Самоприцеливающийся боеприпас

 

Изобретение относится к области вооружения, а именно к кассетным боеприпасам. Предложенный боеприпас содержит боевой и аппаратурный блоки, парашют с вертлюгом и аэродинамическое устройство вращения с двумя лопастями, в котором лопасти установлены по оси, перпендикулярной плоскости боеприпаса, проходящей через продольную ось боевого блока и центр масс аппаратурного блока, на одинаковом удалении от плоскости, а точка крепления парашюта с вертлюгом лежит в этой плоскости. Использование изобретения позволяет повысить вероятность обнаружении цели. 2 ил.

Изобретение относится к области вооружения, а именно к кассетным боеприпасам для стрельбы непрямой наводкой, снаряженным кассетными боевыми элементами (КБЭ) с простейшими системами наведения на цель на конечном участке траектории полета в виде устройства обнаружения цели, ось чувствительности датчиков которых согласована с направлением действия системы поражения. Известным типом системы поражения направленного действия является кумулятивная боевая часть (БЧ) "ударное ядро", эффективно действующая по бронированным целям на значительных расстояниях. Один из путей повышения эффективности таких боеприпасов связан с созданием рациональных схем компоновок КБЭ и систем стабилизации, торможения и вращения их, обеспечивающих КБЭ на конечном участке траектории полета эффективный режим поиска цели за счет организации режима движения КБЭ с вращением БЧ и датчика цели относительно оси (вертикали), составляющей определенный угол с продольной осью БЧ (порядка δ_н 20...30 град).

Известен ряд технических решений, реализующих процесс поиска цели КБЭ по скручивающейся спиральной траектории и построенных в рамках схем вращающихся спускаемых аппаратов, преимущественно в виде цилиндрических тел, спускаемых на парашюте, и снабженных аэродинамическим устройством вращения.

В силу организации поиска цели (сканирование местности) за счет вращения всего боеприпаса величины параметров движения его (частота вращения, скорость спуска и другие) непосредственно влияют на вероятность обнаружения (непропуска) цели, а следовательно, и эффективность его действия. Особо важное значение для повышения эффективности имеет величина угловой скорости вращения боеприпаса, с увеличением которой возрастает степень просмотра площади в реальных условиях движения изделия при сносе его под действием ветра.

Известен вращающийся боеприпас по патенту США N 4.050.381 по кл. 102-4 от 12.04.72, выполненный в форме цилиндра малого удлинения, подвешенного наклонно на парашюте, с использованием вертлюга и снабженного аэродинамическим устройством вращения в виде аэродинамических лопастей малого удлинения, равномерно размещенных на боковой поверхности цилиндра. Основным недостатком этого решения является малая частота вращения боеприпаса и нестабильность параметров его движения, что обусловлено применением лопастей малого удлинения и расположения их на боковой поверхности корпуса в области интенсивного отрывного течения, создаваемого неудобообтекаемым передним торцом, а также несимметрией их обтекания из-за наклона корпуса. При всем несовершенстве аэродинамической схемы, это решение обладает характерной положительной особенностью - точка крепления парашюта на корпусе при требуемом угле наклона корпуса порядка 30^o мало влияет на динамические свойства и частоту вращения боеприпаса, вследствие выполнения компоновки в виде осесимметричного цилиндра малого удлинения (меньше единицы), обладающего близкими величинами моментов инерции относительно его строительных осей. Однако в силу указанных недостатков, этот удобный для компоновки в носителях, например кассетах, боеприпас обладает недостаточной эффективностью.

Известен также вращающийся боеприпас по авт. свид. N 170.978 от 09.03.82, выбранный за прототип, содержащий корпус с боевым блоком (ББ) и системой обнаружения цели (аппаратурным блоком АБ), парашют, соединенный с корпусом с помощью узла подвески со стержнем, аэродинамические лопасти, закрепленные на стержне узла подвески в продольной плоскости боеприпаса, проходящей через продольные строительные оси ББ и АБ, причем шарнирная связь между стержнем и корпусом выполнена с возможностью передачи вращения от лопастей к корпусу.

Предлагаемое в этом решении средство стабилизации (вращения) в виде лопастей, вынесенных от корпуса по направлению потока с помощью дополнительного жесткого элемента, шарнирно закрепленного на корпусе боеприпаса с возможностью передачи вращающего момента от лопастей на корпус в точке, лежащей в продольной плоскости, проходящей через продольные строительные оси БЧ и АБ, не позволяет получить увеличения угловой скорости вращения. Это объясняется, с одной стороны, неудачным расположением лопастей в зоне несимметричного отрывного течения, возникающего за наклонным корпусом неудобообтекаемой формы, приводящего к снижению эффективности работы лопастей и возникновению, кроме крутящего момента, дополнительных (вредных) сил, вызывающих колебания узла лопастей.

Узел лопастей, расположенных между двумя шарнирно связанными с помощью стержня системами "корпус-парашют", при раскрутке изделия в условиях реальных колебаний элементов системы в переходном режиме, наличия дополнительных сил на лопастях, а также несбалансированности нежесткой конструкции вызовет отклонение узла лопастей со стержнем относительно линии "центр масс корпуса - центр парашюта", резко возрастающее с увеличением угловой скорости вращения, что ведет к наклону корпуса боеприпаса в силу его гироскопических свойств, а следовательно, дальнейшему снижению эффективности лопастей.

Другая причина получения малой частоты вращения такого боеприпаса связана с большой разницей моментов инерции относительно его главных осей и с несовпадением линии подвески с главной осью инерции корпуса боеприпаса в боковой плоскости, что обуславливает наличие значительных центробежных моментов корпуса в боковой плоскости.

Рассматриваемые компоновки с расположением аппаратурного блока с датчиком сбоку от боевого блока обладают ярко выраженным максимальным моментом инерции относительно боковой оси (близкой к перпендикуляру к продольной плоскости боеприпаса ХОУ), при сравнительно близких величинах двух других J_XX-J_YY ( - 1,3...1,5).

Вследствие большого числа комплектующих элементов разного размера и веса, входящих в состав АБ, центр масс его не совпадает со строительной осью системы обнаружения (датчика цели). Поэтому расположение точки подвески парашюта в продольной плоскости боеприпаса, проходящей через продольную ось ББ и АБ, а также размещение лопастей относительно этой плоскости обуславливает несовпадение оси подвески с главной осью инерции боеприпаса, что при вращении боеприпаса с таким соотношением моментов инерции приводит к появлению значительного центробежного момента в боковой плоскости, ведущей к дальнейшему ухудшению условий работы лопастей, а в результате к малой угловой скорости и низкой эффективности боеприпаса.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности действия боеприпаса за счет увеличения частоты вращения путем уменьшения центробежных моментов в боковой плоскости.

Поставленная цель достигается тем, что в боеприпасе с устройством обнаружения цели, содержащем боевой и аппаратурный блоки, аэродинамическое устройство вращения с двумя лопастями, парашют с вертлюгом, лопасти установлены по оси, перпендикулярной плоскости боеприпаса, проходящей через продольную ось боевого блока и центр масс аппаратурного, на одинаковом удалении от плоскости, а точка крепления парашюта с вертлюгом расположена в этой плоскости.

Крепление ПС в точке, лежащей в указанной базовой плоскости, обеспечивает минимальные центробежные моменты инерции корпуса боеприпаса в боковой плоскости относительно осей, связанных с осью подвеса боеприпаса на ПС. Размещение лопастей вдоль оси, перпендикулярной этой плоскости, позволяет конструктивно просто свести к минимуму в боеприпасе центробежные моменты от узла лопастей в боковой плоскости. При невыполнении этих условий (как, например, в прототипе) даже при сравнительно малых смещениях центра масс АБ от базовой плоскости (например, более 3...5 мм) корпус боеприпаса в боковой плоскости будет иметь значительный центробежный момент относительно осей, связанных с осью подвеса, что определяется большой разницей моментов относительно боковой оси и оси подвеса. С ростом угловой скорости вращения на корпус боеприпаса в боковой плоскости будет действовать опрокидывающий момент, пропорциональный квадрату частоты вращения и центробежному моменту инерции в этой плоскости. Восстанавливающий момент, создаваемый ПС, не может компенсировать центробежный в силу такой его зависимости. Следствием действия центробежного момента является наклон корпуса боеприпаса в боковой плоскости, снижение частоты вращения, а следовательно, и его эффективности действия.

На фиг. 1 и 2 схематически изображено предлагаемое устройство: вид сбоку и вид сверху по оси БЧ.

Боеприпас выполнен в виде двух блоков цилиндрической формы: боевого блока 1 с боевой частью типа "ударное ядро" 2 и аппаратурного блока 3, закрепленного на нижней части боковой поверхности боевого.

Лопасти 4 аэродинамического устройства вращения закреплены на корпусе ББ 1 вдоль оси перпендикулярной плоскости O₁X₁Y₁, проходящей через продольную ось ББ (O₁X₁) и центр масс АБ на равном удалении от плоскости (l₁ = l₂). При этом лопасти 4 могут быть выполнены из пружинного материала и крепиться на корпусе 1 с использованием одностепенных шарниров (осей) 5, что позволяет обеспечить их укладку в транспортном положении по боковой поверхности корпуса, например, как показано на фиг. 1 пунктиром, и крепится на нем с помощью чек 7 и 8, связанных с парашютом 9.

Парашют 9 через вертлюг 10 закреплен на корпусе ББ 1 в точке C, лежащей также в плоскости.

Выбор плоскости X₁O₁Y₁, проходящей через продольную ось ББ (O₁Y₁) и центр масс аппаратурного, в качестве базовой строительной, определяется следующим.

За основу построения строительной плоскости использована продольная ось ББ, так как он представляет осесимметричное тело массой порядка 80% от массы всего изделия, в силу чего он является определяющим узлом с точки зрения динамики движения боеприпаса.

В состав АБЗ, кроме датчика цели 11, располагаемого по его строительной оси O₃X₃, входят источник питания 12, усилительно-преобразовательный блок 13, разъемы и узлы крепления рабочих и проверочных кабелей 14, имеющие разные габариты и массы.

При наличии жестких ограничений на габариты АБ различие удельных масс его комплектующих узлов приводит к смещению центра масс АБ и всего боеприпаса относительно продольной строительной плоскости X₂O₂Y₂, а это в свою очередь приводит к появлению центробежного момента в боковой плоскости. Поэтому при разработке таких изделий необходимо обеспечить совпадение базовой плоскости со строительной.

При использовании боеприпаса в качестве кассетного элемента он функционирует следующим образом.

После выхода боеприпаса из кассеты происходит раскрытие парашюта 9, который при наполнении купола выдергивает чеки 7 и 8, освобождая лопасти 4 от крепления в транспортном положении. Под действием потока (либо с помощью дополнительных пружин) лопасти 4 поворачиваются на осях 5 до упоров (не показаны), обеспечивающих их расположение вдоль оси, перпендикулярной базовой плоскости X₁O₁Y₁, проходящей через продольную ось ББ и центр масс АБ, причем оси 5, а соответственно и лопасти, удалены на одинаковое расстояние от этой плоскости. За счет наклона осей 5 к линии подвеса лопасти 4 устанавливаются под углом к потоку, создавая необходимый вращающийся момент. Точка крепления (C) парашюта 9, расположенная в базовой плоскости, обеспечивает наклонное положение корпуса боеприпаса, а соответственно БЧ и датчика цели к потоку. За счет наклонной подвески корпуса вращающийся боеприпас при спуске на парашюте 9 осуществляет поиск цели по скручивающейся спиральной траектории. При попадании цели в поле зрения датчика вырабатывается сигнал на срабатывание ББ 1, осуществляющего метание поражающего элемента "ударного ядра" 2 в цель.

При предлагаемом креплении корпуса на ПС и размещении лопастей конструктивно решается задача минимизации центробежных моментов инерции в боковой плоскости. Благодаря этому раскрутка изделия осуществляется до больших значений угловой скорости за минимальное время. Это позволяет повысить вероятность обнаружения цели и повысить эффективность действия боеприпаса по расчетным данным в 1,5...2 раза.

Формула изобретения

Самоприцеливающийся боеприпас, содержащий боевой блок со снарядоформирующим зарядом, связанный с ним аппаратурный блок с устройством обнаружения цели, парашютную систему с вертлюгом и аэродинамическое устройство вращения боеприпаса с раскрывающимися на шарнирных осях лопастями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности действия боеприпаса за счет повышения частоты его вращения, в нем лопасти в рабочем положении установлены вдоль оси, перпендикулярной базовой плоскости боеприпаса, проходящей через продольную ось боевого блока и центр масс аппаратурного блока, при этом шарнирные оси лопастей равноудалены от базовой плоскости, а точка крепления парашютной системы к боеприпасу расположена в базовой плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2