NO329364B1 - Fremgangsmate og anordning ved artillerimissiler - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for artillerimissiler (1a, 1b) som skytes ut fra et våpenløp og som utnytter noe av det våpenløptrykk som bygges opp der under utskytingen, til en ytterligere aktiv funksjon utover fremdriften. Noe av drivgassen føres nemlig inn i et kammer (12, 38, 60) i missilet, og dette kammer er avgrenset av et element (8, 31, 58, 52, 53) som kan forskyves i forhold til den øvrige del av missilet. En del av drivtrykket holder derved dette element i en utgangsstilling så lenge missilet er inne i våpenløpet. Teknikken kan brukes til å fjerne et beskyttende hus som dekker missilets stabiliseringsfinner (32), for å skyve ut et haleparti (31) med finnene og folde disse ut i sine enkelte finnedeler (52, 53).

Description

Denne oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte og en anordning for å få utført en relativ forskyvning mellom spesifikke elementer i artillerimissiler, idet denne relative forskyvning er ment å aktiveres så snart missilet har forlatt det våpenløp det utskytes fra.

Oppfinnelsen er i første instans ment for bruk i slike artillerimissiler som avfyres uten rotasjon eller ved en liten startrotasjon om sin lengdeakse. For stabilisering under baneflukten mot målet har de en hale med finner som innledningsvis er innplukket inntil missilet fullstendig har forlatt sitt utskytingsarrangement. Deretter svinges eller foldes finnene ut for styringen. For å styre missilene side- og høydeveis i forhold til banen mot målet har de gjerne også styreelementer for slikt formål i fronten (nesen) og mer eller mindre samtidig utfold- eller aktiverbarhet.

Missiler for utskyting i luften kan dessuten rotasjonsstabiliseres i banen eller stabiliseres på annen måte, for eksempel ved hjelp av halestabilisering med finner i halen. Rotasjonsstabiliserte missiler har stabil banedrift og kan gjøres mekanisk enkle, siden utskytingsarrangementet generelt sikrer at missilet får nødvendig startrotasjon. Den store rotasjonshastighet som man har måttet anvende har i det minste hittil gjort det umulig å utruste denne type missiler med et godt funksjonerende ledesystem i tillegg. Arbeid for å utvikle effektive styrbare missiler har derfor stort sett konsentrert seg om missiler som ikke roterer i det hele tatt eller bare relativt langsomt om sin lengdeakse og som stabiliseres aerodynamisk ved hjelp av finner i halen.

I tillegg til stabilisering av missilflukten i banen kan man ha ytterligere stabiliseringsfinner i et halestabilisert ikke-roterende missil eller i et missil som roterer bare langsomt, slik at man kan få tilleggsløftekraft for å øke dekningsområdet.

En aktuell tendens i utviklingen av artilleriteknologi er mot nye langtrekkende artillerimissiler som styres i sluttfasen, og interessen har øket for forskjellige typer halestabiliserte granater for avfyring i konvensjonelle kanoner og haubitzere. For å kunne skyte ut halestabiliserte granater med lav startrotasjon direkte fra våpenløp med innvendige spor må de være utrustet med et drivbånd som gir den eneste kontakt med det innvendige av løpet. Samme kanon eller haubitzer kan således brukes uten spesielle tiltak for utskyting eller avfyring av ikkeroterende granater med drivbånd og med stabiliseringsfinner, idet disse er inntrukket under utskytingen, men føres ut i banen, og fullstendig konvensjonelle rotasjonsstabiliserte granater.

Ved kontroll og styring av banen for halestabiliserte missiler så som granater, raketter og prosjektiler er det nødvendig å ha kunnskap om og kunne styre missilets rulleposisjon. Dette trengs for å kunne styre missilet i høyde- og sideretningen. Styringen utføres fortrinnsvis med spesielle styreelementer, for eksempel i form av bevegelige nesefinner eller stråledyser. Det styremoment slike elementer i nesepartiet av missilet gir årsak til kan imidlertid i mange tilfeller motvirkes eller helt elimineres av styrefinnene i halepartiet av missilet, dersom ikke spesielle tiltak gjøres. Dette skyldes det faktum at de virvler som forårsakes av styremomentet fra roret eller annen styreaktivitet, virke mot finnene slik at dette på sin side gir årsak til et motmoment.

En måte å løse dette problem på er allerede utprøvd i det minste i en begrenset utstrekning, og det hele går ut på å la den del av missilet hvor finnene er anordnet utgjøre en enhet som kan rotere fritt i forhold til den øvrige del av det, om en akse som sammenfaller med denne øvrige dels lengdeakse. På denne måte kan man hindre at styremomentet for finnene ikke overføres til den fremre del av missilet, og derved blir dette lettere å styre.

Konstruksjonen og funksjonen av finnene er imidlertid av sekundær betydning i forbindelse med denne oppfinnelse, i den utstrekning at oppfinnelsen ikke befatter seg med finnene som sådanne, selv om en foretrukket utførelse av oppfinnelsen tilbyr en fremgangsmåte og en anordning for å beskytte dem og holde dem tilbaketrukket under utskytingsfasen, men hvor de frigis så snart hvis det aktuelle missil har forlatt våpenløpet eller den haubitzer det skytes ut fra.

Oppfinnelsen kan således anvendes både for finneenheter eller halepartier som under utskytingen beskyttes av et spesielt beskyttende hus eller liknende. Dette må fjernes for å frigi finnene, og i slike finneenheter eller halepartier som under utskytingen er beskyttet inne i missilet og umiddelbart etter at dette har forlatt våpenløpet, blir huset eller liknende skjøvet ut bak missilets opprinnelige akterplan.

Hovedkonseptet med oppfinnelsen er at det under den aktuelle utskytingsfase, det vil si når missilet drives ut gjennom kanonens eller generelt våpenets løp, idet det kan være en artillerikanon eller en haubitzer som har dette løp, er mulig å innføre noe av den drivladningsgass som driver missilet fra rommet bak det, til et delvis lukket kammer inne i det. Dette kammer avgrenses i minst den ene retning av objektet, elementet eller liknende som kan forskyves i forhold til den øvrige del av missilet og som skal forskyves etter at dette har forlatt våpenløpet, mens innløpet som drivgassene føres inn i kammeret gjennom er dimensjonert slik at det store gasstrykk inne i kammeret ikke så raskt vil kunne utliknes som trykket bak missilet, i forhold til den omgivende atmosfære, så snart missilet har forlatt våpenløpet. Dersom man har dimensjonert på riktig måte vil trykket inne i kammeret deretter gi årsak til den ønskede relative forskyvning når gasstrykket inne i kammeret virker mot det forskyvbare objekt som, når missilet har forlatt våpenløpet, ikke lenger påvirkes i motsatt retning av baktrykket i løpet.

I følge oppfinnelsen, løses de overnevnte problemer ved en fremgangsmåte angitt i krav 1 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet; og en anordning angitt i krav 2 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet.

Denne hovedidé kan så brukes til å frigi og skyve til side en beskyttende omslutning som under utskytingsfasen dekker den bakre del av missilet og en finneenhet innbefattet i denne del, det vil si i halepartiet, eller på tilsvarende måte for å skyve ut en slik haleenhet som under utskytingsfasen er holdt tilbake i halepartiet av missilet, eller å tvinge ut med kraft i radial retning, forskyvbare finner, eller for andre anvendelses-områder som også faller innenfor denne hovedidés ramme.

Det generelle konsept for oppfinnelsen fastlegges i de tilhørende patentkrav, og konseptet skal nå gjennomgås i nærmere detalj, samtidig med at tre forskjellige eksempler trekkes frem på hvordan oppfinnelsen kan brukes.

Av disse tre eksempler beskriver den første en fremgangsmåte for å fjerne et beskyttende hus eller generelt en omslutning som innledningsvis dekker akterpartiet av et missil og som under utskytingsfasen beskytter en aksialt festet finneenhet som omfatter bladformede finner som er buet innover den del av missilhoveddelen som er inne i huset eller omslutningen. I denne variant innføres våpenløptrykket under utskytingsfasen i huset via en åpning som er anordnet for dette formål og dimensjonert for det. Så snart trykket bak huset faller, det vil si så snart missilet har forlatt våpenløpet vil trykket inne i dette tvinge huset bort fra hoveddelen av missilet, slik at de til da innoverbøyde finner blir foldet ut.

Alle disse eksempler må imidlertid bare tas for det de er, nemlig noen få mulige varianter av praktiske anvendelser av oppfinnelsen, hvilken selv kan gis andre anvendelser som faller innenfor patentkravenes ramme.

Figur 1 viser et missil (en granat) i den første variant på sin vei mot et mål, figur 2 viser et lengdesnitt gjennom akterpartiet av samme, før utskytingen, figur 3 viser et tverrsnitt i samsvar med III-III på figur 2, figur 4 viser samme detaljer som på figur 2, men etter utskytingen og hvor finnene er foldet ut, figur 5 viser et missil i alternativ 2 og delvis gjennomskåret for å vise en finneenhet i akterenden, figur 6 viser denne finneenhet i tilbaketrukket stilling, figur 7 viser et tverrsnitt av samme etter snittet ved VII-VII på figur 6, figur 8 viser et utsnitt av akterpartiet av et missil i det tredje alternativ, figur 9 viser et tverrsnitt IX-IX på figur 8, og figur 10 viser samme som figur 8, men etter at finnene er foldet. »

Missilet vist på figur 1, i dette tilfelle en granat, har et drivbåndspor 2 beregnet for et drivbånd (som generelt vil kastes av når missilet forlater våpenløpet det skytes ut fra), flere utfoldbare finner som på tegningen er vist helt utfoldet og som er festet til en bakre del av missilet, her kalt halepartiet 4 og som fritt kan rotere i forhold til den øvrige del av dette missil 1 om en akse som sammenfaller med dettes langsgående midtakse (rotasjonsaksen). Et skilleplan 5 er avsatt mellom missilet 1 og halepartiet 4.1 tillegg har missilet to par styrbare nesefinner 6a, 6b og 7a, 7b anordnet langs sin respektive kvadrantakse og beregnet for korreksjon av missilets bane. Nesefinnene styres av styrekommandoer som enten er mottatt fra en integrert målsøker eller fra utskytingsstedet, via satellitt, radar eller på andre måter. Den måte missilet 1 mottar styrekommandoer på har imidlertid ikke noe å gjøre med oppfinnelsen som sådan, og disse detaljer vil derfor utelates her.

Figur 2, 3 og 4 viser i nærmere detalj hvordan halepartiet 4 er konstruert. Henvisningstall 2 for båndsporene med drivbåndene er også med, og 5 for skilleplanet mellom halepartiet 4 og den øvrige del av missilet 1. Det fremgår av tegningene at drivbåndet (ikke vist med eget henvisningstall) for missilet i denne variant er anordnet på halepartiet 4, tilhørende det som tidligere er kalt finneenheten. Dette er gjort fordi det er fordelaktig å ha drivbåndet langt akterut på et missil. Skilleplanet 5 vil bli referert til i forbindelse med figur 5. Finnene 3 er på figur 2 og 3 vist i sin inntrukne stilling (se også 4 og 5) hvor de blir tildekket av et løsbart hus 8. I det tilfellet som er vist på figur 2 og 3 dekker dette hus finnene 3 og dessuten en virveldemper 10 som er anordnet i midten av halepartiet 4 og hvis ladning 11 av langsomtbrennende krutt er vist. Virveldemperen 10 gassutløp 12 går sentralt bakover. Det fremgår av figur 3 at finnene i sin inntrukne stilling er bøyd mot innsiden av huset 8. I dette hus er det også et relativt trangt gassinntak 13 som ved utskytingen av missilet gir ønsket våpenløptrykk, det vil si at avgassene fra drivladningen får fri tilgang til den del av innsiden 40 av virveldemperen 10, som ikke opptas av ladningen 11. Samtidig er inntaket 13 og utløpet fra huset 8 utformet slik at når missilet forlater våpenløpet og trykket rundt dette missil raskt faller til atmosfæretrykk vil gassekspansjonen nå innsiden av huset 8 ved det faktum at inntaket 13 og utløpet er utformet slik at gassen ikke kommer ut raskt nok. Dette fører til at selve huset 8 føres ut og slik at finnene 3 frigis og inntar sin ytre, aktive stilling, ofte benevnt at de foldes ut. Denne stilling er vist på figur 4. Det fremgår videre av tegningene at halepartiet 4 er forbundet med den øvrige del av missilet via et kulelager 14, hvilket betyr at finneenheten fritt kan rotere etter at finnene er utfoldet. Dette har i seg selv ikke noe gjøre med denne oppfinnelse, selv om det gir visse viktige fordeler, som nevnt innledningsvis.

Missilet som er illustrert på figur 5-7 er således av den andre type beskrevet i mer generelle vendinger tidligere, med en finneenhet som aksialt kan forskyves i missilets lengdeakseretning. Missilets 1 hoveddel er her kalt lb og ha et akterparti som vi her vil kalle en bakre del 29, idet denne del er utrustet med drivbånd i sine respektive drivbåndspor 2. Et hulrom 30 i delen 29 er nytt for denne utførelse. Et spesielt utformet haleparti 31 ligger inne i dette hulrom 30 inntil missilet 1 har forlatt artillerikanonen som det slippes ut fra. Halepartiet har tilbaketrukne finner 32 sliksom vist på figur 7 og 8, i antallet 8. Hver av finnene er ført inn i sitt tilhørende spor 37 i halepartiet og kan svinges ut og tilbake om sin respektive dreietapp 33, slik det er indikert med de buede piler A på figur 7. Den spesielle finesse i denne variant av oppfinnelsen, vist på disse tegninger er at halepartiet 31 her består av en frontdel 34 (innledningsvis også kalt seksjon) og en akterdel 35 (likeledes kalt seksjon), og disse deler kan rotere i forhold til hverandre over et kulelager 36, hvilket betyr at denne finneenhet også kan spinne fritt i sin utfoldingsstilling.

Det spesielle trekk i denne variant av oppfinnelsen er at når missilet har forlatt artillerikanonen forskyves hele halepartiet 31 fra sin fullstendig tilbaketrukne stilling i hulrommet 30, til en stilling hvor bare frontdelen 34 er holdt på plass i utløpet, hvor den blokkeres ved hjelp av en deformasjonsskjøt av en eller annen type, mens hele akterdelen 35 i halepartiet 31 ligger bak det opprinnelige akterplan B av missilet og hvor finnene 32 er i den stilling som er vist på figur 7. Halepartiet hvor finnene er plassert kan således rotere fritt i forhold til missilets hoveddel, ved hjelp av kulelageret 36 som er anordnet konsentrisk i forhold til missilets rotasjonsakse som er sammenfallende med dets langsgående midtakse. For å skyve halepartiet 31 ut til bakre stilling brukes drivgassene som tidligere beskrevet under utskytingen, slik at disse gasser kan strømme via en gassutløpskanal 39 inn i et sentralt kammer 38. Når missilet forlater våpenløpet det skytes ut fra faller trykket bak finneenheten raskt til atmosfæretrykket, mens trykket inne i det sentrale kammer 38 blir høyere. Når mottrykket bak finneenheten på denne måte faller vil gassmengden ved det høyere trykk inne i kammeret 38 utvides. Dette gir den ønskede forskyvning av finneenheten mot sin ytterposisjon vist på figur 5. Det opprinnelige trekk inne i kammeret 38 bør imidlertid aldri tillates å komme opp til samme nivå som våpenløptrykket, siden dette i så fall ville føre til eksessiv raskt finneutfolding med tilhørende risiko for skade for finneenheten. Maksimaltrykket inne i kammeret 38 vil i alt vesentlig være bestemt av hvilken mengde drivgass som lekker inn i det via kanalen 39 når missilet beveger seg fremover i våpenløpet. Maksimaltrykket i kammeret kan således reguleres ved presis dimensjonering av denne kanal 39.

En særlig fordel med utskyvingsifnneenheten er at dens finner når ytterligere bort fra tyngdepunktsentrum i missilet enn dersom finnene hadde vært sikret direkte i missilets akterende. Dette betyr på sin side at finnene i finneenheten kan gjøres mindre, uten at missilets stabilitet dermed reduseres.

Figur 8-10 viser akterenden av en granat eller et missil som ellers kan tilsvare den granat eller det missil la som er vist på figur 1. I denne variant har akterpartiet 41 av missilet la en virveldemper 42 som rett foran har et spor i hoveddelen av missilet hvor et plastdrivbånd 43 er lagt inn. Virveldemperen 42 inneholder flere drivkammere 44 med sirkulært tverrsnitt (figur 9) og med langsomtbrennende drivkrutt og et sentralt gassutløp 45. Figur 8 og 10 viser posisjonen etter at missilet (som ikke er vist i sin helhet på tegningene) akkurat har forlatt våpenløpet i artillerikanonen. Flere utfoldbare finner 46-51 er også lagt inn i akterpartiet 41 og er vist i tilbaketrukket stilling på figur 8 og 9 og utfoldet stilling på figur 10. Alle disse finner har en indre primær finnedel 52 som kan trekke inn i missillegemet eller nærmere bestemt inn i virveldemperen 42. og en sekundærfinnedel 53 som kan teleskopføres inn i den primære del 52. Samtlige primære deler 52 styres radialt slik at de kan forskyves i radial retning mellom en støttevegg 54 og en beskyttelsesvegg 55 på hver side (figur 9). Siden de primære deler 52 har en indre lengdekant 56 i fri kontakt med innsiden av kammeret 44 vil disse finnedeler 52 starte sin bevegelse så snart de tillates med dette etter at missilet har forlatt våpenløpet og huset 58 er fjernet, idet dette tvinges ut av det resterende våpenløptrykk via spalter 57 i hoveddelen av missilet ved resttrykket i våpenutskytingsfasen, eventuelt supplert med trykket fra det antente virveldemperkrutt. De sekundære finnedeler 53 er anordnet tilsvarende og kan forskyves inn i de primære deler 52, slik at de også vil være avhengige av gasstrykket i kammeret 44 for utfoldingen. Inntil det øyeblikk når missilet la har forlatt våpenløpet under utskytingen og ved å tillate en mindre margin blir både virveldemperen 42 og de tilbaketrukne finner dekket av et beskyttende hus 58. Figur 8 viser en posisjon hvor dette hus startes utskjøvet fra sin opprinnelige stilling. I den opprinnelige stilling dekker det hele virveldemperen 42. Utskyvingen av huset og utfoldingene av finnene aktiveres på den måte som er beskrevet tidligere ved at den del av drivgasstrykket som tillates under utskytingsfasen å lekke inn til innsiden av huset og virveldemperen 42 gjør dette via en åpning 61.

Samtidig med eller umiddelbart etter fjerningen av huset 58 for beskyttelse starter aktiveringen av virveldemperen, og samtidig brukes resttrykket fra utskytingsfasen til å tvinge ut finnedelene. Når de primære finnedeler 52 når sin ytre stilling vil de indre lengdekanter 56 tette gapet i virveldemperveggen som finnene foldes ut gjennom, og samtidig tvinger gasstrykket ut de sekundære finnedeler 53 til en tilsvarende tettende og blokkert ytre posisjon.

Slik det fremgår av figur 9 i hovedsaken omsluttes de primære deler 52 i sin tilbaketrukne stilling på hver side av de allerede nevnte beskyttende vegger 54, 55 som utgjør en del av en temperaturbestandig foring 59 i kammeret 44 til hørende virveldemperen og som i par på to tilstøtende finner deler opp kammeret i flere sektorer eller sprekker som hver opprinnelig inneholder et passende volum av krutt eller drivmiddel. I midten av enheten har man også en sentral kruttgass- og antennelseskanal 60 som er felles for alle drivmiddelsektorene i den utstrekning at disse åpner inn i sistnevnte. Som allerede nevnt kalles innløpet i huset 58, 61.

Siden samtlige sektorer på denne måte kan gi en begrenset størrelse og god sidestøtte mellom de beskyttende vegger 54, 55 hos de primære finnedeler 52 er det gjort mulig å unngå risikoen for at drivmiddelet i virveldemperen blir skadet under den aktuelle avfyring. Dette betyr at denne ladning beskyttes før den bringes i aktivering, og samtidig gir oppdelingen drivmiddelenhetene stor styrke helt frem til tidspunktet når de skal avfyres.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte som er anvendbar for missiler som avfyres fra utskytingsvåpen, for eksempel granater l(a, lb) etc. og som bruker noe av de brenngasser som genereres i våpenløpet under utskytingsfasen for en ytterligere aktiv funksjon over og i tillegg til den funksjon som gir den aktuelle granat (la, lb) sin banehastighet, hvor det etter at en granat (la) er skutt ut fra et våpenløp for dette formål, er mulig å folde ut flere finner (52, 53) i akterdelen av granaten og som fra en tilbaketrukket stilling kan føres ut med kraft i retning på tvers av fluktretningen av granaten i sin bane, karakterisert ved at finnene (52, 53) under utskytingsfasen holdes tilbaketrukket ved hjelp av et hus (58) som dekker granatens akterparti, hvorved dette hus (58) fjernes ved hjelp av noe av drivgassen som driver granaten frem, og føres inn i huset (58) under utskytingsfasen, og at det resterende gasstrykk fra drivgassene etter at huset er fjernet brukes til å føre ut finnene (52, 53) med kraft.

2. Anordning som kan brukes til sammen med fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor granater (la, lb) utskytes fra et utskytingsbeløp i et våpen, ved å bruke det våpenløptrykk som bygges opp i våpenløpet under utskytingsfasen til å implementere en aktiv funksjon over og i tillegg til den funksjon som gir granaten den nødvendige banehastighet, karakterisert ved et kammer (12, 38, 60) inne i granaten (la, lb) og som i det minste i én retning avgrenses av et bevegelig objekt (8, 58, 31, 52, 53) som i sin utgangsposisjon under utskytingsfasen fra våpenløpet påvirkes fra utsiden av drivgasstrykket i våpenløpet, og et innløp (61) som fører til kammeret fra den del av granaten som i fluktretningen blir liggende bak granatens drivbånd (43), og gjennom hvilket innløp (61) noe av våpentrykket under utskytingsfasen får tilgang til kammeret (60).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at innløpet (61) er dimensjonert slik at det trykk som kan bygges opp inne i kammeret (60) under utskytingsfasen av granaten (la), ved hjelp av drivgasser som lekker inn i kammeret etter at granaten har forlatt våpenløpet og våpenløptrykket bak granaten er utjevnet i forhold til atmosfæretrykket, ikke kan reguleres på samme måte før det bevegelige objekt (52, 53) er forskjøvet ved det samme trykk, til sin ønskede sluttposisjon.