ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА УДАРНИКА НА ИНИЦИИРОВАНИЕ

ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ТАНКА

А. И. ПЛАТОВ, Д. А. РОТОТАЕВ, В. Д. ЧУ БАРОВ

Вестник бронетанковой техники. 1991. №1

Приведены результаты экспериментальных исследований зарядов BB в составе элемента динамической защиты по определению частости и условий возбуждения де­тонации в зависимости от свойств материала ударника. Показано, что ударник, обладающий повышенной акустической жесткостью, обеспечивает большую частость возбуждения детонации ВВ.

Использование для танка динамической защи­ты, основанной на воздействии взрыва заряда BB на противотанковое средство, повышает уровень защиты как от кумулятивных, так и от бронебой­ных подкалиберных снарядов (БПС).

Гексогеносодержащее взрывчатое вещество (90 % гексогена и 10 % пластификатора) 1; распространение в динамической защите зарубежных и отечественных танков [1]. Этот состав удовлетворяет широкому кругу технических требований к BB.

Одним из них является детонация с вероятностью, близкой к единице, при воздействии кумулятивной струи и бронебойных подкалиберных снарядов. Если вероятность детонации кумулятив­ной струей снарядов ПГ9с, ЗБК14М, ЗБК18М и других кумулятивных противотанковых средств близка к 0,99, то при воздействии бронебойных подкалиберных снарядов вероятность детонации зависит от многих факторов (ударная скорость, твердость лицевого листа, воздушный зазор между тыльной поверхностью лицевой преграды и элементом  динамической защиты).

Если принять, что детонация заряда BB возбуждается ударной волной, генерируемой ударом БПС или потоком осколков, образующихся от тыльной поверхности лицевого экрана при ударе снаряда, то условие заключается в следующем: давление р во фронте инициирующей ударной волны должно быть больше некоторой критической величины р_кр, характерной для данного ВВ. При спаде давления, вследствие действия воли разрежения, ниже р_кр детонации не возникает. При экспериментальном определении р_кр с помощью ударника (пластина, диск, цилиндр) заданной толщины по исследуемому заряду амплитуда воздействия определяется достаточно точно. В качестве исходных данных при вычислении р_кр используют ударные адиабаты ударника, взрывчатого вещества и скорость полета ударника, регистрируемого экспериментально. Некоторые данные по значениям р_кр приведены в [2].

Опыты показали [3], что возникновение детонации зависит также от длительности t₀ ударной волны. Установлено [4], что для ТГ 50/50 характерное время действия импульса давления t₀ ≥ 10^-5÷4-10^-6 с приближается ко времени циркуляции волны в толще ударника t₀ = 2h_уд/c₀. Здесь h_уд — толщина ударника: стальная пластина 0,5÷4,75 мм; c₀ — скорость звука в ударнике.

Измерения соотношений между амплитудой и длительностью инициирующих импульсов, способных вызвать детонацию [3], привели к формули­ровке критерия «критической энергии». Существует некоторая минимальная энергия, которую необходимо передать BB на единицу поверхности, чтобы возбудить детонацию. Аналитическая форма энергетического критерия может быть представлена в виде put=const или p²t₀/p₀w = const, где p₀ — начальная плотность BB; w — скорость ударной волны с давлением р; и — массовая скорость при этом даавлении.

При нагружении ударником р и и отождествляется с давлением и массовой скоростью на границе раздела BB в течение t₀, равного времени первой циркуляции ударной волны в толщине ударника. Критерий p²t₀ удовлетворительно описывает экспериментальные данные в области малых значений p( t₀) при относительно высоких амплитудах давления. При больших t₀ он не выполняется.

В случае алюминиевого ударника кривая p(t₀) лежит значительно выше аналогичной кривой для  стального ударника, т. е. при равных значениях t0 для детонации алюминиевым ударником нужно приложить большее давление. Это связано со ско­ростью спада давления за фронтом волны. При t₀ = 0,5 мкс уже через 1,5 мкс после действия алю­миниевого ударника давление составляет лишь 9 % от максимального, в то время как для сталь­ного ударника оно равно 46 % [4]. При быстром спаде давления падают плотность и температура, химическая реакция обрывается, а при медлен­ном — они меняются медленно, и в результате хи­мической реакции происходит взрыв. Таким обра­зом, для детонации применяют ударники с боль­шим значением акустической жесткости (произве­дение его плотности на скорость звука).

Влияние акустической жесткости лицевой пре­грады на частость возбуждения детонации P_д оце­нивалось обстрелом снарядами ЗБМ22 преград с экраном толщиной 15 мм из стали 77 (495...500 HB) и 20 мм титанового сплава. Элемен­ты динамической защиты, снаряженные литым ТГ-40, укладывались па плиту толщиной 200 мм , установленную под углом 68°. Над ними был установлен лицевой экран с воздушным зазо­ром 40 мм от броневой плиты. После обстрела вычислялись средняя скорость БПС средне­квадратичное отклонение S_v скорости, при которой наблюдалась детонация ТГ-40 (табл. 1). Факт де­тонации устанавливался по отпечатку на плите. Полученные результаты показали, что при равной ударной скорости БПС (~1690 м/с) осколки ста­ли обеспечивают большее значение P_д, чем оскол­ки титанового экрана. Эти испытания показывают влияние акустической жесткости материала ос­колков.

Таблица 1. Результаты испытаний универсальной динамической защиты

с лицевыми экранами из стали и титана обстрелом БПС ЗБМ22

Известно, что толщина стальной преграды в ди­апазоне 15…20 мм не оказывает влияния на P_д при воздействии БПС и создаваемого им поля ос­колков.

Влияние акустической жесткости материала ударника на частость возбуждения детонации BB было подтверждено и в лабораторных условиях. Экспериментальные исследования проводились об­стрелом из 23-мм гладкоствольной пушки ударни­ками цилиндрической формы различного диаметра. Головные части ударников изготавливались из ста­ли 45 и сплава ВНЖ-90. Макеты обстреливались в нормаль. Макет состоял из винипластовой оправ­ки толщиной 5 мм , в которой размещался ПВВ-5А размером 5×60×140 мм.

Заряд BB был облицован стальными (Ст. 3) пластинами толщиной 2 мм . Ма­кет динамической защиты устанавливался на пли­те без зазора. Факт детонации определялся по на­личию отпечатка и остаткам BB в камере стрелко­вого стенда. Определялась критическая скорость ударника, выше которой происходит детонация BB (табл. 2). По этим данным ударник из ВНЖ-90, обладающий повышенным значением акустической жесткости (ρ_с = 87,7·10⁶ кг/(м²·с), чем сталь 45 (40,0·10⁶ кг/( м²·с), имеет большую инициирую­щую способность, т. е. его v_кр меньше при том же диаметре ударника.

Таблица 2. Зависимость критической скорости v_кр и запреградной

скорости  осколка v_а от диаметра ударника d

Для построения ударной адиабаты гексогеносодержащего ПВВ-12М можно воспользоваться способом, предложенным в [2]. Расчет p₀ прово­дился с учетом изменения скорости ударника при прохождении им 2-мм стальной обкладки. Таким образом определялась запреградная скорость ос­колка. Давление в BB на поверхности удара оста­ется постоянным и равным p₀ в течение времени t₀, пока не придет волна разгрузки от тыльной (сво­бодной) поверхности ударника.

Приход тыльной волны разгрузки от свободной поверхности ударника приводит к спаду давления на рассматриваемой поверхности от значения p₀ до p₁. Величину 1— p₁/p₀, называемую глубиной спада давления , можно подсчитать по ударным адиабатам BB, ударника и начальному давлению удара p₀. Величина  при заданном p₀ растет с уменьшением акустической жесткости ударника. При тех же p₀ и t₀ в случае нагружения BB, напри­мер алюминиевым и медным ударниками, профиль нагрузки получается разным. При давлении  p₀ ≈3 ГПа для алюминиевого ударника  = 0,6, а для медного — 0,35, т. е. глубина спада вдвое мень­ше. Таким образом, интенсивность волны разреже­ния, влияющей на развитие процесса, определялся как начальным давлением p₀, так и матери ударника.

Из анализа химической реакции после быстрогоспада давления в [5] получена зависимость критерия (p₀²t₀)_кр от основных свойств BB и акустической жесткости материала ударника:

p₀² ≥К_ВВ[(p₀/p₁)² - 1]

Здесь К_ВВ — величина, определяемая свойствами ВВ.

С повышением акустической жесткости ударника значение p₁/p₀ увеличивается, т. е. детонация возбуждается при меньших значениях парами: инициирующего импульса p₀, t₀.

Исследовалась детонация ПВВ-12М в защиты, состоящем из 12...15 мм высокотвердой стали, воздушного зазора 20...40 мм, динамической защиты и тыльного стального подпора. Йп тания проведены двумя БПС калибра 125 мм

            ЗБМ9, целыюкорпусной, сталь 35X3HM ρ_с = 40,0·10⁶ кг/.(м²·с);

            ЗБМ29, цельнокорпусной, материал ВНД-90 ρ_с = 72,5·10⁶ кг/( м²·с).

При обстреле преграды БПС ЗБМ9 со скоростью 1 400...1 590 м/с не удалось возбудись детонацию ПВВ-12М, в то же время удар БПС 3БМ29 обеспечивал возбуждение детонации ПВВ-12М в элементах динамической защиты в диапазонах 1 431...1 524 м/с. Одной из причин этого результата, является разная акустическая жесткость БПС другой причиной может служить различие в скорости осколков с тыльной поверхности лицевой преграды.

Вывод. Эффективность динамической защиты зависит от материала ударника. Воздействием ударника, обладающего повышенной акустической жесткостью, увеличивает частость возбуждения содержащегося в динамической защите ВВ.

По теме ВДЗ

РАСЧЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БРОНЕБОЙНОГО ПОДКАЛИБЕРНОГО СНАРЯДА С ПРЕГРАДОЙ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙ ДИНАМИЧЕСКУЮ ЗАЩИТУ 
Начальная скорость БПС 1630 м/с. Массогабаритные и физико-механические парамет­ры приняты близкими к параметрам БПС ДМ13 (ФРГ), содержащего 400-мм стержень из сплава ВНЖ в стальном корпусе.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТАНДЕМНОГО КУМУЛЯТИВНОГО БОЕПРИПАСА НА ТАНДЕМНУЮ ДИНАМИЧЕСКУЮ ЗАЩИТУ  
Тандемная защита эффективно снижает бронепробиваемость тандемного кумулятивного боеприпаса. Первый блок ДЗ предназначен для резкого снижения действия лидирующего заряда и сохранения второго блока, который обеспечивает активное воздействие на кумулятивную струю основного заряда.


СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ, ОСНОВАННЫХ НА НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ
В настоящее время как альтернатива современной динамической защите, использующей энергию взрывчатого вещества, разрабатывается электродинамическая защита (ЭДЗ), использующая энергию сверхсильных токов. В ЭДЗ воздействие на проникающую кумулятивную струю (КС) осуществляется сильным импульсным магнитным полем, индуцируемым в сильноточном разряде. 


ИCСЛЕДОВАНИЕ НАВЕСНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ТАНКОВ ИЗРАИЛЬСКОЙ АРМИИ 
Израильские танки, примененные в 1982 г . в Ливане, оснащались навесными устройствами (контей­нерами), защищающими от кумулятивных средств поражения. Как известно, танки М-48, М-60 и «Центурион» всех модификаций, состоящие на во­оружении израильской армии, имеют стальную бро­ню, толщина которой не превышает 127 мм , а углы наклона лежат в пределах 0...64°. Такая броня пробивается из ручных противотанковых гранато­метов. Применение навесных устройств с взрыв­чаткой повысило противокумулятивную стойкость брони, увеличив массу танка менее чем на 1000 кг .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брызгов В. H., Наумик Н. М., Олизаревич Л.В. Конструкция навесной динамической защиты танка (США) // Вестник бронетанковой техники. 1984. Я С. 49—52
2. Афанасенков A. H., Богомолов В. М., ков И. М. Критические давления инициирования взрывчатого вещества // Взрывное дело: Сб. 68/25. М.: Недра.
3. Глушак Б. Л., Новиков С. А., Погорелов А. П. Инициирование твердых гетерогенных BB ударными волн. Физика горения и взрыва. 1984. № 4.
4. Глушак Б. Л. и др. Исследование инициироваиния и ТГ 50/50 ударными волнами малой длительности физика горения и взрыва. 1981. № 6.         
5. Андреев С. Г., Соловьев В. С. Основы теории чувствительности энергетических материалов. М.: ЦНИИНТИ