Реактивный двигатель, способ стрельбы реактивным боеприпасом и реактивный боеприпас



Реактивный двигатель, способ стрельбы реактивным боеприпасом и реактивный боеприпас
Реактивный двигатель, способ стрельбы реактивным боеприпасом и реактивный боеприпас
Реактивный двигатель, способ стрельбы реактивным боеприпасом и реактивный боеприпас
Реактивный двигатель, способ стрельбы реактивным боеприпасом и реактивный боеприпас
Реактивный двигатель, способ стрельбы реактивным боеприпасом и реактивный боеприпас

 


Владельцы патента RU 2631958:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)

Реактивный двигатель включает корпус, консольный стержень, полое центральное тело, средство регулирования перемещения полого центрального тела при открытии сопла и средство перемещения полого центрального тела для закрытия сопла в заданный момент времени путем обеспечения заданной равнодействующей сил давления газообразных продуктов горения метательного вещества на центральное тело. Корпус имеет переднюю часть, камеру сгорания, приспособленную для размещения в ней заряда метательного вещества, и сопло. Консольный стержень со свободной концевой частью закреплен в передней части корпуса и выступает наружу из сопла. Полое центральное тело выполнено с возможностью перемещения вдоль консольного стержня по направлению истекающего потока газообразных продуктов горения метательного вещества для открытия сопла и перемещения в направлении, обратном указанному, для закрытия сопла. Полое центральное тело охватывает консольный стержень по его боковой поверхности. Средство регулирования перемещения полого центрального тела при открытии сопла размещено на консольном стержне внутри полого центрального тела. Другое изобретение группы относится к реактивному боеприпасу, включающему головную часть, указанный выше реактивный двигатель, соединенный с головной частью со стороны передней части своего корпуса, и стабилизатор. При стрельбе реактивным боеприпасом, включающим указанный реактивный двигатель, из мобильной пусковой установки с пусковой трубой, воздействуют газообразными продуктами горения метательного вещества на полое центральное тело для открытия сопла в пусковой трубе с обеспечением истечения указанных продуктов из открытого сопла для создания движущей силы, действующей на реактивный боеприпас. Регулируют положение полого центрального тела в открытом сопле в зависимости от температуры заряда метательного вещества. Обеспечивают одновременную подачу газообразных продуктов горения метательного вещества внутрь полого центрального тела. Закрывают сопло посредством полого центрального тела в заданный момент времени путем обеспечения заданной равнодействующей сил давления газообразных продуктов горения метательного вещества на полое центральное тело. Группа изобретений позволяет повысить кучность стрельбы, а также предотвратить воздействие струи пороховых газов на стрелка и его баротравму при повышении начальной скорости реактивного боеприпаса. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретения относятся к области боеприпасов, а именно, к реактивным боеприпасам, предназначенным для стрельбы из различных мобильных пусковых установок с пусковыми трубами или пусковыми трубами-контейнерами (далее обобщенно-пусковыми трубами), в том числе из переносного гранатометного или огнеметного комплекса (далее обобщенно-переносного гранатометного комплекса).

Известен реактивный снаряд, включающий головную часть, соединенную с реактивным двигателем, содержащим корпус с камерой сгорания и сопло с центральным телом в виде усеченного конуса, выполненным с возможностью осевого перемещения под действием истекающего потока пороховых газов. Для поддержания постоянства давления пороховых газов в камере сгорания независимо от температуры заряда величина критического сечения сопла при перемещении центрального тела регулируется с помощью пружины (см. US 2552497, опубл. 13.08.1951).

При использовании такого реактивного двигателя в реактивном снаряде также обеспечивается плавный пуск реактивного снаряда за счет инерционного выдвижения центрального тела при сжатии пружины, однако для реальных давлений в двигателе на уровне 20-60 МПа пружина будет массивной и больше по массе, чем весь двигатель в целом. Помимо этого, в такой конструкции невозможно обеспечить фиксированное положение центрального тела в течение короткого промежутка времени работы двигателя, особенно в случае, если вышеописанный реактивный двигатель применяется в составе реактивной гранаты, выстреливаемой из переносного гранатометного комплекса, что приводит к большому разбросу начальной скорости реактивного боеприпаса и, следовательно, снижению вероятности попадания в цель, кроме того, не обеспечивается защита стрелка от воздействия газовой струи двигателя при завершении работы двигателя за пределами пускового контейнера и вносятся дополнительные возмущения в движение гранаты на траектории.

Известен регулируемый ракетный двигатель, предназначенный для использования в реактивных боеприпасах и включающий корпус, имеющий камеру сгорания, приспособленную для размещения в ней заряда твердого топлива, и сопло с центральным телом, в передней открытой полости которого размещено выполненное в виде сминаемого элемента средство регулирования перемещения центрального тела внутрь сопла при открытии последнего (RU 2135810, F02K 9/80, опубл. 27.08.1999). Благодаря сминаемому элементу обеспечивается стабильность давления газообразных продуктов горения заряда твердого топлива в камере сгорания независимо от температуры заряда твердого топлива. С помощью регулируемого ракетного двигателя реализуется способ стрельбы реактивным боеприпасом из мобильной пусковой установки с пусковой трубой, в котором обеспечивают движущую силу, действующую на реактивный боеприпас, за счет истечения из сопла газообразных продуктов горения твердого топлива; обеспечивают заданное давление газообразных продуктов горения твердого топлива в камере сгорания реактивного двигателя независимо от начальной температуры заряда твердого топлива путем регулирования положения центрального тела в сопле. Однако реактивный двигатель этого типа не пригоден для работы в импульсном нестационарном режиме, так-так обеспечивает лишь разовое "ступенчатое" регулирование по максимальному уровню давления за период работы. При этом в случае стрельбы из гранатометного комплекса не обеспечивается защита стрелка от воздействия газовой струи двигателя.

Известен жидкостный реактивный двигатель, включающий корпус, имеющий переднюю часть, камеру сгорания, сопло, подпружиненный консольный стержень, закрепленный одним концом в передней части корпуса, центральное тело, размещенное на свободном концевом участке консольного стержня с возможностью осевого перемещения вместе с подпружиненным консольным стержнем для открытия сопла под действием истекающего газового потока с целью обеспечения заданной реактивной тяги путем регулирования величины критического сечения сопла и закрытия сопла под действием пружины при падении давления в камере сгорания (US 8347602, опубл. 08.01.2013).

Такая схема закрытия сопла способствует повышению кучности реактивного боеприпаса, оснащенного этим двигателем, но не подходит для твердотопливного или порохового реактивного двигателя, тем более предназначенного для использования в гранатометных или огнеметных комплексах. В этом реактивном двигателе невозможно в течение короткого промежутка времени выстрела из пусковой трубы гранатометного комплекса обеспечить фиксированное положение центрального тела в открытом положении сопла и закрытие сопла, что приводит к большому разбросу начальной скорости реактивного боеприпаса и, следовательно, снижению вероятности попадания в цель, при этом не обеспечивается защита стрелка от воздействия газовой струи двигателя.

Известна реактивная граната, включающая головную часть, тандемный реактивный двигатель, соединенный с отсеком боевой части с реактивным двигателем, и стабилизатор (DE 102012020740 А1, опубл. 24.04.2014). Тандемный реактивный двигатель позволяет увеличить дальность полета реактивной гранаты, но при этом ухудшается кучность стрельбы из-за отрицательного влияния бокового ветра при работающем на траектории полета реактивном двигателе, кроме того, для тандемного двигателя требуется дополнительная длина пусковой трубы, а также в этой гранате не обеспечивается защита стрелка от воздействия газовой струи двигателя.

Задачей изобретения является обеспечение стрельбы реактивным боеприпасом, при осуществлении которой обеспечивается повышение его начальной скорости при снижении ее разброса, повышение кучности стрельбы и обитаемости гранатометного комплекса за счет обеспечения работы двигателя на заданной длине разгона боеприпаса на траектории или в пределах пусковой трубы при любых начальных температурах двигателя. Кроме того, задача изобретения включает обеспечение предотвращения баротравмы стрелка, сокращение длины пусковой трубы и снижение уровня начальных траекторных возмущений полета боеприпаса.

Решением задачи является реактивный двигатель, включающий корпус, имеющий переднюю часть, камеру сгорания, приспособленную для размещения в ней заряда метательного вещества, и сопло; консольный стержень со свободной концевой частью, закрепленный в передней части корпуса и выступающий наружу из сопла; полое центральное тело, выполненное с возможностью перемещения вдоль консольного стержня по направлению истекающего потока газообразных продуктов горения метательного вещества для открытия сопла и перемещения в направлении, обратном указанному, для закрытия сопла, причем полое центральное тело охватывает консольный стержень по его боковой поверхности; средство регулирования перемещения полого центрального тела при открытии сопла, размещенное на консольном стержне внутри полого центрального тела; средство перемещения полого центрального тела для закрытия сопла в заданный момент времени путем обеспечения заданной равнодействующей сил давления газообразных продуктов горения метательного вещества на центральное тело.

Средство регулирования перемещения центрального тела при открытии сопла может содержать последовательно расположенные проникающий элемент, связанный с передним концом полого центрального тела, промежуточный элемент и гаситель механической энергии посредством его вязкопластического деформирования при взаимодействии с проникающим элементом, установленный с упором в свободную концевую часть консольного стержня, а средство перемещения полого центрального тела для закрытия сопла в заданный момент времени может содержать газодинамическую связь камеры сгорания с внутренним объемом полого центрального тела, при этом полое центральное тело имеет переднюю внутреннюю посадочную поверхность и заднюю внутреннюю посадочную поверхность, диаметр которой выполнен больше диаметра передней внутренней посадочной поверхности.

В средстве регулирования перемещения центрального тела при открытии сопла проникающий элемент может быть выполнен трубчатой формы с наружным скосом на торце, обращенном к промежуточному элементу, промежуточный элемент может иметь трубчатую форму, а гаситель механической энергии может быть выполнен в виде последовательно расположенных на консольном стержне в направлении открытия сопла первого и второго наборов колец, при этом кольца первого набора обеспечивают более высокую энергию вязкопластической деформации, чем кольца второго набора.

В средстве перемещения центрального тела для закрытия сопла газодинамическая связь может быть обеспечена за счет выполнения консольного стержня с осевым каналом, радиальными отверстиями, расположенными со стороны передней части корпуса и сообщающими осевой канал консольного стержня с камерой сгорания, и радиальными отверстиями, расположенными в свободной концевой части консольного стержня и сообщающими осевой канал консольного стержня с внутренним объемом полого центрального тела, при этом в осевом канале консольного стержня на участке между первыми и вторыми из указанных радиальных отверстий установлен обратный клапан.

Свободная концевая часть консольного стержня может быть выполнена в виде полого хвостовика с упорным буртиком для взаимодействия с гасителем механической энергии, при этом полый хвостовик закрыт снаружи заглушкой с форсирующим кольцом.

Полое центральное тело может быть выполнено с передней расширенной частью, имеющей участок для контакта с соплом, и задней суженной частью.

При этом передняя расширенная часть может быть снабжена центрирующими ребрами.

Центрирующие ребра могут быть выполнены с отверстиями для тангенциального перетекания газообразных продуктов горения метательного вещества.

Консольный стержень может быть выполнен с участком, расширяющимся в направлении перемещения полого центрального тела при закрытии сопла.

Камера сгорания может быть разделена цилиндрическим перфорированным кожухом на два коаксиальных объема, наружный из которых предназначен для размещения заряда метательного вещества, а внутренний является свободным.

Камера сгорания может быть выполнена с плоским дном, при этом наружный коаксиальный объем камеры сгорания имеет подпружиненную решетку для поджатая заряда метательного вещества к плоскому дну в служебном обращении.

Передняя часть корпуса может быть выполнена со сфероидальной фронтальной поверхностью.

Решением задачи является способ стрельбы реактивным боеприпасом, включающим реактивный двигатель с камерой сгорания, зарядом метательного вещества, соплом и полым центральным телом для открытия и закрытия сопла, из мобильной пусковой установки с пусковой трубой, включающий воздействие газообразных продуктов горения метательного вещества на полое центральное тело для открытия сопла в пусковой трубе с обеспечением истечения указанных продуктов из открытого сопла для создания движущей силы, действующей на реактивный боеприпас; регулирование положения полого центрального тела в открытом сопле в зависимости от температуры заряда метательного вещества для обеспечения заданного давления газообразных продуктов горения метательного вещества в камере сгорания реактивного двигателя независимо от температуры заряда метательного вещества; одновременную подачу газообразных продуктов горения метательного вещества внутрь полого центрального тела; закрытие сопла посредством полого центрального тела в заданный момент времени путем обеспечения заданной равнодействующей сил давления газообразных продуктов горения метательного вещества на полое центральное тело.

Чтобы снизить начальные траекторные возмущения реактивного боеприпаса и повысить тем самым кучность стрельбы, сопло закрывают посредством полого центрального тела на заданном участке траектории полета реактивного боеприпаса.

Чтобы обеспечить не только вышеупомянутые преимущества, но и неопаляемость стрелка газообразными продуктами горения метательного вещества, сопло закрывают посредством полого центрального тела до вылета реактивного боеприпаса из пусковой трубы.

Решением задачи также является реактивный боеприпас, включающий головную часть, вышеописанный реактивный двигатель, соединенный с головной частью со стороны передней части своего корпуса, и стабилизатор.

Стабилизатор реактивного боеприпаса может быть выполнен с жестким оперением и содержать установленное снаружи сопла малое кольцо, перья, закрепленные передним концами на малом кольце, и большое кольцо, скрепляющее снаружи задние концы перьев.

В реактивном боеприпасе сопло может иметь снаружи обтекатель.

Сущность изобретений поясняется на чертежах, где:

на фиг. 1 показан разрез реактивного двигателя до выстрела;

на фиг. 2 показан разрез реактивного двигателя с открытым соплом при выстреле;

на фиг. 3 показан разрез реактивного двигателя с закрытым соплом при выстреле;

на фиг. 4 показан общий вид реактивного боеприпаса.

Реактивный боеприпас (фиг. 4), в частности реактивная граната или реактивный снаряд, содержит головную часть 1, реактивный двигатель 2 и стабилизатор 3.

Как показано на фиг. 1-4, реактивный двигатель 2 включает корпус 4, имеющий переднюю часть 5 с горловиной 6, камеру сгорания 7 и сопло 8. Реактивный двигатель 2 и головная часть 1 соединены по резьбе горловиной 6. Передняя часть 5 корпуса 4 выполнена со сфероидальной фронтальной поверхностью 9, сопряженной с ее боковой цилиндрической поверхностью 10, чтобы повысить прочность передней части 5 за счет уменьшения напряжений, возникающих в процессе работы порохового реактивного двигателя 2. Камера сгорания 7 разделена цилиндрическим перфорированным кожухом 11 на два коаксиальных объема: наружный коаксиальный объем 12, предназначенный для размещения заряда метательного вещества 13, и свободный внутренний коаксиальный объем 14. Метательным веществом может быть порох, например пироксилиновый, баллиститный и т.п. порох, или твердое топливо. Для предотвращения механического разрушения заряда метательного вещества 13 при снаряжении и в служебном обращении поверхность в камере сгорания 7 образована плоская поверхность за счет вкладыша 15, к которой заряд метательного вещества 13 поджат со стороны передней части 5 корпуса 4 подпружиненной решеткой 16, расположенной в наружном коаксиальном объеме 12 камеры сгорания 7.

В горловине 6 передней части 5 корпуса 4 закреплен консольный стержень 17, выступающий из сопла 8. Как показано на фиг. 1-3, консольный стержень 17 выполнен из двух частей 17а и 17б, соединенных по резьбе для удобства сборки. Крепление консольного стержня 17 в передней части 5 корпуса 4 может быть выполнено также с помощью других конструктивных элементов, например, типа крестовины или диафрагмы (не показано). Консольный стержень 17 выполнен с осевым каналом 18 и имеет свободную концевую часть в виде полого хвостовика 19.

Кроме того, в горловине 6 с закрепленным в ней консольным стержнем 17 размещено средство воспламенения 20 заряда метательного вещества 13, которое может содержать электровоспламенитель с промежуточным воспламенителем (не показаны). Радиальные отверстия 21, выполненные в консольном стержне 17 со стороны передней части 5 корпуса 4, сообщают осевой канал 18 консольного стержня 17 с камерой сгорания 7 и тем самым обеспечивают газодинамическую связь для воспламенения порохового заряда 13 продуктами горения промежуточного воспламенителя как со стороны переднего торца заряда метательного вещества 13, так и со стороны его внутренней боковой поверхности через отверстия цилиндрического перфорированного кожуха 11.

На консольном стержне 17 по скользящей посадке установлено полое центральное тело 22 для открытия и закрытия сопла 8. Полое центральное тело 22 выполнено с передней расширенной частью 23, предпочтительно конической формы, имеющей участок 24 для контакта с соплом 8 в качестве средства удержания полого центрального тела 22 в закрытом положении сопла 8 как до выстрела, так и после закрытия сопла 8 в процессе выстрела, и задней суженной частью, предпочтительно в виде усеченного конуса 25, сопряженного с полым цилиндром 26. Полое центральное тело 22 охватывает боковую поверхность консольного стержня 17 и выполнено с передней внутренней посадочной поверхностью 27 и задней внутренней посадочной поверхностью 28, являющейся предпочтительно внутренней поверхностью полого цилиндра 26. Обе указанные посадочные поверхности 27 и 28 образуют герметичные соединения с консольным стержнем 17, включая его свободную концевую часть в виде полого хвостовика 19. Диаметр задней внутренней посадочной поверхности 28 выполнен больше диаметра передней внутренней посадочной поверхности 27. Величина перепада диаметров указанных посадочных поверхностей выбирается из условия обеспечения заданной равнодействующей сил давления пороховых газов на центральное тело для закрытия сопла 8 в заданный момент времени: на заданном участке траектории полета реактивного боеприпаса или до вылета реактивного боеприпаса из пусковой трубы. Кроме того, передняя расширенная часть 23 может быть снабжена центрирующими ребрами 29, выполненными с отверстиями 30 для тангенциального перетекания газообразных продуктов горения метательного вещества во время работы реактивного двигателя 2.

Для поддержания практически одинакового давления в камере сгорания 7 и, следовательно, снижения разброса реактивной тяги реактивного двигателя 2 и обеспечения тем самым практически постоянной начальной скорости реактивного боеприпаса при положительных и отрицательных температурах заряда метательного вещества 13 необходима разная площадь критического сечения сопла 8, то есть разная степень его открытия при выстреле. Поэтому для регулирования степени открытия сопла 8 внутри полого центрального тела 22 на консольном стержне 17 последовательно установлены проникающий элемент 31 трубчатой формы, связанный с передним концом полого центрального тела 22, промежуточный элемент 32 трубчатой формы и гаситель механической энергии 33 посредством его вязкопластического деформирования при взаимодействии с проникающим элементом 31. Связь проникающего элемента 31 с передним концом полого центрального тела 22 может быть выполнена жесткой или кинематической. Для обеспечения заданного максимально смещения полого центрального тела 22 при взаимодействии проникающего элемента 31 с промежуточным элементом 32 и гасителем механической энергии 33 проникающий элемент 31 выполнен с наружным скосом 34 на торце, обращенном к промежуточному элементу 32. Гаситель механической энергии 33 предпочтительно выполнен в виде последовательно расположенных на консольном стержне 17 в направлении открытия сопла 8 колец 35, составляющих первый набор колец, и колец 36, составляющих второй набор колец. Выполнение гасителя механической энергии 33 в виде колец 35 и 36 обеспечивает плавное торможение полого центрального тела 22 в пределах заданной длины возможного смещения проникающего элемента 31 и полого центрального тела 22 для регулирования величины открытия критического сечения в сопле 8. Кольца 35 первого набора обеспечивают более высокую энергию вязкопластической деформации, чем кольца 36 второго набора. Кольца обоих наборов могут быть выполнены из одного или разных пластичных материалов, в том числе металлов или металлических сплавов, например, таких металлических сплавов, как АМг6, АМг5, АМг5.М, АМг6.М. В случае выполнения из одного материала кольца 36 второго набора имеют меньшую толщину и/или высоту.

Для предотвращения смещения проникающего элемента 31 за пределы заданной максимальной длины при открытии сопла 8 в направлении перемещения полого центрального тела 22 полый хвостовик 19 выполнен с упорным буртиком 37. Кроме того, для обеспечения герметизации полого центрального тела 22 полый хвостовик 19 закрыт снаружи заглушкой 38 с форсирующим кольцом 39.

Чтобы обеспечить закрытие сопла 8 в заданный момент времени - на заданном участке траектории или до вылета из пусковой трубы (не показана), используются газообразные продукты горения метательного вещества, поступившие в полое центральное тело 22 из камеры сгорания 7 благодаря газодинамической связи, представляющей собой совокупность радиальных отверстий 21, радиальных отверстий 40, выполненных в полом хвостовике 19 и сообщающих осевой канал 18 консольного стержня 17 с внутренним объемом полого центрального тела 22, и обратного клапана 41, расположенного в полости консольного стержня 17 на участке между радиальными отверстиями 21 и 40. Обратный клапан 41 предназначен для того, чтобы запирать газообразные продукты горения метательного вещества внутри осевого канала 18 стержня 17 и полого центрального тела 22. При этом пропускная способность обратного клапана 41 выбрана так, чтобы обеспечить баланс сил на внутренней и внешней поверхности полого центрального тела 22 к заданному моменту закрытия сопла 8.

Для повышения надежности фиксации полого центрального тела 22 в положении, обеспечивающем запирание сопла 8 в процессе выстрела, на консольном стержне 17 выполнен участок 42, расширяющийся в направлении перемещения центрального тела 22 при закрытии сопла 8.

Стабилизатор 3, предназначенный для обеспечения устойчивого полета реактивного боеприпаса, закреплен снаружи сопла 8 и содержит установленное снаружи сопла 8 малое кольцо 43, перья 44, закрепленные передним концами на малом кольце 43, и большое кольцо 45, скрепляющее снаружи задние концы перьев 44. С одной стороны перьев 44 могут быть выполнены скосы 46 для обеспечения вращения реактивного боеприпаса на траектории его полета, что также способствует его устойчивости и, следовательно, точности попадания в цель. Малое кольцо может быть выполнено в форме цилиндроконического тела с конической частью, сопряженной с соплом 8 (не показано).

С целью снижения аэродинамического сопротивления реактивного боеприпаса и обеспечения при этом эффективной работы стабилизатора сопло 8 реактивного двигателя 2 снаружи имеет обтекатель 47.

В исходном положении до выстрела сопло реактивного двигателя 2 закрыто полым центральным телом 22 (фиг. 1). При выстреле срабатывает средство воспламенения 20 и продуктами его горения, поступающими в камеру сгорания 7 через радиальные отверстия 21, воспламеняется заряд метательного вещества 13. Цилиндрический перфорированный кожух 11 удерживает заряд метательного вещества 13 в наружном коаксиальном объеме 12, при этом образующиеся в процессе горения газообразные продукты через свободный внутренний коаксиальный объем 14 поступают в сопло 8. В случае попадания в свободный внутренний коаксиальный объем 14 несгоревших частиц метательного вещества они догорают в этом объеме, что способствует обеспечению полноты сгорания заряда метательного вещества 13 и постоянства начальной скорости реактивного боеприпаса.

Поток газообразных продуктов горения метательного вещества, истекающих из камеры сгорания 7 в сопло 8, воздействует на полое центральное тело 22, которое одновременно передает усилие на форсирующее кольцо 38 и на проникающий элемент 31 посредством его связи с передним концом полого центрального тела 22. Проникающий элемент 31 проникает в промежуточный элемент 32, прочностные характеристики которого выбираются такими, чтобы при открывании сопла 8 предотвратить динамический удар по гасителю механической энергии 33 с последующим разрушением консольного стержня 17 или срезанием полого хвостовика 19, а также обеспечивать расчетную силу сопротивления перемещению полого центрального тела 22 для открытия сопла 8, за счет чего регулируется скорость открытия сопла 8, что, в свою очередь, влияет на наполненность диаграммы давления в камере сгорания 7 (т.е. регулируется суммарный импульс по времени).

Затем проникающий элемент 31 проникает в гаситель механической энергии 33. В случае отрицательных температур заряда метательного вещества 13 проникающий элемент 31 проникает в кольца 35 первого набора, обеспечивающие более высокую энергию вязкопластической деформации, в случае положительных температур проникающий элемент 31 дополнительно проникает в кольца 36 второго набора, обеспечивающие меньшую энергию вязкопластической деформации и обеспечивающие благодаря этому плавное регулирование открытия сопла 8, особенно при высоких температурах, при этом происходит диссипация кинетической энергии полого центрального тела 22 и оно останавливается и удерживается в достигнутом положении, обеспечивающем величину критического сечения сопла 8, соответствующую требуемому режиму работы реактивного двигателя 2 при данной температуре заряда метательного вещества 13 с обеспечением заданного постоянного давления его продуктов горения, не зависящего от этой температуры (фиг. 2), что позволяет поддерживать постоянство начальной скорости реактивного боеприпаса и обеспечивает полное сгорание заряда метательного вещества 13 на заданной длине разгона реактивного боеприпаса независимо от температуры заряда метательного вещества 13, при этом также компенсируется разброс его различных технологических характеристик (рецептура пороха или твердого топлива, отклонение размеров, химическая активность зерен пироксилинового пороха и т.п.). Плавное открытие сопла 8 способствует предотвращению баротравмы стрелка.

Благодаря центрирующим ребрам 29 на передней расширенной части 23 полого центрального тела 22 предотвращается его возможный перекос при перемещении вдоль консольного стержня 17 внутри сопла 8, а выполненные в центрирующих ребрах 29 отверстия 30 способствуют тангенциальному перетеканию газообразных продуктов горения метательного вещества во время работы реактивного двигателя 2 и предотвращают тем самым возникновение дополнительных возмущающих воздействий на полое центральное тело 22.

Одновременно с истечением в сопло 8 газообразные продукты горения метательного вещества из камеры сгорания 7 через радиальные отверстия 21 консольного стержня 17 также поступают в открывающийся под их воздействием обратный клапан 41 и далее по осевому каналу 18 консольного стержня 17 через радиальные отверстия 40 полого хвостовика 19 во внутренний объем полого центрального тела 22. По мере завершения процесса горения заряда метательного вещества 13 давление газообразных продуктов горения метательного вещества снаружи полого центрального тела 22 падает, и обратный клапан 41 закрывается под действием более высокого давления газообразных продуктов горения метательного вещества, накопленных в полом центральном теле 22 и сообщающейся с полым центральным телом 22 части осевого канала 18 консольного стержня 17, находящейся позади обратного клапана 41. При этом благодаря тому, что диаметр задней внутренней посадочной поверхности 28 полого центрального тела 22 больше диаметра ее передней внутренней посадочной поверхности 27, сила давления газообразных продуктов горения метательного вещества, действующая изнутри на переднюю расширенную часть 23 полого центрального тела 22, превышает силу давления газообразных продуктов горения метательного вещества, действующую изнутри на усеченный конус 25 ее задней суженной части, и силу давления газообразных продуктов горения метательного вещества, действующую снаружи на полое центральное тело 22. Под действием равнодействующей всех вышеописанных сил давления, величина которой определяется разностью диаметров указанных посадочных поверхностей 27 и 28 и перепадом давления газообразных продуктов горения метательного вещества снаружи и внутри полого центрального тела 22, выбираемыми в зависимости от момента времени закрытия сопла 8, полое центральное тело 22 возвращается, закрывая сопло 8. Причем полое центральное тело 22 смещается так, что оно участком 24 для контакта с соплом 8 упирается в сопло 8 под действием указанной равнодействующей силы и тем самым запирает сопло 8. Запирание сопла 8 обеспечивается также в случае, если полое центральное тело 22 упруго проникает внутрь сопла 8. Надежность запирания сопла 8 полым центральным телом 22 под действием указанной равнодействующей сил повышается за счет торможения и фиксации полого центрального тела 22 на расширяющемся участке 42 консольного стержня 17. Работа реактивного двигателя 2 завершена (фиг. 3).

Благодаря быстродействию полого центрального тела 22 как при открытии, так и при закрытии сопла 8 и поддержанию оптимальных условий работы реактивного двигателя 2 независимо от температуры заряда метательного вещества 13 и его технологических погрешностей обеспечивается постоянство начальной скорости реактивной гранаты и, следовательно, постоянство дальности прямого выстрела, а также снижение технического рассеивания и влияния бокового ветра на траектории полета реактивного боеприпаса, что способствует повышению кучности и увеличению точности попадания. Результаты экспериментальной отработки реактивного двигателя по настоящему изобретению показали снижение температурного разброса давления приблизительно в 12 раз по сравнению со штатным реактивным двигателем. В случае закрытия сопла до вылета реактивного боеприпаса из пусковой трубы помимо указанных преимуществ также предотвращаются баротравма стрелка и воздействие струи пороховых газов на стрелка, обеспечивается сокращение длины пусковой трубы при сохранении или увеличении начальной скорости реактивного боеприпаса, поскольку в этом случае использование сопла с возможностью его закрытия позволяет использовать более мощный заряд метательного вещества. При этом исключается необходимость повышения запаса прочности реактивного двигателя 2, поскольку он работает при практически одинаковом внутреннем давлении во всем диапазоне температур заряда метательного вещества 13 без резкого скачка давления при высоких положительных температурах. За счет этого возможно перераспределение массы реактивного боеприпаса так, чтобы увеличить могущество его поражающего действия.

При вылете реактивного боеприпаса из пусковой трубы его устойчивость на траектории полета обеспечивается стабилизатором 3, жесткое оперение которого способствует снижению возмущающих воздействий на реактивный боеприпас, а обтекатель 47, в свою очередь, способствует более плавному обтеканию реактивного боеприпаса набегающим потоком воздуха, повышая эффективность работы стабилизатора 3.

1. Реактивный двигатель, включающий:

- корпус, имеющий переднюю часть, камеру сгорания, приспособленную для размещения в ней заряда метательного вещества, и сопло;

- консольный стержень со свободной концевой частью, закрепленный в передней части корпуса и выступающий наружу из сопла;

- полое центральное тело, выполненное с возможностью перемещения вдоль консольного стержня по направлению истекающего потока газообразных продуктов горения метательного вещества для открытия сопла и перемещения в направлении, обратном указанному, для закрытия сопла, причем полое центральное тело охватывает консольный стержень по его боковой поверхности;

- средство регулирования перемещения полого центрального тела при открытии сопла, размещенное на консольном стержне внутри полого центрального тела;

- средство перемещения полого центрального тела для закрытия сопла в заданный момент времени путем обеспечения заданной равнодействующей сил давления газообразных продуктов горения метательного вещества на центральное тело.

2. Реактивный двигатель по п. 1, в котором средство регулирования перемещения полого центрального тела при открытии сопла содержит последовательно расположенные проникающий элемент, связанный с передним концом полого центрального тела, промежуточный элемент и гаситель механической энергии посредством его вязкопластического деформирования при взаимодействии с проникающим элементом, установленный с упором в свободную концевую часть консольного стержня, а средство перемещения полого центрального тела для закрытия сопла в заданный момент времени содержит газодинамическую связь камеры сгорания с внутренним объемом полого центрального тела, при этом полое центральное тело имеет переднюю внутреннюю посадочную поверхность и заднюю внутреннюю посадочную поверхность, диаметр которой выполнен больше диаметра передней внутренней посадочной поверхности.

3. Реактивный двигатель по п. 2, в котором проникающий элемент выполнен трубчатой формы с наружным скосом на торце, обращенном к промежуточному элементу, промежуточный элемент имеет трубчатую форму, а гаситель механической энергии выполнен в виде последовательно расположенных на консольном стержне в направлении открытия сопла первого и второго наборов колец, при этом кольца первого набора обеспечивают более высокую энергию вязкопластической деформации, чем кольца второго набора.

4. Реактивный двигатель по п. 2, в котором указанная газодинамическая связь обеспечена за счет выполнения консольного стержня с осевым каналом, радиальными отверстиями, расположенными со стороны передней части корпуса и сообщающими осевой канал консольного стержня с камерой сгорания, и радиальными отверстиями, расположенными в свободной концевой части консольного стержня и сообщающими осевой канал консольного стержня с внутренним объемом полого центрального тела, при этом в осевом канале консольного стержня на участке между первыми и вторыми из указанных радиальных отверстий установлен обратный клапан.

5. Реактивный двигатель по любому из пп. 2-4, в котором свободная концевая часть консольного стержня выполнена в виде полого хвостовика с упорным буртиком для взаимодействия с гасителем механической энергии, при этом полый хвостовик закрыт снаружи заглушкой с форсирующим кольцом.

6. Реактивный двигатель по п. 1, в котором полое центральное тело выполнено с передней расширенной частью, имеющей участок для контакта с соплом, и задней суженной частью.

7. Реактивный двигатель по п. 6, в котором передняя расширенная часть полого центрального тела снабжена центрирующими ребрами.

8. Реактивный двигатель по п. 7, в котором центрирующие ребра выполнены с отверстиями для тангенциального перетекания газообразных продуктов горения метательного вещества.

9. Реактивный двигатель по п. 1, в котором консольный стержень выполнен с участком, расширяющимся в направлении перемещения полого центрального тела при закрытии сопла, для взаимодействия с полым центральным телом.

10. Реактивный двигатель по п. 1, в котором камера сгорания разделена цилиндрическим перфорированным кожухом на два коаксиальных объема, наружный из которых предназначен для размещения заряда метательного вещества, а внутренний является свободным.

11. Реактивный двигатель по п. 9, в котором камера сгорания выполнена с плоским дном, при этом наружный коаксиальный объем камеры сгорания имеет подпружиненную решетку для поджатия заряда метательного вещества к плоскому дну.

12. Реактивный двигатель по п. 1, в котором передняя часть корпуса выполнена со сфероидальной фронтальной поверхностью.

13. Способ стрельбы реактивным боеприпасом, включающим реактивный двигатель с камерой сгорания, зарядом метательного вещества, соплом и полым центральным телом для открытия и закрытия сопла, из мобильной пусковой установки с пусковой трубой, включающий:

- воздействие газообразных продуктов горения метательного вещества на полое центральное тело для открытия сопла в пусковой трубе с обеспечением истечения указанных продуктов из открытого сопла для создания движущей силы, действующей на реактивный боеприпас;

- регулирование положения полого центрального тела в открытом сопле в зависимости от температуры заряда метательного вещества для обеспечения заданного давления газообразных продуктов горения метательного вещества в камере сгорания реактивного двигателя независимо от температуры заряда метательного вещества;

- одновременную подачу газообразных продуктов горения метательного вещества внутрь полого центрального тела;

- закрытие сопла посредством полого центрального тела в заданный момент времени путем обеспечения заданной равнодействующей сил давления газообразных продуктов горения метательного вещества на полое центральное тело.

14. Способ стрельбы по п. 13, в котором сопло закрывают посредством полого центрального тела на заданном участке траектории полета реактивного боеприпаса.

15. Способ стрельбы по п. 13, в котором сопло закрывают посредством полого центрального тела до вылета реактивного боеприпаса из пусковой трубы.

16. Реактивный боеприпас, включающий головную часть, реактивный двигатель по любому из пп. 1-12, соединенный с головной частью со стороны передней части своего корпуса, и стабилизатор.

17. Реактивный боеприпас по п. 16, в котором стабилизатор выполнен с жестким оперением и содержит закрепленное снаружи сопла малое кольцо, перья, закрепленные передним концами на малом кольце, и большое кольцо, скрепляющее снаружи задние концы перьев.

18. Реактивный боеприпас по п. 17, в котором сопло снаружи имеет обтекатель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетной технике и предназначено для использования в реактивных снарядах систем залпового огня. Ракетная часть реактивного снаряда содержит корпус с теплозащитным покрытием и блок стабилизаторов.

Изобретение относится к ракетной технике и предназначено для использования в реактивных снарядах систем залпового огня. Ракетная часть реактивного снаряда содержит корпус с теплозащитным покрытием и блок стабилизаторов.

Изобретение относится к области военной техники, в частности к управляемым реактивным снарядам. Технический результат - расширение боевых возможностей реактивной артиллерии при стрельбе по малоразмерным целям.

Изобретение относится к ракетно-космической технике. В способе минимизации зон отчуждения для отделяемых частей (ОЧ) ракеты-носителя (РН) на этапе предполетной подготовки РН производят расчет параметров движения ОЧ до момента падения их на землю.
Изобретение относится к области ракетной техники. Способ парного пуска противосамолетных ракет включает запуск первой противорадиолокационной ракеты, нацеленной на радиолокатор самолета противника или на его сигнатуру от постороннего радиолокатора, летящей по упреждающей пересекающейся траектории, а затем с перерывом вслед ей запуск второй ракеты с инфракрасной головкой самонаведения, нацеленной на сопло противорадиолокационной ракеты.

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к артиллерийским снарядам. Снаряд содержит корпус, взрыватель и взрывчатое вещество, при этом корпус выполнен из керамики, на которую намотаны концентричные слои растянутых параллельно лежащих волокон, ориентированных послойно под углом 0º, +45º, -45º к продольной оси снаряда, скрепленных между собой посредством полимерного связующего, волокна выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, при этом площадь поперечного сечения волокон уменьшается послойно в направлении от оси снаряда, а соседние волокна контактируют между собой взаимообращенными гранями.

Группа изобретений относится к вариантам выполнения крылатой ракеты для поражения преимущественно наземных целей. Технический результат – повышение эффективности поражения целей крылатой ракетой.

Группа изобретений относится к газодинамическому управлению ракетой или снарядом. Система гидрогазодинамического управления ракетой или снарядом включает по меньшей мере один исполнительно-приводной элемент, соединенный прямо или косвенно по меньшей мере с одним общим исполнительно-приводным механизмом для обеспечения создания усилия для приведения в действие, передаваемого через общий исполнительно-приводной механизм.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам соединения разделяемых частей летательных аппаратов. Технический результат - повышение сдвигоустойчивости узла соединения при длительных знакопеременных нагрузках с одновременной возможностью его распадения - отделения.

Группа изобретений относится к управляемому стратегическому вооружению, в частности к сверхзвуковым летательным аппаратам и способам реализации их полета. Сверхзвуковой летательный аппарат содержит стартовый двигатель с механизмом разделения ступеней, маршевую ступень с планером и с функциональными блоками.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, для которых не предусмотрено повторное включение полной тяги и к двухрежимным твердотопливным ракетным двигателям (ЖРД и РДТТ).

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано в управляемых летательных аппаратах. .

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании управляемых по величине тяги ракетных двигателей твердого топлива. .

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано в управляемых летательных аппаратах. .

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к ракетным двигателям твердого топлива (РДТТ), и может быть использовано для автоматической стабилизации тяги в условиях различных начальных температур и разброса параметров топлива.
Наверх