Элементы фиксации разделяемых частей

В качестве элементов фиксации разделяемых частей в механизме отделения и вскрытия снарядов в практике наиболее широкое применение нашли следующие конструктивные элементы: резьба на корпусе ГЧ, проточка в корпусе ГЧ, разрывные болты и фиксирующие элементы — «сухари». Сравнительные характеристики элементов фиксации разделяемых частей снарядов РСЗО приведены в табл. 2.3.

Выполнение узла форсирования в виде нескольких витков резьбы на обтекателе (рис. 2.5) или проточки на корпусе ГЧ (рис. 2.4) являются.

Сравнительные характеристики элементов фиксации механизмов разделения ГЧ

Таблица 2.3

Рис. 2.4. Конструктивная схема отсека разделения с узлом форсирования в виде ослабленного сечения — проточки:

1 — корпус ГЧ; 2 — проточка; 3 — ПО; 4 — ВЗ; 5 — корпус РД.

Рис. 2.5. Фрагмент переднего отсека разделения с узлом форсирования в виде резьбового соединения:

• 7 — обтекатель; 2 — узел форсирования; 3 — пороховой заряд; 4 — компенсатор;
• 5 — БЭ; 6 — оболочка ГЧ

наиболее удобными и технологичными, но они имеют серьезный недостаток, связанный с большими значениями усилий расфиксации и разбросом их величин (отношение максимального значения давления форсирования к минимальному составляет г| = 2,2-^2,6). Попытка уменьшить величину форсирования среза резьбы за счет применения так называемого «косого» дна и фрезеровки части резьбы не дали положительного эффекта: коэффициент уменьшился с 2,6 до 2,5. Кроме того, в некоторых случаях имеет место не срез витков, а преждевременное «раскрытие» резьбы.

Использование в качестве элемента фиксации проточки в корпусе КБЧ также создает очень напряженную работу конструкции. Так, например, в одном из разделяющихся изделий, где используется проточка с толщиной 5 = 0,7__0;15 мм, давление расфиксации составляет 9,0—20,0 МПа, а реализуемые опытные давления достигают 19,6—26,14 МПа. При этом перегрузки превышают 1030 ед. Такие перегрузки как правило неприемлемы в случае использования «мягких» боевых элементов.

Поэтому в дальнейшем в качестве узла фиксации в механизме отделения стали широко использоваться разрывные болты, количество которых определяет требуемый уровень силового нагружения при разделении (рис. 2.6). Отношение максимального давления расфиксации к минимальному в этом случае не превышает 1,3 и в процессе функционирования изделия реализуются вполне щадящие нагрузки на элементы конструкции (перегрузки на БЭ не превышают 194—236 ед.). Однако применение разрывных болтов в качестве узла фиксации механизма отделения также имеет существенный недостаток. Одним из важных факторов, определяющим их работоспособность, является аэродинамичес;

Рис. 2.6. Фрагмент хвостового отсека разделения с узлом форсирования в виде разрывных болтов с ослабленными сечениями — шейками:

1 — БЭ; 2 — корпус ГЧ; 3 — кассета; 4 — разрывной болт; 5 — дно ГЧ кий нагрев снаряда в процессе полета по траектории. Это связано с неравномерностью теплового нагружения различных конструктивных элементов снаряда при взаимодействии с набегающим потоком воздуха и, как следствие, с появлением силовых нагрузок за счет неравномерности удлинения корпуса и контейнера КБЧ, жестко связанных между собой посредством элементов форсирования. То есть, вследствие неоднородности температурного нагружения элементов конструкции, могут возникать критические параметры силового нагружения элементов форсирования, приводящие к преждевременному вскрытию снаряда на траектории.

С целью устранения указанного недостатка была отработана конструкция компенсатора температурного расширения, позволяющая за счет пластической деформации снизить разрушающие силовые нагрузки, действующие на разрывные болты при неравномерном нагревании разделяющихся элементов конструкции снаряда. Следует отметить и тот факт, что вследствие различных удлинений оболочки в момент достижения максимальной температуры нагрева и в момент вскрытия, между компенсатором и головкой разрывного болта может появиться зазор величиной от 1,07 до 2,02 мм. Наличие зазора, образовавшегося в результате аэродинамического нагрева, приводит к снижению давления расфиксации и осевых перегрузок, действующих на БЭ, на 20—30% и 3—7% соответственно.

Нестабильная работа разрывных болтов и применение в разделяющихся снарядах нового поколения БЭ повышенной точности (самоприцеливающихся и самонаводящихся), работающих при перегрузках не выше 100 ед., потребовали разработки новых элементов фиксации механизма отделения и вскрытия. Поэтому был предложен специальный механизм фиксации, обеспечивающий разделение боеприпаса при минимальных силовых нагрузках на элементы конструкции снаряда. В качестве элементов фиксации в нем используются вкладные элементы — «сухари» [18].

На рис. 2.7 представлен фрагмент разделяющегося реактивного снаряда с отделяемой головной частью 1, снабженной парашютным отсеком 9 и механизмами фиксации, отделения, вскрытия.

Парашютный отсек, выполненный в виде кожуха 8 с дном 5, зафиксирован в корпусе ГЧ 7 посредством двух кольцевых рядов сегментных элементов 11, 6 и шпилек 2, стягивающих кожух ПО с корпусом ГЧ через опорное кольцо 3.

Механизм отделения размещен в хвостовой части ПО и включает в себя заряд отделения 14, мембрану 12 с кольцевым упором 10, размещенную в полости отделения А.

Механизм вскрытия жестко закреплен в дне ПО 5 и выполнен в виде цилиндра 4 с поршнем 17, снабженных взаимодействующими между собой кольцевыми упорами 16 и 18. При этом поршень механизма вскрытия снабжен пороховым зарядом вскрытия 19 и полым толкателем 13, упирающимся в кожух ПО.

Между доньями ПО и ГЧ выполнена аккумулирующая полость Б, запитываемая продуктами сгорания заряда вскрытия и газодинамически связанная с исполнительными органами ГЧ 20 (пороховыми зарядами, взрывательными устройствами, средствами управления и т. д.). В свою очередь, заряды отделения и вскрытия газодинамически связаны с инициирующим временным устройством, размещенным в поршне и выполненным, например, в виде двухканального ПИМа 15.

Рис. 2.7. Фрагмент разделяющегося реактивного снаряда с отсеком отделения и вскрытия

Процесс разделения PC начинается с подачи инициирующего импульса на заряд отделения, продукты сгорания которого заполняют полость отделения и при давлении ~0,3-^0,5 МПа отодвигают мембрану с кольцевым упором в сторону ГЧ. Под действием осевой силы элементы фиксации 11 выходят из зацепления и освобождают ПО от корпуса ГЧ. За счет давления на кожух парашютный отсек вместе с головной частью отстреливаются из корпуса. В процессе отстрела фиксирующие элементы 6 выходят из оболочки и освобождают кожух от крепления с дном 5.

После отделения ГЧ от РЧ головная часть совершает нестабилизированный полет и за счет хаотичного движения снижает скорость движения по траектории до требуемого значения. Затем в заданное полетное время срабатывает второй канал ПИМа и выдает инициирующий импульс на заряд вскрытия 19. Продукты сгорания заряда заполняют аккумулирующую полость Б и начинают действовать на поршень 17, который через толкатель 13 передает усилие на стенки кожуха 8.

Поршень начинает перемещаться по оси цилиндра и посредством толкателя осуществлять перемещение хвостовика кожуха по направляющему участку дна ПО 5. Затем поршень фиксируется в цилиндре, перекрывая попадание горячих продуктов сгорания заряда вскрытия в остальные нерабочие полости, а самое главное, в полость парашютного отсека. Тем самым осуществляется герметизация аккумулирующей зоны (выполняющей функции порохового аккумулятора давления), а также исключается прогорание ткани парашюта и попадание подвижных элементов (поршня с толкателем) в купол парашюта при вводе его в действие.

После ввода парашюта в набегающий поток воздуха осуществляется торможение и стабилизированный спуск головной части в район цели. Одновременно, в процессе ввода парашюта в действие за счет срабатывания заряда вскрытия, заполнения с заданными параметрами аккумулирующей зоны и наличия газодинамических связей (каналов или газоводов ГЧ с необходимой площадью проходного сечения), обеспечивается подача требуемых уровней силовых и тепловых импульсов и надежное задействование исполнительных органов ГЧ.

Таким образом, реализация указанных выше конструктивных решений позволила разработать рациональную конструкцию боеприпаса, обеспечивающего надежное отделение и вскрытие ГЧ в условиях нестабилизированного полета при высоких скоростях в точке разделения, а также безотказное задействование исполнительных органов головной части.

Теоретический анализ работы механизма отделения, проведенный для условий работы изделия с отсеком разделения, показал, что в этом случае уровень силового нагружения определяется не параметрами узла фиксации, а параметрами заряжания, выбираемыми из условия обеспечения требуемого значения относительной скорости отделения ГЧ от РЧ. Для рассматриваемого изделия реализованы следующие рабочие параметры процесса отделения:

• • давление в зоне отделения, min/max — 5,83/8,90 МПа;
• • относительная скорость отделения, min/max — 31,5/38,5 м/с;
• • перегрузки отделяемой ГЧ, min/max — 126/195 ед.

К недостаткам такого конструктивного решения следует отнести необходимость (в некоторых случаях) наличия дополнительных конструктивных элементов (упоров и подвижных колец 4), обеспечивающих расфиксацию разделяющихся частей.

Возможны также и другие варианты конструктивного исполнения отсеков отделения, использующие в качестве элементов форсирования центральный сухарный замок, срезные штифты, шариковые замки или прессовую посадку по разделяемым поверхностям, но они не нашли практического применения в конструкциях РРС. Штифтовое соединение, которое может использоваться, например, для крепления отделяемого обтекателя, отличается простотой и практической безотказностью, однако обладает недостаточной прочностью и стабильностью. Прессовая посадка, несмотря на внешнюю простоту, имеет большой разброс усилия распрессовки, достигающего (70-^100)% от номинального значения. Срезные штифты по своим параметрам несколько аналогичны указанным выше узлам форсирования, но ввиду простоты использования и меньшей нестабильности усилия разрушения иногда используются в реальных конструкциях.

Механизмы отделения и вскрытия могут снабжаться вспомогательными и исполнительными элементами, характерными для РРС с кассетными головными частями. К вспомогательным элементам можно отнести элементы, обеспечивающие радиальный разброс и разведение траекторий боевых элементов и разделяющихся частей ГЧ. К исполнительным элементам механизмов разделения относятся, как правило, подвижные упоры, замедлительные устройства типа 9X59 (УРО) и теплоприемники взрывательных устройств, обеспечивающие снятие ступени предохранения ВУ.

Таким образом, в результате анализа известных методов и практической проработки возможных конструктивных решений систем разделения установлено:

• • наиболее простыми конструктивными решениями, обеспечивающими надежное разделение снарядов РСЗО на траектории, являются решения, использующие в качестве источников энергии импульсные пороховые заряды марки ДРП;
• • для обеспечения минимального силового и теплового нагружения на элементы конструкции в процессе разделения целесообразно использовать в качестве элементов фиксации разделяемых объектов разрывные болты или вкладные сухари, количество которых назначается из условий парирования силовых нагрузок, действующих в процессе старта и траекторного движения, а также обеспечения требуемой скорости разделения.