ВРАЩАЮЩИЙСЯ РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД

Полезная модель относится к области ракетостроения и учитывает все возрастающие требования по повышению совершенства конструкций ракет и реактивных снарядов.
Известен вращающийся реактивный снаряд, содержащий заостренную носовую часть, боевой отсек, реактивный двигатель и аэродинамический стабилизатор (патент РФ №2104470 от 10.02.98 г., МПК F 42 В 15/00).
Опыт проектирования и эксплуатации реактивных систем залпового огня показал, что наиболее рациональным компоновочным решением является размещение реактивных снарядов перед пуском и запуск их из трубчатых направляющих. В этом случае на одной транспортной единице (боевой машине) удается разместить наибольшее количество реактивных снарядов. Запуск реактивного снаряда из трубчатой направляющей требует применения на нем стабилизатора с подвижными лопастями. Лопасти такого стабилизатора находятся в сложенном положении перед пуском и в процессе движения но направляющей, а после выхода из направляющей раскрываются.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к полезной модели является реактивный снаряд системы залпового огня М-210Ф (патент РФ №2166178 «Вращающийся сверхзвуковой реактивный снаряд», МПК F 42 B 15/00, F 42 B 10/14, F 42 B 10/26, 2001). Он также содержит заостренную носовую часть, боевой отсек, реактивный двигатель и аэродинамический стабилизатор с раскрывающимися дугообразными лопастями.
В нем увеличение дальности полета осуществляется за счет того, что дугообразные лопасти стабилизатора установлены выпуклыми поверхностями в направлении вращения снаряда, а вогнутые поверхности ориентированы в сторону носовой части снаряда. Передние и задние кромки каждой лопасти выполнены с односторонним заострением со скосом, расположенным на выпуклой поверхности лопасти.
Однако современные требования, предъявляемые к реактивным снарядам, требуют дальнейшего повышения дальности их полета.
Задачей полезной модели является повышение боевой эффективности реактивных снарядов за счет увеличение дальностью их полета.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в улучшении аэродинамической формы снаряда за счет уменьшения донного сопротивления, что приводит к уменьшению силы сопротивления движению.
отв
кр
Поставленная задача достигается тем, что в корпусе двигателя в районе центра масс неснаряженного снаряда равномерно по окружности выполнены тангенциальные отверстия, оси которых направлены в сторону, противоположную вращению снаряда, при этом площадь отверстий рассчитывается из условия Σ F≥F,
отв
где: Σ F - суммарная площадь тангенциальных отверстий;
кр
F - площадь критического сечения реактивного снаряда.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1). где: 1 - носовая часть:
2 - боевой отсек;
3 - ракетный двигатель;
4 - аэродинамический стабилизатор;
5 - дугообразные лопасти;
6 тангенциальные отверстия.
Реактивный снаряд содержит заостренную носовую часть 1, боевой отсек 2. реактивный двигатель 3, аэродинамический стабилизатор 4 с раскрывающимися дугообразными лопастями 5, установленными под углом к продольной оси снаряда, В районе центра масс неснаряженного снаряда равномерно по окружности выполнены тангенциальные отверстия 6.
Вращающийся реактивный снаряд работает следующим образом.
Запуск осуществляется путем подачи команды на пиропатрон воспламенителя. Под действием температуры и давления пороховых газов, образовавшихся при срабатывании воспламенителя, происходит воспламенение порохового заряда ракетного двигателя 3. За счет истечения газов из сопла ракетного двигателя 3, он начинает движение по направляющей контейнера.
После запуска, когда реактивный снаряд движется по направляющей пусковой трубы, дугообразные лопасти 5 стабилизатора находятся в сложенном положении. После выхода из направляющей лопасти раскрываются (например, при помощи пружин), обеспечивая устойчивое движение снаряда по траектории.
При выходе из направляющей контейнера дугообразные лопасти 5 реактивного снаряда раскрываются и устанавливаются их под углом к продольной оси снаряда.
На пассивном участке траектории, после полного выгорания порохового заряда ракетного двигателя 3, начинают работать тангенциальные отверстия 6. Так как полет реактивного снаряда проходит в плотных слоях атмосферы, то воздух через тангенциальные отверстия 6 входит во внутреннюю полость ракетного двигателя 3. Из нее воздух через
сужающе - расширяющее сопло, приобретая повышенную скорость, истекает в атмосферу.
Чтобы не было возмущений на реактивный снаряд, тангенциальные отверстия 6 размещают в районе центра масс неснаряженного снаряда равномерно по окружности.
Известно, что аэродинамическая форма снарядов влияет на дальность стрельбы через их аэродинамические характеристики. Аэродинамические характеристики снаряда определяются его коэффициентом формы. Снижение коэффициента формы снаряда приводит к уменьшению силы сопротивления воздуха, что обеспечивает при той же начальной скорости прирост в дальности стрельбы. Сила сопротивления воздуха включает в себя три составляющие: волновую, вязкого трения и вихревую. Доля этих составляющих в общем значении силы сопротивления воздуха зависит от скорости движения снаряда (см. таблицу).
Составляющие силы сопротивления воздуха
Составляющая
Скорость движения снаряда, м/сек
Дозвуковая
Сверхзвуковая
Волновая
-
50
Вязкого трения
20-30
10-15
Вихревая
70-80
35-40
При дозвуковых скоростях движения снаряда сопротивление воздуха определяется главным образом вихревой составляющей, при сверхзвуковых скоростях волновой и вихревой составляющими.
Вихревая составляющая сопротивления воздуха обусловлена срывом воздушного потока с донной части снаряда. При этом за донным срезом снаряда образуется разряженное пространство, в которое устремляются невозмущенные слои воздуха с образованием вихрей. Кроме того. наличие разряжения за донным срезом увеличивает разность давлений, действующих на головную часть снаряда и донный срез, что также приводит к увеличению сопротивления воздуха. Для уменьшения вихревой составляющей и влияния разряжения воздуха за донным срезом необходимо обеспечить обтекание воздушным потоком донной части снаряда.
В процессе полета на реактивный снаряд действует сила лобового сопротивления F, которая направлена в сторону, противоположную полету реактивного снаряда и определяется следующим выражением
где: F - сила снаряд лобового сопротивления;
х
С - коэффициент силы лобового сопротивления;
ρ - плотность воздуха;
V - скорость движения реактивного снаряда;
m
S - площадь миделевого сечения снаряда.
Из анализа выражения (1) следует, что чем меньше значение Сх, тем меньше сила лобового сопротивления F.
С другой стороны, сила лобового сопротивления F определяется следующим выражением
1
где: p -давление на входе реактивный снаряд;
2
р -давление на выходе реактивный снаряд.
2
Из анализа выражения (2) следует, что чем больше давление на выходе реактивный снаряд p, тем меньше сила лобового сопротивления F.
х
2,,
Следовательно, уменьшение донного сопротивления как за счет уменьшения значения С так и за счет увеличения давления на выходе реактивный снаряд р является эффективным способом увеличения дальности полета реактивного снаряда.
Следовательно, такое техническое решение способствует увеличению давления за соплом, что уменьшает донное сопротивление, а. следовательно, приводит к уменьшению силы лобового сопротивления F. В свою очередь, это приводит к увеличению дальности полета.
Таким образом, выполнение тангенциальных отверстий на корпусе реактивного снаряда приводит к увеличению дальности его полета. Выполнение их в районе центра масс уменьшает вероятность возникновения возмущающих моментов, действующих на полет реактивного снаряда.