Разделяющийся реактивный снаряд

 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при разработке реактивных снарядов с отделяющимися головными частями. Снаряд содержит ракетный двигатель с корпусом, дном и зарядом твердого топлива и отделяемую головную часть, имеющую в своем составе взрывательное устройство, корпус с поражающими элементами, парашютный отсек в виде кожуха с дном, пороховой заряд с предохранительно-исполнительным механизмом, узлы отделения, вскрытия и фиксации. Узел отделения размещен между кожухом парашютного отсека и дном корпуса двигателя и снабжен цилиндрической направляющей, в которой размещены фиксирующие элементы сегментной формы, внутренняя поверхность которых соответствует внутренней поверхности цилиндрической направляющей, а наружная поверхность взаимодействует с внутренней конической поверхностью корпуса головной части, при этом в цилиндрической направляющей, жестко связанной с кожухом парашютного отсека, размещено подвижное упорное кольцо, снабженное плоским упругим кольцом с уплотнительным элементом, поджатым к внешней поверхности кожуха посредством упора тарельчатой формы. Узел вскрытия парашютного отсека размещен в головной части кожуха, снабжен центрирующим утолщением, наружный диаметр которого превышает диаметр кожуха, и сухарями, размещенными так, что их внешняя поверхность упирается во внутреннюю поверхность корпуса головной части, а внутренняя поверхность упорно взаимодействует с ответной конической поверхностью в дне парашютного отсека. Узел фиксации снабжен шпильками, стягивающими посредством опорного кольца, цилиндрической направляющей и сегментных фиксирующих элементов кожух парашютного отсека с корпусом головной части. Использование изобретения позволяет снизить значение силовых нагрузок, действующих на разделяемые элементы конструкции, и использовать поражающие элементы, чувствительные к действию ударных и вибрационных нагрузок. 5 ил.

Одним из основных направлений повышения эффективности боевого применения боеприпасов реактивной и ствольной артиллерии является разработка боеприпасов, обеспечивающих отделение или вскрытие головных частей (ГЧ) в заданной точке траектории. При этом вариант отделения головной части от ракетной (РЧ) реализовывается, как правило, для ГЧ фугасного и осколочно-фугасного действия и требует отработки парашютной системы стабилизации, обеспечивающей торможение и подход ГЧ к поверхности земли под углом, близким к 90°.

Решение поставленной задачи связано с необходимостью разработки рациональных вариантов конструкции узлов фиксации, отделения и вскрытия, обеспечивающих жесткость снаряда при движении по траектории и надежность отделения и вскрытия фрагментов разделяющегося реактивного снаряда (РРС).

По заявке ФРГ (DЕ) №4002355 от 13.09.90 г. (РФ ИСМ, вып.81, МКИ F42B, №7-9, 1991 г.) известна головная часть с парашютом. ГЧ предназначена для сбрасывания со снаряда-носителя над районом цели. Она имеет парашют для снижения скорости относительно земли. Головная часть отличается тем, что парашют имеет средства для вращения ее с желательной скоростью. Имеется чувствительный элемент для поиска района цели. Головная часть отличается тем, что парашют имеет средства для создания вращения. Они приводят парашют во вращение в направлении, противоположном направлению вращения ГЧ.

Из указанного выше следует, что в известной головной части с парашютом не описываются конструктивные узлы и элементы, обеспечивающие первоначально фиксацию, а затем отделение или вскрытие разделяемых фрагментов. Таким образом, задачей известного технического решения являлось создание средств вращения парашюта, компенсирующих вращение ГЧ и обеспечивающих, тем самым, стабильную форму парашюта (без скручивания строп) и усилие торможения при спуске головной части в районе цели.

Общим признаком с предполагаемой авторами конструкцией РРС является наличие у снаряда-носителя головной части с парашютом, обеспечивающим снижение скорости подхода к поражаемой цели.

Другое аналогичное конструктивное решение известно по материалам международной заявки №88/05523 от 28.07.88 г. (РФ ИСМ, вып.105, МКИ F 42 В, №3, 1989 г.). Снаряд с раскрываемым парашютом имеет две примыкающие одна к другой части, в одной из которых в сложенном виде размещается парашют. Для плавного и надежного разделения этих частей (с последующим раскрытием парашюта) они связаны меду собой радиальными болтами. Болты разрушаются под воздействием газов, которые образуются при подрыве пиротехнического заряда и обеспечивают разделение отделяемых частей. Воспламенение заряда производится с помощью воспламенителя.

Указанный разделяющийся снаряд характеризуется наличием узла отделения, содержащего пиротехнический заряд и элементы форсирования, выполненные в виде срезаемых радиальных болтов. Однако рассматриваемой конструкции РРС свойственны некоторые недостатки, связанные с тем, что в момент отделения ГЧ возникают серьезные перегрузки, величина которых зависит от усилия разрушения элементов форсирования. Учитывая, что конструктивные параметры элементов форсирования назначаются из условия обеспечения требуемой жесткости снаряда, процесс отделения ГЧ от РЧ сопровождается совместным действием осевых перегрузок и высокочастотных колебаний, проходящих по корпусу PC в момент разрушения (среза) радиальных болтов. Последнее оказывает отрицательное влияние на работоспособность составных элементов и, в первую очередь, на электронную аппаратуру, чувствительную к ударным низкочастотным и высокочастотным перегрузкам.

Таким образом, задачей данного технического решение является разработка конструкции реактивного снаряда, обеспечивающего отделение ГЧ от РЧ и ввод в действие парашюта при силовых нагрузках, регламентируемых условиями разрушения радиальных болтов, скрепляющих разделяемые части.

Общими признаками описанного снаряда с предлагаемой конструкцией РРС является наличие ракетного двигателя, головной части, узла отделения и раскрываемого парашюта.

Наиболее близкой по технической сущности решения и достигаемому результату является конструкция снаряда с парашютной системой, известная по заявке США №5386781 А от 12.11.92 г.(РФ ИСМ, вып.081, МПК F 42 В, №3,1996 г.) - прототип.

Снаряд содержит ракетный двигатель, основной парашют, дефлектор, толкатель, первые и вторые соединительные элементы. Ракетный двигатель присоединен к снаряду (ГЧ). Дефлектор выполнен из ткани и установлен в головной части. Первые соединительные элементы скрепляют толкатель с ракетным двигателем. Вторые соединительные элементы присоединяют дефлектор к толкателю. При отстреле ракетного двигателя от головной части дефлектор выталкивается наружу, в результате чего радиальные силы действуют на ракетный двигатель, изменяя траекторию его движения.

Головная часть содержит отделяемый агрегат, вытяжной парашют, основной парашют и соединительные элементы. Парашюты уложены определенным образом внутри корпуса ГЧ и закрыты крышками. Отделяемый агрегат взаимодействует с вытяжным парашютом и при отстреле от ГЧ выбрасывает его наружу, обеспечивая раскрытие его, а затем и основного парашюта, связанного с головной частью.

Функционально работа рассмотренной конструкции снаряда с парашютной системой стабилизации во многом совпадает с работой предлагаемой авторами конструкции разделяющегося реактивного снаряда, что позволяет предположить о наличии в известном конструктивном решении узлов фиксации, отделения и вскрытия. Однако отсутствие в материалах заявки конструктивного исполнения этих узлов не позволяет провести конкретное сравнение их положительных практических качеств.

Таким образом, задачей рассмотренного конструктивного решения, выбранного в качества прототипа, является разработка разделяющегося реактивного снаряда, обеспечивающего отделение ГЧ от ракетного двигателя, ввод в действие парашютной системы и спуск головной части в районе цели, изменение траектории ракетного двигателя после отделения для предотвращения столкновения с ГЧ.

Общим признаком с предлагаемой авторами конструкции РРС является наличие ракетного двигателя с узлом отделения (толкателем) и головной части с парашютным отсеком, закрытым дном (крышкой).

В отличии от прототипа предлагаемое конструктивное решение РРС имеет узел отделения, размещенный между кожухом парашютного отсека (ПО) и дном корпуса двигателя. Узел отделения снабжен цилиндрической направляющей, в которой размещены вкладные фиксирующие элементы сегментной формы, внутренняя поверхность которых соответствует внутренней поверхности цилиндрической направляющей, а наружная поверхность упорно взаимодействует с внутренней конической поверхностью корпуса головной части. При этом, в цилиндрической направляющей, жестко связанной с кожухом парашютного отсека, размещено подвижное упорное кольцо, снабженное плоским упругим кольцом с уплотнительным элементом, поджатым к внешней поверхности кожуха посредством упора тарельчатой формы.

Узел вскрытия парашютного отсека размещен в головной части кожуха и снабжен центрирующим утолщением, наружный диаметр которого превышает диаметр кожуха, и сухарями, которые размещены таким образом, чтобы внешняя цилиндрическая поверхность их упиралась во внутреннюю поверхность корпуса головной части, а внутренняя поверхность упорно взаимодействовала с ответной конической поверхностью в дне парашютного отсека.

Узел фиксации снабжен шпильками, стягивающими посредством опорного кольца, цилиндрической направляющей и сегментных фиксирующих элементов кожух парашютного отсека с головной частью.

Указанные отличительные признаки, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, являются существенными и достаточными для достижения нового технического результата.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции разделяющегося реактивного снаряда, надежно функционирующего при минимальных значениях ударных силовых нагрузок, действующих на конструктивные элементы снаряда в процессе разделения.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в конструкции известного РРС, содержащего ракетный двигатель с корпусом, дном и пороховым зарядом, а также отделяемую ГЧ, имеющую в своем составе взрывательное устройство, корпус с поражающими элементами, парашютный отсек в виде кожуха с дном, пороховой заряд с предохранительно-исполнительным механизмом, узлы отделения, вскрытия и фиксации, введена новая совокупность конструктивных узлов и элементов, изменены их взаимное положение и связи. В частности, размещение узла отделения между кожухом парашютного отсека и дном корпуса двигателя, а также снабжение его цилиндрической направляющей, в которой размещены вкладные фиксирующие элементы сегментной формы, внутренняя поверхность которых соответствует внутренней поверхности цилиндрической направляющей, а наружная поверхность упорно взаимодействует с внутренней конической поверхностью корпуса головной части позволяет решить ряд практически важных конструкторских задач, а именно:

- надежно зафиксировать кожух ПО, жестко связанный с цилиндрической направляющей, в корпусе головной части;

- удачно использовать сегментную форму фиксирующих элементов с коническими опорными поверхностями для размещения в узких кольцевых зонах между цилиндрической направляющей и корпусом ГЧ и надежного выхода из зоны фиксации при приложении осевой силы.

Размещение в цилиндрической направляющей подвижного кольца, снабженного плоским упругим кольцом с уплотнительным элементом, поджатым к внешней поверхности кожуха посредством упора тарельчатой формы, позволяет в предлагаемом конструктивном решении:

- исключить выпадание сегментных элементов из зон фиксации в процессе сборки и затяжки ПО в корпусе головной части;

- обеспечить (за счет развитой поверхности колец) осевое перемещение упорного кольца в сторону кожуха и выход фиксирующих элементов из корпуса головной части при незначительных давлениях в зоне отделения, на порядок меньше требуемых для разрушения традиционных узлов форсирования (разрывных болтов или кольцевой проточки);

- повысить надежность работы узла отделения за счет наличия узла герметизации и исключения попадания продуктов сгорания заряда отделения за подвижное упорное кольцо, препятствующих перемещению упорного кольца в крайне левое положение.

Размещение узла вскрытия ПО в головной части кожуха и снабжение его центрирующим утолщением, наружный диаметр которого превышает диаметр кожуха, и сухарями, размещенными таким образом, чтобы внешняя цилиндрическая поверхность их упиралась во внутреннюю поверхность корпуса ГЧ, а внутренняя поверхность упорно взаимодействовала с ответной конической поверхностью в дне ПО, позволяет:

- первоначально зафиксировать ПО в корпусе ГЧ и исключить радиальные перемещения его при вращении головной части в процессе траекторного движения, а затем (после выхода фиксаторов за срез корпуса ГЧ в процессе отделения) обеспечить беспрепятственный выход фиксирующих элементов из конической проточки дна и освобождения кожуха ПО;

- произвести сброс кожуха и ввод парашюта в действие без использования дополнительных механизмов, т.е. за счет аэродинамического воздействия скоростного напора воздуха на кольцевую площадку центрирующего утолщения, величина которой зависит от разницы диаметров утолщения и кожуха и выбирается из условия движения PC в момент разделения.

Снабжение узла фиксации шпильками, стягивающими посредством опорного кольца, цилиндрической направляющей и сегментных фиксирующих элементов кожух ПО с головной частью, позволяет (за счет назначения крутящего момента) в процессе сборки выбрать все осевые зазоры в силовой цепочке и обеспечить требуемую жесткость конструкции РРС.

Таким образом, перечисленные конструктивные особенности РРС позволяют за счет предложенного варианта узлов фиксации, отделения и вскрытия решить поставленную задачу и разработать снаряд, надежно функционирующий при минимальных значениях ударных силовых нагрузок, действующих на конструктивные элементы снаряда в процессе разделения. Снижение уровня силового нагружения, а также отсутствие необходимости использования дополнительного механизма (например, пиротехнического типа) для принудительного вскрытия парашютного отсека способствует уменьшению пассивной массы создаваемого образца.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид РРС, а на фиг.2-5 поперечный разрез конструкции.

Разделяющийся реактивный снаряд содержит ракетный двигатель с корпусом 1, дном 2 и зарядом твердого топлива 3 и отделяемую головную часть, имеющую в своем составе взрывательное устройство 4, корпус 5 с поражающими элементами 6, парашютный отсек в виде кожуха 7 с дном 8, пороховой заряд 9 с предохранительно-исполнительным механизмом 10, узлы отделения 11, вскрытия 12 и фиксации 13.

Узел отделения размещен между кожухом 7 ПО и дном 2 РЧ и снабжен цилиндрической направляющей 14, в которой размещены фиксирующие элементы сегментной формы 15, внутренняя поверхность которых соответствует внутренней поверхности цилиндрической направляющей, а наружная поверхность упорно взаимодействует с внутренней конической поверхностью корпуса РЧ. При этом в цилиндрической направляющей 14, жестко связанной с кожухом 7 ПО, размещено подвижное упорное кольцо 16, снабженное плоским упругим кольцом 17 с уплотнительным элементом 18, поджатым к внешней поверхности кожуха посредством упора тарельчатой формы 19.

Узел вскрытия 12 ПО размещен в головной части кожуха 7. Он снабжен центрирующим утолщением 20, наружный диаметр которого превышает диаметр кожуха, и сухарями 21, размещенными таким образом, чтобы они упирались во внутреннюю поверхность корпуса ГЧ, с возможностью взаимодействия с конической поверхностью в дне ПО.

Узел фиксации снабжен шпильками 22, стягивающими посредством опорного кольца 23, цилиндрической направляющей 14 и фиксирующих элементов 15, 21, кожух парашютного отсека с головной частью.

Разделяющийся реактивный снаряд работает следующим образом.

После старта снаряда и достижения заданной точки траектории срабатывает предохранительно-исполнительный механизм 10 и передает инициирующий импульс заряду отделения 9. Продукты сгорания заряда заполняют рабочую полость между дном РЧ 2 и кольцами 16, 17. При действии невысоких давлений на развитую поверхность колец они начинают плавно перемещаться по внутренней поверхности цилиндрической направляющей. В процессе перемещения за счет изгиба упругого кольца 17 обеспечивается постоянное поджатие уплотнительного элемента 18 (предварительное поджатие его осуществляется тарельчатым упором 19) и герметизация закольцевой зоны, требуемая для исключения набора в ней давления, противодействующего перемещению колец.

При перемещении колец на величину, превышающую ширину сегментных фиксирующих элементов 15, последние освобождаются и под действием осевой силы выходят из зацепления.

В этот момент цилиндрическая направляющая 14, жестко связанная с кожухом ПО 7, освобождается и под действием давления на кожух парашютный отсек вместе с головной частью начинает отстреливаться из корпуса 5.

В процессе отстрела фиксирующие элементы 21 перемещаются по внутренней поверхности корпуса ГЧ 5 и при выходе из нее лишаются опорной поверхности, выходят из зацепления и освобождают кожух 7 от крепления с дном 8.

В процессе отделения головной части от ракетной центрирующее утолщение 20, движущееся по внутренней поверхности корпуса 5, обеспечивает центровку отделяемой головной части, исключающую появление в ней вибрационных нагрузок, а также герметизацию рабочего объема, предотвращающую сброс продуктов сгорания в атмосферу. После выхода утолщения за срез корпуса ГЧ на него начинают действовать аэродинамические силы и моменты. В результате аэродинамического воздействия кожух ПО стягивается с направляющего участка дна 8, захватывается набегающим потоком воздуха и обеспечивает ввод парашюта в действие. Головная часть стабилизируется и при достижении района цели приводится в действие.

Таким образом, указанные выше конструктивные отличия заявляемого РРС позволяют разработать конструкцию реактивного снаряда, обеспечивающего надежное функционирование в процессе разделения на траектории при минимальных значениях ударных силовых нагрузок, способствующих за счет “мягкости” процесса разделения:

- использовать радиоэлектронную аппаратуру, чувствительную к действию ударных и вибрационных нагрузок;

- снизить пассивную массу конструктивных узлов и элементов снаряда. Изложенный положительный эффект подтвержден результатами стендовых и летных испытаний опытных образцов разделяющихся реактивных снарядов, снабженных отделяющимися головными частями.

Формула изобретения

Разделяющийся реактивный снаряд, содержащий ракетный двигатель с корпусом, дном и зарядом твердого топлива и отделяемую головную часть, имеющую в своем составе взрывательное устройство, корпус с поражающими элементами, парашютный отсек в виде кожуха с дном, пороховой заряд с предохранительно-исполнительным механизмом, узлы отделения, вскрытия и фиксации, отличающийся тем, что в нем узел отделения размещен между кожухом парашютного отсека и дном корпуса двигателя и снабжен цилиндрической направляющей, в которой размещены фиксирующие элементы сегментной формы, внутренняя поверхность которых соответствует внутренней поверхности цилиндрической направляющей, а наружная поверхность взаимодействует с внутренней конической поверхностью корпуса головной части, при этом в цилиндрической направляющей, жестко связанной с кожухом парашютного отсека, размещено подвижное упорное кольцо, снабженное плоским упругим кольцом с уплотнительным элементом, поджатым к внешней поверхности кожуха посредством упора тарельчатой формы, узел вскрытия парашютного отсека размещен в головной части кожуха, снабжен центрирующим утолщением, наружный диаметр которого превышает диаметр кожуха, и сухарями, размещенными так, что их внешняя поверхность упирается во внутреннюю поверхность корпуса головной части, а внутренняя поверхность упорно взаимодействует с ответной конической поверхностью в дне парашютного отсека, узел фиксации снабжен шпильками, стягивающими посредством опорного кольца, цилиндрической направляющей и сегментных фиксирующих элементов кожух парашютного отсека с корпусом головной части.

РИСУНКИ

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