Способ снижения донного сопротивления артиллерийского снаряда и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в конструкциях артиллерийских управляемых снарядов с донным газогенератором. Способ снижения донного сопротивления артиллерийского снаряда основан на вдуве горючей газообразной смеси в спутную струю снаряда с эжектированием части набегающего потока воздуха в зоны ее дожигания между пиротехническими зарядами и в центральную зону спутной струи. Количество эжектируемого на траектории воздуха в центральную зону спутной струи изменяют пропорционально скорости снаряда. Устройство для снижения донного сопротивления артиллерийского снаряда, содержащего корпус с головным и хвостовым отсеками, боевой частью и лопастями стабилизаторов, с донным газогенератором, выполненным в виде выемок в хвостовой части с размещенными в них пиротехническими зарядами, разделенными радиальными прорезями, газодинамически связанными с центральным отверстием по оси снаряда, снабжено регулятором расхода эжектируемого воздуха набегающего потока, размещенным в центральном отверстии, выполненным в виде дифференциального поршня с внутренней полостью, где расположена пружина, при этом диаметр поршня выполнен сопряженным с диаметром центрального отверстия, а со стороны дна снаряда на торце поршня образован ступенчатый выступ в виде грибка, шляпка которого по диаметру выполнена меньшей диаметра центрального отверстия. Изобретение позволяет повысить дальность стрельбы артиллерийского снаряда за счет снижения донного сопротивления на траектории полета. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к способу повышения дальности стрельбы артиллерийскими снарядами за счет снижения донного сопротивления снаряда на траектории, реализуемого в снарядах с донным газогенератором.

Известен способ снижения донного сопротивления при стрельбе артиллерийским снарядом, предусматривающий поджиг порохового заряда в донной части снаряда и вдув на траектории горючей газообразной смеси в спутную струю снаряда. Горючая смесь догорает на траектории, повышая при этом давление за донной частью снаряда. Повышение давления значительно уменьшает донное сопротивление. При этом скорость истечения газов небольшая, так что реактивным эффектом можно пренебречь. ("Экспресс-информация" №4 (424) по материалам открытой иностранной печати, 1983г., стр. 35-40, снаряд ERFB "Бейз-Блид").

Недостатком описанного способа, реализованного в существующей конструкции снаряда "Бейз-Блид", является невозможность ее использования для конструкции снарядов со стабилизаторами, рассекающими донную часть на секторы. Устройство для реализации описанного способа представляет собой следующую конструкцию. В хвостовом отсеке снаряда размещается донный газогенератор, выполненный в виде трех пороховых шашек с центральным воспламенителем. Горение протекает в полости при температуре окружающей среды и в условиях донного давления. ("Экспресс-информация" №4 (424) по материалам открытой иностранной печати, 1983 г., стр. 35-40, снаряд ERFB "Бейз-Блид").

Недостатком описанного устройства является наличие воспламенителя (сопроводителя горения на траектории) и истечение продуктов сгорания с относительно большой скоростью, что снижает эффективность использования горючей смеси, т.к. значительная ее часть будет догорать далеко за пределами донной части снаряда.

Известен способ снижения донного сопротивления артиллерийского снаряда, который предусматривает образование горючей смеси и вдув ее в спутную струю снаряда на траектории полета; эжектирование части набегающего потока воздуха в зоны дожигания горючей смеси между пиротехническими зарядами в центральную зону спутной струи.

Устройство для снижения донного сопротивления артиллерийского снаряда для реализации этого способа содержит донный газогенератор, выполненный в виде выемок в хвостовой части, где размещены пиротехнические заряды, разделенные радиальными прорезями, газодинамически связанные с центральным отверстием по оси снаряда. (Патент РФ № 2191342, F 42 B 15/00 с приоритетом от 03.12.2001 г., опубл. 20.10.02 г. в БИ 02-29).

Описанный способ снижения донного сопротивления и устройство артиллерийского снаряда для его осуществления обеспечивают значительную интенсификацию дожигания горючей газообразной смеси, что приводит к повышению дальности стрельбы. (Патент РФ № 2191342 F 42 B 15/00 с приоритетом от 03.12.2001 г., опубл. 20.10.02 г. в БИ 02-29).

Однако недостатком этого способа снижения донного сопротивления является то, что расход эжектируемого в спутную струю воздуха набегающего потока зависит от скорости снаряда. Чем больше скорость, тем большее количество воздуха эжектируется через радиальные прорези и центральное отверстие в зону дожигания горючей смеси. При этом в некоторых случаях воздуха (кислорода в нем) будет недостаточно для полного сгорания продуктов сгорания пиротехнического заряда, что снижает эффективность его работы. В другом случае количество эжектируемого воздуха будет больше, чем необходимо для дожигания горючей смеси в ближнем следе снаряда. Это ведет к переохлаждению придонного пространства и уменьшает эффективность работы донного газогенератора. Кроме того, при избыточном вдуве воздуха набегающего потока наблюдается увеличение скорости горящих частиц и быстрый их унос из пределов придонного пространства. А это, в свою очередь, снижает эффективность работы донного газогенератора, снижая дальность стрельбы.

Задачей настоящего изобретения является повышение дальности стрельбы путем количественной оптимизации эжектируемого в центральную зону дожигания горючей смеси потока набегающего воздуха.

Поставленная задача изобретения решается таким образом что предлагаемый способ снижения донного сопротивления артиллерийского снаряда основан на вдуве горючей газообразной смеси в спутную струю снаряда с эжектированием части набегающего потока воздуха в зоны ее дожигания между пиротехническими зарядами и в центральную зону спутной струи, причем количество эжектируемого на траектории воздуха в центральную зону спутной струи изменяют пропорционально скорости снаряда.

Устройство для снижения донного сопротивления артиллерийского снаряда, содержащего корпус с головным и хвостовым отсеками, боевой частью и лопастями стабилизаторов, с донным газогенератором, выполненным в виде выемок в хвостовой части с размещенными в них пиротехническими зарядами, разделенными радиальными прорезями, газодинамически связанными с центральным отверстием по оси снаряда, снабжено регулятором расхода эжектируемого воздуха набегающего потока, размещенным в центральном отверстии.

Регулятор эжектируемого воздуха выполнен в виде дифференциального поршня с внутренней полостью, где расположена пружина, при этом диаметр поршня выполнен сопряженным с диаметром центрального отверстия, а со стороны дна снаряда на торце поршня образован ступенчатый выступ в виде грибка, шляпка которого по диаметру выполнена меньшей диаметра центрального отверстия.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид артиллерийского снаряда с донным газогенератором, на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1, на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2.

Снаряд содержит корпус 1 с головным 2 и хвостовым 3 отсеками. В головном 2 отсеке размещена боевая часть. В хвостовом 3 отсеке размещены лопасти стабилизаторов 4. Между лопастями стабилизаторов в цилиндрических выемках 5 размещены пиротехнические заряды 6, закрытые решеткой 7. Между цилиндрическими выемками 5 образованы по их длине радиальные прорези 8, объединенные единым центральным отверстием 9. В центральном отверстии установлен регулятор расхода воздуха набегающего потока, выполненный в виде подпружиненного поршня 10, при этом пружина 11 размещена во внутренней полости поршня. Наружный диаметр поршня выполнен сопряженным с внутренней поверхностью центрального отверстия 9 (d). Со стороны дна снаряда на торце поршня выполнен ступенчатый выступ в виде грибка, ножка 12 которого соединяет шляпку 13 с торцом поршня. Диаметр шляпки выполнен меньше диаметра центрального отверстия. Пунктиром 14 показан спутный след снаряда, а пунктиром 15 - зоны дожигания горючей смеси. Стрелками 16 показано направление эжектируемого потока воздуха.

Работа описанного устройства заключается в следующем.

При выстреле снаряда пороховыми газами производится разгон снаряда и одновременно поджигаются пиротехнические заряды 6 донного газогенератора. После выхода снаряда из ствола образующаяся при горении пиротехнических зарядов 6 горючая смесь образует спутный след, повышающий давление у дна снаряда и снижая тем самым донное сопротивление снаряда. Из-за разницы давления в набегающем потоке и у дна снаряда часть набегающего потока через радиальные прорези 8 и центральное отверстие 9 эжектируется в зоны дожигания горючей смеси пиротехнических зарядов 6. Пиротехнические заряды для донных газогенераторов содержат в своем составе 40-50% порошка магния, которым для их полного сгорания необходимо определенное количество кислорода. За счет эжектируемого воздуха обеспечивается подача кислорода в зону горения, увеличивая тем самым температуру в спутном следе при уменьшении длины его, т.к. горение происходит более интенсивно и за меньшее время. Центральное отверстие 9 позволяет подвести окислитель в центральную зону дна снаряда, куда поступление кислорода воздуха наиболее затруднено через форс горючей смеси.

Однако вдув воздуха в спутную струю должен иметь определенную расходную характеристику, так как избыток окислителя, как и его недостаток приводит к резкому снижению эффективности работы донного газогенератора. Кроме того, большое количество эжектируемого в спутную струю воздуха увеличивает скорость движения относительно дна снаряда горючей смеси, что ведет к отрыву ее от снаряда и снижению ее эффективности по снижению донного сопротивления. Указанное регулирование подачи эжектируемого воздуха обеспечивает регулятор расхода воздуха в зависимости от скорости снаряда.

Регулировка производится за счет перемещения дифференциального поршня 10 с двумя разновеликими наружными диаметрами (10 и 12 соответственно) в центральном отверстии 9 под воздействием набегающего воздуха. При этом предварительно выставляется с помощью пружины 11 в свободной полости поршня начальный расход воздуха через центральное отверстие. Жесткостью пружины 11 задается чувствительность регулятора к силам, возникающим от набегающего потока на малом и большом диаметре поршня (12 и 10 соответственно). Шляпка грибка 13 позволяет уменьшить газодинамическую составляющую воздушного потока на чувствительность поршня, так как между шляпкой грибка 13 и наружной торцевой поверхностью поршня 10 в полете образуется застойная зона. На траектории полета при уменьшении скорости уравновешивающая сила (силу пружины и силу давления воздуха из-за разницы диаметров поршня и аэродинамического напора) будет стремиться “втянуть” поршень в тело снаряда, открывая большее проходное сечение по радиальным прорезям. А это, в свою очередь, увеличивает количество эжектируемого воздуха в спутную струю.

При увеличении скорости снаряда регулировка будет происходить в обратном порядке. Этим обеспечивается сгорание частиц металла в непосредственной близости от дна снаряда, повышая эффективность применения донного газогенератора для увеличения дальности полета снаряда.

Описанная конструкция снаряда прошла натурные испытания с положительными результатами.

Формула изобретения

1. Способ снижения донного сопротивления артиллерийского снаряда на траектории полета, включающий вдув горючей газообразной смеси в спутную струю снаряда с эжектированием части набегающего потока воздуха в зоны ее дожигания между пиротехническими зарядами и в центральную зону спутной струи, отличающийся тем, что количество эжектируемого воздуха в центральную зону спутной струи изменяют пропорционально скорости артиллерийского снаряда.

2. Устройство для снижения донного сопротивления артиллерийского снаряда, содержащего корпус с головным и хвостовым отсеками, боевой частью и лопастями стабилизаторов, с донным газогенератором, выполненным в виде выемок в хвостовом отсеке с размещенными в них пиротехническими зарядами, разделенными радиальными прорезями, газодинамически связанными с центральным отверстием по оси снаряда, отличающееся тем, что оно снабжено регулятором расхода эжектируемого воздуха набегающего потока, размещенным в центральном отверстии снаряда.

3. Устройство по п.2 отличающееся тем, что регулятор расхода эжектируемого воздуха выполнен в виде дифференциального поршня с внутренней полостью, в которой размещена пружина, при этом диаметр поршня сопряжен с диаметром центрального отверстия, а со стороны дна снаряда на торце поршня образован ступенчатый выступ в виде грибка, диаметр шляпки которого меньше диаметра центрального отверстия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3