РАКЕТА
ROCKET

Изобретение относится к области вооружения и может быть использовано в конструкциях малогабаритных ракет различного назначения.
Известна бикалиберная управляемая ракета [Патент РФ на изобретение №2127418 от 25.03.1998], содержащая отделяемый стартовый двигатель, телескопически соединенный с кормовой частью маршевой ступени посредством посадочного гнезда, кольцевой насадок (выполняющий функции переходного обтекателя) на кормовой части маршевой ступени, соединенный с двигателем посредством разрезного кольца с наружными выступами, размещенными в ответных клиновых проточках отделяемого двигателя и кольцевого насадка, и распорное устройство в виде резьбовой втулки.
Недостаток такой конструкции заключается в том, что невозможно обеспечить плотное прилегание выступов разрезного кольца к клиновым поверхностям проточек кольцевого насадка и двигателя, что снижает прочность стыка. А кроме того, при затягивании резьбовой втулки распорного устройства разрезное кольцо прижимается к поверхности кормовой части маршевой ступени, а это увеличивает силу трения и тормозит маршевую ступень при разделении, что увеличивает время разделения; при этом величина силы трения зависит от многих факторов и нестабильна, что особенно сказывается при разделении за счет разности аэродинамических сил, действующих на калиберный двигатель и подкалиберную маршевую ступень. Увеличение времени разделения увеличивает силовой импульс боковых сил, действующих на маршевую ступень, и увеличивает ее возмущения по осям.
Прототипом данного предполагаемого изобретения выбрана ракета [Патент РФ на изобретение №2279629 от 23.09.2004], содержащая отделяемый двигатель с посадочным гнездом, в котором установлен стакан, а в нем размещены подвижный поршень и кормовая часть маршевой ступени, на которой установлен упор в виде кольца, жестко соединенного с двигателем.
Конструкция прототипа позволяет уменьшить боковые возмущения ракеты при разделении за счет уменьшения сил трения, действующих на кормовую часть маршевой ступени.
Однако это устройство имеет следующий недостаток: при выходе маршевой ступени из стакана в крайнем ее положении из-за малой длины посадки по внутренней цилиндрической поверхности упора возможен ее перекос под действием аэродинамических и управляющих сил, что вызовет боковое возмущение маршевой ступени.
Задачей, решаемой данным изобретением, является уменьшение боковых возмущений маршевой ступени в момент разделения.
Поставленная задача достигается тем, что в ракете, содержащей подкалиберную маршевую ступень, отделяемый в полете двигатель, снабженный посадочным гнездом, в которое установлены кормовая часть маршевой ступени и толкающий ее поршень, переходный обтекатель и кольцевой упор, который установлен на кормовую часть маршевой ступени и закреплен к передней части посадочного гнезда, переходный обтекатель снабжен цилиндрическим шпангоутом, установленным на кормовую часть маршевой ступени, на заднем конце которого выполнен фланец, закрепленный к посадочному гнезду по периметру, причем на заднем торце фланца ниже места его крепления выполнена кольцевая проточка с образованием на нем ослабляющей перемычки, в проточку установлено распорное кольцо, а в упоре на поверхности, контактирующей с боковой поверхностью маршевой ступени, выполнены продольные прорези, при этом за упором на кормовой части маршевой ступени установлено кольцо с выступами, размещенными в прорезях упора, причем высота выступов кольца выполнена большей, чем сумма толщин упора и ослабляющей перемычки фланца.
Перед передним торцом фланца размещено срезное устройство в виде кольца с режущей кромкой, размещенной против ослабляющей перемычки.
Такое конструктивное решение обеспечивает уменьшение возмущений, действующих на маршевую ступень в момент разделения, путем уменьшения ее перекоса при выходе из посадочного гнезда двигателя за счет установленного на кормовую часть маршевой ступени цилиндрического шпангоута обтекателя, а также сокращения времени разделения посредством отделения переходного обтекателя сразу после выхода торца маршевой ступени из посадочного гнезда двигателя.
Цилиндрический шпангоут обтекателя, установленный на кормовую часть маршевой ступени и закрепленный фланцем к посадочному гнезду двигателя, увеличивает длину посадки кормовой части маршевой ступени, что позволяет уменьшить ее перекос при разделении в момент выхода из посадочного гнезда двигателя и тем самым уменьшить импульс боковых сил. Выполнение кольцевой проточки с образованием ослабляющей перемычки на заднем торце фланца шпангоута ниже места его крепления к посадочному гнезду двигателя гарантирует отделение обтекателя от двигателя в момент разделения посредством разрушения фланца в месте перемычки. Закрепление фланца по периметру обеспечивает равномерное распределение импульса силы по всей длине проточки при ударе во фланец шпангоута в месте его установки на кормовую часть маршевой ступени, что дает возможность одновременно разрушить фланец. Установка распорного кольца в проточку позволяет сохранить целостность и постоянство формы проточки фланца при изгибающих усилиях, действующих на маршевую ступень в процессе полета и передающихся на фланец, а также преобразовать растягивающее усилие, которое возникает от ударного импульса силы поршня в месте ослабляющей перемычки, в усилие среза, а так как предел прочности материала на срез меньше, чем его предел прочности на растяжение, то, следовательно, позволяет разрушить фланец шпангоута с меньшими затратами энергии. Срезное устройство в виде кольца с режущей кромкой, размещенной против ослабляющей перемычки, дополнительно снижают количество энергии, которая идет на разрушение фланца шпангоута. Выполнение продольных прорезей в упоре и выступов на кольце, установленном за задним торцом упора, обеспечивает фиксацию кольца с выступами в прорезях упора, а кроме того, позволяют передать импульс силы от подвижного поршня к фланцу шпангоута по кратчайшему расстоянию и, следовательно, с наименьшими потерями. Превышение высоты выступов кольца над суммой толщин упора и ослабляющей перемычки фланца гарантирует срез ослабляющей перемычки.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фигурах 1, 2 изображена ракета, а на фигурах 3, 4 - конструкция кольца и упора.
Ракета содержит (см. Фиг.1-4) подкалиберную маршевую ступень 1, отделяемый двигатель 2 с посадочным гнездом 3, подвижный поршень 4, кольцевой упор 5 и переходный обтекатель 6. Переходный обтекатель 6 снабжен цилиндрическим шпангоутом 7, на заднем его конце выполнен фланец 8 с кольцевой проточкой 9, которая образует ослабляющую перемычку 10 на переднем торце фланца 8. В кольцевом упоре 5 выполнены продольные прорези 12, в которых размещены выступы 14 кольца 13, установленного за кольцевым упором 5. Высота 15 выступов 14 кольца 13 больше суммы толщин упора 5 и ослабляющей перемычки 10 фланца 8. Перед передним торцом фланца 8 (см. Фиг.5-6) напротив ослабляющей перемычки 10 установлено кольцо 17 с режущей кромкой 18.
Работа устройства осуществляется следующим образом: во время полета ракеты при изгибах маршевой ступени 1 и от действия боковых нагрузок на маршевую ступень в конце процесса разделения нагрузкам подвергается и установленный на ее кормовую часть цилиндрический шпангоут 7, и распорное кольцо 11 препятствует изгибной деформации кольцевой проточки 9 фланца 8 цилиндрического шпангоута 7 и в момент разделения гарантирует разрушение перемычки 10. В момент отделения маршевой ступени 1 от двигателя 2 поршень 4 начинает выталкивать кормовую часть маршевой ступени из посадочного гнезда 3 двигателя 2. При ударе поршня 4 о кольцо 13 выступы 14 передают кинетическую энергию торцу цилиндрического шпангоута 7 и перемещаются на расстояние 16. В этот момент торец маршевой ступени 1 находится в крайнем положении на выходе из посадочного гнезда 3 двигателя 2 и посадка кормовой части маршевой ступени 1 осуществляется по внутренней поверхности цилиндрического шпангоута 7. Это существенно уменьшает перекос маршевой ступени 1 относительно оси двигателя 2 под действием аэродинамических и управляющих сил и, следовательно, уменьшает боковые возмущения при разделении. Перемещение 16 выступов 14 кольца 13 приводит к перемещению цилиндрического шпангоута 7 и созданию растягивающих и сжимающих усилий во фланце 8. При этом распорное кольцо 11 препятствует деформации кольцевой проточки 9 по всей ее поверхности, и ослабляющая перемычка 10 разрушается от среза, на что требуется значительно меньшая сила, чем при разрушении ее растяжением. Режущая кромка 18 кольца 17 напротив ослабляющей перемычки 10 срезает ее по мере перемещения выступов 14 кольца 13 на длину 16, обеспечивая приложение силы на малой площади, что дополнительно уменьшает потребный импульс силы. Фланец 8 цилиндрического шпангоута 7 с переходным обтекателем 6 после среза ослабляющей перемычки 10 отделяется от двигателя 2 с отделением маршевой ступени 1, что также уменьшает боковые возмущения в момент разделения, и, кроме того, последующий сброс обтекателя 6 дополнительно стабилизирует маршевую ступень 1.
Таким образом, предполагаемое изобретение позволяет еще больше уменьшить боковые возмущения ракеты при разделении за счет соединения переходного обтекателя с отделяемым двигателем посредством цилиндрического шпангоута с фланцем и проточкой и уменьшения углов поворота маршевой ступени относительно двигателя при разделении.