Результат интеллектуальной деятельности: Аэродинамическая игла (варианты)

Изобретение относится к ракетам, преимущественно баллистическим.

Известны такие ракеты, как, например, «Булава» и «Трайдент-2», см. интернет.

Недостатком ракеты «Трайдент-2» является конструкция аэродинамической иглы - на конце телескопической штанги находится поперечная плоская пластина, которая оказывает большое аэродинамическое сопротивление.

Задача и технический результат изобретения - повышение конечной скорости ракеты и дальности ее полета.

ВАРИАНТ 1. Для этого игла выполнена в виде штанги с перфорированной поперечной пластиной. Причем перфорирование выполнено с увеличением площади перфораций к краю пластины. Такая игла создает меньшее аэродинамическое сопротивление, но примерно такой же скачок уплотнения. Перфорирование может иметь традиционный вид в виде расположенных по кольцам отверстий разного диаметра и в разном количестве, а может иметь «паутинообразный» вид, как на фиг. 1.

Работает эта игла так же, как и прототип.

ВАРИАНТ 2. Пластина иглы может быть выполнена гибкой в виде многолучевой звезды с лучами в виде лепестков. Пластина должна быть выполнена достаточно гибкой, чтобы в расчетном диапазоне скоростей (до сброса головного обтекателя) сгибаться под действием набегающего потока и принимать форму, близкую к частично сферической. Для равномерного изгиба пластина должна утончаться к периферии.

На фиг. 2 показана данная пластина.

Работает игла так: от давления набегающего потока лепестки сгибаются и в совокупности приобретают обтекаемую округлую форму.

ВАРИАНТ 3. Практически без увеличения габаритов по сравнению с прототипом пластина может быть выполнена складывающейся, состоящей из шарнирно закрепленных на конце штанги лепестков, соединенных тягами со скользящей втулкой, расположенной на штанге (очень похоже на зонтик). Ограничителем хода скользящей втулки может являться более толстая часть телескопической штанги, а если по соотношениям размеров это невозможно, то скользящая втулка может быть соединена с концом штанги тросом или цепью из термостойкого титанового сплава.

См. фиг. 3, где в сечении показаны: 1 - штанга, 2 - верхняя втулка с шарнирами, 3 - лепестки, 4 - тяги, 5 - скользящая втулка, 6 - тросик или цепь.

Работает этот вариант так: в сложенном состоянии лепестки 3 находятся в одной поперечной плоскости к ракете, а при выдвижении иглы «зонтик» наполовину складывается, приобретая форму на фиг. 3.

ВАРИАНТ 4. Возможен другой вариант складывающейся носовой части иглы. На конце иглы расположен круглый конус, на котором расположены еще несколько круглых кольцевых усеченно-конусных поверхностей, причем из двух соседних конусных поверхностей меньший диаметр большего кольца меньше, чем больший диаметр меньшего кольца.

Этот вариант в сечении показан на фиг. 4, где 1 - штанга, 7 - центральный конус, 8 - конусные кольца.

Работает этот вариант так: в сложенном состоянии кольца телескопически входят одно в другое и занимают мало места. После выдвижения иглы конусные кольца под действием перегрузки занимают положение, показанное на фиг. 4, образуя единый конус.

ВАРИАНТ 5. Скачок уплотнения можно создать не только неподвижным, но и движущимся предметом. Поэтому для уменьшения аэродинамического сопротивления на конце штанги может быть расположена крыльчатка. Однако лопасти крыльчатки не должны иметь постоянный шаг по всему своему радиусу, иначе скачок уплотнения будет слишком слабым. Желательно, чтобы шаг лопастей увеличивался к периферии. Частным случаем такого распределения шага будет лопасть, имеющая постоянный угол атаки (то есть плоская).

Этот вариант показан на фиг. 5, где 1 - штанга, 9 - вращающаяся втулка, 10 - лопасти.

Работает этот вариант так: центральная часть крыльчатки вращается медленно относительно набегающего потока и создает более мощный скачок уплотнения, а периферийная часть лопастей относительно потока почти не вращается и создает менее плотный скачок уплотнения, но зато и меньшее аэродинамическое сопротивление.

Какой из вариантов лучше - покажут только продувки. Причем следует замерять аэродинамическое сопротивление крыльчатки и эквивалентное давление на носовой части ракеты и вычислять общее сопротивление.