|
|
||||||||
|
ВЛИЯНИЕ ТОЛЩИНЫ ПЛАСТИНЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ
Е. В. Кирющенко, Н. А. Каштанов, Д. А. Рототаев, В. А. Григорян Вестник бронетанковой техники. 1991. №11
Изложены результаты исследований, показывающие существование параметров динамической защиты, превышение которых практически не увеличивает ее защищающую способность. Значения параметров, необходимых для достижения в данных условиях максимальной защищающей способности от бронебойных подкалиберных снарядов, близки к значениям этих параметров для защиты от кумулятивных боеприпасов, а ослабленные зоны в этой защите примерно одинаковы при попадании бронебойных подкалиберных снарядов и кумулятивных средств поражения. Это позволяет выбрать рациональные параметры конструкции динамической защиты танка от обоих видов боеприпасов.
Основными средствами поражения броневой защиты лобовой проекции танка являются бронебойные подкалиберные снаряды (БПС) и кумулятивные средства поражения (КСП) – ПТУР и кумулятивные снаряды (КС). Несмотря на различие в принципах действия этих средств, эффективная защита от них может быть достигнута одним способом – рациональным выбором параметров конструкции динамической защиты (ДЗ). Для этого, однако, необходимо исследовать свойства ДЗ при воздействии на защищаемую ею броню БПС и КСП. Основные поражающие элементы ДЗ – это метаемые взрывом пластины и продукты взрыва (ПВ) защитных зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Из-за ограниченной массы этих зарядов в современных конструкциях ДЗ воздействием ПВ на БПС в расчетных оценках можно пренебречь. Поэтому в первом приближении расчет ДЗ при воздействии БПС сводится к выбору параметров пластины (материала, толщины, скорости метания) и ее установочных размеров на броневой детали танка с учетом скорости снаряда, его физико-механических характеристик, угла встречи с преградой. В работах [1, 2] получены зависимости, позволяющие в заданных условиях взаимодействия осуществить выбор необходимых параметров ДЗ от БПС. Как показали результаты исследований [1– 41 увеличение энергии противодействия ДЗ, например, за счет увеличения толщины метаемой пластины приводит сначала к резкому снижению бронепробивной способности как БПС [1, 2], так и КСП [3, 4]. Но, начиная с некоторого значения толщины, пластины, бронепробивная способность обоих типов снарядов практически не снижается, т. е. защищающая способность ДЗ не возрастает. Данная зависимость прослеживается в широком диапазоне изменения условий эксперимента, благодаря чему оказывается возможным рационально выбрать параметры ДЗ. Следует отметить, что в случае воздействия КСП продукты взрыва разрушают кумулятивную струю до тех пор, пока давление в них не упадет ниже критического уровня, своего для каждого типа струи (например, для струи кумулятивного снаряда ЗБК14М этот уровень – 200 МПа). При этом для получения наибольшего эффекта от действия ПВ необходимо выбирать такие параметры ДЗ, при которых расстояние между метаемыми пластинами к моменту падения давления до критического уровня не превышает двух-трех толщин заряда ВВ. Это условие может быть выполнено путем выбора соответствующей скорости метания пластин. Анализ результатов исследований [1, 2] показывает, что с увеличением времени воздействия на БПС движущейся пластины эффективность ДЗ возрастает. Аналогичный результат получен и для случая воздействия пластины на кумулятивную струю. Согласно расчетным оценкам, рациональные толщины пластин для ДЗ от БПС и от КСП близки друг к другу. Так, например, в случае защиты от БПС типа ДМ13 (ФРГ), который является аналогом отечественного снаряда ЗБМ42, рационально использовать стальную пластину толщиной 10–15 мм, метаемую на снаряд со скоростью 700–750 м/с под углом встречи со снарядом 68°. В случае защиты от КСП типов ЗБК14М, 9Н138 в тех же условиях значение необходимой толщины пластины составляет 8–10 мм. Таким образом, ДЗ с параметрами, выбранными для защиты от БПС, действует и на КСП. Данный результат позволяет разработать ДЗ, действующую и на БПС, и на КСП. Действие ДЗ на средство поражения может быть произведено как одной, так и двумя пластинами, метаемыми в противоположных направлениях. Однако из-за массогабаритных ограничений на конструкцию ДЗ, например, при ее размещении на башне и на носовой части корпуса танка зачастую трудно осуществить эффективное двустороннее метание пластин. В подобных случаях метать пластины приходится в направлении, противоположном движению снаряда. В связи с тем, что с увеличением времени воздействия на проникающее средство поражения эффективность ДЗ возрастает, целесообразно, чтобы пластина как можно раньше пришла в движение, вступая во взаимодействие с головной частью средства поражения. Упреждающее метание пластин можно осуществить, например, используя контактные датчики, установленные перед пластиной. При их замыкании средством поражения происходит опережающий подрыв заряда ВВ и метание пластины на головную часть этого средства. Данный способ сложен из-за необходимости автономного источника питания, системы выдачи инициирующего импульса и дополнительных детонаторов для подрыва ВВ. Вместо него можно воспользоваться принципом передачи детонации между слоями элементов ДЗ, содержащих заряды ВВ и расположенных за лицевым экраном. Установлено [6], что при воздействии БПС на лицевой экран и проникании через него образуется осколочный поток, состоящий из осколков экрана и головной части снаряда. Ударное воздействие осколочного потока и корпуса БПС на первый слой элементов ДЗ, расположенный за лицевым экраном (рис. 1), приводит к возбуждению в нем детонации и метанию пластин первого слоя.
Рис. 1. Зависимость глубины внедрения в основную преграду hт БПС типа ЗБМ42 от толщины стальной пластины σп: кружки – экспериментальные точки; линия – расчетная кривая
Верхняя пластина и ПВ, воздействуя на лицевой экран, вовлекают его в движение. Соударение нижней пластины со вторым слоем элементов ДЗ приводит к возбуждению в нем детонации и метанию пластин первого и второго слоя элементов ДЗ навстречу снаряду. Все описанные процессы происходят до внедрения снаряда во второй слой, и, следовательно, пластины начинают движение до подхода БПС. В случае воздействия КС вследствие более высокой, чем у БПС, скорости кумулятивной струи возбуждение детонации во втором слое элементов ДЗ осуществляется при проникании в него головной части струи. Некоторая часть струи не подвергается воздействию пластин, проходя до начала их метания, что снижает эффективность защиты по сравнению с тем, когда они начинают воздействовать на головную часть струи в момент ее подхода [4]. Однако этот недостаток частично компенсируется воздействием на струю ПВ. С целью установления зависимости защищающей способности ДЗ от толщины пластины, метаемой на средство поражения, проводилось экспериментальное исследование: изменялась толщина пластины σп второго слоя элементов ДЗ (см. рис. 1), которая, как показано выше, метается навстречу средству поражения. Глубина внедрения hт измерялась по нормали к преграде. Для сопоставления были проведены расчеты по методике [2]. Результаты расчета и эксперимента хорошо соответствуют друг другу и качественно совпадают с данными, полученными в работе [2]. Рассмотрим,
как выглядят каверны в основной преграде (рис. 2). При отсутствии в конструкции
элементов ДЗ происходит ее пробитие (см. рис. 2,а),
Использование стальной пластины толщиной
Рис. 2. Характерные виды каверн в основной преграде при воздействии БПС типа ЗБМ42 (а–г) и типа ЗБМ22 (д, е): а – без элементов ДЗ; б, в, г – с элементами ДЗ, у которых толщина σп равна 5,
Полученные снарядом повреждения приводя почти к его рикошетированию от основной преграды. Аналогичное изменение вида каверны наблю дается при обстреле ДЗ снарядом ЗБМ22 (см рис. 2, д, е). Перейдем от зависимости hт = f(σп) к Y = f(σп) к где Y – защищающая способность ДЗ по ходу БПС, учитывая тыльный подпор, при которой обеспечивается непробитие основной преграды.
Y = L – (hт + 1,5dc)/θ ,
Где L бронепробивная способность БПС в данных условиях; 1,5dc – подпор, выраженный через диаметр БПС dc; θ – угол встречи БПС с преградой (рис. 3).
Рис 3. Зависимость защищающей способности ДЗ Y от толщины пластины σп: 1 – в случае размещения ДЗ на носовой части корпуса; 2 – в случае размещения ДЗ на башне
Из рисунка следует, что при превышении оптимального значения σп защищающая способность ДЗ не возрастает. Кривая 2 проходит ниже кривой 1, так как на башне ДЗ установлена под большими углами встречи с БПС (60...68°), чём основная защищаемая преграда (15..30°). Полученные снарядом повреждения развиваются при проникании в основную преграду в меньшей степени, чем при размещении ДЗ в носовой части корпуса. Рассмотрим
функционирование ДЗ с двумя слоями элементов при воздействии кумулятивной струи
от лабораторного кумулятивного заряда (рис. 4). В момент проникания струи во
второй слой элементов ДЗ и подрыва заряда ВВ в нем
(см. рис. 4, а) струя имеет локальные повреждения, полученные при воздействии
стальных пластин толщиной
Эксперимент в натурных условиях показал (рис. 5), что в результате взаимодействия ДЗ данной конструкции с кумулятивной струей, деформирующейся при подрыве боевой части КС типа 9Н138, бронепробивная способность последней снижается на 70...80 %. Как видим на рис. 5, а, при всех значениях σп наблюдается тенденция к снижению защищающей способности ДЗ при увеличении длины l участка лицевого экрана, находящегося «под» КСП в момент касания его взрывателя поверхности лицевого экрана. Для всех толщин пластины остаточная глубина внедрения струи хост при малых значениях l практически одинакова потому, что струя проходит через оба элемента ДЗ, последовательно возбуждая в них детонацию зарядов ВВ и подвергаясь воздействию ПВ и пластин обоих слоев элементов ДЗ. При увеличении l наступает момент, когда движущаяся под углом к ДЗ струя проходит только через первый слой элементов, возбуждая в нем детонацию ВВ. Во втором слое детонация возбуждается не от воздействия струи, а при ударном воздействии на него пластины первого слоя. Это происходит после преодоления пластиной первого слоя зазора между ней и вторым слоем элементов ДЗ. Затем осуществляется метание пластины второго слоя, выход се на траекторию струи и воздействие на струю. К этому моменту часть кумулятивной струи вследствие своей высокой скорости (5...8 км/с) успевает пройти через зону действия ДЗ и углубиться в основную преграду. В итоге глубина остаточного внедрения струи увеличивается.
Рис. 4. Рентгенограммы функционирования ДЗ яри воздействии кумулятивной струи в моменты ее проникания во второй элемент ДЗ и подрыва в нем заряда ВВ (а) и окончания взаимодействия, когда струя полностью «уничтожена» (б), отстоящие от момента подрыва лабораторного кумулятивного заряда на 80 и 130 мкс соответственно; 1 – кумулятивная
струя; 2 – пластины первого элемента ДЗ; 3 – пластина второго элемента ДЗ (σп =
При увеличении
толщины σп уменьшается скорость метания пластины и, следовательно, увеличивается время,
протекающее до момента входа ее во взаимодействие со струей. Это приводит к увеличению
длины участка струи, проникающего через зону действия ДЗ неповрежденным и к увеличению глубины остаточного внедрения. Поэтому с увеличением σп зависимости хост = f(l) становятся круче.
Рис. 5. Зависимость глубин внедрения в основную броневую преграду хост и hт кумулятивной струи (а) и БПС (б) от удаления l места попадания от края лицевого экрана: 1, 2, 3, 4 – σп 2 = 4; 5; 8;
в опытах с КС –
В случае взаимодействия ДЗ с БПС (см. рис. 5, 6) ход кривой hт = f(l) можно объяснить тем, что при увеличении l увеличивается «рабочая» длина пластин, воздействующих на БПС, а следовательно, растет степень разрушения и дестабилизации снаряда. Разрушенные осколки снаряда имеют малую массу и потому не способны проникнуть дальше лицевых слоев основной преграды. Они поворачиваются в сторону от преграды, образуя каверну в виде борозды (см. рис. 2). При этом кривая на рис. 5, б насыщается – защищающая способность ДЗ в данных условиях достигает максимальной величины. Бронепробиваимость БПС типа ЗБМ42 в данном случае снижается на 60–80 %. Анализ результатов исследований позволил выявить ослабленные зоны в конструкции ДЗ, в которых эффективность действия защиты снижен на 10–20 % по сравнению с зонами, в которых достигается максимальная защищающая способность ДЗ. Данный недостаток устраним путем размещения ДЗ в секциях, установленных непосредственно друг за другом. При этом обеспечиваете перекрытие ослабленных зон соседними секциям). Итак, в конкретных условиях взаимодействия со средствами поражения существуют значения параметров ДЗ, превышение которых практически не приводит к увеличению ее защищающей способности от данного средства. Значения параметров ДЗ, необходимых для достижения в данных условиях максимальной защищающей способности от БПС, близки к значениям этих параметров для защиты от КСП. Ослабленные зоны ДЗ примерно одинаковы как при воздействии БПС, так и КСП. Это позволяет разрабатывать ДЗ, защищающую броню танка от обоих видов противотанковых боеприпасов. Вывод. Рациональные толщины пластин для динамической защиты от бронебойных подкалиберных снарядов и кумулятивных средств поражения близки друг к другу. При этом достигается снижение бронепробиваемости бронебойных подкалиберных снарядов 60–80 %, а кумулятивных средств поражения 70–80 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
|
|
|||||||
|