Прямоточный реактивный снаряд

Изобретение относится к производству и применению боеприпасов и может быть использовано в любом огнестрельном оружии (стрелковом, артиллерийском), в электромагнитных ускорителях, а также для подводного применения. Технической задачей предлагаемого прямоточного реактивного снаряда является увеличение дальности и устойчивости полета снаряда путем уменьшения его аэродинамического сопротивления и увеличения реактивной силы, упрощение его конструкции и технологии изготовления. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, который снаружи имеет бочкообразную (овальную) форму, внутри имеет профилированное сквозное отверстие с двумя критическими сечениями 1 и 3, между которыми находится сечение 2 с наибольшим расширением. По стенкам отверстия размещается твердое топливо 7, внутри полости размещается метательный заряд 8 и сгораемый пыж 9 после входного критического сечения 1. Входное критическое сечение 1 меньше выходного критического сечения 3. Комбинация сечений 4, 1, 2, 3, 5 образует два встречных сопла Ловаля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к производству и применению боеприпасов, и может быть использовано в любом огнестрельном оружии (стрелковом, артиллерийском и т.п.), в электромагнитных ускорителях, а также для подводного применения.

Известно [1], что для увеличения дальности полета снаряда при ограниченной мощности метательного заряда необходимо снижать аэродинамическое сопротивление среды. В научной и технической литературе широко освещены проблемы преодоления сил сопротивления, улучшения аэродинамических характеристик движушихся тел в окружающей среде. Одной из составляющих сил сопротивления воздействующих на подвижный объект является донное сопротивление. Донное сопротивление возникает из-за того, что при полете снаряда, пули, ракеты и т.п. на пассивном участке траектории в донной части возникает разряжение, стремящееся к вакууму. Такое разряжение возникает вследствие выдува (инжектирования) обтекающим потоком среды из донной части, что приводит к завихрению потока и к увеличению силы сопротивления. При дозвуковых скоростях пули, снаряда донное сопротивление может достигать 90% общего сопротивления. Для снижения донного сопротивления используется либо сужение хвостовой части подвижного объекта, то есть уменьшение площади днища, либо установка в хвостовой части подвижного объекта газового генератора.

Известней патент RU 2527250, опубликованный 27.08.2014 года [2], на «способ уменьшения донного сопротивления и отсоса пограничного слоя подвижных, например, метаемых, тел в форме снаряда или пули с преимущественно оживальной или заостренной носовой частью и тело в форме снаряда или пули с преимущественно оживальной или заостренной носовой частью» включающее по меньшей мере, один канал, связывающий боковую поверхность и донную часть двигающегося тела. Уменьшение донного сопротивления тела в форме снаряда или пули обеспечивается за счет отсоса среды, в том числе пограничного слоя, с боковой поверхности данного тела в его донную часть через упомянутый канал. Однако известное устройство не устраняет причину возникновения донного сопротивления, усложняет конструкцию и технологию изготовления снаряда (пули), а также может привести к снижению ее устойчивости полета.

Известен патент RU 2372581, опубликованный 10.11.2009 года [3] на «патрон с реактивной пулей». В данном патенте реактивная пуля состоит из цельнометаллического корпуса и метательного заряда, который весь располагается в полости пули, а пуля смонтирована в гильзу. Полость имеет форму усеченного конуса с запальным отверстием-соплом для воспламенения метательного заряда, которое дополнительно играет роль соплового аппарата. Известное устройство не устраняет причину донного сопротивления при выгорании метательного заряда и не достаточна устойчива в полете.

Наиболее близким к изобретению по конструкции является патент RU 2497065, опубликованный 27.10.2013 года [4], на «метательное тело и пыж» включающее корпус, который снаружи имеет цилиндрическую или бочкообразную форму, а внутри имеет сквозное отверстие в виде сопла Лаваля, состоящего из конфузора и диффузора. Такое тело имеет малое аэродинамическое сопротивление формы, снаружи тело обтекается по касательной (для цилиндра) или очень плавно (для «бочки»), а внутри тела сначала происходит адиабатическое сжатие в конфузоре, а затем - расширение в диффузоре, что почти не сопровождается потерей энергии потока. Для устойчивости полета предлагается использовать складные стабилизаторы. К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата, при использовании известного устройства относится недостаточное снижение лобового сопротивления и низкая устойчивость в полете.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение дальности и устойчивости полета снаряда путем уменьшения его аэродинамического сопротивления и увеличения реактивной силы, упрощение его конструкции и технологии изготовления.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, который снаружи имеет бочкообразную (овальную) форму, а внутри имеет профилированное сквозное отверстие с двумя критическими сечениями 1 и 3, между которыми находиться сечение 2 с наибольшим расширением. По стенкам отверстия размещается твердое топливо 7, внутри полости размещается метательный заряд 8 и сгораемый пыж 9 после входного критического сечения 1. Входное критическое сечение 1 меньше выходного критического сечения 3. Комбинация сечений 4,1,2,3,5 образуют два встречных сопла Ловаля.

Устройство работает следующим образом. При воспламенении метательного заряда 8 энергия сжатого газа передается снаряду (пуле). Сгораемый пыж 9 закрывает переднее входное отверстие и обеспечивает разгон снаряда до дульной скорости. Сгорание пыжа 9 происходит при вылете снаряда из ствола и в это же время происходит возгорание твердого топлива 7.

При полете снаряда (пули) в области сечения 2 возникает разряжение, стремящееся к вакууму. Такое разряжение возникает вследствие выдува (инжектирования) протекающим потоком среды (воздуха) через центральную часть канала. Летящий снаряд при наличии вакуумированной полости работает как всасывающая турбина, а нарезы 6 в головной части, обеспечивающие ее вращение, как крыльчатка, что обеспечивает приращение скорости потока среды. Таким образом снаряд продолжает ускоряться как прямоточный воздушно-реактивный двигатель, что обеспечивает большую дальность полета.

Предложенное изобретение поясняется чертежами (Фиг. 1, Фиг. 2) поясняющими устройство прямоточного реактивного снаряда.

Стабилизация снаряда в полете может осуществляться вращением. При этом снаряд может иметь готовые нарезы 6 в головной части корпуса. Дополнительная устойчивость в полете также обеспечивается взаимодействием снаряда со сквозным потоком в двух разнесенных точках в пространстве (критические сечения 1 и 3).

Центр тяжести снаряда приближен к головной части и располагается не дальше 1/3 длины снаряда от его передней кромки. Для воздушной среды длина снаряда составляет 2,5-4 его калибра, а для водной среды - от 3 до 10 калибров.

Материалом для снаряда может быть металл или керамика для огнестрельного оружия и/или пластик для электромагнитного ускорителя.

Преимущества предлагаемого изобретения следующие: увеличивается дальность и устойчивость полета снаряда, расширяются возможности использования безгильзовых патронов как при стрельбе из гладкоствольного, так и нарезного оружия; упрощается технология изготовления патронов, экономятся средства и сырье, уменьшается загрязнение окружающей среды.

Заявленное техническое решение можно реализовать в промышленном производстве на предприятиях оборонно-промышленного комплекса посредством использования известных стандартных технических устройств и оборудования. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. С.Г. Губин, С.А. Горовой. Баллистика. Электронное учебное пособие. - 562 с.

2. Патент РФ RU 2527250, МПК B64C 23/00 F42B 10/34, F42B 10/32. Приоритет от 18.09.2012. Опубликован 27.08.2014 г. Описание патента.

3. Патент РФ RU 2372581, МПК F42B5/10 F42B 5/067. Приоритет от 26.11.2008. Опубликован 10.11.2009 г.. Описание патента.

4. Патент РФ RU 2497065, МПК F42B 10/34. Приоритет от 22.11.2011. Опубликован 27.10.2013 г. Описание патента.

1. Прямоточный реактивный снаряд, содержащий корпус, который снаружи имеет бочкообразную форму, а внутри имеет профилированное сквозное отверстие, отличающийся тем, что сквозное отверстие имеет два критических сечения, входное из которых имеет сечение меньше выходного, между которыми находится сечение с наибольшим расширением, по стенкам отверстия размещается твердое топливо, в полости размещается разгонный заряд, а сгораемый пыж - после входного критического сечения.

2. Прямоточный реактивный снаряд по п. 1, отличающийся тем, что его центр тяжести приближен к головной части и располагается не дальше 1/3 длины снаряда от его передней кромки.