Способ метания объекта, боеприпас и пусковое устройство для его осуществления Российский патент 2023 года по МПК F41F1/00 F42B12/20 

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к способам и устройствам, предназначенным для метания объектов, а также к области военной техники, например, может быть использовано для активной защиты гражданских и военных объектов.

Широко известны принципы метания объектов, в частности, гранат, мин, пиротехнических зарядов из ствольных пусковых устройств - минометов, гранатометов. Один из вариантов минометного старта («холодного» старта) - это способ метания объекта, двигатель которого запускается в транспортно-пусковом контейнере (ТПК).

Известен, например, способ высокоскоростного метания тел, начальный разгон в котором осуществляется с помощью пороховой ствольной системы, а дополнительный разгон осуществляют потоком продуктов детонации заряда взрывчатого вещества после вылета тела из ствола пороховой системы, который формируют в узкий направленный поток, настигающий тело с его тыльной стороны (Патент на изобретение RU 2311604, опубл. 27.11.2007).

Известен минометный бесшумный выстрел функционирующий по принципу минометного старта: выстрел устанавливается на штырь стреляющего устройства (миномета), в котором расположен ударный механизм, при спуске последнего срабатывает инициирующее устройство, установленное в поршне выстрела, воспламеняется метательный заряд. Образующиеся продукты горения метательного заряда создают давление, под действием которого выстрел двигается по штырю стреляющего устройства до схода с него (Патент на изобретение RU 2494337, опубл. 27.09.2013).

Во всех известных способах метания объектов толкающая сила метательного заряда приложена позади центра масс и центра давления метаемого объекта.

Следствием этого является повышенное требование к точности приложения вектора толкающей силы по отношению к центру масс метаемого объекта: при смещении точки приложения вектора толкающей силы появляется крутящий момент, который способствует увеличению износа ствола метательного устройства и требует специальных мер стабилизации метаемого объекта при выходе из метательного устройства, например, наличия стабилизаторов большой площади или вращения метаемого объекта вокруг продольной оси, т.е. усложнения конструкции как метаемого объекта, так и метательного устройства. Кроме того, требуется увеличение расстояния между центром масс и центром приложения давления толкающей силы, т.е. увеличения длины пусковых устройств. При несоблюдении этого условия метаемый объект начинает кувыркаться в воздухе, что не способствует достижению доставки метаемого объекта, например, боеприпаса, в заданную точку.

Известные боеприпасы для стрельбы из артиллерийского орудия (артиллерийские выстрелы) содержат комплект элементов для одного выстрела: снаряд с взрывателем, метательный заряд в гильзе или картузе, средство воспламенения заряда и вспомогательные элементы (см., например, информацию с сайта http://русская-сила.рф/others/class5.shtml).

Известен минометный бесшумный выстрел по патенту на изобретение RU 2494337, опубл. 27.09.2013, который содержит боевую часть и хвостовик. Внутри корпуса хвостовика расположены метательный заряд и комбинированный поршень с инициирующим устройством. Выстрел выполнен в виде разъемной герметичной винтовой пары хвостовика и боевой части. Хвостовик снабжен стабилизатором. В зарядной камере корпуса хвостовика размещены многосекционный метательный заряд. Внутри поршня установлено инициирующее устройство накольного типа.

Известен боеприпас для гранатомета по патенту на полезную модель RU 38923, опубл. 10.07.2004, который состоит из двух индивидуальных модулей: боевой части и метательной части, соединенных между собой, например, клеевым составом. Метательная часть спроектирована таким образом, что в ней после метания боевой части происходит отсечка пороховых газов метательного заряда. Метательная часть выполнена в виде толстостенного цилиндрического корпуса камеры сгорания с центральным осевым каналом. В канале размещены цилиндрический металлический стержень диаметром, передний плоский торец которого упирается в дно боевой части, и холостой патрон, содержащий гильзу, капсюль-воспламенитель и метательный пороховой заряд. Между метательным пороховым зарядом и цилиндрическим металлическим стержнем размещен пыж-поршень с обтюрирующей боковой поверхностью и выемкой со стороны метательного порохового заряда. В хвостовой части корпуса камеры сгорания установлена крышка с внешним профилем под форкамеру ствола, в дне которой размещен переходный боек. Процесс метания боевой части происходит посредством промежуточного элемента - цилиндрического металлического стержня с плоским передним торцом.

Недостатком известных боеприпасов является сложность технологии изготовления, обслуживания и применения. Технология изготовления не только сложна, но и небезопасна при снаряжении корпуса взрывчатым веществом. Для стабилизации траектории полета боеприпасов требуются пусковые устройства (стволы), отличающиеся большими массогабаритными характеристиками: увеличенной длиной ствола, прочным и надежным корпусом. Боеприпас, толкающая сила к которому приложена впереди центра масс, не может обеспечить достаточную точность поражения.

Известно одноразовое пусковое устройство (информация с сайта http://ru.wikipedia.org/wiki/M72_LAWM72 LAW, см. Приложение), которое имеет телескопический, ненарезной ствол. Ствол состоит из двух труб - внутренней алюминиевой и внешней стеклопластиковой. В походном положении реактивная граната находится внутри алюминиевой трубы, которая, в свою очередь, находится в задней части внешней пластиковой трубы. С обоих сторон пусковая труба закрыта откидными крышками, выполняя роль транспортного контейнера. Перед стрельбой крышки откидываются, и внутренняя труба выдвигается из внешней назад, при этом автоматически происходит взведение ударного механизма и раскрытие складного прицела. Стрелок устанавливает пусковую трубу на плечо, прицеливается при помощи диоптрического прицела и нажатием на спусковую клавишу производит запуск ракетной гранаты. Твердотопливный двигатель гранаты полностью вырабатывает свой заряд внутри пусковой трубы, на траектории граната стабилизируется раскладным хвостовым оперением. После запуска пустой пусковой контейнер выбрасывается. Так как ствол (пусковая труба) М72 открыт сзади, при выстреле позади стрелка образуется опасная зона глубиной более 15 метров.

Главными недостатками этого пускового устройства являются его большие массогабаритные размеры, небезопасность эксплуатации. Точность поражения зависит не только от квалификации стрелка, но и от соблюдения технологии изготовления ствола: ствол должен быть идеально гладким.

Известен взрывной трубчатый ускоритель по патенту на изобретение RU 2212615, опубл. 20.09.2003, содержащий метательный заряд, помещенный в герметическую металлическую оболочку, имеющую два противоположных изолированных контакта, размещенную под внутренний диаметр полого металлического стакана, являющегося стволом для его разгона, и средство инициирования, выполненное в виде соединенных в электроцепь электровоспламенителей, расположенных внутри металлической оболочки, и выведенных на ее противоположные изолированные контакты, при этом ускоритель оснащен пластиной замыкания контактов.

Недостатками данного пускового устройства являются большие массогабаритные размеры метательной части, небезопасность использования из-за возможного прорыва газов в местах расположения контактов. При подрыве ускоритель будет испытывать не только продольные, но и поперечные нагрузки, т.к. габариты метательного заряда не сопоставимы с габаритами ствола для разгона. Метательный заряд, выпускаемый из такого ускорителя, будет аэродинамически неустойчив, т.к. ускорение метаемому объекту придает пластина для замыкания контактов, а газы на нее будут давить неравномерно ввиду наличия только одного отверстия под пластиной.

Задачей группы изобретений является создание компактного, надежного и простого средства (способа и устройств) для активной защиты гражданских и военных объектов.

Техническим результатом, достигаемым при использовании способа метания объекта, по изобретению, является обеспечение стабилизации траектории полета боеприпаса, а следовательно, и точности доставки боеприпаса в заданную точку.

Техническими результатами, достигаемыми при использовании боеприпаса и пускового устройства по изобретению (боевого модуля), является обеспечение стабилизации траектории полета боеприпаса, упрощение конструкции боевого модуля, высокая боеготовность, обусловленная отсутствием необходимости постоянного технического обслуживания, безопасность сборки и эксплуатации, возможность безопасного использования при защите помещений и транспортных средств.

Указанный технический результат для способа метания объекта достигается тем, что при разгоне объекта метания толкающей силой метательного заряда толкающая сила метательного заряда приложена впереди центра масс и центра давления метаемого объекта.

При таком приложении вектора толкающей силы отсутствует крутящий момент, который способствует увеличению износа ствола метательного устройства и не требуется специальных мер стабилизации метаемого объекта при выходе из метательного устройства, что позволяет упростить конструкцию как метаемого объекта, так и метательного устройства, существенно уменьшить расстояние между центром масс и центром приложения давления толкающей силы, т.е. уменьшить длину метательных устройств.

В качестве метательного заряда может использоваться пороховой аккумулятор давления, газогенератор или источник давления на других принципах, обеспечивающий необходимую скорость метания объекта.

Указанный технический результат для боеприпаса достигается тем, что боеприпас содержит боевую часть и опорный элемент, выполненный в виде стакана с дном в носовой части, при этом боевая часть размещена на наружной поверхности носовой части опорного элемента, взрыватель боевой части и детонационная разводка размещены в обтекателе, установленном на носовой части опорного элемента, а хвостовая часть опорного элемента снабжена компенсатором.

Хвостовая часть опорного элемента может быть снабжена стабилизатором, что сокращает рассеивание метаемого объекта при его полете по баллистической траектории.

Заряд взрывчатого вещества боевой части может быть выполнен из эластичного взрывчатого вещества, что существенно упрощает сборку боевой части и способствует повышению безопасности сборочных операций.

Боевые характеристики улучшаются за счет, того что боевой заряд оснащен оболочкой в виде осколочной рубашки.

Боеприпас может использоваться как в целях защиты, так и в целях поражения наземных целей.

При использовании в целях защиты в носовом обтекателе боеприпаса размещаются неконтактный взрыватель, который вырабатывает электрический импульс, подающийся на детонатор, инициирующий взрыв детонационной разводки и заряд взрывчатого вещества боевой части при пролете атакующего боеприпаса на заданном промахе. В этом случае обтекатель выполняют с оптическим окном, обеспечивающим прохождение излучения цели к чувствительному элементу взрывателя. При использовании боеприпаса в качестве средства поражения наземных целей в носовой обтекатель устанавливается контактный взрыватель, срабатывающий при соударении с преградой.

Конструкция боеприпаса по изобретению позволяет осуществить способ метания объекта по изобретению: толкающая сила метательного заряда приложена впереди центра масс и центра давления метаемого объекта (боеприпаса). Такой боеприпас позволяет обеспечить стабильность траектории полета. Упрощение конструкции, безопасность сборки достигается за счет монтирования боевой части на опорном элементе.

Указанный технический результат для пускового устройства достигается тем, что пусковое устройство для метания боеприпасов, содержащее транспортно-пусковой контейнер, выполненный в виде стакана с неразрушаемым дном и разрушаемой крышкой, снабженного крепежным элементом, размещенным на его наружной поверхности, и метательное устройство, выполненное в виде полой направляющей опоры, в отделенной перегородкой передней части которой расположен метательный заряд с инициирующим устройством, а задняя часть жестко закреплена на опорной плите, опорная плита метательного устройства сопряжена с донной частью транспортно-пускового контейнера и имеет диаметр, обеспечивающий оптимальную посадку в стакан контейнера, перегородка, направляющая опора или опорная плита метательного устройства, корпус транспортно-пускового контейнера имеют отверстия для размещения взрывной линии, при этом отверстие силовой перегородки снабжено пробкой для запирания пороховых газов после подрыва метательного заряда, через которую взрывная линия подсоединена к инициирующему устройству метательного заряда.

Наилучшая форма выполнения отверстия в перегородке - форме усеченного конуса, что уменьшает поступление газов внутрь метательного устройства. Пробка для запирания отверстия в перегородке в этом случае будет выполнена конусообразной.

Для снижения нагрузки на конструкцию защищаемого объекта между опорной плитой для крепления направляющей опоры и донной частью стакана контейнера может быть размещена амортизирующая прокладка.

Пусковое устройство по изобретению позволяет осуществить способ метания объекта по изобретению: толкающая сила метательного заряда приложена впереди центра масс и центра давления метаемого объекта (боеприпаса). Предложенное пусковое устройство позволяет обеспечить стабильность траектории полета. Конструкция устройства проста при сборке, не требует дополнительных операций для достижения гладкости внутренней поверхности корпуса. Массогабаритные размеры существенно меньше известных метательных устройств.

Боевой модуль безопасен в эксплуатации, т.к. пороховые газы заперты в транспортно-пусковом контейнере и не угрожают обслуживающему персоналу и защищаемому объекту. Боеприпас и пусковое устройство сопоставимы по длине, что делает боевой модуль удобным при транспортировке и использовании. Боевой модуль не требует постоянного технического обслуживания. При надлежащем хранении всегда готов к работе.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлен боеприпас, на Фиг. 2 - транспортно-пусковой контейнер, на Фиг. 3 - боевой модуль (боеприпас и транспортно-пусковой контейнер) в сборе, на Фиг. 4 - вид боевого модуля, подготовленного для установки в подвешенном состоянии, на Фиг. 5 - вид боевого модуля, установленного в стене.

Метаемый боеприпас состоит из боевой части, включающей корпус 1, боевой заряд 2, осколочную рубашку 3, инициирующую разводку 4, взрыватель 5. Боевая часть размещена на наружной поверхности носовой части опорного элемента 6. На носовой части опорного элемента 6 установлен обтекатель 7, а в хвостовой - компенсатор 8 и стабилизатор 9. Обтекатель снабжен оптическим окном 10.

Пусковое устройство для метания боеприпасов содержит транспортно-пусковой контейнер, корпус 11 которого выполнен в виде стакана с неразрушаемым дном и разрушаемой крышкой 12, снабженного крепежным элементом 13, размещенным на его наружной поверхности, и метательное устройство, выполненное в виде полой направляющей опоры 14, в отделенной перегородкой 15 в передней части которой расположен метательный заряд с инициирующим устройством 16, а задняя часть жестко закреплена на опорной плите 17. К инициирующему устройству метательного заряда 16 через фитинг 18, размещенный в отверстиях в корпусе транспортно-пускового контейнера 11 и в опорной плите 17, и пробку для запирания пороховых газов 19, установленную в отверстии перегородки 15, подведена взрывная линия 20 с энергоразъемом 21. Между опорной плитой 17 и донной частью стакана контейнера размещена амортизирующая прокладка 22.

Боевой модуль для осуществления предложенного способа метания объекта работает следующим образом.

При подаче электрического импульса на энергоразъем 21 взрывной линии 20 срабатывает метательный заряд 16 и возникает скачок давления в камере сгорания, образованной с одной стороны дном опорного элемента 6 боеприпаса, а с другой стороны - силовой перегородкой 15, размещенной в направляющей опоре 14. Давление газов воздействует на запирающую пробку 19, которая, перемещаясь, перекрывает коническое отверстие в силовой перегородке 15, что препятствует прорыву газов в метательное устройство и далее в объект защиты.

С другой стороны, давление газов, действующее на дно опорного элемента 6 боеприпаса, вызывает его ускоренное движение вдоль направляющей опоры 14. Боеприпас своим обтекателем 7 разрывает разрушаемую крышку 12 транспортно-пускового контейнера и продолжает движение по баллистической траектории. При этом образующиеся газы метательного заряда не воздействуют в направлении противоположном вектору метания, что обеспечивает безопасность запуска боеприпаса для обслуживающего персонала.

Для снижения нагрузки на конструкцию носителя используется амортизирующая прокладка 22, нагрузка на которую передается через опорную плиту 17, жестко закрепленную на направляющей опоре 14.

Во взрывателе 5 боеприпаса могут использоваться неконтактный, контактный или смешанный датчик цели. При пролете цели над защищаемым объектом срабатывает неконтактный датчик цели взрывателя. При использовании контактного датчика цели взрыватель срабатывает при столкновении с целью.

Массогабаритные характеристики боеприпаса и пускового устройства рассчитываются в соответствии с условиями применения. Толщина корпуса транспортно-пускового контейнера определяется расчетной нагрузкой при пуске боеприпаса. Длина боеприпаса определяется заданными характеристиками боевой части и возможностями размещения на объекте защиты или пуска на заданное расстояние.

Боевой модуль может использоваться как в целях защиты, так и в целях поражения наземных целей.

Боевой модуль может быть повешен к кузову автомобиля, вагона (Фиг. 4), может быть размещен в стене здания, в кузове автомобиля (Фиг. 5). А может быть и просто установлен на земле. Крепежный элемент 13, размещенный на корпусе транспортно-пускового контейнера позволяет не только надежно закрепить боевой модуль в охраняемом объекте, но и способствует его удобной переноске.

Метаемый боеприпас состоит из боевой части, включающей:

1 - корпус

2 - боевой заряд

3 - осколочная рубашка

4 -инициирующая разводка

5 - взрыватель

6 - опорный элемент

7 - обтекатель

8 - компенсатор

9 - стабилизатор

10 - оптическое окно

Пусковое устройство для метания боеприпасов содержит транспортно-пусковой контейнер:

11 - корпус

12 - разрушаемая крышка

13 - крепежный элемент

14 - полая направляющая опора

15 - перегородка

16 - метательный заряд с инициирующим устройством

17 - опорная плита

18 - фитинг

19 - пробка для запирания пороховых газов

20 - взрывная линия

21 - энергоразъем

22 - амортизирующая прокладка

Способ метания объекта, при котором разгоняют объект толкающей силой метательного заряда, которая приложена впереди центра масс и центра давления метаемого объекта. Боеприпас содержит боевую часть и опорный элемент, выполненный в виде стакана с дном в носовой части. Боевая часть размещена на наружной поверхности носовой части опорного элемента, взрыватель боевой части и детонационная разводка размещены в обтекателе, который установлен на носовой части опорного элемента, а хвостовая часть опорного элемента снабжена компенсатором. Хвостовая часть опорного элемента снабжена стабилизатором, заряд взрывчатого вещества боевой части выполнен из эластичного взрывчатого вещества, боевой заряд оснащен оболочкой в виде осколочной рубашки, обтекатель снабжен оптическим окном. Пусковое устройство для метания боеприпасов содержит транспортно-пусковой контейнер, выполненный в виде стакана с неразрушаемым дном и разрушаемой крышкой, отверстиями для размещения взрывной линии, и метательное устройство. Метательное устройство выполнено в виде полой направляющей опоры, в отделенной силовой перегородкой передней части которой расположен метательный заряд с инициирующим устройством. Задняя часть метательного устройства жестко закреплена на опорной плите. Опорная плита метательного устройства сопряжена с донной частью транспортно-пускового контейнера. Технический результат - обеспечение стабилизации траектории полета боеприпаса и точности доставки боеприпаса в заданную точку, упрощение конструкции боевого модуля, высокая боеготовность, обеспечение безопасности сборки и эксплуатации. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ метания объекта, включающий разгон объекта толкающей силой метательного заряда, отличающийся тем, что толкающая сила метательного заряда приложена впереди центра масс и центра давления метаемого объекта.

2. Боеприпас, отличающийся тем, что содержит боевую часть и опорный элемент, выполненный в виде стакана с дном в носовой части, при этом боевая часть размещена на наружной поверхности носовой части опорного элемента, взрыватель боевой части и детонационная разводка размещены в обтекателе, установленном на носовой части опорного элемента, а хвостовая часть опорного элемента снабжена компенсатором.

3. Боеприпас по п.2, отличающийся тем, что хвостовая часть опорного элемента снабжена стабилизатором.

4. Боеприпас по п.2, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества боевой части выполнен из эластичного взрывчатого вещества.

5. Боеприпас по п.2, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества боевой части снабжен осколочной рубашкой.

6. Боеприпас по п.2, отличающийся тем, что обтекатель снабжен оптическим окном.

7. Пусковое устройство для метания боеприпасов, отличающееся тем, что содержит транспортно-пусковой контейнер, выполненный в виде стакана с неразрушаемым дном и разрушаемой крышкой, снабженного крепежным элементом, размещенным на его наружной поверхности, и метательное устройство, выполненное в виде полой направляющей опоры, в отделенной силовой перегородкой передней части которой расположен метательный заряд с инициирующим устройством, а задняя часть жестко закреплена на опорной плите, опорная плита метательного устройства сопряжена с донной частью транспортно-пускового контейнера и имеет диаметр, обеспечивающий оптимальную посадку в стакан контейнера, силовая перегородка, направляющая опора или опорная плита метательного устройства, корпус транспортно-пускового контейнера имеют отверстия для размещения взрывной линии, при этом отверстие силовой перегородки снабжено пробкой для запирания пороховых газов после подрыва метательного заряда, через которую взрывная линия подсоединена к инициирующему устройству метательного заряда.

8. Пусковое устройство по п.7, отличающееся тем, что отверстие в силовой перегородке выполнено в форме усеченного конуса.

9. Пусковое устройство по п.8, отличающееся тем, что пробка для запирания отверстия в силовой перегородке выполнена конусообразной.