СНАРЯД ДЛЯ ПОРАЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2020 года по МПК F42B15/00 F42B12/02 

Предполагаемое изобретение относится к боевой технике. Преимущественная область использования - уничтожение космических объектов. Может быть применено для поражения самолетов.

Известен манипулятора, предназначенный для обеспечения быстрого действия и большого вылета рабочего органа при незначительном перемещении выходного звена привода перемещения, содержащий многократный шарнирный параллелограмм (а.с. СССР №963847 М. кл. В24В 49/00).

Однако в этом манипуляторе многократный шарнирный параллелограмм не используется как мощное энергетическое средство, обладающее способностью увеличивать скоростные и энергетические параметры входного импульса. Эта качественная сторона многократного шарнирного параллелограмма не использовалась в боевой технике.

В качестве прототипа взято устройство для таранения самолета, содержащее стальной тонкостенный корпус, в котором помещена кошка с тросом, пирозаряд для выбрасывания кошки. Кошка стальная с раскрывающимися от действия пружины зубьями (а.с. СССР №65104 М. кл. F42B 13/26).

Данное устройство не способно поражать космические объекты, имеющие, как правило, прочную многослойную оболочку. Низкая поражающая способность известного решения обусловлена, во-первых, недостаточными скоростными и энергетическими показателями кошки в момент поражения цели, так как для выбрасывания кошки используется небольшой пирозаряд, во-вторых, момент выброса кошки определяется визуально, что приводит как к преждевременным, так и запоздалым выбросам. При преждевременных выбросах теряется кинетическая энергия, а при запоздалых из-за рикошетов снаряда цель вообще не поражается.

Целью изобретения является повышение поражающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в снаряде для поражения летательных аппаратов, содержащем корпус, поражающий орган, пирозаряд для выброса поражающего органа, поражающий орган связан с корпусом многократным шарнирным параллелограммом и снабжен датчиком достижения цели, а ведущая часть многократного шарнирного" параллелограмма связана с поршнем, установленном в многократного шарнирного параллелограмма связана с поршнем, установленном в камере корпуса, в рабочей части которой помещен пирозаряд для выброса поражающего органа.

Кроме того, снаряд снабжен дополнительным многократным шарнирным параллелограммом, установленным перпендикулярно к основному.

Новым является также выполнение датчика достижения цели в виде штыря, на конце которого закреплен пьезоэлемент, электрически связанный с пирозарядом для выброса поражающего органа.

Отличительные от прототипа признаки являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе с ограничительными достаточны для достижения поставленной цели.

Так помещение пирозаряда в камеру с поршнем позволяет достичь больших по сравнению с прототипом усилий разгона поражающего органа, что повышает поражающую способность. Действительно, в прототипе максимальное давление газов, образующихся при сгорании пирозаряда, практически равно величине, при которой происходит сдвиг поражающего органа с места. При дальнейшем горении пирозаряда давление на днище поражающего органа не возрастает, а упадет до нуля, так как после выхода последнего из корпуса заряда газы рассеиваются в вакууме.

Такой признак как наличие связи между поршнем и поражающим органом, обеспечивающей их одновременное перемещение, позволяет увеличить время действия разгоняющего усилия на поражающий орган и благодаря этому повысить его скорость и поражающую способность. В прототипе разгоняющее усилие действует на поражающий орган очень короткое время, пока он находится в корпусе пирозаряда. В заявленном же решении разгоняющее усилие действует все время от взрыва пирозаряда до поражения цели.

Выполнение связи между поршнем и поражающим органом в форме многократного шарнирного параллелограмма, в котором ведомая часть содержит в n раз больше параллелограммов, чем ведущая, также является фактором, повышающим поражающую способность. Это обусловлено тем, что при жесткой связи между поршнем и поражающим органом усилие, создаваемое взрывными газами, придает всем элементам системы одно и то же ускорение. В заявляемом решении это усилие распределяется между поршнем и поражающим органом пропорционально соотношению параллелограммов в ведущей и ведомой частях многократного шарнирного параллелограмма. Так как при заявляемой форме связи по сравнению с жесткой на долю поражающего органа приходится большая величина усилия, то ускорение и, как следствие, поражающая способность будут выше. Пусть усилие, создаваемое взрывом пирозаряда, равно 100 единицам; массы поршня и поражающего снаряда одинаковы и равны единице массы; количество параллелограммов в ведомой части многократного шарнирного параллелограмма равно 9, а в ведущей 1. Тогда из выражения для жесткой связи:

F = а * (m nop + m орг)

где: m nop - масса поршня

m орг - масса поражающего органа

Находим:

Для связи в форме многократного шарнирного параллелограмма справедливо выражение:

F = a nop * m nop + а орг * m орг

где: а пор - ускорение поршня

а орг - ускорение поражающего органа

Преобразуя это выражение, получаем:

F = a nop * m nop + 9 * а nop * m орг

100 = а nop * 1 + 9 * а nop * 1

а орг = 9 * а пор = 9 * 10 = 90 ед

Таким образом, использование многократного шарнирного параллелограмма с n=9 по сравнению с жесткой связью поршня и поражающего органа позволяет почти в 2 раза увеличить ускорение последнего.

Установка дополнительного параллелограмма перпендикулярно основному повышает жесткость связи поршня с поражающим органом, чем исключаются рикошеты и повышается поражающая способность.

Из отличительных от прототипа признаков известно использование многократного шарнирного параллелограмма в изобретении по а.с. СССР №963847. Однако, в заявляемом снаряде и в известном решении многократный шарнирный параллелограмм имеет разное назначение, при этом используются разные его свойства. В известном решении многократный шарнирный параллелограмм предназначен для обеспечения быстродействия и достижения большого вылета рабочего органа при небольшом перемещении ведущего звена. В заявляемом же снаряде он используется для повышения поражающей способности благодаря свойству усиливать скоростные параметры входного импульса во столько раз, во сколько раз число параллелограммов ведомой части больше числа параллелограммов ведущей части. Остальные же отличительные от прототипа признаки в найденных аналогах не обнаружены, следовательно, заявляемый снаряд отвечает критерию «существенные отличия».

Сущность изобретения пояснена чертежами различных модификаций снаряда, где на фиг. 1 изображен вид снаряда спереди до срабатывания пирозаряда; на фиг. 2 вид снаряда спереди после срабатывания пирозаряда; на фиг. 3 вид снаряда сбоку после срабатывания пирозаряда.

Снаряд для поражения летательных аппаратов содержит стальной корпус 1, связанный посредством многократного шарнирного параллелограмма 2 и дополнительного многократного шарнирного параллелограмма 3 с поражающим органом 4. Дополнительный многократный шарнирный параллелограмм 3 установлен перпендикулярно основному параллелограмму 2, что придает жесткость конструкции. Основной многократный шарнирный параллелограмм состоит из ведущей части 5 и ведомой части 6. Ведущая часть 5 параллелограмма 2 установлена в полости 7 корпуса 1, причем шарнир между ведомой и ведущей частями неподвижно закреплен в корпусе, а противолежащий ему шарнир ведущей части связан штоком 8 с поршнем 9, расположенном в камере 10, заполненной в винченной в корпусе втулке 11. В рабочей части камеры 10 установлен на поршне 8 пирозаряд 12 для выброса рабочего органа 4. Дополнительный многократный шарнирный параллелограмм закреплен на корпусе с помощью двух шарниров, установленных в прорези 13 выступа 14. Прорезь 13 выполнена перпендикулярно полости 7. На поражающем органе 4 установлен датчик достижения цели, выполненный в виде штыря 15, на конце которого закреплен пьезоэлемент 16, который через усилитель электрически связан с пирозарядом для выброса поражающего органа 4.

Заявляемый снаряд наводится на цель и с помощью любого метательного зарядного или беззарядного устройства метается в ее сторону. В дальнейшем слежение и наведение на цель осуществляется автоматической системой самонаведения, установленной в поражающем органе. При достижении снарядом цели сначала с ней сталкивается пьезоэлемент, который от удара вырабатывает ток. Этот ток усиливается усилителем и инициирует взрыв пирозаряда. Образующиеся при взрыве газы давят на поршень 9 и перемещают его по камере 10 от закрепленного в корпусе шарнира основного многократного шарнирного параллелограмма. Поршень 9 через шток 8 тянет за собой свободный шарнир ведущей части 5, сводя ее. Одновременно с ведущей частью сводятся все звенья ведомой части 6. Поскольку за одно и то же время поражающий орган проходит расстояние в n раз (где n - число звеньев ведомой части) большее, чем поршень 9, значит и скорость поражающего органа V2 будет в n раз больше скорости поршня V1.

V2=n*V1

Высокая скорость выброса поражающего органа обуславливает его высокую кинетическую энергию, а, следовательно, и высокую поражающую способность.

По сравнению с прототипом заявляемый заряд обладает большей поражающей способностью. Во-первых, благодаря использованию камеры с поршнем, соединение поршня с поражающим органом многократным шарнирным параллелограммом увеличивается скорость поражающего органа. Во-вторых, благодаря датчику достижения цели обеспечивается точный момент выброса поражающего органа. В прототипе же момент выброса поражающего органа определяется визуально, и поэтому велика вероятность несвоевременного выброса поражающего органа. При преждевременных выбросах теряется часть кинетической энергии. При запоздалых выбросах снаряд сначала рикошетит от цели, а затем происходит выброс поражающего органа мимо цели.

По сравнению с современными системами ведения боевых действий в космосе, например, лазерное оружие, заявляемый снаряд отличается простотой и дешевизной. Действительно, для осуществления боевых действий лазерной установкой и ее системами необходимо произвести в космосе взрыв атомной бомбы. Мощный световой поток от взрыва поглощает лазерная установка, превращая его в лазерный луч. Осуществление подобного метода ведения боевых действий влечет колоссальные затраты.

Повышение скорости поражающего органа в заявляемом решении по сравнению с прототипом подтверждается следующим упрощенным расчетом.

Максимальное давление взрывных газов в прототипе примерно равно давлению форсирования (250-500 кг/см²). В заявляемом же решении благодаря замкнутому пространству камеры с поршнем оно в 6-10 раз больше (см. «Наставление по стрелковому делу», Министерство обороны, 1973 г., стр. 6-8). Время действия взрывных газов на поражающий орган в прототипе очень мало и практически равно времени формирования. В заявляемом же решении время действия взрывных газов на поршень примерно в 10 раз больше времени формирования и равно периоду от начала форсирования до поражения цели.

Задаваясь следующими условиями:

- отношение количества параллелограммов в ведомой части к количеству параллелограммов в ведущей части равно n=9;

- масса поршня равна массе поражающего органа m nop = m орг = m о;

- массой многократного шарнирного параллелограмма пренебрегаем, так как масса поршня заведомо завышена;

- площади сечения поршня и поражающего органа равны S пор = S орг = S о.

Составляем уравнения:

где: Р пр - давление взрывных газов в прототипе, равное примерно 400 кг/см2

t пр - время действия давления взрывных газов на поражающий орган в прототипе

Р заяв - давление взрывных газов в заявляемом решении, равное примерно 2800 кг/см2

t заяв - время действия взрывных газов на поршень в заявляемом решении равно примерно 10 t пр

Подставляя численные значения и выражая одни величины через другие в уравнениях 1 и 2, получим:

Деля уравнение 2 на уравнение 1 получим:

Преобразуя, получаем:

Таким образом, скорость поражающего органа в заявляемом решении примерно в 60 раз больше скорости поражающего органа в прототипе.

Изобретение предназначено для использования в боевой космической технике для поражения летательных аппаратов. Технический результат - повышение поражающей способности. Cнаряд для поражения летательных аппаратов состоит из корпуса, поражающего органа и пирозаряда для выброса поражающего органа. Снаряд снабжен дополнительным многократным шарнирным параллелограммом, установленным перпендикулярно к основному многократному шарнирному параллелограмму. Поражающий орган снабжен датчиком достижения цели и связан с корпусом через дополнительный многократный шарнирный параллелограмм. Датчик достижения цели выполнен виде штыря, на конце которого закреплен пьезоэлемент. Упомянутый датчик выполнен с возможностью вырабатывания электрического тока при ударе с целью инициирования взрыва пирозаряда. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Cнаряд для поражения летательных аппаратов, состоящий из корпуса, поражающего органа, пирозаряда для выброса поражающего органа, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным многократным шарнирным параллелограммом, установленным перпендикулярно к основному многократному шарнирному параллелограмму, при этом поражающий орган снабжен датчиком достижения цели и связан с корпусом через дополнительный многократный шарнирный параллелограмм, при этом датчик достижения цели выполнен виде штыря, на конце которого закреплен пьезоэлемент, выполненный с возможностью вырабатывания электрического тока при ударе с целью инициирования взрыва пирозаряда.

2. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что ведущая часть многократного шарнирного параллелограмма связана с поршнем, установленным в камере корпуса, в рабочей части которой помещен пирозаряд для выброса поражающего органа.