ДВУХСРЕДНЫЙ РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД

Полезная модель относится к области вооружения, а именно к средствам поражения подводных целей, и может быть использована при их разработке.
Объект полезной модели представляет собой двухсредный реактивный снаряд предназначенный для поражения подводных целей, обладающий повышенной эффективностью боевого применения, дальностью и кучностью стрельбы.
Реактивные снаряды успешно применяются для решения широкого круга задач, включающего в себя в том числе поражение подводных целей. Характерным признаком реактивных снарядов является доставка полезной нагрузки к цели по воздушной траектории за счет силы тяги реактивного ракетного двигателя. Двухсредные реактивные снаряды предназначены для доставки полезной нагрузки в заданную точку по воздушной траектории с последующим функционированием под водой.
Образцом двухсредных реактивных снарядов являются реактивные глубинные бомбы. Известны реактивные глубинные бомбы, например РГБ-60 и РГБ-10, реактивные кормовые бомбы типа РКБ «Бурун» (Заболоцкий В., Костриков В. Гончие океанов. История кораблей проекта 61. - М.: Военная книга, 2005, с. 21, с. 1922; Широкорад А.В. Энциклопедия отечественного ракетного оружия, 1817-2002. Часть 2. Неуправляемые ракеты 1946-2002. М.: ACT, 2003). Реактивные глубинные бомбы представляют собой реактивный снаряд, состоящий из головной части с размещенной в ней полезной нагрузкой, ракетной части и хвостового оперения.
Задачей данного технического решения являлась доставка полезной нагрузки по воздуху в район цели, приводнение и погружение под действием гравитационных сил с последующим функционированием боевой части. Компоновочная и аэродинамическая схемы изделий-аналогов выбраны из соображений обеспечения устойчивого полета и безрикошетного приводнения при малых углах подхода к поверхности воды. Аэродинамические обводы этих изделий не являются оптимальными, что, в свою очередь, снижает эффективность боевого применения за счет малой дальности полета и низкой скорости движения под водой.
Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией двухсредного реактивного снаряда является наличие в изделиях аналогах головной части, ракетной части и хвостового оперения.
Наиболее близкой по технической сущности к полезной модели является ракета, запускаемая из трубчатой направляющей, по патенту РФ №2148778 опубликованному 10.05.2000 г.принятая авторами за прототип. Данная ракета содержит головную часть, ракетную часть и хвостовое оперение. Головная часть изделия-прототипа выполнена цилиндрической с притуплением.
Задачей технического решения прототипа было создание ракеты, обладающей повышенной устойчивостью на дозвуковых скоростях полета с возможностью безрикошетного входа в воду.
Общими признаками прототипа с предлагаемым авторами двухсредным реактивным снарядом является наличие головной части, ракетной части, хвостового оперения и притупления на головной части в форме плоского диска.
Изделие-прототип функционирует следующим образом. После запуска двигателя происходит выход снаряда из трубчатой направляющей с последующим раскрытием стабилизатора. На воздушной части траектории происходит разгон за счет силы тяги реактивного двигателя и дальнейший автономный полет на дозвуковых скоростях под действием аэродинамических и инерционных сил. При подходе к водной поверхности реактивный снаряд осуществляет безрикошетный вход в воду, обеспечиваемый выполненным на носовой части притуплением. После приводнения снаряд тормозится за счет повышенного сопротивления воды и погружается в режиме безотрывного обтекания под действием гравитационных сил. На заданной глубине происходит подрыв головной части.
Однако данная конструкция обладает рядом недостатков, таких как повышенное аэродинамическое сопротивление и вследствие этого малая дальность стрельбы, малая скорость движения на подводном участке траектории, обусловленная высоким гидродинамическим сопротивлением вследствие не оптимальности режима погружения и недостаточными характеристиками устойчивости для движения со сверхзвуковыми скоростями.
д
рч
оп
В отличие от прототипа в предлагаемом авторами двухсредном реактивном снаряде, состоящем из цилиндрической головной части, ракетной части и хвостового оперения, передний торец головной части выполнен в виде плоского диска диаметром d=(0,07-0,08)L с плавным переходом к цилиндрической части по оживальной образующей, ракетная часть обнижена до диаметра d=(0,7-0,9)D, а хвостовое оперение расположено на удалении x=(0,45-0,55)L от центра масс снаряда, при этом переход от головной части к ракетной выполнен каскадом в виде 3-5 конических понижений с углом полураствора конуса γ=5-30° каждый, где L - длина снаряда, D - диаметр Миделевого сечения снаряда.
Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существующих признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Задачей предполагаемой полезной модели является повышение дальности стрельбы и эффективности боевого применения снаряда за счет оптимизации аэродинамических обводов и обеспечения оптимальных параметров движения на воздушном и подводном участках траектории.
д
рч
оп
Указанный технический результат достигается тем, что в двухсредном реактивном снаряде, состоящем из цилиндрической головной части, ракетной части и хвостового оперения, передний торец головной части выполнен в виде плоского диска диаметром d=(0,07-0,08)L с плавным переходом к цилиндрической части по оживальной образующей, ракетная часть обнижена до диаметра d=(0,7-0,9)D, а хвостовое оперение расположено на удалении x=(0,45-0,55)L от центра масс снаряда, при этом переход от головной части к ракетной выполнен каскадом, в виде 3-5 конических понижений с углом полураствора конуса γ=5-30° каждый, где L - длина снаряда, D - диаметр Миделевого сечения снаряда.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между деталями двухсредного реактивного снаряда позволяют, в частности, за счет выполнения:
д
д
д
д
переднего торца головной части в виде плоского диска диаметром d=(0,07-0,08)L с плавным переходом к цилиндрической части по оживальной образующей повысить скорость движения снаряда на воздушном и подводном участках траектории за счет снижения сопротивления среды. Выполнение переднего торца снаряда в виде плоского диска диаметром d=(0,07-0,08)L позволит повысить скорость движения на подводном участке траектории за счет обеспечения кавитационного режима обтекания, который по сравнению с режимом сплошного обтекания обеспечивает пониженное сопротивление. Плавный переход от переднего торца к цилиндрической головной части по оживальной образующей снижает аэродинамическое сопротивление на воздушном участке траектории. Выполнение плоского диска диаметром d меньше 0,07L недопустимо, так как не обеспечивает образование каверны размером, достаточным для нахождения в ней всего снаряда, в результате чего хвостовая часть снаряда взаимодействует с потоком воды, создавая повышенное сопротивление. Увеличение диаметра d плоского диска более 0,08L на подводном участке не оказывает влияния на достигаемый положительный эффект, однако на воздушном участке траектории окажет негативное влияние, выраженное в увеличении аэродинамического сопротивления, тем самым приводя к снижению дальности;
рч
рч
рч
ракетной части обниженой до диаметра d=(0,7-0,9)D снизить аэродинамическое сопротивление на воздушном участке траектории, тем самым повысить характеристики дальности стрельбы. Уменьшение диаметра ракетной части позволяет снизить донное сопротивление, тем самым повышая дальность полета. Выполнение ракетной части диаметром d больше 0,9D нецелесообразно, тат как не приводит к существенному снижению донного сопротивления. Уменьшение диаметра ракетной части d менее 0,7D недопустимо, так как при сохранении общего объема и массы топлива ракетной части уменьшение диаметра приводит к увеличению ее дины, что негативно проявляется в виде увеличения изгибных и нутационных колебаний на воздушной траектории, в следствие чего происходит снижение дальности и кучности стрельбы;
оп
оп
оп
хвостового оперения, расположенного на удалении x=(0,45-0,55)L от центра масс снаряда обеспечить повышенную устойчивость при движении на траектории с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями. Выполнение хвостового оперения на удалении менее x=0,45L недопустимо, так как приведет к снижению устойчивости, увеличению изгибных и нутационных колебаний, и вследствие этого к снижению дальности и кучности стрельбы. Выполнение хвостового оперения на удалении более x=0,55L нецелесообразно, так как устойчивость будет избыточна и на полет по баллистической траектории влияния не окажет;
перехода от головной части к ракетной каскадом в виде 3-5 конических понижений с углом полураствора конуса γ=5-30° каждый снизить аэродинамическое сопротивление путем плавного смыкания потока, исключения возникновения зон разряжения и снижения турбулентности. Выполнение перехода от головной части к ракетной с количеством каскадов менее 3 или с углами конических понижений более γ=30° не позволит плавно смыкать поток на обнижениях, что в приводит в появлению зон разряжения и турбулентности, и тем самым к увеличению аэродинамического сопротивления и снижению дальности. Увеличение количества каскадов более 5 и уменьшение углов конического понижения менее γ=5° нецелесообразно, так как не приводит к существенным изменениям в обтекании воздушным потоком каскадных понижений и ракетной части.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид двухсредного реактивного снаряда, а на фиг. 2 - его функционирование на подводном участке траектории.
д
рч
оп
Двухсредный реактивный снаряд состоит из цилиндрической головной части 1, ракетной части 2 и хвостового оперения 3. Передний торец головной части 1 выполнен в виде плоского диска 4 диаметром d с плавным переходом к цилиндрической части по оживальной образующей 5. Ракетная часть 2 обнижена до диаметра d. Хвостовое оперение 3 расположено на удалении х от центра масс снаряда 6. Переход от головной части 1 к ракетной части 2 выполнен в виде каскадного понижения А, состоящего из 3-5 конических понижений 7 с углом полураствора конуса γ.
Предлагаемый двухсредный реактивный снаряд функционирует следующим образом.
оп
После выхода из направляющей снаряд под действием реактивной силы разгоняется и движется по баллистической траектории в направлении цели под действием аэродинамических и инерционных сил. За счет выполнения плавного перехода от плоского диска 4 к цилиндрическому корпусу головной части 1 по оживальной образующей 5 происходит снижение аэродинамического сопротивления на воздушном участке траектории. Воздушный поток, обтекая цилиндрическую головную часть 1, благодаря каскадному обнижению А, выполненному в виде 3-5 конических понижений 7, плавно без образования зон разряжения и турбулентности перетекает на ракетную часть 2, что также приводит к снижению сопротивлния. Аэродинамическая сила донного сопротивления также снижается за счет уменьшения диаметра ракетной части 2. Удаление хвостового оперения 3 от центра масс снаряда 6 на расстояние х позволяет создать стабилизирующий момент, величина которого достаточна для обеспечения устойчивого движения на воздушном участке траектории во всем полетном диапазоне скоростей. При встрече с водной поверхностью 8 двухсредный реактивный снаряд переходит в режим кавитационного обтекания, который обеспечивается притуплением в форме плоского диска 4 на переднем торце головной части 1 снаряда. Созданная в результате обтекания диска 4 каверна 9 полностью вмещает в себя реактивный снаряд, тем самым обеспечивая повышенную скорость движения на подводном участке траектории.
Таким образом, реализация предложенных технических решений позволяет за счет снижения аэродинамического сопротивления повысить дельность стрельбы за счет повышения устойчивости движения повысить кучность стрельбы и за счет повышенной скорости движения на подводном участке траектории повысить боевую эффективность.
Указанный положительный эффект подтвержден летно-конструкторскими испытаниями образцов двухсредных реактивных снарядов, выполненных в соответствии с предполагаемой полезной моделью.
В настоящее время разработана рабочая конструкторская документация, изготовлена партия двухсредных реактивных снарядов предлагаемой конструкции.