РАКЕТА ДЛЯ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЛАКА
ROCKET FOR ACTIVE ACTION TO CLOUDS

Изобретение относится к устройствам для воздействия на атмосферные явления, а более конкретно - к метеорологическим ракетам для рассеивания в облаках аэрозоля, генерируемого при сгорании пиротехнических шашек активного дыма, с целью внесения льдообразующих ядер в активную часть растущего градового облака, которая питает градовую ячейку.
Уровень данной области техники характеризует ракета для активного воздействия на облака, описанная в патенте RU 2485762, A01G 15/00, F42B 12/36, 2013 г, содержащая головную часть с канальными и торцевыми шашками пиротехнического заряда активного дыма запрессованные в алюминиевом корпусе, сообщающиеся с дымовыходными отверстиями и закрытые обтекателем, где размещен лучевой капсюль-детонатор, взаимодействующий с распределенными ленточными зарядами взрывчатого вещества механизма самоликвидации, газораспределительные решетки, расположенные между раздельными частями канальной шашки, двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого через ресивер сообщается с центральной электровоспламенительной втулкой соплового блока, несущего на обечайке аэродинамические лопасти.
Недостатками известной ракеты являются:
- ограничение радиуса действия вследствие относительно малой дальности полета в сравнении с массой и габаритными размерами;
- неравномерное распределение генерируемого дыма через дымовыводные отверстия в корпусе головной части и ее сопловой блок, что снижает эффективность обработки облака.
Известна ракета для активного воздействия на облака, содержащая головную часть, корпус которой изготовлен из бумажно-бакелитового материала, с канальными шашками пиротехнического заряда активного дыма, запрессованными в алюминиевые корпуса, причем каналы шашки забронированы газопроницаемыми асбестовыми трубками, и разделенными газораспределительными решетками, сообщающимися с кольцевыми рядами дымовыводных отверстий в корпусе с суммарным проходным сечением дымовыводных отверстий, равным 27-33-кратной степени диафрагмирования активной поверхности шашек пиротехнического заряда, генерирующую функциональный дым, закрытую обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом и в котором размещены сдублированные лучевые капсюли-детонаторы, взаимодействующие с распределенными ленточными зарядами взрывчатого вещества механизма самоликвидации, а также двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого через ресивер сообщается с центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, несущего аэродинамические лопасти, описанная в патенте RU 2541586, A01G 15/00, F42B 12/36, F42B 12/46, 2015 г, которая по числу совпадающих признаков и технической сущности выбрана в качестве наиболее близкого аналога предложенной конструкции ракеты.
Для запуска ракеты с пусковой установки подается электрический импульс на электрокапсюльную втулку, при срабатывании которой формируется форс пламени, направленный посредством огнепередаточной трубки на узел воспламенения шашек реактивного двигателя. Газообразные продукты горения шашек поступают в сопловой блок, где динамично выбрасываются струями в атмосферу, развивая тяговое усилие. При достижении усилия тяги, достаточного для отжатая стопора пусковой установки, ракета сходит с направляющих и стартует под действием реактивной струи соплового блока. Ракета, после ее разгона работой реактивного двигателя, по инерции летит по определенной баллистической траектории, по которой входит в обрабатываемое облако, с минимальным склонением к горизонту. Далее тепловым факелом, формируемым при сгорании усилительного заряда, воспламеняются канальные шашки и монолитная шашка активного дыма головной части ракеты. В процессе горения шашек генерируется аэрозоль, включающий мелкодисперсный льдообразующий реагент, который служит в качестве активных ядер кристаллизации влаги. Генерируемый аэрозоль через газораспределительные отверстия поперечными струями выбрасывается в обрабатываемое облако для образования кристаллов льда, которые выпадают в виде атмосферных осадков. По окончании сгорания шашки активного дыма воспламеняется усилительный заряд инициирования капсюля-детонатора ленточного заряда механизма самоликвидации. Продольные ленточные заряды взрывчатого вещества системы самоликвидации, распределенные вдоль корпуса ракеты, при подрыве создают направленные к центру встречные потоки осколков, которые взаимно дробятся при встрече с потерей кинетической энергии, а кольцевые ленточные заряды дробят наиболее массивные части ракет на фрагменты, не имеющие убойной силы.
Заполнение обтекателя насыпным металлическим материалом служит для увеличения дальности полета ракеты в обрабатываемом облаке за счет стабилизации траектории ее полета в результате смещения центра масс от центра давления, что имеет особое значение при выгорании реактивного топлива. По окончании самоликвидации ракеты насыпной металлический материал рассыпается в пространстве, не представляя практической опасности живым организмам.
Отличительные признаки известного технического решения обеспечили функционирование ракеты по распределению активного дыма непосредственно на месте его генерирования, обеспечив формирование мелкодисперсной фракции целевого аэрозоля в форме газодинамических трасс.
Недостатками известной ракеты являются:
2
1. Конструкция корпуса головной, части изготовленная из бумажно-бакелитового материала, по прочностным характеристикам не позволяет прессовать льдообразующий состав непосредственно в корпус (давление прессования 1200÷1800 кг/см).
2. Алюминиевый корпус канальных шашек пиротехнического заряда активного дыма при срабатывании механизма самоликвидации деформируется и не подвергается разрушению, что приводит к экологическому загрязнению окружающей среды и к особо опасным факторам для живых организмов в районе действия ракеты.
3. Использование в канальных шашках активного дыма газопроницаемых асбестовых трубок, в качестве бронировки каналов, способствует появлению неравномерного разгорания канала, не обеспечивающее стабильный расход льдообразующих ядер по всей трассе полета ракеты в обрабатываемом облаке.
4. Для создания оптимальных условий функционирования известной ракеты необходимы дополнительные конструктивные элементы, в том числе:
- наличие газораспределительных решеток, которые во избежание перекрытия газовыходных отверстий в корпусе должны быть зафиксированы в строго определенном положении;
- узел герметизации, для исключения прохода продуктов сгорания шашек активного дыма к механизму самоликвидации ракеты до окончания горения шашки-замедлителя.
Введение дополнительных конструктивных элементов приводит к снижению надежности функционирования системы, повышению себестоимости ракеты.
Достигнутым техническим результатом заявляемого изобретения является повышение функциональной надежности, безопасности и эффективности основного действия, за счет новых конструктивных решений, позволяющих прессовать льдообразующий состав непосредственно в корпус головной части ракеты, сохраняющего при этом прочность корпуса, но дробящегося в процессе самоликвидации ракеты, а также создание равномерного, стабильного расхода льдообразующих ядер йодистого серебра по всей трассе, и сопутствующем увеличении дальности полета ракеты в обрабатываемом облаке.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известной ракете для активного воздействия на облака, содержащей головную часть с шашками пиротехнического заряда активного дыма, закрытую обтекателем, наполненным насыпным металлическим материалом и в котором в нижней части размещен коллектор с элементами инициирования ленточного заряда взрывчатого вещества механизма самоликвидации, а также двухсекционный твердотопливный реактивный двигатель, воспламенительный заряд которого инициируется центральной электрокапсюльной втулкой соплового блока, несущего аэродинамические лопасти, согласно изобретению канальная шашка активного дыма запрессована непосредственно в корпус головной части, изготовленного из ткано-бакелитового материала, причем канал шашки бронирован бумажной трубкой толщина стенки которой 1,5-1,7 мм, а соотношение диаметров газовыходных отверстий в головной части, диаметра газовыходного отверстия в двигателе и диаметра канала шашки активного дыма составляет 2,0:1,5:1,0.
Отличительные признаки предложенного технического решения значительно упрощают конструкцию ракет для воздействия на облака в сравнении с известными, снижают себестоимость ее изготовления, одновременно повышая надежность и эффективность действия по назначению.
Запрессовка канальной шашки активного дыма непосредственно в корпус головной части, исключает необходимость дополнительной обечайки в виде алюминиевого корпуса, способствует надежности ее фиксации.
Изготовление корпуса головной части из тканно-бакелитового материала увеличивает прочность конструкции, гарантировано обеспечивая безопасность от разрушения, в процессе прессования, при максимальном давлении запрессовки льдообразующего состава.
Бумажная трубка бронирующая канал шашки активного дыма имеет толщину 1,5-1,7 мм, что обеспечивает ее равномерное сгорание с обеих торцов шашки и гарантируя равномерное выделение льдообразующих ядер по всей трассе полета ракеты из двух зон горения: через газовыходные отверстия в корпусе головной части и газовыходные отверстия соплового блока.
Соотношение диаметров газовыходных отверстий в головной части, диаметра газовыходного отверстия в двигателе и диаметра канала шашки активного дыма рассчитано по критерию максимальной эффективности математическим моделированием, подтверждено практическими испытаниями, обеспечивая равномерный выход льдообразующих ядер при оптимальном диафрагмировании в зонах горения.
Образование льдообразующих ядер происходит в двух зонах горения: на стыке торцевой и канальной шашек активного дыма и с обратного торца канальной шашки. Соотношение площади горения состава и площади газовыходных отверстий в обеих зонах одинаково пропорциональное и соотносятся как 1 к 30, что обеспечивает постоянный максимальный выход ядер в обеих зонах горения.
Предлагаемая компоновка и конструктивное соотношение шашек в каждой секции реактивного двигателя создают последовательно два режима работы: энергетический при горении заряда баллистного топлива, обеспечивающий ракете тягу, и инерционный, при горении шашки пиротехнического сопроводителя - замедлителя, когда ракета движется по баллистической траектории, гравитационно склоняясь в сторону нулевой изотермы в облаке.
Проводя сопоставительный анализ предлагаемой ракеты с выявленными аналогами уровня техники, можно сделать вывод, что совокупность существенных признаков достаточна для достижения новизны полученного результата, поставленная задача решена новым эффектом сочетания суммы признаков, а с учетом оптимизации технологии сборки и упрощения конструкции ракеты, с возможностью промышленного серийного производства, изобретение соответствует критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет иллюстративное значение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков. На чертеже схематично изображен общий вид ракеты.
Ракета для активного воздействия на облака включает последовательно смонтированные в корпусе сопловой блок 1 с электрокапсюльной втулкой и с аэродинамическим оперением 9, две секции I и II реактивного твердотопливного двигателя, головную часть III с запрессованным функциональном зарядом и обтекателем.
Каждая секция I и II реактивного твердотопливного двигателя последовательно включает пороховой усилитель 7 и 8, заряд баллиститного топлива 3 и 5, шашку пиротехнического сопроводителя - замедлителя 4 и 6, в совокупности образуя двухрежимный реактивный двигатель. Во второй секции реактивного двигателя установлена несгораемая дополнительная диафрагма 10.
Функциональный заряд головной части III выполнен в виде канального и торцевого заряда льдообразующего пиротехнического состава торцевого горения 11 и 12, примыкающего через коллектор 13 к обтекателю 14 и перекрывая его.
В коллектор 13 вмонтированы капсюли-детонаторы 15, которые инициируют срабатывание ленточных зарядов взрывчатого вещества 16, расположенных симметрично по всей длине корпуса ракеты.
Обтекатель 14 заполнен насыпным металлическим материалом, который служит для балансировки и стабилизации ракеты в полете.
Принципиальная схема функционирования заявляемой ракеты заключается в следующем:
Ракета устанавливается в пусковую установку, с которой подается электрический импульс на электровоспламенитель, расположенный в сопловом блоке 1. Электровоспламенитель срабатывает и воспламеняет пороховой усилитель 2, который создает необходимые физические параметры для надежного воспламенения и горения заряда баллиститного топлива первой секции реактивного двигателя.
Одновременно воспламеняется шашка пиротехнического сопроводителя-замедлителя 4, исключающая преждевременное и обеспечивающая своевременное включение двигателя второй секции. Горение шашки на 4-6 сек дольше, чем горение заряда баллиститного топлива 3.
По окончании горения шашки пиротехнического сопроводителя-замедлителя срабатывает пороховой усилитель 7, расположенный в верхней части шашки 4 и одновременно воспламеняет заряд баллиститного топлива 5 и шашку пиротехнического сопроводителя-замедлителя 6.
Далее тепловым факелом, формируемым при сгорании шашки 6, воспламеняется усилительный заряд 8, инициирующий передачу импульса температуры и давления на головную часть ракеты, воспламеняя заряд льдообразующего пиротехнического состава шашек канального и торцевого горения 11 и 12. Продукты сгорания состава истекают через газовыходные отверстия в корпусе головной части и через диафрагму в отработавшие к тому времени секции реактивного двигателя, через сопловые отверстия соплового блока 1, попадают в обрабатываемое облако.
В переохлажденных облаках на диспергированных частичках из йодида серебра происходит образование кристалликов льда, которые выпадают в виде атмосферных осадков.
По окончании сгорания зарядов льдообразующего пиротехнического состава импульс температуры и давления передается на капсюль-детонатор 15, расположенный в коллекторе 13. Детонационная волна от сработавшего капсюля-детонатора 15 инициирует взрыв ленточных зарядов взрывчатого вещества 16, расположенных симметрично, с двух сторон, по всей длине корпуса ракеты. Ракета разрушается на безопасные осколки, метаемые встречно вовнутрь и дополнительно дробящиеся при этом без образования поражающих элементов, опасных для живых организмов в районе проведения запуска ракеты.
Стендовые и натурные испытания образцов предлагаемой ракеты подтвердили целесообразность использования конструктивных изменений существующей ракеты.
Остаточное давление, образуемое продуктами сгорания льдообразующего состава в корпусе реактивного двигателя способствует снятию «донного» давления, образующегося за сопловым блоком летящей по инерции ракеты, что увеличивает эффективный радиус действия ракеты до 10%.