Прямоточный кинетический снаряд

Изобретение относится к производству и применению боеприпасов и может быть использовано в любом огнестрельном оружии (стрелковом, артиллерийском), в электромагнитных ускорителях, а также для подводного применения. Технической задачей предлагаемого прямоточного кинетического снаряда является увеличение дальности и устойчивости полета снаряда путем уменьшения его аэродинамического сопротивления и увеличения реактивной силы, упрощение его конструкции и технологии изготовления. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, который снаружи имеет бочкообразную (овальную) форму, а внутри имеет профилированное сквозное отверстие, отличающееся тем, что оно имеет два критических сечения 1 и 3, между которыми находится сечение 2 с наибольшим расширением. Входное критическое сечение 1 меньше выходного критического сечения 3. Комбинация сечений 4, 1, 2, 3, 5 образуют два встречных сопла Ловаля. Устройство работает следующим образом. При полете снаряда или пули на пассивном участке траектории в области сечения 2 возникает разряжение, стремящееся к вакууму. Такое разряжение возникает вследствие выдува (инжектирования) протекающим потоком среды (воздуха) через центральную часть канала. Летящий снаряд при наличии вакуумированной полости работает как всасывающая турбина, а нарезы 6 в головной части, обеспечивающие ее вращение, как крыльчатка, что обеспечивает приращение скорости потока среды. При таком внутреннем профиле сквозного отверстия энергия входного потока используется для его саморазгона, чем обеспечивается усиление реактивной силы и соответственно увеличение дальности полета. Стабилизация снаряда в полете может осуществляться вращением. При этом снаряд может иметь готовые нарезы 6 в головной части корпуса. Дополнительная устойчивость в полете также обеспечивается взаимодействием снаряда со сквозным потоком в двух разнесенных точках в пространстве (критические сечения 1 и 3). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к производству и применению боеприпасов, и может быть использовано в любом огнестрельном оружии (стрелковом, артиллерийском и т.п.), в электромагнитных ускорителях, а также для подводного применения.

Известно [1], что для увеличения дальности полета снаряда при ограниченной мощности метательного заряда необходимо снижать аэродинамическое сопротивление среды. В научной и технической литературе широко освещены проблемы преодоления сил сопротивления, улучшения аэродинамических характеристик движущихся тел в окружающей среде. Одной из составляющих сил сопротивления воздействующих на подвижный объект является донное сопротивление. Донное сопротивление возникает из-за того, что при полете снаряда, пули, ракеты и т.п. на пассивном участке траектории в донной части возникает разряжение, стремящееся к вакууму. Такое разряжение возникает вследствие выдува (инжектирования) обтекающим потоком среды из донной части, что приводит к завихрению потока и к увеличению силы сопротивления. При дозвуковых скоростях пули, снаряда донное сопротивление может достигать 90% общего сопротивления. Для снижения донного сопротивления используется либо сужение хвостовой части подвижного объекта, то есть уменьшение площади днища, либо установка в хвостовой части подвижного объекта газового генератора.

Известней патент RU 2527250, опубликованный 27.08.2014 года [2], на «способ уменьшения донного сопротивления и отсоса пограничного слоя подвижных, например, метаемых, тел в форме снаряда или пули с преимущественно оживальной или заостренной носовой частью и тело в форме снаряда или пули с преимущественно оживальной или заостренной носовой частью» включающее по меньшей мере, один канал, связывающий боковую поверхность и донную часть двигающегося тела. Уменьшение донного сопротивления тела в форме снаряда или пули обеспечивается за счет отсоса среды, в том числе пограничного слоя, с боковой поверхности данного тела в его донную часть через упомянутый канал. Однако известное устройство не устраняет причину возникновения донного сопротивления, усложняет конструкцию и технологию изготовления снаряда (пули), а также может привести к снижению ее устойчивости полета.

Наиболее близким к изобретению по конструкции является патент RU 2497065, опубликованный 27.10.2013 года [3], на «метательное тело и пыж» включающее корпус, который снаружи имеет цилиндрическую или бочкообразную форму, а внутри имеет сквозное отверстие в виде сопла Лаваля, состоящего из конфузора и диффузора. Такое тело имеет малое аэродинамическое сопротивление формы, снаружи тело обтекается по касательной (для цилиндра) или очень плавно (для «бочки»), а внутри тела сначала происходит адиабатическое сжатие в конфузоре, а затем - расширение в диффузоре, что почти не сопровождается потерей энергии потока. Для устойчивости полета предлагается использовать складные стабилизаторы. К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата, при использовании известного устройства относится недостаточное снижение лобового сопротивления и низкая устойчивость в полете.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение дальности и устойчивости полета снаряда путем уменьшения его аэродинамического сопротивления и увеличения реактивной силы, упрощение его конструкции и технологии изготовления.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус который снаружи имеет бочкообразную (овальную) форму, а внутри имеет профилированное сквозное отверстие, отличающееся тем, что оно имеет два критических сечения 1 и 3 между которыми находится сечение 2 с наибольшим расширением. Входное критическое сечение 1 меньше выходного критического сечения 3. Комбинация сечений 4, 1, 2, 3, 5 образуют два встречных сопла Ловаля. Устройство работает следующим образом. При полете снаряда на пассивном участке траектории в области сечения 2 возникает разряжение, стремящееся к вакууму. Такое разряжение возникает вследствие выдува (инжектирования) протекающим потоком среды (воздуха) через центральную часть канала. Летящий снаряд при наличии вакуумированной полости работает как всасывающая турбина, а нарезы 6 в головной части, обеспечивающие ее вращение, как крыльчатка, что обеспечивает приращение скорости потока среды. При таком внутреннем профиле сквозного отверстия энергия входного потока используется для его саморазгона, чем обеспечивается усиление реактивной силы и соответственно увеличение дальности полета. Количество таких профилированных участков может быть несколько.

Предложенное изобретение поясняется чертежами:

Фиг. 1 - схема, поясняющая устройство прямоточного кинетического снаряда.

Фиг. 2 - схема, поясняющая механизм образования вакуумированной полости и эффект саморазгона входного потока.

На Фиг. 2 показаны результаты распределения числа Маха в среде Flow vision при полете пули со скоростью 990 м/с.

Из Фиг. 2 видно, что перед пулей и в области максимального сечения 2 располагаются области пониженных давлений (обозначенные синим цветом), а критическими сечениями 1 и 3 располагаются области повышенных давлений (обозначенные красным цветом).

Стабилизация снаряда в полете может осуществляться вращением. При этом снаряд может иметь готовые нарезы 6 в головной части корпуса. Дополнительная устойчивость в полете также обеспечивается взаимодействием снаряда со сквозным потоком в двух разнесенных точках в пространстве (критические сечения 1 и 3).

Центр тяжести снаряда приближен к головной части и располагается не дальше 1/3 длины снаряда от его передней кромки. Для воздушной среды длина снаряда составляет 2,5-4 его калибра, а для водной среды - от 3 до 10 калибров.

Материалом для снаряда может быть металл или керамика для огнестрельного оружия и/или пластик для электромагнитного ускорителя.

Чтобы при выстреле огнестрельным оружием пороховые газы не выходили через сквозное отверстие, оно в это время должно быть закрыто пыжом с тыльной стороны. Пыж может быть в виде шайбы, плоской или с утолщением в центре и другой формы [3].

При использовании электромагнитных ускорителей прямоточный кинетический снаряд может быть насажен на центральную направляющую коаксиальной разгонной системы, а в качестве пыжа использована разгоняющаяся плазма.

Снаряд может быть изготовлен в безгильзовом исполненении путем размещения пороха внутри профилированной полости и установки сгораемого пыжа после входного критического сечения, а инициирование выстрела осуществляется с помощью электроподжига.

Преимущества предлагаемого изобретения следующие: увеличивается дальность и устойчивость полета снаряда, расширяются возможности использования безгильзовых патронов как при стрельбе из гладкоствольного, так и нарезного оружия; упрощается технология изготовления патронов, экономятся средства и сырье, уменьшается загрязнение окружающей среды.

Заявленное техническое решение можно реализовать в промышленном производстве на предприятиях оборонно-промышленного комплекса посредством использования известных стандартных технических устройств и оборудования. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. С.Г. Губин, С.А. Горовой. Баллистика. Электронное учебное пособие. - 562 с.

2. Патент РФ RU 2527250, МПК B64C 23/00 F42B 10/34, F42B 10/32. Приоритет от 18.09.2012. Опубликован 27.08.2014 года. Описание патента.

3. Патент РФ RU 2497065, МПК F42B 10/34. Приоритет от 22.11.2011. Опубликован 27.10.2013 года. Описание патента.

1. Прямоточный кинетический снаряд, содержащий корпус, который снаружи имеет бочкообразную форму, а внутри имеет профилированное сквозное отверстие, отличающееся тем, что сквозное отверстие имеет два критических сечения, входное из которых имеет сечение меньше выходного, между которыми находится сечение с наибольшим расширением.

2. Прямоточный кинетический снаряд по п. 1, отличающийся тем, что в головной части корпуса между входным сечением и первым критическим сечением сделаны нарезы, обеспечивающие вращательное движение снаряда в полете.