КОРПУС БОЕВОГО ЭЛЕМЕНТА С РАСКРЫВАЮЩИМСЯ СТАБИЛИЗАТОРОМ
DESTRUCTIVE AGENT CASE WITH OPENING STABILISER

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке боевых элементов с раскрывающимся стабилизатором для ракет и реактивных снарядов.
Объект изобретения представляет собой корпус для боевого элемента (БЭ) с раскрывающимся стабилизатором повышенной боевой эффективности и надежности функционирования.
Для повышения боевой эффективности БЭ за счет получения требуемого осколочного поля необходимо обеспечить парирование начальных угловых возмущений при выбросе из кассеты или отделении от носителя и вертикальный подход к цели с нулевыми углами атаки (см., например, Гогин В., Федосеев А. Перспективы развития реактивных систем залпового огня - «Зарубежное военное обозрение», №1, 1995 г.; Анисимов В. Боеприпасы с высокоточными боевыми элементами. - «Зарубежное военное обозрение», №11, 1994 г.).
Стабилизация БЭ возможна с помощью раскрывающегося стабилизатора, например, как в бомбе по Патенту №4132169, США, кл. МКИ F42B 25/12 (бюллетень «Изобретения в СССР и за рубежом», 1979 г., №9, с. 7). В указанном аналоге корпус бомбы выполнен в виде цилиндрической наружной оболочки, раскрывающийся стабилизатор - в виде лопастей.
Однако такой стабилизатор обладает небольшим коэффициентом сопротивления, что не позволяет обеспечить быстрое торможение и вертикальный подход бомбы к цели, выброс ее из носителя на небольшой высоте, стабилизатор имеет габариты до 20%…30% длины корпуса, что снижает боевую эффективность.
Общими признаками с заявляемым техническим решением являются наличие в аналоге корпуса в виде цилиндрической наружной оболочки, раскрывающегося стабилизатора.
Известен корпус боевого элемента для кассетной головной части по Патенту №2439475, РФ, МПК F42B 12/58, опубл. 10.01.2012 г., бюл. №1, содержащий цилиндрическую наружную оболочку, раскрывающийся стабилизатор в виде щитков с дугообразными в поперечном направлении стабилизирующими поверхностями, закрепленными в корпусе на осях, перпендикулярных продольной оси корпуса, и принятый авторами за прототип. В раскрытом состоянии стабилизирующие поверхности образуют коническую разрезную юбку с повышенным коэффициентом сопротивления, что позволяет обеспечить БЭ быстрое торможение и вертикальный подход к цели (поверхности земли).
Однако боевая эффективность БЭ зависит также от конструкции корпуса, предназначенного для размещения в нем поражающих элементов, расположения раскрывающегося стабилизатора в виде щитков на корпусе, от которого зависят его геометрические параметры, массовые характеристики.
Поэтому разработка конструкции корпуса БЭ с раскрывающимся стабилизатором, имеющим минимальные размеры и вес, а следовательно, повышенную боевую эффективность БЭ за счет увеличения веса боевой части, обеспечения нулевых углов атаки при обеспечении необходимой устойчивости и требуемого угла подхода к цели, является актуальной задачей.
Общими признаками с предлагаемым корпусом боевого элемента с раскрывающимся стабилизатором является наличие в прототипе цилиндрической наружной оболочки, раскрывающегося стабилизатора в виде щитков с дугообразными в поперечном направлении стабилизирующими поверхностями, закрепленными в корпусе на осях, перпендикулярных продольной оси корпуса.
В отличие от прототипа в предлагаемом корпусе боевого элемента с раскрывающимся стабилизатором корпус снабжен дополнительной внутренней оболочкой, коаксиально установленной относительно наружной оболочки, и максимальный ее диаметр составляет 0,60…0,85 внутреннего диаметра наружной оболочки, а в кольцевой полости, образованной двумя оболочками, упорядоченно размещены поражающие элементы, стабилизирующие поверхности раскрывающегося стабилизатора смещены к передней части корпуса и закреплены на осях так, что расстояние от их передних кромок до задней части корпуса элемента составляет 0,2…0,5 максимального диаметра корпуса, а длина стабилизирующих поверхностей выполнена в пределах 1,0…1,5 максимального диаметра корпуса.
В одном из вариантов исполнения корпуса поражающие элементы выполнены в виде двух отдельных фракций, отличающихся между собой геометрическими параметрами, причем фракция с более крупными размерами поражающих элементов расположена в передней части корпуса боевого элемента.
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 создание корпуса боевого элемента с раскрывающимся стабилизатором повышенной боевой эффективности за счет увеличения поражающего действия, обеспечения заданных аэробаллистических характеристик в районе цели, уменьшения габаритно-массовых характеристик раскрывающегося стабилизатора и увеличения массы боевой части, повышенной надежностью функционирования за счет уменьшения аэродинамических нагрузок на элементы стабилизатора и их деформаций в момент его раскрытия.
Указанный технический результат достигается тем, что в корпусе боевого элемента с раскрывающимся стабилизатором, содержащем цилиндрическую наружную оболочку, раскрывающийся стабилизатор в виде щитков с дугообразными в поперечном направлении стабилизирующими поверхностями, закрепленными в корпусе на осях, перпендикулярных продольной оси корпуса элемента, согласно изобретению корпус снабжен дополнительной внутренней оболочкой, коаксиально установленной относительно наружной оболочки, и максимальный ее диаметр составляет 0,60…0,85 внутреннего диаметра наружной оболочки, а в кольцевой полости, образованной двумя оболочками, упорядоченно размещены поражающие элементы, стабилизирующие поверхности раскрывающегося стабилизатора смещены к передней части корпуса и закреплены на осях так, что расстояние от их передних кромок до задней части корпуса элемента составляет 0,2…0,5 максимального диаметра корпуса, а длина стабилизирующих поверхностей выполнена в пределах 1,0…1,5 максимального диаметра корпуса.
В одном из вариантов исполнения корпуса поражающие элементы выполнены в виде двух отдельных фракций, отличающихся между собой геометрическими параметрами, причем фракция с более крупными размерами поражающих элементов расположена в передней части корпуса боевого элемента.
Авторы предлагаемого изобретения провели большой объем экспериментальных исследований макетов и натурных БЭ на стендах, в аэродинамических трубах, летные испытания, направленные на повышение боевой эффективности и надежности функционирования.
Результаты исследований позволили выявить влияние наиболее доминирующих факторов на параметры динамики возмущенного движения БЭ, определить необходимые геометрические параметры раскрывающегося стабилизатора в виде щитков для обеспечения надежного парирования начальных угловых возмущений, обеспечить нулевые значения балансировочных углов атаки у цели при уменьшении габаритно-массовых параметров стабилизатора.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между параметрами корпуса боевого элемента и раскрывающегося стабилизатора позволили, в частности, за счет выполнения:
- корпуса, снабженного дополнительной внутренней оболочкой, коаксиально установленной относительно наружной оболочки, и максимальный диаметр которой составляет 0,60…0,85 внутреннего диаметра наружной оболочки, а в кольцевой полости, образованной двумя оболочками, упорядоченно размещены поражающие элементы, - увеличить поражающее осколочное действие и повысить тем самым боевую эффективность элемента. Выполнение максимального диаметра внутренней оболочки менее 0,60 внутреннего диаметра наружной оболочки приводит к увеличению массы поражающих элементов и уменьшению скорости их разлета, снижению боевой эффективности. При максимальном диаметре внутренней оболочки более 0,85 внутреннего диаметра наружной оболочки уменьшается эффективность поражающего осколочного действия БЭ;
- стабилизирующих поверхностей раскрывающегося стабилизатора смещенными к передней части корпуса и закрепленными на осях так, что расстояние от их передних кромок до задней части корпуса элемента составляет 0,2…0,5 максимального диаметра корпуса - увеличить аэродинамическую подъемную силу стабилизатора за счет использования положительного влияния интерференции между корпусом и стабилизирующими поверхностями, что позволило уменьшить габаритно-массовые характеристики стабилизатора и повысить боевую эффективность элемента. При расстоянии от передних кромок менее 0,2 максимального диаметра корпуса уменьшается положительное влияние интерференции между корпусом и стабилизирующими поверхностями. Выполнение указанного расстояния свыше 0,5 максимального диаметра корпуса нецелесообразно, так как при этом происходит смещение координаты центра давления элемента к передней части корпуса и ухудшение его устойчивости, что в свою очередь увеличивает время парирования начальных угловых возмущений и происходит появление балансировочных углов атаки. Наличие угла атаки не позволяет обеспечить вертикальный подход элемента к грунту, снижается надежность срабатывания у цели;
- длины стабилизирующих поверхностей в пределах 1,0…1,5 максимального диаметра корпуса - обеспечить необходимую устойчивость и требуемые аэродинамические характеристики во всем полетном диапазоне углов атаки в процессе парирования начальных угловых возмущений при минимальных габаритно-массовых характеристиках стабилизатора. Выполнение длины стабилизирующих поверхностей менее 1,0 максимального диаметра корпуса приводит к смещению координаты центра давления элемента к передней части корпуса и ухудшению его устойчивости. Из-за этого увеличивается время парирования начальных угловых возмущений, происходит появление балансировочных углов атаки, уменьшается боевая эффективность элемента. Увеличение указанной длины свыше 1,5 максимального диаметра корпуса нецелесообразно, так как при заданных габаритах боевого элемента это приводит к необходимости уменьшения боевой части, снижению его боевой эффективности;
- в качестве варианта корпуса с поражающими элементами в виде двух отдельных фракций, отличающихся между собой геометрическими параметрами, а фракции с более крупными размерами поражающих элементов, расположенной в передней части корпуса боевого элемента, - увеличить поражающее действие элемента и повысить тем самым его боевую эффективность.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого элемента.
1
2
Боевой элемент состоит из корпуса 1 с максимальным диаметром d, содержащего цилиндрическую наружную оболочку 2 с внутренним диаметром d, внутреннюю оболочку 3, поражающих элементов 4, раскрывающегося стабилизатора 5 в виде щитков 6 с дугообразными в поперечном направлении стабилизирующими поверхностями В, осей 7.
3
2
1
1
2
1
Внутренняя оболочка 3 коаксиально установлена относительно наружной оболочки 2, и максимальный ее диаметр d=(0,60…0,85)d. В кольцевой полости, образованной оболочками 2 и 3, упорядоченно размещены поражающие элементы 4. Щитки 6 закреплены на осях 7, перпендикулярных его продольной оси. Стабилизирующие поверхности щитков 6 раскрывающегося стабилизатора 5 смещены к передней части корпуса 1, и расстояние от их передних кромок до задней части корпуса 1 равно L=(0,2…0,5)d. Длина стабилизирующих поверхностей L=(1,0…1,5)d. В одном из вариантов исполнения корпуса поражающие элементы 4 выполнены в виде двух отдельных фракций, отличающихся между собой геометрическими параметрами, причем фракция с более крупными размерами поражающих элементов расположена в передней части корпуса 1 боевого элемента.
Функционирование предлагаемого БЭ происходит следующим образом.
В заданной точке траектории полета PC отделяют от него или выбрасывают из кассеты БЭ. После отделения и до окончательного раскрытия стабилизатора 5 за счет начальных возмущений корпус 1 БЭ совершает нестабилизированный полет. Затем происходит раскрытие щитков 6 стабилизатора 5, которые поворачиваются относительно осей 7. Щитки 6 начинают создавать силу сопротивления и подъемную силу, которая создает стабилизирующий момент относительно центра масс элемента. БЭ начинает совершать затухающие колебания, стабилизироваться и осуществляет вертикальный подход к цели с требуемыми аэробаллистическими характеристиками. Далее происходит срабатывание БЭ и разлет поражающих элементов в районе цели.
Выполнение соотношений диаметров наружной и внутренней оболочек в указанных пределах позволяет повысить боевую эффективность БЭ за счет увеличения поражающего осколочного действия.
За счет смещения стабилизирующих поверхностей стабилизатора 5 к носовой части корпуса 1 и использования положительной интерференции между ними и корпусом обеспечивается стабилизация БЭ при меньших габаритно-массовых характеристиках стабилизатора, уменьшаются аэродинамические нагрузки на элементы конструкции в момент раскрытия, что приводит к повышению надежности функционирования.
Оптимизация параметров стабилизатора, указанных в формуле изобретения, уменьшение габаритно-массовых характеристик стабилизатора позволяет увеличить вес поражающих элементов 4, расположенных в полости между наружной оболочкой 2 и дополнительной внутренней оболочкой 3. За счет увеличения поражающего действия увеличивается боевая эффективность БЭ.
В соответствии с предлагаемым изобретением разработан корпус боевого элемента с раскрывающимся стабилизатором для БЭ реактивного снаряда.
В настоящее время разработана рабочая конструкторская документация, проведены натурные испытания опытных образцов реактивных снарядов, запланировано изготовление опытной партии.