Устройство защитного кожуха для корпуса снаряда

Устройство защитного кожуха для корпуса снаряда

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к снарядам и, в частности, к устройству и способу защиты выдвижных стабилизаторов, установленных на задней части снаряда, при выстреливании снаряда из орудия.

Уровень техники

Целью конструкции снаряда является доставка полезного груза как можно дальше от орудия, которое его выстреливает. Эта цель увеличения дальности полета может быть достигнута уменьшением веса снаряда и увеличения размера заряда, используемого для его движения. Оба эти фактора не зависят друг от друга, и увеличение движущего заряда может повредить снаряд из-за возросшего давления газа в патроннике и стволе. Сокращение веса может уменьшить устойчивость снаряда для выдержки увеличенной нагрузки и может также уменьшить высоту и апогея полета по баллистической траектории, таким образом сокращая дальность полета.

Ранее снаряды имели органы управления, такие как стабилизаторы, которые вдвигались внутрь для соответствия форме снаряда при его выстреливании из орудия, и затем выдвигались наружу, как только снаряд выходил из ствола орудия. Чем меньше стабилизаторы, тем создается меньшее торможение, и, таким образом, увеличивается дальность. Однако стабилизаторы должны обеспечивать достаточную площадь поверхности для управления снарядом при его полете. Требуемый размер стабилизатора может быть уменьшен за счет минимизации массы задней части снаряда при смещении его центра тяжести вперед.

Предшествующие попытки снижения веса в хвосте или задней части снаряда посредством удаления материала вокруг складываемых внутрь стабилизаторов приводили к желательному сокращению веса, но выдвинутые стабилизаторы были не в состоянии противостоять сотрясению при выстреливании из орудия, особенно если увеличивали используемый заряд для увеличения дальности.

Ранее стабилизаторы снаряда были установлены посредством поворотных штифтов на выступах, выступающих наружу из основы снаряда. Поскольку обтюратор, удерживающий давление, был установлен перед стабилизаторами, стабилизаторы в своих свернутых положениях подвергались разрушительным силам давления от заряда, выстреливающего снаряд.

Соответственно, существует потребность в снаряде с шарнирно установленными стабилизаторами, способными переносить удар при выстреливании из орудия, и который также избавлен от ненужной массы в своей задней части.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предлагает снаряд (или боеприпас), который имеет уменьшенный вес в задней части и имеет выдвижные стабилизаторы, которые упакованы для сохранения при ударе во время выстреливания из орудия.

Снаряд, воплощающий настоящее изобретение, имеет основу, которая образует заднюю часть боеприпаса. Основа поддерживает стабилизаторы, а в некоторых снарядах может образовывать сопло для направления реактивного выхлопа для движения снаряда. Обтюратор расположен в переднем конце основы, прямо перед стабилизаторами.

Нами установлено, что давления в стволе орудия позади обтюратора при выстреливании не являются изостатическими, а скорее динамическими и турбулентными. Резонансы могут происходить в открытых объемах, и такие резонансы могут заставить волны разрушительного давления проходить через эти места при горении заряда и ускорении снаряда по стволу. Настоящее изобретение ограничивает развитие таких разрушительных давлений, в то же время позволяя использовать легкую основу. Прежде всего, это достигается максимальным сокращением веса основы и последующим заполнением любых пустот в основе несжимаемым материалом, который легче по весу, чем металл, который он заменяет.

Настоящее изобретение можно применять на практике, используя легкий, неметаллический, по существу несжимаемый материал наполнителя вокруг стабилизаторов для их поддержки при нахождении снаряда в стволе. Сразу после вылета из ствола материал наполнителя может быть отброшен, позволяя стабилизаторам выдвинуться для направления движения снаряда.

Изобретение может быть выполнено как с, так и без использования отделяемого, разрушаемого рукава или кожуха, окружающего заднюю часть снаряда. Если используется такой кожух, то объем, который он охватывает, включая полости, вмещающие вдвинутые стабилизаторы, и другие полости внутри кожуха, заполнен наполнителем описанного вида.

Материал наполнителя может быть любым из множества материалов, которые отвечают рабочим требованиям, включая высокотемпературную смазку, соединения, отверждающиеся при комнатной температуре (RoomTemperatureVulcanization) производства Дженерал Электрик, восковой материал или любой другой по существу несжимаемый материал. Для простоты установки материал наполнителя должен быть текучим и, если требуется, он должен начисто и полностью удаляться с основы снаряда. Материал может быть также подобен во всех отношениях вышеупомянутому, но при этом полностью оставаться на месте. С таким видом материала основа может быть сконструирована как сложная конструкция, с материалом наполнителя, связанным с металлом основы для обеспечения легкого веса все же структурно сильной основы. Кроме того, могут использоваться комбинации двух типов наполнителей (отпадающие и постоянно удерживающиеся).

Как только снаряд вылетает из ствола, кожух, если используется, сбрасывается. Если наполнитель спроектирован как сбрасываемый, он также сбрасывается. Если наполнитель спроектирован как несбрасываемый, то он не сбрасывается. В результате этого стабилизаторы защищены от резонансов при тряске в течение первых мгновений ускорения, в то время как заряд разгоняет снаряд в стволе.

Стабилизаторы установлены на основе снаряда. Использование неметаллического, несжимаемого материала наполнителя позволяет выполнять основу насколько возможно легкой, при этом обеспечивая необходимую прочность. В результате получается основа с установочными выступами для стабилизаторов, которая также имеет много выгнутых впадин, откуда был удален металл, не являющийся необходимым для обеспечения прочности. Эти впадины и пространства вокруг внешней стороны снаряда и внутри кожуха по его внешней цилиндрической форме заполнены одним или более материалом наполнителя, описанных выше. Поскольку наполнитель устраняет любые пустоты или впадины, где могли бы происходить резонансы, основа снаряда не подвергнута волнам разрушающего давления.

Краткое описание чертежей

Эти и другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут более понятными специалисту в данной области техники из последующего описания предпочтительных вариантов воплощения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид в перспективе снаряда, имеющего уменьшенный вес основы, кожух, окружающий основу, и материал наполнителя между внутренней частью кожуха и основой, а также и в пустотах внутри основы;

фиг.2 - вид в вертикальном поперечном сечении снаряда по фиг.1 без материала наполнителя;

фиг.3 - вид по направлению стрелок 3-3 на фиг.2;

фиг.4 - вид с разнесением составных частей задней части снаряда по фиг.1 без материала наполнителя;

фиг.5 - вид в перспективе снаряда по фиг.1, показывающий его стабилизаторы в выдвинутом положении;

фиг.6 - вид в поперечном сечении по направлению стрелок 6-6 на фиг.2, показывающий основу, стабилизаторы, стабилизаторные вставки и материал наполнителя; и

фиг.7 - вид варианта кожуха, который может использоваться с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Снаряд 10, показанный на фиг.1, представляет собой снаряд, который может получить преимущество от использования настоящего изобретения. Снаряд 10 является подходящим для использования, например, в орудии с калибром 155 мм. Снаряд 10 имеет носовую часть 12, которая может нести устройства наведения, так же, как и полезный груз, подлежащий доставке. Корпус 14 снаряда 10 может включать топливо, которое сгорает для доставки снаряда к намеченной цели. При загрузки в орудие основа 16 снаряда 10 включает в себя сужающееся в направлении наружу сопло 18 (фиг.2) и воспламенитель 20, расположенный в сопле. Когда воспламенитель 20 активизируют после вылета из ствола орудия, он вспыхивает для поджига топлива в корпусе, которое затем сгорает, заставляя выхлопные газы через сопло 18 продвигать снаряд 10. Хотя показано и описано на примере снаряда 10, имеющего сопло 18 и, следовательно, ракетный двигатель, очевидно, что настоящее изобретение одинаково применимо и к снарядам, которые не имеют сопла 18 или ракетного двигателя.

Обтюратор 22 (фиг.1 и 2) расположен в переднем конце основы 16. Стабилизаторы 24 установлены с возможностью поворотного движения в задней части основы 16, с их свободными концами сразу позади обтюратора 22. Соответственно, вся основа 16, включающая в себя установленные на ней стабилизаторы 24, подвергается давлениям от тряски, полученным от заряда (не показан), используемого для выстреливания снаряда 10 из ствола орудия.

Хотя настоящее изобретение имеет частное применение к части снаряда позади обтюратора и, таким образом, подвергается высоким турбулентным давлениям при воспламенении заряда, оно может найти использование в других местоположениях, где компоненты должны быть временно защищены от вибрации или удара. Поэтому, как используется в формуле изобретения и описании к настоящей заявке на патент, термин "основа" включает в себя не только конструкции такого типа, как показанные на чертежах, но также и любую другую конструкцию, несущую или охватывающую компоненты, которые должны быть временно защищены от удара и вибрации.

Все пространство в основе 16, ничем не заполненное, заполняют по существу несжимаемым материалом 26 (фиг.6). Это уменьшает или полностью устраняет полностью пустые камеры, которые могут производить волны разрушительного переходного давления.

Основа 16 в общем случае является круглой (фиг.1, 2 и 3) и выполнена из твердой металлической болванки, предпочтительно из титана или титанового сплава. Основа 10 может также быть выполнена по средством литья для дополнительного уменьшения веса и стоимости. Основа (фиг.2) имеет центральное отверстие 28, которое включает сопло 18. Проход 30 проходит от верхнего конца сопла 18 к боезаряду в корпусе 14 снаряда 10. Сопло 18 представляет собой конический проход, открывающийся в задней части для направления газов сгорающего боезаряда. Перед выстрелом снаряда воспламенительный запал 20 заполняет полость сопла.

Основа 16 обладает симметрией восьмого порядка, а различные части основы и связанных компонентов определены ссылочными позициями, где они представлены с наибольшей ясностью на прилагаемых чертежах. Не все одинаковые компоненты обозначены ссылочными позициями, чтобы избежать перенасыщения чертежей ссылочными позициями. Основа 16 (фиг.5 и 6) включает восемь прорезей 32 для стабилизаторов, при этом каждая из них имеет закрытое основание 34 (фиг.6), проходящее параллельно оси сопла. Стабилизаторы 24, прорези 32, в которых они удерживаются, и их установки - все подобны друг другу, и только один описан подробно.

Стабилизатор 24 имеет аэродинамическую форму, которая расширяется от узкой передней кромки 36 к более широкой центральной части 38 и затем сужается вниз к узкой задней кромке 40. Во время зарядки и в то время как боеприпас 10 находится в стволе орудия, передняя кромка 36 стабилизатора 24 вдвинута внутрь и находится вблизи основания 34 прорези 32. Прорезь 32 проходит по радиусу от внешней стороны основы внутрь (но не достигает) к соплу 18. Стабилизатор 24 устанавливают с возможностью вращения на штифт 44 (фиг.2, 4 и 5), который проходит поперек задней части прорези 32. При готовности к стрельбе, стабилизатор 24 вдвинут внутрь, как это показано на фиг.1. Как только ракетный снаряд вылетает из ствола, стабилизатор 24 выдвигается, как это показано на фиг.5.

Несущие стенки 48, 50 (фиг.6) образуют каждую из боковых сторон прорези 32. Коаксиальные каналы 52 (фиг.4), проходящие через несущие стенки 48, 50 размещают и удерживают штифт 44, вокруг которого вращается стабилизатор 24. Как показано на фиг.4 и 6, вставки 56 могут быть размещены на каждой стороне стабилизатора 24. Стабилизаторные вставки 56 дополняют сужения стабилизаторов 24 и помогают заполнять пространство между стабилизатором и внутренними стенками 48, 50 прорези 32.

Как только ракетный снаряд 10 вылетает из конца ствола, давление газа падает в области вокруг стабилизаторов почти мгновенно, когда обтюратор 22 покидает конец ствола. Однако некоторое давление, которое было создано позади стабилизаторов и стабилизаторных вставок, еще сохраняется некоторое время, и в течение этого времени разница давлений выводит стабилизаторы 24 и стабилизаторные вставки 56 наружу, после чего аэродинамическая тяга вытягивает стабилизаторы в их полностью выдвинутое состояние. Стабилизаторные вставки 56 помогают уловить и использовать эту разницу давлений при задержке. Однако они не обязательно используются в изобретении, поскольку было установлено, что тяга стабилизаторов 24 сама по себе достаточна для их открытия, или механические средства, такие как пружины, могут быть использованы для выталкивания стабилизаторов настолько, что тяга может начать действовать и переместить их в их полностью выдвинутое положение. Хотя настоящее изобретение описано в связи с задней частью стабилизаторов 24, стабилизаторы могут также быть установлены для вращения вокруг штифта на переднем конце прорези 32, и в этом случае должен иметься приводной механизм для выдвижения их наружу.

Основа 16 также включает в себя проходящие по оси закрытые полости 60 (фиг.3). Эти полости образованы между каждой парой прорезей для штифта для уменьшения веса основы. Полости закрыты или заделаны так, что в каждом из них имеется лишь одно отверстие 62. В действительности, вся основа 16 выполнена с насколько возможно тонкими сечениями, которые сочетаются с надежным действием снаряда, и полости 60, формируют для удаления ненужного металла.

Как указывалось, весь объем внутри ствола орудия и позади обтюратора 22 находится под давлением, когда заряд начинает запуск снаряда 10. После выстрела давления в этом пространстве быстро растут до приблизительно 50 кФунтов/дюйм², и объемы между стабилизаторами 24 и внутри основы 16 резонировали бы, когда ударные волны сжимают воздух внутри, если бы они оставались пустыми. Эти резонансы были бы разрушительны для стабилизаторов 24 и самой основы 16. Чтобы это предотвратить, пространства внутри основы и вокруг стабилизаторов заполнены легким несжимаемым материалом 26 наполнителя (фиг.6). Предпочтительно, все эти пространства заполнены, но в некоторых конструкциях некоторые полости могут не резонировать вредным образом, так что нет необходимости в их заполнении.

Любой диапазон материалов наполнителя может быть удовлетворительным, если они экологически безопасны, не вызывают коррозию, не разрушают окружающие материалы и устойчивы при большом разнообразии условий транспортировки и хранении 20 или более лет. Хотя ни один из материалов не являются полностью несжимаем, важно, чтобы наполнитель не имел значительного изменения объема от давлений ниже атмосферного до приблизительно 50 кФунтов/дюйм². Некоторые материалы наполнителя могут быть выбраны так, чтобы они оставались постоянно приклеены для заполнения полостей 60 и пространств между стабилизаторами 24. Эти материалы наполнителя могут быть постоянно прикреплены к поверхностям полостей 60 и могут способствовать конструктивному упрочнению основы 16. Такие материалы наполнителя могут включать эпоксидные смолы, армированные волокнами эпоксидные смолы или другие клейкие соединения.

Могут быть использованы другие наполнители, которые предназначены для отделения от снаряда при его выходе из ствола. Подходящие материалы могут включать высокотемпературную смазку, такую как смазку Kendall Blu High Temp E.P.L-427, воск, эпоксидные смолы, или соединения, отверждающиеся при комнатной температуре, производимые Дженерал Электрик.

Важно отметить, что независимо от того, какой используется наполнитель, он выполняет свое предназначение, и что он или полностью приклеивается, или полностью отделяется. Снаряд 10 может стать неуравновешенным и, таким образом, неуправляемым, если некоторая часть материала наполнителя останется, в то время как другая часть материала наполнителя отделится.

Рукав, названный кожухом 66 (фиг.1, 2 и 6), может также быть использован при воплощении изобретения. Кожух 66 полностью охватывает основу 16, проходящую по оси от плоскости выхода сопла 18 вперед, прямо к передней кромке обтюратора 22. Для того чтобы разместить обтюратор 22, кожух 66 выполнен с участком 68 меньшего диаметра и выступом 70. Обтюратор 22, имеющий обычное конструктивное выполнение, соответствует круглому участку 68 меньшего диаметра кожуха, и его задняя поверхность упирается в выступ 70. Передняя поверхность обтюратора 22 прижата к задней поверхности 72 корпуса 14 снаряда, в то время как основа 16 прикреплена к корпусу 14.

Кожух 66 может использоваться с некоторыми типами материалов 24 наполнителя, особенно такими, как смазка, которая не является самоподдерживающейся. Кожух 66 поддерживает материал 26 наполнителя и защищает его от смещения при погрузке, хранении или зарядке в орудие. С другими материалами 66 наполнителя, такими как твердые воски или некоторые эпоксидные смолы, кожух вообще может не использоваться. Если нет требований по хранению, погрузке и обращению, то кожух может оказаться ненужным даже с полутвердыми наполнителями, такими как смазка.

Кожух 66 имеет разрушаемую конструкцию для саморазрушения после выхода из ствола. Это может быть достигнуто любым способом, но оказалось работоспособным использование давления генерируемого зарядом для начала процесса разрушения. В одном варианте воплощения стенки кожуха 66 являются достаточно тонкими, а круговые напряжения при вылете из ствола являются настолько большими, что кожух 66 разрушается. В другом варианте воплощения (фиг.7), кожух 66' имеет большое количество осевых канавок 74, отстоящие на равных расстояниях вокруг кожуха и проходящие от задней части кожуха 66 к выступу 70. Канавки 74 распределены так, что как только заряд вспыхивает в стволе орудия, кожух 66 разрушается пока он все еще находится внутри ствола. Кожух 66 затем сразу же отпадает после вылета из ствола.

Задняя торцевая поверхность кожуха 66 закрыта круглой концевой пластиной 74 (фиг.1 и 2). Эта пластина приварена по своему периметру к задней кромке кожуха 66. Пластина 76 включает отверстия 78, выровненные с полостями в основе. Отверстия 78 используются для заполнения полостей 60 (фиг.3) материалом наполнителя, и они затем закупориваются набором винтов или чем-либо подобным. Концевая пластина 76 отделяется от остальной части кожуха 66, открывая конец сопла 18, через который могут выходить выхлопные газы при сгорании боезаряда, расположенного в корпусе снаряда.

Таким образом, очевидно, что настоящее изобретение обеспечивает в снаряде 10 с выдвижными стабилизаторами 24, предназначенном для выстреливания из орудия, способ и устройство для упаковки и защиты стабилизаторов 24 от разрушительных ударных волн, производимых зарядом для выстреливания снаряда, и для получения на сколько это возможно легкой установочной конструкции для стабилизаторов, в то же время защищая их от тех же самых разрушительных ударных волн.

1. Снаряд для выстреливания из ствола орудия посредством заряда, содержащий основание с прорезями для стабилизаторов, шарнирно установленных на основании, сформированные в основании полости с наполнителем из несжимаемого материала, ограничивающим распространение ударных волн в основании и вокруг него при срабатывании заряда.

2. Снаряд по п.1, включающий разрушаемый кожух, окружающий основание и материал наполнителя.

3. Снаряд по п.2, в котором материал наполнителя является полутвердым и кожух поддерживает материал наполнителя вокруг части основания.

4. Снаряд по п.3, в котором кожух имеет проходящие в осевом направлении канавки для увеличения его разрушаемости.

5. Снаряд по п.1, в котором основание выполнено металлическим, а материал наполнителя - неметаллическим.

6. Снаряд по п.1, в котором материал наполнителя выбран из группы, включающей полутвердые вещества на нефтяной основе, силиконы, воски и эпоксидные смолы.

7. Снаряд по п.1, в котором по меньшей мере часть материала наполнителя связана с основанием.

8. Снаряд по п.7, в котором по меньшей мере часть материала наполнителя отделяется от снаряда при его вылете из ствола орудия.

9. Снаряд по п.1, в котором материал наполнителя отделяется от снаряда при его вылете из ствола орудия.

10. Снаряд по п.1, дополнительно включающий обтюратор в переднем конце основания.

11. Способ защиты выдвижных стабилизаторов снаряда при его выстреливании посредством заряда из ствола орудия, включающий этапы:

обеспечения снаряда, имеющего основание, прорезями для установки стабилизаторов и выдвижными стабилизаторами, установленными на основании в прорезях,

и заполнения прорезей неметаллическим, по существу несжимаемым материалом наполнителя.

12. Способ по п.11, дополнительно включающий этап окружения материала наполнителя разрушаемым материалом для защиты наполнителя, когда он размещен в орудии.

13. Способ по п.11, в котором наполнитель выбран из группы, включающей в себя полутвердые вещества на нефтяной основе, силиконы, воски и эпоксидные смолы.

14. Способ по п.11, в котором основание включает внутренние каналы и этап заполнения включает заполнение каналов материалом наполнителя.

15. Способ по п.14, в котором этап заполнения каналов включает заполнение каналов, по меньшей мере частично, несжимаемым материалом наполнителя, который связывается с основанием.

16. Способ по п.15, дополнительно включающий этап заполнения наполнителем любой части не заполненных каналов, который связывается наполнителем, который не является связующим.