Способ запуска управляемого реактивного снаряда и комплекс вооружения для его реализации

Изобретение относится к области вооружения, в частности к ракетным комплексам. Способ запуска управляемого реактивного снаряда включает выстреливание снаряда из пусковой трубы и последующее включение ракетного двигателя путем термогазодинамического воздействия продуктами сгорания воспламенителя на вкладной заряд твердого топлива. При включении двигателя воздействию продуктами сгорания подвергают только часть торцевой поверхности заряда, которую ограничивают сообщенной с камерой сгорания двигателя полостью. Воздействие производят посредством термогазодинамических струй, направленных под углом к торцевой поверхности заряда, и обеспечивают время воздействия по определенной зависимости. Продукты сгорания с торцевой поверхности заряда перемещают вдоль оси заряда и разворачивают перед входом в сопловой блок двигателя, одновременно перепускают их в радиальном и тангенциальном направлении. Также предложен комплекс вооружения для реализации данного способа. При использовании изобретения повышается надежность комплекса вооружения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

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

Известен способ запуска реактивного снаряда, принятый за прототип [1], включающий выброс снаряда из пусковой трубы и последующее включение его ракетного двигателя путем термогазодинамического воздействия продуктов сгорания воспламенителя на вкладной заряд твердого топлива. Термогазодинамическое воздействие продуктов сгорания воспламенителя на заряд твердого топлива осуществляют после исключения зазора между зарядом твердого топлива и камерой сгорания ракетного двигателя в направлении результирующей силы термогазодинамического воздействия продуктов сгорания. Это позволяет исключить разрушение заряда в момент включения двигателя и повысить надежность комплекса.

Однако применение способа возможно только для снарядов с головкой самонаведения, в ракетном двигателе которых используется заряд торцевого горения и воспламенитель, расположенный в центральном сопле двигателя, что позволяет снизить ударные нагрузки на узлы снаряда в широком температурном диапазоне применения. В комплексах вооружения с командной системой управления с оптическими каналами связи, в которых снаряд всегда должен находиться на линии визирования цели, применение данного способа не представляется возможным, так как при центральном расположении сопла ракетного двигателя продукты сгорания заряда выбрасываются на линию визирования и ослабляют прохождение команд системы управления. При этом с увеличением дальности ослабление сигнала увеличивается, что приводит к потере управления. Повышение дальности за счет применения заряда торцевого горения при центральном расположении сопла ракетного двигателя приводит к необходимости увеличения массы воспламенителя, который, как правило, имеет оптически непрозрачные продукты сгорания. В результате в момент включения двигателя может произойти ослабление сигнала системы управления ниже минимально допустимого уровня, что также приводит к потере управления. Нормальное функционирование системы управления может быть обеспечено за счет выполнения двигателя с боковыми наклонными соплами, удаленными от приемника излучения.

Способ реализуется комплексом вооружения [1], включающим пусковую трубу, установленный в ней со средством метания снаряд с ракетным двигателем, снабженным вкладным зарядом твердого топлива, воспламенителем и устройством запуска ракетного двигателя. Двигатель с вкладным зарядом торцевого горения, имея максимально возможный коэффициент объемного заполнения, обеспечивает реактивному снаряду максимальную дальность полета. Однако при горении заряда открывается внутренняя поверхность бронепокрытия, с которой начинается интенсивное выделение оптически непрозрачных продуктов разложения бронепокрытия. В результате происходит значительное ослабление сигнала в оптической линии связи “комплекс - снаряд”. Применение в заряде торцевого горения медленно горящих топлив с оптически прозрачными продуктами сгорания не обеспечивает требуемой тяги двигателя, а сопловое расположение воспламенительного устройства не обеспечивает надежное воспламенение торцевого заряда, так как время пребывания продуктов сгорания воспламенителя в камере сгорания двигателя меньше времени, требуемого для прогрева топлива на необходимую толщину, при которой обеспечивается его устойчивое горение.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности комплекса с оптическими каналами управления снарядом в широком температурном диапазоне применения.

Решение поставленной задачи достигается способом запуска управляемого реактивного снаряда, включающим выстреливание снаряда из пусковой трубы и последующее включение ракетного двигателя путем термогазодинамического воздействия продуктами сгорания воспламенителя на вкладной заряд твердого топлива, в котором при включении двигателя воздействию продуктами сгорания воспламенителя подвергают только часть торцевой поверхности заряда, которую ограничивают сообщенной с камерой сгорания двигателя полостью, воздействие производят посредством термогазодинамических струй, направленных под углом к торцевой поверхности заряда, и время воздействия обеспечивают из условия

где

τ - время воздействия на поверхность заряда;

λ - коэффициент теплопроводности топлива;

с - удельная теплоемкость топлива;

ρ - плотность топлива;

u - скорость горения топлива,

при этом продукты сгорания с торцевой поверхности заряда перемещают вдоль оси заряда и разворачивают перед входом в сопловой блок двигателя, одновременно перепуская их в радиальном и тангенциальном направлении.

Предлагаемый способ реализуется комплексом вооружения, включающим пусковую трубу с размещенным в ней управляемым снарядом со средством метания и ракетным двигателем, содержащим вкладной заряд твердого топлива, воспламенитель и устройство запуска, в котором заряд твердого топлива выполнен в виде цилиндрической канальной шашки с частично бронированной наружной поверхностью и наклонными продольными пазами, выполненными на наружной поверхности у переднего торца, при этом между задним торцом заряда и камерой сгорания выполнена сообщающаяся с ней симметричная полость, в которую из камеры высокого давления, образованной у заднего торца заряда и содержащей воспламенитель, выведены под углом к торцевой поверхности заряда газоводные каналы, а сопла двигателя размещены в продольных пазах заряда твердого топлива.

При термогазодинамическом воздействии продуктов сгорания воспламенителя на часть поверхности заряда твердого топлива в ограниченной полости, сообщающейся с камерой сгорания двигателя, струями, направленными под углом к торцевой поверхности заряда, обеспечивается безэрозионный режим горения заряда, тем самым исключается нерасчетное произвольное увеличение давления в камере сгорания двигателя в момент его включения, вызываемое эффектом эрозионного горения топлива, который возникает при воздействии на продольную образующую заряда. Время воздействия , установленное расчетно-экспериментальным путем, является оптимальным временем воздействия, в течении которого формируется достаточная для устойчивого горения топлива глубина прогретого слоя, что повышает надежность воспламенения заряда. В следствии того, что продукты сгорания с поверхности, подвергаемой воздействию струй, перемещают вдоль оси заряда и перед входом в сопловой блок двигателя разворачивают, перепуская их одновременно в радиальном и тангенциальном направлении, а сопла двигателя размещены в продольных пазах заряда, реализуется турбулентный режим течения высокотемпературных продуктов сгорания у поверхности топлива, что значительно повышает надежность воспламенения заряда при отрицательных температурах и позволяет вскрывать заглушки соплового блока до момента воспламенения всей поверхности заряда твердого топлива, что дает возможность снизить внешнетраекторные возмущения снаряда в момент включения двигателя и повысить тем самым точность стрельбы.

Выполнение заряда твердого топлива в виде цилиндрической канальной шашки с частично бронированной наружной поверхностью и наклонными продольными пазами на наружной поверхности у переднего торца обеспечивает развитую поверхность горения, и, как следствие, возможность использования медленногорящих топлив с оптически прозрачными продуктами сгорания. Кроме того, за счет частичного бронирования наружной поверхности и наличия продольных пазов обеспечивается оптимальный режим изменения тяги двигателя по времени.

Размещение воспламенителя в камере высокого давления исключает влияние на него процессов, проходящих в камере сгорания двигателя, и дополнительно повышает надежность воспламенения заряда.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1, 2 представлены схемы, поясняющие способ запуска и конструкцию снаряда и двигателя, реализующих указанный способ.

Управляемый снаряд 3 состоит из основных функциональных блоков и ракетного двигателя (фиг.2), содержащего камеру сгорания 8, сопловой блок 9 с герметизирующими заглушками. В камере сгорания размещен заряд твердого ракетного топлива 10, выполненный в виде цилиндрической канальной шашки с частично бронированной наружной поверхностью 11 и наклонными продольными пазами 12, выполненными на наружной поверхности у переднего торца 13. Между задним торцом заряда 10 и камерой сгорания выполнена симметричная полость 14, сообщающаяся с камерой сгорания. В полость под углом к торцевой поверхности заряда 10 выведены газоводные каналы 15 из камеры высокого давления, образованной у заднего торца заряда. Воспламенение заряда 10 осуществляется воспламенителем 16, помещенным в камеру высокого давления. Зажжение воспламенителя осуществляется электрозапалом 17, размещенным в дне двигателя 18.

Предлагаемый способ реализуются следующим образом.

Реактивный снаряд 3 выбрасывается 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 (фиг.1). На траектории 7 включается ракетный двигатель и дополнительно разгоняет снаряд 3, полет которого осуществляется по линии визирования 6 оптического канала системы управления 5. B момент включения двигателя термогазодинамическому воздействию продуктами сгорания воспламенителя 16 подвергают часть поверхности заряда твердого топлива 10 в ограниченной полости 14, сообщающейся с камерой сгорания двигателя 8, при этом воздействие оказывают струями, направленными под углом к торцевой поверхности заряда.

Продукты сгорания воспламенителя 16 и заряда с поверхности, подвергаемой воздействию струй, перемещают вдоль оси заряда 10 (фиг.2) и перед входом в сопловой блок 9 двигателя разворачивают, перепуская их одновременно в радиальном и тангенциальном направлении. Герметизирующие заглушки соплового блока вскрывают до момента воспламенения всей поверхности заряда твердого топлива.

Количество сопел, конструктивные параметры заряда твердого ракетного топлива, воспламенителя и газоводных каналов определяются в каждом конкретном случае расчетным путем и уточняются в результате экспериментальной отработки снаряда.

Таким образом, предложенный способ запуска управляемого снаряда и комплекс вооружения для его реализации позволяет повысить надежность комплексов вооружения с оптическими каналами управления в широком температурном диапазоне применения.

Источники информации

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

1. Способ запуска управляемого реактивного снаряда, включающий выстреливание снаряда из пусковой трубы и последующее включение ракетного двигателя путем термогазодинамического воздействия продуктами сгорания воспламенителя на вкладной заряд твердого топлива, отличающийся тем, что при включении двигателя воздействию продуктами сгорания подвергают только часть торцевой поверхности заряда, которую ограничивают сообщенной с камерой сгорания двигателя полостью, воздействие производят посредством термогазодинамических струй, направленных под углом к торцевой поверхности заряда, и время воздействия обеспечивают из условия

где τ - время воздействия на поверхность заряда; λ - коэффициент теплопроводности топлива; с - удельная теплоемкость топлива; ρ - плотность топлива; u - скорость горения топлива,

при этом продукты сгорания с торцевой поверхности заряда перемещают вдоль оси заряда и разворачивают перед входом в сопловой блок двигателя, одновременно перепуская их в радиальном и тангенциальном направлениях.

2. Комплекс вооружения, включающий пусковую трубу с размещенным в ней управляемым снарядом со средством метания и ракетным двигателем, содержащим вкладной заряд твердого топлива, воспламенитель и устройство запуска, отличающийся тем, что заряд твердого топлива выполнен в виде цилиндрической канальной шашки с частично бронированной наружной поверхностью и наклонными продольными пазами, выполненными на наружной поверхности у переднего торца, при этом между задним торцом заряда и камерой сгорания выполнена сообщающаяся с ней симметричная полость, в которую из камеры высокого давления, образованной у заднего торца заряда и содержащей воспламенитель, выведены под углом к торцевой поверхности заряда газоводные каналы, а сопла двигателя размещены в продольных пазах заряда твердого топлива.