Реактивный снаряд с отделяемым двигателем

 

Изобретение относится к ракетному оружию. Реактивный снаряд с отделяемым двигателем содержит маршевую ступень с обтекателем и состыкованный с ней с помощью механизма разделения двигатель из композиционного материала с резьбовой втулкой в переднем полюсном отверстии. Корпус двигателя выполнен цилиндрической формы с коническо-оживальной частью. На наружной поверхности втулки выполнен кольцевой упор и хвостовик, а на внутренней - продольный паз. Наружная поверхность хвостовика эквидистантна коническо-оживальной части корпуса двигателя. Во втулку установлен опирающийся кольцевым уступом тонкостенный металлический стакан, армированный с внешней стороны теплозащитным материалом, в дне которого установлено воспламенительное устройство, а на наружной поверхности - штифт, совмещенный с пазом втулки. Задняя часть маршевой ступени размещена в стакане и частично утоплена в двигателе. В пороховом заряде на длину стакана выполнено диаметральное уширение, переходящее во внутренний канал заряда. Стакан закреплен на втулке накидной гайкой, закрытой снаружи термостойким пластмассовым конусом, сопрягающим своей наружной поверхностью оживальную часть двигателя с обтекателем. Между кольцевым упором и гайкой образован зазор. Внутри передней части стакана выполнена трапециевидная кольцевая канавка, а на торце - радиальный паз. Изобретение обеспечивает прочное соединение разнокалиберных ступеней реактивного снаряда при одновременном повышении его продольной устойчивости за счет сокращения общей длины. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к ракетной технике.

Известен реактивный снаряд [1], содержащий маршевую ступень, пристыкованный к ней двигатель большего калибра, устройство стыковки в виде конического обтекателя с центральной трубой и механизм разделения, отличающийся тем, что обтекатель выполнен тонкостенным с внутренним диаметром центральной трубы, равным наружному диаметру маршевой ступени, соединен с двигателем переходным резьбовым кольцом, установлен на кормовую часть маршевой ступени до упора в буртик кольцевых сегментов, размещенных в кольцевой проточке, выполненной на маршевой ступени, и поджат разрезной гайкой, между трубой обтекателя и разрезной гайкой установлен механизм разделения ступеней в виде кольцевого шпангоута - диафрагмы с радиальными ребрами, с наружной стороны которого установлено пружинное разрезное кольцо с трапециевидной проточкой на внешней стороне, взаимодействующей с ответными концевыми поверхностями обтекателя и переходного резьбового кольца двигателя, а внутри него - резьбовая распорная втулка со скосом по торцу, в ребрах диафрагмы установлены цилиндрические со скосом пальцы, каждый из которых установлен с упором одним концом во внутреннюю поверхность разрезного пружинного кольца, а другим концом со скосом взаимодействует со скосом резьбовой распорной втулки, установленной на ответной пружинной разрезной гайке с буртом, свободно посаженной на кормовую часть маршевой ступени с упором своим торцом в передний торец трубы обтекателя, а буртом гайки - в шпангоут-диафрагму, на внутренней поверхности обтекателя установлен поршневой исполнительный механизм.

Данная конструкция реактивного снаряда с отделяемым двигателем несомненно надежна, но имеет небольшой недостаток, а именно большой консольный вылет маршевой ступени относительно двигателя, что ухудшает продольную устойчивость снаряда во время полета до отделения двигателя, кроме того, при большом консольном вылете маршевой ступени требуется надежная заделка резьбовой втулки-шпангоута двигателя.

Известен реактивный снаряд с отделяемым двигателем [2], состоящий из устройства для стыковки разнокалиберных ступеней снаряда, содержащий переходной конический обтекатель с центральной трубой, охватывающей маршевую ступень снаряда и позволяющий двигателю скользить параллельно оси в направлении, противоположном маршевой ступени, и механизм разделения в виде щелевого канального устройства на конусной части обтекателя, сообщающегося с одной стороны с полостью маршевой ступени, а с другой - с аэродинамическим потоком движущегося снаряда.

Данная конструкция реактивного снаряда с отделяемым двигателем применима в неуправляемым реактивных снарядах реактивной системы залпового огня, поскольку большой консольный вылет маршевой ступени при малой глубине заделки в двигатель и возникающие возмущения при отделении двигателя практически не влияют на точность попадания в цель, т.к. НУРсами работают по площадям, и не приемлема к зенитным управляемым реактивным снарядам с двигателями из композиционного материала, поскольку полученные возмущения при отделении маршевой ступени от двигателя приведут к резкому изменению угла атаки, что приведет к выходу маршевой ступени из луча системы управления, что приведет к потере снаряда, а при большом консольном вылете маршевой ступени относительно двигателя необходимо иметь прочное соединение разнокалиберных ступеней ракеты, т. к. длина маршевой ступени существенно влияет на продольную устойчивость снаряда в полете.

Поэтому задачей предлагаемого изобретения применительно к реактивным нарядам с двигателями из композиционных материалов является устранение указанных выше недостатков, а именно обеспечение прочного соединения разнокалиберных ступеней реактивного снаряда, при одновременном повышении его продольной устойчивости, за счет сокращения его общей длины.

Указанная цель достигается тем, что в реактивном снаряде с отделяемым двигателем, содержащем маршевую ступень с обтекателем и состыкованный с ней с помощью механизма разделения двигатель из композиционного материала с резьбовой втулкой в полюсном отверстии, отличающийся тем, что в нем корпус двигателя выполнен цилиндрической формы с коническо-оживальной частью, при этом на наружной поверхности втулки выполнен кольцевой упор и хвостовик, а на внутренней - продольный паз, причем наружная поверхность хвостовика эквидистантна коническо-оживальной части корпуса двигателя, при этом во втулку установлен опирающийся кольцевым уступом токностенный металлический стакан, армированный с внешней стороны теплозащитным материалом, в дне которого установлено воспламенительное устройство, а на наружной поверхности штифт, совмещенный с пазом втулки, при этом задняя часть маршевой ступени размещена в стакане и частично утоплена в двигателе, а в пороховом заряде на длину стакана выполнено диаметральное уширение, переходящее во внутренний канал заряда, причем стакан закреплен на втулке накидной гайкой, закрытой снаружи термостойким пластмассовым конусом сопряжагающим своей наружной поверхностью оживальную часть двигателя и обтекателя, а между кольцевым упором и гайкой образован зазор, причем внутри передней части стакана выполнена трапециевидная кольцевая канавка, а на торце - радиальный паз.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что данная конструкция реактивного снаряда обеспечивает надежное, прочное соединение разнокалиберных ступеней снаряда, за счет надежного узла крепления стыка маршевой ступени снаряда с двигателем и уменьшения общей длины снаряда из-за частичного утопления (захода) маршевой ступени в двигатель, и как следствие уменьшение изгибающего момента при прочих равных параметрах повышается продольная устойчивость снаряда при его маневрах, что обеспечивает точность поражения.

Существо изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 изображен реактивный снаряд; на фиг.2 - вид А фиг.1, - конструкция устройства стыковки разнокалиберных ступеней снаряда, где: 1 - маршевая ступень снаряда; 2 - двигатель из композиционного материала с оживальной частью ; 3 - резьбовая втулка в переднем полюсном отверстии двигателя; 4 - кольцевой упор втулки; 5 - хвостовик втулки; 6 - внутренний продольный паз втулки; 7 - тонкостенный металлический стакан; 8 - кольцевой уступ стакана; 9 - теплозащитное покрытие стакана; 10 - воспламенительное устройство; 11 - шифт; 12 - задняя часть маршевой ступени; 13 - диаметральное уширение порохового заряда (d); 14 - канал порохового заряда; 15 - накидная гайка; 16 - пластиковый конус; 17 - кольцевой зазор (Δ); 18 - трапециевидная канавка; 19 - радиальный паз стакана; 20 - механизм разделения; 21 - обтекатель маршевой ступени; 22 - пороховой заряд.

Вматывание резьбовой втулки 3 в композиционный корпус двигателя 2 осуществляется следующим образом: на вращающуюся оправку с уже установленной втулкой 3 производится намотка силовых слоев корпуса двигателя высокопрочной нитью, пропитанной связующим, формируя заданный профиль корпуса двигателя 2, повторяя коническо-оживальную часть хвостовика 5 втулки 3, при этом происходит заполнение канавки между кольцевым упором 4 и хвостовиком 5 втулки 3, в результате образуется замкнутое в осевом и поперечном направлении соединение. После намотки двигатель вместе с оправкой проходит стадию полимеризации.

Сборка реактивного снаряда фиг.1. осуществляется следующим образом: на заднюю часть маршевой ступени 12 последовательно устанавливают обтекатель 21, пластиковый конус 12 с накидной гайкой 15. Надвигают тонкостенный металлический стакан 7 с теплозащитным покрытием 9 и торцевым радиальным пазом 19, на котором уже установлен штифт 11 и воспламенитель 10, затем при помощи специального приспособления устанавливают механизм разделения ступеней 20, объединяющего собой трапециевидную канавку 18 стакана 7 и обтекатель 21, при этом шпонка обтекателя 21 входит в радиальный паз 19 стакана 7.

Маршевую ступень 1 стаканом 7 вставляют до упора кольцевым уступом 8 стакана в кольцевой упор 4 втулки 3, в уже снаряженный пороховым зарядом 21 двигатель 2, совмещая при этом штифт 11 с внутренним продольным пазом 6 втулки 3. Досылая маршевую ступень 1 до упора в двигатель 2, затягивают накидную гайку 15, закрепляющую стакан 7.

Работа реактивного снаряда осуществляется следующим образом: воспламенитель двигателя, срабатывая, воспламеняет пороховой заряд, выходящие пороховые газы, создавая тягу, разгоняют снаряд до необходимой расчетной скорости, через определенное время двигатель, отработав, отстыковывается, а маршевая ступень выходя из стакана, продолжает полет, поражая цель.

Для разгона реактивного снаряда до гиперзвуковых скоростей необходимы большие энергетические затраты и малый коэффициент аэродинамического сопротивления, поэтому выполнение двигателя коническо-оживальной формы позволило снизить аэродинамическое сопротивление снаряда.

Выполнение хвостовика втулки коническо-оживальным позволяет формировать коническо-оживальную часть корпуса двигателя путем намотки силовых слоев непосредственно на втулку, что обеспечивает целостность силовой оболочки двигателя. Заполнение канавки между кольцевым упором и хвостовиком передней втулки композиционным материалом позволяет создать прочное неразъемное соединение втулки и оболочки двигателя, которое воспринимает все полетные нагрузки в осевом и поперечном направлении передающиеся от маршевой ступени снаряда на корпус двигателя через переднюю втулку. Тонкостенный металлический стакан армирован с внешней стороны (со стороны порохового заряда) теплозащитным материалом, т.к. он утоплен внутрь двигателя и при горении порохового заряда подвержен интенсивному температурному воздействию. Если этого не делать, то прогар двигателя неизбежен, что недопустимо, поскольку тонкостенный стакан является кроме соединительной муфты еще и передней крышкой двигателя. Задняя часть маршевой ступени ракеты размещена в стакане и частично утоплена в двигателе для уменьшения консольного вылета маршевой ступени и общих габаритов снаряда по длине, что в итоге положительно влияет на продольную устойчивость реактивного снаряда при ее маневрах.

Дополнительное уширение 13, переходящее во внутренний канал 14 заряда, предназначено для свободного вхождения (без трения) стакана с воспламенителем и зависит от внутрибаллистических характеристик двигателя. Диаметральное уширение порохового заряда производится расчетом. Если диаметральное уширение меньше расчетного, то при работе двигателя в районе стакана возникнет давление, превышающее расчетное, что приведет к разрушению порохового заряда и аномальной работе двигателя, что недопустимо.

Источники информации 1. Заявка России N 95109621/02 (016633) от 07.06.95 г., МПК 6 F 42 B 15/00 опубл. БИ N 10 за 1997 г. - аналог.

2. Заявка Франции N 2629583, публ. 06.10.89 г., МКИ F 42 B 15/00 - прототип.

Формула изобретения

Реактивный снаряд с отделяемым двигателем, содержащий маршевую ступень с обтекателем и состыкованный с ней с помощью механизма разделения двигатель из композиционного материала с резьбовой втулкой в переднем полюсном отверстии, отличающийся тем, что в нем корпус двигателя выполнен цилиндрической формы с коническо-оживальной частью, на наружной поверхности втулки выполнен кольцевой упор и хвостовик, а на внутренней - продольный паз, наружная поверхность хвостовика эквидистантна коническо-оживальной части корпуса двигателя, во втулку установлен опирающийся кольцевым уступом тонкостенный металлический стакан, армированный с внешней стороны теплозащитным материалом, в дне которого установлено воспламенительное устройство, а на наружной поверхности штифт, совмещенный с пазом втулки, задняя часть маршевой ступени размещена в стакане и частично утоплена в двигателе, а в пороховом заряде на длину стакана выполнено диаметральное уширение, переходящее во внутренний канал заряда, стакан закреплен на втулке накидной гайкой, закрытой снаружи термостойким пластмассовым конусом, сопрягающим своей наружной поверхностью оживальную часть двигателя и обтекателя, а между кольцевым упором и гайкой образован зазор, при этом внутри передней части стакана выполнена трапециевидная кольцевая канавка, а на торце - радиальный паз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2