Управляемый артиллерийский снаряд
GUIDED ARTILLERY PROJECTILE

Изобретение относится к управляемым артиллерийским снарядам с приемопередающим устройством, размещенным в хвостовой части снаряда и закрытым от воздействия газов метательного заряда сбрасываемым на траектории поддоном.
Известен управляемый артиллерийский снаряд (патент FR №2665763 от 14.02.1992, МПК. F42B 10/38), содержащий корпус, приемопередающее устройство и отделяемый поддон, который используется для защиты элементов снаряда от воздействия пороховых газов метательного заряда. Отделение поддона происходит за счет воздействия газов, образующихся при выстреле снаряда из ствола, после чего открывается приемопередающее устройство снаряда, обеспечивающее прохождение команд на борт снаряда из источника управления.
Недостатком данной конструкции является то, что при эксплуатация снаряда в широком диапазоне температур от -50°С до +60°С в пиках диапазона велик разброс импульсных характеристик пиротехнических элементов, это может привести к запаздыванию или преждевременному сходу поддона, что приведет к повреждению приемопередающего устройства снаряда. Также есть вероятность выхода из строя пиротехнических элементов, что приведет к не сходу поддона и отказу изделия. К недостаткам еще можно отнести высокую задымленность при сгорания пиротехнических элементов и метательного заряда в области оптического приемопередающего устройства.
Известен управляемый артиллерийский снаряд (патент RU №2096733 от 20.11.1997, МПК F42B 14/06) взятый нами в качестве прототипа. Данный снаряд содержит корпус, закрывающий стабилизаторы и приемопередающее устройство, поддон и поршень, отделяемые пороховыми газами.
К недостаткам вышеописанной конструкции можно отнести жестко связанный с поддоном поршень по средствам пружинной стяжки. При выходе снаряда из ствола и сбросе поддона, пороховые газы и не сгоревшие частицы пороха могут повредить оптическую составляющую приемопередающего устройства, что в итоге приведет или к падению изделия в ближней зоне или к появлению ложной команды в контуре управления изделия и падению в дальней зоне.
Общим недостатком представленных технических решений является высокая вероятность выхода из строя оптической составляющей контура управления снаряда в ближней зоне пуска.
Задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение является защита приемопередающего устройства снаряда от продуктов сгорания, в том числе от несгоревших частиц метательного заряда, после схода поддона, а также повышение вероятности безотказной работы контура управления снаряда, при различных температурах окружающей среды.
Поставленная задача решается управляемым артиллерийским снарядом, содержащий корпус, закрывающий стабилизаторы и приемопередающее устройство, а также поддон и поршень, отделяемые пороховыми газами, где новым является то, что на кормовой части снаряда выполнено цилиндрическое обнижение, на котором с образованием ходовой посадки с упором в оси стабилизаторов установлен поршень, при этом на наружной поверхности поршня со стороны поддона выполнен один или несколько элементов жесткости, смещенные относительно продольной оси снаряда и симметричные относительно плоскости, проходящей через продольную ось снаряда.
Вариантное исполнение данного решения с одним элементом жесткости характерно для конструкции с поршнем со сферическим дном, которая используется в орудиях высокой баллистики, для которых характерны значительное давление в заснарядном пространстве. Благодаря такому исполнению исключается появление в области элемента жесткости напряжений соизмеримых с пределом текучести материала при движении снаряда по каналу ствола, и тем самым обеспечивается появление опрокидывающего момента при выходе снаряда из ствола орудия, вследствие резкого падения давления в заснарядном пространстве.
Вариантное исполнение данного решения с несколькими элементами жесткости характерно для конструкции с поршнем плоским дном, которая используется в орудиях низкой баллистики, для которых характерны низкое давление газов в заснарядном пространстве. Благодаря такому исполнению деформация в области элемента жесткости остается в пределах упругих свойств материала для создания опрокидывающего момента при резком падении давления заснарядном пространстве при выходе снаряда из ствола орудия.
В одном исполнении поршень выполнен в виде цилиндра с плоским дном, на котором сформированы радиальные ребра, сужающиеся по высоте в направлении от дна поршня к его вершине, а каждый элемент жесткости выполнен в виде бобышки, пересекающей ребро. Бобышки размещены не менее чем в двух соседних ребрах. В случае размещения бобышек на одном ребре происходит неравномерная деформация дна поршня в области пересечения элемента жесткости с дном, что приводит к образованию зоны концентрации напряжения, а это в свою очередь приводит к разрушению поршня. В частных случаях бобышки выполняются цилиндрическими.
В других вариантах поршень выполнен в виде тонкостенной цилиндрической оболочки, сопряженной радиусами со сферическим дном и в зоне сопряжения тонкостенной цилиндрической оболочки со сферическим дном размещены элементы жесткости. При этом сопряжение цилиндрической части со сферическим дном осуществляется за счет особого способа технологии изготовления поршня (штамповки), и основным требованием, предъявляемым к данному сопряжению является выполнение поперечного сечения места сопряжения постоянной толщины по всему поршню. Каждый элемент жесткости выполнен в виде направленного к кормовой части снаряда углубления. Углубление выполнено в плане в форме трапеции.
При этом для обоих вариантов характерно, что площадь элемента жесткости составляет 0,03…0,065 площади поршня. В случае выполнения элемента жесткости площадью менее 0,03 площади поршня, упругих свойств материала, из которого они выполнены, будет недостаточно для создания опрокидывающего момента, а в случае выполнения элемента жесткости площадью более 0,065 площади поршня возможно образование зон концентрации напряжения в области элемента жесткости, что в свою очередь приведет к образованию трещин и просачиванию газов, и, как следствие, разрушение оптической составляющей системы управления снаряда, что в итоге приведет к потери управления.
Кроме того, элементы жесткости выполнены на расстоянии 0,5…0,7 диаметра поршня от его оси. Если элементы жесткости выполнены на расстоянии от его оси меньшем 0,5 диаметра поршня, то величина эксцентриситета поршня будет недостаточна для образования опрокидывающего момента, что увеличит время нахождения поршня в поле управления снаряда и потери управления снарядом, в случае если элементы жесткости размещены на расстоянии от его оси большем 0,7 диаметра поршня, величина опрокидывающего момента будет избыточной что приведет к залипанию поршня к кормовой части и потери управления снарядом.
Предложенное техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображен общий вид управляемого артиллерийского снаряда, фиг. 2 - увеличенный разрез управляемого артиллерийского снаряда, на фиг. 3 - поршень с плоским дном, фиг. 4 - поршень в виде тонкостенной оболочки сопряженной радиусом со сферическим дном.
1 - управляемый артиллерийский снаряд;
2 - корпус;
3 - приемопередающее устройство;
4 - поддон;
5 - поршень;
6 - кормовая часть снаряда;
7 - цилиндрическое обнижение;
8 - ходовая посадка;
9 - оси стабилизатора;
10 - элемент жесткости;
11 - ось снаряда.
Управляемый артиллерийский снаряд 1 содержит корпус 2, в котором размещены, приемопередающее устройство 3, поддон 4 с поршнем 5. Кормовая часть снаряда 6 имеет цилиндрическое обнижение 7 с ходовой посадкой 8. Поршень 5 установлен с упором в оси стабилизатора 9. Элементы жесткости 10 поршня 5, расположены со смещением относительно оси снаряда 11.
Размеры и расположение ходовой посадки 8 подобраны из условия обеспечения свободного пространства между оптической составляющей приемопередающего устройства 3 и поршнем 5, что исключает передачу энергии удара при выстреле на приемопередающее устройство. Размер цилиндрического обнижения 7 компенсирует деформацию поршня при наборе давления в пространстве между поршнем 5 со стороны элементов жесткости и донной частью поддона 4 исключающее заклинивание поршня 5 цилиндрической образующей на кормовой части 6, что в итоге обеспечивает поршню 5 свободное поступательное движение. Площадь и форма элементов жесткости 10, а также величина их смещения относительно оси снаряда 11 подобраны из условия обеспечения усилия и плеча для создания опрокидывающего момента необходимого для предания поршню 5 поступательно вращательного движения при резком сбросе давления и сходе поддона 4 после выхода снаряда за срез ствола орудия.
Управляемый артиллерийский снаряд работает следующим образом. При выстреле и движении управляемого артиллерийского снаряда 1 по каналу ствола пространство между поршнем 5 и поддоном 4 заполняется продуктами сгорания метательного заряда. Форма поршня 5 и расположенные на нем элементы жесткости 10, а также наличие цилиндрического обнижения 7 и ходовой посадки 8 гарантированно изолируют корпус 2 с приемопередающим устройством 3 от соприкосновения с поршнем 5 и передачей энергии от ударных воздействий. Как следствие повышается вероятность безотказной работы артиллерийского управляемого снаряда. После выхода управляемого артиллерийского снаряда 1 из ствола происходит резкое падение давления за снарядом, после чего отделяется поддон 4 с корпуса 2, вследствие чего происходит падение напряжения на поршне 5, в результате чего силы реакции и плеча, образованные элементами жесткости 10 возникает опрокидывающий момент, благодаря чему поршень приобретает поступательно-вращательное движение в обратном направлении движению и перпендикулярно оси снаряда, тем самым выходя из поля управления комплекса.
Вышеописанная конструкция защищает приемопередающее устройство, как от ударного воздействия, так и от воздействия продуктов сгорания метательного заряда в течение всего периода воздействия переходных процессов за дульным срезом орудия при выстреле. Также повышается надежность управляемого артиллерийского снаряда при старте из ствола орудия. Благодаря описанному техническому решению повышается показатель вероятности безотказной работы изделия при эксплуатации изделия в широком температурном диапазоне от - 50°С до +60°С, а также позволяет использовать различные марки порохов, используемых в метательном заряде.