РАКЕТА ДЛЯ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЛАКА Российский патент 2020 года по МПК A01G15/00 F42B12/48 

Изобретение относится к устройствам для воздействия на атмосферные явления, а более конкретно - к метеорологическим ракетам для рассеивания в облаках аэрозоля, генерируемого при сгорании пиротехнических шашек активного дыма, с целью внесения льдообразующих ядер в активную часть растущего градового облака, которая питает градовую ячейку.

Уровень данной области техники характеризует ракета для активного воздействия на облака, описанная в патенте RU 2485762, A01G 15/00, F42B 12/36, 2013 г, содержащая головную часть с канальными и торцевыми шашками пиротехнического заряда активного дыма запрессованные в алюминиевом корпусе, сообщающиеся с дымовыходными отверстиями и закрытые обтекателем, где размещен лучевой капсюль-детонатор, взаимодействующий с распределенными ленточными зарядами взрывчатого вещества механизма самоликвидации, газораспределительные решетки, расположенные между раздельными частями канальной шашки, двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого через ресивер сообщается с центральной электровоспламенительной втулкой соплового блока, несущего на обечайке аэродинамические лопасти.

Недостатками известной ракеты являются:

- ограничение радиуса действия вследствие относительно малой дальности полета в сравнении с массой и габаритными размерами;

- неравномерное распределение генерируемого дыма через дымовыводные отверстия в корпусе головной части и ее сопловой блок, что снижает эффективность обработки облака.

Известна ракета для активного воздействия на облака, содержащая головную часть, корпус которой изготовлен из бумажно-бакелитового материала, с канальными шашками пиротехнического заряда активного дыма, запрессованными в алюминиевые корпуса, причем каналы шашки забронированы газопроницаемыми асбестовыми трубками, и разделенными газораспределительными решетками, сообщающимися с кольцевыми рядами дымовыводных отверстий в корпусе с суммарным проходным сечением дымовыводных отверстий, равным 27-33-кратной степени диафрагмирования активной поверхности шашек пиротехнического заряда, генерирующую функциональный дым, закрытую обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом и в котором размещены сдублированные лучевые капсюли-детонаторы, взаимодействующие с распределенными ленточными зарядами взрывчатого вещества механизма самоликвидации, а также двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого через ресивер сообщается с центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, несущего аэродинамические лопасти, описанная в патенте RU 2541586, A01G 15/00, F42B 12/36, F42B 12/46, 2015 г, которая по числу совпадающих признаков и технической сущности выбрана в качестве наиболее близкого аналога предложенной конструкции ракеты.

Для запуска ракеты с пусковой установки подается электрический импульс на электрокапсюльную втулку, при срабатывании которой формируется форс пламени, направленный посредством огнепередаточной трубки на узел воспламенения шашек реактивного двигателя. Газообразные продукты горения шашек поступают в сопловой блок, где динамично выбрасываются струями в атмосферу, развивая тяговое усилие. При достижении усилия тяги, достаточного для отжатая стопора пусковой установки, ракета сходит с направляющих и стартует под действием реактивной струи соплового блока. Ракета, после ее разгона работой реактивного двигателя, по инерции летит по определенной баллистической траектории, по которой входит в обрабатываемое облако, с минимальным склонением к горизонту. Далее тепловым факелом, формируемым при сгорании усилительного заряда, воспламеняются канальные шашки и монолитная шашка активного дыма головной части ракеты. В процессе горения шашек генерируется аэрозоль, включающий мелкодисперсный льдообразующий реагент, который служит в качестве активных ядер кристаллизации влаги. Генерируемый аэрозоль через газораспределительные отверстия поперечными струями выбрасывается в обрабатываемое облако для образования кристаллов льда, которые выпадают в виде атмосферных осадков. По окончании сгорания шашки активного дыма воспламеняется усилительный заряд инициирования капсюля-детонатора ленточного заряда механизма самоликвидации. Продольные ленточные заряды взрывчатого вещества системы самоликвидации, распределенные вдоль корпуса ракеты, при подрыве создают направленные к центру встречные потоки осколков, которые взаимно дробятся при встрече с потерей кинетической энергии, а кольцевые ленточные заряды дробят наиболее массивные части ракет на фрагменты, не имеющие убойной силы.

Заполнение обтекателя насыпным металлическим материалом служит для увеличения дальности полета ракеты в обрабатываемом облаке за счет стабилизации траектории ее полета в результате смещения центра масс от центра давления, что имеет особое значение при выгорании реактивного топлива. По окончании самоликвидации ракеты насыпной металлический материал рассыпается в пространстве, не представляя практической опасности живым организмам.

Отличительные признаки известного технического решения обеспечили функционирование ракеты по распределению активного дыма непосредственно на месте его генерирования, обеспечив формирование мелкодисперсной фракции целевого аэрозоля в форме газодинамических трасс.

Недостатками известной ракеты являются:

1. Конструкция корпуса головной, части изготовленная из бумажно-бакелитового материала, по прочностным характеристикам не позволяет прессовать льдообразующий состав непосредственно в корпус (давление прессования 1200÷1800 кг/см²).

2. Алюминиевый корпус канальных шашек пиротехнического заряда активного дыма при срабатывании механизма самоликвидации деформируется и не подвергается разрушению, что приводит к экологическому загрязнению окружающей среды и к особо опасным факторам для живых организмов в районе действия ракеты.

3. Использование в канальных шашках активного дыма газопроницаемых асбестовых трубок, в качестве бронировки каналов, способствует появлению неравномерного разгорания канала, не обеспечивающее стабильный расход льдообразующих ядер по всей трассе полета ракеты в обрабатываемом облаке.

4. Для создания оптимальных условий функционирования известной ракеты необходимы дополнительные конструктивные элементы, в том числе:

- наличие газораспределительных решеток, которые во избежание перекрытия газовыходных отверстий в корпусе должны быть зафиксированы в строго определенном положении;

- узел герметизации, для исключения прохода продуктов сгорания шашек активного дыма к механизму самоликвидации ракеты до окончания горения шашки-замедлителя.

Введение дополнительных конструктивных элементов приводит к снижению надежности функционирования системы, повышению себестоимости ракеты.

Достигнутым техническим результатом заявляемого изобретения является повышение функциональной надежности, безопасности и эффективности основного действия, за счет новых конструктивных решений, позволяющих прессовать льдообразующий состав непосредственно в корпус головной части ракеты, сохраняющего при этом прочность корпуса, но дробящегося в процессе самоликвидации ракеты, а также создание равномерного, стабильного расхода льдообразующих ядер йодистого серебра по всей трассе, и сопутствующем увеличении дальности полета ракеты в обрабатываемом облаке.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной ракете для активного воздействия на облака, содержащей головную часть с шашками пиротехнического заряда активного дыма, закрытую обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом и в котором в нижней части размещен коллектор с элементами инициирования ленточного заряда взрывчатого вещества механизма самоликвидации, а также двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого инициируется центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, несущего аэродинамические лопасти, согласно изобретению канальная шашка активного дыма запрессована непосредственно в корпус головной части, изготовленного из ткано-бакелитового материала, причем канал шашки бронирован бумажной трубкой толщина стенки которой 1,5-1,7 мм, а соотношение диаметров газовыходных отверстий в головной части, диаметра газовыходного отверстия в двигателе и диаметра канала шашки активного дыма составляет 2,0:1,5:1,0.

Отличительные признаки предложенного технического решения значительно упрощают конструкцию ракет для воздействия на облака в сравнении с известными, снижают себестоимость ее изготовления, одновременно повышая надежность и эффективность действия по назначению.

Запрессовка канальной шашки активного дыма непосредственно в корпус головной части, исключает необходимость дополнительной обечайки в виде алюминиевого корпуса, способствует надежности ее фиксации.

Изготовление корпуса головной части из тканно-бакелитового материала увеличивает прочность конструкции, гарантировано обеспечивая безопасность от разрушения, в процессе прессования, при максимальном давлении запрессовки льдообразующего состава.

Бумажная трубка бронирующая канал шашки активного дыма имеет толщину 1,5-1,7 мм, что обеспечивает ее равномерное сгорание с обеих торцов шашки и гарантируя равномерное выделение льдообразующих ядер по всей трассе полета ракеты из двух зон горения: через газовыходные отверстия в корпусе головной части и газовыходные отверстия соплового блока.

Соотношение диаметров газовыходных отверстий в головной части, диаметра газовыходного отверстия в двигателе и диаметра канала шашки активного дыма рассчитано по критерию максимальной эффективности математическим моделированием, подтверждено практическими испытаниями, обеспечивая равномерный выход льдообразующих ядер при оптимальном диафрагмировании в зонах горения.

Образование льдообразующих ядер происходит в двух зонах горения: на стыке торцевой и канальной шашек активного дыма и с обратного торца канальной шашки. Соотношение площади горения состава и площади газовыходных отверстий в обеих зонах одинаково пропорциональное и соотносятся как 1 к 30, что обеспечивает постоянный максимальный выход ядер в обеих зонах горения.

Предлагаемая компоновка и конструктивное соотношение шашек в каждой секции реактивного двигателя создают последовательно два режима работы: энергетический при горении заряда баллистного топлива, обеспечивающий ракете тягу, и инерционный, при горении шашки пиротехнического сопроводителя - замедлителя, когда ракета движется по баллистической траектории, гравитационно склоняясь в сторону нулевой изотермы в облаке.

Проводя сопоставительный анализ предлагаемой ракеты с выявленными аналогами уровня техники, можно сделать вывод, что совокупность существенных признаков достаточна для достижения новизны полученного результата, поставленная задача решена новым эффектом сочетания суммы признаков, а с учетом оптимизации технологии сборки и упрощения конструкции ракеты, с возможностью промышленного серийного производства, изобретение соответствует критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет иллюстративное значение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков. На чертеже схематично изображен общий вид ракеты.

Ракета для активного воздействия на облака включает последовательно смонтированные в корпусе сопловой блок 1 с электрокапсюльной втулкой и с аэродинамическим оперением 9, две секции I и II реактивного твердотопливного двигателя, головную часть III с запрессованным функциональном зарядом и обтекателем.

Каждая секция I и II реактивного твердотопливного двигателя последовательно включает пороховой усилитель 7 и 8, заряд баллиститного топлива 3 и 5, шашку пиротехнического сопроводителя - замедлителя 4 и 6, в совокупности образуя двухрежимный реактивный двигатель. Во второй секции реактивного двигателя установлена несгораемая дополнительная диафрагма 10.

Функциональный заряд головной части III выполнен в виде канального и торцевого заряда льдообразующего пиротехнического состава торцевого горения 11 и 12, примыкающего через коллектор 13 к обтекателю 14 и перекрывая его.

В коллектор 13 вмонтированы капсюли-детонаторы 15, которые инициируют срабатывание ленточных зарядов взрывчатого вещества 16, расположенных симметрично по всей длине корпуса ракеты.

Обтекатель 14 заполнен насыпным металлическим материалом, который служит для балансировки и стабилизации ракеты в полете.

Принципиальная схема функционирования заявляемой ракеты заключается в следующем:

Ракета устанавливается в пусковую установку, с которой подается электрический импульс на электровоспламенитель, расположенный в сопловом блоке 1. Электровоспламенитель срабатывает и воспламеняет пороховой усилитель 2, который создает необходимые физические параметры для надежного воспламенения и горения заряда баллиститного топлива первой секции реактивного двигателя.

Одновременно воспламеняется шашка пиротехнического сопроводителя-замедлителя 4, исключающая преждевременное и обеспечивающая своевременное включение двигателя второй секции. Горение шашки на 4-6 сек дольше, чем горение заряда баллиститного топлива 3.

По окончании горения шашки пиротехнического сопроводителя-замедлителя срабатывает пороховой усилитель 7, расположенный в верхней части шашки 4 и одновременно воспламеняет заряд баллиститного топлива 5 и шашку пиротехнического сопроводителя-замедлителя 6.

Далее тепловым факелом, формируемым при сгорании шашки 6, воспламеняется усилительный заряд 8, инициирующий передачу импульса температуры и давления на головную часть ракеты, воспламеняя заряд льдообразующего пиротехнического состава шашек канального и торцевого горения 11 и 12. Продукты сгорания состава истекают через газовыходные отверстия в корпусе головной части и через диафрагму в отработавшие к тому времени секции реактивного двигателя, через сопловые отверстия соплового блока 1, попадают в обрабатываемое облако.

В переохлажденных облаках на диспергированных частичках из йодида серебра происходит образование кристалликов льда, которые выпадают в виде атмосферных осадков.

По окончании сгорания зарядов льдообразующего пиротехнического состава импульс температуры и давления передается на капсюль-детонатор 15, расположенный в коллекторе 13. Детонационная волна от сработавшего капсюля-детонатора 15 инициирует взрыв ленточных зарядов взрывчатого вещества 16, расположенных симметрично, с двух сторон, по всей длине корпуса ракеты. Ракета разрушается на безопасные осколки, метаемые встречно вовнутрь и дополнительно дробящиеся при этом без образования поражающих элементов, опасных для живых организмов в районе проведения запуска ракеты.

Стендовые и натурные испытания образцов предлагаемой ракеты подтвердили целесообразность использования конструктивных изменений существующей ракеты.

Остаточное давление, образуемое продуктами сгорания льдообразующего состава в корпусе реактивного двигателя способствует снятию «донного» давления, образующегося за сопловым блоком летящей по инерции ракеты, что увеличивает эффективный радиус действия ракеты до 10%.

Изобретение относится к метеорологическим ракетам для рассеивания в облаках аэрозоля, генерируемого при сгорании пиротехнических шашек активного дыма с целью внесения льдообразующих ядер в активную часть растущего градового облака, которая питает градовую ячейку. Ракета для активного воздействия на облака содержит головную часть с шашками пиротехнического заряда активного дыма. Головная часть закрыта обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом, и в котором в нижней части размещен коллектор с элементами инициирования ленточного заряда взрывчатого вещества механизма самоликвидации. Ракета имеет двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого инициируется центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, несущего аэродинамические лопасти. Канальная шашка активного дыма запрессована непосредственно в корпус головной части, изготовленный из ткано-бакелитового материала. Канал шашки бронирован бумажной трубкой со стенкой, имеющей толщину 1,5-1,7 мм. Соотношение диаметров газовыходных отверстий в головной части, диаметра газовыходного отверстия в двигателе и диаметра канала шашки активного дыма составляет 2,0:1,5:1,0. Обеспечивается повышение функциональной надежности, безопасности и эффективности основного действия за счет возможности прессования льдообразующего состава непосредственно в корпус головной части ракеты, создания равномерного, стабильного расхода льдообразующих ядер йодистого серебра по всей трассе и сопутствующего увеличения дальности полета ракеты в обрабатываемом облаке. 1 ил.

Ракета для активного воздействия на облака, содержащая головную часть с шашками пиротехнического заряда активного дыма, закрытую обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом, и в котором в нижней части размещен коллектор с элементами инициирования ленточного заряда взрывчатого вещества механизма самоликвидации, а также двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого инициируется центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, несущего аэродинамические лопасти, отличающаяся тем, что канальная шашка активного дыма запрессована непосредственно в корпус головной части, изготовленный из ткано-бакелитового материала, причем канал шашки бронирован бумажной трубкой, толщина стенки которой 1,5-1,7 мм, а соотношение диаметров газовыходных отверстий в головной части, диаметра газовыходного отверстия в двигателе и диаметра канала шашки активного дыма составляет 2,0:1,5:1,0.