диаметр окружности, проходящей через центры выходных сечений сопел реактивного двигателя, Н - размах лопастей стабилизатора, d_ст - диаметр корпуса снаряда в месте установки лопастей стабилизатора, b_б - бортовая хорда лопасти.

Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание реактивного снаряда с увеличенной дальностью полета за счет уменьшения сопротивления, повышение надежности функционирования за счет уменьшения диапазона изменения угловой скорости вращения и обеспечения полета в безрезонансной зоне с требуемыми аэробаллистическими характеристиками, улучшение характеристик кучности.

Указанный технический результат достигается тем, что в реактивном снаряде, содержащем головную часть, реактивный двигатель с многосопловым блоком, стабилизатор с установленными на осях раскрывающимися дугообразными лопастями, передние и задние кромки которых выполнены со скосами на их выпуклой поверхности, согласно изобретению оси лопастей установлены параллельно продольной оси снаряда, а продольные оси сопел расположены под углом к продольной оси снаряда в направлении, противоположном направлению скоса передних кромок лопастей и

определяемом по формуле:

где β - угол скоса кромок лопастей в плоскости, перпендикулярной кромкам, d - калибр снаряда, d_c - диаметр окружности, проходящей через центры выходных сечений сопел реактивного двигателя, Н - размах лопастей стабилизатора, d_ст - диаметр корпуса снаряда в месте установки лопастей стабилизатора, b_б - бортовая хорда лопасти.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между параметрами реактивного снаряда позволяют, в частности, за счет выполнения:

- установки осей лопастей параллельно продольной оси снаряда увеличить дальность стрельбы за счет уменьшения сопротивления стабилизатора, повысить надежность функционирования за счет уменьшения угловой скорости вращения снаряда в конце АУТ и исключения резонанса из-за ее совпадения с частотой изгибных колебаний корпуса снаряда, улучшить характеристики кучности за счет обеспечения полета с нулевыми углами атаки и отсутствия поперечных возмущающих аэродинамических сил на лопастях стабилизатора;

- расположения продольных осей сопел под углом к продольной оси снаряда в направлении, противоположном направлению скоса передних кромок лопастей и определяемом по формуле:

где β - угол скоса кромок лопастей в плоскости, перпендикулярной кромкам, d - калибр снаряда, d_с - диаметр окружности, проходящей через центры выходных сечений сопел реактивного двигателя, Н - размах лопастей стабилизатора, d_ст - диаметр корпуса снаряда в месте установки лопастей стабилизатора, b_б - бортовая хорда лопасти, повысить надежность функционирования за счет уменьшения диапазона изменения угловой скорости вращения и обеспечения полета в безрезонансной зоне. При угле расположения осей сопел, выполненном в диапазоне значений, рассчитанных по указанной формуле, обеспечивается заданная раскрутка реактивного снаряда в трубчатой направляющей и на начальном критическом участке траектории, когда скорость движения снаряда еще мала, а на пассивном участке траектории угловая скорость вращения обеспечивается за счет вращающего момента крена, создаваемого лопастями с несимметричной формой передних и задних кромок со скосом на выпуклой их поверхности. Благодаря сочетанию параметров сопел двигателя и стабилизатора происходит уменьшение диапазона изменения угловой скорости вращения снаряда по сравнению с прототипом. Выполнение угла наклона осей сопел менее приводит к уменьшению угловой скорости снаряда в направляющей и на начальном участке АУТ, что отрицательно сказывается на кучности стрельбы. Увеличение угла наклона осей сопел свыше приводит к возрастанию угловой скорости снаряда в конце АУТ и сближению ее с частотой изгибных колебаний корпуса, что снижает надежность функционирования, прочность конструкции.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид реактивного снаряда, на фиг.2 - общий вид стабилизатора.

Реактивный снаряд состоит из головной части 1, реактивного двигателя 2 с многосопловым блоком 3, стабилизатора 4 с установленными на осях 5 раскрывающимися дугообразными лопастями 6, передние и задние кромки которых выполнены со скосами А на их выпуклой поверхности Е.

Предлагаемый реактивный снаряд работает следующим образом.

После запуска начинает работать реактивный двигатель 2 и за счет тяги реактивных струй, истекающих из сопел, блока 3 снаряд движется в трубчатой направляющей. Дугообразные лопасти 6 стабилизатора 4 находятся в сложенном положении и после выхода из направляющей раскрываются (например, при помощи пружин), поворачиваясь вокруг своих осей 5, и снаряд начинает движение по траектории, при этом передние и задние кромки лопастей 6 со скосами А на выпуклой их поверхности Е взаимодействуют с набегающим потоком воздуха, обеспечивая устойчивое движение снаряда и его вращение.

За счет нулевого угла установки лопастей 6 из-за установки осей 5 лопастей параллельно продольной оси снаряда и расположения продольных осей сопел под углом к продольной оси снаряда в направлении, противоположном направлению скоса передних кромок лопастей и определяемом по формуле: обеспечивается увеличение дальности стрельбы из-за уменьшения сопротивления стабилизатора, вращение снаряда происходит в допустимом диапазоне частот вращения, гарантирующем отсутствие раскачек и разрушений, что повышает надежность функционирования снаряда на траектории.

Кроме этого, улучшаются характеристики кучности снаряда за счет уменьшения разброса коэффициента сопротивления стабилизатора, улучшения аэробаллистических характеристик снаряда и обеспечения полета без раскачек с нулевыми углами атаки из-за значительного уменьшения поперечных аэродинамических сил и их асимметрии на лопастях стабилизатора.

Указанный положительный эффект подтвержден летно-конструкторскими испытаниями образцов реактивных снарядов залпового огня, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением.

Предложенное техническое решение позволило разработать снаряд с увеличенной дальностью стрельбы, улучшенной кучностью, обеспечить надежность функционирования.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены летные испытания, намечено серийное производство.

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к реактивным снарядам систем залпового огня. В реактивном снаряде оси лопастей параллельны продольной оси снаряда, а продольные оси сопел наклонены к продольной оси снаряда в противоположном направлении скосу передних кромок лопастей в пределах значений, определяемых по формуле: γ=(0,05...0,15)β[d(H+d_ст)/d_cb_б], где β - угол скоса кромок лопастей в плоскости, перпендикулярной кромкам, d - калибр снаряда, d_c - диаметр окружности, проходящей через центры выходных сечений сопел реактивного двигателя, Н - размах лопастей стабилизатора, d_ст - диаметр корпуса снаряда в месте установки лопастей стабилизатора, b_б - бортовая хорда лопасти. Изобретение позволяет повысить дальность полета, надежность функционирования, улучшить характеристики кучности снаряда. 2 ил.

Реактивный снаряд, содержащий головную часть, реактивный двигатель с многосопловым блоком, стабилизатор с установленными на осях раскрывающимися дугообразными лопастями, передние и задние кромки которых выполнены со скосом на их выпуклой поверхности, отличающийся тем, что оси лопастей установлены параллельно продольной оси снаряда, а продольные оси сопел расположены под углом к продольной оси снаряда в направлении, противоположном направлению скоса передних кромок лопастей в пределах значений, и определяемым по формуле: ,

где β - угол скоса кромок лопастей в плоскости, перпендикулярной кромкам;

d - калибр снаряда;

d_c - диаметр окружности, проходящей через центры выходных сечений сопел реактивного двигателя;

Н - размах лопастей стабилизатора;

d_cm - диаметр корпуса снаряда в месте установки лопастей стабилизатора;

b_б - бортовая хорда лопасти.