Результат интеллектуальной деятельности: НЕУПРАВЛЯЕМЫЙ РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД

Предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники, а именно к неуправляемым реактивным снарядам (НРС), и может найти применение при разработке реактивных снарядов для систем залпового огня (РСЗО).

При запуске НРС из направляющих пусковых установок (ПУ) на воспламенитель двигателя снаряда подается электрический импульс от пусковых цепей ПУ через контактные устройства направляющей ПУ и самого НРС, при этом стыковка пусковых цепей НРС и ПУ происходит автоматически при заряжании.

Известен НРС (см. Боевая машина БМ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: Военное издательство, 1982 г., с. 90-92), состоящий из головного взрывателя, боевой части, реактивного двигателя, соплового блока, ведущего штифта и крышки.

Крышка закреплена с помощью резьбы на выходной части соплового блока и перекрывает выходное сечение сопла. На боковой (цилиндрической) поверхности крышки расположен контактный сектор, связанный проводником с одним из контактов воспламенителя.

В качестве второго проводника используется корпус НРС, соединяемый при заряжании с "массой" ПУ, т.е. запуск производится по однопроводной схеме.

Угловое и линейное расположение контактного сектора связано с ведущим штифтом, а положение контактного устройства на ПУ - с замком, в котором фиксируется ведущий штифт НРС при заряжании, что обеспечивает автоматическую стыковку пусковых цепей ПУ и НРС при заряжании.

Крышка используется также в качестве элемента форсирования, создающего начальный уровень давления в двигателе, необходимый для нормального воспламенения заряда, и в качестве герметизирующей заглушки.

Наличие на крышке одного контактного сектора позволяет использовать для запуска НРС только однопроводную схему запуска и не допускает использование для их запуска ПУ с иной схемой запуска, например двухпроводной (подача электрического импульса на воспламенитель через 2 изолированных от корпуса НРС контакта).

Использование для закрепления крышки резьбы значительно усложняет угловую установку контактного сектора относительно ведущего штифта, что связано с технологическими разбросами в количестве витков резьбы и неопределенностью в положении заходного витка на крышке и сопловом блоке, что делает невозможным переустановку крышки в иное положение при необходимости.

Таким образом, отмеченные ограничения являются существенными недостатками рассматриваемой конструкции НРС.

Задачей данного технического решения являлась разработка НРС, обеспечивающего его запуск из конкретных пусковых установок, т.е. не обладающего универсальностью использования.

Общими признаками с предлагаемым изобретением является головной взрыватель, боевая часть, реактивный двигатель, сопловой блок, ведущий штифт и крышка с контактным сектором.

Оптимальной конструкцией НРС, обладающего универсальностью его применения, являлась бы конструкция, допускающая свободную переустановку крышки в требуемое положение и позволяющая использовать его как с однопроводной, так и с двухпроводной схемой запуска.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является НРС по патенту РФ N 2107251 (МПК F 42 B 10/14, опубл. 20.03.98), принятый авторами за прототип. Он содержит головной взрыватель, боевую часть, реактивный двигатель, сопловой блок, ведущий штифт, воспламенитель, крышку с контактным сектором и вторым контактом со съемным токопроводящим элементом, перекрывающую выходное сечение сопла.

Крышка установлена на резьбовом кольце, которое размещено с возможностью его фиксации на цилиндрическом участке выходной части соплового блока и упирается своим торцем в буртик на цилиндрическом участке соплового блока.

Дополнительный контакт через съемный токопроводящий элемент может соединяться с корпусом снаряда, т.е. реализуется однопроводная схема запуска. При снятом токопроводящем элементе оба контакта изолированы от корпуса НРС - запуск происходит по двухпроводной схеме.

На крышке размещен воспламенитель, кроме того, крышка используется в качестве элемента форсирования двигателя и герметизирующей заглушки.

При подаче электрического импульса на воспламенитель (по однопроводной или двухпроводной схеме в зависимости от типа ПУ, из которой запускается НРС) последний срабатывает и поджигает заряд двигателя. При достижении в двигателе давления, равного давлению срыва крышки, последняя срывается и начинается истечение газов через сопло. Двигатель выходит на режим. При достижении тягой двигателя усилия раскрытия замка ПУ последний раскрывается, снаряд начинает движение по направляющей, а затем по траектории.

Недостатками известного НРС (прототипа) являются:
- использование однопроводной схемы запуска с корпусом НРС в качестве одного из проводников повышает вероятность самопроизвольного запуска снаряда от зарядов статического электричества, накапливаемых на обслуживающем персонале, ПУ, или от токов наводки на корпусе снаряда и ПУ, создаваемых источниками электромагнитного излучения (РЛС, разряды молний и т.д.);
- наличие резьбового кольца, остающегося на выходной части соплового блока НРС после срыва крышки, увеличивает диаметр донной части снаряда, что приводит к возрастанию донного сопротивления, и, как следствие, уменьшает дальность полета;
- условие непривышения максимальным диаметром резьбового кольца калибра НРС требует уменьшения диаметра выходного сечения соплового блока, что отрицательно сказывается на внутрибаллистических характеристиках двигателя и в конечном итоге также уменьшает дальность полета НРС;
- использование крышки в качестве заглушки приводит к потере герметичности двигателя при проведении работ, связанных с заменой крышки (образование трещин при несоблюдении правил эксплуатации и т.д.), что увеличивает вероятность невоспламенения заряда за счет изменения физико-химических характеристик топлива и воспламенителя.

В отличие от прототипа в предлагаемом авторами НРС сопловой блок снабжен выступающим за срез сопла резьбовым кольцом с упорным буртом, воспламенитель выполнен с упирающимся в бурт кольца фланцем, перекрывающим выходное сечение сопла и контактирующим через обтюратор с торцем соплового блока, крышка установлена и зафиксирована на кольце, длина резьбового участка которого определяется из соотношения

где l - длина резьбового участка;
D_ср - средний диаметр надрезьбового участка кольца;
Q - усилие форсирования;
δ - толщина резьбового участка;
σ_T - предел текучести материала кольца;
d_ср - средний диаметр резьбы кольца;
К₁ = (14,5 - 15,5) - экспериментально установленный коэффициент;
при этом съемный токопроводящий элемент выполнен в виде изолированной от корпуса снаряда консольно закрепленной пружины, выступающей за калибр снаряда.

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

Задачей предлагаемого изобретения является повышение дальности и кучности стрельбы, обеспечение безотказной работы, а также увеличение уровня безопасности реактивного снаряда и возможности стрельбы из пусковых установок с различными схемами цепей запуска.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между деталями заявляемого НРС позволяет:
- за счет размещения на сопловом блоке резьбового кольца с упорным буртом в сочетании с выполнением корпуса воспламенителя с упертым в бурт кольца фланцем, перекрывающим выходное сечение соплового блока:
а) повысить стабильность выхода двигателя на режим и уменьшить начальные возмущения, действующие на реактивный снаряд, а также создать узел форсирования двигателя, не связанный с конструкцией и механическими характеристиками материала крышки, и использовать для этого узла материалы со стабильными механическими характеристиками;
б) улучшить внутрибаллистические характеристики двигателя, обеспечив срыв кольца вместе с воспламенителем и крышкой при выходе двигателя на режим, уменьшить донное сопротивление, а также увеличить диаметр выходного сечения соплового блока и тем самым повысить дальность стрельбы НРС;
- уменьшить вероятность невоспламенения заряда двигателя и потери им герметичности при служебном обращении, т.е. повысить уровень безотказной работы НРС за счет контакта фланца воспламенителя через обтюратор с торцем выходного сечения соплового блока;
- за счет установки и фиксации крышки на выступающей части кольца исключить ее влияние на процесс срыва кольца, а также обеспечить установку крышки в любое требуемое угловое положение и закрепление ее в этом положении, чем обеспечивается возможность использования НРС для запуска из различных ПУ;
- определение длины резьбового участка кольца из соотношения

где l - длина резьбового участка;
D_ср - средний диаметр надрезьбового участка кольца;
Q - усилие форсирования;
δ - толщина резьбового участка;
σ_T - предел текучести материала кольца;
d_ср - средний диаметр резьбы кольца;
К₁ = (14,5 - 15,5) - экспериментально установленный коэффициент
позволяет обеспечить заданное усилие форсирования с учетом конструктивных и технологических особенностей предлагаемого устройства, а также исключить разрушение кольца вне резьбового участка;
- за счет выполнения съемного токопроводящего элемента в виде изолированной от корпуса снаряда консольно закрепленной пружины, выступающей за калибр снаряда, обеспечить изоляцию второго контакта от корпуса снаряда при стрельбе из пусковой установки, оснащенной однопроводной схемой запуска, что предотвращает передачу зарядов статического электричества и токов наводки, накапливаемых на корпусе НРС, на воспламенитель и исключает несанкционированный запуск двигателя, кроме того, обеспечить надежную электрическую связь второго контакта с внутренней поверхностью направляющей и, следовательно, с корпусом пусковой установки, что также повышает безопасность реактивного снаряда при служебном обращении в процессе эксплуатации;
Сущность изобретения заключается в том, что в неуправляемом реактивном снаряде, содержащем взрыватель, боевую часть, ракетный двигатель, ведущий штифт, воспламенитель, сопловой блок, крышку с контактным сектором и вторым контактом со съемным токопроводящим элементом, сопловой блок снабжен выступающим за срез сопла резьбовым кольцом с упорным буртом, воспламенитель выполнен с упирающимся в бурт кольца фланцем, перекрывающим выходное сечение сопла и контактирующим через обтюратор с торцем соплового блока, крышка установлена и зафиксирована на кольце, длина резьбового участка которого определяется из соотношения

где l - длина резьбового участка;
D_ср - средний диаметр надрезьбового участка кольца;
Q - усилие форсирования;
δ - толщина резьбового участка;
σ_T - предел текучести материала кольца;
d_ср - средний диаметр резьбы кольца;
К₁ = (14,5 - 15,5) - экспериментально установленный коэффициент
при этом съемный токопроводящий элемент выполнен в виде изолированной от корпуса снаряда консольно закрепленной пружины, выступающей за калибр снаряда.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид НРС, на фиг. 2 - укрупненный вид хвостовой части соплового блока, на фиг. 3 - вид НРС со стороны крышки, на фиг. 4 - схема размещения НРС в направляющей ПУ, а на фиг. 5 - вид сзади на НРС, находящийся в направляющей ПУ.

НРС (фиг. 1) содержит головной взрыватель 1, боевую часть 2, ракетный двигатель 3, ведущий штифт 4, воспламенитель 5, сопловой блок 6 и крышку 7 с контактным сектором 8 и вторым контактом 9.

На выходном участке соплового блока 6 установлено резьбовое кольцо 10 (фиг. 2), выступающее за его срез А. На внутренней поверхности Б кольца 10 выполнен упорный бурт 11, в который упирается фланец 12 корпуса 13 воспламенителя 5.

Фланец 12 перекрывает выходное сечение соплового блока 6 и через обтюратор 14 контактирует с торцем выходного сечения соплового блока 6.

Крышка 7 установлена на выступающей части В кольца 10 и зафиксирована от проворота, например винтом 15 (фиг. 3).

Съемный токопроводящий элемент 16 изолирован от корпуса НРС прокладкой 17 и установлен на втором контакте 9 контактной крышки 7 и закреплен на ней с помощью винта 18.

С помощью проводников 19 и 20 и винтов 21 и 22 воспламенитель 5 подключен к контактному сектору 8 и второму контакту 9. Линейное L (фиг. 4) и угловое (угол α) (фиг. 5) расположение контактного сектора 8 связано с расположением ведущего штифта 4.

При сборке снаряда крышка 7 выставляется на требуемую длину L и разворачивается на необходимый угол (α), после чего фиксируется в выбранном положении с помощью винта 15.

Если снаряд предназначен для стрельбы из ПУ с двухпроводной схемой запуска, то съемный токопроводящий элемент 16 не устанавливается.

НРС функционирует следующим образом.

При заряжании снаряда в направляющую (рассматривается однопроводная схема запуска) съемный токопроводящий элемент 16 за счет своей упругости поджимается к внутренней поверхности Г направляющей, осуществляя подключение одного из проводников непосредственно к "массе" ПУ.

Одновременно ведущий штифт 4 попадает в замок направляющей и фиксируется в нем, при этом происходит автоматическая стыковка контактного сектора 8 и ответного контакта 23 на ПУ.

При подаче электрического импульса на контакт ПУ он передается на контактный сектор 8 и "массу" ПУ и через съемный токопроводящий элемент 16 и второй контакт 9 на проводники 19 и 20, подключенные к воспламенителю 5. Последний срабатывает и воспламеняет заряд ракетного двигателя 3.

При достижении в двигателе 3 давления, равного давлению форсирования, передаваемого на упорный бурт 11 фланцем 12, кольцо 10 сбрасывается вместе с крышкой 7 путем раскрытия резьбового участка кольца 10, имеющего средний диаметр D_ср, толщину δ и длину l. Снаряд начинает движение по направляющей, а затем полет по траектории.

При двухпроводной схеме запуска съемный токопроводящий элемент 16 не устанавливается и второй контакт 9 используется по прямому назначению.

Функционирование снаряда аналогично рассмотренному выше.

Выполнение реактивного снаряда в соответствии с изобретением повышает безотказность работы, уровень безопасности, обеспечивает возможность стрельбы из пусковых установок с различными схемами цепей запуска, а также позволяет повысить дальность стрельбы на 5-7%. Изобретение может быть использовано при разработке различных боеприпасов, в том числе боеприпасов реактивных систем залпового огня.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниям опытных образцов, выполненных в соответствии с изобретением.

С использованием предлагаемого изобретения разработана конструкторская документация, изготовлена партия снарядов и проведены государственные испытания, намечено их серийное производство.