РАКЕТА ДЛЯ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЛАКА Российский патент 2025 года по МПК A01G15/00 F42B12/48 

Изобретение относится к устройствам для изменения атмосферных условий, а более конкретно - к метеорологическим противоградовым ракетам, предназначенным для активного воздействия на градовые облака с целью предотвращения градобитий и вызывания осадков.

Уровень данной области техники характеризует ракета для активного воздействия на облака, описанная в патенте RU 2541586, A01G 15/00, F42B 12/36, F42B 12/46, 2013 г., содержащая головную часть, закрытую обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом, в которой размещены сдублированные лучевые капсюли-детонаторы,

взаимодействующие с ленточными зарядами взрывчатого вещества механизма самоликвидации, шашки пиротехнического заряда активного дыма, запрессованные в алюминиевые корпуса, причем каналы шашки забронированы газопроницаемыми асбестовыми трубками, разделенными газораспределительными решетками, сообщающимися с кольцевыми рядами дымовыходных отверстий в корпусе, а также двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого через ресивер сообщается с центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, несущего аэродинамические лопасти. Суммарное проходное сечение газовыходных отверстий головной части выбрано из условий 27-33-кратной степени диафрагмирования активной поверхности шашек пиротехнического заряда головной части, генерирующих функциональный дым, а ресивер соплового блока оснащен графитовым вкладышем на торце.

Отличительными признаками известной метеорологической ракеты являются равномерное распределение активного дыма на месте его генерирования через газовыходные отверстия, обеспечивая формирование мелкодисперсной фракции льдообразующего аэрозоля в форме газодинамических струй, стабилизирующих ракету при склонении на траектории полета в обрабатываемом облаке, и направление части дымового потока к сопловому блоку, при этом происходит агломерация частиц дисперсной фазы аэрозоля, характеризующейся активным каплеобразованием и пролонгированной адсорбцией влаги на мелкодисперсной фракции дыма. Недостатками известной ракеты являются:

1. Использование алюминиевых корпусов пиротехнических шашек активного дыма, которые при срабатывании механизма самоликвидации деформируются и не подвергаются разрушению, что приводит к опасным факторам для живых организмов в районе действия ракеты и экологическому загрязнению окружающей среды;

2. Газораспределительные решетки головной части не зафиксированы строго в одном положении, что может привести к перекрытию газовыходных отверстий в корпусе головной части при функционировании ракеты, и, как следствие, к аномальным случаям в период действия ракеты;

3. Использование в канальных шашках активного дыма газопроницаемых асбестовых трубок в качестве бронировки каналов способствует неравномерному разгоранию состава, и не обеспечивает стабильный расход льдообразующего реагента по всей трассе полета ракеты в обрабатываемом облаке.

Известна ракета для активного воздействия на облака, описанная в патенте RU 2715665, A01G 15/00, F42B 12/48, 2019 г., головная часть которой закрыта обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом и в котором в нижней части размещен коллектор с элементами инициирования ленточного заряда взрывчатого вещества механизма самоликвидации. Головная часть содержит две шашки пиротехнического заряда активного дыма: канальную и торцевую. 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. Ракета имеет двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого инициируется центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, несущего аэродинамические лопасти. Известная ракета 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, от срабатывания которой воспламеняется воспламенительный заряд и далее - твердотопливный двигатель. Газообразные продукты горения шашек реактивного двигателя поступают в сопловой блок, где динамично выбрасываются в атмосферу, создавая тяговое усилие. При достижении силы тяги, превышающей усилия стопора пусковой установки, ракета сходит с направляющей пусковой установки. Скорость ракеты после ее разгона работой реактивного двигателя несколько падает, происходит угловое склонение к горизонту при инерционном движении по определенной баллистической траектории, направленной в обрабатываемое облако. Далее огневой импульс передается от двигателя ракеты к торцевой шашке активного дыма, установленной в головной части. Воспламеняются одновременно канальная и торцевая шашки, в процессе горения которых генерируется аэрозоль, включающий в себя мелкодисперсный льдообразующий реагент. Диспергированный аэрозоль, служащий в качестве активных ядер кристаллизации, выбрасывается через газовыходные отверстия в головной части и сопловые отверстия двигателя и распределяется по траектории полета ракеты. Образуемые в облаке кристаллы льда выпадают в виде атмосферных осадков. После сгорания шашек активного дыма головной части срабатывает механизм самоликвидации, при этом корпус ракеты дробится на осколки, не представляющие при падении на землю опасности для населения.

Отличительные признаки известного технического решения обеспечили 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.

Продолжением отмеченных достоинств известной ракеты являются следующие недостатки:

1. Прессование канальной шашки непосредственно в корпус головной части при необходимом давлении 1200-1800 кг/см² способствует появлению микротрещин в корпусе головной части, что может привести к непредсказуемым результатам действия ракеты.

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

3. Конструктивной особенностью внутренней поверхности корпуса головной части известной ракеты является технологическая проточка, необходимая для установки торцевой шашки в алюминиевом корпусе, что приводит к повышенному риску разрушения головной части при пиковых давлениях до 10 атм.

Достигаемым техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности работы головной части ракеты за счет новых конструктивных решений, усовершенствования и одновременно упрощения конструкции с сохранением равномерного, стабильного расхода льдообразующего реагента по всей трассе засева.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной ракете для активного воздействия на облака, содержащей головную часть с газовыходными отверстиями и с торцевой и канальной шашками активного дыма, закрытую обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом и с размещенным со стороны торцевой шашки коллектором с элементами инициирования ленточного заряда взрывчатого вещества механизма самоликвидации, а также двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, заряд которого инициируется электровоспламенителем соплового блока, несущего аэродинамический стабилизатор, согласно изобретению в корпус головной части вмонтирована газораспределительная распорная решетка, зафиксированная газовыходными втулками, установленными в газовыходные отверстия, а шашки активного дыма запрессованы в бронированные бумажные трубки, причем соотношение толщины стенки бумажной трубки шашек с толщиной стенки корпуса головной части составляет 1,0:2,4, при этом толщина бумажной трубки, бронирующей канал шашки активного дыма составляет 2,2-2,4 мм.

Отличительные признаки предложенного технического решения значительно повышают надежность и эффективность действия ракеты по назначению с одновременной оптимизацией конструкции.

В конструкцию головной части включены газовыходные втулки, фиксирующие газораспределительную решетку в строго определенном положении, изменена конструкция коллектора, а шашки активного дыма запрессованы в бумажные трубки, которые полностью сгорают в процессе горения льдообразующего состава шашки. Толщина стенки корпуса головной части, увеличена, благодаря чему корпус выдерживает пиковые давления до 10 атм. при работе ракеты.

Прессование канальной и торцевой шашек активного дыма непосредственно в бумажные трубки с предварительной бронировкой исключают из конструкции ракеты алюминиевые корпуса, требующие дополнительной закатки.

Газораспределительная решетка, зафиксированная в корпусе головной части в определенном положении с помощью газовыходных втулок, служит надежной распоркой для шашек активного дыма, при этом строгая фиксация решетки позволяет избежать перекрытия газовыходных отверстий при работе ракеты. Дополнительно газовыходные втулки, установленные в газовыходные отверстия, препятствуют преждевременному прогоранию отверстий.

Увеличение толщины корпуса головной части за счет исключения проточки, а также исключение прессования льдообразующего состава непосредственно в корпус способствуют повышению надежности работы головной части при пиковых давлениях до 10 атм. и, как следствие, безотказному срабатыванию механизма самоликвидации ракеты.

Бумажная трубка с толщиной стенки 2,2-2,4 мм, бронирующая канал шашки активного дыма, обеспечивает равномерное горение шашки с обоих торцов, гарантируя равномерное образование льдообразующих ядер по всей трассе полета ракеты.

Двухсекционный реактивный двигатель, состоящий из двух корпусов с установленными в них зарядами твердого топлива и пиротехническими сопроводителями между ними, имеет два режима работы: энергетический, обеспечивающий ракете тягу - при горении заряда баллиститного топлива, и инерционный, обеспечивающий ракете движение по баллистической траектории - при горении шашки пиротехнического сопроводителя.

Проводя сопоставимый 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 совершенствования конструкции ракеты и оптимизации технологии сборки 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 изображены:

на фиг. 1 - общий вид ракеты;

на фиг. 2 (вид А) - схема установки газораспределительной распорной решетки и газовыходных втулок в головной части ракеты.

Ракета для активного воздействия на облака включает последовательно установленные в корпусе сопловой блок 1 с электровоспламенителем 2 и с аэродинамическим стабилизатором 3, две секции I и II двухсекционного реактивного твердотопливного двигателя, головную часть III с канальной 14 и торцевой 21 шашками активного дыма и обтекателем 27.

Каждая секция I и II реактивного твердотопливного двигателя включает пороховой усилитель 4, 8 и 13, заряд баллиститного топлива 5 и 10, шашку пиротехнического сопроводителя 7 и 11, установленные последовательно в корпуса 6 и 9 двигателя, в совокупности образуя двухсекционный реактивный двигатель. Во второй секции реактивного двигателя установлена несгораемая дополнительная диафрагма 12.

Головная часть III представляет собой корпус 17 с установленными в него канальной 14 и торцевой 21 шашками активного дыма. Канал шашки 14 забронирован бумажной трубкой 16. Шашки запрессованы непосредственно в бронированные бумажные трубки 15 и 22, между шашками зафиксирована с помощью газовыходных втулок 19 распорная газораспределительная решетка 20. К торцевой шашке 21 примыкает коллектор 24, на коллектор установлен обтекатель 27.

В коллектор 27 вмонтированы капсюли-детонаторы 25, которые инициируют срабатывание ленточных зарядов взрывчатого вещества 23, расположенных симметрично по всей длине ракеты, тем самым обеспечивая ее безотказную самоликвидацию.

Обтекатель 27 заполнен насыпным металлическим материалом 26, который служит для балансировки и стабилизации ракеты в полете.

Принципиальная схема функционирования заявляемой ракеты заключается в следующем:

Ракета устанавливается в направляющую пусковой установки, которая фиксируется в нужном направлении по азимуту и углу возвышения и крепится стопором на сопловом блоке 1. К электровоспламенителю 2 подсоединяется источник питания, закрепленный на направляющей пусковой установки. При подаче напряжения срабатывает электровоспламенитель и воспламеняет пороховой усилитель 4, который создает необходимые физические параметры для надежного воспламенения и горения заряда баллиститного топлива 5 первой секции реактивного двигателя.

Газообразные продукты горения поступают в сопловой блок, где динамично выбрасываются струями в атмосферу, развивая тяговое усилие. При достижении усилия тяги, достаточного для отжатия стопора пусковой установки ракета сходит с ее направляющей.

Одновременно воспламеняется шашка пиротехнического сопроводителя 7, обеспечивающая стабильное горение баллиститного заряда 5 и являющаяся замедлителем включения второй секции двигателя. Горение сопроводителя на 4-6 сек дольше, чем горение заряда баллиститного топлива 5.

По окончании горения шашки пиротехнического сопроводителя 7 срабатывает пороховой усилитель 8, расположенный в верхней части шашки 7, который воспламеняет заряд баллиститного топлива 10 и шашку пиротехнического сопроводителя 11.

Далее форсом пламени, формируемым при сгорании шашки 11, воспламеняется усилительный заряд 13, инициирующий передачу импульса температуры и давления на головную часть ракеты, воспламеняя шашки канального 14 и торцевого горения 21 льдообразующего состава.

Продукты сгорания состава, истекающие через газовыходные отверстия 18 в корпусе головной части 17, а также через диафрагму 12 в отработавшие к тому времени корпуса реактивного двигателя 6 и 9 и далее через сопловые отверстия соплового блока 1, попадают в обрабатываемое облако, распределяясь по траектории полета ракеты.

В переохлажденных облаках на диспергированных частицах йодида серебра происходит образование кристаллов льда, которые выпадают в виде атмосферных осадков.

По окончании сгорания торцевой шашки льдообразующего пиротехнического состава 21 импульс температуры и давления передается на капсюли-детонаторы 25, расположенные в коллекторе 24. Детонационная волна от сработавших капсюлей-детонаторов 25 инициирует взрыв ленточных зарядов взрывчатого вещества 23, расположенных симметрично с двух сторон по всей длине корпуса ракеты. Работа ракеты заканчивается. Ракета дробится на осколки, не представляющие при падении на землю опасности для населения.

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

Изобретение относится к устройствам для изменения атмосферных условий, а именно к метеорологическим противоградовым ракетам, предназначенным для активного воздействия на градовые облака с целью предотвращения градобитий и вызывания осадков. Ракета для активного воздействия на облака содержит головную часть с газовыходными отверстиями и с торцевой и канальной шашками активного дыма, закрытую обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом и с размещенным со стороны торцевой шашки коллектором с элементами инициирования ленточного заряда взрывчатого вещества механизма самоликвидации. Содержит также двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, заряд которого инициируется электровоспламенителем соплового блока, несущего аэродинамический стабилизатор. В корпус головной части вмонтирована газораспределительная распорная решетка, зафиксированная газовыходными втулками, установленными в газовыходные отверстия. Шашки активного дыма запрессованы в бронированные бумажные трубки, причем соотношение толщины стенки бумажной трубки шашек с толщиной стенки корпуса головной части составляет 1,0:2,4. Бумажная трубка, бронирующая канал шашки активного дыма, имеет толщину 2,2-2,4 мм. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы головной части ракеты и одновременно упрощение конструкции с сохранением равномерного, стабильного расхода льдообразующего реагента по всей трассе засева. 2 ил.

Ракета для активного воздействия на облака, содержащая головную часть с газовыходными отверстиями и с торцевой и канальной шашками активного дыма, закрытую обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом и с размещенным со стороны торцевой шашки коллектором с элементами инициирования ленточного заряда взрывчатого вещества механизма самоликвидации, а также двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, заряд которого инициируется электровоспламенителем соплового блока, несущего аэродинамический стабилизатор, отличающаяся тем, что в корпус головной части вмонтирована газораспределительная распорная решетка, зафиксированная газовыходными втулками, установленными в газовыходные отверстия, а шашки активного дыма запрессованы в бронированные бумажные трубки, причем соотношение толщины стенки бумажной трубки шашек с толщиной стенки корпуса головной части составляет 1,0:2,4, при этом бумажная трубка, бронирующая канал шашки активного дыма, имеет толщину 2,2-2,4 мм.