КОРАБЕЛЬНЫЙ КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ПУСКА РАКЕТЫ
SHIPBORNE CONTAINER FOR MISSILE STORAGE AND LUNCHING

Изобретение относится к корабельным контейнерам для хранения и пуска ракет и может быть использовано в пусковых установках подводных лодок.
Известен транспортно-пусковой контейнер преимущественно для оружия типа торпеды (например, антиторпеды) по патенту RU 2294510 (F41F 3/08, 2007). Известный контейнер содержит герметичный корпус, включающий цилиндрическую оболочку с передней разрушаемой крышкой и выпуклым днищем, устройство удержания антиторпеды и электроразъемы электрической связи корабельной системы управления пуском с транспортно-пусковым контейнером. Герметичный корпус выполнен из композиционного материала, составным в виде последовательно установленных разъемно соединенных одна с другой секций. Последняя из этих секций разъемно соединена с днищем. Корпус секции для размещения торпеды выполнен внутри с центрирующими направляющими элементами для антиторпеды. При этом у переднего торца корпус выполнен внутри с обтюратором в виде кольцевой опоры для антиторпеды. В варианте выполнения обтюратор выполнен составным. Центрирующие направляющие элементы для антиторпеды выполнены за одно целое с корпусом секции для размещения антиторпеды.
Недостатком известного транспортно-пускового контейнера является то, что он имеет ограниченную область применения, т.к. предполагает обеспечение пуска только с палубных установок надводных кораблей.
Известно устройство для запуска ракет из-под воды по патенту US 3499364 (F41F 3/07, F42B 15/20, 1970). Устройство содержит капсулу, предназначенную для доставки ракеты, траектория которой проходит в воздухе, из подводного положения в надводное положение и для запуска ракеты в полет под действием реактивной тяги. Капсула с заключенной в ней ракетой является контейнером, обеспечивающим за счет положительной плавучести транспортировку ракеты носом вверх из-под воды до поверхности по вертикальной траектории, затем до положения, при котором вся капсула выходит из воды. В капсуле (контейнере) имеются упоры для установки ракеты на некотором расстоянии от внутренних стенок. Капсула имеет приспособление для инициирования ракеты в момент, когда капсула полностью вышла из воды. При этом в пространстве между ракетой и стенками капсулы газ сжимается, в результате чего капсула по определенным линиям разрушается и позволяет ракете выйти наружу. Линии разрыва располагаются вдоль стенки капсулы на некотором расстоянии одна от другой по всей длине участка, в котором заключена ракета. Поэтому разрушение капсулы под действием истекающих из ракетных двигателей газов происходит в короткий промежуток времени по всей длине участка, закрывающего ракету, что предотвращает повреждение самой ракеты газами. В капсуле имеются расположенные по стенкам стяжки для предотвращения ее преждевременного разрушения. Эти стяжки расцепляются и подготавливают капсулу к разрушению за определенное время до инициирования ракеты.
Однако известный корабельный контейнер имеет специфические характеристики и не предполагает решения задачи приспособляемости контейнера для ракет, имеющих различные массогабаритные характеристики.
Известен транспортно-пусковой модуль (ТПМ) по патенту RU 2245503 (F41F 3/04, 2005). Известный ТПМ содержит герметичный корпус в виде стакана с передней и задней крышками с уплотнением. Внутри корпуса установлена ракета с головным обтекателем. Головной обтекатель ракеты выполнен частично выступающим из стакана и в собранном состоянии ТПМ одновременно выполняет роль передней крышки корпуса ТПМ. Транспортно-пусковой модуль выполнен внутри с обтюратором, который расположен в донной (хвостовой) части ракеты. Стакан выполнен внутри с гладкой цилиндрической поверхностью. На задней крышке с помощью кронштейнов разъемно установлены средства для создания заракетного объема заданной величины. Корпус (стакан) выполнен с утолщением по наружной поверхности в местах, расположение которых соответствует расположению ответных опор пусковой установки корабля. Головной обтекатель ракеты выполнен отделяющимся в полете.
Однако известный ТПМ предназначен для ракет конкретного типа, т.е. не является универсальным.
Также известен корабельный контейнер для хранения и пуска ракеты по патенту RU 2194235 (F41F 3/04, 2002). Известный контейнер содержит герметичный корпус со средствами удержания и фиксации ракеты, выполненный в виде цилиндрической оболочки с передней разрушаемой крышкой и съемным днищем. Цилиндрическая оболочка корпуса выполнена из композиционного материала. Внутри цилиндрической оболочки выполнены направляющие, которые представляют собой единое целое с упомянутой оболочкой. Разрушаемая крышка изготовлена, например, из сферопластика и способна выдерживать внешнее давление, соответствующее максимальной глубине погружения подводной лодки. Вместе с этим крышка способна разрушаться при незначительном избыточном давлении внутри контейнера. В донной части корпуса контейнера предусмотрен электроразъем для электрической связи с корабельной системой управления пуском ракеты. Известный корабельный контейнер обеспечивает возможность его использования в корабельных пусковых установках как надводных кораблей, так и подводных лодок, независимо от того в надводном или подводном положении находится носитель при пуске ракет.
К недостаткам известного контейнера можно отнести то, что в нем не предусмотрены средства для изменения параметров давления продуктов сгорания топлива двигателя ракеты и осевой нагрузки (по существу - выталкивающей ракету силы) в зависимости от массогабаритных характеристик ракеты и значений параметров стартовой двигательной установки.
Известен корабельный контейнер для хранения, предстартовой подготовки и пуска ракет, предназначенный для использования в пусковой установке вертикального пуска CCL (Concentric Canister Launcher) надводных кораблей (А.Королев. Новая корабельная установка вертикального пуска ВМС США, «Зарубежное военное обозрение», 4, 1999, с.47-50. В.Анисимов. Новое поколение корабельных пусковых установок, «Зарубежное военное обозрение», 9, 1999, с.45-48). Известный корабельный контейнер содержит герметичный корпус со средствами для удержания и фиксации ракеты. Корпус контейнера состоит из вложенных одна в другую цельной внутренней и сборной наружной цилиндрических оболочек, днища в виде полусферической нижней платформы с опорной плитой и расположенных между наружной и внутренней цилиндрическими оболочками продольных элементов (лонжеронного усиления). Посредством стандартного разъема корабельный контейнер подключается к локальной вычислительной сети и электропитанию. В герметично закрытом контейнере постоянно контролируются и поддерживаются в установленных пределах параметры микроклимата в зависимости от типа ракеты. Внутренняя цилиндрическая оболочка используется для хранения и старта ракеты. Кольцевое пространство между внутренней и наружной оболочками корпуса используется для отвода газовой струи при запуске двигателя ракеты. Газовая струя ракетного двигателя, проходя через регулируемое отверстие в опорной плите контейнера, на 180° изменяет направление в полусферической нижней платформе и по каналам кольцевого зазора, образованного наружной и внутренней цилиндрическими оболочками корпуса, выходит наружу. Снижение значений параметров давления и осевой нагрузки, которые возрастают в процессе работы ракетного двигателя, осуществляется регулированием размера отверстия для выхода газов в опорной плите контейнера.
Однако известный корабельный контейнер для хранения, предстартовой подготовки и пуска ракет имеет ограниченную область применения, т.к. предполагает обеспечение пуска ракет только с палубных или подпалубных установок надводных кораблей.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявленным изобретением является корабельный контейнер для хранения и пуска ракеты по патенту RU 2156941 (F41F 3/04, 2000). Известный корабельный контейнер содержит герметичный корпус с направляющими внутри, передней разрушаемой и задней съемной крышками, размещенные в корпусе кронштейны и отрывные элементы фиксации и удержания ракеты, электроразъем электрической связи с корабельной системой управления пуском ракеты. Отрывные элементы выполнены в виде разрывных болтов. Направляющие выполнены за одно целое с корпусом контейнера и расположены равномерно по окружности корпуса контейнера. Одна из направляющих в поперечном сечении имеет паз для бугеля ракеты. В варианте выполнения корпус выполнен из композиционного материала. Разрушаемая крышка изготовлена, например, из сферопластика и способна выдерживать внешнее давление, соответствующее максимальной глубине погружения подводной лодки. Вместе с этим крышка способна разрушаться при незначительном избыточном давлении внутри контейнера. Корпус контейнера у переднего торца выполнен внутри с обтюратором в виде прерывистой кольцевой опоры для ракеты. В других вариантах выполнения обтюратор может быть выполнен в виде перфорированной кольцевой опоры или прерывистой кольцевой опоры. В варианте выполнения обтюратор выполнен за одно целое с корпусом контейнера. Известный корабельный контейнер обеспечивает пуск ракеты как из надводного, так и из подводного положения носителя.
Однако в известном корабельном контейнере отсутствуют возможность изменения давления газов в подракетном объеме и возможность изменения осевой (поршневой) выталкивающей силы, что необходимо при установке (загрузке) в контейнер ракет различных типов.
Задачей, решаемой изобретением, является создание корабельного контейнера для хранения и пуска ракеты, обеспечивающего приспособляемость к ракетам с различными массогабаритными характеристиками и различными значениями параметров стартовых двигательных установок.
Указанная задача решается благодаря тому, что известный корабельный контейнер для хранения и пуска ракеты, содержащий герметичный корпус с направляющими внутри, передней разрушаемой и задней съемной крышками, причем корпус у переднего торца выполнен внутри с обтюратором в виде перфорированной кольцевой опоры для ракеты, согласно изобретению снабжен по меньшей мере одним съемным перфорированным кольцевым элементом, который выполнен с возможностью установки внутри корпуса на упомянутой перфорированной кольцевой опоре со стороны разрушаемой крышки с частичным перекрытием перфорационных отверстий в кольцевой опоре, и по меньшей мере одним съемным обтюратором, представляющим собой кольцо, которое выполнено с возможностью установки внутри корпуса у заднего торца с возможностью охвата с заданным радиальным зазором хвостовой части ракеты. При этом корпус выполнен составным из разъемно соединенных одна с другой передней и задней секций.
Вместе с этим корпус выполнен с направляющими фиксирующими элементами для обеспечения заданного взаимного углового положения передней и задней секций.
Кроме того, разрушаемая крышка выполнена с возможностью разрушения на фрагменты, обладающие положительной плавучестью.
В варианте выполнения корабельный контейнер снабжен клапаном для затопления внутреннего объема контейнера в подводном положении носителя (подводной лодки) в случае, когда наружное гидростатическое давление превышает заданную величину.
Также корпус снабжен, по меньшей мере, одним направляющим элементом, выполненным с возможностью взаимодействия с соответствующим ответным элементом транспортно-пускового стакана пусковой установки корабля для обеспечения заданного углового положения контейнера относительно продольной оси транспортно-пускового стакана.
Передняя секция корпуса представляет собой цилиндрическую оболочку, выполненную из композиционного материала, каждый из концов которой неразъемно соединен с соответствующим металлическим кольцевым элементом.
Корпус выполнен с утолщением по наружной поверхности в местах, расположение которых соответствует расположению ответных опор транспортно-пускового стакана пусковой установки корабля.
Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет расширить эксплуатационные возможности корабельного контейнера и создать универсальный контейнер, обеспечивающий возможность хранения и пуска ракет различных типов с различными массогабаритными характеристиками и различными значениями параметров стартовых двигательных установок.
На фиг.1 схематично показан корабельный контейнер для хранения и пуска ракеты, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - передний обтюратор (перфорированная кольцевая опора для ракеты) и клапан для затопления внутреннего объема контейнера, поперечный разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - передний обтюратор с установленной съемной накладкой (перфорированным кольцевым элементом), продольный разрез по Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - расположение направляющих в корпусе контейнера, поперечный разрез по В-В на фиг.1; на фиг.5 - узел соединения корпуса контейнера с передней разрушаемой крышкой, элемент Г на фиг.1; на фиг.6 - узел соединения корпуса контейнера с задней съемной крышкой, элемент Д на фиг.1, продольный разрез.
Корабельный контейнер для хранения и пуска ракеты содержит герметичный корпус 1, внутри которого выполнены направляющие 2 и 3. Корпус выполнен составным в виде разъемно соединенных одна с другой, например, с помощью резьбовых соединений передней 4 и задней 5 секций. Изготовление корпуса составным облегчает обращение с контейнером при его обслуживании. В варианте выполнения передняя секция 4 представляет собой цилиндрическую оболочку «а», выполненную из композиционного материала, концы которой неразъемно соединены с металлическими кольцевыми элементами (по существу - закладными частями) соответственно «b» и «с». Направляющие 2 и 3 расположены равномерно по окружности корпуса. По существу каждая направляющая состоит из трех участков, которые соответствуют составным частям «a», «b» и «c» передней секции 4. Направляющая 2 в поперечном сечении имеет паз для бугеля 6 ракеты 7.
Спереди корпус 1 закрыт разрушаемой крышкой 8, а сзади - съемной крышкой 9 с герметичным уплотнением 10. В варианте осуществления изобретения в качестве герметичного уплотнения 10 контейнер содержит, например, уплотнительные кольца, установленные в кольцевых проточках. Аналогичное уплотнение установлено между передней 4 и задней 5 секциями, а также между передней секцией и разрушаемой крышкой 8.
В варианте осуществления изобретения разрушаемая крышка 8 выполнена в виде сферического сегмента 11, который закреплен на опорном кольце 12 с помощью прижимного кольца 13. Сферический сегмент выполнен из композиционного материала. В варианте осуществления изобретения в качестве композиционного материала для сферического сегмента используется, например, стеклопластик. Разрушаемая крышка 8 способна выдерживать внешнее давление, соответствующее максимальной глубине погружения носителя (подводной лодки). Вместе с этим эта крышка способна разрушаться при незначительном избыточном давлении внутри контейнера и выполнена с возможностью разрушения на фрагменты (сегменты), обладающие положительной плавучестью. На внутренней поверхности сферического сегмента 11 выполнены меридионально расположенные ослабляющие пазы, заполненные твердым материалом. Таким образом, сферический сегмент разделен на индивидуальные сегменты (доли). При этом на каждом из индивидуальных сегментов с внутренней стороны крышки установлен блок 14 из «легкого» материала, например пенопласта. Благодаря этому при пуске ракеты из подводного положения при разрушении крышки под водой за счет выталкивающей силы обеспечивается увод образовавшихся фрагментов крышки 8 от верхнего среза контейнера, что повышает надежность контейнера.
Корпус контейнера у переднего торца выполнен внутри с обтюратором 15 в виде перфорированной кольцевой опоры для ракеты 7. Перфорационные отверстия в обтюраторе 15, по существу, выполняют функцию отдельных газоходов в период старта ракеты 7. Обтюратор 15 представляет собой единое целое с металлическим кольцевым элементом «b» передней секции 4. Контейнер снабжен съемным кольцевым перфорированным элементом 16, который, по существу, представляет собой съемную накладку, которая крепится на обтюраторе 15, например, с помощью резьбовых соединений. Съемный элемент 16 выполнен с возможностью установки внутри корпуса 1 на обтюраторе 15 со стороны разрушаемой крышки 8 с частичным перекрытием перфорационных отверстий в обтюраторе 15. В варианте осуществления изобретения это достигается тем, что перфорационные отверстия в съемном элементе 16 выполнены меньшего размера, чем перфорационные отверстия в обтюраторе 15.
Контейнер снабжен съемным задним обтюратором 17. Съемный обтюратор 17 представляет собой кольцо, которое выполнено с возможностью установки внутри корпуса контейнера у заднего торца с возможностью охвата с заданным радиальным зазором хвостовой части ракеты. Величина внутреннего диаметра обтюратора 17, определяющая площадь кольцевого зазора между обтюратором и корпусом ракеты, задается в зависимости от типа устанавливаемой ракеты.
Площадь проходного сечения отверстий-газоходов в сменной накладке 16 и площадь кольцевого зазора между съемным обтюратором 17 и корпусом ракеты 7 рассчитываются из условия получения в подракетном объеме желательного давления продуктов сгорания топлива ракеты и соответственно желательной величины действующей на ракету осевой (поршневой) выталкивающей силы, определяющей в конечном счете скорость выхода ракеты из контейнера. Благодаря возможности замены накладки 16 для изменения площади проходного сечения отверстий-газоходов переднего обтюрирующего пояса (по существу - обтюратора 15) и возможности замены заднего съемного обтюратора 17 для изменения площади упомянутого кольцевого зазора в нижнем обтюрирующем поясе изобретение позволяет регулировать объем продуктов сгорания топлива ракеты, выходящих через обтюрирующие пояса, и тем самым получать в подракетном объеме давление, необходимое для выхода (пуска) из контейнера ракет с различными массогабаритными характеристиками и различными значениями параметров стартовых двигателей. Таким образом, достигается расширение эксплуатационных возможностей корабельного контейнера.
В стенке корпуса контейнера у переднего торца (по существу - в элементе «b» передней секции 4) через герметизирующее уплотнение (на чертеже не показано) установлен клапан 18 для затопления внутреннего объема контейнера в подводном положении носителя (подводной лодки) в случае, когда наружное гидростатическое давление превышает заданную величину (например, при погружении на глубину, превышающую максимальную глубину погружения подводной лодки).
В задней (донной) части корпуса контейнера размещены кронштейны 19 и отрывные элементы 20 фиксации и удержания ракеты 7. Элементы 20 выполнены, например, в виде разрывных болтов. Там же (со стороны съемной крышки 9) установлен электроразъем для электрической связи корабельной системы управления пуском и ракеты (на чертеже не показано). В варианте осуществления изобретения на торце съемной крышки 9 снаружи выполнены элементы для фиксации контейнера от перемещений вдоль продольной оси транспортно-пускового стакана в штатном положении контейнера в пусковой установке (на чертеже не показано).
В варианте выполнения корпус контейнера выполнен с утолщением по наружной поверхности в местах, расположение которых соответствует расположению ответных опор транспортно-пускового стакана пусковой установки корабля. Задняя секция 5 выполнена с внутренней цилиндрической поверхностью, которая сопряжена с соответствующей ответной поверхностью, выполненной на передней секции 4 (по существу - на элементе «с»). Для обеспечения заданного взаимного углового положения передней 4 и задней 5 секций на торце задней секции установлен направляющий фиксирующий штифт, который при сборке секций 4 и 5 друг с другом входит в ответное отверстие, выполненное на торце передней секции (на чертеже не показано).
Для обеспечения заданного углового положения контейнера относительно продольной оси транспортно-пускового стакана пусковой установки корабля на боковой поверхности металлического кольцевого элемента «b» передней секции 4 установлен направляющий элемент (по существу - шпонка), который выполнен с возможностью взаимодействия с соответствующим ответным элементом транспортно-пускового стакана (на чертеже не показано).
Корабельный контейнер для хранения и пуска ракеты работает следующим образом.
Решение о необходимости установки комплекта съемных элементов - накладки (кольцевого перфорированного элемента) 16 на передний обтюратор 15 и заднего обтюратора 17 - принимают в зависимости от типа используемой ракеты.
В случае установки съемных элементов при подготовке контейнера к загрузке ракеты 7 в корпусе элемента «b» передней секции 4 монтируют съемный элемент 16, соответствующий типу (целевым характеристикам) устанавливаемой ракеты. В штатном положении элемент 16 частично перекрывает перфорационные отверстия-газоходы в обтюраторе 15. Степень перекрытия отверстий в обтюраторе 15 определяется исполнением съемного элемента (накладки) 16 и зависит от типа ракеты. Затем на переднюю секцию 4 устанавливают разрушаемую крышку 8.
Перед загрузкой ракеты в контейнер ее скрепляют с кронштейнами 19 задней секции 5 с помощью разрывных болтов 20. Затем ракету с помощью направляющих 2 и 3 заводят в переднюю секцию 4, после чего заднюю секцию 5 скрепляют (стыкуют) с элементом «с» передней секции 4. Предварительно в задней секции устанавливают съемный обтюратор 17, соответствующий типу ракеты. К ракете подключают электроразъем электрической связи с корабельной системой управления пуском ракеты (на чертеже не показано). Затем съемную крышку 9 скрепляют с задней секцией 5. Заданное положение ракеты в контейнере в поперечном сечении последнего обеспечивается центрирующими направляющими 2 и 3, а также бугелем 6 ракеты, располагающимся в пазу направляющей 2.
В таком виде корабельный контейнер с ракетой может транспортироваться любыми видами транспорта, а также находиться в пусковых установках различных носителей (подводных лодок), не требуя обслуживания.
Загрузка контейнера в пусковую установку корабля производится в вертикальном положении. В процессе опускания контейнера в транспортно-пусковой стакан пусковой установки корабля направляющий элемент (шпонка), установленный на элементе «b» передней секции 4, входит в ответный элемент (шпоночный паз) транспортно-пускового стакана, обеспечивая заданное угловое положения контейнера относительно продольной оси транспортно-пускового стакана пусковой установки корабля. При установке контейнера на штатное место срабатывает механизм стыковки электроразъема (на чертеже не показано) и контейнер подключается к корабельной системе управления пуском ракеты. Контейнер фиксируют относительно транспортно-пускового стакана с помощью выполненных на торце крышки 9 элементов для фиксации контейнера от перемещений вдоль продольной оси транспортно-пускового стакана. В штатном положении контейнера в транспортно-пусковом стакане центрирующие утолщения корпуса контейнера располагаются напротив опорных поясов пусковой установки.
При пуске ракеты по сигналу от корабельной системы управления пуском подводной лодки подается сигнал на включение автономных источников питания ракеты через электроразъем (на чертеже не показано) и от бортовой системы управления запускается стартовый двигатель. Продукты сгорания топлива двигателя ракеты из подракетного объема через кольцевой зазор между обтюратором 17 и ракетой попадают в объем под разрушаемой крышкой 8 (подкрышечный объем). При этом направляющие 2 и 3 выполняют функцию устройства, обеспечивающего необходимый зазор для прохода образующихся газов. При превышении давления внутри контейнера над внешним (забортным) происходит разрушение сферического сегмента 11 и освобождение проходного сечения крышки 8. При этом благодаря системе ослабляющих пазов сферический сегмент распадается на фрагменты заданных размеров. Благодаря тому, что образовавшиеся фрагменты обладают положительной плавучестью, за счет выталкивающей силы воды обеспечивается увод образовавшихся фрагментов крышки 8 от верхнего среза контейнера.
Под действием давления в подракетном объеме, который в первоначальный момент старта ограничен с одной стороны съемной крышкой 9, а с другой стороны - обтюратором 17, и силы тяги стартового двигателя ракеты разрываются болты 20 и ракета 7 начинает движение по направляющим 2 и 3 корпуса. При этом бугель 6 ракеты скользит по пазу направляющей 2, удерживая ракету от поворота относительно продольной оси, благодаря чему снижаются действующие на ракету возмущения. Торец хвостовой цилиндрической части ракеты выходит за пределы обтюратора 17, головная же цилиндрическая часть входит во взаимодействие с обтюратором 15. При движении ракеты часть газов проходит через перфорационные отверстия-газоходы в обтюраторе 15. Благодаря этому, покидая контейнер, ракета находится все время в газовом пузыре, который образуется за счет продуктов сгорания топлива, проходящих сквозь обтюратор 15. Вместе с этим исключается возможность гидроудара при выходе ракеты из контейнера.
При пуске ракет в надводном положении носителя контейнер работает аналогичным образом. Единственное отличие заключается в поведении образовавшихся фрагментов сферического сегмента 11 разрушаемой крышки 8. Эти фрагменты разлетаются от носителя по баллистическим траекториям и падают на поверхность воды.
При эксплуатации контейнера в случае погружения подводной лодки на глубину, при которой наружное гидростатическое давление превышает заданную величину, срабатывает клапан 18 и в корпус контейнера поступает забортная вода. Таким образом обеспечивается пожаровзрывобезопасность при нештатной ситуации, что повышает надежность эксплуатации контейнера, что в конечном счете повышает безопасность носителя.
Таким образом, благодаря особенности исполнения корабельного контейнера изобретение позволяет расширить эксплуатационные возможности корабельного контейнера и создать универсальный контейнер, обеспечивающий возможность хранения и пуска ракет различных типов с различными массогабаритными характеристиками и различными значениями параметров стартовых двигательных установок.