ОЦЕНКА ПРИРОСТА ПРОТИВОКУМУЛЯТИВНОЙ

СТОЙКОСТИ НАБОРНЫХ ПРЕГРАД

Канд. техн. наук В. Н. БРЫЗГОВ

Стальная наборная преграда является одним из простейших конструктивных решений противоснарядного защитного устройства. Она представляет собой пачку броневых плит, придвинутых вплотную друг к другу. Поэтому наборная преграда по тол­щине такая же как монолитная равного веса.

Самые простые наборные преграды состоят из двух плит и имеют один раздел. Такой состав, в ча­стности, имеют верхние лобовые детали модерни­зированных корпусов английских танков «Центу­рион». Приварка дополнительных броневых листов широко практиковалась в войсках в начальный пе­риод Великой Отечественной войны как средство улучшения защищенности танков довоенного вы­пуска.

Наборная преграда может включать в себя бо­лее, чем две бронеплиты. Число плит, укладываю­щихся по толщине преграды, зависит от толщины составных элементов. От толщины плит зависит удаление от лицевой поверхности преграды границ раздела (разделов) между поверхностями плит. Расстояние между лицевой поверхностью и разде­лом названо параметром наборной преграды и обо­значено буквой V.

В течение длительного периода исследователи и конструкторы не интересовались стальными на­борными преградами, т. к. из ранних работ [1] было известно, что противоснарядная стойкость наборной преграды не превышает стойкости моно­литной стальной бронеплиты равной толщины.

Некоторые данные последних исследований за­ставляют пересмотреть мнение о роли разделов в наборных преградах. Побуждают к этому также сообщения о наличии в броне западногерманского танка «Леопард-2» преград, названных наборными.

В первую очередь, это относится к взаимодейст­вию с наиболее многочисленными кумулятивными противотанковыми средствами поражения.

Из общих положений гидродинамической теории [2] известно, что начальная стадия внедрения ку­мулятивной струи в преграду характеризуется неустановившимся движением материала струи и пре­грады. На преодоление поверхностного слоя расхо­дуется некоторая часть струи сверх того, что тре­буется на пробитие слоя такой же толщины в уста­новившемся режиме внедрения. Вследствие этого общая глубина проникания кумулятивной струи в наборную преграду, имеющую несколько свобод­ных поверхностей, на каждой из которых возникает неустановившийся режим внедрения, должна быть меньше, чем в монолитную среду. В уменьшении глубины проникания выражается прирост противо­кумулятивной стойкости наборных преград.

Сравнение результатов испытаний разнотипных стальных преград [3] показало, что некоторое об­щее преимущество по противокумулятивной стой­кости наборных преград перед монолитными дей­ствительно имеет место.

Несмотря на то, что каких-либо специальных исследований наборных преград никогда не про­водилось, с течением времени скопились многочис­ленные данные испытаний, в которых использованы преграды, относящиеся к типу наборных. Такие испытания прежде были широко распространены. По их результатам оценивалась бронепробивная способность кумулятивных боеприпасов, применяв­шихся как средство испытаний брони.

Тогда стальные преграды изготавливались из разнообразных сочетаний толщины плит в наборах. Существовало два способа сборки преград: свобод­ное укладывание плит одна на другую и жесткое скрепление торцев скобами или стяжными болтами. Общий объем выполненных стрельб составил более 900 опытов с 6 типами кумулятивных снарядов.

В статье излагается метод определения приро­ста стойкости наборных преград. В основу метода положено сравнение параметров эмпирических рас­пределений глубины каверн в наборных и монолит­ных преградах. Схемы преград с одним разделом показаны на рис. 1.

Разделы v < hн_мин преодолеваются всеми куму­лятивными струями. Распределения глубины ка­верн в таких преградах сохраняют абсолютную не­прерывность, которая свойственна распределениям глубины каверн в монолитной броневой стали. Функции этих распределений не имеют разрывов первой производной (см. рис. 1, а, б).

Сравнение дисперсий глубины каверн в набор­ных ) и монолитных ( ) преградах позволило установить важный факт: пересечение кавернами границ раздела существенного влияния на рассея­ние глубины не имеет. Этот вывод справедлив для всех типов боеприпасов и условий обстрела пре­град.

Из однородности дисперсий следует, что вели­чина, на которую уменьшается бронебойное дейст­вие кумулятивных струй при взаимодействии с раз­делами, практически постоянна.

Поэтому за оценку прироста стойкости может быть принята разность любых одноуровневых кван­тилей распределения глубины каверн в наборной преграде и монолитной броневой стали. Это утвер­ждение взято за основу при дальнейшем анализе влияния разделов во всех разновидностях наборных преград.

Наиболее эффективная (в статистическом смыс­ле) оценка, очевидно, определяется как разность средних

Δ = h_м - h_н

Вычисление величины Δ для преград v < hн_мин не вызывает трудностей. На рис. 2 представлены графики функций распределения глубины каверн в наборной преграде v < hн_мин и в монолитной броневой стали. Число разделов v < hн_мин здесь значения не имеет.

Рис. 1. Схемы наборных преград и кри­вые распределения глубины каверн: а — монолитная сталь; б — наборная преграда v < hн_мин;  

в — наборная преграда v < hн_мин < v < hн_макс

Несколько сложнее дело обстоит с оценкой при­роста стойкости преград

v < hн_мин < v < hн_макс  ( 2)

У таких преград часть каверн заканчивается в первой пли те, часть на разделе, а часть проходит во вторую плиту. Особенность распределения глу­бины каверн в преградах этого типа отмечена в статье [4], в которой указывается, что на разде­ле между плитами окончания каварн скапливают­ся. Число каверн, имеющих глубину h_i = v оказы­вается больше, чем можно ожидать, предполагая плавный рост функции распределения.

Рис. 2. График функций распределения глубины каверн в монолитной стали и на­борной преграде v < hн_мин

Такое явление вполне объяснимо. Прежде всего к разделу устремляются некоторые из тех каверн, рост которых должен был закончиться в зоне под­пора. Их вывод на раздел происходит из-за разру­шения перемычек, остающихся между дном кавер­ны и тыльной поверхностью плиты.

Рис. 3. График функций распределения глубины каверн в монолитной

стали и наборной преграде hн_мин < v < hн_макс

Перемычки разрушаются по типу среза пробки под кинетиче­ским напором струи, которая, достигнув критиче­ской скорости [5], прекращает внедряться в пре­граду; результат этого явления с количественной стороны раскрыт в работах [6].

Значения приростов стойкости наборных преград

Кроме того, на разделах прекращают свой рост те каверны, которые образуются струями, не имею­щими после выхода на раздел достаточного запаса бронебойного действия для того, чтобы создать установившийся режим внедрения в следующую плиту. Вследствие этого функция распределения глубины каверн в наборных преградах  hн_мин < v < hн_макс приобретает сингулярную составля­ющую. Сингулярные функции распределения имеют скачок в некоторых точках, называемых точками роста функции ζ данном случае ζ = v. Сингу­лярность ведет к разрыву F_н(h) (см. рис. 1, в).

Вследствие этого распределение теряет представи­тельные параметры /гн со средним квадратическим отклонением h_н, которые пригодны для сравнения с соответствующими параметрами h_м и s_н распре­делений глубины каверн в монолитной стали.

График функции распределения глубины каверн в преграде hн_мин < v < hн_макс показан на рис. 3. Там же расположен график функции распреде­ления глубины каверн Рм (/г) в монолитной стали. Графики показывают, что те каверны, которые за­канчиваются во второй плите, уменьшают глубину по сравнению с кавернами в монолитной броневой стали. Квантиль hм_у, отвечающая Fм (hм_у) — Fн (ζ +0), является точкой усечения Г.

Точку (ζ + 0) также можно представить как точку усечения Fн (hн), а Fм (ζ + 0) считать сте­пенью усечения неполностью определенной выборки из нормально распределенной генеральной совокуп­ности глубины каверн.

С помощью разработанного метода были уста­новлены значения величины прироста противокумулятивной стойкости наборных преград, установлен­ных под углом 60° по отношению к кумулятивному снаряду с высокой формой облицовки. Результаты вычислений, выполненных Н. А. Давыдовой, приве­дены в таблице.

Данные таблицы показывают, что испытанные наборные преграды дают прирост противокумулятивной стойкости до 55 мм стальной брони. Следо­вательно, только за счет переконструирования пре­грады, не меняя ее материала, можно при фикси­рованном уровне стойкости достичь снижения веса на 10—15% по сравнению с монолитной преградой. Приведенные цифры не являются предельными для наборных преград. Они получены на образцах, ко­торые создавались без специальной цели обеспе­чить наивысший уровень стойкости преград данно­го типа. Из данных таблицы видно также, что ве­личина прироста стойкости зависит от числа и уда­ления разделов от лицевой поверхности.

Выводы

1. Предложен метод, с помощью которого уда­лось обнаружить и количественно охарактеризовать имеющийся в наборных преградах резерв повыше­ния противокумулятивной стойкости традиционной стальной брони.
2. Метод может быть использован для опреде­ления неизвестного в настоящее время уровня про­тивокумулятивной стойкости наборных преград по отношению к боеприпасам с коническими и сфери­ческими формами облицовки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Делле В. А. Типы противопульной и противоснарядной брони. Л, ЦНИИ-48, 1943.
2. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Проблемы гидро­динамики и их математические модели. М., «Наука», 1973.
3. Брызгов В. Н., Стерн и к Г. М. О выборе типа преграды для определения бронепробивной способности ку­мулятивных снарядов, — «Вестник бронетанковой техники», 1972, № 6.
4. Аникина Л. Н., Терехин И. И. Обработка резуль­татов испытаний преград кумулятивными боеприпасами с ис­пользованием гипотезы о нормальном законе распределения глубин проникания,— «Вопросы оборонной техники», сер XX, 1971, вып. 22.
5. Баум Ф. А., Станюкович К- П., Шехтер Б. И. Физика взрыва. М., ГИФМЛ, 1959.
6. Брызгов В. Н. О распределении защищающих тол­щин брони, — «Вопросы оборонной техники», сер. XX, 1977, вып. 71.