ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 


 

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 5 мм обеспечивает непробитие. Каверна имеет удлиненный вид с заглублением в основную преграду (см. рис. 2, б). Как видим, ДЗ дестабилизирует и разрушает БПС, уводя снаряд с траектории при его проникании в основную преграду и поворачивая в сторону от нее. Об этом свидетельствует остаток снаряда в правой части каверны на рис. 2, б. При увеличении толщины σп каверна удлиняется, принимая вид борозды на поверхности преграды.

 


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, 5,15 мм соответственно

 

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 2 мм и ПВ первого слоя. После этого осуществляется метание пластины второго слоя. Выбор необходимой толщины стальной пла­стины второго слоя обеспечивает практически пол­ное «уничтожение» струи (см. рис. 4, б).

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 = 5 мм ) ; 4 – броневая плита


 

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; 10 мм соответственно. Длина лицевого экрана

в опытах с КС – 260 мм , с БПС – 500 мм


 

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

  1. Кирющенко Е. В. и др. Взаимодействие снаряда с преградой, содержащей заряд взрывчатого вещества // Вестник бронетанковой техники. 1984. № 11. С. 23–27.
  2. Кирющенко Е. В., Платов А. И., Рототаев Д. А. Расчет взаимодействия бронебойного подкалиберного снаряда преградой, включающей динамическую защиту // Вестник бронетанковой техники. 1990. № 3. С. 19–23.
  3. Кирющенко Е. В., Постнов В. Н., Рототаев Д. А. Расчет предельных параметров динамической защиты // Оборонная техника. 1988. № 6. С. 19–22.
  4. Кирющенко Е. В. и др. Некоторые вопросы противокумулятивной динамической защиты // Оборонная техника. 1989. № 7. С. 19–23.
  5. Кирющенко Е. В., Сорокин Е. В. Оценка влияния продуктов взрыва элемента динамической защиты на бронепробиваемость кумулятивного снаряда // Вестник бронетаввой техники. 1988. № 4. С. 33–36.
  6. А. с. 292447 СССР. Устройство динамической зашиты бронированного объекта / Е. В. Кирющенко и др. А.с. № 3202699. Заявл. 22.06.88.
 
















 
ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ