Способ коррекции траектории артиллерийских вращающихся снарядов Российский патент 2019 года по МПК F41G7/22 F42B35/00 F42C9/00 F42B10/32 

Изобретение относится к боеприпасам ствольной артиллерии и может быть использовано во взрывателях артиллерийских снарядов.

С целью коррекции траектории снарядов в последнее время появилось ряд разработок, обеспечивающих торможение снарядов на ниспадающей части траектории полета с помощью тормозных устройств, устанавливаемых во взрыватель снаряда. Включение таких тормозных устройств обеспечивается дистанционными устройствами, аналогичными используемым в дистанционных взрывателях (Кузнецов Н.С. Перспективы применения дистанционных взрывательных устройств // Научно-технический сборник ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИХМ им. Д.И. Менделеева» //Боеприпасы, №1, 2016 г., с. 64-68). При этом для своевременного включения тормозного устройства необходимо точно знать конкретные параметры движения каждого снаряда.

Автором разработан ряд способов определения момента включения тормозного устройства, устанавливаемого в головной взрыватель с учетом положения конкретного снаряда на траектории. При этом момент включения такого устройства можно выбрать на любом участке траектории движения (Кузнецов Н.С. Предложения по созданию дистанционных взрывателей //Научно-технический сборник ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИХМ им. Д.И. Менделеева», Боеприпасы, Спец. вып., 2018 г., с. 10-20; Кузнецов Н.С. Предложения по коррекции движения снарядов реактивных систем залпового огня //Научно-технический сборник ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИХМ им. Д.И. Менделеева», Боеприпасы, Спец. вып., 2018 г., с. 28-34).

Как правило, включение тормозного устройства проводится на ниспадающей части траектории движения снаряда. Применяемые в настоящее время тормозные устройства представляют собой сложные электромеханические устройства, которые серьезно усложняют конструкцию взрывателя и имеют большие габариты. Рост габаритов взрывателя осуществляется за счет уменьшения боевой части снаряда, что понижает его эффективность. Кроме того, использование таких тормозных устройств сопровождается появлением радиопомех, возникающих при трении подвижных частей тормозного устройства, что приводит к ложным срабатываниям применяемых радиовзрывателей, и, как следствие, к траекторным подрывам снаряда.

С целью решения этих негативных проблем предлагается новый способ коррекции снарядов.

В предлагаемом способе коррекции траектории артиллерийских вращающихся снарядов торможение движения снаряда осуществляется импульсно самим снарядом, за счет увеличения площади сечения снаряда в направлении его движения. При этом снаряд импульсно поворачивается носовой частью вниз (в сторону падения), площадь сечения его возрастает, и, как следствие, увеличивается сопротивление движению снаряда, т.е. появляется торможение. После импульсной коррекции снаряд движется по баллистической траектории. Такое техническое решение имеет габариты намного меньшие по сравнению, например, с применяемыми выдвижными пластинами. Кроме того, такая импульсная коррекция не влияет на работу неконтактных радиовзрывателей.

Важным моментом при осуществлении такой коррекции является выбор участка траектории, на котором необходимо выполнять коррекцию. В предлагаемом техническом решении этот участок выбирается на траектории движения снаряда после прохода им максимальной высоты, вначале направленного падения к Земле. Расчеты показывают, что импульсную коррекцию необходимо выполнять в зоне максимальной высоты полета, так как на максимальной высоте плотность атмосферы минимальна, и естественно, сопротивление движению снаряда минимально, что позволяет использовать для коррекции миниатюрные импульсные пороховые двигатели малой мощности, с короткими временами работы. Такой участок необходимо выбирать в промежутке времени падения от 2-х до 3-х секунд после прохождения максимума высоты. Такой промежуток времени обеспечивает снижение снаряда по траектории на две три барические ступени. Барическая ступень представляет собой высоту, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на один гектопаскаль или миллиметр ртутного столба. В диапазоне высот полета снарядов до 7 км барическая ступень составляет примерно 15 м на 1 мм.рт.ст..

Для надежного определения перехода кривой траектории движения снаряда через максимум целесообразно непрерывно выполнять измерение давления в зоне снаряда, и по изменению этого давления проводить определение времени Т_м, соответствующего наступлению максимума высоты. При этом используют соотношение: T_м=(t_P1+t_Р2)/2, где t_Pl и t_P2 - моменты времени полета снаряда, при которых давления в зоне полета снаряда равны, т.е. р₁=р₂. Причем p₁ выбирается на участке возрастания высоты полета снаряда, а величина р₂ фиксируется на ниспадающем участке траектории. Целесообразно, чтобы величина этого давления р₂ была в пределах одной барической ступени (один миллиметр ртутного столба), что соответствует опусканию снаряда вниз на 15-20 метров. При этом время опускания снаряда на 20 м происходит примерно за две секунды. Этим определяется минимальная граница времени начала торможения после прохода снарядом максимальной высоты (после наступления времени Т_м).

По данным вычисления величины Т_м определяется время коррекции, которое для каждого снаряда вычисляется по заданному алгоритму. Разница в коррекции снарядов по времени при постоянных условиях стрельбы не превышает одной секунды. Этим положением определяется другая граница времени начала коррекции (до 3с после Т_м).

Как известно, действие силы сопротивления воздуха на движущийся вращающийся снаряд непрерывно. При этом головная часть снаряда описывает круг, а ось снаряда - конус с вершиной в центре тяжести. Происходит, так называемое, медленное коническое (прецессионное) движение, благодаря чему случайный угол отклонения оси не увеличивается и снаряд как бы следит за изменением кривизны траектории, т.е. всегда летит головой вперед.

Поэтому, снаряд на ниспадающей части траектории постепенно поворачивается в воздухе головной частью вниз, обладая при этом гироскопической устойчивостью.

Следует отметить, что при воздействии на гироскоп внешней силы его ось отклоняется в ту сторону, где окажется получившая импульс точка, через 3/4 оборота (см. Фиг. 1). Причем, отклонение будет, тем больше, чем сильнее действие внешней силы.

Фиг. 1. Схема, поясняющая поворот оси снаряда вниз при импульсном воздействии в крайней левой точке А головного взрывателя вращающегося снаряда.

Предлагается воспользоваться этими свойствами снаряда для осуществления коррекции его траектории, а именно, путем кратковременного приложения силы к носовой части снаряда (на головной взрыватель). Такую силу в предлагаемом техническом решении предлагается осуществлять за счет включения импульсного реактивного двигателя, установленного во взрыватель. При этом выходное сопло двигателя выходит на боковую поверхность взрывателя и при срабатывании этого двигателя осуществляет импульсный толчок в эту зону взрывателя. Обладающий свойствами гироскопа снаряд в момент такого толчка импульсно повернет свою ось в сторону, находящуюся на 270° дальше по направлению вращения снаряда. Таким образом определяется направление коррекции оси снаряда, и, как следствие, траектории снаряда. Наиболее целесообразно использовать малогабаритные пороховые реактивные двигатели. Аналоги таких двигателей успешно используются, например, для коррекции 152 мм артиллерийского снаряда, шифр «Сантиметр».

Для выбора момента коррекции вращающегося снаряда используют датчик Холла, который устанавливают на поверхность взрывателя. Эти датчики чувствительны к воздействию магнитного поля Земли. Максимальное значение информативного параметра датчика Холла будет в момент, когда он будет находиться на нижней части снаряда по отношению к Земле. В конструкции взрывателя датчик Холла расположен на 90° впереди реактивного двигателя по ходу вращения снаряда. Такое расположение датчика и двигателя позволяет включать последний в момент, когда показания датчика Холла максимальны.

Включение пороховых двигателей осуществляется с помощью серийных электровоспламенителей, применяемых в артиллерийских боеприпасах, например, электровоспламенитель ЭВ-32.

Включение импульсного двигателя приведет к резкому повороту оси снаряда вниз. При этом сопротивление движению снаряда возрастет из-за увеличения площади сечения в направлении движения вперед, и снаряд будет продолжать движение по более крутой траектории. Тем самым, будет обеспечена коррекция, которая позволит уменьшить рассеивание снарядов по дальности.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости.

Изобретение относится к боеприпасам ствольной артиллерии и может быть использовано во взрывателях артиллерийских снарядов. Способ коррекции траектории артиллерийских вращающихся снарядов, заключающийся в том, что с помощью аппаратурных и вычислительных средств, установленных в головной взрыватель снаряда, по заданному алгоритму, определяют момент времени начала торможения снаряда. При этом начало торможения выполняют через 2-3 секунды после прохождения снарядом максимальной высоты, зафиксированной с помощью устройств, установленных во взрыватель снаряда. Торможение осуществляют за счет увеличения площади снаряда в направлении его движения путем импульсного поворота его носовой части к поверхности Земли. Для создания импульсного воздействия на снаряд используют импульсный реактивный двигатель, установленный на наружной поверхности взрывателя. Причем импульсный реактивный двигатель включают в момент, когда он находится впереди верхней точки образующей поверхности снаряда по направлению его вращения на 270°. Изобретение обеспечивает коррекцию, которая позволит уменьшить рассеивание снарядов по дальности. 1 ил.

Способ коррекции траектории артиллерийских вращающихся снарядов, заключающийся в том, что с помощью аппаратурных и вычислительных средств, установленных в головной взрыватель снаряда, по заданному алгоритму, определяют момент времени начала торможения снаряда, выполняют торможение путем увеличения сопротивления движению снаряда, отличающийся тем, что начало торможения выполняют через 2-3 секунды после прохождения снарядом максимальной высоты, зафиксированной с помощью устройств, установленных во взрыватель снаряда, торможение осуществляют за счет увеличения площади снаряда в направлении его движения путем импульсного поворота его носовой части к поверхности Земли, а для создания импульсного воздействия на снаряд используют импульсный реактивный двигатель, установленный на наружной поверхности взрывателя, причем импульсный реактивный двигатель включают в момент, когда он находится впереди верхней точки образующей поверхности снаряда по направлению его вращения на 270°.