ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 
 




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 ркр, характерной для данного ВВ. При спаде давления, вследствие действия воли разрежения, ниже ркр детонации не возникает. При экспериментальном определении ркр с помощью ударника (пластина, диск, цилиндр) заданной толщины по исследуемому заряду амплитуда воздействия определяется достаточно точно. В качестве исходных данных при вычислении ркр используют ударные адиабаты ударника, взрывчатого вещества и скорость полета ударника, регистрируемого экспериментально. Некоторые данные по значениям ркр 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 = 2hуд/c0. Здесь hуд 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 Pд 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 Sv 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 Pд, 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

 

Материал

экрана

Число

опытов

v, м/с

± Sv, м/с

Pд, %

Сталь 77

4

1675—1705

1692±13

100

Титановый

сплав

5

1670-1710

1685±20

80

 

Известно, что толщина стальной преграды в ди­апазоне 15…20 мм не оказывает влияния на Pд 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 (ρс = 87,7·106 кг/(м2·с), чем сталь 45 (40,0·106 кг/( м2·с), имеет большую инициирую­щую способность, т. е. его vкр меньше при том же диаметре ударника.

 

Таблица 2. Зависимость критической скорости vкр и запреградной

скорости  осколка vа от диаметра ударника d

 

Материал ударника

d, мм

vа, м/с

vкр, м/с

p0, ГПа

Сталь 45

23

885

971

4,3

15

1055

1085

4,8

9

1563

1865

9,5

ВНЖ-90

23

850

875

4,7

15

923

950

5,2

9

1373

1470

9,1

 

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 КВВ[(p0/p1)2 - 1]

Здесь КВВ — 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 ρс = 40,0·106 кг/.(м2·с);

            ЗБМ29, цельнокорпусной, материал ВНД-90 ρс = 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 .


КОНСТРУКЦИЯ НАВЕСНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ТАНКА М-48АЗ (США) 
В ходе военных действий в Ливане летом - осенью 1982 г . израильская армия применила американские танки, на корпусе и башне которых была установлена навесная динамическая защита от ку­мулятивных средств поражения. Подобный тип защиты впервые использован за рубежом. Принцип ее действия основан на взрыве заряда ВВ для ней­трализации кумулятивной струи.


ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА. ИЗРАИЛЬСКИЙ ЩИТ КОВАЛСЯ В... СССР? 
Таким образом, можно утверждать, что к 1961 году в СССР не только велись работы по поиску новых средств противокумулятивной защиты, но уже отрабатывались различные конструкции ДЗ. До регистрации патента д-ром Манфредом оставалось долгих девять лет.В отчете 1963 года речь идёт об исследовании возможности защиты танков от современных кумулятивных и подкалиберных снарядов методом активного воздействия на поражающее средство. Поскольку кроме ФВНИИ-100 исполнителем отчета указана в/ч 68054, а это 22 НИИБТ Полигон в Кубинке, можно смело говорить, что первые натурные испытания обстрелом опытных элементов ДЗ советской разработки проводились не позднее 1963 года.


Динамическая защита (CCCР, РФ) 
С ростом могущества противотанковых средств (ПТС) стало ясно, что пассивными методами обеспечить защиту бронемашин практически невозможно. Поэтому для этой цели необходимо использовать внешние источники энергии. Такими источниками могут служить взрывчатые вещества (ВВ), электрическая энергия, энергия, вырабатываемая в ходе реакций химически активных веществ. Существует много различных видов устройств, реализующий принцип динамического воздействия на ПТС, отличающиеся вариантами исполнения, используемыми источниками энергии и способам реализации.


Универсальная динамическая защита "Нож" (ХСЧКВ)
Основным элементом данного направления динамической защиты является плоский заряд ВВ, размещенный между металлическими пластинами, которые после инициирования ВВ внедряющейся кумулятивной струей метаются одна навстречу, а другая вслед струе.

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
 





 



ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ