RU2060002C1 - Противоградовая ракета - Google Patents

Abstract

Использование: для защиты сельскохозяйственных угодий от градобитий. Сущность изобретения: ракета содержит двигатель с наклонно расположенными соплами, соосную с ним головную часть меньшего калибра, включающую передний взрыватель и корпус с шашкой активного дыма и воспламенителем. Устройство стыковки двигателя с головной частью выполнено с возможностью отделения двигателя от головной части на траектории и включает обтекатель, охватывающий своими опорно-центрирующими элементами головную часть и имеющий на поверхности взаимопересекающиеся канавки, пороховой заряд для раскрытия обтекателя, соприкасающийся с выходом замедлительной пиротехнической дорожки, вход которой соединен через капсюль-воспламенитель с дистанционным донным механизмом донного взрывателя головной части ракеты. Ответвления замедлительной пиротехнической дорожки имеют выходы на воспламенитель шашки активного дыма головной части, содержащей йодистое серебро, и капсюль детонатор заряда взрывчатого вещества узла самоликвидации ракетного двигателя. 3 з. п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение может найти применение для защиты сельскохозяйственных угодий от градобитий.

Известный противоградовый турбореактивный снаряд ПГИ-М содержит пороховой двигатель, перфорированную головную часть с шашкой активного дыма (ШАД) торцового горения, заряд взрывчатого вещества (ВВ) для самоликвидации снаряда, головной и донный взрыватели для поджига шашки активного дыма и подрыва заряда ВВ. Дальнейшее взведение взрывателей обеспечивается центробежными механизмами с высокой надежностью срабатывания за счет большого уровня центробежных сил, возникающих при быстром вращении снаряда вокруг продольной оси (25-30 тыс. об/мин).

Для повышения надежности срабатывания заряда ВВ капсюль-детонатор этого заряда дополнительно связан огнепроводной пиротехнической дорожкой с задним торцом шашки активного дыма. Для улучшения дробления корпуса снаряда выпуклость переднего дна ракетного двигателя, примыкающего к заряду ВВ, направлена в сторону заднего дна двигателя.

Задачей изобретения является увеличение дальности стрельбы противоградового турбореактивного снаряда. Технический результат, получаемый от данного изобретения, заключается в увеличении дальности полета противоградового снаряда типа ПГИ-М при сохранении калибра, начальной массы и массы полезной нагрузки.

Указанный технический результат достигается тем, что головная часть выполнена меньшего калибра, чем двигатель, а устройство стыковки двигателя с головной частью выполнено с возможностью отделения двигателя от головной части на траектории и включает пустотелый обтекатель, охватывающий своей горловиной корпус головной части у переднего взрывателя и неподвижно скрепленный своим основанием с двигателем, опорно-центрирующие элементы, размещенные в зазоре между головной частью и обтекателем, узел раскрытия обтекателя, содержащий пороховой заряд и инициатор, размещенные в полости обтекателя, при этом воспламенитель шашки активного дыма расположен у дна головной части, а между шашкой активного дыма и передним взрывателем установки узел самоликвидации головной части, включающий заряд взрывчатого вещества и капсюль-детонатор, который связан с исполнительным механизмом переднего взрывателя. Причем воспламенитель шашки активного дыма, инициатор узла раскрытия обтекателя и капсюль-детонатор узла самоликвидации ракеты связаны с исполнительным механизмом донного взрывателя с возможностью последовательного задействования воспламенителя шашки активного дыма, инициатора узла раскрытия обтекателя и затем капсюля-детонатора узла самоликвидации ракеты.

Как показывают баллистические расчеты, отделяемая подкалиберная головная часть лечит дальше, чем ракета с той же, но не отделяемой головной частью. Это происходит за счет достигнутого значительного уменьшения работы силы лобового сопротивления атмосферы на участке полета подкалиберной головной части, которое превосходят падение кинетической энергии за счет отделения массы ракетного двигателя.

На фиг. 1 представлена противоградовая ракета, общий вид в разрезе; на фиг. 2 подкалиберная головная часть с дополнительной системой срабатывания узла самоликвидации, общий вид в разрезе; на фиг.3 узел центрирования и обтюрации дна подкалиберной отделяемой головной части ракеты в обтекателе; на фиг. 4 опорно-центрирующие элементы в виде продольных упругих проставок в зазоре между головной частью и обтекателем; на фиг.5 ракета с зарядом для сброса обтекателя в виде удлиненных детонирующих зарядов, уложенных на внутренней поверхности обтекателя, общий вид; на фиг.6 донный взрыватель с дублирующим исполнительным механизмом; на фиг.7 циклограмма работы противоградовой ракеты; на фиг.8 электросхема связей исполнительного механизма донного взрывателя с элементами ракеты.

Предлагаемая противоградовая ракета состоит из ракетного двигателя с косопоставленными соплами для обеспечения гироскопической устойчивости ракеты в полете, подкалиберной головной части с полезной нагрузкой в виде шашки активного дыма, узла стыка головной части с ракетным двигателем, выполненного с возможностью их разделения на траектории, узлов самоликвидации обеих частей ракеты.

Ракетный двигатель 1 (см. фиг.1) имеет камеру сгорания, выполненную из бумажно-бакелитовой трубы 3, внутри которой помещены воспламенитель и заряд 4 твердого топлива. Сопловой блок 5 выполнен из пресс-материала типа АГ-4. Он имеет несколько расположенных по периферии сопловых отверстий 6, оси которых наклонены к плоскости, перпендикулярной продольной оси двигателя на заданный угол, все в одну и ту же сторону. Переднее дно двигателя 7 выполнено из пресс-материала типа АГ-4 и своей выпуклостью направлено внутрь камеры сгорания. Сопловой блок и дно соединены с камерой сгорания на резьбах специального профиля.

Головная часть 9 (см. фиг.1) содержит цилиндрический бумажно-бакелитовый корпус 17, который несет головной взрыватель 18. Диаметр корпуса выбран меньше диаметра корпуса ракетного двигателя. Внутри корпуса помещена шашка 21 активного дыма и воспламенительное устройство 22. Пиросостав воспламенительного устройства выходит на донный срез головной части через отверстие 23. Между шашкой активного дыма и головным взрывателем 18 установлен узел самоликвидации отделяемой на траектории головной части, включающий малый заряд ВВ 20 и капсюль-детонатор (КД) 19.

С целью повышения надежности срабатывания узла самоликвидации (см. фиг. 2) между шашкой 21 активного дыма и зарядом ВВ 20 может быть установлен дополнительный капсюль-детонатор 24 и капсюль-воспламенитель 25 лучевого действия. Последний срабатывает в конце выгорания шашки активного дыма. Это обеспечивает дополнительный, независимый от головного взрывателя 18 канал инициирования заряда ВВ 20.

Устройство стыковки подкалиберной головной части и ракетного двигателя выполнено с возможностью их разделения на траектории и включает пустотелый цилиндроконический обтекатель 8, который плотно охватывает своей горловиной корпус 17 головной части у переднего взрывателя и соединен с помощью резьбы с передним днищем ракетного двигателя, опорно-центрирующие элементы, размещенные в пространстве между головной частью и обтекателем, выполненные в виде засыпки упругих гранул, например из резины или поропласта, или в виде продольных цельных элементов 11 из тех же материалов, установленных с зазорами в окружном направлении (см. фиг.4).

Для исключения проникновения газов вышибного заряда 31 к дну отделяемой головной части в месте стыка дна с элементом 26, скрепленным с двигателем (см. фиг. 3), установлен кольцевой уплотнительный элемент 27, охватывающий корпус головной части по наружной поверхности на малую длину (3-5 мм) и скрепленный с элементом 26. Этим исключается неравномерное давление газов вышибного заряда на торцовую поверхность дна и уменьшается уровень углового возмущения, действующего на отделяемую головную часть в процессе сброса обтекателя.

Отделение ракетного двигателя от головной части на траектории обеспечивается путем сброса обтекателя 8. Узел сброса 12 содержит выполненный из пресс-материала корпус 28, в котором имеется кольцевая полость 29 с выходом в полость обтекателя через отверстие 30 перфорации. В кольцевой полости размещены пороховой вышибной заряд 31 и кольцевой воспламенитель 32. Кроме того, в корпусе имеются сквозные каналы: центральный 33 и радиальный 34, заполненные пиротехническим замедлительным составом, причем со стороны дна подкалиберной головной части на выходе центрального канала 33 замедлительный пиросостав контактирует с пиросоставом воспламенительного устройства 22 шашки активного дыма, а на выходе из радиальных каналов 34 с воспламенителем 32 вышибного заряда.

Для дробления обтекателя на достаточно мелкие элементы заданных размеров и безопасные для людей и животных при падении на землю на поверхности обтекателя выполнена насечка в виде взаимно-пересекающихся невозможных канавок 16, например продольных и поперечных кольцевых (см. фиг.1).

Возможен другой вариант исполнения узла сброса обтекателя (см. фиг.5), содержащий инициатор 35 и детонирующие удлиненные заряды (ДУЗы) с продольной кумулятивной выемкой, которые монтируются этой выемкой впритык к внутренней поверхности обтекателя. Форма отдельных элементов, на которые разделяется обтекатель при срабатывании ДУЗ, определяется схемой укладки ДУЗ. Например, в схеме укладки ДУЗ (см. фиг.5) предусмотрены поперечные передний и задний кольцевые заряды 36 и 37, соединенные продольными зарядами 38. Инициатором служит один или несколько капсюлей детонаторов, соединенных с исполнительным механизмом донного взрывателя 13.

Узел самоликвидации элементов ракеты, отделившихся от головной части, смонтирован (см. фиг. 1) на внешней стороне переднего днища 7 двигателя и включает заряд ВВ 14, капсюль-детонатор 15 и донный взрыватель 13.

Устройство донного взрывателя, в отличие от прототипа ПГИ-М, кроме подрыва заряда ВВ 14 обеспечивает также передачу в заданной последовательности исполнительных команд на поджиг шашки активного дыма 21 и срабатывание вышибного заряда 31 узла сброса обтекателя.

Донный взрыватель содержит корпус 39, механизм 40 дальнего взведения центробежного типа, капсюль-воспламенитель (КВ) 41, основную огнепроводную пиротехническую дорожку 42, выход которой контактирует с капсюлем-детонатором 15, и дополнительное ответвление огнепроводной пиротехнической дорожки 43, которое на выходе контактирует с пиротехническим замедлительным составом центрального канала 33 корпуса узла раскрытия обтекателя. При этом длины L трех огнепроводных дорожек (см. фиг.1,6) от капсюля-воспаламенителя 41 донного взрывателя соответственно до КД 15 заряда ВВ (L_41-15), воспламенителя 32 вышибного заряда узла раскрытия обтекателя (L_41-32) и воспламенителя 22 шашки активного дыма (L_41-22) находятся между собой в следующем соотношении: L_41-15>L_41-32 >L_41-22, что позволяет последовательно поджечь шашку активного дыма, задействовать инициатор узла сброса отбекателя и отделить ракетный двигатель от головной части, а затем задействовать капсюль-детонатор заряда ВВ и раздробить конструкцию отделившегося двигателя на мелкие осколки.

Для повышения надежности срабатывания элементов ракеты в донном взрывателе может быть предусмотрен дублирующий исполнительный механизм (см. фиг. 6), связанный с этими элементами. Механизм включает узел 44 дальнего взведения, капсюль-воспламенитель 45 и пиротехнические замедлительные дорожки.

На активном участке полета (при работе твердотопливного двигателя) возрастает линейная скорость движения ракеты и ее угловая скорость вращения вокруг продольной оси за счет косопоставленных сопл двигателя. Ближе к концу работы двигателя при достижении определенной величины угловой скорости вращения происходит взведение центробежного механизма 40 донного взрывателя, от которого срабатывает капсюль-воспламенитель 41 и происходит поджиг основной огнепроводной пиротехнической дорожки 42 донного взрывателя.

На фиг. 7 показана циклограмма работы противоградовой ракеты. Точка τ₁ соответствует моменту набора ракетной примерно 80% максимальной угловой скорости вращения. В этот момент происходит срабатывание центробежного механизма 40 и капсюля-воспламенителя 41 донного взрывателя 13; точка τ₂ соответствует расчетному времени достижения 10%-ной номинальной величины тяги на спаде в конце работы двигателя; точка τ₃ это момент времени срабатывания воспламенителя 32 и разрушения обтекателя, который выбирается из расчета гарантированного обнуления тяги на номинальном режиме работы двигателя. Момент поджига ВУ 22 ШАД τ₄ выбирается с опережением относительного момента разрушения обтекателя τ₃
После срабатывания вышибного заряда давление внутри обтекателя возрастает настолько, что обтекатель разрушается по насечкам на заранее заготовленные элементы, которые вместе с упругими опорно-центрирующими элементами 10, заполняющими полость обтекателя, под действием давления газов и центробежных сил разбрасываются в стороны от подкалиберной головной части. Она освобождается от удерживающих ее радиальных сил и продолжает двигаться в прежнем направлении с линейной и угловой скоростями, имевшими место до раскрытия обтекателя, в твердотопливный двигатель с донным взрывателем 39 и зарядом ВВ 14 из-за резкого возрастания лобового сопротивления воздуха (после сброса обтекателя) начинает постепенно отставать от подкалиберной головной части и терять высоту.

Поскольку длина огнепроводной дорожки L_41-22< L_41-32, то срабатывание воспламенительного устройства 22 и поджиг ШАД отделяемой подкалиберной головной части происходит до срабатывания узла раскрытия обтекателя. При этом продукты сгорания ШАД до отделения сбрасываются в атмосферу через дренажные отверстия по каналам, предусмотренным с той же целью в донном взрывателе.

Необходимая последовательность задействования инициаторов срабатывания элементов ракеты может быть осуществлена без использования в донном взрывателе пиротехнических дорожек разной длины.

Одна из возможных электрических схем с использованием в донном взрывателе электронных реле времени представлена на фиг.8.

С помощью наземного источника 46 электрической энергии дистанционно управляемых с командного пункта электроконтактных устройств 47 и 48, размещенных на пусковой установке, и электроразъемов 49 и 50 в процессе подготовки стрельб ракетами заряжаются бортовые аккумуляторы электрической энергии 51 и 52. Затем зарядка прекращается размыканием контактов 47 и 48. Производится пуск ракеты.

В процессе движения ее по направляющей пусковой установки расстыковываются электроразъемы 49 и 50. К концу работы двигателя ТРС при расчетной угловой скорости вращения, составляющей 80-90% от максимальной, срабатывает центробежный механизм электроконтактного устройства 53, и запускаются счетчики импульсов электронных реле времени 54, 55 и 56. При наборе заданного числа импульсов в электронных реле времени последовательно срабатывают электроконтактные устройства 57, 58 и 59 и производится соответственно задействование пиросредств 60, 61, 62, инициирующих срабатывание воспламенителя ШАД, затем с заданной задержкой воспламенителя вышибного заряда узла разрушения обтекателя и далее капсюля-детонатора заряда ВВ узла самоликвидации ракетного двигателя ТРС.

Полет подкалиберного снаряда сопровождается выбросом через отверстие в дне струи активного дыма, содержащего реагент, например йодистое серебро, в результате чего в облаке образуется большое число центров кристаллизации. При этом формируются мелкие градины, которые успевают растаять, и на землю выпадает дождь.

Головной взрыватель 18 подкалиберной головной части ракеты, так же как и донный взрыватель 13 имеет центробежный механизм дальнего взведения, капсюль-воспламенитель и огнепроводную пиротехническую замедлительную дорожку. Момент срабатывания дополнительно КД 19 и дополнительного заряда ВВ 20 устанавливается с помощью головного взрывателя 18 с запаздыванием по отношению ко времени окончания сгорания ШАД. В результате срабатывания КД 19 и заряда 20 корпус 17 и взрыватель 18 дробятся на мелкие неопасные осколки.

В случае отказа в срабатывании головного взрывателя предусмотрен (см. фиг.2) дополнительный канал инициирования заряда 20 от фронта горения ШАД 21 с помощью дополнительного пиротехнического усилителя 25 и дополнительного капсюля-детонатора 24 лучевого действия, установленных между зарядом ВВ 20 и ШАД 21.

Самоликвидация элементов ракетного двигателя, отделившихся от подкалиберной головной части ракеты, происходит спустя заданное время после их разделения за счет срабатывания КД 15 и заряда ВВ 14. При этом за счет выпуклости переднего дна двигателя в сторону соплового блока и относительно небольшой длины двигателя происходит разрушение корпуса двигателя на мелкие безопасные осколки.

Claims (4)

1. Противоградовая ракета, содержащая двигатель с наклонно расположенными соплами, соосную с ним головную часть, содержащую передний взрыватель и корпус, в котором установлены шашка активного дыма и воспламенитель, узел самоликвидации элементов ракеты на траектории, смонтированный на внешней стороне переднего днища ракетного двигателя и включающий заряд взрывчатого вещества, капсюль-детонатор и донный взрыватель, отличающаяся тем, что головная часть выполнена меньшего калибра, чем двигатель, а устройство стыковки двигателя с головной частью выполнено с возможностью отделения двигателя от головной части на траектории и включает пустотелый обтекатель, охватывающий своей горловиной корпус головной части у переднего взрывателя и неподвижно скрепленный своим основанием с двигателем, опорно-центрирующие элементы, размещенные в зазоре между головной частью и обтекателем, узел раскрытия обтекателя, содержащий пороховой заряд и инициатор, размещенные в полости обтекателя, при этом воспламенитель шашки активного дыма расположен у дна головной части, а между шашкой активного дыма и передним взрывателем установлен узел самоликвидации отделяемой головной части, включающий заряд взрывчатого вещества и капсюль-детонатор, который связан с исполнительным механизмом переднего взрывателя, причем воспламенитель шашки активного дыма, инициатор узла раскрытия обтекателя и капсюль-детонатор узла самоликвидации ракеты связаны с исполнительным механизмом данного взрывателя с возможностью последовательного задействования воспламенителя шашки активного дыма, инициатора узла раскрытия обтекателя и затем капсюля-детонатора узла самоликвидации ракеты.

2. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что донный взрыватель снабжен дублирующим исполнительным механизмом, который связан с воспламенителем шашки активного дыма, инициатором заряда узла сброса обтекателя и капсюлем-детонатором.

3. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что в головной части между шашкой активного дыма и дополнительным зарядом взрывчатого вещества последовательно установлены пиротехнический усилитель и капсюль-детонатор лучевого действия.

4. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что на поверхности обтекателя выполнены несквозные взаимопересекающиеся канавки.

Images