ДОЗВУКОВОЙ РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД Российский патент 2009 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к военной технике, в частности к средствам ведения боя, охраны и обороны границы, борьбы с террористами. Разработанная конструкция и системы управления снарядом (варианты) предназначена преимущественно для стрельбы по наземным неподвижным целям: бетонированным или бронированным сооружениям или перемещеющимся по земле с небольшой скоростью: автотранспорт, бронетехника, живая сила противника.

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

Недостатки такого снаряда:

- отсутствие системы наведения снаряда и как следствие низкая точность попадания в цель из-за нестабильности горения твердого топлива и отсутствия управления силой тяги и вектором тяги твердотопливного двигателя, отсутствие коррекции на скорость ветра, плотность атмосферного воздуха и другие возмущающие факторы,

- низкая дальность полета, обусловленная тем, что твердое топливо имеет теплотворную способность (количество энергии, выделяемое при сгорании 1 кг топлива) в 3...4 раза меньше, чем при сгорании жидкого топлива, отсутствие возможности после запуска скорректировать или изменить направление траектории полета снаряда.

Известны реактивные снаряды по книге Егоров П.Т. Реактивное оружие, М., Военное издательство, 1969, с.58...61, которые содержат осесимметричный корпус, взрывное устройство, емкость с твердым топливом и реактивный двигатель, работающий на твердом топливе, систему управления и аэродинамические рули, закрепленные на корпусе.

Недостатки: ограниченная дальность полета, низкая точность попадания, большое аэродинамическое сопротивление аэродинамических рулей и большие габариты и вес снаряда при относительно малом взрывном устройстве, низкая скорость полета снаряда, обусловленные применением твердого топлива, имеющего более низкие энергетические свойства по сравнению с жидким топливом.

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, приборы системы управления, емкость с топливом, реактивный двигатель, отличающемся тем, что в качестве реактивного двигателя применен дозвуковой газотурбинный двигатель, работающий на жидком топливе, содержащий воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину, четыре дозвуковых реактивных сопла с центральными обтекателями конической формы, выполненными с возможностью осевого перемещения, топливный бак соединен топливопроводом, в котором установлен топливный насос с приводамим насосов, с камерами сгорания, а система управления содержит бортовой компьютер, соединенный с контроллерами. Привод насоса соединен 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 установлен дозвуковой газотурбинный двигатель 4, работающий на жидком топливе. Снаряд имеет систему управления, установленную внутри корпуса 1.

Дозвуковой газотурбинный двигатель 4 состоит из 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 которым подключен топливопровод 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 четыре дозвуковых реактивных сопла 18 с коническими обтекателями 19. На валу 20 установлены все узлы ротора, а именно ротор компрессора 9 и рабочее колесо турбины 17. Все остальные узлы дозвукового газотурбинного двигателя 4 образуют статор 21, в который входят воздухозаборник 5, статор компрессора 8, камера сгорания 10 и четыре дозвуковых реактивных сопла 18. Система управления содержит бортовой компьютер 22, соединенный с контроллером двигателя 23, который соединен с приводом насоса 14. Кроме того, в систему управления входит контроллер сопел 24, соединенный с бортовым компьютером 22 и с приводами конических обтекателей 25, соединенных механической связью с коническими обтекателями 19.

Система управления содержит магнетометр 26 и акселерометр 27 для измерения углов ориентации снаряда в полете, которые соединены с бортовым компьютером 22. Все связи между электронными приборами и датчиками выполнены проводными каналами связи.

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 28 выполнен радиопрозрачным.

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

Возможно применение схемы (фиг.4) подрыва с контроллером подрыва 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, на фиг.6 - по углу управления рысканию β. Управление по углам крена (вращение) γ на фиг.1...6 не приведено.

При применении снаряда в оперативную память бортового компьютера 22 вводят исходные данные полета. Снаряд 1 стартует с пусковой установки, для этого запускают дозвуковой газотурбинный двигатель 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 20 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 29 (системы ГЛО-НАС или GPS) принимает сигнал с трех спутников системы по радиоканалам 30 и определяет собственные координаты. Используя заложенную программу посредством воздействия бортового компьютера 22 на приводы насосов 14 и далее на топливные насосы 13, можно уменьшить или увеличить тягу каждого дозвукового сопла 18 газотурбинного двигателя 4 и тем самым изменить траекторию полета снаряда от точки старта «А» до цели «Б» по дальности и всем углам: тангажу, рысканию и крену.

По команде с бортового компьютера 22, переданной на контроллер подрыва 31 (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 скорость снаряда до околозвуковой за счет применения четырех дозвуковых сопел дозвукового газотурбинных двигателя,

- повысить мощность и КПД газотурбинного двигателя при меньших габаритах,

- уменьшить нагрузки на приборы и датчики системы управления снаряда,

- стабилизировать положение снаряда в полете,

- улучшить и упростить управляемость снарядом в полете за счет рассогласования тяги двигателей.

Изобретение относится к боевой технике и предназначено для ведения боя и борьбы с террористами. Технический результат - повышение дальности полета и точности стрельбы, уменьшение веса и габаритов. Снаряд содержит корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, приборы системы управления, емкость с топливом. В качестве двигателя использован дозвуковой газотурбинный двигатель, работающий на жидком топливе, содержащий дозвуковой воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину, образующие внешний и внутренний роторы, разделенные подшипниковыми опорами. Снаряд содержит четыре дозвуковых сопла с центральными коническими обтекателями, выполненными с возможностью горизонтального перемещения, топливный бак, соединенный топливопроводом, в котором установлен топливный насос, с приводами насосов и с камерами 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. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Дозвуковой реактивный снаряд, содержащий корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, систему управления, механизмы управления курсом движения снаряда по углам тангажа, рыскания и крена с приводами, топливный бак, реактивный двигатель, отличающийся тем, что он снабжен контроллерами, четырьмя дозвуковыми реактивными соплами с центральными обтекателями конической формы, выполненными с возможностью осевого перемещения, при этом в качестве реактивного двигателя использован дозвуковой газотурбинный двигатель, работающий на жидком топливе, содержащий воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину, причем топливный бак соединен топливопроводом, в котором установлен топливный насос с приводом насоса, с камерой сгорания, а система управления содержит бортовой компьютер и соединена с контроллерами.2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что привод насоса соединен с контроллером двигателя, который соединен с бортовым компьютером.3. 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. Снаряд по п.2 или 3, отличающийся тем, что к бортовому компьютеру подключен контроллер взрывателя, подключенный к взрывному устройству.