АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ СНАРЯД
ARTILLERY SHELL

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к артиллерийским снарядам, в котором для увеличения дальности полета при движении снаряда по каналу ствола аккумулируют энергию газов заснарядного пространства в накопительной камере снаряда, а после вылета снаряда из ствола за счет аккумулированной энергии удлиняют кормовую часть, придавая ей коническую форму.
Аналогом предлагаемого устройства является кормовой обтекатель конической формы, устанавливаемый на штатную кормовую часть и обеспечивающий безотрывное обтекание воздушным потоком хвостовой части снаряда. При углах конусности ≈ 20° достигается плавное обтекание конуса потоком набегающего воздуха, а при более крутых обводах происходит срыв потока. В то же время применение конической кормовой части ведет к снижению площади донного среза артиллерийского снаряда и, следовательно, к уменьшению донного сопротивления (А.А.Лебедев, Л.С.Чернобровкин «Динамика полета беспилотных летательных аппаратов»).
Вышеуказанный аналог обладает рядом недостатков:
- увеличение начальной длины снаряда;
- неэффективное использование энергии порохового заряда, обеспечивающего разгон снаряда по каналу ствола орудия.
Прототипом предлагаемого устройства является устройство для увеличения дальности полета артиллерийского снаряда путем использования телескопического удлинителя. Артиллерийский снаряд, содержащий корпус с головным и кормовым отсеками, боевой частью и устройством для повышения дальности полета, при этом устройство для повышения дальности полета выполнено в виде кормового телескопического удлинителя, который содержит полый обтекатель, жестко закрепленный на кормовом отсеке, и подвижный колпак, размещенный в нем с возможностью осевого перемещения с последующей фиксацией с помощью разжимного пружинного кольца. Полый обтекатель и колпак выполнены в виде цилиндров, сопряженных с усеченными конусами одинаковой конусности. По центру колпака расположено дроссельное устройство, соединяющее заснарядное пространство с накопительной камерой, образованной донным срезом снаряда и подвижным колпаком (патент РФ №2251068 по классу F42B 10/38 с приоритетом от 08.12.2003 г., опубл. 27.04.2005 г.).
Вышеуказанный прототип обладает рядом недостатков:
- в случае использования одного телескопического удлинителя можно получить лишь усеченный конус, что позволит снизить, а не полностью избавиться от донного сопротивления, то есть дальность полета увеличится незначительно;
- в случае использования нескольких телескопических удлинителей можно получить полный конус, однако такая конструкция значительно увеличит массу снаряда и будет обладать невысокой надежностью.
Задачей настоящего изобретения является увеличение дальности полета артиллерийского снаряда за счет улучшения аэродинамического качества путем снижения донного сопротивления путем придания в полете кормовой части снаряда формы, плавно обтекаемой набегающим потоком воздуха, без изменения штатных габаритов снаряда до выстрела и при минимальной массе трансформируемой кормовой части.
i
i cp
Поставленная задача решается таким образом, что артиллерийский снаряд, содержащий корпус с головным отсеком, боевой частью и кормовым отсеком с устройством для увеличения дальности полета, содержащим накопительную камеру и дроссельное устройство, при этом устройство для увеличения дальности полета снабжено опорным кольцом и гофрированной мембраной, внешний край которой жестко зафиксирован на опорном кольце, а в центре расположено упомянутое дроссельное устройство, при этом гофрированная мембрана выполнена с половинным перехлестом колец гофра при следующем соотношении радиальной ширины i-го гофра l к его диаметру d:
где К-коэффициент, характеризующий допустимую пластическую деформацию материала мембраны.
На фиг.1 изображен общий вид артиллерийского снаряда с устройством для увеличения дальности полета.
На фиг.2 изображен вид артиллерийского снаряда после срабатывания устройства для увеличения дальности полета.
i
i
cp
к
вн
к
вн
Снаряд содержит корпус 1 с головным 2 и кормовым 3 отсеками. В головном отсеке 2 размещена боевая часть. В кормовом отсеке 3 размещено устройство для увеличения дальности полета, выполненное в виде деформируемого хвостового обтекателя, который содержит гофрированную мембрану 4, внешний край которой жестко зафиксирован на опорном кольце 5, а в ее центре расположено дроссельное устройство 6, соединяющее заснарядное пространство 7 с накопительной камерой 8, образованной донным срезом снаряда и опорным кольцом 5. Отношение радиальной ширины гофра l; к его среднему диаметру d должно оставаться постоянным, а значение этого отношения зависит от величины допустимой пластической деформации материала гофрированной мембраны. Это связано с необходимостью обеспечения одинаковой величины деформации для всех гофров мембраны. Упомянутый в формуле коэффициент К характеризует допустимую пластическую деформацию материала мембраны и определяется по следующей зависимости: К=(1-δ), где δ - допустимое относительное удлинение материала мембраны. Значения δ (В.И.Ануфриев «Справочник конструктора-машиностроителя») составляют, например, для стали 15-0,2; для сплава ВТ1-00-0,25. Тогда для стали 15 К=0,8; для сплава ВТ1-00 К=0,75. Дроссельное устройство 6 выполнено таким образом, что не допускает быстрого истечения газа высокого давления из накопительной камеры 8 при выходе артиллерийского снаряда из ствола. Расположение дроссельного устройства по центру гофрированной мембраны 4 позволяет исключить воздействие струи газа, истекающей из накопительной камеры 8 на траекторию полета артиллерийского снаряда. Стрелками р и р показано давление газа, действующее на гофрированную мембрану 4 при ее деформировании (р - в стволе, р - при деформировании мембраны в свободном полете).
Работает артиллерийский снаряд следующим образом.
При выстреле пороховыми газами производится разгон снаряда в стволе и одновременно через дроссельное устройство 6 происходит накопление газа высокого давления в накопительной камере 8, образованной донным срезом снаряда и опорным кольцом 5. Гофрированная мембрана 4 во время нахождения снаряда в стволе под воздействием высокого уровня давления поджимается к опорному кольцу 5, поэтому для обеспечения необходимой прочности конструкции не требуется большой толщины ее стенок. После выхода снаряда из ствола давление окружающей среды (давление за донным срезом снаряда) становится значительно ниже давления газа в накопительной камере 8. За счет перепада давлений дроссельное устройство 6 начинает двигаться в осевом направлении, при этом гофрированная мембрана 4 начинает распрямляться и под действием внутреннего давления приобретает удобную для обтекания потоком воздуха форму. Расправленная гофрированная мембрана 4 за счет своей первоначальной формы в конечном итоге образует хвостовой обтекатель в виде конуса с углом наклона образующей к продольной оси 20°, это позволяет свести к минимуму донное аэродинамическое сопротивление и тем самым достичь увеличения дальности полета артиллерийского снаряда.
Использование предлагаемого устройства позволит уменьшить коэффициент полного аэродинамического сопротивления снаряда на 25-30%, что приведет к увеличению дальности полета снаряда на 15-20%. Данные показатели эффективности предлагаемого решения подтверждены результатами численного моделирования полета модернизированного артиллерийского снаряда.