Результат интеллектуальной деятельности: РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД

Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для использования в реактивных снарядах, в том числе систем залпового огня.

Известен неуправляемый реактивный снаряд, содержащий головную часть, твердотопливный ракетный двигатель с корпусом, дном, многошашечным зарядом твердого топлива и блок стабилизаторов (патент РФ №2170910, БИ №20, 20.07.2001).

Задачей данного технического решения являлось создание реактивного снаряда для доставки головной части к поражаемой цели.

Общими признаками с предлагаемым авторами реактивным снарядом является наличие в них головной части, твердотопливного ракетного двигателя с дном, корпусом, зарядом твердого топлива и блока стабилизаторов.

Однако конструкция такого реактивного снаряда имеет недостатки, состоящие в том, что применение многошашечного заряда с низким коэффициентом заполнения топливом обусловливает сравнительно низкие энергетические характеристики РДТТ, а следовательно, и малую дальность стрельбы реактивного снаряда.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является реактивный снаряд, содержащий головную часть, твердотопливный ракетный двигатель с корпусом, дном и зарядом твердого топлива с торцевыми манжетами и блок стабилизаторов с косопоставленными аэродинамическими лопастями (см. книгу Н.А. Макаровца и др. Разделение неуправляемых снарядов систем залпового огня. М.: Машиностроение, 2008, стр. 417), принятая авторами за прототип.

Как видно из этого технического решения, реактивный снаряд включает заряд смесевого твердого топлива, скрепленный с корпусом, с осевым каналом, имеющий высокий коэффициент заполнения, что позволяет обеспечить повышенную дальность стрельбы, отвечающую современным требованиям.

Известный реактивный снаряд функционирует следующим образом. После подачи электрического импульса на реактивный снаряд происходит зажигание заряда смесевого твердого топлива, продукты сгорания которого истекают из реактивного снаряда, создавая реактивную тягу, за счет чего реактивный снаряд сходит с направляющей и движется по заданной траектории, вращаясь вокруг своей оси, при попадании реактивного снаряда в цель головная часть срабатывает. Особенностью заряда смесевого твердого топлива является применение торцевых эластичных манжет, позволяющих снизить напряжения в области торцов заряда при рациональном выборе конфигурации и физико-механических свойств манжеты. Однако опыт применения данной конфигурации при создании современных неуправляемых реактивных снарядов, вращающихся вокруг продольной оси и имеющих заряды с консольным участком в области дна (для увеличения заполнения ракетной части топливом) из высокоэнергетических топлив, для которых характерны пониженные физико-механические характеристики, показал существенный недостаток данной конструкции, заключающийся в том, что при полете реактивного снаряда в ряде случаев наблюдалось нерасчетное функционирование и демонтаж, обусловленный разрушением заряда. Причиной этого являются радиальные перемещения в области переднего дна консольного участка заряда от оси реактивного снаряда под действием центробежных сил при вращении реактивного снаряда вокруг продольной оси при полете на траектории за счет блока стабилизаторов с косопоставленными аэродинамическими лопастями, следствием чего является возникновение значительных нерасчетных напряжений в области консольного участка, что вызывает разрушение заряда.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) явилось создание реактивного снаряда с высоким коэффициентом заполнения камеры сгорания топливом.

Общими признаками с предлагаемым авторами устройством является наличие в реактивном снаряде головной части, твердотопливного ракетного двигателя с корпусом, дном и зарядом твердого топлива с манжетами и блока стабилизаторов с косопоставленными аэродинамическими лопастями.

В отличие от прототипа в предлагаемом вращающемся реактивном снаряде:

- наружная поверхность донной манжеты в области дна выполнена в виде усеченного конуса, а на внутренней поверхности дна в области конического участка манжеты выполнена кольцевая коническая проточка, при этом длины конических участков манжеты и кольцевой конической проточки дна составляют не менее 0,1D, где D - калибр реактивного снаряда,

- кольцевая коническая проточка выполнена с углом конуса, равным 0,8…1,2 угла конуса конического участка донной манжеты;

- расстояние между коническим участком манжеты и кольцевой конической проточкой составляет (0,003…0,01)D.

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 охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности функционирования реактивного снаряда.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что во вращающемся реактивном снаряде, содержащем головную часть, твердотопливный ракетный двигатель, включающий корпус, дно, заряд твердого топлива с манжетами и блок стабилизаторов с косопоставленными аэродинамическими лопастями, особенность заключается в том, что:

- наружная поверхность донной манжеты в области дна выполнена в виде усеченного конуса, а на внутренней поверхности дна в области конического участка манжеты выполнена кольцевая коническая проточка, при этом длины конических участков манжеты и кольцевой конической проточки дна составляют не менее 0,1D, где D - калибр реактивного снаряда;

- кольцевая коническая проточка выполнена с углом конуса, равным 0,8…1,2 угла конуса конического участка донной манжеты;

- расстояние между коническим участком манжеты и кольцевой конической проточкой составляет (0,003…0,01)D.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:

- выполнения наружной поверхности донной манжеты в области дна в виде усеченного конуса и выполнения на внутренней поверхности дна в области конического участка манжеты кольцевой конической проточки, при этом длины конических участков манжеты и кольцевой проточки дна составляют не менее 0,1D, где D - калибр реактивного снаряда, обеспечить снижение контактных напряжений до допустимых значений для современных топлив. При уменьшении указанной длины недопустимо возрастают контактные напряжения в области конического участка заряда, что может привести к разрушению заряда;

- выполнения кольцевой конической проточки с углом конуса, равным 0,8…1,2 угла конуса конического участка донной манжеты, обеспечить после деформации консольного участка заряда в радиальном направлении необходимую площадь прилегания конического участка донной манжеты к кольцевой конической проточке дна, чем достигается контакт сопрягаемых конических поверхностей по всей длине конических участков. При увеличении угла конуса кольцевой конической проточки свыше 1,2 угла конуса конического участка донной манжеты и при снижении угла конуса кольцевой конической проточки менее 0,8 угла конического участка донной манжеты происходит уменьшение поверхности контакта манжеты и дна, что приводит к недопустимому росту контактных напряжений;

- выполнения расстояния между коническим участком манжеты и кольцевой конической проточкой в пределах (0,003…0,01)D обеспечить при деформации конического участка заряда сопряжение конического участка манжеты с кольцевой конической проточкой, чем исключается возможность разрушения заряда. При увеличении расстояния между коническим участком манжеты и кольцевой конической проточки дна свыше 0,01D возможны значительные деформации конического участка заряда в радиальном направлении до момента опоры его на кольцевую коническую проточку дна, что может привести к разрушению заряда. При уменьшении указанного расстояния менее 0,003D при хранении заряда при высоких температурах эксплуатации возможно возникновение значительных температурных напряжений в консольном участке заряда, при удлинении заряда ввиду существенной разницы (до 10 раз) в коэффициентах линейного расширения заряда и корпуса.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизны».

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного уровня техники, а следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения заключается в том, что во вращающемся реактивном снаряде, содержащем головную часть, твердотопливный ракетный двигатель, включающий корпус, дно, заряд твердого топлива с манжетами и блок стабилизаторов с косопоставленными аэродинамическими лопастями, согласно изобретению:

- наружная поверхность донной манжеты в области дна выполнена в виде усеченного конуса, а на внутренней поверхности дна в области конического участка манжеты выполнена кольцевая коническая проточка, при этом длины конических участков манжеты и кольцевой конической проточки дна составляют не менее 0,1D, где D - калибр реактивного снаряда;

- кольцевая коническая проточка выполнена с углом конуса, равным 0,8…1,2 угла конуса конического участка донной манжеты;

- расстояние между коническим участком донной манжеты и кольцевой конической проточкой составляет (0,003…0,01)D.

Сущность изобретения поясняется Фиг. 1, где изображен продольный разрез вращающегося реактивного снаряда.

Предлагаемый реактивный снаряд содержит головную часть 1, корпус 2, дно 3, заряд 4 с донной манжетой 5 и блок стабилизаторов 6 с косопоставленными аэродинамическими лопастями. Наружная поверхность донной манжеты в области дна выполнена в виде усеченного конуса, а на внутренней поверхности дна в области конического участка манжеты выполнена кольцевая коническая проточка, при этом длины конических участков манжеты L₁ и кольцевой конической проточки дна L₂ составляют не менее 0,1D, где D - калибр реактивного снаряда. Кольцевая коническая проточка выполнена с углом конуса α₁, равным 0,8…1,2 угла конуса конического участка донной манжеты α₂. Расстояние между коническим участком манжеты и кольцевой конической проточкой δ составляет (0,003…0,01)D.

Предлагаемая ракета функционирует следующим образом.

При подаче электрического импульса на ракету происходит зажигание заряда 4, продукты сгорания которого истекают из реактивного снаряда, создавая реактивную тягу, вследствие чего реактивный снаряд сходит с направляющей и движется по траектории. За счет блока стабилизаторов 6 с косопоставленными аэродинамическими стабилизаторами осуществляется вращение ракеты на траектории, при этом консольный участок заряда 4 за счет центробежных сил деформируется в направлении дна 3. За счет предлагаемого расстояния между коническими участками наружной поверхности манжеты 5 и внутренней поверхности дна 3 и предлагаемого соотношения углов конусов и длин указанных участков обеспечивается контакт указанных участков, исключая тем самым возможность недопустимых деформаций заряда 4.

Выполнение реактивного снаряда в соответствии с предлагаемым изобретением позволило повысить надежность функционирования реактивного снаряда.

Изобретение может быть использовано при разработке реактивных снарядов, в том числе для реактивных снарядов систем залпового огня.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов реактивных снарядов, выполненных в соответствии с изобретением.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, намечено серийное производство.