ИССЛЕДОВАНИЕ СТОЙКОСТИ КОМБИНИРОВАННОЙ БРОНИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ БРОНЕБОЙНЫХ ПОДКАЛИБЕРНЫХ СНАРЯДОВ

В. А. Григорян, В. И. Ермаков, С. А. Мачихин, И. И. Терехин

Вестник бронетанковой техники. 1987. № 8.

Существует ряд материалов, используемых в комбинированной броне, главным образом, для обес­печения необходимой противокумулятивной стойкости и для снижения массы преграды (в сравнении с массой равностойкой стальной преграды). В последнее время возникла необходимость исследования стойкости комбинированных преград с напол­нителями из этих материалов к воздействию не только кумулятивных, но и бронебойных подкалиберных снарядов (БПС), начинающих играть определяющую роль при выборе массогабаритных характеристик и структуры комбинированной брони. Была поставлена задача при фиксированных массогабаритных характеристиках и одинаковой общей структуре многослойной преграды определить материал слоя наполнителя, обеспечивающий ее максимальную стойкость при воздействии БПС под малыми и под большими углами встречи. Поиск решения велся экспериментально путем обстрела моделей преград с различными наполнителями (рису­нок) моделями БПС.

Структура модельных преград:

1 – сталь; 2 – наполнитель; 3 – воздух; а – угол встречи  α = 0°; б – α = 60°

Наполнителями служили стеклотекстолит (СТБ), полиэфируретан (ПЭУ), текстолит на основе высокомодульных волокон (СВМ). В качестве моделей БПС использовались стержни из вольфрамового сплава с удлинениям» 13 и 20.

Результаты наиболее представительных экспериментов приведены в таблице.

Проанализируем эти результаты. При малых углах встречи наблюдается корреляция стойкости преграды с прочностью наполнителя.

Наименьшую стойкость, характеризуемую для БПС, главным образом, коэффициентом К_м, имеет преграда с воздушными зазорами. Далее в порядке возрастания стойкости следуют преграды с ПЭУ, СВМ, СТБ.

При больших углах встречи результаты качественно меняются. Максимальной стойкостью обладает пре­града, в которой наибольшая масса (при фиксиро­ванной общей) приходится на стальные слои, т. е. преграда с наполнителем наименьшей плотности. Исключение составляет преграда с воздушными зазорами, проигрывающая по стойкости преградам, содержащим наполнители с пренебрежимо малой статической прочностью, например ПЭУ. Полученные зависимости при α = 0° в целом хоро­шо согласуются с обобщенными данными натурных испытаний, полученными при обстреле аналогичных преград цельнокорпусными БПС различных удлине­ний, Результаты испытаний моделей преград при α = 60°, хорошо отражая общий характер измене­ния стойкости в зависимости от физико-механиче­ских свойств наполнителей, наблюдаемый и при на­турных испытаниях, дают завышенные значения ко­эффициентов стойкости в сравнении с натурными.

Результаты модельных испытаний преград:

числитель при угле встречи α = 0° и удлинении модели БПС, равном 20,

знаменатель – при а α = 60° и удлинении, равном 13

Так, максимально достижимым коэффициент стойкости по массе К_м на натурных преградах со стек­лотекстолитом составляет 0,83, что соответствует 17 % выигрыша по массе в сравнении с равностойкой монолитной стальной броней, тогда как в при­веденных результатах по моделям он достигает 37 %. Указанное обстоятельство свидетельствует о недостаточной прочности материала модельных сердечников, что особенно ощутимо в условиях ин­тенсивных знакопеременных нагрузок, которым под­вергается головная часть сердечника в процессе последовательного пробития слоев преграды при больших углах встречи. Таким образом, данные, со­ответствующие α = 60°, следует рассматривать с позиций исследования связи стойкости комбини­рованной брони со свойствами наполнителей, не беря их в качестве абсолютных.

Представляет интерес и требует объяснения тот факт, что стеклотекстолит, широко и эффективно применяемый в качестве противокумулятивного на­полнителя, обладает высокой стойкостью и к воз­действию БПС. Расчеты и эксперименты показыва­ют, что стойкость стеклотекстолита в составе мно­гослойных преград может даже превосходить стой­кость броневой стали равной массы. Это позволяет (при наличии развитой толщины бронирования) только за счет его применения более чем на 10 % уменьшить массу преграды в сравнении с равно­стойкой стальной броней. Высокую эффективность стеклотекстолита можно попытаться объяснить, используя понятие о величине удельного сопротивле­ния внедрению материала, введенное в трудах ФТИ им. А. Ф. Иоффе. Эта величина представляет собой отношение сопротивления материала про­никанию к его плотности. Сравнение показывает, что удельное сопротивление внедрению у стекло­текстолита примерно в 1,4-1,5 раза выше, чем у броневой стали средней твердости.

Судя по полученным результатам, при больших углах встречи в силу анизотропии прочностных свойств стеклотекстолит обладает меньшей сопро­тивляемостью прониканию, чем при малых углах. Тем не менее, интегрально-однотипные преграды с одинаковыми массогабаритными характеристика­ми (например, преграды П30 и П60) обладают примерно равной стойкостью независимо от угла встре­чи. При малых углах встречи это обусловлено, главным образом, высоким удельным сопротивлением стеклотекстолита, при больших – дополни­тельным разрушающим воздействием наклонных стальных слоев на головную часть внедряющегося сердечника.

Необъясненным и требующим специального иссле­дования остается пока факт резкого повышения стойкости преграды при замене воздушных проме­жутков слоями низкопрочного наполнителя малой плотности. Можно предположить, что наличие у стальных слоев подпора со стороны наполнителя увеличивает их эффективную толщину за счет за­держки (во времени) нарушений тыльной сплошно­сти стальных преград. Не исключена также воз­можность существенного повышения динамиче­ского сопротивления материала слоев малой плот­ности за счет волн сжатия, генерируемых снарядом в слоях преграды.

Вывод. Противоснарядная стойкость комбинированной брони с фиксированными массогабаритны­ми характеристиками при малых углах встречи растет пропорционально росту прочности наполнителя. При больших углах встречи вследствие того, что главный вклад в стойкость вносят стальные слои, наибольшей стойкостью обладает преграда с наполнителем наименьшей плотности. Разнесенные преграды (с воздушными промежутками) уступают по стойкости комбинированным преградам рав­ной массы и габарита при воздействии БПС из вольфрамового сплава во всем диапазоне углов встречи.