Способ стрельбы с палубной пусковой установки противолодочного ракетного комплекса

Способ стрельбы с палубной пусковой установки противолодочного ракетного комплекса

Реферат

 

Использование: вооружение надводных кораблей. Сущность изобретения: способ стрельбы с палубной установки противолодочного ракетного комплекса, заключающийся в том, что для стрельбы по надводным и береговым целям одну или несколько направляющих пусковой установки заряжают самонаводящимися баллистическими ракетами, идентичными по массо-габаритным и тяговым характеристикам ракето-торпедам комплекса. Расстояние до цели, ее курс и скорость определяют радиолокационными средствами и вводят в счетно-решающее устройство системы управления огнем. Туда же вводят данные о курсе, скорости, углах качки своего корабля, а также данные о состоянии атмосферы. Рассчитывают упреждающее место цели, дальность полета ракеты и угол горизонтальной наводки. При наводке все направляющие пусковой установки выставляют на постоянный угол возвышения относительно палубы корабля и осуществляют разворот корабля на угол горизонтальной наводки. Одновременно с этим определяют угловую скорость разворота корабля и отклонение выставленного угла возвышения направляющих относительно горизонта за счет килевой качки. В зависимости от рассчитанной дальности полета ракеты в ее аппаратуру вводят данные по моменту отсечки тяги двигателя с поправкой на отклонение выставленного угла направляющей. Команду на пуск ракеты подают в момент времени, упреждающий момент завершения разворота корабля на время, равное промежутку времени от подачи команды на пуск до схода ракеты с направляющей.

Предлагаемое изобретение относится к области корабельного вооружения, а именно к способам стрельбы с палубных пусковых установок ракетных комплексов и предназначено для использования высокоманевренных кораблях для решения многоцелевых боевых задач. В современных условиях, наряду с обычными видами корабельного оружия, как правило, подавляющее число кораблей имеют на своем вооружении ракетные комплексы различного назначения (см. Вооружение и техника. Справочник. М. Воениздат, 1982 г. стр. 291 341) в обеспечение решения как тактических уничтожение кораблей противника в море и базах, нанесение ударов по береговым объектам, огневая поддержка высадки десантов, так и стратегических задач разрушение или вывод из строя крупных промышленных центров, военных баз, железнодорожных узлов. Для решения этих задач могут быть использованы ракеты надводных кораблей и особенно подводных лодок, массированно или одиночно, по групповым или одиночным целям, причем, большое значение придается применению атомных подводных лодок, вооруженных баллистическими ракетами дальнего действия и представляющих в связи с этим наибольшую угрозу.

Кроме того, использование атомных силовых установок существенно увеличило скорость хода современных подводных лодок в погруженном состоянии и это, как следствие, потребовало создания новых средств для борьбы с ними.

В результате было создано противолодочное оружие, основу торпеды, получившая общепринятое название "ракета-торпеда" (см. Политический словарь. М. Советская энциклопедия, 1980 г. стр. 435).

Принципиально новым в этом виде оружия является использование торпеды непосредственно в качестве боевой части ракеты. Способ стрельбы которой базируется на запуске с пусковой установки противолодочного ракетного комплекса.

Основное назначение ракеты заключается в доставке торпеды в место обнаружения подводной лодки противника, причем ракета как обладающая наивысшей скоростью на всех известных средствах транспортировки способа в сочетании с торпедой эффективно противодействовать высокоскоростным атомным подводным лодкам.

Анализ патентно-технической информации для определения достигнутого уровня техники в рассматриваемой области показал, что сведения об отечественных палубных противолодочных ракетных комплексах отсутствуют, а в отношении зарубежных они имеют ограниченный характер.

В настоящее время известны несколько противолодочных ракетных комплексов с палубными пусковыми установками, например, "Малафон" (Франция)", "Икар" с ракето-торпедами, управляемыми при полете, и "Асрок" (США) с неуправляемой ракетой и самонаводящейся торпедой.

Основу первых двух аналогичных по принципу действия ракетных комплексов составляют крылатые ракеты с противолодочными торпедами, снабженными акустическими системами самонаведения.

Управление в полете осуществляется командой системой наведения с использованием корабельной радиолокационной станции (РЛС) и бортовой аппаратуры, входящей в состав ракет-торпед.

Первая определяет отклонения реальной траектории полета от запрограммированной, вырабатывая команды для ее корректирования и задействования отдельных элементов конструкции ракеты, а вторая преобразует команды системы наведения в необходимые отклонения органов управления ракеты и включает в нужное время в работу элементы конструкции. Несмотря на большое значение, с точки зрения точности стрельбы, ракет-торпед, управляемых в полете, им присущи и существенные недостатки, а именно: сложность конструкции, высокая стоимость, сравнительная громоздкость, малая скорострельность пусковых установок, ограниченная возможность ведения управления одновременно только одной ракетой-торпедой, допустимость создания со стороны противника помех системам их управления до такой степени, что решение задачи нанесения удара по подводной лодке становится трудно разрешимым.

Поэтому наибольшее распространение во флотах зарубежных стран получил палубный противолодочный ракетный комплекс "Асрок" с неуправляемой ракето-торпедой. Он входит как составляющая часть в вооружение эскадренных миноносцев "Сюффен" (Франция), "Лютьен", (США), "Кунц", "Чарль Ф. Адамс (США), атомных крейсеров "Лонг Бич", "Леги", "Вирджиния", "Тракстан" (США) и др.

Способ стрельбы ракетой-торпедой в целом разделяется на три самостоятельных, со своими особенностями этапа, но взаимосвязанных между собой конечными параметрами каждого из них, являющихся исходными для начала последующего из этапов.

Первый относится к действиям, производимым от заряжания палубной пусковой установки противолодочного корабельного ракетного комплекса до времени момента схода ракеты-торпеды с направляющей, второй затрагивает последующий полет ракеты-торпеды в воздухе до входа торпеды в воду, а третий к поиску и поражению подводной лодки непосредственно в воде.

Выполнение последовательности всех действий и то, каким образом они осуществляются на каждом этапе, оказывают влияние на достижение конечного результата поражение цели.

Основополагающим для успешной стрельбы ракето-торпедами с палубной пусковой установки является прежде всего проведение операций, способных полностью или с максимально возможной степенью точности нейтрализовать влияние качки корабля на результаты стрельбы, то есть в идеале достигнуть того, что стрельба производится как бы при размещении пусковой установки на неподвижном основании, аналогично ее дислокации на неподвижной наземной стартовой позиции.

Уровень технических достижений по нейтрализации качки корабля, прицеливание в этих условиях, и расчет исходных данных для открытия огня предопределен многолетним опытом разработок и эксплуатации корабельных артиллерийских установок в той или иной мере использован в противолодочном ракетном комплексе "Асрок".

В настоящее время на вооружении иностранных кораблей находится несколько типов систем управления оружием с различными тактико-техническими характеристиками.

Как следует из анализа технической литературы (Морозов К.В. Артиллерийское и ракетное оружие кораблей. М. ДОСААФ, 1971 г. Симонян Р.Г. Военные блоки империализма. М. Воениздат, 1976 г. ж/лы: Техника и вооружение, Морской сборник, Зарубежное военное обозрение, периода 1975 1990 гг.).

Для всех видов корабельных систем управления оружием характерно наличие нескольких подсистем, основными из которых являются: обработка информации, отображение обстановки, передачи данных, управление стрельбой (артиллерийской, торпедной, ракетной).

Первые три подсистемы образуют так называемые боевые информационно-управляющие системы (БИУС), которые в свою очередь сопрягаются с соответствующими системами управления стрельбой. Особенностью БИУС является использование в их составе ЭВМ, имеющих набор программ, достаточный для решения многих задач по управлению корабельным оружием. Различное число ЭВМ, устройств отображения обстановки и другого периферийного оборудования определяют возможности конкретных систем управления по сбору, обработке и выдаче данных наблюдения за надводными или подводными целями, по оценке степени угрозы со стороны каждой цели, выбору систем оружия и выдаче исходных данных целеуказания.

К приборам наблюдения и определения текущих координат цели относятся стабилизированные посты наводки, оснащенные антеннами радиолокационных станций и дальномерами. Определенные ими данные о цели поступают в центральный пост для решения задач стрельбы. Радиолокационные станции, получая данные от БИУС, непрерывно следят за назначенными целями и точно определяют их текущие координаты, причем дальность до цели определяется с точностью до 15 20 м, а угловые координаты с точностью до долей градуса.

В состав приборов выработки данных для стрельбы, располагаемых обычно в центральном посту, входят: центральный автомат стрельбы (ЦАС), преобразователь координат (ПК), приборы артгироскопии и передачи команд на установки стрельбы.

ЦАС основной прибор, который решает задачи стрельбы и вырабатывает данные для наводки без учета углов качки.

ПК преобразует углы наводки, выработанные ЦАС, и дает на установки стрельбы полные углы вертикальной и горизонтальной наводки, то есть с учетом углов качки корабля, определенных приборами артгироскопии. Выработка углов наводки в ЦАС и ПК происходит непрерывно и автоматически.

Корабельные установки для стрельбы оборудованы специальными приборами, которые обеспечивают наведение по целям в соответствии с данными, полученными с центрального поста. Для наводки на установках имеются приборы, принимающие полные углы наводки и соединенные с центральным постом синхронной подачей.

В подготовку стрельбы по движущимся целям входят следующие действия: определение координат и параметров движения цели (скорость, курс), решение задачи встречи снаряда (ракеты) с целью, определение баллистических координат упрежденной точки. Баллистические координаты вырабатываются с учетом отступления условий стрельбы от принятых за нормальные (табличные) условия, то есть с учетом баллистических и метрологических поправок, которые рассчитываются в период подготовки стрельбы.

Следует отметить, что подготовка стрельбы по неподвижным целям не требует учета скорости цели, а во внимание принимается только перемещение корабля, что значительно упрощает стрельбу.

Окончательная подготовка начинается с момента получения целеуказания и заключается в определении упрежденной точки, где должна произойти встреча снаряда с целью.

Для нахождения упрежденной точки необходимо точно знать закон движения цели, который определяется радиолокационной станцией путем непрерывного вычисления положения цели, то есть ее текущих координат (дальности, направления-азимута и угла места).

Выработанные центральным автоматом стрельбы координаты упрежденной точки поступают в преобразователь координат, где к ним прибавляются углы качки корабля. Далее по линиям синхронно-силовых передач полые углы наводки поступают на механизмы наведения установок для стрельбы, которые придают направляющим (стволам) положение, обеспечивающее прохождение траектории снарядов через цель.

Из имеющихся информационных источников следует, что в отношении противолодочного комплекса "Асрок" на первом этапе способа стрельбы, начиная от заряжания и кончая сходом ракеты-торпеды с направляющей, в общем и целом применены действия и средства, аналогичные приведенным выше, но с учетом особенности функционирования ракеты-торпеды на ее последующих этапах (см. Сычев В.А. Корабельное оружие. М. изд-во ДОСААФ, 1984 г. стр. 137 140; ж/л. Военно-морская техника и вооружение, 1976 г. вып. 2 стр. 18 20).

Прежде чем охарактеризовать известные существенные признаки способа стрельбы с палубной пусковой установки ракетного комплекса "Асрок" приведем опубликованные сводные данные по самому комплексу.

Противолодочный ракетный комплекс "Асрок" включает ракету-носитель, противолодочную торпеду, пусковую установку и восемь ракет, корабельную гидролокационную станцию, систему управления стрельбой и систему хранения, подачи и перезаряжения. Торпеда соединяется с корпусом ракеты-носителя специальным цилиндрическим переходником, разрезанным вдоль оси на две части, скрепленные между собой стальной лентой. Внутри переходника находится реле времени, управляющее механизмом выключения и отделения ракетного двигателя твердого топлива, с его помощью также задается дальность полета ракеты в воздухе. Стабилизация полета ракеты обеспечивается двумя крестообразно расположенными стабилизаторами, один из которых установлен на корпусе РДТТ, а другой на переходнике. Головная часть торпеды закрывается специальным обтекателем, предназначенным для предохранения от повреждения, вследствие больших перегрузок, возникающих в момент вхождения торпеды в воду.

Пусковая установка весом 22 т состоит из четырех спаренных кассет контейнерного типа, каждая из которых вмещает по две ракеты.

Она выполнена с обеспечением поворота в горизонтальной плоскости на 350^o, а каждая кассета наводится по углу возвышения, составляющим в пределе 85^o.

Пусковая установка обеспечивает стрельбу одиночной ракетной или залпом в любом сочетании от двух до восьми ракет.

Размещенные в кассетах на выдвижных рельсовых направляющих ракеты находятся в постоянной боевой готовности. Открытие створок кассет и выдвижение направляющих в боевое положение производится за 030 секунд до пуска ракет. В походном положении при закрытых створках в кассетах поддерживается постоянная температура, что обеспечивает постоянство скорости горения заряда твердого топлива ракетного двигателя в любых климатических условиях.

Для обеспечения стрельбы с противолодочного ракетного комплекса "Асрок" производят следующую последовательность взаимосвязанных действий: заряжение направляющих пусковой установки ракето-торпедами; определение относительно корабля текущих значений координат, курса и скорости цели; установление по параметрам цели с учетом курса, скорости корабля, направления и скорости ветра упрежденного места цели и соответствующей плоскости стрельбы в направлении этого места; введение в аппаратуру ракеты в зависимости от расстояния до упрежденного места цели и замеренной плотности воздуха данных по моменту отсечки тяги ее двигательной установки; осуществление с учетом качки корабля вертикальной, а также горизонтальной наводки направляющей с ракетой с плоскостью стрельбы и с подачей команды на пуск ракеты.

Реализация перечисленных действий осуществляется следующим образом. Непрерывное определение текущих параметров цели (подводной лодки) производится от гидролокационной станции корабля, а также в зависимости от сложившейся боевой обстановки и от других корабельных и авиационных гридролокационных станций.

Текущие параметры цели поступают в счетно-решающее устройство системы управления стрельбой, которая с учетом динамических параметров корабля, направления и скорости ветра определяет упрежденное место цели и соответствующую этому месту плоскость стрельбы, а в зависимости от требуемой дистанции стрельбы с учетом плотности воздуха выдает значение момента отсечки тяги двигательной установки, а с учетом качки корабля определяет угол возвышения направляющей, также влияющей на дальность стрельбы ракетой, и угол горизонтальной наводки. Все исходные данные автоматически вводятся в исполнительные системы пусковой установки и в бортовую систему ракеты.

Горизонтальная наводка производится при помощи прицельных устройств и механизма горизонтального наведения путем совмещения построенного на прицельных приспособлениях угла наводки с соответствующим углом на местности (см. Словарь ракетных и артиллерийских терминов. ВИМО СССР, М. 1968, стр. 474).

Следует обратить внимание на то (хотя в описании ракетного комплекса "Асрок" об этом нет никаких упоминаний), что поскольку корабль рыскает на курсе, имеет крен и дифферент, измеренные значения угла возвышения и курсового угла будут переменными даже в том случае, если линия визирования цели не изменит своего направления в пространстве.

Чтобы избавиться от этого, относят все измерения к плоскости горизонта, применяя искусственную гироскопическую вертикаль, и с помощью соответствующих углов определяют положение палубы корабля относительно горизонта.

При помощи этого приема все предсказания положения уели делают также относительно плоскости горизонта, что и необходимо для управления огнем. Стабилизация также необходима и в системах управления снарядами для того, чтобы движение корабля не мешало работе систем сопровождения, а также стартовых устройств (Локк А.С. Управление снарядами. ГИФМЛ, М. 1958 г. стр. 48).

После пуска и разгона ракето-торпеды двигательной установкой (РДТТ) полет торпеды происходит к цели по баллистической траектории.

Попадание ее в район цели обеспечивается соответствующим положением пусковой установки и настройки реле времени на отключение в определенный момент РДТТ и его отделение.

Перед входом в воду на определенной высоте производится с помощью парашюта торможение торпеды.

При выходе торпеды в воду запускается ее двигатель и она, погрузившись на заданную глубину, начинает поиск цели, описывая циркуляцию в горизонтальном направлении. Затем, торпеда с работающей системой самонаведения переходит на маневрирование по цилиндрической спирали, погружаясь вначале до установленной предельной глубины поиска, а затем всплывая до минимальной глубины.

Таким образом выполняется как бы двухярусный "просмотр" глубины. При обнаружении подводной лодки торпеда выходит на нее с помощью системы наведения.

В свете наметившейся новой прогрессивной тенденции в развитии надводного флота, связанной с созданием многоцелевых кораблей, предполагается их вооружение как противолодочными ракетными комплексами, так и ракетными комплексами с ракетами класса "корабль-корабль" и "корабль-берег" для нанесения ударов соответственно по надводным кораблям и береговым объектам. Особое внимание обращено на создание многоцелевых высокоскоростных кораблей малого водоизмещения, причиной чего являются их высокие ходовые качества, сравнительно меньшая стоимость, возможность действовать в прибрежной зоне, малая уязвимость для противника, простота в эксплуатации, меньшая, чем у других кораблей, команда.

Одновременная установка палубных ракетных комплексов различного назначения на таких кораблях практически невозможна из-за малости палубного пространства и недостаточной грузоподъемности, а отсутствие пусковых установок для стрельбы по разнотипным целям уменьшает боевую эффективность таких кораблей.

Использование пусковых установок типа противолодочного ракетного комплекса "Асрок" для запуска ракет другого класса без совершенствования самого способа стрельбы с палубной пусковой установки этого комплекса не устранит присущие ему недостатки, которые не позволяет использовать подобный комплекс в новом качестве на малотоннажных кораблях.

К существенным недостаткам рассматриваемого способа стрельбы с палубного пакетного комплекса "Асрок" следует отнести: необходимость при наведении в горизонтальной плоскости выполнять вращение пусковой установки в радиусе 350^o и, как следствие этого, иметь поворотное основание, мощный привод, а следовательно и дополнительный вес; изменение угла возвышения пусковых установок до 85^o, требует применения для каждой из них своего привода, что также увеличивает вес пусковой установки в целом; вокруг пусковой установки образуется так называемая "мертвая зона" из-за необходимости предусмотреть пространство для выхода высокотемпературной струи продуктов сгорания из двигательной установки при пуске ракеты в радиусе 350^o, а это приводит к сокращению возможности использования палубной площади для других целей и к тому же ограничивает возможность монтажа дополнительных пусковых установок; установка угла возвышения и его контроль каждый раз перед пуском очередной ракеты увеличивает время готовности комплекса к боевому применению.

Целью настоящего изобретения является расширение функционально-эксплуатационных характеристик рассматриваемого ракетного комплекса путем обеспечения возможности использования пусковой установки для запуска хотя бы одной ракеты по надводным или береговым целям, что обеспечивается новой совокупностью существенных признаков предлагаемого способа.

Как следствие, внесением в способ новых действий не только полностью ликвидируются отмеченные выше недостатки известного способа, но самому ракетному комплексу придается новое качество, заключающееся в его универсальности.

Другим несомненным преимуществом предложенного способа, отраженного в совокупности его существенных признаков, является использование для обеспечения функционирования ракетного комплекса в новом качестве уже имеющейся аппаратуры без какой-либо ее доработки или дополнения новым приборным оснащением.

С другой стороны практическая реализация предложенного технического решения не только придает ракетному комплексу новые эксплуатационные характеристики, но, как показали предварительные расчеты, потребует (см. Шедеров А. Н. Проектирование беспилотных летательных аппаратов. М. Машиностроение, 1978, стр. 100, гл. 6. Экономический анализ и экономическая модель системы однотипных летательных аппаратов) в несколько раз меньше затрат, необходимых для разработки и производства, чем для заново создаваемого ракетного комплекса аналогичного назначения.

Постоянная цель достигается благодаря следующим новым существенным отличительным признакам в совокупности с уже известными из прототипа, а именно: в составе заряжаемых ракет используют по крайне мере одну идентичную ракете-торпеде по массово-габаритным и тяговым характеристикам двигательной установки баллистическую ракету с самонаводящейся боеголовкой обычного снаряжения, наводку которой производят по надводным или береговым целям, при этом перед заряжанием кодируют каждую ракету, и ввод данных по отсечке тяги производят по установленным для них кодам, а при вертикальной наводке направляющие одновременно выставляют на постоянный угол возвышения относительно палубы корабля для каждой из ракет независимо от типа цели, причем горизонтальную наводку выполняют разворотом корабля по кратчайшему расстоянию до плоскости стрельбы, во время которого измеряют углы бортовой и килевой качки, угловую скорость разворота корабля, отклонения угла возвышения от выставленного значения вызванного килевой качкой относительно искусственного горизонта, а затем компенсируют это отклонение поправкой вводимых в аппаратуру ракеты данных по моменту отсечки тяги двигательной установки, а команду на пуск ракеты подают с использованием установленного для нее кода с упреждением относительно момента времени, определяемого угловой скоростью корабля, совмещения направляющей с ракетой, предназначенной для стрельбы с учетом замеренного угла бортовой качки с плоскостью стрельбы, равного промежутку времени от подачи команды на пуск до схода ракеты с направляющей.

В зависимости от боевой обстановки и решаемых задач многоцелевым скоростным кораблем в состав заряжаемых ракет может быть введено различное количество, в зависимости от числа направляющих пусковой установки, наряду с ракето-торпедами, ракет с самонаводящими боеголовками обычного снаряжения. Отказ от использования для снаряжения боеголовок ядерных зарядов не требует пояснения в связи с коренным изменением взглядов к решению боевых задач в возникающих местных конфликтах.

Для увеличения вероятности попадания боеголовки в цель наиболее целесообразно применение боеголовок, снабженных аппаратурой самонаведения. В этом случае баллистическая ракета должна завершить активный участок полета с таким расчетом, чтобы боеголовка подлетела к цели на расстояние, допускающее использование активного самонаведения, при этом цель должна иметь какой-либо отличительный признак, выделяющий ее из окружающего фона, по которому локатор боеголовки производит захват цели. Очевидно, что дальность захвата цели локатором должна быть согласована с точностью метода наведения на этапе сближения. (см. Локк А.С. Управление снарядами. ГИФМЛ, М. 1958 г. стр. 594 - 595, рис.168). Самонаведение боеголовок на цель может осуществляться несколькими методами. Метод наведения, кроме вида траектории, определяет угол встречи боеголовки с целью, распределение потребной перегрузки по траектории, максимальную перегрузку на траектории и время от начала действия системы самонаведения до момента встречи боеголовки с целью (см. р, Добровольский Ю. П. и др. Автоматика управляемых снарядов ГНТИ, М. Оборонгиз, 1963 г. стр. 408, гл. XIII).

Система активного самонаведения, размещаемая в боеголовке, в ее простейшей форме состоит из передатчика (радиолокатора) и приемника энергии, которые дают возможность боеголовке обнаружить и захватить цель, затем счетно-решающего прибора, который определяет будущее положение цели, и, наконец, рулевых устройств, предназначенных по сигналу счетно-решающего прибора осуществлять непосредственную наводку боеголовки на цель.

Более подробно аппаратурное оснащение систем самонаведения представлено, например, в книге Лазарева Л.П. Оптико-электронные приборы наведения, М. Машиностроение, 1989 г.

С учетом того, что траектория боеголовки проходит в плотных слоях атмосферы, целесообразно в качестве рулевых устройств применять аэродинамические поворотные поверхности, обеспечивающие потребные управляющие усилия и не требующие какого-либо запаса рабочего тела на управление (см. Краснов Н.Ф. Кошевой В.Н. Управление и стабилизацию в аэродинамике. М. Высшая школа, 1978 г. стр. 241, гл. III.).

Идентичность баллистической ракеты с самонаводящейся боеголовкой обычного снаряжения по массово-габаритным и тяговым характеристикам ракете-торпеде позволяет применить для каждой из ракеты однотипные по конструкции и длине направляющие, а также обеспечить одну и ту же скорость схода с них ракет, величина которой выбирается из условия получения величины скоростного напора, достаточного для эффективной работы раскрывающихся аэродинамических стабилизаторов (см. патент США N 3727569, НКИ 114-20R, 1973 г. патент США N 4004514, НКИ 102/3 1977 г.).

Другим важнейшим обстоятельством, вытекающим из вышеуказанного, является возможность снабдить разнотипные ракеты одинаковыми устройствами стыковки из корпусов с направляющими с одним и тем же расстоянием между этими узлами при решении задачи пуска ракет с направляющих. (см. Дэвис Л. Фоллин Д. Блитцер Л. Внешняя баллистика ракет. ВИМО Союза СССР, М. 1961 г. стр.184, гл. 4: Движение ракеты по направляющей).

Кроме всего прочего, для того, чтобы ракета в начальный момент времени не отклонилась от требуемого направления траектории, необходимо достигнутыми средствами обеспечить надежный высокоскоростной сход ракеты с направляющей.

Это можно достигнуть повышением в разумных пределах давления в камере сгорания двигателя, а следовательно, и тяги на период времени движения ракеты по направляющей.

Для ракетных двигателей твердого топлива приблизительно давление в камере сгорания можно представить как функцию отношения площади поверхности горения заряда твердого топлива к площади критического сечения сопла.

В свою очередь тяга равна произведению секундного расхода топлива на эффективную скорость истечения продуктов сгорания. Поэтому, если желательно получить большую тягу при неизменной площади критического сечения сопла, то большим должен быть расход топлива, а это достигается увеличением поверхности горения твердотопливного заряда.

Точно так же небольшую тягу при соответственно большей продолжительности работы двигателя возможно получить при меньшей поверхности заряда твердого топлива.

Так как конкретная камера сгорания РДТТ расчитана на определенное количество топлива, то изменение тяги и скорости горения должно осуществляться путем изменения геометрической формы и расположения зарядов твердого топлива, в результате чего увеличивается или уменьшается поверхность горения. (см. Саттон Д. Ракетные двигатели. М. Иностранная литература, 1982 г. стр. 285, 291 293).

Для рассматриваемого способа, после схода ракеты с направляющей, с целью обеспечения последующих операций в части отделения двигательной установки, выброса парашюта предлагается растянуть тяговые характеристики по времени, чтобы успеть последовательно выполнить все намеченные действия над объектом, то есть диаграмма горения двигательной установки должна быть ступенчатой, при этом первая ступень большей, чем вторая.

Примером выполнения такой диаграммы может быть изготовление твердотопливного заряда из двух рецептур быстро и медленно горящих топлив или выбором конфигурации заряда с соответствующими поверхностями его горения. (см. Куров В. Д. Должанский Ю.М. Основы проектирования пороховых ракетных снарядов. М. Оборонгиз, 1961 г. стр. 184, рис. 5, 35).

В связи с тем, что направляющие пусковой установки содержат после заряжания ракеты, предназначенные для стрельбы по различным целям, каждую из них кодируют, то есть бортовую аппаратуру каждой из них снабжают приемным устройством, воспринимающим передаваемую информацию по полетному заданию - отсечке тяги двигательной установки в требуемый момент времени, только той из ракет, для которой она предназначена. Сигнал на пуск той или иной ракеты также производится посредством кода, устанавливаемого для каждой ракеты. Элементы кодовых комбинаций могут передаваться по времени не только последовательно друг за другом, но и одновременно по нескольким каналам. Коды, в которых применен такой способ образования кодовых комбинаций, принято называть параллельным, и он применим, когда необходимо произвести передачу информации одновременно нескольким ракетам пусковой установки для обеспечения их пуска в одно и то же время. Характерная особенность параллельных кодов состоит в том, что кодовые комбинации во всех параллельных каналах передаются независимо друг от друга. Для этого сигналы каждого канала можно передавать на разных несущих частотах. Можно обойтись и одной несущей частотой, если для каждого канала взять различные алфавиты, то есть для каждого канала свои несовпадающие элементарные сигналы.

Как известно из внешней баллистики, дальность стрельбы ракет определяется параметрами, имеющими место в граничной точке, то есть в момент выключения двигательной установки ракеты (см. Вентцель Д.А. Шапиро Я.М. Внешняя баллистика, часть первая, ГИОП, М-Л. 1939 г. стр. 22 32).

Основными параметрами, существенным образом влияющими на дальность стрельбы являются величина достигнутой скорости и угол между вектором скорости и горизонтом. Регулирование дальностью стрельбы в прототипе осуществляется как изменением величины угла возвышения, так и заранее вводимым в аппаратуру ракеты, а именно в реле времени, момента отсечки тяги двигательной установки ракеты по данным расчета ЭВМ в зависимости от исходных данных, с тем, чтобы параметры в граничной точке в заданный момент времени соответствовали достижению требуемой дальности стрельбы для поражения намеченной цели.

По сравнению с прототипом в предложенном способе стрельбы направляющие пусковой установки при вертикальной наводке выставляются одним приводом на постоянный угол возвышения относительно палубы корабля для каждой из ракет независимо от типа цели.

Из проведенных предварительных баллистических расчетов на этапе проектирования пакет торпед и ракет с самонаводящимися боеголовками обычного снаряжения следует, что угол возвышения направляющих при осуществлении вертикальной наводки может быть постоянным и должен составлять 45^o - 48^o, причем незначительное изменение этого угла практически не оказывает влияние на дальность стрельбы (см. Хемфри Дж. Ракетные двигатели и управляемые снаряды. М. Иностранная литература, 1958 г. стр. 193), и в этом случае диапазон дальностей стрельбы, отличных от максимальной, определяющим образом зависит от достигнутой скорости каждой из ракет в граничной точке.

В предложенном техническом решении регулирование стрельбой на различные дальности осуществляется при фиксированном угле возвышения направляющей изменением скорости ракеты в граничной точке путем отсечки тяги двигательной установки по заранее вводимому в аппаратуру ракеты значения полного импульса тяги, наиболее точно определяющего достижение ракетной скорости, необходимой для стрельбы на дальность нахождения упрежденного места цели, чем в прототипе способа, основанного на отсечке тяги двигательной установки только по наперед заданному времени полета ракеты. (см. Дэвис Л. и др. Внешняя баллистика ракет. ВИМО СССР, М. 1961 г. стр. 42 44).

Следует отметить, что широкому диапазону стрельбы ракетами на различные дальности от минимальной до максимальной способствует и ранее описанная ступенчатая диаграмма тяги двигательной установки за счет медленного нарастания скорости после схода с направляющей.

Другое преимущество предложенного способа, в отличие от описанного ранее в материалах настоящей заявки заключается в выполнении горизонтальной наводки не разворотом пусковой установки, а разворотом самого корабля по кратчайшему угловому расстоянию до плоскости стрельбы. Выполнение горизонтальной наводки таким образом в совокупности существенных признаков заявленного объекта позволят не только выполнить необходимые действия по наведению направляющих пусковых установок в нужное место, но и значительно упростить конструкцию самой установки, исключить привод для ее вращения, и тем самым снизить стоимость за счет уменьшения затрат на изготовление материальной части, снизить в 3 4 раза массу пусковой установки. В данном случае также учтены условия пуска с малотоннажных кораблей, для которых очень важная экономия пространства, а ограниченные проходы, рабочие площадки, с учетом движения и качки корабля создают большие трудности для проведения предстартовой проверки пусковой установки, и всего ракетного комплекса в целом, а также перезаряжание направляющих пусковой установки.

Во время разворота корабля при осуществлении горизонтальной наводки происходит изменение внешнего на него воздействия со стороны водного пространства, а поэтому во время разворота измеряют углы бортовой и килевой качки, курс и скорость корабля, а также отклонение угла возвышения направляющих от выставленного значения, вызванного килевой качкой относительно искусственного горизонта. Непосредственно во время разворота корабля компенсируют замеренное отклонение угла возвышения путем введения в аппаратуру ракеты поправки по моменту отсечки тяги двигательной установки.

Так как отклонение угла возвышения направляющей относительно установленного в сторону его увеличения или уменьшения приводит к потере дальности (см. Жаков А.М. Пигулевский Ф.А. Управление баллистическими ракетами. ВИМО СССР, М. 1965 г. стр. 17, рис. 1, 6), то поправка по отсечке тяги двигательно установки всегда будет направлена на увеличение полного импульса тяги и определяется расчетом на ЭВМ. (см. Дмитриевский А.А. Внешняя баллистика. М. Машиностроение, 1972 г. 1979 г. Дмитриевский А.А. и др. Движение ракет. ВИМО СССР, 1968 г. Сихарулидзе Ю.Г. Баллистика летательных аппаратов. ГРФМЛ, 1982 г.).

Так как на сход ракеты с направляющей требуется определенное время, которое измеряется пропорционально корню квадратному из прой