аэродинамический стабилизатор реактивного снаряда залпового огня

Формула изобретения

Аэродинамический стабилизатор реактивного снаряда залпового огня, содержащий обтекатель с пазами и оси с размещенными на них пружинами и складывающимися лопастями, отличающийся тем, что в пазах обтекателя выполнены фиксаторы клиновидной формы с расширением во входной части до 1,15-1,7 толщины ушка лопасти, при этом продольная поверхность паза наклонена под углом 0,3-1,0° к продольной оси стабилизатора, а фиксирующая поверхность паза расположена под углом 5-8° к продольной поверхности паза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к реактивным снарядам систем залпового огня.

Объект изобретения представляет собой аэродинамический стабилизатор к реактивному снаряду системы залпового огня повышенной кучности стрельбы.

Для успешной борьбы со многими площадными и крупноразмерными наземными целями широко применяются реактивные системы залпового огня. В состав их входят реактивные снаряды различного назначения. Стабилизация таких снарядов на траектории осуществляется с помощью аэродинамических стабилизаторов. Так известны реактивные снаряды М8 и М13, обеспечивающие поражение площадных и крупноразмерных целей (смотри, например, Куров В.Д., Должанский Ю.М. Основы проектирования пороховых ракетных снарядов. - М.: Оборонгиз 1961, с.11), реактивный снаряд по патенту США №3174430, принятые за аналоги. В их конструкции используются стабилизаторы, содержащие прочно скрепленные с корпусом (обтекателем) лопасти.

Задачей данного технического решения являлось обеспечение устойчивого полета реактивных снарядов. Однако наличие прочно скрепленного (нераскрывающегося) оперения не позволяет разместить на пусковой установке большое количество снарядов, что снижает эффективность применения системы.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией аэродинамического стабилизатора реактивного снаряда залпового огня является наличие в составе аналогов стабилизатора, содержащего обтекатель и лопасти.

Опыт проектирования и эксплуатации реактивных систем залпового огня показал, что наиболее рациональным компоновочным решением является размещение реактивных снарядов перед пуском и запуск их из трубчатых направляющих. В этом случае на одной транспортной единице (боевой машине) удается разместить наибольшее количество реактивных снарядов. Запуск реактивного снаряда из трубчатой направляющей требует применения на нем стабилизатора с подвижными лопастями. Лопасти такого стабилизатора находятся в сложенном положении перед запуском и в процессе движения по направляющей, а после выхода из направляющей раскрываются.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к изобретению является стабилизатор реактивного снаряда системы залпового огня «Смерч» (журнал "Military Parade", M., АО «Милитэри Перейд», may-june 1994, р.22-27 /120-121/), принятый авторами за прототип. Он содержит обтекатель с пазами, в котором на осях закреплены складывающиеся лопасти. Раскрытие лопастей производится под действием специальных пружин, размещенных на осях и работающих на сжатие и кручение. Эти стабилизаторы нашли применение в реактивных снарядах (в первую очередь залпового огня) последних поколений.

Стабилизатор, принятый за прототип, функционирует следующим образом. Перед запуском реактивного снаряда лопасти стабилизатора находятся в сложенном состоянии. После запуска в течение некоторого времени, пока снаряд движется по направляющей, лопасти стабилизатора продолжают находиться в сложенном состоянии. После схода с направляющей лопасти под действием пружин, работающих на кручение, поворачиваются на осях и оказываются напротив пазов обтекателя. Под действием усилия сжатия пружин лопасти должны войти в пазы и обеспечить стабилизацию снаряда. При этом, в случае нерегламентированной ширины и конфигурации пазов, возможно неполное вхождение лопастей в них и наличие люфта лопастей (возможность углового перемещения лопасти относительно оси). Это связано с тем, что при большой ширине входной части паза лопасть достаточно надежно фиксируется в нем, но имеет большой угловой люфт. При уменьшении ширины входной части паза люфт лопасти уменьшается, но вследствие большой угловой скорости вращения лопасти в конечной фазе раскрытия, достигающей 100 рад/с, время нахождения лопасти против паза составляет 0,001-0,0015 с, что недостаточно для надежной фиксации лопасти. Как люфт оперения, так и ненадежная фиксация приводят к существенному увеличению амплитуды колебаний снаряда на траектории, а следовательно, к снижению дальности и кучности стрельбы.

Задачей данного технического решения (прототипа) являлось повышение боевой эффективности системы за счет размещения на боевой машине наибольшего количества реактивных снарядов залпового огня.

Общими признаками с предлагаемым аэродинамическим стабилизатором реактивного снаряда залпового огня является наличие в стабилизаторе - прототипе обтекателя с пазами и осей с размещенными на них пружинами и складывающимися лопастями.

В отличие от прототипа в обтекателе предлагаемого аэродинамического стабилизатора реактивного снаряда залпового огня пазы в обтекателе содержат фиксаторы клиновидной формы, выполненные с расширением во входной части до 1,15-1,7 толщины взаимодействующих с ними ушек лопасти, при этом продольная поверхность паза наклонена к продольной оси стабилизатора под углом 0,3°-1,0°, а фиксирующая поверхность расположена под углом 5°-8° к ней.

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

Задачей предлагаемого изобретения является создание аэродинамического стабилизатора реактивного снаряда залпового огня, обеспечивающего повышение (по сравнению с прототипом) дальности и точности стрельбы за счет обеспечения надежной фиксации лопастей в пазах обтекателя, исключающей как возможность выхода лопастей из фиксаторов в полете, так и люфт лопастей оперения.

Указанный технический результат достигается тем, что в аэродинамическом стабилизаторе, содержащем обтекатель с пазами, оси с размещенными на них пружинами и складывающимися лопастями, согласно изобретению в пазах обтекателя выполнены фиксаторы клиновидной формы с расширением во входной части до 1,15-1,7 толщины взаимодействующих с ними ушек лопастей, при этом продольная поверхность паза наклонена к продольной оси стабилизатора под углом 0,3°-1,0°, а фиксирующая поверхность расположена под углом 5°-8° к ней.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между деталями аэродинамического стабилизатора, позволяют, в частности, за счет выполнения:

- фиксаторов клиновидной кормы в пазах обтекателя, имеющих расширение во входной части до 1,15-1,7 толщины взаимодействующих с ними ушек лопасти, обеспечить надежную фиксацию лопасти в обтекателе в процессе раскрытия с близким к нулю угловым люфтом. Как показали лабораторные испытания для надежной фиксации лопасти необходимо ее захождение в фиксатор (за время нахождения лопасти против фиксатора) не менее, чем на половину его глубины. При ширине входной части фиксатора меньшей 1,15 толщины взаимодействующего с ним ушка лопасти время нахождения лопасти против фиксатора настолько мало, что это условие не выполняется. В результате этого снаряд может потерять устойчивость движения, а следовательно снизится дальность и кучность стрельбы. Увеличение входной части фиксатора более 1,7 толщины ушка лопасти приводит к увеличению углового люфта до 3°-7°, что ведет к росту амплитуды колебаний снаряда и снижению дальности стрельбы до 5% и кучности стрельбы до 2 - 3 раз.

- выполнение продольной поверхности паза с наклоном под углом 0,3°-1,0° к продольной оси стабилизатора позволяет повысить надежность фиксации лопасти в обтекателе за счет того, что сила реакции со стороны этой поверхности паза, действующая на лопасть в момент ее соударения с обтекателем при раскрытии и в полете, когда аэродинамическая подъемная сила действует на раскрытие лопасти, направлена в сторону фиксатора. При угле менее 0,3° этот эффект незначителен, а при угле более 1,0° уменьшается площадь контакта лопасти с обтекателем, что отрицательно сказывается на прочности лопасти.

- выполнение фиксирующей поверхности под углом 5°-8° к продольной поверхности паза позволяет исключить расфиксацию лопасти в процессе полета. Как показывают эксперименты, увеличение этого угла свыше 8° ведет к снижению кучности стрельбы до двух раз вследствие того, что сила трения между поверхностями лопасти и обтекателя оказывается меньше аэродинамической подъемной силы, вытесняющей лопасть из фиксатора (в случае, когда эта сила направлена на закрытие лопасти), на некоторое время лопасть расфиксируется и перестает оказывать стабилизирующее действие. Уменьшение угла ниже 5° ведет к увеличению длины фиксаторов, при которой обеспечивается надежная фиксация лопасти, а следовательно к увеличению площади окон в обтекателе, увеличению лобового сопротивления снаряда и снижению дальности стрельбы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид стабилизатора, а на фиг.2 - паз обтекателя в увеличенном масштабе.

Аэродинамический стабилизатор состоит из обтекателя 1 с пазами 2, осей 3, пружин 4 и раскрывающихся лопастей. Лопасть содержит аэродинамическую поверхность 5, обеспечивающую создание подъемной силы, и ушки 6, обеспечивающие крепление лопасти на оси 3. Пазы 2 обтекателя 1 содержат фиксаторы 7 клиновидной формы с расширением во входной части шириной (b) 1,15-1,7 толщины (а) взаимодействующих с ними ушек лопасти 6. Продольная поверхность паза (с) наклонена к продольной оси стабилизатора под углом =0,3°-1,0°, а фиксирующая поверхность (d) составляет с поверхностью (с) угол =5°-8°.

Предлагаемый аэродинамический стабилизатор работает следующим образом.

При движении снаряда по трубчатой направляющей лопасти 5 находятся в уложенном вокруг обтекателя 1 положении. При выходе стабилизатора из направляющей начинается раскрытие лопастей 5 под действием пружин 4. В процессе раскрытия лопасть 5 ударяется о продольную поверхность (с) паза 2 и под действием силы реакции начинает движение в обратном направлении. За промежуток времени, когда ушки 6 лопастей 5 находятся против фиксаторов 7, расположенных в пазах 2 обтекателя 1, под действием пружин 4 происходит вхождение и фиксация лопастей 5 в прорезях фиксаторов 7 пазов 2. В процессе полета по траектории на лопасть 5 действует аэродинамическая подъемная сила, стабилизирующая снаряд. При вращении снаряда относительно продольной оси, что является характерным для снарядов залпового огня, эта сила имеет знакопеременный характер. Предлагаемый наклон продольной поверхности паза 2 и фиксирующей поверхности фиксатора 7 (углы и ) обеспечивает надежную фиксацию лопастей 5 в обтекателе 1 в течение всего полета, а следовательно и устойчивое движение снаряда.

Указанный положительный эффект подтвержден летно-конструкторскими испытаниями образцов реактивных снарядов залпового огня, оснащенных аэродинамическими стабилизаторами, выполненными в соответствии с предлагаемым изобретением.

В настоящее время ведется разработка рабочей конструкторской документации, намечено серийное производство стабилизатора предлагаемой конструкции.