дульное устройство для изменения направления вектора скорости авиационных артиллерийских снарядов

Формула изобретения

Дульное устройство для изменения направления вектора скорости авиационного артиллерийского снаряда, содержащее корпус со щелевыми отверстиями для отвода пороховых газов, отличающееся тем, что для организации разнесенной стрельбы оно снабжено последовательно расположенными по направлению движения снаряда четырьмя катушками намагничивания, расположенными симметрично по окружности, и четырьмя электромагнитами, подключаемыми к бортовым источникам электроэнергии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к специальному машиностроению и может быть использовано для модернизации конструкции существующего авиационного артиллерийского оружия (ААО).

В артиллерийских системах используются газовые устройства различного назначения. С помощью их производят поглощение избыточной кинетической энергии подвижных частей автоматических пушек или откатных частей артиллерийских орудий либо осуществляют их разгон в том случае, когда у подвижных не хватает кинетической энергии для завершения заданного цикла автоматики.

Эти газовые устройства по физическому принципу действия можно разделить на две группы:

1) статические (поршневые) двигатели с условно постоянным и явно переменным количеством газа в запоршневом пространстве полости цилиндра;

2) реактивные двигатели с полузамкнутой или проточной рабочей полостью.

К первой группе относятся газовые буферы, газовые противооткатные устройства (тормоз-накатник), газовые подствольные двигатели, а также газовые приводы механизмов питания и экстракции гильз из патронников ствола.

Вторую группу - группу дульных газовых устройств - составляют газовые дульные тормоза и локализаторы, реактивные и активные ускорители отката, а также компенсаторы устойчивости пространственного положения оружия и движения их носителя (например, самолета) в процессе стрельбы [3].

Наиболее близким по технической сущности является локализатор авиационной пушки, обеспечивающий отвод порохового газа в стороны при наименьшем эффекте торможения или при заданной его величине [3].

Заявляемое дульное устройство принципиально отличается от прототипа тем, что оно обеспечивает не только отвод порохового газа в стороны, но и позволяет отклонять вектор скорости снаряда от начальной траектории за счет применения в его составе катушек намагничивания и катушек коррекции.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности боевого применения авиационного артиллерийского оружия.

Данная задача решается путем применения с составе авиационного артиллерийского оружия дульного устройства для изменения направления вектора скорости авиационного артиллерийского снаряда.

Данное дульное устройство изображено на фигуре 1, в состав которого входят: 1 - ствол авиационной артиллерийской пушки; 2 - корпус устройства; 3 - катушка намагничивания (4 катушки); 4 - катушка коррекции (4 катушки); 5 - щелевое отверстие для отвода пороховых газов (4 отверстия).

Катушки намагничивания, расположенные симметрично по окружности в количестве четырех штук последовательно с четырьмя катушками коррекции, работающие как электромагниты при подключении к бортовым источникам электроэнергии.

Сущность изобретения заключается в том, что в конструкцию локализатора вводятся новые элементы: катушка намагничивания и катушка коррекции. Их работа осуществляется следующим образом: снаряд, изготовленный из магнитного материала, при выходе из канала ствола (1) намагничивается катушкой намагничивания (3). Для создания корректирующей силы на катушку коррекции (4), находящейся после катушки намагничивания (3), подается ток, пропорциональный по величине расстоянию, на которое необходимо отклонить снаряд от точки прицеливания без применения коррекции. При пролете намагниченного снаряда мимо катушки коррекции (4) возникает сила Ампера, изменяющая направления вектора скорости снаряда, вследствие чего изменяется точка попадания снаряда.

На фигуре 2 изображена векторная схема коррекции снаряда заявленным дульным устройством,

где - расстояние коррекции;

- усилие коррекции;

Ц_у - точка попадания снаряда без применения коррекции;

- вектор дальности точки попадания без применения коррекции;

- точка попадания снаряда с применением коррекции;

- вектор дальности точки попадания с применением коррекции;

- вектор скорости снаряда без применения коррекции;

- вектор скорости снаряда без применения коррекции;

- вектор скорости снаряда, сообщаемого усилием коррекции.

Расчет тока I₀, подаваемого на катушку коррекции, для создания усилия коррекции заключается в следующем [2]: для изменения вектора скорости снаряда необходимо придать снаряду скорость в направлении коррекции (см. фиг.2).

Т.к.:

Видно, что:

Приравнивая 1.1 и 1.3, получим:

где t - время действия усилия коррекции.

Следовательно:

где m - масса снаряда;

₀₁ - скорость снаряда;

D _с - расстояние до точки прицеливания;

- расстояние отклонения снаряда с применением коррекции от точки прицеливания.

Для создания усилия коррекции предлагается использовать силу Ампера, равную:

F=B·I·L

где I - сила тока в проводнике;

В - модуль вектора индукции магнитного поля;

L - длина проводника, находящегося в магнитном поле.

Следовательно, сила, действующая на намагниченный снаряд, пролетающий мимо катушки коррекции, на которую подан ток, будет равна:

где I - сила тока в катушке;

В - модуль вектора индукции магнитного поля, создаваемого намагниченным снарядом;

L_пр - длина проводника катушки.

Приравнивая (1.5) и (1.6), получим:

где L_кат - расстояние, которое пролетает снаряд вдоль катушки коррекции, т.е. длина катушки коррекции.

₀₁ - скорость снаряда.

Следовательно, ток в катушке коррекции, необходимый для создания усилия коррекции, равен:

Т.к.

где L_инд - индуктивность катушки,

- изменение тока в катушке индуктивности,

R - активное сопротивление катушки,

I - ток в катушке индуктивности,

то

приравнивая (1.7), получим:

где t - время действия усилия коррекции

то

Расчет показывает, что бортовыми средствами возможно создать необходимый ток, подаваемый на катушку коррекции.

Использование данного устройства позволит увеличить эффективность боевого применения ААО за счет возможности:

- организовать разнесенную стрельбу артиллерийскими снарядами без дополнительного управления ЛА и артиллерийской установкой;

- увеличить угол обстрела ААО;

- увеличить время на проведение стрельбы из ААО;

- компенсировать общую ошибку стрельбы из ААО.

В разнесенной стрельбе - «стрельбе с искусственным рассеиванием» помимо искусственного рассеивания снарядов присутствует еще и организованное рассредоточение центра рассеивания (ЦР) снарядов.

При стрельбе по одиночной цели применяются оба вида стрельбы: сосредоточенная и разнесенная. Сосредоточенная стрельба эффективна в тех случаях, когда групповые ошибки стрельбы (случайные и систематические) не слишком велики по сравнению с индивидуальным рассеиванием снарядов. В противном случае сосредоточенная стрельба оказывается малоэффективной, так как большая групповая ошибка «уводит» от цели весь эллипс индивидуального рассеивания и он не перекрывает групповую ошибку [1]. В таких случаях эффективней является стрельба с искусственным рассеиванием.

Разнесенная стрельба применяется при обстреле групповых и площадных целей. Введение здесь искусственного рассеивания выгодно, поскольку дает возможность равномерно подвергнуть обстрелу всю территорию цели, избежать взаимного перекрытия зон поражения отдельных снарядов и сэкономить тем самым боеприпасы.

Стрельба с искусственным рассеиванием применяется и в случаях, когда точное положение цели неизвестно и есть лишь сведения о нахождении цели в некотором районе. Тогда для поражения цели подвергают равномерному обстрелу весь район предполагаемого нахождения цели.

Разнесенная стрельба применяется в условиях, когда сосредоточенная стрельба невыполнима в силу каких-либо ограничений. Если при полете стреляющего самолета по кривой атаки перегрузка, необходимая для осуществления такого полета, может значительно превышать существующую перегрузку, то в этих условиях встроенная пушечная установка может вести только заградительную стрельбу, направляя поток снарядов «наперерез» движению цели.

Литература

1. Шипунов А.Г. Эффективность и надежность стрелково-пушечного вооружения. / А.Г.Шипунов, В.П.Грязев, С.М.Березин, А.И.Березин, А.И.Емец, А.В.Игнатов, В.Ф.Матасов. - Учеб. пособие; Тул. гос. ун-т. - Тула, 2002. - 198 с.

2. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка метода коррекции малокалиберных артиллерийских боеприпасов». ИВАИИ, - 2005. - 52 с.

3. Орлов Б.В. и др. Проектирование ракетных и ствольных систем / Б.В.Орлов и др. - М.: Машиностроение, 1974. - 823 с.