реактивный снаряд

Формула изобретения

Реактивный снаряд, содержащий систему управления, боевую часть, ракетный двигатель и аэродинамический стабилизатор, отличающийся тем, что он снабжен подшипниками, продольная ось которых совмещена с продольной осью реактивного снаряда, при этом с разноименными кольцами подшипников соответственно связаны система управления и аэродинамический стабилизатор, выполненные с возможностью взаимного проворота вокруг продольной оси реактивного снаряда, причем расстояние между подшипниками составляет 0,01 - 0,02 длины, а их диаметры качения - 0,45 - 0,85 калибра реактивного снаряда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к реактивным снарядам систем залпового огня, снабженных, преимущественно, системами управления.

Объект изобретения представляет собой реактивный снаряд системы залпового огня с повышенной точностью стрельбы, предназначенный для вооружения ракетно-артиллерийских частей сухопутных войск и может найти широкое применение в области ракетной техники.

Для успешной борьбы со многими наземными целями в настоящее время широко применяются реактивные системы залпового огня. В состав каждой из таких систем входят реактивные снаряды, каждый из которых снабжен моноблочной или кассетной головной частью, твердотопливным ракетным двигателем и аэродинамическим стабилизатором.

Так, известны ракетные снаряды М8 и М13, обеспечивающие поражение площадных целей (см., например, В.Д. Куров, Ю.М. Должанский. Основы проектирования пороховых ракетных снарядов, ОБОРОНГИЗ, М, 1961, стр. 11, фиг. 1.7), принятые авторами за аналоги. Они содержат реактивный двигатель на баллиститном твердом ракетном топливе, аэродинамический стабилизатор и головную часть. Достоинством этих снарядов является возможность нанесения внезапного массированного удара по групповым площадным целям при простоте конструкции, обслуживания и боевого применения.

В то же время, достигнутые для этих снарядов характеристики кучности (величина отклонения точек падения снарядов залпа от центра их группирования) и точности (величина отклонения точек центра группирования снарядов залпа от точки прицеливания) стрельбы не обеспечивают достаточно эффективного поражения целей.

Таким образом, задачей данного технического решения являлась разработка ракетных снарядов, обеспечивающих поражение площадных целей.

Общими признаками с предлагаемым авторами реактивным снарядом являются наличие в составе ракетных снарядов - аналогов аэродинамического стабилизатора, ракетного двигателя на твердом топливе и головной (боевой) части.

В настоящее время для повышения кучности, точности и, следовательно, эффективности стрельбы применяют различные системы управления ракет (реактивных снарядов), позволяющие обеспечить повышение характеристик кучности и точности стрельбы по сравнению с неуправляемыми снарядами. Поэтому наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является запускаемая из трубы ракета по патенту Российской Федерации N 2071027 (F 42 B 13/24, 17.05.95), принятая авторами за прототип. Она имеет газодинамическую систему угловой стабилизации (систему управления), боевую часть, ракетный двигатель и раскрывающийся после выхода из направляющей аэродинамический стабилизатор, при этом время работы газодинамической системы угловой стабилизации лимитировано соотношением начальных толщин горящих сводов зарядов твердого топлива газодинамической системы угловой стабилизации и ракетного двигателя.

Ракета, принятая за прототип, функционирует следующим образом. При старте ракеты одновременно запускаются ракетный двигатель и газодинамическая система угловой стабилизации. За счет истечения рабочего тела из сопел газодинамической системы угловой стабилизации (по нормали к продольной оси ракеты) создается корректирующее усилие, значение которого соответствует величине возмущающей силы, а направление действия - направлению, противоположному направлению действия возмущающей силы, обеспечивая повешение характеристик кучности и точности стрельбы по сравнению с неуправляемыми снарядами.

В то же время, при увеличении дальности стрельбы достигнутые для таких ракет характеристики кучности и точности стрельбы не обеспечивают достаточно эффективного поражения целей. Проведенные экспериментально теоретические исследования по дальнейшей оптимизации соотношений геометрических параметров узлов ракеты заметных результатов по улучшению характеристик кучности и точности стрельбы не дали, а выявили необходимость управления полетом ракеты практически на всей его протяженности, что, при накладываемых значительных энергетических ограничениях, наиболее эффективно осуществлять посредством аэродинамических рулей.

Таким образом, задачей технического решения - прототипа являлась разработка ракеты с улучшенными характеристиками кучности и точности стрельбы, обеспечивающими удовлетворительные характеристики эффективности стрельбы систем залпового огня.

Общими признаками с предлагаемым авторами реактивным снарядом являются наличие в ракете-прототипе системы управления, боевой части, ракетного двигателя и раскрывающегося после выхода из направляющей аэродинамического стабилизатора.

В отличие от прототипа предлагаемый авторами реактивный снаряд снабжен подшипниками, продольная ось которых совмещена с продольной осью реактивного снаряда, при этом с разноименными кольцами подшипников соответственно связаны система управления и аэродинамический стабилизатор, выполненные с возможностью взаимного проворота вокруг продольной оси реактивного снаряда, причем расстояние между подшипниками составляет 0,01 - 0,02 длины, а их диаметры качения - 0,45 - 0,85 калибра реактивного снаряда.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание реактивного снаряда, обеспечивающего, за счет создания оптимального режима работы системы управления (при минимальных энергетических затратах), улучшение (по сравнению с прототипом) характеристик точности, следовательно, эффективности поражения целей при увеличенной дальности стрельбы.

Новая совокупность конструктивных элементов, выражающаяся в наличии узлов, новых в сравнении с прототипом, взаимное расположение узлов и наличие связей между ними, а также соотношения размеров позволяют, в частности, за счет:

- снабжения реактивного снаряда подшипниками, продольная ось которых совмещена с продольной осью реактивного снаряда, связи системы управления и аэродинамического стабилизатора с разноименными кольцами подшипников соответственно и выполнения системы управления и аэродинамического стабилизатора с возможностью взаимного проворота вокруг продольной оси реактивного снаряда - обеспечить возможность взаимонезависимого вращения вокруг продольной оси реактивного снаряда системы управления и аэродинамического стабилизатора;

- размещения подшипников на расстоянии между ними, составляющими 0,01 - 0,02 длины реактивного снаряда, и выполнения их с диаметром качения, составляющем 0,45 - 0,85 калибра реактивного снаряда - минимизировать величину вращающего момента, передающегося с аэродинамического стабилизатора на систему управления.

Сущность изобретения заключается в том, что реактивный снаряд, содержащий систему управления, боевую часть, ракетный двигатель и аэродинамический стабилизатор, в отличие от прототипа, согласно изобретению снабжен подшипниками, продольная ось которых совмещена с продольной осью реактивного снаряда, при этом с разноименными кольцами подшипников соответственно связаны система управления и аэродинамический стабилизатор, выполненные с возможностью взаимного проворота вокруг продольной оси реактивного снаряда, причем расстояние между подшипниками составляет 0,01 - 0,02 длины, а их диаметры качения - 0,45 - 0,85 калибра реактивного снаряда.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид реактивного снаряда, на фиг. 2 приведены зависимости величины силы трения в подшипниках от расстояния между ними и их диаметров качения, а на фиг. 3 - зависимость напряжений в наружных кольцах подшипников от их диаметров качения (1) и уровень максимально допустимых напряжений для принятых конструкционных материалов (2).

Предлагаемый реактивный снаряд состоит из системы управления 1 с аэродинамическими рулями 2, аэродинамического стабилизатора 3 с лопастями 4, ракетного двигателя 5 и боевой части 6. Система управления 1 с аэродинамическими рулями 2 и аэродинамический стабилизатор 3 с лопастями 4 выполнены с возможностью взаимного проворота вокруг продольной оси реактивного снаряда, для реализации которого между системой управления 1 и аэродинамическим стабилизатором 3 установлены подшипники 7, продольная ось которых совмещена с продольной осью снаряда, при этом система управления 1 связана, например, с наружными кольцами 8 подшипников 7, а аэродинамический стабилизатор 3 - с их внутренними кольцами 9. Подшипники 7 удалены друг от друга на расстояние, составляющее 0,01 - 0,02 длины, при этом их диаметры качения составляют 0,45 - 0,85 калибра реактивного снаряда.

Описанный реактивный снаряд работает следующим образом.

При старте реактивного снаряда запускаются ракетный двигатель 5 и система управления 1. При отклонении реактивного снаряда от программной траектории система управления 1 отклоняет аэродинамические рули 2, на которых, за счет их взаимодействия с набегающим потоком, создается управляющее усилие, возвращающее реактивный снаряд на заданную траекторию. Одновременно поток, скошенный аэродинамическими рулями 2, взаимодействует с лопастями 4 аэродинамического стабилизатора 3, создавая вращающий момент, вызывающий закрутку аэродинамического стабилизатора 3, жестко связанных с ним частей ракеты (например, ракетного двигателя 5) и, например, внутренних колец 9 подшипников 7 относительно их наружных колец 8 и жестко связанной с этими кольцами системы управления 1. Таким образом, при закрутке аэродинамического стабилизатора 3, система управления 1 остается практически неподвижной относительно своей продольной оси без дополнительных затрат энергии на преодоление вращающего момента.

В то же время, расположение подшипников 7 на удалении между ними, большем 0,02 длины реактивного снаряда, не дает положительного эффекта, так как занимаемые при этом объемы становятся равными объемам дополнительных источников энергии.

При расположении же (как показали многочисленные экспериментально-теоретические исследования) подшипников 7 на удалении, меньшим 0,01 длины реактивного снаряда, сила трения в подшипниках 7, являющаяся функцией сил реакции на аэродинамические усилия, действующие на рули 2 и лопасти 4, резко увеличивается (фиг. 2). Увеличение сил трения в подшипниках, в свою очередь, вызывает появление и последующее увеличение вращающегося момента, передаваемого с аэродинамического стабилизатора 3 на систему управления 1, что приводит к росту энергетических затрат системы управления 1 на компенсацию начинающего действовать на нее момента крена. Резкое увеличение сил трения в подшипниках 7 происходит также и при уменьшении диаметра их качения до величин, меньших 0,45 калибра реактивного снаряда (фиг. 2).

В случае же превышения диаметрами качения подшипников 7 величины, соответствующей 0,85 калибра реактивного снаряда, напряжения в наружных кольцах 8 подшипников 7 (график 1 на фиг. 3), также являющиеся функцией сил реакции на аэродинамические усилия, действующие на рули 2 и лопасти 4, превышают максимально допустимые (уровень 2 на фиг. 3) для принятых конструкционных материалов из-за уменьшения конструктивной толщины наружного кольца 8.

Выполнение реактивного снаряда в соответствии с изобретением позволило обеспечить оптимальный режим работы системы управления (при минимальных энергетических затратах), улучшение (по сравнению с прототипом) характеристики точности и, следовательно, эффективности поражения целей при дальнейшем увеличении дальности стрельбы, сократив расходы реактивных снарядов на поражение целей в несколько раз.

В настоящее время ведется разработка документации, запланированы изготовление и предварительные испытания опытных образцов реактивных снарядов, выполненных в соответствии с изобретением.