Управляемый активно-реактивный снаряд с ракетно-прямоточным двигателем для артиллерийского орудия с нарезным стволом Российский патент 2023 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к военной технике, а именно к активно-реактивным артиллерийским снарядам, предназначенным для стрельбы из артиллерийских орудий с нарезным стволом калибром не менее 130 мм. Согласно изобретению, активно-реактивный снаряд содержит головной взрыватель, корпус боевой части, отсек управления и энергопитания снаряда, корпус двигательной установки, ведущий поясок и ракетно-прямоточный двигатель с системой увеличения объема камеры дожигания, которое также обеспечивает задержку раскрытия воздухозаборного устройства при запуске снаряда. Изобретение направлено на увеличение дальности полета активно-реактивного снаряда при сохранении его штатных габаритных размеров за счет увеличения в полете объема кольцевой камеры дожигания и задержки раскрытия воздухозаборного устройства кольцевого типа.

Известна конструкция АРС патента [RU 2493533 C1], в которой применяется кольцевая камера дожигания, расположенная вокруг корпуса газогенератора. В рассматриваемой конструкции применяется головной взрыватель, привинтная головка, корпус боевой части, ракетно-прямоточный двигатель, размещенный в кормовой части снаряда и содержащий газогенератор с зарядом твердого топлива и опорной решеткой, кольцевой воздухозаборник.

Недостатком рассматриваемой конструкции являются: неконтролируемость воспламенения заряда газогенератора из-за отсутствия специального агрегата воспламенения, малая длина камеры догорания газогенераторного газа, что приводит к снижению коэффициента полного сгорания продуктов сгорания и неэкономичности использования топлива, недополучение потенциальной реактивной тяги.

В качестве наиболее близкого аналога было выбрано изобретение [RU 2711208 C1]. В рассматриваемом изобретении применяется головной взрыватель, корпус боевой части, корпус двигательной установки, ведущий поясок и РПД с увеличивающейся в объеме камерой дожигания, которая обеспечивается задержку раскрытия кольцевого воздухозаборного устройства. Увеличение объема камеры дожигание происходит за счет раскручивания ее резьбы в канале нарезного артиллерийского орудия.

Недостатком данной конструкции является применение двух камер дожигания, что в свою очередь приводит к необходимости создания критического перепада давления между камерами дожигания. Из этого следует, что и давление поступающего воздуха в первую камеру дожигания должно быть в два раза больше давления воздуха для последующей камеры. В рамках габаритных ограничений такое условие выполнить практически невозможно. Следующим недостатком является габариты второй камеры дожигания, длина камеры не позволяет обеспечить полное догорание газогенераторного газа, а угловатый вход в сопло создает дополнительное сопротивление, создавая застойную зону обратных токов.

Технической задачей предлагаемой конструкции является увеличение дальности и точности стрельбы путем создания камеры дожигания с большим коэффициентом догорания газогенераторного газа в воздушном потоке, обеспечение плавного входа в сопло для уменьшения потерь удельного импульса и реализация односопловой схемы двигателя.

Данная техническая задача в рамках предлагаемого изобретения решается тем, что АРС содержит головной взрыватель, корпус боевой части, корпус отсека управления и энергопитания, корпус двигательной установки, раздвижной ракетно-прямоточный двигатель с газогенератором с зарядом твердого топлива и ведущий поясок. Ракетно-прямоточный двигатель состоит из секционного смесевого вкладного твердого топлива, металлического каркаса, воспринимающего осевые перегрузки твердого топлива, диафрагмы, форсуночного блока, соплового блока, кольцевой камеры дожигания с центральным телом, которое действует как устройство задержки раскрытия кольцевого воздухозаборника. Камера дожигания формируется центральным телом, связанным посредством резьбового соединения с форсуночным и сопловым блоками, и цилиндрической обечайкой, выполняющей роль элемента воздухозаборного устройства. Воздухозаборное устройство формируется сопловым блоком и цилиндрической обечайкой камеры дожигания при функционировании устройства увеличения объема камеры дожигания.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид активно-реактивного снаряда унитарного заряжания, фиг. 2 представлен общий вид активно-реактивного снаряда в рабочем положении при полете, на фиг. 3 - ракетно-прямоточный двигатель с устройством увеличения объема камеры дожигания и задержки открытия воздухозаборного устройства в положении до выстрела, на фиг. 4 - ракетно-прямоточный двигатель в рабочем положении.

Активно-реактивный снаряд унитарного заряжания (фиг. 1) включает в себя головной взрыватель 1, корпус боевой часть 2, отсек управления и энергопитания снаряда 3, ракетно-прямоточный двигатель 4, гильзу с метательным зарядом и капсюльной втулкой 5.

На фиг. 2 показан АРС в процессе полета с раскрывшимися рулями управления.

Ракетно-прямоточный двигатель (фиг. 3 и 4) состоит из следующих основных элементов: корпуса газогенератора 6, заряда твердого топлива 7, ведущего пояска 8, диафрагмы 9, форсуночного блока с резьбовыми отверстиями 10, центрального тела в виде штифта с наружной резьбой 11, цилиндрическая обечайка камеры дожигания 12, соплового блока 13. Элементы конструкции соединены между собой резьбовыми соединениями с необходимыми уплотнениями. Необходимо заметить, что резьбовое соединение элементов 10 и 11 подбирается таким образом, чтобы направление витков резьбы при выстреле из нарезного ствола артиллерийского орудия обеспечивало за счет собственного вращения снаряда проворот элементов 10 и 11 относительно друг друга с их последующим осевым смещением и увеличением габаритных размеров камеры дожигания с одновременным раскрытием воздухозаборного устройства. Для всех остальных резьбовых соединений направление витков должно способствовать закрытию стыков между элементами. Длина центрального тела 11 подбирается таким образом, чтобы обеспечить полное раскрытие воздухозаборного устройства на расстоянии 10-15 м от дульного среза орудия. В положении до выстрела (фиг. 3) центральное тело 11 находится в закрученном состоянии и прочно прилегает к торцу форсуночного блока 10, также в закрытом положении находится воздухозаборное устройство, формируемое цилиндрической обечайкой 12. В таком положении активно-реактивный снаряд имеет габариты, соответствующие штатному снаряду.

Раскрытие ВЗУ и камеры дожигания на начальном этапе полета позволяет сократить начальные габаритные размеры снаряда. Увеличение объема камеры дожигания повышает степень полноты сгорания продуктов газификации заряда твердого топлива и атмосферного кислорода. Открытие воздухозаборного устройства за счет проворота центрального тела снаряда позволяет осуществить подачу атмосферного воздуха в камеру дожигания без какого-либо вмешательства в воздушный поток, что увеличивает его равномерность и расход воздуха через ВЗУ. Повышение полноты сгорания увеличивает тяговые характеристики снаряда путем более полной реализации процесса догорания продуктов сгорания твердого топлива в атмосферном кислороде. Более того, задержка раскрытия кольцевого ВЗУ, также увеличивает дальность полета снаряда за счет устранения дополнительного сопротивления и возмущающих факторов, действующих на АРС при выстреле. Раскрытие аэродинамических рулей управления и дальнейшее управление их поворотом осуществляется за счет поршней, питаемых небольшим газогенератором. Сам небольшой газогенератор начинает свою работу после воспламенения основного газогенераторного топлива. При раскрытии рулей снаряд стабилизируется по крену для дальнейшего управления полетом.

Изобретение относится к вооружению, а именно к активно-реактивным артиллерийским снарядам. Активно-реактивный снаряд содержит головной взрыватель, корпус боевой части, корпус отсека управления и электропитания, включающий аэродинамические рули, раздвижной ракетно-прямоточный двигатель с ведущим пояском, размещенный в кормовой части снаряда. Ракетно-прямоточный двигатель состоит из корпуса газогенератора, включающего заряд секционного смесевого вкладного твердого топлива, содержащего металлический каркас, форсуночного блока с резьбовыми отверстиями, диафрагмы, центрального тела в виде штифта с наружной резьбой, расположенного по оси снаряда с возможностью осевого перемещения, цилиндрической обечайки кольцевой камеры дожигания и соплового блока. Резьбовые соединения форсуночного блока и центрального тела в виде штифта выполнены с возможностью обеспечения проворота относительно друг друга с последующим продольным осевым смещением и с возможностью увеличения камеры дожигания с одновременным раскрытием кольцевого воздухозаборного устройства. Технический результат заключается в увеличении дальности полета активно-реактивного снаряда за счет увеличения в полете объема кольцевой камеры дожигания и задержки раскрытия воздухозаборного устройства кольцевого типа. 4 ил.

Активно-реактивный снаряд, содержащий головной взрыватель, корпус боевой части, корпус отсека управления и электропитания, включающий аэродинамические рули, раздвижной ракетно-прямоточный двигатель с ведущим пояском, размещенный в кормовой части снаряда, отличающийся тем, что ракетно-прямоточный двигатель состоит из корпуса газогенератора, включающего заряд секционного смесевого вкладного твердого топлива, содержащего металлический каркас, форсуночного блока с резьбовыми отверстиями, диафрагмы, центрального тела в виде штифта с наружной резьбой, расположенного по оси снаряда с возможностью осевого перемещения, цилиндрической обечайки кольцевой камеры дожигания и соплового блока, при этом резьбовые соединения форсуночного блока и центрального тела в виде штифта выполнены с возможностью обеспечения проворота относительно друг друга с последующим продольным осевым смещением и с возможностью увеличения камеры дожигания с одновременным раскрытием кольцевого воздухозаборного устройства.