ДЕМПФИРОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ НА ТОНКУЮ БРОНЮ

С. А. Бодров, С. В. Королев

Вестник бронетанковой техники. 1988. № 02.

Известно, что использование динамической защиты тонкой (толщиной менее 40 мм) брони позволяет в несколько раз увеличить ее противокумулятивную стойкость [1, 2]. Однако при совместном срабаты­вании противотанкового средства поражения и эле­мента динамической защиты (ЭДЗ) значительно возрастает остаточная деформация брони. Анализ экспериментальных данных, полученных при таком нагружении, позволяет установить следующие ос­новные виды поражения тонких броневых деталей. 1. Пролом.

1. Откол с тыльной или лицевой поверхности де­тали.
2. Сквозная трещина.
3. Местный прогиб.

Причина этих поражений — совместное с действием кумулятивной струи фугасное и бризантное дейст­вие взрыва заряда взрывчатого вещества (ВВ) и ударное действие фрагментов корпуса ЭДЗ, разле­тающихся под действием этого взрыва. Например, при совместном взрыве кумулятивной гранаты и ЭДЗ, имеющего заряд ВВ толщиной 6 мм и сталь­ные пластины толщиной 2 мм, в броне толщиной 19 мм из стали высокой твердости образуется про­лом размером до 170×80 мм, трещины длиной до 160 мм и местный прогиб глубиной до 18 мм.

С целью определения доли фугасного и ударного действия взрыва ЭДЗ в образовании остаточных де­формаций брони и для оценки возможности умень­шения этих деформаций с помощью демпфирующих устройств были проведены лабораторные испыта­ния. Броня представляла собой комбинированную преграду, выполненную в виде набора листов из алюминиевого сплава АМг, установленных с зазо­ром 10 мм относительно друг друга. Толщина перво­го листа составляла 5 мм, остальных по 2 мм.

Регистрировались размеры пролома (либо прогиба) первого листа, число последующих проломленных листов и размер прогиба в первом непроломленном листе (таблица). Анализ результатов испытаний позволил установить, что основным фактором, влия­ющим на характер поражения преграды, является ударное действие пластины ЭДЗ. По сравнению с ним фугасное действие взрыва незначительно. При этом степень поражения преграды растет с увели­чением толщины пластины и плотности ее мате­риала.

Рассмотрим возможные способы ослабления удар­ного действия пластины ЭДЗ. Установка между ЭДЗ и преградой 3-мм стального листа позволяет уменьшить степень поражения преграды. Однако это уменьшение незначительно ввиду краткого вре­мени взаимодействия пластины ЭДЗ с таким листом в процессе его проламывания. Установка более тол­стого и прочного листа приведет к недопустимому возрастанию массы всей системы, а возможно, и к снижению эффективности динамической защиты из-за ограничения пространства, необходимого для разлета пластин ЭДЗ.

Для сохранения эффективной защиты необходимо, с одной стороны, обеспечить достаточное для дви­жения пластины ЭДЗ пространство, а с другой – уменьшить скорость пластины ЭДЗ в момент подхо­да к броне до такого значения, при котором ударное действие пластины ЭДЗ по броне будет минималь­ным.Следовательно, на пластину ЭДЗ необходимо оказывать постоянное тормозящее воздействие в течение всего времени ее движения.

Результаты лабораторных испытаний

Это достигается путем размещения между броней и ЭДЗ малоплотного инертного материала [3] или демпфера механического типа [4], преобразующего часть кинетической энергии пластины ЭДЗ в рабо­ту пластической деформации. Принципиальная воз­можность значительного снижения степени пораже­ния преграды за счет применения демпфирующих устройств подтверждается результатами лаборатор­ных испытаний (см. таблицу).

Выбор типа демпфера осуществлялся по способно­сти снижать степень поражения брони при учете его собственной массы. По этим признакам был выб­ран демпфер ячеистого типа (ячейки квадратного сечения), состоящий из нескольких слоев ячеек и выполненный из алюминиевого сплава (рис. 1).

Рис. 1. Схема демпфера ячеистого типа

При ударе пластины ЭДЗ по демпферу в его ребрах возникает ударная волна, распространяющаяся по направлению к защищаемой броне. В зоне непо­средственного контакта пластины ЭДЗ с демпфером происходит упругопластическая деформация ребер и самой пластины, распространяющаяся вдоль ре­бер со скоростью движения пластины ЭДЗ. Это подтверждается результатами рентгено-импульсной съемки процесса взаимодействия. Скорость распро­странения ударной волны выше скорости движения зоны упругопластических деформаций, однако вследствие незначительной толщины ребер демп­фера давление и массовая скорость на фронте удар­ной волны быстро уменьшаются за счет действия волн разгрузки с боковых поверхностей ребер демп­фера. Таким образом, часть кинетической энергии пластины ЭДЗ расходуется на образование ударной волны и упругопластическую деформацию ребер демпфера. Оставшаяся в момент подхода пластины ЭДЗ к защищаемой броне часть этой энергии рас­ходуется на упругую деформацию брони.

Рис. 2. Схема полигонных испытаний по определению остаточ­ной деформации тонкой брони:

1 – противотанковая кумулятивная граната; 2 – ЭДЗ; 3 – демпфер;

4 – защищаемая броня

Для отработки конструкции демпфера были прове­дены полигонные испытания с использованием се­рийных стальных деталей ВГМ легкой категории по массе при стационарном подрыве (рис. 2). Програм­ма испытаний была разработана с помощью мате­матической теории планирования экспериментов. В результате априорного анализа системы ЭДЗ-демпфер-броня были выявлены и включены в план эксперимента следующие основные факторы:

2≤с≤6 мм — толщина заряда ВВ в ЭДЗ;

1≤b≤2 мм — толщина пластины ЭДЗ, метаемой в направлении защищаемой брони;

20≤а≤40 мм — расстояние между ребрами (шаг) демпфера;

10≤h≤20 мм — высота слоя и 1^^2 мм — толщина ребра демпфера;

1≤N≤3 — число слоев демпфера;

58≤α≤78° — угол между нормалью к поверхно­сти брони и осью кумулятивной гранаты;

6≤t≤15 мм — толщина брони.

Подрыв заряда ВВ в ЭДЗ осуществлялся кумуля­тивной струей противотанковой кумулятивной гра­наты. В ходе испытаний отмечалось наличие проло­ма и измерялась глубина местного прогиба брони (она находилась в пределах от 4 до 45 мм).

Качественная оценка результатов испытаний пока­зывает, что использование механических демпферов данного типа позволяет исключить пролом брони из стали высокой твердости толщиной не менее 6 мм и уменьшить ее прогиб. По результатам испы­таний построены зависимости прогиба брони от тол­щины заряда ВВ и толщины пластины ЭДЗ, а так­же от высоты слоя демпфера и числа таких слоев (рис. 3).

Рис. 3. Зависимости остаточного прогиба р брони:

α — от толщины с заряда ВВ ЭДЗ и толщины b пластины ЭДЗ; б — от высоты h слоя демпфера и числа N его слоев

В результате регрессионного анализа по данным эксперимента на ЭВМ была получена полиноми­альная модель, определяющая зависимость местно­го прогиба р брони, образующегося при совместном взрыве противотанковой гранаты и ЭДЗ. Эта мо­дель, справедливая в указанных выше пределах из­менения входящих в нее переменных, имеет вид:

(1)

где линейные размеры в мм, угол α — в...°.

Приведенная зависимость удовлетворительно схо­дится с результатами эксперимента и может быть использована для разработки демпфирующих устройств механического типа, предназначенных для уменьшения остаточных деформаций тонких броне­вых деталей, оснащенных динамической защитой.

Вывод. Для снижения остаточной деформации тонкой брони, защищенной элементом динамической защиты от совместного действия кумулятивной струи и удара пластины этой защиты, рекомендует­ся применение механических демпферов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Explosive-Kasten an Panzerfahrzeugen. Truppendienst. 1984. № 1.
2. ВАЕЕ'86: New developments for the British Army and th& Export Market. Militarv Technology. 1986. № 9.
3. А. с. 196814 СССР. Устройство динамической защиты объектов бронетанковой техники/А. А. Благонравов и др.
4. А. с. 216706 СССР. Устройство для защиты бронеобъектов/С. В. Королев и др.