Ракета для воздействия на облака

Изобретение относится к средствам для изменения атмосферных условий, в частности к ракетам для воздействия на облака. Ракета для воздействия на облака содержит закрытую аэродинамическим обтекателем головную часть, коллектор, реактивный твердотопливный двигатель, соосный пиротехнический замедлитель с электровоспламенителем, лучевые капсюль-детонаторы и ленточные заряды. Электровоспламенитель сообщается с лучевыми капсюлями-детонаторами, примыкающими к ленточным зарядам взрывчатого вещества. Ленточные заряды продольно распределены на цилиндрическом корпусе. Реактивный твердотопливный двигатель оснащен лопастями аэродинамической стабилизации. Канальная шашка двигателя взаимодействует с центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока. В коллекторе, жестко связанном с цилиндрическим корпусом, наполненным функциональным гранулятом, дополнительно установлен пороховой газогенератор. Газогенератор электрически инициируется от источника питания пусковой установки через устройство временной задержки. Достигается повышение эффективности метеорологической ракеты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предложенное изобретение относится к средствам для изменения атмосферных условий в частности, к ракетам для воздействия на облака, для вызывания осадков за счет рассеивания мелкодисперсной фракции активного состава, что позволяет предотвратить градобития.

Уровень данной области техники характеризует ракета для активного воздействия на облака, конструкция которой описана в патенте RU 2129354, A01G 15/00, 1999 г., содержащая двухрежимный двигатель, состоящий из автономных корпусов, соединенных между собой переходником, каждый из которых включает пороховую и пиротехническую шашки, сопловой блок, несущий центральную электрокапсюльную втулку, аэродинамический лопастной стабилизатор, головную часть с шашкой активного дыма, при горении которой генерируется функциональный аэрозоль, и систему самоликвидации.

В обтекателе головной части выполнены сквозные отверстия для выхода генерируемого аэрозоля, твердые частички которого служат ядрами кристаллизации влаги или концентраторами каплеобразования в облаке.

Между автономными секциями реактивного двигателя, а также между двигателем и головной частью установлены пиротехнические усилители, формирующие воспламенительный импульс, передаваемый на пороховую шашку второй секции и шашку активного дыма соответственно.

Шашки реактивного двигателя установлены с зазором относительно корпуса, что увеличивает поверхность горения и динамику выхода ракеты на режим при увеличении дистанции полета.

Характерной особенностью описанной ракеты является оснащение головной части ракеты установленным на обращенной к усилителю диафрагме исполнительным механизмом, включающим замедлитель и капсюль-детонатор системы самоликвидации.

Капсюль-детонатор исполнительного механизма сообщается с распределенными продольными и кольцевыми ленточными зарядами взрывчатого вещества, срабатывание которых, через время задержки после окончания работы двигателя, обеспечивает разрушение ракеты на безопасные части, не представляющие опасности для населения местности использования ракет.

Недостатком известной ракеты является неудовлетворительная функциональная надежность ее двухрежимного реактивного двигателя при последовательном действии автономных секций, в каждой из которых для стабилизации горения канальных пороховых шашек дополнительно используются пиротехнические шашки торцевого горения, связанные с усилительными для передачи воспламенительного импульса, что заметно снижает дальность полета ракеты.

Конструктивное усложнение огневой цепи снижает функциональную надежность ракеты.

Кроме того, связь пиротехнической шашки второй секции двигателя с шашкой активного дыма посредством усилительного заряда обеспечивает воспламенение последней сразу следом за окончанием работы реактивного двигателя, то есть до входа ракеты в обрабатываемое облако. При этом генерируемый рабочий аэрозоль, расходуемый на подлете, не используется по назначению, что дополнительно снижает эффективность воздействия на облако.

Отмеченные недостатки устранены в метеорологической ракете по патенту RU 2340862, F42B 12/36, 2008 г., содержащей головную часть с шашкой активного дыма, снабженной средством инициирования, и коллектор, закрытый обтекателем, имеющим сквозные отверстия для выхода генерируемого аэрозоля, а также связанный с головной частью посредством переходника реактивный двигатель, включающий две продольно расположенные канальные пороховые шашки, установленные с радиальными зазорами относительно корпуса, сопловой блок с центральной электрокапсюльной втулкой и лопастным аэродинамическим стабилизатором.

Особенностью известной ракеты является выполнение между электрокапсюльной втулкой и реактивным двигателем ресивера, где смонтирован усилительный воспламенительный заряд, при этом канальные пороховые шашки двигателя выполнены с равными сводами горения и установлены в общем корпусе, примыкая к шашке торцевого горения, передающей инициирующий тепловой импульс на пиротехнический функциональный заряд через время замедления.

Известная ракета с оптимизированной взаимосвязью структурных элементов и технологичной в сборке характеризуется устойчивым режимом работы реактивного двигателя на всей траектории полета протяженной дистанции, что увеличивает функциональную надежность и эффективность активного воздействия на облака.

Однако продолжением отмеченных достоинств являются присущие недостатки, вытекающие из принципа действия функционального наполнения из пиротехнического состава, при горении которого генерируется гигроскопичный аэрозоль, что сопряжено с неизбежным образованием относительно большого количества балластных веществ, заметно снижающих эффективность действия по назначению.

Кроме того, активная корректировка траектории запускаемых ракет невозможна из-за их скрытного положения в облаках.

В конструкции ракеты не предусмотрены средства безопасности при аварийных отказах запуска двигателя ракеты в пусковой установке, которая разрушается от срабатывания ленточных зарядов взрывчатого вещества.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков для повышения функциональной надежности и безопасности метеорологической ракеты и эффективности ее действия по назначению.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной ракете для воздействия на облака, содержащей закрытую аэродинамическим обтекателем головную часть, несущую коллектор, где установлен соосный пиротехнический замедлитель с электровоспламенителем, сообщающийся с лучевыми капсюлями-детонаторами, примыкающими к ленточным зарядам взрывчатого вещества, продольно распределенными на цилиндрическом корпусе, и реактивный твердотопливный двигатель, оснащенный лопастями аэродинамической стабилизации, канальная шашка которого взаимодействует с центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, согласно изобретению в коллекторе, жестко связанном с цилиндрическим корпусом, наполненным функциональным гранулятом, дополнительно установлен пороховой газогенератор, электрически инициируемый от источника питания пусковой установки через устройство временной задержки, при этом аэродинамический обтекатель альтернативно наполнен угленовыми волокнами, используемыми в качестве распределяемых отражателей электромагнитного излучения.

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили расширение технологических возможностей более эффективного применения метеорологических ракет за счет повышения их функциональной надежности и безопасности эксплуатации при активном регулировании траектории стрельбы.

Применение в качестве наполнения головной части ракеты готового функционального материала в форме гранулята, диспергируемого в обрабатываемое облако посредством восходящих воздушных потоков, заметно повысило эффективность его использования по назначению, сравнительно с аналогами, где активные центры каплеобразования формируются при горении пиротехнического заряда в виде твердой фазы генерируемого аэрозоля, что по определению сопряжено с балластными потерями.

Жесткая связь коллектора с цилиндрическим корпусом головной части создает конструктивное единство ракеты в служебном обращении и при запуске на пусковой установке.

При этом обеспечивается возможность силового отделения и разрушения обтекателя на заданном удалении полета ракеты за счет формируемого скачка уплотнения при срабатывании лучевых капсюлей-детонаторов после догорания пиротехнического замедлителя сопутствующими детонационной и ударной волнами от сопряженного подрыва ленточных зарядов взрывчатого вещества, в результате чего угленовые волокна распределяются в атмосфере, формируя отражающий экран для зондирующих электромагнитных волн радара наведения.

Установка в коллекторе дополнительного порохового газогенератора, инициируемого при запуске ракеты через устройство временной задержки, обеспечивает в случае отказа срабатывания реактивного двигателя автономное метание головной части на безопасное расстояние, исключая тем самым инициирование ленточных зарядов взрывчатого вещества ракеты на пусковой установке, чем предотвращаются аварийные разрушения последней.

Последующее за сгоранием пиротехнического замедлителя коллектора в удаленной головной части ракеты срабатывание лучевых капсюлей-детонаторов представляет собой «холостой» детонационный импульс, который рассеивается в атмосфере, без взаимодействия с взрывчатым веществом ленточных зарядов.

Оснащение аэродинамического обтекателя ракеты отражающим экраном из диспергируемых в атмосфере угленовых волокон позволяет корректировать параметры последующего запуска ракет посредством приема-передачи зондирующих импульсов электромагнитного излучения в сантиметровом диапазоне радаром установки наведения для учета координат места подрыва ракеты.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача в полезной модели решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, где схематично изображена метеорологическая ракета, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы.

Ракета для воздействия на облака содержит головную часть 1, закрытую аэродинамическим обтекателем 2, и заполненную гранулированным функциональным материалом 3 цилиндрическую оболочку 4, примыкающую к реактивному твердотопливному двигателю 5, оснащенному лопастями 6 аэродинамической стабилизации.

Функциональное наполнение цилиндрической оболочки 4 представляет собой гранулированный гигроскопический материал 3, активно адсорбирующий влагу, поэтому он герметично изолирован.

В головной части 1 установлены коллектор 7 с центральным пиротехническим замедлителем 8, сообщающимся с лучевыми капсюлями-детонаторами 9, и пороховой газогенератор 10 аварийной самоликвидации, оснащенные электровоспламенителями 11 и 12 соответственно.

Обтекатель 2, навинченный по резьбе на коллектор 7, торцом примыкает к профильной обечайке 13, посредством которой осуществляется его геометрическое и силовое замыкание с оболочной 4.

Оболочка 4 и корпус 14 реактивного двигателя 5 закреплены на общем несущем переходнике 15, формообразуя монолитное конструктивное единство.

В корпусе 14 реактивного двигателя 5 установлены пиротехнический усилитель 16 и канальная пороховая шашка 17, инициируемые от центральной электровоспламенительной втулки 18, смонтированной в сопловом блоке 19.

Электрокапсюльная втулка 18, электровоспламенитель 12 газогенератора 10 и электровоспламенитель 11 пиротехнического замедлителя 8 электрически связаны посредством штекера 20 с источником питания пусковой установки (условно не показано).

Электровоспламенитель 12 газогенератора 10 к штекеру 20 подключен через устройство 21 временной задержки.

Лучевые капсюли-детонаторы 9 примыкают к ленточным зарядам 22 взрывчатого вещества, распределено расположенным вдоль ракеты, на коллекторе 7, центральной оболочке 4 и корпусе 14 двигателя 5.

Особенностью конструкции предложенной ракеты является то, что наполнение 23 аэродинамического обтекателя 2 альтернативно чугунной дроби выполняется из угленовых волокон, которые распределяются в атмосфере, образуя экран для отражения электромагнитных волн, излучаемых радаром системы корректирования стрельбы.

Наполнение 23 обтекателя 2 из чугунной дроби служит для продольной стабилизации ракеты на траектории полета за счет смещения вперед центра масс относительно центра давления.

Функционирует метеорологическая ракета следующим образом.

Инициирующий импульс источника питания при запуске ракеты подается на электрокапсюльную втулку 18, электровоспламенитель 11 и устройство 21 временной задержки.

При этом остронаправленный форс от капсюля-воспламенителя 11 инициирует горение пиротехнического замедлителя 8, а форсом пламени от электрокапсюльной втулки 18 воспламеняются шашки 17, 16 реактивного двигателя 5.

Газообразные продукты горения шашек 16, 17 динамично выбрасываются через сопла блока 19 и при достижении усилия тяги, достаточного для отжатия стопора пусковой установки, ракета сходит с ее направляющих, стартуя под действием реактивных струй из соплового блока 19.

После сгорания шашки 17 и пиротехнического усилителя 16 ракета развивает маршевую скорость, с которой инерционно движется к нижнему краю обрабатываемого облака.

Время горения порохового замедлителя 8 гарантированно превышает время активного участка полета ракеты.

При сгорании пиротехнического заряда замедлителя 8 в каналах коллектора 7 формируется факел, от которого срабатывают лучевые капсюли-детонаторы 9, вызывая детонацию ленточных зарядов 22 взрывчатого вещества, в результате чего оболочка 4 и обтекатель 2 разделяются на части, освобождая функциональный гранулят 3 и угленовое наполнение 23 соответственно.

Гранулированный функциональный материал 3 восходящими потоками воздуха вносятся в облака, где диспергируется с максимальным распределением в обрабатываемом объеме. При этом происходит активное адсорбирование влаги облака на развитой поверхности гранул, формируя капли осадков.

По энергии отраженного сигнала от экрана из распределенных в атмосфере угленовых волокон при зондировании обрабатываемого облака электромагнитным излучением радара системы наведения определяют координаты месторасположения подрыва ракеты для корректировки параметров дальнейшей стрельбы.

Максимальное заполнение объема оболочки 4 ракеты функциональным гранулированным материалом 3 заметно повышает эффективность действия по назначению, сравнительно с аналогами, в которых функциональный аэрозоль образуется при горении пиротехнического состава, сопровождающемся большими балластными потерями.

В случае несрабатывания электровоспламенительной втулки 18, когда не горят шашки 16, 17 двигателя 5, инициирующий импульс через время задержки от устройства 21 поступает на электровоспламенитель 12, воспламеняющий пороховой заряд газогенератора 10, горение которого обеспечивает динамичный рост давления внутри коллектора 7 и головной части 1, в результате чего происходит разделение их резьбовой связи и метание коллектора 7 (в обечайке 13) с обтекателем 2 на безопасное удаление.

При этом последующее срабатывание капсюлей-детонаторов 9 вызывает дробление обтекателя 2 и метание в атмосферу угленовых волокон наполнения 23, но не оказывает воздействия на взрывчатое вещество ленточных зарядов 22 неподвижной ракеты на пусковой установке.

Стендовые испытания опытных образцов предложенной конструкции метеорологической ракеты подтвердили повышение эффективности ее действия по назначению и безопасность запуска при срабатывании системы самоликвидации, что определяет целесообразность промышленного изготовления серии изделий по заказам потребителей.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по атмосферным преобразованиям, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления ракет для воздействия на облака в действующем производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

1. Ракета для воздействия на облака, содержащая закрытую аэродинамическим обтекателем головную часть, несущую коллектор, где установлен соосный пиротехнический замедлитель с электровоспламенителем, сообщающийся с лучевыми капсюлями-детонаторами, примыкающими к ленточным зарядам взрывчатого вещества, продольно распределенными на цилиндрическом корпусе, и реактивный твердотопливный двигатель, оснащенный лопастями аэродинамической стабилизации, канальная шашка которого взаимодействует с центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, отличающаяся тем, что в коллекторе, жестко связанном с цилиндрическим корпусом, наполненным функциональным гранулятом, дополнительно установлен пороховой газогенератор, электрически инициируемый от источника питания пусковой установки через устройство временной задержки.

2. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что аэродинамический обтекатель наполнен угленовыми волокнами, используемыми в качестве распределяемых отражателей электромагнитного излучения.