RU2265790C1

RU2265790C1 - Control compartment of homing artillery projectile

Info

Publication number: RU2265790C1
Application number: RU2004130944/02A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Шипунов (RU); А.Г. Шипунов; В.И. Бабичев (RU); В.И. Бабичев; В.С. Фимушкин (RU); В.С. Фимушкин; Е.А. Гусев (RU); Е.А. Гусев; В.П. Елесин (RU); В.П. Елесин; К.П. Евтеев (RU); К.П. Евтеев
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2005-12-10

Abstract

FIELD: armament.

SUBSTANCE: the control compartment of a homing artillery projectile has a body with an inner shoulder, homing head, control actuator with folding aerodynamic controls, electric power unit and a control equipment. It comprises a pitch-angle pick-off in the form of an inertial gyro. The control equipment is positioned in the homing head. The body is made in the form of a truncated cone, with the base of the control actuator fastened around the edges of the inner shoulder.

EFFECT: enhanced flying range of the homing artillery projectile.

1 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в системах комплексов высокоточного оружия в качестве отсека управления самонаводящегося артиллерийского снаряда (САС) с увеличенной дальностью полета (более нескольких десятков километров).The invention relates to rocketry and can be used in systems of high-precision weapon systems as a control compartment for a homing artillery shell (CAC) with an increased flight range (more than several tens of kilometers).

Известен САС ″Коперхэд″, содержащий головной отсек, включающий головку самонаведения и аппаратуру управления, боевую часть и хвостовой отсек управления, состоящий из блока электропитания и рулевого привода с его аппаратурой управления. Аэродинамический планер снаряда выполнен по "нормальной" схеме: складывающиеся в корпус хвостового отсека аэродинамические стабилизаторы установлены в передней части хвостового отсека, а газовый рулевой привод со складывающимися аэродинамическими рулями закреплен к донной стенке хвостового отсека (Р.А.Налк, Х.Л.Пастрик, Ф.А.Моррисон. Разработка полуактивной лазерной системы наведения снаряда "Коперхэд". Ракетная техника и космонавтика, т.18, №2, 1980, с.128-138).Known SAS "Copperhead" containing a head compartment, including a homing head and control equipment, a warhead and a tail control compartment, consisting of a power supply unit and a steering gear with its control equipment. The aerodynamic glider of the projectile is made according to the “normal” scheme: aerodynamic stabilizers folding in the tail compartment are installed in the front of the tail compartment, and the gas steering gear with folding aerodynamic rudders is fixed to the bottom wall of the tail compartment (R.A. Nalk, H.L. Pastrik , F.A. Morrison. Development of a semi-active laser guidance system for the Copherhead projectile. Missile technology and astronautics, vol. 18, No. 2, 1980, p. 128-138).

К недостаткам САС "Коперхэд" следует отнести выполнение его аэродинамического планера по "нормальной схеме": суммарная подъемная сила снаряда снижается вследствие того, что создаваемые стабилизаторами и рулями подъемные силы направлены в противоположные стороны. Обусловленная этим необходимость увеличения площади рулей и стабилизаторов (например, по сравнению с планером, выполненным по схеме "утка") приводит к увеличению их профильного и индуктивного сопротивлений, что уменьшает дальность полета.The disadvantages of the SAS "Copperhead" include the implementation of its aerodynamic glider according to the "normal scheme": the total lift of the projectile is reduced due to the fact that the lift generated by the stabilizers and rudders are directed in opposite directions. The resulting need for an increase in the area of rudders and stabilizers (for example, compared with a glider made according to the "duck" scheme) leads to an increase in their profile and inductive resistances, which reduces the flight range.

При движении по каналу ствола орудия на САС действуют перегрузки, превышающие 10000 g. Поэтому элементы конструкции снаряда испытывают значительные упругие деформации. Особенно это касается корпуса снаряда - основного несущего элемента, воспринимающего нагрузки, обусловленные наседающими массами функциональных блоков снаряда. Складывание рулей и стабилизаторов в корпус хвостового отсека управления обусловливает необходимость выполнения в корпусе протяженных продольных пазов, которые существенно ослабляют его несущую способность в условиях действия больших ствольных перегрузок. При ограничении хорды складывающихся рулей и стабилизаторов диаметром корпуса САС увеличение их площади достигается за счет увеличения размаха. Это требует увеличения длины пазов в корпусе под складывающиеся рули и стабилизаторы, а следовательно, упрочнения и увеличения массы корпуса, что также отрицательно влияет на дальность полета САС.When moving along the channel of the gun’s barrel, overloads exceeding 10,000 g act on the SAS. Therefore, the structural elements of the projectile experience significant elastic deformation. This is especially true for the shell of the projectile - the main load-bearing element that receives loads due to the pressing masses of the functional blocks of the projectile. Folding rudders and stabilizers in the body of the tail compartment of the control necessitates the execution of the body of the longitudinal grooves, which significantly weaken its bearing capacity under the conditions of large barrel overloads. When limiting the chords of folding rudders and stabilizers to the diameter of the CAC body, an increase in their area is achieved by increasing the scope. This requires an increase in the length of the grooves in the body for folding rudders and stabilizers, and therefore, hardening and increasing the mass of the body, which also negatively affects the range of the SAS.

Расположение отсека управления в хвостовой части САС "Коперхэд" требует транзита электрических цепей от головки самонаведения через весь снаряд, что увеличивает объем и массу элементов электромонтажа и ухудшает габаритно-массовые характеристики снаряда в целом.The location of the control compartment in the rear of the SAS "Copperhead" requires the transit of electrical circuits from the homing head through the entire projectile, which increases the volume and weight of the wiring elements and worsens the overall mass characteristics of the projectile as a whole.

Для увеличения дальности полета в САС "Коперхэд" реализована схема компенсации силы тяжести, совмещенная с контуром управления скоростью вращения снаряда. На нисходящем участке траектории полета (участке планирования) сигнал, компенсирующий силу тяжести, определяется с помощью гироскопа головки самонаведения, выполняющего при этом функцию датчика угла тангажа. Это требует задействования гироскопа головки самонаведения на участке планирования траектории полета, предшествующем участку самонаведения, и увеличивает время работы гироскопа, а следовательно, усложняет его конструкцию и затрудняет возможность достижения высоких динамических характеристик управления. Кроме того, при этом усложняется аппаратура управления.To increase the flight range in the SAS "Copperhead" a gravity compensation scheme is implemented, combined with the control loop of the projectile rotation speed. In the downward section of the flight path (planning section), the signal compensating for gravity is determined using the gyro of the homing head, which performs the function of a pitch angle sensor. This requires the use of a homing gyroscope in the flight path planning section preceding the homing section, and increases the gyroscope operating time, and therefore, complicates its design and makes it difficult to achieve high dynamic control characteristics. In addition, this complicates the control equipment.

Известен принятый за прототип отсек управления управляемого снаряда, содержащий корпус с внутренним уступом, закрепленную на переднем торце корпуса головку самонаведения, смонтированный на основании рулевой привод со складывающимися аэродинамическими рулями, блок электропитания и аппаратуру управления (патент России №2176377, МПК⁷ F 42 В 15/00).Known adopted for the prototype control compartment of a guided projectile, comprising a housing with an internal ledge, a homing head mounted on the front end of the housing mounted on the basis of a steering drive with folding aerodynamic rudders, a power supply unit and control equipment (Russian patent No. 2176377, IPC ⁷ F 42 V 15 / 00).

Данный отсек управления предназначен для САС, выполненного по аэродинамической схеме "утка", что определяет размещение в нем рулевого привода со складывающимися рулями. В сложенном положении рули располагаются концевой хордой к головке самонаведения, что приближает их ось вращения к центру масс САС по сравнению со складыванием рулей концевой хордой к хвостовой части снаряда. Увеличение плеча действия аэродинамической силы рулей относительно центра масс САС в последнем случае обеспечивает их меньшие размеры, а следовательно, способствует увеличению дальности его полета по причинам, рассмотренным ранее при анализе САС "Коперхэд".This control compartment is designed for CAC, made by the aerodynamic scheme "duck", which determines the placement of the steering drive with folding steering wheels. In the folded position, the rudders are located with the end chord to the homing head, which brings their axis of rotation closer to the center of mass of the SAS compared to folding the rudders with the end chord to the tail of the projectile. An increase in the leverage of the aerodynamic force of the rudders relative to the center of mass of the SAS in the latter case ensures their smaller size, and therefore, contributes to an increase in the range of its flight for the reasons considered earlier in the analysis of the SAS "Copperhead".

Однако отсутствие в составе данного отсека управления датчика угла тангажа, обеспечивающего режим планирования САС на нисходящем участке траектории, отрицательно сказывается на дальности полета. Если его функцию выполняет гироскоп головки самонаведения, то, как и в САС "Коперхэд", это приводит к усложнению его конструкции и затрудняет возможность достижения высоких динамических характеристик управления.However, the absence of a pitch angle sensor in this control compartment, which ensures the CAC planning mode in the downward section of the trajectory, negatively affects the flight range. If its function is performed by a gyroscope of the homing head, then, as in the SAS "Copperhead", this complicates its design and makes it difficult to achieve high dynamic control characteristics.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение дальности полета САС.The task of the invention is to increase the flight range of the SAS.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в отсек управления САС, содержащий корпус с внутренним уступом, закрепленную на переднем торце корпуса головку самонаведения, смонтированный на основании рулевой привод со складывающимися аэродинамическими рулями, блок электропитания и аппаратуру управления, введен датчик угла тангажа в виде инерциального гироскопа, а аппаратура управления размещена в головке самонаведения, при этом корпус выполнен в виде усеченного конуса, по периметру внутреннего уступа которого закреплено основание рулевого привода, обращенное совместно с концевыми хордами аэродинамических рулей в сторону большего основания корпуса, к заднему торцу которого закреплен диск с радиальными отверстиями, на внутренней поверхности которого установлен блок электропитания, а на внешней - закреплен датчик угла тангажа.The solution to this problem is achieved by the fact that in the control compartment SAS containing a housing with an internal ledge, a homing head mounted on the front end of the housing mounted on the basis of the steering gear with folding aerodynamic rudders, a power supply unit and control equipment, a pitch angle sensor in the form of an inertial gyroscope is introduced and the control equipment is located in the homing head, while the body is made in the form of a truncated cone, the base of which is fixed along the perimeter of the inner ledge e of the steering drive, facing together with the end chords of the aerodynamic rudders towards the larger base of the casing, to the rear end of which a disk with radial holes is fixed, on the inner surface of which a power supply unit is installed, and on the outer surface there is a pitch angle sensor.

Введение датчика тангажа в виде инерциального гироскопа обеспечивает реализацию режима планирования на участке траектории полета, предшествующем участку самонаведения, что значительно увеличивает дальность полета САС. Крепление инерциального гироскопа к диску рационально с точки зрения снижения массы отсека управления: дополнительное упрочнение диска (наиболее прочная деталь конструкции) от нагрузки наседающей массы инерциального гироскопа обусловливает минимальное приращение массы.The introduction of a pitch sensor in the form of an inertial gyroscope ensures the implementation of the planning mode on the portion of the flight path preceding the homing section, which significantly increases the SAS flight range. The fastening of an inertial gyroscope to a disk is rational from the point of view of reducing the mass of the control compartment: additional hardening of the disk (the strongest structural part) from the load of the pressing mass of an inertial gyroscope causes a minimum mass increase.

Размещение аппаратуры управления в головке самонаведения, имеющей свой электронный блок, снижает массу отсека управления, при этом уменьшаются протяженность электромонтажа, количество и масса вспомогательных элементов (разъемы, корпусные детали и т.п.).The placement of control equipment in the homing head, which has its own electronic unit, reduces the mass of the control compartment, while reducing the length of the wiring, the number and weight of auxiliary elements (connectors, body parts, etc.).

Выполнение корпуса отсека управления в виде усеченного конуса позволяет уменьшить лобовое сопротивление САС, складывание аэродинамических рулей через пазы корпуса концевой хордой к хвостовой части САС (к диску, на котором смонтирован блок электропитания) способствует уменьшению потребной площади рулей за счет удаления их оси вращения от центра масс САС.The execution of the housing of the control compartment in the form of a truncated cone allows you to reduce the drag of the SAS, folding the aerodynamic rudders through the grooves of the body with the end chord to the tail of the SAS (to the disk on which the power supply unit is mounted) helps to reduce the required area of the rudders by removing their axis of rotation from the center of mass САС.

Кроме того, с уменьшением размаха рулей уменьшается длина пазов для их складывания в коническом корпусе, что упрощает задачу обеспечения его прочности в условиях действия ствольных перегрузок при выстреле САС и обусловливает уменьшение его массы.In addition, with a decrease in the size of the rudders, the length of the grooves for folding them in the conical body decreases, which simplifies the task of ensuring its strength under the conditions of barrel overloads when firing SAS and causes a decrease in its mass.

Конструкция заявляемого отсека управления САС пояснена чертежом.The design of the inventive control compartment CAC is illustrated in the drawing.

Основными несущими элементами конструкции служат корпус 1 и диск 2 блока электропитания 3, закрепленный к нижнему торцу корпуса 1 по периметру винтами 4. На переднем торце корпуса 1 накидной гайкой 5 закреплена головка самонаведения 6 с аппаратурой управления 7. По периметру внутреннего уступа корпуса 1 винтами 8 закреплено основание 9 рулевого привода со складывающимися аэродинамическими рулями 10, установленными в цапфах приводных валов 11 на осях складывания 12. На боковой поверхности диска 2 выполнены радиальные отверстия 13 под элементы крепления к хвостовой части снаряда, а на его задней поверхности винтами 14 закреплен датчик угла тангажа 15, выполненный в виде инерциального гироскопа. Пазы в корпусе 1 под складывающиеся рули закрывают щитки 16, которые удаляются при раскрытии рулей 10.The main load-bearing structural elements are the housing 1 and the disk 2 of the power supply unit 3, fixed to the lower end of the housing 1 along the perimeter with screws 4. At the front end of the housing 1 with a union nut 5, a homing head 6 with control equipment 7 is fixed. Along the perimeter of the inner ledge of the housing 1 with screws 8 fixed base 9 of the steering drive with folding aerodynamic rudders 10 mounted in the trunnions of the drive shafts 11 on the folding axles 12. On the side surface of the disk 2 there are radial holes 13 for crepe elements lenii to the tail of the projectile, and on its rear surface with screws 14 fixed pitch angle sensor 15, made in the form of an inertial gyroscope. The grooves in the housing 1 under the folding rudders close the shields 16, which are removed when the rudders open 10.

В целом, размещение всех функциональных элементов системы управления САС в едином отсеке управления обеспечивает его выполнение в виде отдельной конструктивной сборки, позволяющей провести полный контроль всей системы управления САС в процессе производства.In general, the placement of all the functional elements of the CAC control system in a single control compartment ensures its implementation in the form of a separate structural assembly, allowing complete control of the entire CAC control system in the production process.

Таким образом, заявляемый отсек управления обеспечивает увеличение дальности полета САС за счет улучшения аэродинамической формы, а также рациональной схемно-конструктивной компоновки.Thus, the inventive control compartment provides an increase in the flight range of the SAS due to the improvement of the aerodynamic shape, as well as a rational circuit design.

Claims

Control compartment for a homing artillery shell, comprising a housing with an internal ledge, a homing head mounted on the front end of the housing, mounted on the basis of a steering drive with folding aerodynamic rudders, a power supply unit and control equipment, characterized in that a pitch angle sensor in the form of an inertial gyroscope is inserted into it and the control equipment is located in the homing head, while the body is made in the form of a truncated cone, along the perimeter of the inner ledge of which epleno steering actuator base facing end chords together with aerodynamic control surfaces in the direction of the larger base body, to the rear end of which is fixed the disc with the radial holes on the inner surface of which is mounted a power supply unit, and on the outside - fixed pitch angle sensor.