Способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда и устройство для его реализации
Группа изобретений относится к боеприпасам, в частности к артиллерийским снарядам. Сущность способа увеличения дальности полета артиллерийского снаряда заключается в том, что при движении снаряда по каналу ствола аккумулируют часть газов заснарядного пространства в накопительной полости снаряда, а после вылета снаряда из ствола за счет аккумулированной энергии в накопительной полости заснарядного пространства удлиняют кормовую часть снаряда, придавая ей коническую форму. В артиллерийском снаряде устройство для увеличения дальности полета выполнено в виде кормового телескопического удлинителя, который содержит полый обтекатель, жестко закрепленный на кормовом отсеке, и подвижный колпак размещенный в нем с возможностью осевого перемещения с последующей фиксацией с помощью разжимного пружинного кольца. Полый обтекатель и колпак выполнены в виде цилиндров, сопряженных с усеченными конусами одинаковой конусности. По центру колпака расположено дроссельное отверстие, соединяющее заснарядное пространство с накопительной полостью, образованной донным срезом снаряда и подвижным колпаком. Изобретение позволяет повысить дальность полета артиллерийского снаряда за счет снижения донного сопротивления на траектории полета. 2 н. п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к оборонной технике, в частности к способу увеличения дальности стрельбы артиллерийскими снарядами за счет снижения донного сопротивления снаряда на траектории полета.
Донное сопротивление возникает за счет разрежения, устанавливающегося за донным срезом снаряда в полете, и может достигать 50% от его полного аэродинамического сопротивления. Величина разрежения, устанавливающегося за донным срезом артиллерийского снаряда, зависит от многих факторов: формы кормовой части, наличия оперения, реактивной струи, длины корпуса, состояния пограничного слоя, температуры поверхности. На донное разрежение наиболее сильно влияет форма кормовой части артиллерийского снаряда.
Известен способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда за счет снижения его донного сопротивления.
Для уменьшения донной составляющей полного аэродинамического сопротивления снаряда наиболее целесообразно применение конической кормовой части с углом наклона образующей конуса к оси вращения снаряда ≈20°. При таких углах конусности достигается плавное обтекание конуса потоком набегающего воздуха, а при более крутых обводах происходит срыв потока. В то же время применение конической кормовой части ведет к снижению площади донного среза АС и, следовательно, к уменьшению донного сопротивления (А.А.Лебедев, Л.С.Чернобровкин “Динамика полета беспилотных летательных аппаратов”).
Недостатком описанного способа, реализованного в существующей конструкции снаряда "ERFB" (Extemded Rang Full Bore - полнокалиберный снаряд полной дальности), является невозможность кардинальным образом изменения кормовой части снаряда без изменения его штатных габаритов. ("Экспресс-информация" №4 (423) по материалам открытой иностранной печати, 1983 г., стр.29, снаряд ERFB "Бейз-Блид").
Устройство для реализации описанного способа представляет собой следующую конструкцию. Запоясковая часть снаряда выполнена конической формы, что уменьшило зону разреженного пространства за снарядом, а следовательно, и аэродинамическое сопротивление его, уменьшая время его полета и делая его менее чувствительным к метеорологическим условиям, что способствует повышению точности стрельбы. Однако применение описанного устройства не позволяет существенно снизить донное сопротивление без увеличения габаритных размеров снаряда.
Известен способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда, основанный на снижении донного сопротивления, предусматривающий поджиг порохового заряда в его донной части и вдув на траектории полета газообразной смеси продуктов горения в спутную струю снаряда. При этом давление за донной частью снаряда повышается, и существенно уменьшается донное сопротивление. При этом скорость истечения газов небольшая, так что реактивным эффектом можно пренебречь. Устройство для реализации описанного способа представляет собой следующую конструкцию. В полом основании кормового отсека снаряда размещают донный газогенератор, выполненный в виде набора пороховых шашек, горение которых протекает при температуре окружающей среды и в условиях донного давления. (Патент РФ №2191342 по классу F 42 B 15/00 с приоритетом от 03.12.2001 г., опубл. 20.10.2002 г. в БИ 02-29).
Описанный способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда и устройство для его осуществления обеспечивают более значительное снижение донного сопротивления без увеличения осевых габаритов снарядов, однако имеют существенные недостатки. Наличие такого устройства повышает массу артиллерийского снаряда, заряд донного газогенератора выделяет высокотемпературные продукты сгорания с большим количеством металлических частиц (до 40-50%) от массы продуктов сгорания, нерассчетно воздействующие на горение основного метательного заряда, повышая ствольное давление. Металлические частицы негативным образом воздействуют на внутреннюю поверхность ствола. Кроме того, скорость, а следовательно, и время горения пороховых шашек ДГГ зависит от их начальной температуры.
Задачей настоящего изобретения является увеличение дальности полета артиллерийского снаряда за счет улучшения аэродинамического качества путем снижения донного сопротивления за счет придания в полете кормовой части снаряда формы, плавно обтекаемой набегающим потоком воздуха, без изменения штатных габаритов снаряда до выстрела.
Поставленная задача изобретения решается в предложенном способе снижением донного сопротивления артиллерийского снаряда за счет изменения геометрии его кормовой части в момент выхода артиллерийского снаряда из канала ствола и придания ему удобообтекаемой формы.
Устройство для реализации описанного способа увеличения дальности полета артиллерийского снаряда, содержащего корпус с головным и кормовым отсеками и боевую часть, выполнено в виде кормового телескопического удлинителя, содержащего полый обтекатель, жестко закрепленный на кормовом отсеке, и размещенный в нем подвижный колпак с возможностью осевого перемещения и последующей фиксацией с помощью разжимного пружинного кольца. Полый обтекатель выполнен в виде цилиндра, сопряженного с усеченным конусом, с внутренней проточкой, где размещено разжимное пружинное кольцо, с канавкой для фиксации буртика подвижного колпака. В обтекателе закреплен подвижный колпак, выполненный в виде цилиндра, сопряженного с усеченным конусом. Угол конусности колпака соответствует углу конусности обтекателя. На цилиндрической поверхности колпака выполнен буртик для его фиксации в рабочем положении в виде конического хвостовика. На торцевой поверхности колпака расположено по центру дроссельное отверстие, соединяющее заснарядное пространство с накопительной полостью, образованной донным срезом снаряда и подвижным колпаком.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид артиллерийского снаряда с устройством для увеличения дальности полета в предстартовом положении, на фиг.2 - вид артиллерийского снаряда после срабатывания устройства для увеличения дальности полета.
Снаряд содержит корпус 1 с головным 2 и кормовым 3 отсеками. В головном 2 отсеке размещена боевая часть. На кормовом отсеке 3 помещено устройство для увеличения дальности полета в виде кормового телескопического удлинителя, состоящего из жестко зафиксированного на кормовом отсеке полого обтекателя 4 и закрепленного в нем с помощью разжимного пружинного кольца 5 подвижного колпака 6. Наружный диаметр полого обтекателя 4 соответствует калибру артиллерийского снаряда и имеет форму полого цилиндра, сопряженного с усеченным конусом, имеющим угол конусности, позволяющий осуществить безотрывное обтекание кормовой части набегающим потоком воздуха. Полый обтекатель 4 выполнен с внутренней проточкой для размещения разжимного пружинного кольца 5, с канавкой для фиксации буртика подвижного колпака 6.
Подвижный колпак 6 выполнен в виде цилиндра, сопряженного с усеченным конусом, с углом конусности, равным углу конусности полого обтекателя. На цилиндре имеется буртик, выполненный в виде конического хвостовика, для более надежного срабатывания телескопического устройства. Угол конусности подвижного колпака 6 выполнен равным углу конусности полого обтекателя 4, что позволяет осуществлять безотрывное обтекание кормовой части артиллерийского снаряда в полете. Наличие цилиндрической части подвижного колпака позволяет добиться сдвига колпака без перекосов, по принципу поршня. По центру торцевой поверхности подвижного колпака 6 выполнено дроссельное отверстие 7, соединяющее заснарядное пространство 8 с накопительной полостью 9, образованной донным срезом снаряда 10 и подвижным колпаком 6. Размеры дроссельного отверстия 7 выбраны таким образом, что не допускают быстрого истечения газа высокого давления из накопительной полости 9 при выходе артиллерийского снаряда из ствола. Нахождение дроссельного отверстия 7 по центру подвижного колпака 6 позволяет исключить воздействие струи газа, истекающей из накопительной полости 9 на траекторию полета артиллерийского снаряда. Стрелками Рк и Рвн показано давление газа, действующее на подвижный колпак при его перемещении.
Работа описанного устройства заключается в следующем.
При выстреле пороховыми газами производится разгон снаряда в стволе и одновременно через дроссельное отверстие 7 происходит накопление газа высокого давления в накопительной полости 9, образованной донным срезом снаряда и подвижным колпаком 6. Подвижный колпак во время нахождения снаряда в стволе под воздействием высокого уровня давления поджимается к донному срезу снаряда, поэтому для обеспечения необходимой прочности конструкции не требуется большой толщины его стенок. После выхода снаряда из ствола давление окружающей среды (давление за донным срезом снаряда) становится значительно ниже давления газа в накопительной полости 9. За счет перепада давлений подвижный колпак 6 начинает сдвигаться и буртик подвижного колпака начинает давить на разжимное пружинное кольцо 5. Так как буртик имеет коническую форму, для лучшего воздействия на разжимное пружинное кольцо, он скользит под разжимным пружинным кольцом, сдвигая его по проточке. Когда буртик достигает крайнего положения, он входит в проточку обтекателя 4 и перестает производить давление на разжимное пружинное кольцо, и оно возвращается в исходное положение, запирая буртик колпака в полом обтекателе. Колпак устанавливается в рабочем положении, и телескопическое устройство полностью раздвигается, что позволяет изменить форму кормового отсека. Телескопическое устройство в рабочем положении имеет коническую форму. Угол конусности подвижного колпака выполнен равным углу конусности полого обтекателя, что позволяет осуществлять безотрывное обтекание кормовой части артиллерийского снаряда в полете. Телескопическое устройство в рабочем положении удлиняет кормовой отсек артиллерийского снаряда в полете и уменьшает площадь донного среза, что позволяет добиться значительного снижения донного сопротивления и тем самым увеличения дальности полета артиллерийского снаряда.
1. Способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда, основанный на улучшении аэродинамических характеристик снаряда, отличающийся тем, что при выстреле в стволе аккумулируют часть газов заснарядного пространства в накопительной полости снаряда, а после вылета снаряда из ствола за дульный срез орудия за счет аккумулированной части газа в накопительной полости заснарядного пространства удлиняют коническую хвостовую часть снаряда.
2. Артиллерийский снаряд, содержащий корпус с головным и кормовым отсеками, боевой частью и устройством для повышения дальности полета, отличающийся тем, что в нем устройство для повышения дальности полета выполнено в виде кормового телескопического удлинителя, содержащего полый обтекатель, закрепленный на кормовом отсеке, и размещенный в нем подвижный колпак, фиксированный с возможностью осевого перемещения с последующей фиксацией с помощью разжимного пружинного кольца, при этом как полый обтекатель, так и колпак выполнены в виде цилиндров, сопряженных с усеченными конусами одинаковой конусности, с расположенным по центру колпака дроссельным отверстием, соединяющим заснарядное пространство с накопительной полостью, образованной донным срезом снаряда и подвижным колпаком.
