Спосіб керування артилерійсько-ракетним комплексом для виведення у верхні шари атмосфери і приземлення корисного навантаження і елемент артилерійсько-ракетного комплексу для здійснення способу

Винахід відноситься до артилерійської і ракетної техніки, і зокрема, до засобів керування артилерійськоракетними комплексами (АРК) для виведення у верхні шари атмосфери і наступного приземлення різного корисного навантаження (КН), наприклад, для оперативного огляду районів можливих надзвичайних ситуацій і прибережної акваторії. Відомий засіб виведення корисних навантажень на великі висоти за допомогою легкогазової пушки, установленої на спеціально обладнаний літак, що вистрілює КН з його борту після розгону на висоті порядку 11км -система Bladerunner. Пристрої, що реалізують цей засіб, показані в [1]. Недоліки цього засобу - великі перевантаження, що діють на КН у стволі легкогазової пушки і велика вартість створення подібних систем для огляду великої площі. Відомий засіб збільшення швидкості боєприпасів після вильоту із ствола включенням вбудованого в боєприпаси твердопаливного двигуна. Цей засіб дозволяє збільшити кінцеву швидкість без збільшення перевантаження, що діє на боєприпаси в стволі. Один із пристроїв, що реалізують цей засіб, приведений в [2]. Однак такі технічні рішення не дозволяють вивести корисне навантаження на необхідну висоту через велику вагу корпуса боєприпасів, що необхідно за умовами його застосування.' Найбільш близьким аналогом пропонованому способу є спосіб виведення боєприпасів на суборбітальну траєкторію за допомогою артилерійських систем, що містять артилерійські комплекси з розподіленими по території експериментальними гарматами з доробленими подовженими стволами, що використовують КН у вигляді полегшених боєприпасів для проведення наукових досліджень. Цей засіб застосовувався балістичною науково-дослідною лабораторією Армії США по «Програмі висотних наукових досліджень» HARP [3]. Спосіб передбачає розгін КН у стволі артилерійської системи, політ КН по крутій суборбітальній траєкторії, набір максимальної висоти, з наступним дрейфом КН на парашуті для збільшення часу роботи апаратури КН. Додаткова швидкість боєприпасів у порівнянні зі швидкістю штатного боєприпасу забезпечується за рахунок більшого часу впливу порохових газів на нього при русі боєприпаса зменшеної ваги в подовженому стволі. Недоліки цього способу - велика вартість корінної модернізації артилерійської системи і великі перевантаження, що діють на КН у подовженому стволі, а також небажані коливання КН при русі її під парашутом і відсутність «м'якої посадки» В основу винаходу «Спосіб керування артилерійсько-ракетним комплексом для виведення у верхні шари атмосфери і приземлення корисного навантаження» поставлена задача шляхом: - розміщення елементів артилерійсько-ракетного комплексу по артилерійських полігонах з умови охоплення досліджуваної території, наближаючи їх до районів можливих надзвичайних ситуацій, - забезпечення первісного розгону корисного навантаження при близькому до вертикального положенню ствола бойової машини, - відділення після пострілу послідовно, по відповідному алгоритму, вузлів, що відробили, - дорозгону корисного навантаження, причому момент скидання обтічника і величину тимчасової затримки перед початком дорозгона корисного навантаження вибирають з умови досягнення максимальної висоти польоту, - вибору початку гальмування корисного навантаження на спадній гілці траєкторії з умови забезпечення максимального часу зниження, причому в ході гальмування корисного навантаження забезпечують зменшення його коливань, а перед контактом з ґрунтом зменшують швидкість приземлення корисного навантаження, здійснюють «м'я ку» посадку, забезпечити максимальне охоплення досліджуваної території, наприклад, для оперативного огляду районів можливих надзвичайних ситуацій, найменшу питому вартість досягнення технічного результату, збільшення висоти підйому КН, зменшення її коливань при зниженні і здійснення «м'якої» посадки КН. Суть винаходу складає сукупність наступних суттєвих ознак, достатніх для досягнення нового технічного результату: елементи АРК розміщають по артилерійських полігонах з умови охоплення досліджуваної території, наближаючи їх до районів можливих надзвичайних ситуацій, при цьому первісний розгін КН забезпечують при близькому до вертикального положенні ствола бойової машини, а після пострілу послідовно, по відповідному алгоритму, здійснюють відділення вузлів, що відробили, потім дорозганяють КН, причому момент скидання обтічника і величину тимчасової затримки перед початком дорозгону КН вибирають з умови досягнення максимальної висоти польоту, і початок моменту гальмування на спадній гілці траєкторії вибирають з умови забезпечення максимального часу зниження, причому в ході гальмування КН забезпечують зменшення його коливань, а перед контактом з ґрунтом зменшують швидкість КН, здійснюють «м'яку» посадку. Зазначений порядок дій забезпечує максимальне охоплення досліджуваної території, найменшу питому вартість досягнення технічного результату, збільшення висоти підйому КН, зменшення небажаних коливань КН при зниженні і здійснення «м'якої» посадки КН. Для більш докладного з'ясування суті винаходу пропонується креслення (див. фіг. 1) і його докладний опис. Бойову машину (БМ) встановлюють у положення 1, забезпечуючи близький до вертикального кут узвишшя ствола, і пострілом зі ствола БМ додають КН початковий розгін. Стабілізацію КН здійснюють закрученням (при пострілі з нарізного ствола) чи активною системою стабілізації (при пострілі з гладкого ствола). На ділянці 1-2 здійснюють інерціальний політ КН до включення двигуна, причому тривалість інерціального польоту вибирають з умови одержання максимального збільшення швидкості КН від роботи двигуна. На цій же ділянці проводять, при необхідності, скидання вузлів, що відробили. На ділянці 2-3 збільшують швидкість КН до необхідної включенням двигуна, що дозволяє уникнути збільшення перевантажень, якби те ж збільшення швидкості надавалося КН у стволі БМ. На ділянці 3-4 двигун, що відробив, відокремлюють від КН, утворюють з них «гантель», кінцеві маси якої з'єднують гнучким фалом. Скидання обтічника вибирають при зменшенні щільності атмосфери з умови досягнення максимальної висоти польоту, наприклад, у районі точки 4. На ділянці 5-6 при досягненні необхідної щільності атмосфери розкривають пристрій гальмування, наприклад, парашут, забезпечуючи максимальний час роботи апаратури, а при русі КН під парашутом здійснюють зменшення її коливань за рахунок стабілізуючого впливу на КН маси двигуна, що відробив, з'єднаної з КН сполучним фалом, що поліпшує умови роботи апаратури КН. Нри необхідності утворення «гантелі» також може бути сполучене з розкриттям парашута на ділянці 5-6. Рух КН під парашутом на ділянці 6-7 - найбільш тривала ділянка роботи апаратури КН. Утворенням «гантелі», крім стабілізації руху КН під парашутом, забезпечують «м'яку» посадку КН, тому що при торканні нижньої частини «гантелі» ґрунту зменшується навантаження на парашут і відповідно, зменшується швидкість приземлення КН. «М'яка» посадка КН дозволяє повторно використовувати КН чи його вузли. Застосування пропонованого засобу керування АРК для виведення у верхні шари атмосфери і приземлення КН забезпечує згаданий технічний результат, який виражається в забезпеченні максимального охоплення досліджуваної території, найменшої питомої вартості досягнення технічного результату, збільшенні висоти підйому КН, зменшенні небажаних коливань КН при зниженні і здійсненні «м'якої» посадки КН. Відомі технічні рішення по доставці КН у верхні шари атмосфери з використанням дороблених гармат калібром 76, 120 і 175 мм, у яких розсвердлювалися нарізи ствола, приварювалася додаткова секція ствола і допрацьовувався механізм підйому ствола. У необхідних випадках корисне навантаження дрейфувало до землі під парашутом [3]. Недоліки цих технічних рішень - необхідність виготовлення практично нових артилерійських знарядь і велика вартість. Найбільш близькими по технічній суті до пропонованого винаходу є бойові АРК з активно-реактивними боєприпасами, що включають вбудований у нероз'ємний корпус боєприпасів реактивний двигун, що дозволяє здійснити дорозгін боєприпасів - після виходу їх з стволів для збільшення дальності польоту боєприпасів [2] прототип. Недоліком прототипу є неможливість використання його для доставки КН у верхні шари атмосфери в зв'язку з недостатнім максимальним кутом вертикального узвишшя ствола бойової машини і неможливістю забезпечення швидкості, що потрібна для досягнення верхніх шарів атмосфери, через велику вагу нероз'ємного корпуса боєприпасів. В основу винаходу «Пристрій елемента артилерійсько ракетного комплексу» поставлена задача шляхом: - забезпечення близького до вертикального кута узвишшя ствола бойової машини, - оснащення боєприпасів корисним навантаженням для здійснення огляду досліджуваної території, - виконання корпуса боєприпаса у вигляді силового стакана, який сприймає навантаження при пострілі й відокремлюваємого після пострілу, з розміщеним у ньому двигуном, що контактує з корисним навантаженням через розривні вузли і сполучний фал, - виконання контакту КН і двигуна із силовим стаканом по його верхньому зрізі, забезпечити доставку на необхідну висоту КН, зменшити витрати на створення АРК за рахунок можливості використовува ти наявні в Україні артилерійські системи й елементи боєприпасів, і досягти зменшення амплітуди коливань КН і швидкості її приземлення при спуску з парашутом . «Пристрій...» має нові істотні відмінні ознаки: - у ньому бойова машина встановлена і зафіксована на площадці, що виконана з кутом до обрію, що доповнює максимальний кут узвишшя ствола бойової машини до 90°; - у ньому боєприпаси складаються з КН, двигуна, наприклад, одного, і силового стакану, причому двигун розміщений усередині силового стакану і з'єднаний з корисним навантаженням розривними вузлами і сполучним фалом; - у ньому корисне навантаження разом з двигуном контактують з силовим стаканом через розривні вузли по верхньому зрізі силового стакану. Сукупність нових суттєви х відмітних ознак при взаємодії з відомими суттєвими ознаками дають можливість одержати новий технічний результат, що виражається в забезпеченні доставки на необхідну висоту КН, зменшенні витрат на створення «Пристрою..,» за рахунок можливості використовувати наявні в Україні артилерійські системи й елементи боєприпасів, зменшенні коливань КН і швидкості її приземлення при спуску з парашутом. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де: - на фіг. 2 схематично зображений загальний вигляд АРК у положенні приготування до пострілу (вигляд збоку); - на фіг. З схематично зображений загальний вигляд боєприпаса з корисним навантаженням; - на фіг. 4 схематично зображено боєприпас після виходу зі ствола і відділення силового стакана; - на фіг. 5 схематично зображено боєприпас після розкриття парашута, спрацювання розривних вузлів і вивільнення сполучного фала. Кожен елемент АРК для доставки у верхні шари атмосфери корисного навантаження включає наступні системи: - бойову машину 1, що несе прилади й устаткування, необхідні для підготовки і здійснення пострілу; - похилу площадку 2 для установки бойової машини 1 у стартове положення, що забезпечує можливість встановлення ствола в положення, близьке до вертикального, - боєприпас 3, що включає корисне навантаження 4, силовий стакан 5 і двигун 6, що включає корпус 7, який взаємодіє з корисним навантаженням 4 через розривні вузли 8 і сполучний фал 9. При цьому корисне навантаження 4 з двигуном 6 контактує із силовим стаканом 5 через розривні вузли 10 по верхньому зрізі силового стакану 5. Працює елемент АРК таким чином. Елементи АРК розміщені на артилерійських полігонах, обраних з умов забезпечення огляду потрібних районів і падіння відокремлюваних частин у межах полігонів на підготовлених позиціях. Бойова машина 1 встановлена на похилій площадці 2, що забезпечує вертикальне положення ствола, і зафіксована на ній. На пунктах зборки боєприпасів 3 корисне навантаження 4 з'єднано з двигуном 6, встановлено в силовий стакан 5, їхні контактні поверхні сполучені по верхньому зрізі силового стакану 5. Далі проводять необхідні перевірки і подають боєприпаси 3 до бойової машини 1. При похилому положенні ствола бойової машини 1 здійснюють заряджання, установлюють ствол у положення, близьке до вертикального, і роблять постріл. До виходу боєприпасів зі ствола силовий стакан 5 сприймає вплив корисного навантаження 4 і двигуна 6 (з урахуванням діючого перевантаження). При цьому розвантажується корпус двигуна 6, що дозволяє виконувати його більш легким, тому що навантаження при роботі двигуна 6 суттєво менше навантажень при пострілі. Після виходу зі ствола БМ боєприпаса 3 силовий стакан 5 відокремлюють від корисного навантаження 4 після спрацьовування розривних вузлів 10. Далі двигун 6 дорозганяє до необхідних параметрів тільки корисне навантаження 4. Після закінчення роботи двигуна 6 корисне навантаження 4 і корпус 7 двигуна 6 продовжують політ. Після досягнення щільних шарів атмосфери відбувається скидання аеродинамічного обтічника (засобами, що не мають відносини до суті пропонованого винаходу). На заданій висоті після введення парашута спрацьовують розривні вузли 8, відокремлюється корпус 7 і натягує сполучний фал 9. При цьому зменшується амплітуда коливань корисного навантаження 4, що стабілізує підвішений нижче на гнучкому зв'язку корпус 7 двигуна 6. Після торкання ґрунту корпусом 7 зменшується навантаження на парашут і відповідно, швидкість приземлення корисного навантаження 4, що забезпечує «м'яку» посадку корисного навантаження. Таким чином, забезпечується вищезгаданий технічний результат, що виражається в забезпеченні доставки на необхідну висоту КН, зменшенні витрат на створення «Пристрою...» за рахунок можливості використовувати наявні в Україні артилерійські системи й елементи боєприпасів, зменшенні коливань КН і швидкості їх приземлення при спуску з парашутом. Джерела інформації 1. Проект легкогазовой пушки для научных исследований на сверхбольших висотах SHARR, журнал «Новости космонавтики», ООО информационно-издательский дом «Новости космонавтики», Москва, №1, с.65, 2002. 2. Экспериментальный артиллерийско-ракетаый комплекс HARR, журнал «Новости космонавтики», ООО информационно-издательский дом «Новости космонавтики», Москва, №1, с.64-65, 2002 - прототип засоба. 3. 203-мм выстрел ЗВОФ35 с осколочно - фугасным активно-реактивным снарядом ЗОФ44 к САУ 2С7, каталог «Оружие России», т.1, с.61, изд. АО Милитэри Пэрэйд, Москва, 1995 - прототип устройства. Фіг. 2