Патент на изобретение №2350893

(54) СВЕРХЗВУКОВОЙ РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД

(57) Реферат:

Изобретение относится к боевой реактивной технике и может быть использовано для ведения боя и борьбы с террористами. Реактивный снаряд содержит корпус осесимметричной формы, установленное внутри него взрывное устройство, систему управления курсом движения снаряда, бортовой компьютер, соединенный с контроллером двигателя, и емкость с топливом. Снаряд содержит также четыре сверхзвуковых газотурбинных реактивных двигателя, работающих на жидком топливе. Каждый из двигателей содержит воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину. Ротор компрессора и рабочее колесо турбины образуют ротор двигателя, а статор двигателя образован воздухозаборником, статором компрессора, камерой сгорания и сверхзвуковым соплом. Обеспечивается высокая скорость полета снаряда, дальность и точность стрельбы и расширение функциональных возможностей снаряда. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к военной технике, в частности к средствам ведения боя, охраны и обороны границы, борьбы с террористами. Разработана конструкция оружия для установки на мобильной установке с целью дистанционного управления стрельбой при штурме бетонированных или бронированных сооружений.

Известен станок для отстрела оружия по пат. РФ №2082932, МПК 6 F41A 31/00, опубл. 27.06.97 г. Станок содержит массивное основание, приспособление для фиксации и задний упор. Приспособление не предназначено для боевых действий и не содержит системы дистанционного управления.

Известна установка для крепления оружия на транспортном средстве по пат. РФ №2026527, МПК 6 F41А 23/34, прототип, которая содержит ствол, приводы горизонтального и вертикального перемещения и ограничители углов поворота ствола в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Стрельба ведется с транспортного средства, прицеливание осуществляет стрелок путем горизонтального и вертикального поворота ствола вручную. Перемещение транспортного средства и его разворот обеспечивают дополнительное расширение сектора обстрела.

Недостатки устройства заключаются в том, что оно не предназначено для дистанционного управления стрельбой, а стрелок во время боевых действий подвергается значительной опасности. Система дистанционного контроля (охраны) вообще не предусмотрена.

Известны способ и устройство для радиоволнового обнаружения нарушителя по патенту РФ на изобретение №2145441. Этот способ тревожной сигнализации предназначен для усиления охраны границ дополнительно с другими известными мероприятиями. Для реализации этой цели в изобретении поставлены следующие технические задачи: ввести в состав чувствительного элемента признаки, обеспечивающие возможность синхронизации и энергопитания разнесенных в пространстве передатчика и приемника устройства, ввести признаки, уточняющие процедуру регулирования фазы пространственной волны.

Технический результат достигается тем, что в способе и устройстве с разнесенными в пространств передатчиком и приемником ВЧ колебаний линии поверхностных радиоволн выполняют несколько функций: чувствительного элемента извещателя охраны, линии НЧ, временной синхронизации и линии энергопитания передатчика.

Недостатки: ограниченная дальность полета, низкая точность попадания, большое аэродинамическое сопротивление аэродинамических рулей и большие габариты и вес снаряда при относительно малом взрывном устройстве, низкая скорость полета снаряда, обусловленные применением твердого топлива, имеющего более низкие энергетические свойства по сравнению с жидким топливом.

Задача создания изобретения – повышение скорости полета снаряда, точности и дальности стрельбы, уменьшение веса и габаритов снаряда при определенной мощности взрывного устройства и дальности полета снаряда.

Решение указанной задачи достигнуто в сверхзвуковом реактивном снаряде, содержащем корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, приборы системы управления, емкость с топливом, реактивный двигатель, отличающемся тем, что в качестве реактивного двигателя применены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя, работающих на жидком топливе, содержащих сверхзвуковой воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину, образующие ротор двигателя и корпус, разделенные подшипниковыми опорами, топливный бак соединен топливопроводом, в котором установлен топливный насос, с приводами насосов, с камерами сгорания, сверхзвуковое реактивное сопло выполнено как невращающаяся часть снаряда, в корпусе установлены приборы системы управления, содержащие бортовой компьютер, соединенный с контроллером двигателя, который, в свою очередь, соединен с бортовым компьютером. К бортовому компьютеру подключено приемно-передающее устройство с антенной и приемник системы глобального позиционирования, также подключенный к антенне. К бортовому компьютеру подключен контроллер взрывателя, подключенный, в свою очередь, к взрывному устройству.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 приведена принципиальная схема простейшего варианта снаряда,

на фиг.2 приведен вид снаряда снизу,

на фиг.3…5 приведены схемы системы управления,

на фиг.6 приведена схема управления по углу тангажа,

на фиг.7 приведена схема управления по углу рыскания.

Снаряд (фиг.1) содержит осесимметричный корпус 1. Внутри корпуса 1 установлены взрывное устройство 2 и топливный бак 3. Предпочтительно топливный бак 3 выполнить тороидальной формы для динамической балансировки снаряда в процессе вращения при полете и по мере расходования топлива.

Также внутри корпуса 1 установлены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя 4, работающих на жидком топливе. Снаряд имеет систему управления, установленную внутри корпуса 1.

Сверхзвуковой газотурбинный двигатель 4 состоит из сверхзвукового воздухозаборника 5 с центральным обтекателем конической формы 6, компрессора 7, состоящего, в свою очередь, из статора компрессора 8 и ротора компрессора 9, камеры сгорания 10 с форсунками 11, к которым подключен топливопровод 12 с топливным насосом 13, имеющим привод насоса 14. За камерой сгорания 10 установлена турбина 15, содержащая сопловой аппарат 16 и рабочее колесо турбины 17. На выходе турбины 15 установлено сверхзвуковое реактивное сопло 18 с коническим обтекателем 19. На валу 20 установлены все узлы ротора, а именно ротор компрессора 9 и рабочее колесо турбины 17. Все остальные узлы газотурбинного двигателя 4 образуют статор 21, в который входят сверхзвуковой воздухозаборник 5, статор компрессора 8, камера сгорания 10 и сверхзвуковое реактивное сопло 18. Система управления содержит бортовой компьютер 22, соединенный с контроллером двигателя 23, который соединен с приводом насоса 14.

Система управления содержит акселерометр 24 и магнетометр 25 для измерения углов ориентации снаряда в полете, которые соединены с бортовым компьютером 22. Все связи между электронными приборами и датчиками выполнены проводными каналами связи 26.

К бортовому компьютеру 22 может быть подсоединено приемно-передающее устройство 27 (фиг.2), к которому подсоединена антенна 28. Антенна 28 имеет кольцевую форму, а участок корпуса 1 в районе расположения антенны 28 выполнен радиопрозрачным.

Внутри корпуса 1 (фиг.3) может быть установлено приемное устройство системы глобального позиционирования 29 (фиг.4), которое также подключено к бортовому компьютеру 22 и к антенне 28. Все соединения выполнены проводными связями 26. В глобальную систему позиционирования (ГЛОНАС или GPS) входят спутники, связанные с антенной 28 по радиоканалам 30.

Возможно применение схемы (фиг.4) подрыва с контроллером подрыва 31, подключенным к бортовому компьютеру 22 и к взрывному устройству 2.

Снаряд может быть оборудован стабилизаторами 32, закрепленными на внешней стороне корпуса 1 в его нижней части (фиг.1).

На фиг.6 приведена схема управления по углу тангажа , а на фиг.7 – управления по углу рыскания – . Управление по углам крена (вращение) на фиг.1…7 не приведено.

При применении снаряда в оперативную память бортового компьютера 22 вводят исходные данные полета. Снаряд стартует с пусковой установки, для этого запускают сверхзвуковые газотурбинные двигатели 4, при этом бортовой компьютер 22 подает команду на привод насоса 14 и на топливный насос 13. Топливо подается из топливного бака 3 в камеру сгорания 10, где воспламеняется при помощи электрозапальника (не показан). Продукты сгорания приводят в действие рабочее колесо турбины 17, которое раскручивает через вал 20 ротор компрессора 9.

Применение жидкого топлива, а также кислорода атмосферного воздуха позволяет получить преимущество в дальности полета по сравнению с твердотопливными реактивными снарядами, т.к. теплотворная способность жидкого топлива больше, чем у твердого в 3…4 раза, а окислитель в форме кислорода воздуха берется из атмосферы.

При полете приемник системы глобального позиционирования 29 (системы ГЛОНАС или GPS) принимает сигнал с трех спутников системы по радиоканалам 30 и определяет собственные координаты. Используя заложенную программу, посредством воздействия бортового компьютера н 22 на приводы насосов 14 и далее на топливные насосы 13 можно уменьшить или увеличить тягу каждого газотурбинного двигателя 4 и тем самым изменить траекторию полета снаряда от точки старта «А» до цели «Б» по дальности и всем углам: тангажу, рысканию и крену.

По команде с бортового компьютера 22, переданной на контроллер подрыва 31 (фиг.1), взрывное устройство 2 может быть взорвано, например, в полете.

Управление снарядом по углам тангажа, рыскания и крена осуществляется согласно фиг.6 и 7 посредством рассогласования тяги сверхзвуковых реактивных двигателей. Исходные данные об угловой ориентации снаряда постоянно контролируют акселерометр 24 и магнетометр 25. Магнетометр 25 определяет азимут движения снаряда, а акселерометр 24 – его отклонение от направления вектора тяжести. Размещение этих датчиков в невращающемся корпусе 1 исключает влияние центробежных сил на показания датчиков.

Применение изобретения позволило:

– повысить скорость снаряда до сверхзвуковой за счет применения четырех сверхзвуковых газотурбинных двигателей,

– повысить относительную скорость роторов в 2 раза, т.к. относительная скорость вращения роторов равна сумме скоростей их вращения,

– уменьшить габариты устройства в 2 раза по сравнению с обычной схемой,

– уменьшить центробежные нагрузки на узлы и детали в 4 раза,

– повысить мощность и КПД газотурбинного двигателя при меньших габаритах,

– обеспечить хорошую стабилизацию снаряда в полете из-за его вращения с огромной угловой скоростью, уменьшить нагрузки на приборы и датчики системы управления снаряда,

– стабилизировать положение снаряда в полете,

– улучшить и упростить управляемость снарядом в полете за счет рассогласования тяги двигателей.

Формула изобретения

1. Сверхзвуковой реактивный снаряд, содержащий корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, система управления курсом движения снаряда по углам тангажа, рыскания и крена, включающая бортовой компьютер, соединенный с контроллером двигателя, емкость с топливом и четыре сверхзвуковых газотурбинных реактивных двигателя, работающих на жидком топливе, и каждый из которых содержит воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину, причем ротор компрессора и рабочее колесо турбины образуют ротор двигателя, разделенный подшипниковыми опорами со статором двигателя, образованным воздухозаборником, статором компрессора, камерой сгорания и сверхзвуковым соплом, а емкость с топливом соединена топливопроводами, в которых установлены топливные насосы с приводами, с камерами сгорания.

2. Снаряд по п.1, в котором привод насоса соединен с контроллером двигателя, который, в свою очередь, соединен с бортовым компьютером.

3. Снаряд по п.2, в котором к бортовому компьютеру подключено приемно-передающее устройство с антенной и приемник системы глобального позиционирования, подключенный к антенне.

4. Снаряд по п.2 или 3, в котором к бортовому компьютеру подключен контроллер взрывателя, подключенный, в свою очередь, к взрывному устройству.

РИСУНКИ