СПОСОБ ПРИДАНИЯ РАКЕТЕ ВРАЩЕНИЯ ВОКРУГ ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ В НАПРАВЛЯЮЩЕЙ И ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК F41F3/48 

Предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для пусковых устройств и ракетных систем, придающих ракете вращение в направляющей.

Известно три способа придать ракете вращение вокруг продольной оси с целью уравновешивания, нашедшие применение в настоящее время: с помощью тангенциально направленных реактивных струй, с использованием косого оперения и с применением спиральной (винтовой) направляющей. Каждый из них имеет свои недостатки и преимущества. Эти способы могут дополнять друг друга на определенных этапах пуска и полета ракеты, что реализовано в ракетной системе залпового огня «Смерч» (например, см. [1]).

Среди них для сообщения ракете вращения вокруг продольной оси в пределах направляющей, до потери с ней механического контакта наиболее эффективен способ с использованием спиральной направляющей. Поэтому данный способ и устройства для его реализации могут быть приняты за аналоги.

Так, известна ракетная система БМ-13-СН (1944 г.) - одна из первых, в которой был реализован способ придания ракете вращения при помощи винтовой направляющей (Широкорад А.Б. Отечественные минометы и реактивная артиллерия, с. 293) [2]. Система представляет собой четыре прутка, один из которых (стальной квадратного сечения) является ведущим и имеет Т-образный паз для штифтов реактивного снаряда, при движении вдоль которого оперенные реактивные снаряды получают вращение с небольшой угловой скоростью, что повышает кучность стрельбы в 1,5 раз в сравнении с пусками тех же ракет без вращения. Однако, небольшая частота вращения ракеты, позволяющая устранить эксцентриситет тяги (смещения вектора тяги от оси ракеты из-за неравномерного горения пороха в шашках), не позволяет добиться гироскопической устойчивости оси, необходимой для полной стабилизации полета.

Наиболее известны ракетные системы, получившие широкое распространение, которые используют трубчатую направляющую с винтовым пазом. Направляющая реактивной системы «Град» (Широкорад А.Б. Отечественные минометы и реактивная артиллерия, с. 367) [2] выполнена в виде стальной трубы с винтовым пазом для взаимодействия со штифтом ракеты, имеющей центрирующие утолщения, взаимодействующие с внутренними поверхностями направляющей. Вращение в десятки оборотов в секунду не создает гироскопической устойчивости оси, но компенсирует эксцентриситет тяги двигателя.

Главным недостатком способа придания ракете вращения при помощи взаимодействия винтовых пазов направляющей и штифтов ракеты является наличие больших напряжений, возникающих в зоне паза при этом взаимодействии, которые, в сочетании с давлением и температурой при пуске ведут к быстрому износу и разрушению направляющих. При наличии нескольких пазов местные напряжения должны снизиться, но добавляются неравномерность распределения нагрузки между пазами и технологическая трудоемкость обеспечения точности изготовления направляющих. Частота вращения ракеты зависит от угла подъема винтовой линии паза и поступательной скорости ракеты при пуске. Увеличение частоты вращения ракеты для придания гироскопической устойчивости оси за счет уменьшения угла подъема винтовой линии (увеличения крутизны витков) приводит к увеличению местных разрушающих напряжений в зоне винтового контакта. Кроме того, сосредоточение силы реакции штифта в зоне его расположения и в зоне винтового паза вызывает дополнительные возмущения ракеты, возникающие до момента схода с направляющей. Еще одним ограничением является невозможность осуществлять пуск ракет различного диаметра изодной направляющей, что ограничивает диапазон тактическо-технических параметров. Имеются существенные трудности механизации и автоматизации заряжания, особенно при использовании ракет большой длины, связанные с возможностью подачи ракеты в трубу исключительно вдоль оси направляющей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков, т.е. прототипом, является пусковой станок Монтандра (Михайлов В.П., Назаров Г.А. Развитие техники пуска ракет, глава 2) [3] для раскручивания ракеты вместе с пусковой трубой, созданный в середине XIX века, состоящий из цилиндрической трубы, раскручиваемой человеком с помощью рукоятки и системы зубчатых колес. При достижении требуемой (или максимально возможной) скорости вращения производится пуск ракеты, т.е. вращение ракете придают до начала ее продольного движения и независимо от него. Однако, вращательное движение, сообщаемое ракете на станке, было недостаточным, чтобы придать оси ракеты правильное положение и необходимую устойчивость, что могло быть обусловлено общим низким, по сравнению с современным, уровнем развития техники и технологии производства. Кроме того, наличие пусковой трубы между приводом и ракетой способствует наличию дополнительных биений, а, следовательно, возмущений ракеты, возникающих еще до момента схода с направляющей трубы. Заряжание, осуществляемое вдоль оси трубы, затруднено при использовании посадки с натягом между поверхностями трубы и ракеты, а в случае переходной посадки происходит взаимное проскальзывание при попытке придания большей частоты вращения. Кроме того, посадка изменится вследствие теплового расширения металла и вызванного им увеличения диаметра трубы.

Задачами способа и устройства для его осуществления в сравнении с прототипом являются: улучшение характеристик точности и кучности стрельбы за счет достижения частоты вращения, достаточной для придания оси ракеты устойчивости; фиксация ракеты в направляющей; созданиеусловий для пуска ракет различного диаметра и для механизации и автоматизации заряжания благодаря возможности поперечной подачи ракеты непосредственно в зону пуска.

Поставленная задача достигается тем, что ракету подают в V-образную направляющую, образованную двумя несоприкасающимися вращающимися в одном направлении с одинаковой скоростью валиками, придают ей вращательное движение вокруг продольной оси за счет фрикционного контакта валиков с внешними цилиндрическими поверхностями ракеты, ограничивают перемещения в направляющей до пуска ракеты, кроме вращения, и увеличивают силу прижатия ракеты к валикам по меньшей мере одним прижимным валиком.

На фиг. 1 представлены основные элементы устройства, осуществляющие способ придания вращения ракете с помощью двух вращающихся в одном направлении валиков.

Способ придания ракете вращения вокруг продольной оси, выполняющегося до потери механического контакта с направляющей, отличающийся тем, что ракету 5 подают в V-образную направляющую, образованную двумя несоприкасающимися вращающимися в одном направлении с одинаковой скоростью валиками 1, придают ей вращательное движение вокруг продольной оси за счет фрикционного контакта валиков с внешними цилиндрическими поверхностями ракеты 5, ограничивают перемещения в направляющей до пуска ракеты, кроме вращения, и увеличивают силу прижатия ракеты к валикам по меньшей мере одним прижимным валиком 6.

На фиг. 2 представлен поперечный разрез устройства для осуществления способа, выполненный по колесам зубчатой передачи сзади ракеты.

Устройство для осуществления способа содержит два валика 1, установленные с возможностью вращения вокруг своих продольных осей на платформе 2 и вращаемые при помощи зубчатой передачи, содержащей ведущую шестерню 3 и соосно жестко закрепленные на валиках ведомыезубчатые колеса 4, при этом валики фрикционно контактируют с внешними цилиндрическими поверхностями ракеты 5, по меньшей мере один прижимной валик 6, ось вращения которого параллельна оси ракеты, установленный на телескопической стойке 7, которая позволяет ему менять расстояние между осями, при этом, по меньшей мере, на одном валике имеется буртик 8, удерживающий ракету от осевого смещения перед пуском, подающий механизм 9 для поперечной подачи ракеты к вращающимся валикам.

Способ осуществляется следующим образом.

В V-образную направляющую, образованную вращающимися в одном направлении валиками 1 устанавливается ракета 5 при помощи механизма поперечной подачи 9. Перемещения ракеты фиксируются прижимным валиком 6 с выполненным на нем буртиком 8. Между валиками 1 и цилиндрическими поверхностями ракеты 5 образуется фрикционный контакт за счет сил трения, возникающих на их наружных поверхностях. Вес ракеты и дополнительно приложенная сила со стороны прижимного валика 6 образуют достаточное усилие для исключения скольжения ракеты относительно поверхностей валиков. Частота вращения ведущей шестерни 3 регулируется механическим или электромеханическим приводом с двигателем, обеспечивающим вращения валиков и, следовательно, ракеты.

Для обеспечения гироскопической устойчивости оси, свойственной турбореактивным ракетам, достигается частота вращения около тысячи оборотов в секунду; снаряды различных артиллерийских орудий делают от 200 до 500 оборотов в секунду; для устранения эксцентриситета тяги достаточно на порядок меньшей частоты вращения; при пуске управляемых ракет требуется определенная величина, обычно не превышающая 100 об/мин. Для ракет различных типов и диаметров данным способом и устройством для его осуществления возможно обеспечить требуемую частоту вращения независимо от скорости ее продольного перемещения при пуске. Если необходима высокая частота вращения ракеты, то возможно ее повышение дотребуемых значений уже после подачи в V-образную направляющую за счет увеличения скорости валиков при использовании регулируемого механического или электромеханического привода. Перед пуском каждой последующей ракеты повторяют операции подачи, удержания в направляющей и придания вращения вокруг продольной оси.

При пуске исключаются разрушающие местные напряжения, так как отсутствуют пазы, штифты и прочие концентраторы напряжений, возникающие в аналогах. Благодаря отсутствию этих элементов уменьшаются возмущения и биения, возникающие до момента схода ракеты с направляющей, что должно положительно сказаться на улучшении характеристики точности и кучности стрельбы.

Применение данного способа придания вращения и устройство для его осуществления позволит в полной мере автоматизировать процесс поперечной подачи ракет в зону пуска аналогично принципу магазинной подачи в автоматическом стрелковом оружии. При этом поперечная подача ракеты представляется более простым процессом, так как она поступает непосредственно в зону вращения и не требуется досылания (продольного перемещения) каждого заряда в зону выстрела.

Список литературы

1. RU 2071023 С1, 27.12.1996.

2. Широкорад А.Б. Отечественные минометы и реактивная артиллерия / Под общ. ред. А.Е. Тараса. Минск: Харвест, М.: ООО «Изд-во АСТ», 2000.

3. Михайлов В.П., Назаров Г.А. Развитие техники пуска ракет / Под общ. ред. акад. В.П. Бармина. М.: Воениздат, 1976. Эл. ресурс - https://epizodyspace.ru/bibl/mihailov/razvit76/02.html.

Группа изобретений относится к области военной техники и предназначено для пусковых устройств, придающих ракете вращение. Для придания ракете вращения вокруг продольной оси ракету подают в V-образную направляющую, образованную двумя валиками. Придают ей вращательное движение вокруг продольной оси за счет фрикционного контакта валиков с внешними цилиндрическими поверхностями ракеты. Увеличивают силу прижатия ракеты к валикам по меньшей мере одним прижимным валиком. Устройство для осуществления способа содержит два валика, вращаемые при помощи зубчатой передачи, а также механизм для поперечной подачи ракеты к вращающимся валикам. Устройство содержит по меньшей мере один прижимной валик, установленный на телескопической стойке. По меньшей мере на одном валике имеется буртик, удерживающий ракету от осевого смещения перед пуском. Достигается улучшение характеристик точности и кучности стрельбы за счет достижения частоты вращения, достаточной для придания оси ракеты устойчивости; фиксация ракеты в направляющей; создание условий для пуска ракет различного диаметра и для механизации и автоматизации заряжания благодаря возможности поперечной подачи ракеты непосредственно в зону пуска. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ придания ракете вращения вокруг продольной оси, выполняющегося до потери механического контакта с направляющей, отличающийся тем, что ракету подают в V-образную направляющую, образованную двумя несоприкасающимися вращающимися в одном направлении с одинаковой скоростью валиками, придают ей вращательное движение вокруг продольной оси за счет фрикционного контакта валиков с внешними цилиндрическими поверхностями ракеты, ограничивают перемещения в направляющей до пуска ракеты, кроме вращения, и увеличивают силу прижатия ракеты к валикам по меньшей мере одним прижимным валиком.

2. Устройство для осуществления способа по п.1 содержит два валика, установленные с возможностью вращения вокруг своих продольных осей на платформе и вращаемые при помощи зубчатой передачи, содержащей ведущую шестерню и соосно жестко закрепленные на валиках ведомые зубчатые колеса, при этом валики фрикционно контактируют с внешними цилиндрическими поверхностями ракеты, по меньшей мере один прижимной валик, ось вращения которого параллельна оси ракеты, установленный на телескопической стойке, которая позволяет ему менять расстояние между осями, при этом по меньшей мере на одном валике имеется буртик, удерживающий ракету от осевого смещения перед пуском, подающий механизм для поперечной подачи ракеты к вращающимся валикам.