ОТДЕЛЯЕМЫЙ ПОДВОДНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ РЕАКТИВНОГО СНАРЯДА

Полезная модель относится к области вооружения, а именно к средствам поражения подводных целей, и может быть использована при разработке противолодочных реактивных систем.
Объект полезной модели представляет собой отделяемый подводный модуль для реактивного снаряда, предназначенный для поражения подводных целей, обладающий повышенной эффективностью, устойчивостью, надежностью функционирования и малым временем стабилизации после приводнения.
Борьба с подводными лодками противника является одной из наиболее актуальных задач при разработке средств поражения морского базирования. Традиционно поражение подводных лодок велось при помощи торпед. Однако при торпедной атаке с большой дистанции, существует высокая вероятность ее обнаружения и возможность уничтожения или постановки помех, что существенно снижает эффективность боевого применения. В связи с этим широкое применение нашли системы, позволяющие доставлять средство поражения в район цели по воздуху. К таким системам, например, относятся реактивные глубинные бомбы типа «Альфа» (США), МК-54 (Франция), «Бофорс» (Швеция) (см. Морской сборник. - М.: Изд. ВМС СССР, 1975, №6), состоящие из корпуса с зарядом взрывчатого вещества, обниженной кормовой части с твердотопливной двигательной установкой и хвостового оперения, принятые авторами за аналоги.
Задачей технических решений, реализованных в изделиях-аналогах, являлось создание боеприпаса, обладающего возможностью его доставки в район цели по воздушной баллистической траектории с последующим функционированием на подводном участке траектории с целью поражения подводных объектов. При этом отсутствие возможности отделения подводного модуля от воздушного носителя приводит к тому, что реактивный снаряд не может обладать оптимальными аэродинамическими обводами, обеспечивающими наилучшие параметры движения как в воздушной, так и в водной среде. Кроме того, высокая скорость при приводнении приводит к необходимости упрочнения конструкции и соответственно ее утяжелению, что, в свою очередь, приводит к снижению дальности поражения целей.
Общими признаками с предлагаемым отделяемым подводным модулем для реактивного снаряда являются наличие корпуса, сужающейся кормовой части и хвостового оперения.
Известна так же ракета 89Р комплекса РПК-5 «Ливень» (см. Обозрение Армии и Флота, 2007 г., №1), в состав которой входит отделяемый подводный модуль, принятый авторами в качестве прототипа. Данный отделяемый подводный модуль состоит из корпуса, сужающейся кормовой части и хвостового оперения.
Задачей данного технического решения являлось создание отделяемого подводного модуля для реактивного снаряда, испытывающего пониженные перегрузки при приводнении и обладающего оптимальными аэродинамическими характеристиками, позволяющими обеспечить максимальную скорость движения на подводном участке и высокую эффективность поражения маневренных подводных целей.
Общими признаками с предлагаемым авторами отделяемым подводным модулем для реактивного снаряда являются наличие в прототипе корпуса, сужающейся кормовой части и хвостового оперения.
Отделяемый подводный модуль, принятый за прототип, функционирует следующим образом. Доставленный реактивным снарядом-носителем в район цели подводный модуль отделяется от носителя и тормозится, например, за счет ввода парашютной системы, совершая мягкое приводнение (без существенных осевых перегрузок, характерных для входа в воду при стрельбе без разделения). После приводнения отделяемый подводный модуль переходит в боевой режим и начинает движение в сторону цели. Обладая хорошо обтекаемой формой, подводный модуль испытывает минимальное сопротивление, что позволяет ему максимально быстро поразить подводную цель. Однако особенности компоновки при размещении подводного модуля в составе реактивного снаряда не позволили выполнить хвостовое оперение на сужающейся кормовой части выступающим за калибр. В связи с этим для обеспечения потребного запаса статической устойчивости необходимо смещение центра тяжести подводного модуля к его носовой части, что, в свою очередь, приводит к необходимости облегчения кормовой части, то есть к уменьшению веса размещаемой полезной нагрузки.
a
В отличии от прототипа, в предлагаемом авторами отделяемом подводном модуле для реактивного снаряда, состоящем из корпуса, сужающейся кормовой части и хвостового оперения с лопастями, лопасти хвостового оперения выполнены раскрывающимися с осями складывания, расположенными под углом γ=15-20° к оси изделия в плоскостях, проходящих через ось изделия и соответствующие оси складывания лопастей, а на сужающейся кормовой части выполнено ступенчатое обнижение глубиной =(0,005-0,03)d,  при этом хвостовое оперение расположено за обнижением на удалении
где d - калибр отделяемого подводного модуля, м;
2
ν - кинематическая вязкость воды при нормальной температуре (20°С), м/с;
уст
V - установившаяся скорость движения отделяемого подводного модуля на подводном участке траектории, м/с.
Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существующих признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание отделяемого подводного модуля для реактивного снаряда, обладающего повышенной эффективностью, устойчивостью и надежностью функционирования с малым временем стабилизации после приводнения.
a
Указанный технический результат достигается тем, что в отделяемом подводном модуле для реактивного снаряда, содержащем корпус, сужающуюся кормовую часть и хвостовое оперенье с лопастями, лопасти хвостового оперения выполнены раскрывающимися, с осями складывания, расположенными под углом γ=15-20° к оси изделия в плоскостях, проходящих через ось изделия и соответствующие оси складывания лопастей, а на сужающейся кормовой части выполнено ступенчатое обнижение глубиной =(0,005-0,03)d, при этом хвостовое оперение расположено за обнижением на удалении
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между деталями отделяемого подводного модуля позволяют, в частности, за счет выполнения:
- лопастей хвостового оперения раскрывающимися, с осями складывания, расположенными под углом γ=15-20° к оси изделия в плоскостях, проходящих через ось изделия и соответствующие оси складывания лопастей, обеспечить малое время стабилизации после приводнения и повышенную устойчивость отделяемого подводного модуля на подводном участке траектории. Выполнение лопастей хвостового оперения раскрывающимся после приводнения позволяет существенно увеличить размах оперения, что приводит к увеличению запаса статической устойчивости отделяемого подводного модуля, а следовательно его более устойчивому движению. При этом максимальный стабилизирующий момент необходим непосредственно после приводнения, когда подводный модуль движется с высокой скоростью, углами атаки и угловыми скоростями, стремящимися его опрокинуть. Таким образом, после приводнения необходимо максимально быстро раскрыть хвостовое оперение. Выполнение оси складывания лопастей под утлом γ=15-20° к оси изделия позволяет максимально быстро производить раскрытие оперения благодаря тому, что водная среда не препятствует движению лопасти в процессе раскрытия, а, наоборот, помогает этому раскрытию за счет обтекания лопасти с углом атаки на ней. Уменьшение угла оси складывания менее 15° приводит к потере достигаемого положительного эффекта, а увеличение более 20° ведет к существенному росту нагрузок, воспринимаемых механизмом раскрытия лопасти и, как следствие к его утяжелению;
a
a
a
- ступенчатого обнижения на сужающейся кормовой части глубиной =(0,005-0,03)d, производить разворот потока, тем самым создавая наиболее эффективный режим обтекания кормовой части и оперения при сокращении длины сужающейся кормовой части. Выполнение корпуса подводного модуля без механизма принудительного разворота потока требует профилирования кормовой части таким образом, чтобы не возникало отрывных течений. В результате кормовая часть имеет плавное сужение на большой длине, что приводит к сокращению внутреннего объема и уменьшению массы полезной нагрузки. Применение ступенчатого обнижения, обеспечивающего разворот потока на кормовой части, позволяет при сохранении параметров ее обтекания существенно сократить длину сужающейся части, за счет чего увеличить длину цилиндрической части при сохранении общих габаритных размеров и, соответственно, увеличить массу полезной нагрузки, размещенной на борту подводного модуля, а следовательно, повысить эффективность. Выполнение ступенчатого обнижения глубиной =(0,005-0,03)d приводит к созданию зоны разрежения и, как следствие, к развороту потока. Уменьшение глубины <0,005d не создает ожидаемого эффекта, а увеличение более 0,03d приводит к существенному увеличению донного сопротивления за обнижением и потере скорости движения;
- хвостового оперения за обнижением на удалении  обеспечить наилучшие условия обтекания оперения с целью формирования стабилизирующего момента. Увеличение расстояния  более  является нежелательным, так как влияние разворота потока на характер обтекания лопастей оперения существенно снижается. Уменьшение расстояния  менее  не внесет существенных изменений в картину обтекания оперения, но приведет к усложнению конструкции складывающегося оперения ввиду необходимости его размещения на большем диаметре корпуса.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид отделяемого подводного модуля для реактивного снаряда на участке автономного движения (после раскрытия лопастей), а на фиг. 2 общий вид отделяемого подводного модуля после приводнения (лопасти оперения закрыты).
a
Отделяемый подводный модуль состоит из корпуса 1, сужающейся кормовой части 2 и хвостового оперения 3. Лопасти 4 хвостового оперения 3 выполнены раскрывающимся, с осями складывания 5, расположенными под углом γ к оси изделия. На сужающейся кормовой части 2 выполнено ступенчатое обнижение 6 глубиной . А хвостовое оперение 3 находится на расстоянии  от обнижения 6.
Предлагаемый отделяемый подводный модуль для реактивного снаряда работает следующим образом. После доставки отделяемого подводного модуля в район цели и приводнения начинается участок его автономного движения, устойчивость на котором обеспечивает раскрывающееся хвостовое оперение 3, расположенное на сужающейся кормовой части 2. Лопасти 4 оперения 3 установлены на оси складывания 5 под углом γ к оси изделия. При этом в процессе обтекания лопастей 4, находящихся в сложенном положении под углом атаки γ (фиг. 2), на них индуцируется нормальная сила, направленная в сторону раскрытия. После раскрытия лопастей 4 хвостового оперения 3 они выполняют функцию стабилизатора, обеспечивая устойчивое движение на подводном участке траектории. Наилучший характер обтекания, а следовательно, наибольший стабилизирующий момент при этом реализуется при развороте потока на обнижении 6. Разворот потока обеспечивает безотрывное обтекание сужающейся кормовой части малого удлинения 2 и лопастей 4 хвостового оперения 3.
Организация быстрого и надежного раскрытия лопастей оперения, а также их гарантированное безотрывное обтекание с формированием максимального стабилизирующего момента при малой длине сужающейся кормовой части позволяют повысить эффективность, устойчивость и надежность функционирования отделяемого подводного модуля.
На основе предлагаемой полезной модели разработана конструкторская документация, изготовлена партия отделяемых подводных модулей, при испытании которой получен указанный технический результат.