RU2123659C1

RU2123659C1 - Guided missile

Info

Publication number: RU2123659C1
Application number: RU97114644A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Катуркин; К.К. Лопатин; А.Н. Пауков
Original assignee: Конструкторское бюро приборостроения
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 1998-12-20

Abstract

FIELD: rocket weaponry. SUBSTANCE: body of missile houses control elements, power supply unit with thermoelectric cells and gyroscope. Case of power supply unit is fabricated in the form of clip from material with high thermal conductivity and has sockets where thermoelectric cells and gyroscope are installed. Cells are installed in sockets without clearance and are uniformly arranged around socket with gyroscope. Guaranteed clearance exists between clip and body of missile in zone of placement of cells. EFFECT: increased accuracy and stability of operation of guided missile at low temperatures thanks to heating up of gyroscope by heat released with functioning of missile. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборонной технике, а конкретно к управляемым реактивным снарядам (УРС) и управляемым ракетам (УР). The invention relates to defense technology, and in particular to guided missiles (URS) and guided missiles (UR).

Известно, что характеристики точности и надежности УРС и УР в большей степени зависят от работы их автопилотов и, в первую очередь, их гироскопов. В современных образцах УРС и УР с относительно малым полетным временем (до 1 мин) используются импульсные гироскопические приборы, работающие на выбеге предварительно раскрученного до больших оборотов ротора. Известно, что время работы таких приборов, их точность и надежность во многом зависят от величины и стабильности моментов трения в их подшипниковых опорах. Поскольку современные УРС и УР должны обеспечивать надежную работу в диапазоне температур от +60^oC до -60^oC, а вязкость приборных масел, применяемых для смазки шарикоподшипников, меняется в интервале указанных температур в десятки раз, обеспечение стабильности выходных характеристик гироскопов при этих температурах является трудной механической задачей, особенно при предельно низких температурах. К примеру: широко распространенное приборное масло 132-08 ГОСТ 18375-75 в диапазоне температур от +20^oC до -50^oC меняет показатель вязкости в 40-50 раз, а при температуре -60^oC приближается к точке замерзания, соответственно моменты трения подшипников, смазанных маслом, могут изменяться в таких условиях самым непредсказуемым образом, особенно, если в подшипники попадает пыль и влага. Для повышения стабильности характеристик гироскопов при работе УРС и УР на предельно низких эксплуатационных температурах в ряде зарубежных образцов ракетной техники производится подогрев гироскопов с помощью специальных устройств, например подогрев гироскопа, патент США N 4448086, кл. G 01 C 19/04 от 15.05.84 г., осуществляемый с помощью нагрева жидкости, залитой между двумя оболочками, в которых установлен гироскоп. Это техническое решение позволяет улучшить условия работы гироскопа при низких эксплуатационных температурах, но приводит к нерациональному использованию внутреннего объема УРС, так как в результате введения специальных устройств для размещения подогревающей жидкости (специальный герметичный кожух с двумя оболочками) и для ее подогрева (специальный подогреватель), увеличиваются собственные габариты гироскопического прибора, его масса, что снижает возможность увеличить эффективную массу УРС (например: его боевую часть) при прочих равных условиях.It is known that the accuracy and reliability characteristics of URS and SD are more dependent on the operation of their autopilots and, above all, their gyroscopes. In modern models of URS and UR with a relatively short flight time (up to 1 min), pulsed gyroscopic devices are used that operate on a coast that is previously untwisted to high revolutions of the rotor. It is known that the operating time of such devices, their accuracy and reliability largely depend on the magnitude and stability of the friction moments in their bearing bearings. Since modern URS and UR must ensure reliable operation in the temperature range from +60 ^o C to -60 ^o C, and the viscosity of the instrument oils used to lubricate ball bearings varies by tens of times in the range of these temperatures, ensuring the stability of the output characteristics of gyroscopes at these temperatures is a difficult mechanical task, especially at extremely low temperatures. For example: the widespread instrument oil 132-08 GOST 18375-75 in the temperature range from +20 ^o C to -50 ^o C changes the viscosity index by 40-50 times, and at a temperature of -60 ^o C it approaches the freezing point, respectively, the moments The friction of bearings lubricated with oil can change in such conditions in the most unpredictable way, especially if dust and moisture get into the bearings. To increase the stability of the characteristics of gyroscopes during operation of the URS and UR at extremely low operating temperatures, a number of foreign rocket technology models use the heating of gyroscopes using special devices, for example, heating a gyroscope, US patent N 4448086, cl. G 01 C 19/04 from 05/15/84, carried out by heating a liquid poured between two shells in which a gyroscope is installed. This technical solution allows to improve the working conditions of the gyroscope at low operating temperatures, but leads to the irrational use of the internal volume of the URS, because as a result of the introduction of special devices to accommodate the heating fluid (a special sealed casing with two shells) and for heating it (a special heater), the own dimensions of the gyroscopic device and its mass increase, which reduces the ability to increase the effective mass of URS (for example: its warhead), with other factors conditions.

В других образцах УРС и УР с целью упрощения конструкции ограничивается диапазон минусовых температур боевого использования. Например, во французской противотанковой УР "Акра" (см. А.Н.Латухин. "Противотанковое вооружение". Военное из-во МО СССР, М. 1974 г., стр.230-235), содержащий корпус, элементы управления, блок электропитания с термоэлектробатареями, гироскоп, диапазон боевого использования ограничен температурой -30^o, что является существенным недостатком ракеты, поскольку ограничивается ее использованием в полярных условиях, а также требуется значительная выдержка ракеты (с целью выравнивания ее температуры по отношению к окружающей среде) перед боевым использованием после транспортирования авиацией и десантирования (из-за охлаждения после длительного полета на больших высотах в транспортных отсеках боевых самолетов температура ракеты может доходить до -60^oC).In other samples of URS and UR, in order to simplify the design, the range of minus temperatures of combat use is limited. For example, in the French anti-tank missile defense "Akra" (see A.N. Latukhin. "Anti-tank weapons". Military from the Ministry of Defense of the USSR, M. 1974, pp. 230-235), containing the case, controls, unit power supply with thermoelectric batteries, a gyroscope, the range of combat use is limited to -30 ^o , which is a significant drawback of the rocket, since it is limited to its use in polar conditions, and a significant exposure of the rocket is required (in order to equalize its temperature with respect to the environment) before combat use after transportation by aircraft and landing (due to cooling after a long flight at high altitudes in the transport compartments of combat aircraft, the temperature of the rocket can reach -60 ^o C).

Целью предлагаемого технического решения является повышение точности и стабильности работы УРС при предельно низких эксплуатационных температурах (до -60^oC) путем подогрева гироскопа за счет рационального использования тепла, выделяемого при функционировании УРС.The aim of the proposed technical solution is to increase the accuracy and stability of the URS at extremely low operating temperatures (up to -60 ^o C) by heating the gyroscope due to the rational use of heat generated during the functioning of the URS.

Для этого в УРС, содержащем корпус, элементы управления, блок электропитания с термоэлектробатареями, гироскоп, корпус блока электропитания выполнен в виде обоймы из высокотеплопроводного материала, в гнездах которой без зазора установлены термоэлектробатареи, размещенные равномерно вокруг центрального гнезда, в котором установлен гироскоп, при этом между обоймой и корпусом снаряда в зоне расположения батарей выполнен гарантированный зазор. На фиг. 1, 2, 3 изображен УРС и его отдельные элементы. Внутри корпуса 1 установлены элементы управления в виде рулевого привода 2 и электронный аппаратуры управления 3. Блок электропитания выполнен в виде обоймы 4 с гнездами 5 и 6. В центральном гнезде 5 соосно оси снаряда установлен гироскоп 7, а вокруг него, равномерно в гнездах 6 размещены термоэлектробатареи 8. Обойма блока электропитания выполнена из алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью, при этом для обеспечения хорошей теплопередачи тепла, образующегося при работе термоэлектробатарей, на корпус гироскопа через обойму батареи установлены в обойму без зазора на клее ВК-9 с наполнителем в виде алюминиевого порошка. Между корпусом снаряда и обоймой, в зоне расположения термоэлектробатарей, выполнен гарантированный зазор "а", что уменьшает распределение тепла, выделяемого при работе термоэлектробатарей на корпус снаряда. To this end, in an URS containing a housing, controls, an electrical power unit with thermoelectric batteries, a gyroscope, an electric power supply housing is made in the form of a cage of highly thermally conductive material, in the slots of which thermoelectric batteries are installed without a gap, placed evenly around the central socket in which the gyroscope is installed, while a guaranteed clearance is made between the clip and the shell of the projectile in the battery location zone. In FIG. 1, 2, 3 depicts the URS and its individual elements. Inside the housing 1, control elements are installed in the form of a steering gear 2 and electronic control equipment 3. The power supply unit is made in the form of a clip 4 with sockets 5 and 6. In the central socket 5, a gyroscope 7 is installed coaxially to the axis of the projectile, and around it, evenly placed in sockets 6 thermoelectric batteries 8. The holder of the power supply unit is made of aluminum alloy having high thermal conductivity, while ensuring good heat transfer of heat generated during operation of thermoelectric batteries to the gyroscope body through the holder batteries are installed in a clip without a gap on VK-9 glue with a filler in the form of aluminum powder. Between the shell of the projectile and the holder, in the zone of thermoelectric batteries, a guaranteed clearance "a" is made, which reduces the distribution of heat generated during the operation of thermoelectric batteries on the shell of the projectile.

Такое техническое выполнение позволяет в значительной степени повысить точность и стабильность параметров гироскопа в составе УРС при функционировании на предельно низких эксплуатационных температурах (-50^o ± 10^oC) без применения специальных устройств, подогрева гироскопа, увеличения габаритов и массы гироскопа.This technical implementation can significantly improve the accuracy and stability of the gyroscope parameters in the URS when operating at extremely low operating temperatures (-50 ^o ± 10 ^o C) without the use of special devices, heating the gyroscope, increasing the size and weight of the gyroscope.

По циклограмме функционирование УРС начинается с поджига электровоспламенителей термоэлектробатарей 8 блока электропитания при старте УРС, при этом температура расплава при термореакции внутри батарей 8 в течение нескольких секунд достигает 500-600^oC, а температура стенок батарей до 150-200^oC. Тепловая энергия через стенки батарей и обоймы 4 передается на гироскоп 7 и его подшипники, чему способствует выполненные обоймы из высокотеплопроводного материала (алюминиевого сплава), установка термобатарей без зазора в гнездах 6 обоймы и равномерное расположение батарей вокруг гнезда 5, в котором установлен гироскоп. Выполнение гарантированного зазора "а" между корпусом 1 снаряда и обоймой в зоне расположения термоэлектробатарей (на их длине) позволяет сконцентрировать выделяемое тепло на корпусе гироскопа, устраняя при этом рассеивание тепла на корпусе снаряда. При такой конструкции обойма выполняет роль обогревающего гироскоп радиатора, при этом температура в подшипниковых опорах гироскопа поднимается на 30-35^oC выше температуры снаряда (что соответствует -25 ...-30^oC при функционировании на -60^oC), вязкость смазки в подшипниках гироскопа при этом уменьшается примерно в 20 раз (по сравнению с -50^oC). Это приводит к стабилизации и значительному снижению моментов трения в опорах гироскопа и, как следствие этого, увеличению точности и стабильности его работы в составе УРС.According to the sequence diagram, the operation of the URS starts with the ignition of the electric igniters of the thermoelectric batteries 8 of the power supply unit at the start of the URS, while the melt temperature during the thermoreaction inside the batteries 8 reaches 500-600 ^o C and the temperature of the walls of the batteries up to 150-200 ^o C. the walls of the batteries and clips 4 are transferred to the gyroscope 7 and its bearings, which is facilitated by the made clips of highly heat-conducting material (aluminum alloy), the installation of thermal batteries without a gap in the slots 6 of the clip and evenly Battery arrangement around the socket 5 in which a gyroscope. Fulfillment of the guaranteed gap “a” between the shell 1 of the projectile and the holder in the zone of thermoelectric batteries (along their length) allows you to concentrate the generated heat on the gyroscope, while eliminating heat dissipation on the shell of the projectile. With this design, the cage acts as a heating radiator for the gyroscope, while the temperature in the bearing supports of the gyroscope rises 30-35 ^o C above the projectile temperature (which corresponds to -25 ...- 30 ^o C when operating at -60 ^o C), the viscosity of the lubricant in the bearings of the gyroscope, this decreases by about 20 times (compared with -50 ^o C). This leads to stabilization and a significant decrease in the friction moments in the gyroscope bearings and, as a result of this, to an increase in the accuracy and stability of its operation as part of the URS.

Экспериментальные исследования опытных образцов предлагаемого технического решения при предельно низких температурах (до -60^oC) показали повышение точности гироскопов в составе УРС примерно в 1,5-2 раза и стабилизацию величины времени их работы при одновременном его увеличении примерно на 10-15%.Experimental studies of prototypes of the proposed technical solution at extremely low temperatures (up to -60 ^o C) showed an increase in the accuracy of gyroscopes in the composition of the URS approximately 1.5-2 times and stabilization of their operating time while increasing it by about 10-15%.

В ближайшем будущем предложенное техническое решение найдет применение на одном из разрабатываемых образцов УРС. In the near future, the proposed technical solution will find application on one of the developed models of URS.

Claims

A guided projectile containing a housing, controls, an electrical power unit with thermoelectric batteries, a gyroscope, characterized in that the electric power unit housing is made in the form of a cage of highly conductive material with sockets in which thermoelectric batteries and a gyroscope are installed, while the batteries are installed in the nests without a gap and placed evenly around the slot with a gyroscope, and between the clip and the shell of the projectile in the area of the batteries there is a guaranteed gap.