Реактивное метательное устройство Российский патент 2019 года по МПК F42B15/00 F42B12/06 

Изобретение относится к боеприпасам, а именно к устройствам ствольного сверхзвукового разгона реактивных снарядов кинетического действия.

Наиболее распространенным способом начального разгона метаемых элементов малым зарядом химического энергоносителя в виде пороха или других быстрогорящих газогенерирующих веществ или составов является разгон из различных штатных метательных устройств (пистолет, ружье, винтовка, пушка и т.п.) различных метаемых элементов в виде пули, дротика, дроби, снаряда или ракеты.

Для достижения метаемым элементом сверхвысоких скоростей (до 2,5 км/сек) может использоваться комбинированный баллистико-реактивный ствольный разгон комбинированным зарядом, в состав которого входит 5-10% пороха первой ступени разгона, а остальное - пастообразный газогенерирующий состав, сгорающий в ствольном реактивном двигателе последовательно вместе с оболочкой камеры и гильзы.

Известно реактивное метательное устройство, содержащее цилиндрический ствол, размещенную в нем камору с затвором, газообразующим каморным зарядом и воспламенителем, и реактивный снаряд кинетического действия, расположенный в каморе и содержащий бронебойный стержень и бортовой твердотопливный реактивный двигатель с сопловым блоком и стабилизатором полета (RU 2108537, 1998 г.).

В известном устройстве снаряд кинетического действия, содержащий бронебойный стержень и бортовой твердотопливный реактивный двигатель, выстреливается с помощью порохового заряда из короткоствольной пушки с дульной скоростью 0,25-0,30 км/сек, а после вылета снаряда из ствола производится воспламенение твердого топлива реактивного двигателя и «внествольный» реактивный доразгон снаряда до скорости, необходимой для кинетического поражения. Такое выполнение реактивного метательного устройства усложняет конструкцию снаряда кинетического действия, т.к. требует обязательной корректировки траектории его полета и наведения его на цель после запуска реактивного твердотопливного двигателя.

Известно реактивное метательное устройство, содержащее цилиндрический ствол, размещенную в нем камору с затвором, газообразующим каморным зарядом и воспламенителем, и снаряд кинетического действия, расположенный в гильзе и содержащий бронебойный стержень с направляющим элементом и бортовой ускоряющий двигатель со стабилизатором полета (US 2006/0219839, 2006 г.).

В известном устройстве бортовой ускоряющий двигатель выполнен в виде направляющего элемента изготовленного из быстросгорающего материала, который воспламеняется после произведенного выстрела и используется для ускорения полета бронебойного стержня. К недостаткам известного устройства следует отнести отсутствие в бортовом ускоряющем двигателе соплового блока, что существенно снижает эффективность его работы и возможность достижения достаточной скорости полета бронебойного стержня.

Наиболее близким аналогом изобретения является реактивное метательное устройство, содержащее цилиндрический ствол, размещенную в нем камору с затвором, газообразующим каморным зарядом и воспламенителем, и снаряд кинетического действия, расположенный в каморе и содержащий бронебойный стержень с направляющим ведущим элементом, расположенным в передней части снаряда кинетического действия, и бортовой двухкамерный реактивный двигатель с сопловым блоком и стабилизатором полета (US 6745696, 2004 г.).

В известном устройстве снаряд кинетического действия выполнен с двумя концентрично расположенными ракетными двигателями. Наружный ракетный двигатель является маршевым, включается в работу после выстрела из пушки и предназначен для поддержания маршевой скорости снаряда. Внутренний ракетный двигатель является ускоряющим, включается в работу непосредственно перед поражением снарядом цели и предназначен для придания бронебойному стержню скорости пробивания брони.

Такое выполнение снаряда кинетического действия требует неоднократной корректировки траектории полета снаряда, т.к. каждое включение в полете бортового реактивного двигателя влияет на точность траектории полета снаряда к цели. Кроме того, твердое топливо, хотя и не разрушится при дульной сверхвысокой скорости, но не обладает скоростью горения, достаточной для достижения снарядом кинетического действия сверхвысокой скорости при свободном «внествольном» разгоне.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается изобретением, заключается в повышении дальности и точности полета снаряда кинетического действия.

Техническим результатом изобретения является обеспечение разгона снаряда кинетического действия в стволе реактивного метательного устройства за счет полного сгорания в стволе газогенерирующего пастообразного топлива заряда реактивного двигателя.

Указанный технический результат при реализации изобретения достигается тем, что реактивное метательное устройство содержит цилиндрический ствол, размещенную в нем камору с затвором, газообразующим каморным зарядом и воспламенителем, и снаряд кинетического действия, расположенный в каморе и содержащий бронебойный стержень с направляющим ведущим элементом, расположенным в передней части снаряда кинетического действия, и бортовой двухкамерный реактивный двигатель с сопловым блоком и стабилизатором полета. Внутренняя поверхность каморы выполнена конусообразной с увеличением диаметра ее поперечного сечения от ствола к затвору, заряд реактивного двигателя выполнен из газогенерирующего пастообразного топлива, размещенного в двухкамерной эластичной быстросгорающей оболочке и армированного тканью с системой огнепроводящих шнуров, а стабилизатор полета совмещен с сопловым блоком и выполнен в виде полой конусообразной металлической вставки, размещенной в каморе соосно с бронебойным стержнем, жестко связанной с ним и расположенной открытым концом к затвору, выполненному газодинамическим, причем на боковой стенке конусообразной металлической вставки выполнены сквозные сопловые отверстия, равномерно расположенные по окружности поперечного сечения вставки.

Газодинамический затвор каморы может быть выполнен в виде полой кольцевой пробки, установленной концентрично с конусообразной металлической вставкой на выходе из каморы, и импульсного сгорающего ракетного двигателя с зарядами, расположенными в конусообразной вставке, и в полой кольцевой пробке с продольной подачей продуктов горения.

Направляющий ведущий элемент снаряда кинетического действия может быть снабжен полостью, заполненной газогенерирующим пастообразным топливом, и соплами, расположенными со стороны затвора.

Существенность отличительных признаков реактивного метательного устройства подтверждается тем, что только совокупность всех конструктивных признаков, описывающая изобретение, позволяет обеспечить достижение технического результата изобретения - осуществить разгон снаряда кинетического действия в стволе реактивного метательного устройства за счет полного сгорания в стволе газогенерирующего пастообразного топлива заряда реактивного двигателя.

Пример реализации реактивного метательного устройства поясняется чертежами, где

на фиг. 1 показана общая функциональная схема реактивного метательного устройства в продольном разрезе;

на фиг. 2 показан стабилизатор полета, совмещенный с сопловым блоком и выполненный в виде полой конусообразной металлической вставки;

на фиг. 3 - двухкамерная эластичная быстросгорающая оболочка с гильзой;

на фиг. 4 - направляющий ведущий элемент снаряда кинетического действия, вид со стороны затвора.

Реактивное метательное устройство содержит цилиндрический ствол 1, размещенную в нем камору 2 с затвором 3, газообразующим каморным зарядом 4 и воспламенителем 5 (см. фиг. 1). Внутренняя поверхность 6 каморы 2 выполнена конусообразной с увеличением диаметра ее поперечного сечения от ствола 1 к затвору 3. Снаряд 7 кинетического действия расположен в каморе 2 и содержит гильзу 8, выполненную по форме внутренней поверхности 6 каморы 2, бронебойный стержень 9 с направляющим ведущим элементом 10, расположенным в передней части снаряда 7 кинетического действия, и бортовой двухкамерный реактивный двигатель 11 с полой конусообразной металлической вставкой 12, размещенной в задней части каморы 2 соосно с бронебойным стержнем 9 и выполняющей функции соплового блока и стабилизатора полета.

Конусообразная металлическая вставка 12 жестко связана с бронебойным стержнем 9 и расположена открытым концом к затвору 3, а на ее боковой стенке 13 выполнены несколько рядов сквозных сопловых отверстий 14, равномерно расположенных по окружности поперечного сечения конусообразной металлической вставки 12 (см. фиг. 2).

Заряд 15 реактивного двигателя 11 выполнен из газогенерирующего пастообразного топлива, размещенного в двухкамерной эластичной быстросгорающей оболочке 16 и армированного тканью с системой огнепроводящих шнуров 17, определяющих скорость газоприхода при сгорании пастообразного топлива (см. фиг. 1, 3). Внутри эластичной быстросгорающей оболочки 16 выполнена разделительная стенка 18 с перепускными отверстиями 19 для последовательного сгорания пастообразного топлива в камерах 20 и 21.

Газообразующий каморный заряд 4, который может быть выполнен пороховым, расположен в полости 22, образованной между эластичной быстросгорающей оболочкой 16 и гильзой 8, и предназначен для создания первоначального импульса ствольного ускорения снаряда 7 кинетического действия.

Затвор 3 каморы 2 выполнен газодинамическим и представляет собой полую кольцевую пробку 23, установленную концентрично с конусообразной металлической вставкой 12 на выходе из каморы 2, и импульсный сгорающий ракетный двигатель с зарядами 24, расположенными в конусообразной металлической вставке 12 и в полой кольцевой пробке 23 с продольной подачей продуктов горения к торцевым соплам 25 импульсного сгорающего ракетного двигателя. Полая кольцевая пробка 23 может быть выполнена из композитного быстросгорающего материала.

Направляющий ведущий элемент 10 снаряда 7 кинетического действия выполнен в виде цилиндрической втулки 26 с осевым сквозным отверстием 27 под бронебойный стержень 9 и уплотнителем 28 (см. фиг. 1, 4). На наружной цилиндрической поверхности втулки 26 выполнена кольцевая полость 29, заполненная газогенерирующим пастообразным топливом, а на торцевой части втулки 26 со стороны затвора 3 выполнены сопла 30, сообщенные с кольцевой полостью 29. Кольцевая полость 29 герметизирована с помощью кольцевой оболочки 31.

Заряды 24 импульсного сгорающего ракетного двигателя снабжены капсюлями 32.

Работа реактивного метательного устройства осуществляется следующим образом.

Снаряд 7 кинетического действия устанавливается в объем каморы 2 реактивного метательного устройства либо через торцевое отверстие каморы 2 либо через боковой канал магазина (на чертеже не показано).

При срабатывании капсюля 32 воспламеняются заряды 24 импульсного сгорающего ракетного двигателя газодинамического затвора 3, время работы которого составляет примерно 1 μс.

Практически одновременно с зарядами 24 с помощью огнепроводящих шнуров 17 поджигается газообразующий пороховой каморный заряд 4, создающий первоначальный импульс ствольного ускорения снаряда 7 кинетического действия, который под действием давления вытесняется из каморы 2 в цилиндрический канал ствола 1, деформируя при этом гильзу 8 и двухкамерную эластичную быстросгорающую оболочку 16.

После полного вытеснения снаряда 7 кинетического действия из каморы 2 в цилиндрический канал ствола 1 с помощью электроники включаются воспламенители 5, расположенные в камере 20 бортового двухкамерного реактивного двигателя П. При воспламенении газогенерирующего пастообразного топлива огнепроводящие шнуры 17 мгновенно создают горящий канал по всей длине камеры 20, увеличивая тем самым поверхность горения, вследствие чего резко увеличивается скорость горения и, соответственно, возрастает объем газоприхода и значение импульса полного давления.

Скорость сгорания газогенерирующего пастообразного топлива заряда 15 реактивного двигателя 11, расположенного в камере 20, регулируется количеством и расположением огнепроводящих шнуров 17, являющихся каналообразующими элементами в объеме заряда 15 пастообразного топлива и способствующих равномерному распространению процесса газогенерации по всему его объему.

Воспламенение газогенерирующего пастообразного топлива заряда 15 реактивного двигателя 11, расположенного в камере 21, осуществляется через перепускные отверстия 19 разделительной стенки 18. Последовательное сгорание газогенерирующего пастообразного топлива заряда 15 реактивного двигателя 11 в камерах 20 и 21 при прохождении снарядом 7 кинетического действия цилиндрического отверстия ствола 1, продолжительность которого составляет от 4 до 5 μс, обеспечивает разгон снаряда 7 кинетического действия в стволе 1 до дульной скорости более 2 км/сек.

За время ствольного разгона снаряда 7 кинетического действия гильза 8 и двухкамерная эластичная быстросгорающая оболочка 16 сгорают, а из цилиндрического ствола 1 выстреливается бронебойный стержень 9 с направляющим ведущим элементом 10 и конусообразной металлической вставкой 12, которая в свободном полете осуществляет функции стабилизатора полета.

При подлете снаряда 7 кинетического действия к цели воспламеняется газогенерирующее пастообразное топливо в кольцевой полости 29 направляющего ведущего элемента 10, образующиеся в результате сгорания топлива газы под высоким давлением истекают в окружающее пространство через сопла 30, сообщая бронебойному стержню 9 дополнительное ускорение.

Реактивное метательное устройство позволяет обеспечить достижение технического результата изобретения - осуществить разгон снаряда кинетического действия в стволе реактивного метательного устройства за счет полного сгорания в стволе газогенерирующего пастообразного топлива заряда реактивного двигателя и тем самым повысить дальность и точность полета снаряда кинетического действия.

Изобретение относится к боеприпасам, а именно к устройствам ствольного сверхзвукового разгона реактивных снарядов кинетического действия. Технический результат - обеспечение разгона снаряда кинетического действия в стволе реактивного метательного устройства за счет полного сгорания заряда реактивного двигателя Устройство содержит цилиндрический ствол. В стволе размещены камора с затвором, газообразующий заряд и воспламенитель. В каморе размещен снаряд кинетического действия, он содержит бронебойный стержень с направляющим ведущим элементом. Этот элемент расположен в передней части снаряда кинетического действия. Имеется бортовой двухкамерный реактивный двигатель с сопловым блоком и стабилизатором полета. Внутренняя поверхность каморы выполнена конусообразной с увеличением диаметра ее поперечного сечения от ствола к затвору. Заряд реактивного двигателя выполнен из газогенерирующего пастообразного топлива, размещенного в двухкамерной эластичной быстро сгорающей оболочке и армированного тканью с системой огнепроводящих шнуров. Стабилизатор полета совмещен с сопловым блоком и выполнен в виде полой конусообразной металлической вставки, размещенной в каморе соосно с бронебойным стержнем, жестко связанной с ним и расположенной открытым концом к затвору, выполненному газодинамическим. На боковой стенке конусообразной металлической вставки выполнены сквозные сопловые отверстия, они равномерно расположены по окружности поперечного сечения вставки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Реактивное метательное устройство, содержащее цилиндрический ствол, размещенную в нем камору с затвором, газообразующим каморным зарядом и воспламенителем, и снаряд кинетического действия, расположенный в каморе и содержащий бронебойный стержень с направляющим ведущим элементом, расположенным в передней части снаряда кинетического действия, и бортовой двухкамерный реактивный двигатель с сопловым блоком и стабилизатором полета, отличающееся тем, что внутренняя поверхность каморы выполнена конусообразной с увеличением диаметра ее поперечного сечения от ствола к затвору, заряд реактивного двигателя выполнен из газогенерирующего пастообразного топлива, размещенного в двухкамерной эластичной быстросгорающей оболочке и армированного тканью с системой огнепроводящих шнуров, а стабилизатор полета совмещен с сопловым блоком и выполнен в виде полой конусообразной металлической вставки, размещенной в каморе соосно с бронебойным стержнем, жестко связанной с ним и расположенной открытым концом к затвору, выполненному газодинамическим, причем на боковой стенке конусообразной металлической вставки выполнены сквозные сопловые отверстия, равномерно расположенные по окружности поперечного сечения вставки.

2. Реактивное метательное устройство по п. 1, отличающееся тем, что газодинамический затвор каморы выполнен в виде полой кольцевой пробки, установленной концентрично с конусообразной металлической вставкой на выходе из каморы, и импульсного сгорающего ракетного двигателя с зарядами, расположенными в конусообразной вставке и в полой кольцевой пробке с продольной подачей продуктов горения.

3. Реактивное метательное устройство по п. 2, отличающееся тем, направляющий ведущий элемент снаряда кинетического действия снабжен полостью, заполненной газогенерирующим пастообразным топливом, и соплами, расположенными со стороны затвора.