ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ СНАРЯДОВ Российский патент 2013 года по МПК B64F1/06 F41B6/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к метательным устройствам и может быть использовано, например, в военной сфере, в частности как метательное оружие, или для лабораторного исследования характеристик материала при ударном воздействии.

Уровень техники

Известным аналогом является огнестрельное оружие [Жук Л.Б. Стрелковое оружие. Револьверы, пистолеты, винтовки, пистолеты-пулеметы, автоматы / Воениздат: 1992, с.735], основным недостатком которого можно считать ограничение скорости выпущенного снаряда скоростью протекания реакции при воспламенении порохового заряда и скоростью движения пороховых газов в стволе. Принцип действия автоматики одноствольного огнестрельного оружия не позволяет обеспечить сверхвысокую скорострельность.

Известно устройство многоступенчатого электромагнитного ускорителя [Патент RU №2331033, МПК: F41B 6/00, опубл. 10.08.2008, бюл. №22], в котором для разгона боеголовки используется электромагнитная энергия.

Недостатком многоступенчатого электромагнитного ускорителя является то, что чем больше скорость движения снаряда, тем быстрее необходимо коммутировать тяговые катушки, а само-ЭДС катушки при отключении питания стремится поддержать протекание тока в катушке, тем самым препятствует ее отключению. В результате высоких потерь на перемагничивание и в воздушном зазоре между снарядом и стволом у установки низкий КПД.

Известно устройство электромагнитного ускорителя с вращением снаряда [Патент RU №2258885, МПК: F41B 6/00, опубл. 20.08.2005. бюл. №23], содержащее нарезной ствол из немагнитного материала. В результате продольного движения снаряда в нарезном стволе ему сообщается стабилизирующее вращение вокруг оси снаряда, однако из-за работы сил трения скольжения КПД установки становится еще меньше, а износ ствола увеличивается.

В качестве наиболее близкого аналога для заявленного техническою решения принята электромагнитная катапульта [Патент RU №2291816, МПК: B64F 1/00, B64F 1/06, опубл. 20.01.2007, бюл. №2], состоящая из индуктивных катушек типа соленоида, надетых на трубу из диамагнитного материала, внутри которой свободно перемещается железный сердечник, за которым закреплен трос, а на другом конце троса закреплено кольцо, надевающееся на крюк самолета для взлета его с палубы авианосца.

Недостатком данной конструкции является низкий КПД электромагнитного привода используемого типа. Подобная конструкция катапульты рассчитана на периодическое действие, при этом после каждого пуска кинетическая энергия сердечника гасится в тормозных устройствах и не используется для следующего пуска.

Раскрытие изобретения

Заявленным изобретением решается задача создания метательного устройства непрерывного действия с повышенным КПД и стабильностью полета снаряда за счет придания ему поступательного и вращательного движения, причем для метания снаряда не используется энергия пороховых газов.

Поставленная задача решается тем, что в электромеханическом ускорителе снарядов, содержащем привод с электродвигателем и тяговым элементом, сцепление жестко закрепленное на тяговом элементе и направляющую, согласно заявляемому изобретению тяговый элемент выполнен непрерывным, огибающим приводное и натяжное колеса, сцепление выполнено в виде пропущенного сквозь вилку с возможностью осевого перемещения стержня, взаимодействующего с центральным отверстием снаряда, выполненного в виде тела вращения. Причем для вращения тягового колеса используется роторный электродвигатель.

Так как КПД роторного электродвигателя всегда выше чем у линейного, то это позволит ограничиться малыми токами в проводниках, снизить тепловые потери, упростить систему питания и уменьшить массогабаритные показатели двигателя.

В качестве тягового элемента могут быть использованы цепь или ремень, работающие в паре с двумя цепными колесами или шкивами соответственно.

Сцепление обеспечивает временную связь шайбы с приводом, увлекая за собой снаряд вдоль направляющей. Снаряд катится внешним диаметром по направляющей, при этом ему сообщается вращательное движение вокруг собственной оси, причем движению снаряда препятствует сила трения качения в отличие от огнестрельного оружия, где движению снаряда в стволе препятствует сила трения скольжения.

Для обеспечения высокой начальной скорости снаряда приводное и натяжное колесо должны вращаться с большой угловой скоростью. Это приведет к появлению значительных гироскопических сил, которые придадут устойчивость метательной установке в целом и повысят кучность боя. После сцепления привода с шайбой импульс ударного взаимодействия будет намного слабее, чем отдача при производстве выстрела из огнестрельного оружия, так как нет необходимости гасить импульс от подвижных частей механики оружия и пороховых газов, а накопленная кинетическая энергия во вращающихся частях привода используется для разгона следующих снарядов.

Предложенная конструкция позволяет изменять скорострельность при метаний серии снарядов.

Для непрерывного питания установки снарядами в конструкции предусмотрен магазин с прижимным устройством.

Предложенная конструкция не исключается использование двигатель другого типа, например турбины, с подходящими характеристиками.

Осуществление изобретения

Предлагаемое устройство представлено на чертеже, где показана компоновка устройства в изометрии.

Электромеханический ускоритель снарядов состоит из направляющей 1, по которой движется снаряд (шайба) 2, остальные снаряды находятся в магазине 3. Сцепление, состоящие из стержня 4 и втулки 5, обеспечивает механическую связь тягового элемента (цепи) 6 со снарядом 2. Тяговый элемент 6 натянут между двух (цепных) колес 7.

Электромеханический ускоритель снарядов работает следующим образом. Привод, состоящий из двигателя (не показан) и двух (цепных) колес с натянутым между ними тяговым элементом (цепью), раскручивается до расчетной частоты вращения. Для этого роторный электродвигатель или другой привод, например турбина, раскручивает приводное колес 7, вместе с ними приходит в движение тяговый элемент 6 с закрепленным на ней сцеплением, которое состоит из стержня 4 во втулке 5 и линейною привода стержня (не показан). На этапе разгона стержень 4 втянут во втулку 5, так что он не может контактировать со снарядом 2. Снаряд 2 устанавливается на направляющую 1 из магазина 3.

После достижения расчетной частоты вращения, при которой скорость тягового элемента 6 на прямом участке между колесами 7 будет достаточна для метания снарядов (шайб) 2, стержень 4 выдвигается из втулки 5 линейным приводом. В выдвинутом положении стержень 4 взаимодействует со снарядом 2 и увлекает его вдоль направляющей 1. При этом снаряд 2 катится по контактирующей поверхности направляющей 1 и раскручивается относительно собственной оси. После прохождения прямого участка стержень 4 втягивается во втулку 5 освобождая снаряд 2. В результате снаряду сообщается скорость вдоль направляющей 1 и крутящий момент вдоль собственной оси.

Следующий снаряд устанавливается на направляющую 1 из магазина 3 поджимающим устройством (не показано). Сцепление продолжает движение по траектории тягового элемента 6. В момент, когда сцепление находится напротив следующего снаряда, стержень 4 выдвигается из втулки 5 и процесс повторяется.

Частота колебаний стрежня 4 во втулке 5 определяет скорострельность метательной установки при производстве серии выстрелов.

Изобретение относится к метательным устройствам, в частности к электромеханическому ускорителю снарядов. Электромеханический ускоритель снарядов содержит привод с электродвигателем и тяговым элементом, сцепление и направляющую. Сцепление жестко закреплено на тяговом элементе. Тяговый элемент выполнен непрерывным, огибающим приводное и натяжное колеса. Сцепление выполнено в виде пропущенного сквозь втулку с возможностью осевого перемещения стержня. Стержень взаимодействует с центральным отверстием снаряда. Снаряд выполнен в виде тела вращения. Электродвигатель выполнен роторным. Достигается повышение КПД ускорителя и стабильности полета снаряда. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электромеханический ускоритель снарядов, содержащий привод с электродвигателем и тяговым элементом, сцепление, жестко закрепленное на тяговом элементе, и направляющую, отличающийся тем, что тяговый элемент выполнен непрерывным, огибающим приводное и натяжное колеса, сцепление выполнено в виде пропущенного сквозь втулку с возможностью осевого перемещения стержня, взаимодействующего с центральным отверстием снаряда, выполненного в виде тела вращения, причем электродвигатель выполнен роторным.

2. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что укомплектован магазином для непрерывного питания снарядами.

3. Ускоритель по п.2, отличающийся тем, что магазин снабжен прижимным механизмом поджатая снарядов.

4. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что снаряд может быть выполнен в виде шайбы.

5. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что снаряд может быть выполнен в виде кольца.

6. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что снаряд может быть выполнен в виде диска.

7. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что привод выполнен на базе цепи и двух цепных колес.

8. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что привод выполнен на базе ремня и двух шкивов.

9. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что привод выполнен на базе троса и двух шкивов.