|
|||||||||
|
|
ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА МОБИЛЬНЫХ НЕБРОНИРОВАННЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ПЕРЕНОСНЫХ СРЕДСТВ ПОРАЖЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫМИ ЗАРЯДАМИ Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2017. № 3-4 Д-р техн. наук В.И. Лазоркин, д-р техн. наук М.В. Сильников ЗАО «НПО СМ»
Рассматривается задача защиты мобильных небронированных объектов от переносных средств поражения. Предлагается использовать кольцевые заряды для механического разрушения боевых частей атакующих боеприпасов. Приводятся экспериментальные данные по разрушению кумулятивных и термобарических боевых частей выстрелов к гранатомётным комплексам. Предлагаются технические решения устройств для установки кольцевых зарядов в боевое положение.
Переносные средства поражения (ПСП), применяемые при осуществлении террористических и диверсионных актов, представляют серьёзную угрозу для мобильных объектов, особенно небронированных. К ним относятся:
Существует три основных способа защиты подобных объектов от ПСП:
Первые два способа защиты ориентированы на противодействие поражающим факторам атакующих боеприпасов (АБ) при срабатывании их боевых частей (БЧ), третий — на дистанционное воздействие на сами АБ с целью их уничтожения, отклонения от точек прицеливания или нанесения таких повреждений, при которых АБ теряют свои поражающие свойства. Реализация традиционных способов защиты связана с определёнными затратами энергии, зависящими от энергетических возможностей АБ: чем больше скорость и мощность БЧ АБ, тем больше энергии требуется для его нейтрализации. Это приводит к увеличению сложности, стоимости и массогабаритных характеристик систем защиты. Кроме того, при реализации традиционных способов защиты возникают значительные, нередко разрушающие нагрузки на объект защиты, что является основным, часто непреодолимым препятствием к их внедрению. В этой связи представляется целесообразным реализовать защиту объекта на основе следующих принципов:
Одним из распространённых способов минимизации дистанций воздействия на АБ является применение взводных и режущих экранов, обеспечивающих преждевременное срабатывание взрывателей [1, 2] или механическое разрушение БЧ АБ [3, 4]. Взводные и режущие экраны навешиваются на объект защиты или устанавливаются на обстрелоопасных направлениях на заданных расстояниях перед объектом (рис. 1). Удаление взводного экрана от объекта защиты выбирается с учётом радиуса поражения объекта при срабатывании БЧ АБ. Однако вследствие громоздкости взводных экранов, повреждения их при срабатывании БЧ АБ и сложности установки для защиты от обстрела с верхней полусферы применение их технически сложно, особенно при защите мобильных небронированных объектов. Кроме того, взводные экраны практически бесполезны при защите мобильных объектов от фугасных и осколочных БЧ. Основной недостаток осколочных защитных боеприпасов (ЗБ) — уменьшение плотности поля поражающих элементов (ПЭ) по мере удаления от метательного заряда. Для обеспечения заданной плотности поля ПЭ на заданных удалениях от метательного заряда приходится либо увеличивать массогабаритные характеристики ЗБ, либо уменьшать расчётный промах за счёт повышения точности систем обнаружения и наведения, что далеко не всегда возможно [10].
Рис. 1. Применение взводных и режущих экранов для защиты объектов от кумулятивных боеприпасов
В этой связи определённый интерес представляет т.н. «кольцевой заряд», который состо ит из алюминиевого кольца, на внешней поверхности которого помещён тонкий слой эластичного ВВ (рис. 2). Расчётная схема кольцевого заряда (КЗ) приведена на рис. 3. С формальной точки зрения КЗ можно представить в виде осколочной рубашки, содержащей k рядов поражающих элементов (ПЭ) кубической формы, свёрнутых в кольцо радиусом R, на внешней поверхности которой размещён слой взрывчатого вещества (ВВ) толщиной π и шириной b. Длина грани одного ПЭ равна h, ширина осколочной рубашки b = k · h, а длина осколочной рубашки L = 2 · π· R. Основной особенностью КЗ, является увеличение плотности поля ПЭ по мере удаления от слоя ВВ и приближения к центру заряда. Внутрь КЗ проникает атакующий боеприпас (АБ) длиной z и калибром d. Расстояние центра АБ от центра КЗ равно r. При инициировании заряда эластичного ВВ алюминиевое кольцо «схлопывается», распадаясь на множество ПЭ, обладающих высокими поражающими свойствами. Если кольцевой заряд разместить на некотором удалении от защищаемой проекции объекта, исключающем контакт с ним головной части АБ, то возникающая при срабатывании кольцевого заряда нагрузка на объект защиты минимальна. При срабатывании КЗ в АБ попадают ПЭ. расположенные на дуге АВ длиной l с центральным углом α. Доля эффективных ПЭ, попавших в АБ равна ε. Под эффективными понимаются ПЭ, которые проникают в АБ. Масса эффективных ПЭ, попавших в АБ
где n — число эффективных ПЭ, попавших в БС.
Рис. 2. Принцип действия кольцевого заряда
Рис. 3. Расчётная схема кольцевого заряда
Рис. 4. Испытания по определению формы и размеров кольцевого заряда n = l · k · ε / h. (2) Длина дуги КЗ, на которой размещены эффективные ПЭ l = 0,01745 · R · α. (3) Центральный угол КЗ, на дуге которого размещены эффективные ПЭ, α = 2 · arcsin (0,5 · d/r). (4) Рассмотрим воздействие ПЭ КЗ на гранату с использованием методики. При слиянии пробоин на БЧ гранаты происходит отделение БЧ гранаты от её хвостовой части. В сентябре 1997 г. на Испытательном полигоне НИЦ 26 ЦНИИ МО РФ и во взрывной камере ФГУП СКТБ «Технолог» проводились испытания по определению оптимальной формы и размеров кольцевого заряда с использованием боевых частей гранаты ПГ-7Л. В качестве вариантов формы рассматривались круг и многоугольник (рис. 4). Испытания показали, что при воздействии кольцевого заряда на находящийся внутри него тонкостенный боеприпас имеет место взрывное «разрезание» последнего на две части. В некоторых случаях наблюдалось возгорание разрывного заряда ВВ, находящегося в БЧ боеприпаса. Причём разрезание тонкостенного боеприпаса имело место при его нахождении внутри кольцевого заряда. При нахождении тонкостенного боеприпаса снаружи кольцевого заряда результаты воздействия ПЭ незначительны. Указанный эффект обусловлен концентрацией поля ПЭ в первом случае и резким снижением плотности поля ПЭ (пропорционально квадрату расстояния до АБ) во втором. Проводились стрельбовые испытания по оценке эффективности кольцевого заряда с использованием гранат с кумулятивной и термобарической БЧ. Кольцевой заряд устанавливался перед рам-мишенью, выполнявшей роль контактного датчика цели (рис. 5). Рам-мишень представляла собой проводник из фольги, наклеенный на лист пенопласта. При разрыве проводника корпусом гранаты подавался электрический импульс на подрыв электродетонатора кольцевого заряда и головная часть гранаты отделялась от её хвостовой части без взрыва БЧ. При ассимитричном положении АБ внутри кольцевого заряда при его срабатывании на АБ действует боковая нагрузка, изменяющая условия его встречи с целью. При этом, если стабилизация АБ в полёте осуществляется аэродинамическими силами, изменяется угол встречи с целью в продольной плоскости. Если же стабилизация АБ в полёте осуществляется вращением боеприпаса вкруг продольной оси, то, вследствие гироскопического эффекта, изменяется угол встречи с целью как в продольной, так и в боковой плоскости. Поскольку граната типа ПГ-7 вращается вокруг продольной оси со скоростью ~ 30 об/с, то, в соответствии с гироскопическим эффектом, при воздействии КЗ на хвостовую часть гранаты она разворачивается и уходит в сторону от цели, что неоднократно наблюдалось в ходе экспериментальных исследований. Фрагмент видеограммы уничтожения термобарической БЧ гранаты ТБГ-7 кольцевым зарядом представлен на рис. 6, фрагмент видеограммы отклонения хвостовика разрушенной кумулятивной гранаты ПГ-7В — на рис. 7.
Рис. 5. Установка кольцевого заряда на рам-мишень
а
б
в
Рис. 6. Уничтожение кольцевым зарядом термобарической БЧ гранаты ТБГ-7: а — мишенная обстановка; б — срабатывание кольцевого заряда; в — результат разрушения термобарической БЧ гранаты ТБГ-7
Одним из типичных требований к системам защиты объектов является скрытность размещения на них защитных боеприпасов. Поэтому приходится применять либо отстрел ЗБ при защите от АБ, либо электромеханические устройства (ЭМУ) для установки ЗБ в боевое положение. Реализация как первого, так и второго связано с определёнными трудностями. Отстрел ЗБ накладывает повышенные требования к точности информационно-управяющей системы и к обеспечению ориентации ЗБ в пространстве относительно АБ.
Рис. 7. Фрагмент видеограммы отклонения хвостовика разрушенной кумулятивной гранаты ПГ-7В
Установка ЗБ в боевое положение с помощью ЭМУ связана со сравнительно большими затратами времени на установку, необходимостью демонтажа разрушенных элементов конструкций ЭМУ после срабатывания ЗБ, технического обслуживания ЭМУ. В этой связи представляется целесообразным применить воздушный надувной мешок, аналогичный по принципу действия автомобильному (airbag) для скрытного размещения и установки в боевое положение кольцевого заряда [5]. Газодинамический защитный модуль (ГДЗМ) состоит из контейнера, газогенератора, воздушного мешка с установленными в нём одним или несколькими кольцевыми зарядами и взрывательным устройством. Схема ГЗДМ приведена на рис. 8. Взрывательное устройство состоит из контактного датчика, источника питания и электродетонатора. Контактный датчик представляет собой проводник, размещённый на передней части корпуса воздушного резервуара. При разрыве проводника срабатывает электродетонатор, инициирующий кольцевой кумулятивный заряд с задержкой времени, обеспечивающей продвижение атакующего боеприпаса внутри воздушного резервуара на заданное расстояние. Кольцевой кумулятивный заряд представляет собой замкнутое алюминиевое кольцо шириной 10 мм и толщиной 3 мм, на внешней стороне которого по периметру установлено эластичное ВВ.
Рис. 8. Схема газодинамического защитного модуля
В исходном положении воздушный резервуар, изготовленный из эластичного материала, находится в контейнере в сложенном состоянии. При обнаружении АБ рассчитываются параметры его траектории, координаты точки попадания в объект защиты, номер и время срабатывания газогенератора. При срабатывании газогенератора воздушный резервуар наполняется инертным газом и устанавливается в боевое положение. АБ проникает внутрь воздушного резервуара, вызывает срабатывание взрывательного устройства и кольцевого кумулятивного заряда, обеспечивающего отделение БЧ от корпуса атакующего боеприпаса. С целью исключения срабатывания взрывателя АБ при контакте с передней частью корпуса воздушного резервуара в нём проделаны отверстия, через которые сбрасывается избыточное давление внутри воздушного резервуара. Уничтожение АБ производится путём механического разрушения его БЧ. Ввиду того, что кольцевой кумулятивный заряд максимально приближен к БЧ атакующего боеприпаса, масса ВВ кольцевого кумулятивного заряда составляет несколько десятков грамм, а детонационная волна направлена главным образом внутрь заряда, нагрузка на объект защиты минимальна [9, 10]. Конструкция пневматического устройства для установки кольцевого заряда в боевое положение может быть различной (рис. 8-11). Общей особенностью конструктивных решений воздушного мешка является его коническая форма, рёбра жёсткости и отверстия для сброса давления (рис. 9). Вместо рёбер жёсткости могут применяться кольцевые заряды (рис. 10).
Рис. 9. Конструктивное решение воздушного мешка (вариант)
Рис. 10. Использование кольцевых зарядов в качестве рёбер жёсткости
Рис. 11. Размещение кольцевых зарядов на поверхности воздушного мешка эллиптической формы
Форма воздушного мешка может быть различной, например шарообразной или эллиптической. При этом кольцевые заряды могут размещаться на поверхности воздушного мешка (рис. 11). Установка кольцевого заряда в боевое положение может производиться путём его отстрела навстречу АБ или с помощью выдвижного механизма, приводимого в движение газогенератором.
Литература
|
|
|||||||
|
|
|
|
(1)
