Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАПУСКА РЕАКТИВНОГО СНАРЯДА И КОМПЛЕКС ВООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к военной технике, а именно к способам запуска реактивных снарядов артиллерийских и ракетных комплексов вооружения.

Известен способ запуска реактивного снаряда [1], принятый авторами за прототип, включающий выброс снаряда из пусковой трубы и последующее включение его ракетного двигателя путем термогазодинамического воздействия продуктов сгорания воспламенителя на вкладной заряд твердого топлива, который реализуется комплексом вооружения, включающим пусковую трубу с размещенным в ней снарядом с ракетным двигателем, содержащим заряд твердого топлива, воспламенитель и устройство запуска ракетного двигателя. Двигатель с зарядом торцевого горения, имея максимально возможный коэффициент объемного заполнения, обеспечивает реактивному снаряду увеличение дальности полета.

Однако указанное увеличение дальности является незначительным, так как ввиду жестких габаритно-массовых ограничений, предъявляемых к снаряду в целом, масса заряда ракетного двигателя имеет достаточно малую величину, которая, как правило, не превышает 5-10% от общей массы снаряда, а ее увеличение в условиях указанных ограничений не представляется возможным.

Исходя из практики известно, что при стрельбе как неуправляемыми, так и управляемыми снарядами, после окончания работы ракетного двигателя резко возрастает составляющая аэродинамического сопротивления, обусловленная донным разряжением, что приводит к снижению скорости полета снаряда на пассивном участке траектории. При этом у неуправляемых снарядов от воздействия бокового ветра и траекторных возмущений возрастает рассеивание и, как следствие, резко снижается кучность стрельбы, являющаяся одной из основных характеристик снаряда. В управляемых снарядах применение ракетного двигателя позволяет компенсировать только аэродинамические потери, возникающие при отклонении рулей, что не позволяет существенно увеличить дальность стрельбы, но увеличивает полетное время вследствие необходимости постоянного формирования и прохождения команд компенсации траекторных возмущений. Кроме того, при стрельбе управляемыми снарядами в горных условиях вследствие разряженности атмосферы величина скоростного напора после прекращения работы ракетного двигателя является недостаточной для обеспечения надежного управления снарядом, что в итоге приводит к отказу и невыполнению задачи.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение дальности стрельбы реактивных снарядов при одновременном сохранении заданных габаритно-массовых характеристик и повышении надежности функционирования в критичных метеоусловиях.

Решение поставленной задачи достигается способом запуска реактивного снаряда, включающим выстреливание снаряда из пусковой трубы и последующее включение его ракетного двигателя путем воспламенения заряда твердого ракетного топлива, в котором в камере ракетного двигателя формируют изолированный от заряда твердого ракетного топлива и стенок камеры объем, в котором устанавливают заряд из пиротехнического состава и воспламеняют его одновременно с зарядом твердого ракетного топлива, при этом время горения заряда из пиротехнического состава обеспечивают превышающим время горения заряда твердого ракетного топлива.

Предлагаемый способ реализуется комплексом вооружения, включающим пусковую трубу с размещенным в ней снарядом с ракетным двигателем, содержащим заряд твердого ракетного топлива, воспламенитель и устройство запуска, в котором ракетный двигатель снабжен зарядом из пиротехнического состава, выполненным в виде шашек торцевого горения, помещенных в металлические стаканы с глухим дном, которые с упором вложены в цилиндрические втулки, выполненные из композиционного материала, а заряд твердого ракетного топлива выполнен в виде цилиндрических одноканальных шашек.

Формирование в камере сгорания ракетного двигателя изолированного от заряда и стенок камеры объема и размещение в нем заряда из пиротехнического состава позволяет сохранить заданные габаритно-массовые характеристики снаряда.

Наличие заряда из пиротехнического состава, выполненного в виде шашек торцевого горения, длина которых в данном случае может быть выбрана из условия:

где L - длина шашки торцевого горения из пиротехнического состава;

D - наружный диаметр цилиндрической одноканальной шашки заряда твердого ракетного топлива;

d - диаметр канала шашки заряда твердого ракетного топлива

обеспечивает время горения, значительно превышающее время горения заряда твердого ракетного топлива, и при выбрасывании его продуктов сгорания в атмосферу через сопловой блок ракетного двигателя позволяет практически исключить донное разрежение и снизить коэффициент аэродинамического сопротивления снаряда, что обеспечивает значительное увеличение дальности полета. Снижение скорости снаряда за счет действия сил аэродинамического сопротивления в этом случае минимально, что обеспечивает нормальную работу аэродинамических рулей в условиях разреженной атмосферы (увеличивается скоростной напор на рулях), при этом пиротехнический заряд не создает при горении в камере сгорания ракетного двигателя давления и тяги, что позволяет исключить ветровое рассеивание снарядов и силовое воздействие на элементы их конструкции, а заряд твердого ракетного топлива, выполненный в виде цилиндрических одноканальных шашек, за малое время горения создает высокую тягу, обеспечивая тем самым дополнительный разгон снаряда без существенного отклонения снаряда от действия бокового ветра и воздействия траекторных возмущений.

Учитывая, что пиротехнические составы имеют низкую механическую прочность, шашки торцевого горения из пиротехнического состава размещены в тонкостенных металлических стаканах с глухим дном, что обеспечивает работоспособность пиротехнического заряда при воздействии давления, возникающего при горении заряда твердого ракетного топлива. В свою очередь, размещение металлических стаканов с упором в цилиндрических втулках из композиционного материала обеспечивает защиту металлических стенок стакана от прогара и удобство при сборке, так как в данном случае отсутствует сжатие воздуха в закрытом объеме, которое возникает при установке шашек.

Формирование изолированного объема в камере сгорания ракетного двигателя может быть выполнено, например, разделением ее на отдельные сектора глухими перегородками, исключающими взаимный контакт заряда твердого ракетного топлива и пиротехнического заряда, что обеспечивает надежность работы последнего. Кроме того, в этом случае тепловому воздействию продуктов сгорания пиротехнического состава подвергается только часть несущих стенок ракетного двигателя.

Заряд из пиротехнического состава устанавливается в камере сгорания ракетного двигателя открытым торцом в сторону соплового блока. При размещении воспламенителя у открытого торца шашек из пиротехнического состава обеспечивается надежное воспламенение заряда твердого ракетного топлива навеской воспламенителя меньшей массы, так как пиротехнические составы обладают лучшей воспламеняемостью, чем твердое ракетное топливо, и шашки из пиротехнического состава сами служат своего рода воспламенителем, что позволяет уменьшить массу навески воспламенителя и, как следствие, снизить давление при включении ракетного двигателя и осевые ударные перегрузки.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами. На фиг.1-6 представлены схемы, поясняющие способ стрельбы и конструкцию комплекса и снаряда, реализующих предлагаемый способ.

Снаряд 3 (фиг.4) состоит из полезной нагрузки и двигателя, содержащего камеру сгорания 12, сопловой блок 9 с герметизирующей заглушкой 10. В камере сгорания размещен заряд твердого ракетного топлива 7, выполненный в виде цилиндрических одноканальных шашек, и заряд из пиротехнического состава 8, выполненный в виде шашек торцевого горения, помещенных в металлические стаканы 13 с глухим дном, которые с упором вложены в цилиндрические втулки 14 из композиционного материала. Шашки 7 заряда твердого ракетного топлива и шашки из пиротехнического состава 8 при этом изолированы друг от друга перегородками 15 (фиг.5).

Воспламенение заряда осуществляется воспламенителем 11. От преждевременного включения двигателя при движении снаряда в пусковой трубе воспламенитель и заряды защищены герметизирующей заглушкой 10.

Количество и размеры шашек заряда твердого ракетного топлива и заряда из пиротехнического состава определяются в каждом конкретном случае расчетным путем и уточняются в результате экспериментальной отработки снаряда.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Реактивный снаряд 3 (фиг.1) выстреливается из пусковой трубы 1 (транспортно-пускового контейнера или ствола артиллерийского орудия), установленной на основании 2 (лафете артиллерийского орудия, башне боевой машины), с помощью метательного заряда 4 или стартового ракетного двигателя, сообщающего снаряду 3 начальную скорость. На траектории 5 (6) включается маршевый или разгонный ракетный двигатель, который дополнительно разгоняет реактивный снаряд (вид А, фиг.2). После прекращения работы ракетного двигателя без пиротехнического заряда снаряд продолжил бы полет по траектории 6. В предлагаемом способе (вид Б) воспламенителем 11 (фиг.4) воспламеняют заряд твердого ракетного топлива 7, выполненный в виде цилиндрических одноканальных шашек, и заряд из пиротехнического состава 8, выполненный в виде шашек торцевого горения. Продукты сгорания заряда твердого ракетного топлива 7 и заряда из пиротехнического состава 8 выбрасывают в атмосферу через сопловой блок 9 ракетного двигателя. При этом продукты сгорания заряда твердого ракетного топлива создают тягу R, обеспечивающую дополнительный разгон снаряда. После сгорания заряда твердого ракетного топлива 7 заряд из пиротехнического состава 8 продолжает гореть (время горения лимитируется величиной L=(D-d)/4 (фиг.2, 3), определенной экспериментальным путем, где L - первоначальная длина заряда, D - наружный диаметр цилиндрической одноканальной шашки заряда твердого ракетного топлива, d - диаметр канала шашки заряда твердого ракетного топлива) и его продукты сгорания, истекая через сопловой блок 9 ракетного двигателя (вид Б, фиг.3), исключают донное разрежение и снижают коэффициент сопротивления снаряда, что ведет к увеличению дальности полета на величину ΔL⁺ (траектория 5, фиг.1).

Таким образом, предложенный способ и комплекс вооружения для его реализации позволяет повысить дальность стрельбы реактивных снарядов, сохраняя при этом неизменными их заданные габаритно-массовые характеристики и надежность их функционирования в критичных метеоусловиях.

Источники информации

1. Патент RU №2167385 от 06.03.2000 г. Опубликован 20.05.2001 г., бюл. №14 - прототип.