Способ определения частоты вращения снаряда по крену и снаряд для его реализации

 

Изобретение относится к военной технике, а конкретно к способам и устройствам экспериментальной отработки снарядов, выстреливаемых из стволов орудий и пусковых труб (контейнеров). Решение поставленной задачи достигается установкой на траектории полета в начале и конце мерной базы устройств регистрации моментов времени их прохождения, выстреливание снаряда из пусковой трубы и регистрацию времени прохождения снарядом мерной базы, в начале и конце мерной базы по траектории снаряда устанавливают легкопробиваемые щиты, после вылета из пусковой трубы и до подлета снаряда к мерной базе относительно его боковой поверхности раскрывают элемент ножевого типа, пробивают щиты, по пробоинам на щитах и предварительно нанесенных на них вертикалям определяют угловые координаты снаряда по крену в начале и конце мерной базы, а частоту вращения снаряда по крену определяют математическим выражением n = (ϕ₂-ϕ₁)/(τ•360), где ϕ₁, ϕ₂- угловые координаты снаряда по крену в начале и конце мерной базы соответственно, которые определяются по координатам пробоин элемента ножевого типа относительно нанесенных на щитах вертикалей, τ - время прохождения снарядом мерной базы. Длину мерной базы выбирают из соотношения nL/V₀<1 оборота, где n - ожидаемая частота вращения снаряда, L - длина мерной базы, V₀ - ожидаемая скорость снаряда. Снаряд для реализации способа включает корпус с центрирующими и закручивающими элементами, на боковой поверхности корпуса выполнен продольный паз, в котором на оси, расположенной тангенциально, в пределах тела корпуса установлен с возможностью вращения автоматически раскрывающийся за диаметр калибра снаряда после вылета его из трубы ножевой элемент, выполненный в виде флажка-эксцентрика, при этом центр масс флажка-эксцентрика по отношению к оси его установки расположен так, что обеспечивает при действии инерционных сил от ствольной перегрузки разгона действие на флажок-эксцентрик закрывающего момента, а продольный паз снабжен упорами для флажка-эксцентрика в закрытом и открытом положениях. Изобретение позволяет определять частоту вращения снаряда и тем самым целенаправленно вести обработку механизмов закрутки снарядов. 2 c.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к военной технике, а конкретно к способам и устройствам экспериментальной отработки снарядов, выстреливаемых из стволов орудий и пусковых труб (контейнеров).

Известен учебный экологически чистый снаряд (патент Франции FR 2741145 от 16.5.97 г., заяв. 9513614 от 13.11.95 г. МКл⁶ F 42 В 8/14) - аналог. Снаряд, а точнее имитатор боевого снаряда, например орудийного, имеет оболочку, заполненную балластирующим материалом, например прессованной глиной. Снаряд летит достаточно точно и имеет баллистическую устойчивость, достаточную для прицельной стрельбы на небольшие расстояния ≤100 м. При ударе снаряд разбивается, не вызывая серьезных повреждений преграды. Снаряд, а точнее имитатор боевого снаряда, имеет низкую себестоимость и не оставляет биологически вредных или загрязняющих отходов после разрушения на преграде. Однако данный имитатор не позволяет оценить частоту вращения снаряда по крену и тем самым проводить экспериментальную отработку ведущих и обтюрирующих поясков, механизмов закрутки и других узлов и элементов снаряда, функционирование которых зависит от частоты вращения.

Известен способ определения средней скорости снаряда (отраслевой стандарт ОСТ В-84-1980-82, прил. 3), включающий установку по траектории полета в начале и конце мерной базы устройств регистрации моментов времени их прохождения, выстреливание снаряда, регистрацию времени прохождения снарядом мерной базы и последующее определение средней скорости снаряда математическим выражением: где L - длина мерной базы; τ - время прохождения снарядом мерной базы.

Реализация данного способа может осуществляться, например, с помощью следующих устройств: рулетки для измерения мерной базы, хронометра и устройств регистрации моментов прохождения снарядом начала и конца мерной базы, одно из которых запускает, а второе отключает хронометр. В качестве устройств регистрации моментов прохождения снарядом начала и конца мерной базы могут быть рамы-мишени с разрывными проволочками, соленоиды, фотоэлектрические блокировки и т. д. Данный способ и устройства для его реализации при своей простоте позволяют определить скорость снаряда (среднюю на мерной базе), но не позволяют определить частоту вращения снаряда по крену.

Известен учебный снаряд, стабилизируемый вращением (патент Швейцарии 658905, публ. 15.12.1986 г., МКИ F 42 B 8/00). Снаряд предназначен для стрельбы с настильной траекторией, например для танковой пушки, при стрельбе из которой снаряд имеет сверхзвуковую скорость. Снаряд имеет цилиндрический корпус с плоским передним торцом, относительно которого аксиально вперед выступает цилиндрический штифт. Пока снаряд летит с высокой скоростью, выступающий вперед штифт отклоняет воздушный поток от поверхности плоского торца корпуса. При достаточном снижении скорости штифт перестает отклонять воздушный поток с поверхности торца корпуса, на ней образуется вихрь и снаряд очень быстро тормозится. Это позволяет укоротить безопасную зону по дальности полета снаряда в случае его промаха по цели. Данный снаряд позволяет проводить отработку метательного заряда, ведущих и обтюрирующих поясков, однако не позволяет оценить частоту вращения снаряда по крену.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является способ определения частоты вращения снаряда по крену и снаряд для его реализации, известный из опубликованной заявки 98108044, МПК 7 G 01 P 3/36, 10.02.2000, бюл. 4 (1 часть), стр.231. В известном способе определение частоты вращения снаряда (угловой скорости) основано на изменении параметров двух отраженных от пролетающего снаряда лазерных лучей и определении по ним параметров движения объекта. Снаряд для реализации способа включает корпус с центрирующими и закручивающими элементами.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является определение частоты вращения снаряда по крену после его вылета из пусковой трубы. Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе, включающем установку по траектории полета в начале и конце мерной базы устройств регистрации моментов времени их прохождения, выстреливание снаряда из пусковой трубы и регистрацию времени прохождения снарядом мерной базы, дополнительно в начале и конце мерной базы по траектории снаряда устанавливают легкопробиваемые щиты, после вылета из пусковой трубы и до подлета снаряда к мерной базе относительно его боковой поверхности раскрывают элемент ножевого типа, пробивают щиты, по пробоинам на щитах и предварительно нанесенным на них вертикалям или горизонталям определяют угловые координаты снаряда по крену в начале и конце мерной базы, а частоту вращения снаряда по крену определяют математическим выражением: где ϕ₁, ϕ₂ - угловые координаты снаряда по крену в начале и конце мерной базы соответственно, которые определяются по координатам пробоин элемента ножевого типа относительно нанесенных на щитах вертикалей или горизонталей; τ - время прохождения снарядом мерной базы.

Кроме того длину мерной базы выбирают из соотношения: n•L/V₀<1 оборота, где n - ожидаемая частота вращения снаряда по крену;
L - длина мерной базы;
V₀ - ожидаемая скорость снаряда.

Снаряд для определения частоты его вращения по крену включает корпус с центрирующими и закручивающими элементами, на боковой поверхности корпуса выполнен продольный паз, в котором на оси, расположенной тангенциально, в пределах тела корпуса установлен с возможностью вращения автоматически раскрывающийся за диаметр калибра снаряда после вылета его из пусковой трубы ножевой элемент, выполненный в виде флажка-эксцентрика, при этом центр масс флажка-эксцентрика по отношению к оси его установки расположен так, что обеспечивает при действии инерционных сил от ствольной перегрузки разгона действие на флажок-эксцентрик закрывающего момента, а продольный паз снабжен упорами для флажка-эксцентрика в закрытом и открытом положениях.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг.1 показана схема баллистической трассы для предполагаемого изобретения.

На фиг. 2 схематично показаны пробоины от снаряда в легкопробиваемых щитах.

На фиг.3 схематично показан снаряд, а точнее массовый имитатор снаряда, снабженный автоматически раскрываемым ножевым элементом.

На фиг. 4 и 5 схематично показаны различные варианты конструктивного выполнения на снаряде ножевого элемента.

На фиг. 1 показаны пусковая труба (ствол орудия) 1, установленные по траектории полета в начале и конце мерной базы L устройства регистрации моментов времени их прохождения, например соленоиды 2 и 3 соответственно. Также в начале и конце мерной базы L устанавливают легкопробиваемые щиты 4 и 5 соответственно. В качестве щитов 4 и 5 могут использоваться тонколистовая фанера толщиной 3...4 мм, картон или листы ватмана, закрепленные по периметру на рамках. Для повышения достоверности определения частоты вращения снаряда необходимо, чтобы на длине мерной базы L снаряд совершил менее одного оборота. Длину L при этом можно определить расчетным путем по формуле:
n•L/V₀<1 оборота,
либо экспериментально, поставив на первом выстреле несколько разнесенных (более двух) легкопробиваемых щитов. Длина L будет выбрана между теми щитами, где снаряд совершает менее одного оборота. Можно обойтись и двумя щитами, последовательно уменьшая (увеличивая) расстояние L между ними, но при этом для выбора длины L потребуется несколько выстрелов. Вертикали или горизонтали, нанесенные на щитах, обозначены цифрой 6. Пробоины от снаряда на щитах 4 и 5 соответственно обозначены цифрами 7 и 8. Угловые координаты снаряда по крену на первом щите 4 и втором щите 5 обозначены соответственно ϕ₁ и ϕ₂ и определяются по координатам пробоин 9, оставляемых на щитах элементом ножевого типа, относительно вертикалей 6.

Снаряд для реализации способа, а точнее его массовый имитатор включает корпус 10 с центрирующими 11 и 12 элементами (центрирующие пояски), закручивающий элемент, например обтюрирующий проскальзывающий поясок 13 (может быть палец, взаимодействующий с нарезом пусковой трубы, косопоставленный нож или ролик, взаимодействующий с пусковой трубой и т.д.). На боковой поверхности корпуса выполнен продольный паз 14, в котором на оси 15, расположенной тангенциально, в пределах тела корпуса 10 установлен с возможностью вращения вокруг оси 15 ножевой элемент, выполненный в виде флажка-эксцентрика 16. При этом центр масс (ц.м.) флажка-эксцентрика 16 по отношению к оси 15 расположен так, что обеспечивает при действии инерционных сил Fин от ствольной перегрузки разгона действие на флажок-эксцентрик 16 закрывающего момента:
М_зак=F_ин•е,
где е - плечо действия силы Fин относительно оси 15.

Продольный паз 14 снабжен упорами 17 и 18 для флажка-эксцентрика 16 в закрытом и открытом (показано пунктиром) положениях соответственно. Элемент ножевого типа, выполненный в виде флажка-эксцентрика 16, может выполняться либо на корпусе отрабатываемого снаряда, либо на корпусе его массового имитатора. При этом необходимо, чтобы момент инерции массового имитатора относительно продольной оси и его масса соответствовали бы моменту инерции и массе отрабатываемого снаряда.

Реализация способа осуществляется следующим образом. По предполагаемой траектории полета снаряда в начале и конце мерной базы устанавливают, например, соленоиды 2, 3 и легкопробиваемые щиты 4 и 5 соответственно. Намагниченный снаряд устанавливают в пусковую трубу (ствол) 1 так, чтобы флажок-эксцентрик 16 располагался сверху. При этом под действием силы тяжести флажок-эксцентрик 16 опирается на упор 17 и центр масс флажка-эксцентрика расположен ниже оси 15 для варианта 1 (фиг.4), либо выше оси 15 для варианта 2 (фиг. 5). Заряжают орудие метательным зарядом (для выброса снаряда из трубы могут быть использованы ракетный двигатель, вышибной заряд и т.д.), закрывают затвор и производят выстрел. Продукты сгорания метательного заряда воздействуют на снаряд и ускоряют его по стволу орудия. Под действием инерционной силы F_ин, обусловленной ускорением (перегрузкой) разгона снаряда, на флажок-эксцентрик 16 действует закрывающий момент М_зак=F_ин•е, предотвращающий раскрытие флажка-эксцентрика 16 в стволе. Кроме того, на флажок-эксцентрик 16 действуют момент трения вращения на оси 15 и открывающий момент, увеличивающийся по мере нарастания частоты вращения снаряда при движении по стволу и обусловленный центробежной силой от вращения снаряда. Для исключения раскрытия флажка-эксцентрика 16 в стволе с нарезами необходимо выполнение условия:

где М_отк - открывающий момент, действующий на флажок-эксцентрик 16 и обусловленный центробежной силой от вращения снаряда по крену;
М_зак - закрывающий момент, действующий на флажок-эксцентрик 16 и обусловленный действием инерционной силы от ускорения (перегрузки) разгона снаряда в стволе;
М_тр - момент трения вращения флажка-эксцентрика 16 на оси 15;
τ - время движения снаряда по стволу;
ϕ_доп - допустимый угол поворота флажка-эксцентрика 16 в направлении раскрытия, при котором он не выходит за пределы калибра снаряда;
Io - момент инерции флажка-эксцентрика относительно оси вращения.

После вылета снаряда из ствола 1 (контейнера) прекращает действовать на снаряд ускорение (перегрузка) разгона и закрывающий момент М_зак обращается в ноль, а момент трения вращения М_тр близок к нулю. Под действием открывающего момента М_отк от центробежной силы флажок-эксцентрик 16 поворачивается вокруг оси 15 в направлении раскрытия до крайнего положения, ограниченного упором 18. Проходя начало и конец мерной базы L, намагниченный снаряд с помощью соленоидов 2 и 3 фиксирует момент их прохождения. В эти же моменты с помощью легкопробиваемых щитов 4 и 5 по пробоинам 9 от флажка-эксцентрика 16 и вертикалей 6, нанесенным на щитах 4 и 5, определяют угловые координаты снаряда в начале ϕ₁ и в конце ϕ₂ мерной базы. Время прохождения снарядом мерной базы определяют как разность моментов времени прохождения снарядом конца и начала мерной базы. Частоту вращения снаряда по крену определяют по формуле:

Таким образом, предложенный способ определения частоты вращения снаряда по крену и снаряд для реализации данного способа позволяют:
- определять частоту вращения снаряда по крену и тем самым целенаправленно вести отработку механизмов закрутки снарядов в пусковой трубе (поясков, газодинамических устройств закрутки и т.д.);
- целенаправленно вести отработку узлов и элементов снаряда, функционирование которых зависит от частоты вращения снаряда по крену (стабилизаторов, центробежных фиксаторов, регуляторов, механизмов ступеней предохранения).

Формула изобретения

1. Способ определения частоты вращения снаряда по крену, отличающийся тем, что на траектории полета снаряда в начале и конце мерной базы устанавливают устройства регистрации моментов времени их прохождения и легкопробиваемые щиты, производят выстреливание снаряда из пусковой трубы, после вылета из пусковой трубы и до подлета снаряда к мерной базе относительно его боковой поверхности раскрывают элемент ножевого типа, пробивают щиты, регистрируют время прохождения снарядом мерной базы, по пробоинам на щитах и предварительно нанесенным на них вертикалям или горизонталям определяют угловые координаты снаряда по крену в начале и конце мерной базы, а частоту вращения снаряда по крену определяют математическим выражением

где ϕ₁, ϕ₂ - угловые координаты снаряда по крену в начале и конце мерной базы соответственно, которые определяются по координатам пробоин элемента ножевого типа относительно нанесенных на щитах вертикалей и горизонталей;
τ - время прохождения снарядом мерной базы, при условии, что длину мерной базы выбирают из соотношения n•L/V_O<1 оборота, где n ожидаемая частота вращения снаряда по крену;
L - длина мерной базы;
V₀ - ожидаемая скорость снаряда.

2. Снаряд для определения частоты его вращения по крену, включающий корпус с центрирующими и закручивающими элементами, отличающийся тем, что на боковой поверхности корпуса выполнен продольный паз, в котором на оси, расположенной тангенциально, в пределах тела корпуса установлен с возможностью вращения автоматически раскрывающийся за диаметр калибра снаряда после вылета его из пусковой трубы ножевой элемент, выполненный в виде флажка-эксцентрика, при этом центр масс флажка-эксцентрика по отношению к оси его установки расположен так, что обеспечивает при действии инерционных сил от ствольной перегрузки разгона действие на флажок-эксцентрик закрывающегося момента, а продольный паз снабжен упорами для флажка-эксцентрика в закрытом и открытом положениях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5