Результат интеллектуальной деятельности: Бикалиберная ракета (варианты)

Предлагаемая группа изобретений относится к области ракетной техники и может быть использована в малогабаритных зенитных и противотанковых ракетах.

В качестве прототипа выбрана бикалиберная ракета (ракета, в которой диаметр маршевой ступени значительно меньше диаметра двигателя), содержащая отделяемый разгонный двигатель, переходной обтекатель, телескопически соединенную с ними маршевую ступень и толкающий поршень с пороховым зарядом, инициируемым после окончания работы двигателя [Патент РФ на изобретение №2401413, МПК F42B 15/00 от 19.06.2009 п. 2].

По окончании работы двигателя подается команда на поджог порохового заряда, поршень выталкивает маршевую ступень из телескопического соединения двигателя, в момент полного выхода ударом поршня по обтекателю сообщается продольный импульс силы, обтекатель перемещается по кормовой части маршевой ступени, тормозится набегающим потоком воздуха, перемещается назад по кормовой части и сбрасывается с нее, при этом обтекатель является дополнительным стабилизатором, способствующим временному повышению запаса устойчивости маршевой ступени и гашению ее колебаний.

Данная конструкция обеспечивает демпфирование возмущающего момента сил после разделения за счет задержки схода обтекателя с кормовой части маршевой ступени сообщением ему продольного импульса силы в направлении полета и уменьшает возмущающий момент за счет сокращения времени разделения.

Недостаток такого устройства заключается в том, что демпфирование происходит после отделения двигателя с ударом поршня по обтекателю, что может привести к появлению дополнительных возмущений маршевой ступени и снижению эффективности демпфирования. Кроме того, поршень с пороховым зарядом усложняет конструкцию ракеты и утяжеляет кормовую часть маршевой ступени, что приводит к ухудшению габаритно-массовых и баллистических характеристик снаряда.

Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение надежности демпфирования возмущений маршевой ступени ракеты при разделении и упрощение конструкции ракеты за счет обеспечения демпфирования возмущений, действующих на маршевую ступень в процессе ее выхода из телескопического соединения.

Предлагаемое изобретение может быть реализовано бикалиберной ракетой, содержащей разгонный двигатель и механически связанный с ним переходной обтекатель, телескопически установленные на кормовую часть маршевой ступени. Новым является то, что маршевая ступень и двигатель связаны между собой разрывным винтом, усилие разрыва которого меньше усилия разрушения механической связи между двигателем и переходным обтекателем и больше усилия от перегрузок, действующих на маршевую ступень при эксплуатации, а также меньше разности аэробаллистических сил, действующих на разгонный двигатель и подкалиберную маршевую ступень в полете в конце разгона:

F_Э<P<Pc,

P<R_АД-R_АМС,

где F_Э - усилие на маршевую ступень при эксплуатации,

Р - усилие разрыва винта,

Рс - усилие разрыва механической связи между двигателем и обтекателем,

R_АД - аэробаллистическая сила, действующая на двигатель,

R_АМС - аэробаллистическая сила, действующая на маршевую ступень.

F_Э назначается разработчиком технических условий на изделие, которое включает в себя усилия, воздействующие на ракету при транспортных перевозках, стрельбе из пушек в составе зенитно-ракетного комплекса и определяется опытным путем или исходя из предыдущих аналогов.

Р определяется по формуле: (В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х томах. Т. 2 - 9-е изд., перераб. и доп./ Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2006, 874-я стр.).

Рс определяется опытным путем или рассчитывается исходя из выбранного способа крепления двигателя и обтекателя.

R_АД и R_АМС определяются по формуле: R_A=qSC_R(М, Re, α, β) (Дмитриевский А.А. Внешняя баллистика: Учебник для технических вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979, 66-я стр.).

Устройство обеспечивает демпфирование возмущающего момента, которое проводится совместно обтекателем и жестко связанным с ним корпусом двигателя, за счет того, что неработающий двигатель, переходный обтекатель при выходе маршевой ступени из телескопического соединения повышают устойчивость маршевой ступени, так как смещается назад центр приложения аэробаллистических сил, особенно в конце процесса разделения, а также безударное отделение двигателя от маршевой ступени, простоту конструкции и снижение пассивного веса.

Также предлагаемое изобретение может быть реализовано бикалиберной ракетой, содержащей разгонный двигатель, телескопически соединенный с подкалиберной маршевой ступенью. Новым является то, что маршевая ступень и разгонный двигатель связаны между собой стыковочным узлом, выполненным в виде штока, закрепленного на торце маршевой ступени и установленного во втулку, закрепленную в донной части телескопического соединения двигателя, при этом шток и втулка зафиксированы между собой штифтом, сила срезания которого больше силы, действующей на маршевую ступень при эксплуатации и меньше силы, действующей на маршевую ступень в процессе разгона, а между торцами маршевой ступени и двигателя образованы зазоры, величины которых не менее хода, необходимого для срезания штифта.

Такое устройство повышает уровень эксплуатационных нагрузок и полезно в случаях, когда они превышают разность аэробаллистических сил, например, действующих на двигатель, особенно при небольшом перепаде калибров маршевой ступени и двигателя, а также в ракетно-артиллерийских комплексах при стрельбе зенитных автоматов, когда они находятся на одной пусковой установке с ракетами.

Предлагаемое изобретение (вариант 1) поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена бикалиберная ракета до отделения разгонного двигателя, на фиг. 2 изображены силы, действующие при демпфировании в процессе отделения разгонного двигателя.

Предлагаемое изобретение (вариант 2) поясняется чертежами, где на фиг. 3 изображена бикалиберная ракета, на фиг. 4 изображена бикалиберная ракета после достижения предварительно заданной продольной перегрузки и усилия среза фиксирующего штифта.

Бикалиберная ракета по варианту 1 (фиг. 1) содержит разгонный двигатель 1, переходной обтекатель 2, механически связанные между собой гайкой 3, установленные на кормовую часть маршевой ступени 4. Маршевая ступень и двигатель связаны между собой разрывным винтом 5.

Устройство работает следующим образом. При эксплуатации (транспортировка, наведение ракеты на цель перед пуском) удержание маршевой ступени в двигателе обеспечивается усилием разрыва винта. По окончании работы двигателя за счет разности аэробаллистических сил, действующих на двигатель и маршевую ступень, винт рвется и начинается совместный сход двигателя и переходного обтекателя с кормовой части маршевой ступени, при этом они демпфируют возмущения, возникающие при действиях углов атаки и команд управления. В случае возникновения возмущающих сил (при наличии углов атаки, несимметрии планера, бокового ветра) корпус двигателя вместе с обтекателем демпфирует возмущающий момент в процессе схода, при этом отсутствует удар по маршевой ступени в момент полного разделения.

Бикалиберная ракета по варианту 2 содержит разгонный двигатель 1, телескопически соединенный с подкалиберной маршевой ступенью 4, стыковочный узел, выполненный в виде штока 9 и втулки 8, которые связаны между собой штифтом 7, между торцами маршевой ступени и двигателя образованы зазоры 6.

Устройство работает следующим образом. При эксплуатации маршевая ступень жестко связана штифтом с корпусом двигателя. Максимальная продольная сила, действующая на маршевую ступень при эксплуатации, равна произведению ее массы на максимальную эксплуатационную перегрузку и в разы меньше стартовой. После старта на участке разгона на маршевую ступень и штифт действует сила, равная произведению продольной перегрузки на массу маршевой ступени. При проектировании определяют материал и диаметр штифта, максимальную стартовую продольную и эксплуатационную перегрузки и оптимальный участок траектории, на котором проводят срезание штифта. После срезания штифта маршевая ступень относительно двигателя перемещается назад до упора, по окончании разгона двигатель сбрасывается силой, определяемой разностью аэробаллистических сил, действующих на его корпус и на подкалиберную маршевую ступень. Сила удара маршевой ступени по упору возникает в начале процесса и невелика из-за небольшой величины зазора, необходимого для срезания, измеряемой единицами миллиметров, при этом срезание происходит задолго до момента разделения. Так обеспечивается совместное расположение высокотемпных пушек и ракет на одном лафете.

Таким образом, предлагаемая к рассмотрению группа изобретений позволяет:

- уменьшить возмущения маршевой ступени за счет исключения силового воздействия на нее после разделения;

- увеличить демпфирующий момент сил за счет совместного схода двигателя и переходного обтекателя;

- устройство для реализации с разрывным винтом позволяет максимально упростить конструкцию и снизить пассивную массу ракеты;

- устройство для реализации со срезным штифтом обеспечивает возможность повышения эксплуатационных нагрузок и может быть использовано для совместного расположения ракет и высокотемпных пушек на одном лафете в ракетно-артиллерийских зенитных комплексах.