КАССЕТНАЯ ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ
CASSETTE WARHEAD

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к кассетной головной части реактивного снаряда систем залпового огня.
Объект изобретения представляет собой кассетную головную часть повышенной боевой эффективности и надежности функционирования.
Боевая эффективность кассетной головной части зависит от получения требуемого разброса боевых элементов в районе цели, осколочного поля каждого элемента с заданными характеристиками, а также от минимизации веса и габаритов стабилизатора боевых элементов, а следовательно, обеспечения максимального веса боевых частей элементов (см., например, Гогин В., Федосеев А. Перспективы развития реактивных систем залпового огня. - «Зарубежное военное обозрение», №1, 1995 г.).
Для обеспечения максимального поражающего действия боевого элемента необходим вертикальный подход его к грунту с нулевым углом атаки, которые в основном определяются геометрическими параметрами стабилизатора.
Известно устройство для минирования площадей по патенту Франции №2897153 (приоритет от 27.03.1992 г.), содержащее корпус, модули (кассеты) с минами и вышибным зарядом. Каждый модуль снабжен стабилизатором в виде парашюта, уменьшающего скорость к моменту выброса мин, и выталкивается из корпуса устройства по мере движения. Применение парашюта в качестве стабилизатора из-за его ветровой чувствительности влияет на разброс модулей и мин. Устройство предназначено для сброса с самолета при скоростях гораздо меньших, чем скорость реактивного снаряда, ракеты.
Известны также кассетные головные части вращающейся ракеты по патентам РФ №2076302, №2186330, кл. F42В 12/58, содержащие корпус, раму, вышибной заряд, крупногабаритные боевые элементы цилиндрической формы. Конструкция головной части по патенту РФ №2186330 позволяет решать задачу упорядоченного размещения и доставки элементов в район цели, повышения надежности выброса боевых элементов за счет увеличения ее жесткости и дальнейшего разведения боевых элементов после выброса. Требования по разбросу крупногабаритных боевых элементов обеспечиваются их конструкцией, а не другими конструктивными элементами кассетной головной части.
Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией кассетной головной части является наличие в составе аналогов корпуса, боевых элементов, вышибного заряда.
В качестве прототипа принята кассетная головная часть по патенту РФ №2299396, кл. F42В 12/58. Она содержит корпус, трубчатые кассеты, вышибной заряд, боевые элементы цилиндрической формы со стабилизатором.
Трубчатые кассеты обеспечивают защиту боевых элементов и прежде всего стабилизаторов от воздействия аэродинамических сил во время их автономного полета, однако параметры динамики движения кассет, а следовательно, характеристики рассеивания боевых элементов на местности после выброса из кассет зависят от положения центра массы кассеты относительно ее передней части, компоновки элементов и вышибного заряда внутри нее, ориентации стабилизатора элемента.
Общими признаками с предлагаемой кассетной головной частью является наличие в прототипе корпуса, трубчатых кассет, вышибных зарядов, боевых элементов с раскрывающимся стабилизатором.
В отличие от прототипа в предлагаемой кассетной головной части каждая кассета в передней части наглухо закрыта, содержит вышибной заряд и ориентирована в сторону носовой части корпуса головной части, при этом координата центра масс кассеты от передней части составляет 0,42…0,52 ее длины, боевые элементы расположены в кассете носовой частью вперед в направлении их выброса из кассеты и стабилизатором в сторону вышибного заряда, а раскрывающийся стабилизатор боевых элементов выполнен в виде щитков, наружная поверхность которых в поперечном направлении выполнена выпуклой с радиусом кривизны, составляющим 0,4…0,8 максимального диаметра корпуса боевого элемента, закрепленных в корпусе на осях, перпендикулярных продольной оси элемента, при этом каждый щиток стабилизатора на участке соединения с осью снабжен двумя продольными ребрами жесткости, в нижней части которых выполнен скос, составляющий с наружной выпуклой его поверхностью угол 15°…45°, а под щитками в корпусе боевого элемента и соосно с ним установлена с возможностью перемещения относительно него опорная втулка, снабженная сжатой пружиной.
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 боевой эффективности кассетной головной части за счет увеличения веса боевых частей элементов и минимизации габаритно массовых параметров их стабилизаторов, обеспечение заданного рассеивания элементов в районе цели, обеспечение требуемых углов подхода к грунту, повышение надежности функционирования боевых элементов и кассетной головной части в целом.
Указанный технический результат достигается тем, что в кассетной головной части, содержащей корпус, трубчатые кассеты с вышибным зарядом, боевые элементы с раскрывающимся стабилизатором, согласно изобретению каждая кассета в передней части наглухо закрыта, содержит вышибной заряд и ориентирована в сторону носовой части корпуса головной части, при этом координата центра масс кассеты от передней части составляет 0,42…0,52 ее длины, боевые элементы расположены в кассете носовой частью вперед в направлении их выброса из кассеты и стабилизатором в сторону вышибного заряда, а раскрывающийся стабилизатор боевых элементов выполнен в виде щитков, наружная поверхность которых в поперечном направлении выполнена выпуклой с радиусом кривизны, составляющим 0,4…0,8 максимального диаметра корпуса боевого элемента, закрепленных в корпусе на осях, перпендикулярных продольной оси элемента, при этом каждый щиток стабилизатора на участке соединения с осью снабжен двумя продольными ребрами жесткости, в нижней части которых выполнен скос, составляющий с наружной выпуклой его поверхностью угол 15°…45°, а под щитками в корпусе боевого элемента и соосно с ним установлена с возможностью перемещения относительно него опорная втулка, снабженная сжатой пружиной.
Авторы предлагаемого изобретения провели экспериментальные исследования, направленные на поиск технических решений, позволяющих повысить боевую эффективность кассетной головной части за счет увеличения веса боевых частей элементов и минимизации габаритно-массовых параметров их стабилизаторов, обеспечить заданное рассеивание элементов в районе цели, обеспечить требуемые углы подхода к грунту, повысить надежность функционирования боевых элементов и кассетной головной части в целом.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между параметрами заявляемой кассетной головной части позволили, в частности, за счет выполнения:
- каждой кассеты в передней части наглухо закрытой, содержащей вышибной заряд, ориентированной в сторону носовой части корпуса головной части и имеющей координату центра масс от передней части 0,42…0,52 ее длины - обеспечить не только снижение скорости полета к моменту выброса боевых элементов с целью уменьшения аэродинамических нагрузок на элементы конструкции, но и заданное рассеивание элементов за счет разведения кассет на требуемое расстояние под действием поперечных аэродинамических сил при полете с балансировочными углами атаки 50°…80°. Обеспечивается это благодаря оптимальному выбору координаты центра масс кассеты. При координате центра масс менее 0,42 длины кассеты уменьшается ее балансировочный угол атаки, уменьшаются в связи с этим не только поперечные силы, но и сила сопротивления, от которой зависит торможение кассеты. При координате центра масс более 0,52 длины кассеты ее полет происходит с углами более 90°, также начинают уменьшаться продольные и поперечные силы, причем меняется направление действия поперечных сил, которые сближают кассеты;
- расположения боевых элементов в кассете носовой частью вперед в направлении их выброса из кассеты и стабилизатором в сторону вышибного заряда - использовать скоростной напор набегающего воздушного потока для раскрытия стабилизатора, упростить конструкцию механизма раскрытия, уменьшить вес стабилизатора и повысить тем самым боевую эффективность элемента за счет увеличения веса его боевой части;
- раскрывающегося стабилизатора элемента в виде щитков с выпуклой наружной поверхностью в поперечном направлении и радиусом кривизны, составляющим 0,4…0,8 максимального диаметра корпуса боевого элемента, закрепленных в корпусе на осях, перпендикулярных продольной оси элемента, и снабженных на участке соединения с осью двумя продольными ребрами жесткости, в нижней части которых выполнен скос, составляющий с наружной выпуклой поверхностью угол 15°…45°, а под щитками в корпусе боевого элемента и соосно с ним установлена с возможностью перемещения относительно него опорная втулка, снабженная сжатой пружиной - обеспечить необходимую устойчивость элемента при минимальных габаритно-массовых характеристиках стабилизатора, его торможение, увеличить вес боевой части элементов и повысить боевую эффективность, обеспечить надежность функционирования боевого элемента и кассетной головной части в целом. Выполнение радиуса кривизны выпуклой поверхности щитка менее 0,4 максимального диаметра корпуса приводит к уменьшению сопротивления и несущих характеристик стабилизатора, уменьшению запаса устойчивости элемента, для компенсации которых необходимо увеличивать длину щитков, вес стабилизатора. Выполнение радиуса кривизны выпуклой поверхности щитка свыше 0,8 максимального диаметра корпуса приводит к уменьшению подъемной силы стабилизатора из-за того, что передние части поверхности щитков попадают в донный след корпуса, а боковые плоские щитки при наличии угла атаки обладают меньшей подъемной силой. Для повышения устойчивости необходимо увеличивать длину щитков, вес стабилизатора и снижать вес боевой части элемента, что приводит к снижению боевой эффективности элементов и кассетной головной части в целом.
При угле между наружной поверхностью щитка и скосом на ребре жесткости менее 15° происходит уменьшение запаса устойчивости элемента и для его компенсации необходимо увеличивать габариты, а следовательно, вес стабилизатора, что снижает боевую эффективность элемента. Увеличение угла между наружной поверхностью щитка и скосом на ребре жесткости (угла раскрытия щитка) свыше 45° приводит к увеличению продольной вдоль оси элемента силы, нагрузок на элементы конструкции, появлению деформаций элементов стабилизатора, снижению запаса устойчивости, что также приводит к снижению боевой эффективности элемента из-за необходимости увеличивать габариты и вес стабилизатора и уменьшать вес боевой части. Кроме того, деформации элементов стабилизатора приводят к появлению угла атаки боевого элемента, не обеспечиваются требуемые углы подхода к грунту, снижается боевая эффективность боевого элемента и кассетной головной части.
При выполнении угла раскрытия щитков стабилизатора в указанных пределах 15°…45° обеспечивается нулевой угол атаки и вертикальный подход боевого элемента к грунту, в результате чего гарантировано максимальное поражающее действие.
ц.м
Сущность изобретения поясняется фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 представлена схема предлагаемой кассетной головной части. На фиг.2 приведена схема боевого элемента со стабилизатором в раскрытом положении. Головная часть состоит из корпуса 1, трубчатых кассет 2 с вышибным зарядом 3, боевых элементов 4 со стабилизатором 5. Каждая кассета 2 в передней части наглухо закрыта, содержит вышибной заряд 3 и ориентирована ею в сторону носовой части корпуса 1 головной части, при этом координата центра масс X кассеты от передней части составляет 0,42…0,52 ее длины L.
Боевые элементы 4 расположены в кассете 2 носовой частью вперед в направлении их выброса из трубчатой кассеты и стабилизатором 5 в сторону вышибного заряда 3. Стабилизатор 5 выполнен в виде щитков 6, наружная поверхность которых в поперечном направлении выполнена выпуклой с радиусом кривизны r, составляющим 0,4…0,8 максимального диаметра D корпуса боевого элемента 4, закрепленных в корпусе на осях 7, перпендикулярных продольной оси элемента.
Щиток 6 стабилизатора на участке соединения с осью 7 снабжен двумя продольными ребрами 8 жесткости, в нижней части которых выполнен скос 9, составляющий с наружной выпуклой его поверхностью угол β=15°…45°, а под щитками 6 в корпусе боевого элемента и соосно с ним установлена с возможностью перемещения относительно него опорная втулка 10, снабженная сжатой пружиной 11.
Вышеописанная кассетная головная часть работает следующим образом. В заданной точке полета реактивного снаряда производят отделение от него кассетной головной части. Задняя часть корпуса 1 головной части остается соединенной с реактивным двигателем, а трубчатые кассеты 2 выталкиваются вперед из головной части и начинают самостоятельное движение под воздействием аэродинамических и центробежных сил.
Благодаря оптимальному выбору положения центра масс кассет 2 обеспечивается их разведения на требуемое расстояние под действием поперечных аэродинамических сил при полете с балансировочными углами атаки 50°…80°, полет с ориентацией передними частями в направлении движения, а также снижение скорости полета за счет увеличенной силы сопротивления. Через заданное время вышибной заряд 3 выбрасывает элементы 4 из трубчатых кассет 2. В связи с тем, что скорость вылета элементов относительно кассет гораздо меньше, чем скорость движения самих кассет, то в начальный момент полета элементы ориентированы стабилизатором 5 в направлении движения головной части, кассет. Под действием скоростного напора на внутренние поверхности щитков 6 стабилизатора, а также воздействия подпружиненной втулки 10 на скос 9 ребер жесткости 8 щитки 6 поворачиваются вокруг осей 7 и раскрываются на заданный угол раскрытия β. Стабилизатор 5 парирует начальные углы атаки, обеспечивает торможение элемента и вертикальный подход его к грунту с нулевым углом атаки.
Указанный положительный эффект подтвержден летно-конструкторскими испытаниями реактивных снарядов систем залпового огня с кассетной головной частью, выполненной в соответствии с предлагаемым изобретением.
Предложенное техническое решение позволило повысить боевую эффективность кассетной головной части за счет увеличения веса боевых частей элементов и минимизации габаритно-массовых параметров их стабилизаторов, обеспечить заданное рассеивание боевых элементов в районе цели, обеспечить требуемые углы подхода боевых элементов к грунту, повысить надежность функционирования боевых элементов и кассетной головной части в целом.
В настоящее время разработана конструкторская документация на предлагаемую кассетную головную часть, проведены летные испытания, намечено серийное производство.