Способ стрельбы ракетным выстрелом и ракетный выстрел, реализующий его Российский патент 2022 года по МПК F41F3/04 

Предлагаемое изобретение относится к военной технике, а именно, к способам стрельбы снарядами и ракетами носимых комплексов вооружения из пусковых труб (контейнеров), содержащих заднюю крышку, сбрасываемую при выстреле за счет воздействия продуктов сгорания ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ).

Удовлетворение современных требований по дальности боевого применения и мощности воздействия по цели, а также дальнейшее их увеличение требует применения все более мощных стартовых двигателей, являющихся причиной ряда неблагоприятных факторов, воздействующих на стрелка и другой личный состав, взаимодействующий с ним в бою. Наиболее значимым неблагоприятным фактором при стрельбе из современных носимых комплексов ракетного вооружения является ударная волна, образующаяся при вскрытии задней крышки пусковой трубы (контейнера) продуктами сгорания ракетного двигателя и которая по своим характеристикам близка к предельно допустимым уровням. Ударная волна такой интенсивности оказывает влияние на безопасность оператора и его психофизическое состояние, следовательно, на эффективность применения комплекса вооружения, особенно управляемого вооружения, когда оператору после воздействия ударной волны выстрела приходится управлять ракетой на траектории. Помимо ударной волны к неблагоприятным факторам при стрельбе также относятся опасные зоны за задним срезом пусковой трубы по разлету отделяющихся элементов и температурному воздействию на стрелка-оператора и другого личного состава.

Указанные недостатки частично устранены в способе стрельбы ракетным выстрелом и ракетном выстреле, описанном в патенте на изобретение РФ №2082930 от 27.06.97 г., и выбранный нами в качестве прототипа.

Способ стрельбы ракетным выстрелом включает срабатывание заряда ракетного двигателя после инициирования воспламенителя, вскрытие сопловых заглушек ракетного двигателя и отделение задней крышки пусковой трубы продуктами сгорания ракетного двигателя, разгон снаряда по пусковой трубе в противоположном задней крышке направлении. Ракетный выстрел содержит пусковую трубу с задней крышкой, в которой помещены снаряд и ракетный двигатель твердого топлива, снабженный воспламенителем и сопловым блоком, в отверстиях которого установлены сопловые заглушки, при этом на торце пусковой трубы выполнен расширяющийся раструб, а задняя крышка заглублена в пусковую трубу. Крышка может быть установлена во входном сечении расширяющегося раструба.

Данные способ стрельбы и ракетный выстрел повышают безопасность стрельбы за счет снижения ударной волны. Однако, их недостатками являются ограничения по мощности применяемых РДТТ, т.к. не в полной мере обеспечивается снижение ударной волны выстрела и уменьшение опасной зоны разлета отделяющихся элементов за задним срезом пусковой трубы, а также опасной зоны температурного воздействия на стрелка-оператора. Ограничения по мощности применяемых стартовых или вышибных РДТТ снижает эффективность комплексов ракетного вооружения, т.к. при этом уменьшается дальность боевого применения и могущество воздействия на цели.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности и безопасности выстрела при использовании мощных РДТТ.

Поставленная задача решается способом стрельбы ракетным выстрелом, включающим срабатывание заряда ракетного двигателя после инициирования воспламенителя, вскрытие сопловых заглушек ракетного двигателя и отделение задней крышки пусковой трубы продуктами сгорания ракетного двигателя, разгон снаряда по пусковой трубе в противоположном задней крышке направлении, при этом новым является то, что после инициирования воспламенителя часть продуктов сгорания воспламенительного состава поступает в полость, образованную задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком ракетного двигателя, и под воздействием этих продуктов сгорания вскрывают и отделяют заднюю крышка пусковой трубы, другую часть продуктов сгорания воспламенительного состава направляют в камеру сгорания ракетного двигателя, воспламеняют заряд и осуществляют вскрытие сопловых заглушек ракетного двигателя после отделения задней крышки пусковой трубы.

Способ стрельбы реализуется ракетным выстрелом, содержащем пусковую трубу с задней крышкой, в которой помещены снаряд и ракетный двигатель твердого топлива, снабженный воспламенителем и сопловым блоком, в отверстиях которого установлены сопловые заглушки, при этом новым является то, что воспламенитель выполнен в виде установленного на сопловом блоке корпуса с полостью для размещения воспламенительного состава, которая газодинамически связана через расходные отверстия с камерой сгорания ракетного двигателя и с полостью, образованной задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком, причем в расходных отверстиях газодинамической связи с полостью, образованной задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком, герметично установлены разрушаемые перегородки, которые выполнены ослабленными, по сравнению с сопловыми заглушками. Разрушаемые перегородки могут быть выполнены в виде мембран, пробок или колпачков из легкосгораемого материала. Кроме того, разрушаемые перегородки могут быть выполнены в виде гермовводов, используемых для подачи электрического импульса на электровоспламенитель.

Действительно, вскрытие и отделение задней крышки давлением части продуктов сгорания воспламенителя до вскрытия сопловых заглушек ракетного двигателя, обеспечивает снижение ударной волны, воздействующей на оператора и другой личный состав, т.к. вскрытие и отделение задней крышки осуществляется при меньшем газоприходе, чем если бы вскрытие и отделение задней крышки происходило продуктами сгорания работающего ракетного двигателя от воспламенителя и воспламенившегося заряда с более значительным газоприходом через вскрывшиеся сопла. Выполнение воспламенителя в виде корпуса с полостью для размещения воспламенительного состава и размещение его на сопловом блоке позволяют приблизить полость с воспламенительным составом к полости, образованной задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком. Обеспечение дополнительной газодинамической связи полости с воспламенительным составом (помимо газодинамической связи этой полости с полостью камеры сгорания с зарядом твердого топлива) с полостью, образованной задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком, обеспечивает возможность направить часть продуктов сгорания воспламенителя после разрушения ими перегородок на вскрытие и отделение задней крышки. Перекрытие расходных отверстий газодинамической связи герметичными перегородками, разрушаемыми при срабатывании воспламенительного состава, обеспечивает герметизацию ракетного двигателя в условиях хранения. Выполнение этих перегородок разрушаемыми и ослабленными, по сравнению с сопловыми заглушками ракетного двигателя, позволяет направить часть продуктов сгорания воспламенителя в полость, примыкающую к внутренней поверхности задней крышки, до вскрытия сопловых заглушек ракетного двигателя. Задержка между вскрытием с последующим отделением задней крышки и срабатыванием ракетного двигателя (вскрытием сопел двигателя) обеспечивается конструкцией воспламенительного устройства, массой и составом воспламенительной навески, площадью и количеством расходных отверстий дополнительной газодинамической связи, усилиями (давлениями) вскрытия разрушаемых перегородок и сопловых заглушек и подбирается расчетно-экспериментальным путем. Вскрытие задней крышки продуктами сгорания воспламенителя сопровождается звуковым эффектом (хлопком), который значительно слабее, чем звуковой эффект от вскрытия задней крышки если бы она вскрывалась под действием продуктов сгорания работающего ракетного двигателя. Незначительный звуковой эффект от срабатывания воспламенителя и вскрытия задней крышки давлением от части продуктов его сгорания, воздействуя на слуховой аппарат стрелка-оператора и другого личного состава, вызывает у них срабатывание так называемого акустического рефлекса. Акустический рефлекс - это защитное приспособление слухового аппарата человека на внешнее раздражение звуком, обеспечивающее снижение восприятия последующего интенсивного звука (см. А. Стенли, Гельфанд. Слух-М, Медицина, 1984 г). Акустический раздражитель (в нашем случае звуковой хлопок от вскрытия задней крышки продуктами сгорания воспламенителя) вызывает у оператора и другого личного состава акустический рефлекс, снижающий уровень восприятия импульсного шума от последующего срабатывания ракетного двигателя при вскрытии его сопловых заглушек. Так как энергия части продуктов сгорания воспламенителя значительно меньше, чем энергия продуктов сгорания работающего двигателя, то при вскрытии задней крышки образуется ударная волна значительно меньшей величины, по сравнению с тем, если бы крышка вскрывалась от работающего двигателя с вскрывшимися соплами. При этом дальность разлета крышки уменьшается, т.е. уменьшается опасная зона разлета. Учитывая то, что вскрытие сопловых заглушек ракетного двигателя начинается после вскрытия и отделения задней крышки, то мощная струя работающего двигателя с вылетающими сопловыми заглушками не имеют возможности отражаться от задней крышки в сторону стрелка-оператора, что повышает его безопасность.

Предложенное техническое решение поясняется графическими материалами - фиг. 1, 2 и 3. На фиг. 1 схематично изображен общий вид ракетного выстрела, на фиг. 2 изображен фрагмент ракетного выстрела (вид С на фиг. 1) в увеличенном масштабе. На фиг. 3 схематично изображено выполнение газодинамической связи полости воспламенительного состава с полостью, образованной задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком ракетного двигателя, в соответствии с п. 6 формулы.

Ракетный выстрел включает снаряд 1, ракетный двигатель 2 с зарядом твердого топлива 3. Снаряд и ракетный двигатель установлены в пусковой трубе 4, задний торец которой закрыт задней крышкой 5. Воспламенитель ракетного двигателя выполнен в виде корпуса 6, установленного на сопловом блоке 7. Полость корпуса 6 заполнена навеской воспламенительного состава 8, для инициирования которой используется электровоспламенитель (электроинициатор) 9. В качестве воспламенительного состава может использоваться, например, дымный ружейный порох. Расходные отверстия 10 газодинамически соединяют полость для размещения воспламенительного состава с камерой сгорания ракетного двигателя, в которой размещен заряд твердого топлива 3. Для исключения просыпания через расходные отверстия 10 воспламенительного состава данные отверстия закрывают, например, легкосгораемыми нитропленкой, патронной бумагой, фольгой, либо навеску размещают в миткалевом картузе. Также полость для размещения воспламенительного состава дополнительно, через расходные отверстия 11 газодинамически связана с полостью 12, образованной задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком ракетного двигателя (данная полость образована внутренней поверхностью 13 задней крышки 5 и наружной поверхностью соплового блока 7). Расходные отверстия 11 первоначально герметично перекрыты разрушаемыми перегородками 14, выполненными ослабленными, по сравнению с сопловыми заглушками 15 ракетного двигателя (разрушаемые перегородки вскрываются раньше, чем сопловые заглушки). Разрушаемые перегородки 14 могут выполняться в виде вклеиваемых мембран, колпачков, пробок и т.д. Задняя 5 и передняя 16 крышки могут крепиться к пусковой трубе 4, например, с помощью гаек 17. Герметизация торцов пусковой трубы 4 обеспечивается, к примеру, с помощью резиновых колец 18. Механизм удержания снаряда 1 в пусковой трубе 4 может быть выполнен, например, в виде срезных элементов 19. На фиг. 2 позицией 11 обозначены расходные отверстия, в которых размещены разрушаемые гермовводы 20 (например, провода, залитые герметизирующим составом). Провода электровоспламенителя обозначены позицией 21, а позицией 22 обозначен миткалевый картуз для навески воспламенительного состава. Не указанные в описании узлы и элементы, необходимые для функционирования выстрела, могут выполняться как в выстреле, принятом за прототип.

Осуществление способа стрельбы и срабатывание выстрела происходит следующим образом. При подаче стрелком-оператором электрического импульса на электровоспламенитель 9 он инициирует воспламенительный состав 8. Продукты сгорания воспламенителя через расходные отверстия 10 корпуса 6 поступают в полость камеры сгорания ракетного двигателя 2, в которой расположен заряд твердого топлива 3. Одновременно с этим часть продуктов сгорания воспламенителя вскрывает перегородки 14, через расходные отверстия 11 поступает в полость 12 и воздействуя давлением на внутреннюю поверхность 13 задней крышки 5 вскрывает и отделяет последнюю от пусковой трубы 4. При варианте исполнения разрушаемых перегородок 14 в виде гермовводов 20, их вскрытие происходит аналогично вскрытию разрушаемых перегородок 14 и открытие отверстий 11. Так как вскрытие задней крышки 5 осуществляется частью продуктов сгорания воспламенителя, газоприход которых через отверстия 11 значительно меньший, чем если бы вскрытие крышки 5 осуществлялось продуктами сгорания работающего ракетного двигателя, истекающими через сопловые отверстия, то дальность разлета крышки будет незначительной. Вскрытие задней крышки 5 сопровождается относительно слабым хлопком, вызывающим у стрелка-оператора и другого личного состава срабатывание акустического рефлекса. Параллельно происходит воспламенение заряда твердого топлива 3 и при достижении определенного давления в камере сгорания ракетного двигателя происходит вскрытие сопловых заглушек 15 и истечение продуктов сгорания через сопловые отверстия соплового блока 7. Учитывая то, что вскрытие сопловых заглушек 15 происходит после вскрытия задней крышки 5, сопровождаемого срабатыванием при этом у стрелка-оператора и другого личного состава акустического рефлекса, существенное импульсное шумовое воздействие от вскрытия сопловых заглушек воспринимается стрелком-оператором и другим личным составом значительно легче. Так как к этому моменту задняя крышка 5 уже отделилась от пусковой трубы 4, то продукты сгорания работающего двигателя совместно с вылетающими сопловыми заглушками не будут ее ускорять и отражаться в сторону стрелка-оператора. После вскрытия сопловых заглушек 15 появляется сила тяги ракетного двигателя, под действием которой происходит срезание элементов 19 и снаряд 1, выталкивая своей передней частью переднюю крышку 16, покидает пусковую трубу 4.

Таким образом предложенные способ стрельбы ракетным выстрелом и ракетный выстрел, реализующий его, позволяют повысить эффективность и безопасность применения выстрела за счет: возможности использования в составе выстрела более мощных РДТТ, позволяющих увеличить дальность боевого применения и могущество воздействия снаряда на цели; снижения воздействия ударной волны выстрела от вскрытия задней крышки на стрелка-оператора и другой личный состав, взаимодействующий с ним в бою; уменьшения опасной зоны разлета задней крышки и температурного воздействия на стрелка оператора при отражении продуктов сгорания от нее; снижения психофизического напряжения стрелка-оператора при срабатывании РДТТ за счет предварительного воздействия на него хлопка от вскрытия продуктами сгорания воспламенителя задней крышки и вызывающего у стрелка-оператора срабатывание акустического рефлекса. Снижение психофизического напряжения особенно важно для стрелков-операторов носимых управляемых ракетных комплексов, когда после выстрела ему необходимо наводить снаряд (ракету) на цель.

Способ стрельбы ракетным выстрелом, при котором перед срабатыванием ракетного двигателя инициируют воспламенитель, одной частью продуктов сгорания заряда которого вскрывают и удаляют заднюю крышку пусковой трубы, второй частью продуктов сгорания вскрывают сопловые заглушки и воспламеняют заряд ракетного двигателя. Вскрытие сопловых заглушек ракетного двигателя производят после отделения задней крышки пусковой трубы. Ракетный выстрел для обеспечения способа содержит пусковую трубу с задней крышкой, снаряд с ракетным двигателем. Ракетный двигатель содержит сопловой блок, сопла которого закрыты сопловыми заглушками, и воспламенитель. Воспламенитель соединен отверстиями газодинамической связи с полостью, образованной задней крышкой и сопловым блоком и полостью между зарядом и сопловым блоком двигателя. В отверстиях газодинамической связи с полостью, образованной задней крышкой и сопловым блоком, установлены разрушаемые перегородки. Перегородки выполнены ослабленными по сравнению с сопловыми заглушками. Технический результат - повышение эффективности и безопасности выстрела при использовании мощных РДТТ. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ стрельбы ракетным выстрелом, включающий срабатывание заряда ракетного двигателя после инициирования воспламенителя, вскрытие сопловых заглушек ракетного двигателя и отделение задней крышки пусковой трубы продуктами сгорания ракетного двигателя, разгон снаряда по пусковой трубе в противоположном задней крышке направлении, отличающийся тем, что после инициирования воспламенителя часть продуктов сгорания воспламенительного состава поступает в полость, образованную задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком ракетного двигателя, и под воздействием этих продуктов сгорания вскрывают и отделяют заднюю крышку пусковой трубы, другую часть продуктов сгорания воспламенительного состава направляют в камеру сгорания ракетного двигателя, воспламеняют заряд и осуществляют вскрытие сопловых заглушек ракетного двигателя после отделения задней крышки пусковой трубы.

2. Ракетный выстрел, содержащий пусковую трубу с задней крышкой, в которой помещены снаряд и ракетный двигатель твердого топлива, снабженный воспламенителем и сопловым блоком, в отверстиях которого установлены сопловые заглушки, отличающийся тем, что воспламенитель выполнен в виде установленного на сопловом блоке корпуса с полостью для размещения воспламенительного состава, которая газодинамически связана через расходные отверстия с камерой сгорания ракетного двигателя, и с полостью, образованной задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком, причем в расходных отверстиях газодинамической связи с полостью, образованной задней крышкой пусковой трубы и сопловым блоком, герметично установлены разрушаемые перегородки, которые выполнены ослабленными по сравнению с сопловыми заглушками.

3. Ракетный выстрел по п. 2, отличающийся тем, что разрушаемые перегородки выполнены в виде мембран.

4. Ракетный выстрел по п. 2, отличающийся тем, что разрушаемые перегородки выполнены в виде колпачков из легкосгораемого материала.

5. Ракетный выстрел по п. 2, отличающийся тем, что разрушаемые перегородки выполнены в виде пробок.

6. Ракетный выстрел по п. 2, отличающийся тем, что разрушаемые перегородки выполнены в виде гермовводов, используемых для подачи электрического импульса на электровоспламенитель.