СИСТЕМА ОТДЕЛЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ДЛЯ БОЕВОГО ОТСЕКА СНАРЯДА
SEPARATION AND STABILISATION SYSTEM FOR COMBAT COMPARTMENT OF SHELL

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано, например, при разработке реактивных снарядов (PC) с отделяющимися боевыми отсеками (БО) различного целевого назначения.
Для повышения эффективности работы боевого отсека за счет получения более равномерного осколочного поля в районе расположения цели необходимо обеспечить парирование начальных угловых возмущений его при отделении от реактивного двигателя и вертикальный подход к цели с небольшими углами атаки.
С этой целью конструкция боевого отсека снабжается системой стабилизации, выполненной, например, в виде парашютного отсека (ПО). При этом, в зависимости от условий ввода парашюта в действие, к парашютной системе предъявляются технические требования, регламентирующие скорость и надежность ввода ее в действие. Это особенно важно для боевых отсеков (БО), отделяющихся от двигателя в условиях нестабилизированного движения и мощного аэродинамического нагружения на отделяемые элементы ГЧ.
По патенту России RU (11) №2231016 (13) C1 от 17.03.2003 г. (опубл. в бюл. №17 20.06.2004 г.) известна конструкция отделяемой головной части, которая содержит парашютный отсек в виде кожуха с дном, заряд отделения, механизм вскрытия с толкателем и зарядом вскрытия, предохранительно-исполнительный механизм, исполнительные органы и узлы форсирования. Механизм вскрытия жестко закреплен в дне парашютного отсека и выполнен в виде цилиндра с поршнем и кольцевыми упорами. На поршне механизма вскрытия смонтирован заряд вскрытия и полый толкатель, скрепленный с кожухом парашютного отсека. В полости толкателя размещен заряд отделения, газодинамически связанный с полостью отделения. Заряды отделения и вскрытия газодинамически связаны с размещенным в поршне двухканальным предохранительно-исполнительным механизмом.
Использование такой конструкции позволяет обеспечить стабильность работы парашютной системы стабилизации (ПСС) в условиях нестабилизированного и высокоскоростного движения головной части на траектории. Однако отсутствие в материалах заявки конструктивного исполнения узлов и элементов, непосредственно обеспечивающих ввод парашюта в действие, не позволяет провести конкретное сравнение их положительных практических качеств.
Общими признаками известного технического решения с предлагаемой авторами конструкцией системы отделения и стабилизации (СОиС) является наличие в головной части оболочки с дном, в которой размещены узел отделения и парашютная система стабилизации, имеющая в своем составе контейнер с дном и парашют.
По патенту России RU (11) №2357194 (13) C1 от 16.10.2007 г. (опубл. в бюл. №15 от 27.05.2009 г.) известна конструкция отделяемой ГЧ реактивного снаряда, которая содержит корпус, парашют и выносной вертлюг, скрепленный гибкими связями с донным вертлюгом, смонтированным в корпусе ГЧ. Узлы крепления гибких связей к донному вертлюгу удалены от оси корпуса и расположены на окружности диаметром 0,5…1,0 калибра головной части. На расстоянии 1,0…2,0 калибра от узлов крепления гибкие связи скреплены между собой. Количество связей не менее трех. Донный вертлюг снабжен радиально-упорным подшипником.
Изобретение позволяет уменьшить время парирования начальных угловых возмущений при отделении от реактивного двигателя, обеспечивает полет с требуемыми аэробаллистическими характеристиками и вертикальный подход отделяемой головной части к цели. Однако в предложенных материалах не рассматриваются конструкция и метод вскрытия парашютного отсека, необходимые для обеспечения надежного введения его при нестабилизированном и высокоскоростном движении головной части на траектории.
Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией СОиС является наличие в составе упомянутого выше аналога оболочки с парашютом и вертлюгом.
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому практическому результату является конструкция разделяющегося снаряда, известная по международной заявке №88/05523 от 28.07.88, кл. F42B 13/38 (ИСМ №3, вып. 105, 1989), содержащего головную часть с парашютным отсеком (ПО), узел отделения с элементами форсирования в виде срезаемых радиальных болтов.
Конструкция разделяющегося снаряда позволяет осуществить отделение головной части от носителя и ввод в действие парашюта. Однако эта конструкция не обеспечивает стабильность ввода парашюта в действие в условиях нестабилизированного движения головной части по траектории.
Таким образом, задачей данного технического решения, выбранного в качестве прототипа, являлось обеспечение отделения головной части от носителя посредством узла отделения с элементами форсирования в виде срезаемых радиальных болтов, а также ввод парашюта в действие в условиях стабилизированного движения головной части.
Общими признаками известного технического решения с предлагаемой авторами конструкцией СОиС является наличие боевого отсека (головной части) с парашютным отсеком и узла отделения.
В отличие от прототипа в предлагаемой конструкции СОиС контейнер ПСС снабжен вытягивающим звеном, выполненным в виде поршня с центральным газоводом, подвижно связанным с крышкой парашютного отсека и обеспечивающим газодинамическую связь узла отделения с боевым отсеком.
В дне контейнера размещено устройство разделения отсеков замедленного действия, газодинамически связанное с зоной отделения и рабочей полостью, выполненной в поршне вытягивающего звена. На внутренней поверхности контейнера размещен фиксатор, выполненный в виде распорного пружинного кольца, упорно взаимодействующего с поршнем вытягивающего звена.
Крышка, скрепленная с вертлюгом и оболочкой, снабжена узлом форсирования, связывающим ее с контейнером парашютного отсека, а вытягивающее звено связано с куполом парашюта посредством вытяжного фала.
Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности функционирования исполнительных органов отделяющегося боевого отсека в условиях нестабилизированного и высокоскоростного движения на траектории за счет уменьшения времени парирования начальных угловых возмущений при отделении БО головной части от ракетного двигателя и ввода парашюта в действие.
Указанный технический результат достигается тем, что в конструкции системы отделения и стабилизации для боевого отсека снаряда, содержащей оболочку с дном, в которой размещены узел отделения и парашютная система стабилизации, имеющая в своем составе контейнер с дном и крышкой и парашют с вертлюгом, контейнер снабжен вытягивающим звеном, выполненным в виде поршня с центральным газоводом, подвижно связанным с крышкой парашютного отсека и обеспечивающим газодинамическую связь узла отделения с исполнительным механизмом боевого отсека.
При этом в дне контейнера размещено устройство разделения отсеков замедленного действия, газодинамически связанное с зоной отделения и рабочей полостью, выполненной в поршне вытягивающего звена, а на внутренней поверхности контейнера размещен фиксатор, выполненный в виде распорного пружинного кольца, упорно взаимодействующего с поршнем вытягивающего звена.
Одновременно крышка, скрепленная с вертлюгом и оболочкой, снабжена узлом форсирования, связывающим ее с контейнером парашютного отсека, а вытягивающее звено связано с куполом парашюта посредством вытяжного силового фала.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие функциональных связей между ними, позволяют решить поставленную практическую задачу. В частности, снабжение контейнера ПСС вытягивающим звеном, выполненным в виде поршня с центральным газоводом, подвижно связанным с крышкой парашютного отсека и обеспечивающим газодинамическую связь узла отделения с боевым отсеком, обеспечивает:
- надежное задействование узла отделения в рабочем объеме, являющимся источником энергии для отделения боевого отсека;
- разгон контейнера с дном относительно поршня вытягивающего звена после разрушения узла форсирования.
Размещение в дне контейнера устройства разделения отсеков (УРО) замедленного действия, газодинамически связанного с зоной отделения и рабочей полостью, выполненной в поршне вытягивающего звена, позволяет с требуемой задержкой задействовать УРО, создать в рабочей полости давление, необходимое для разрушения узла форсирования, и обеспечить требуемую скорость отстрела кожуха относительно вытягивающего звена.
Размещение на внутренней поверхности контейнера фиксатора, выполненного в виде распорного пружинного кольца, упорно взаимодействующего с поршнем вытягивающего звена, позволяет поршню в процессе вскрытия ПСС за счет распорного кольца зацепиться за контейнер, получить необходимое ускорение и обеспечить практически мгновенную (~0,01 с) вытяжку и ввод в действие купола парашюта, связанного с вытягивающим звеном посредством вытяжного фала.
При этом крышка ПО, скрепленная с вертлюгом и оболочкой, снабжена узлом форсирования, связывающим ее с контейнером парашютного отсека, что обеспечивает выполнение функциональных и прочностных требований, предъявляемых к конструкции СОиС с учетом ее характерных особенностей.
Таким образом, перечисленные конструктивные особенности СОиС, базирующиеся на возможности существенного повышения надежности работы ПСС в жестких полетных условиях, позволяют за счет эффективного использования энергии отстрела контейнера и вытяжного звена, обеспечить быстрый ввод купола в действие и исключить тем самым скручивание строп парашюта при высокоскоростном нестабилизированном движении БО на траектории. Это позволяет разработать конструкцию системы отделения и стабилизации, надежно функционирующую в составе дальнобойного снаряда, характеризующегося высокими скоростями движения на активном участке траектории.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид системы отделения и стабилизации для боевого отсека снаряда, а на фиг.2 - поперечный разрез составных элементов СОиС.
Система отделения и стабилизации для боевого отсека 2 содержит оболочку 8 с дном 16, в которой размещены узел отделения и парашютная система стабилизации, имеющая в своем составе контейнер 12 с дном 14 и крышкой 3 и парашют 10 с вертлюгом 4.
Контейнер снабжен вытягивающим звеном, выполненным в виде поршня 13 с центральным газоводом 9, подвижно связанным с крышкой парашютного отсека и обеспечивающим газодинамическую связь узла отделения с исполнительным механизмом 1 боевого отсека 2.
В дне контейнера размещено устройство разделения отсеков замедленного действия 15, газодинамически связанное с зоной отделения А и рабочей полостью Б, выполненной между дном контейнера и поршнем вытягивающего звена, а на внутренней поверхности контейнера размещен фиксатор 6, выполненный в виде распорного пружинного кольца, упорно взаимодействующего с поршнем вытягивающего звена.
Крышка контейнера, скрепленная с вертлюгом, стропами 7 и оболочкой, снабжена узлом форсирования 5, связывающим ее с контейнером парашютного отсека, а вытягивающее звено связано с куполом парашюта посредством вытяжного фала 11.
Функционирование предлагаемой конструкции системы отделения и стабилизации для боевого отсека снаряда происходит следующим образом.
В заданной точке траектории полета реактивного снаряда подается команда от исполнительного механизма 1 на отделение головной части путем передачи ее через центральный газовод боевого отсека и вытяжного звена 9 на узел отделения 17 и обеспечивается его срабатывание. Продукты работы узла отделения заполняют зону отделения головной части А и при величине давления, соответствующего усилию разрушения элементов форсирования ГЧ, выполненного, например, в виде ослабленного сечения 18 в оболочке, происходит разрушение его.
В результате, под действием давления на дно контейнера 14 и дно оболочки 16, обеспечивается отделение боевого отсека 2 с парашютной системой стабилизации от пассивных элементов СОиС и снаряда. Начинается процесс нестабилизированного движения боевого отсека с ПСС в воздушной среде, необходимый для существенного снижения скорости движения по траектории и тем самым уменьшения аэродинамических нагрузок на составные элементы конструкции СОиС при вскрытии.
Следует отметить, что в процессе отделения ГЧ под действием силового и теплового импульсов продуктов работы узла отделения на устройство разделения отсеков 15, достигается его срабатывание, сопровождающееся горением замедлителя (~4 с), продукты работы которого поступают в рабочую полость Б, выполненную между дном контейнера 14 и поршнем вытягивающего звена 13. В итоге, под действием давления в полости Б достигается разрушение узла форсирования 5 и обеспечивается разгон контейнера 12 до требуемой скорости.
При величине перемещения контейнера, равного расстоянию от фиксатора 6 до поршня 13, осуществляется упор пружинного кольца в поршень и захват его контейнером вытягивающего звена. Таким образом организовывается скоростной тандем контейнера и вытягивающего звена, которые за счет полученной кинетической энергии и наличия вытяжного фала 11 обеспечивают скоростной ввод в действие купола парашюта. Это исключает скручивание строп парашюта при высокоскоростном нестабилизированном движении ГЧ на траектории, резко уменьшает время парирования начальных угловых возмущений при вводе парашюта в действие, и, в конечном итоге:
- существенно повышает надежность работы ПСС в жестких полетных условиях, характерных для дальнобойных реактивных снарядов;
- обеспечивает вертикальный подход ОГЧ к поверхности земли и получение максимальной эффективности боевого применения при подрыве боевого отсека у цели.
Указанный положительный эффект подтвержден летно-конструкторскими испытаниями образцов реактивных снарядов залпового огня с системами отделения и стабилизации БО, выполненными в соответствии с предлагаемым изобретением.
Предложенное техническое решение позволило разработать рациональную конструкцию СОиС, обеспечить полет с требуемыми аэробаллистическими характеристиками и вертикальным подходом боевого отсека к цели, что, в конечном итоге, обеспечило создание реактивного снаряда с высокой надежностью функционирования и повышенной боевой эффективностью действия на поражаемой поверхности.
В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены летные испытания, намечено серийное производство изделия.