Усовершенствованный ЭДЗ

Патент НИИ Стали № 006672

Настоящее изобретение относится к области защиты объектов военного назначения от бронебой­ных средств поражения.

Наиболее эффективно использовать предлагаемое устройство для защиты бронированных объектов военной техники, например танков, от средств поражения кинетического действия, таких, как бронебой­ные подкалиберные снаряды танковых и противотанковых пушек, а также от кумулятивных противотан­ковых боеприпасов, таких как противотанковые управляемые ракеты, артиллерийские снаряды, реактив­ные противотанковые гранаты.

Известно устройство для защиты от высокоскоростных средств поражения по патенту Российской Федерации № 2060438 от 04.03.93, представляющее собой замкнутый контейнер, полость которого за­полнена зарядом взрывчатого вещества, а две противоположные стенки выполнены в виде защитных пластин, способных при взрыве двигаться одна относительно другой. Каждая из остальных стенок кон­тейнера выполнена по меньшей мере из трех слоев. При этом соотношение акустических импедансов материалов соседних слоев составляет не менее 2.

При попадании в такое устройство средства поражения, например, кумулятивного действия, куму­лятивная струя пробивает верхнюю защитную пластину и внедряется в заряд взрывчатого вещества. Скорость головных участков кумулятивной струи превышает 8000 м/с, поэтому непосредственно перед головной частью кумулятивной струи по взрывчатому веществу распространяется баллистическая удар­ная волна. На фронте ударной волны имеет место скачкообразное повышение давления до значительной величины, обеспечивающее инициирующее действие кумулятивной струи по отношению ко взрывчато­му веществу. Как правило, используемые в конструкциях реактивной брони взрывчатые вещества, обла­дают достаточной чувствительностью к инициирующему действию кумулятивной струи. Тогда в заряде взрывчатого вещества возникает детонация. Метаемые взрывом заряда взрывчатого вещества металличе­ские пластины наносят удары по кумулятивной струе, разрушая ее на отдельные фрагменты и отклоняя эти фрагменты от первоначальной траектории движения так, что они уже не попадают в одну каверну, увеличивая ее глубину, а рассеиваются по поверхности преграды. Тем самым обеспечивается снижение бронепробивного действия кумулятивной струи.

При попадании в устройство по патенту Российской Федерации № 2060438 от 04.03.93 бронебойно­го подкалиберного снаряда противотанковой или танковой пушки, оно также способно осуществлять разрушающее воздействие, при условии возбуждения детонации в заряде взрывчатого вещества. Извест­но, что бронебойные подкалиберные снаряды обладают существенно меньшим инициирующим действи­ем, по сравнению с кумулятивной струей, так как скорость удара по преграде современных подкалибер- ных снарядов не достигает 2000 м/с, тогда как скорость головных участков кумулятивной струи превы­шает 8000 м/с. Соответственно, давление на фронте ударной волны, движущейся по взрывчатому веще­ству перед бронебойным подкалиберным снарядом, гораздо меньше, чем для случая проникания кумуля­тивной струи. Таким образом, для осуществления разрушающего воздействия на средства поражения типа бронебойных подкалиберных снарядов, необходимо обеспечить надежное инициирование заряда взрывчатого вещества в защитном устройстве. Одним из наиболее простых и очевидных решений явля­ется повышение чувствительности заряда взрывчатого вещества. Однако простое использование извест­ных высокочувствительных взрывчатых веществ не позволяет решить данную задачу. Такие чувстви­тельные взрывчатые вещества способны детонировать при попадании не только бронебойных подкали- берных снарядов, но и при попадании пуль стрелкового оружия, снарядов малокалиберной артиллерии, осколков фугасных снарядов и других средств поражения, не представляющих непосредственной угрозы для бронированного объекта, например танка. Это приведет к тому, что на поле боя танк быстро лишится установленной на нем взрывной реактивной защиты. Кроме того, высокая чувствительность к механиче­ским воздействиям делает такие взрывчатые вещества опасными в служебном обращении, например, при случайном падении. И, наконец, известно, что при повышении чувствительности взрывчатых веществ снижаются их взрывчатые характеристики, такие как скорость детонации, теплота взрыва и т.п., важные для осуществления эффективного воздействия на проникающее противотанковое средство поражения.

В основу настоящего изобретения положена задача создать устройство защиты, обладающее доста­точной чувствительностью к инициирующему действию бронебойного подкалиберного снаряда, при со­хранении отсутствия детонации при попадании пуль стрелкового оружия, снарядов малокалиберной ар­тиллерии и осколков, а также безопасное в служебном обращении.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве высокочувствительной реактивной взрывной защиты, содержащем корпус, полость корпуса заполнена зарядом пластичного взрывчатого вещества, в состав которого входят кристаллическое бризантное взрывчатое вещество и полимерное связующее, две противоположные стенки корпуса выполнены в виде защитных пластин, способных при взрыве двигать­ся одна относительно другой, а каждая из остальных стенок выполнена многослойной и образована от- бортовками защитных пластин.

Согласно изобретению, в заряде пластичного взрывчатого вещества равномерно распределены мик­росферы из инертного материала диаметром 0,03-0,3 мм. Массовая доля кристаллического бризантного взрывчатого вещества составляет 80-95%, массовая доля инертного связующего составляет 4-15%, а мас­совая доля микросфер из инертного материала составляет 1-10%.

Для получения заданного уровня чувствительности заряда взрывчатого вещества к инициирующему действию бронебойных подкалиберных снарядов, микросферы выполнены полыми. Как показывают проведенные эксперименты, одним из наиболее подходящих материалов для изготовления микросфер является фенолформальдегид. Микросферы могут также быть выполнены из натриевого боросиликатно­го стекла.

В качестве кристаллического бризантного взрывчатого вещества наиболее рационально использо­вать гексоген, в качестве полимерного связующего - синтетический бутадиеновый каучук с добавлением диоктилсебацината. Выбор состава компонентов определяется, с одной стороны, взрывчатыми характе­ристиками получаемого состава, с другой стороны, - его технологическими характеристиками. Бутадие­новый каучук служит связующим для остальных компонентов. Добавление диоктилсебацината повышает пластичность смеси, что благоприятно сказывается при формировании заряда взрывчатого вещества и при заполнении корпуса устройства зарядом взрывчатого вещества, а также позволяет избежать чрез­мерного увеличения чувствительности заряда взрывчатого вещества к механическим воздействиям. Диа­пазон соотношений каучука и диоктилсебацината составляет, соответственно, от 1:1,5 до 1,5:1. Плот­ность заряда пластичного взрывчатого вещества составляет 1200-1400 кг/м³.

Дополнительное увеличение чувствительности устройства к инициирующему действию бронебой­ного подкалиберного снаряда достигается за счет того, что защитные пластины устройства выполнены из двух различных материалов, причем акустический импеданс материала защитной пластины, располо­женной первой по ходу проникающего средства поражения, меньше, чем акустический импеданс мате­риала второй защитной пластины. Одна из защитных пластин устройства (первая) может быть выполне­на из алюминиевого сплава, тогда как вторая - из конструкционной стали.

В том случае, когда обе защитные пластины устройства выполнены из материалов, акустический импеданс которых одинаков, в полости устройства в контакте с зарядом взрывчатого вещества и одной из защитных пластин может быть размещена дополнительная пластина.

Причем, если дополнительная пластина контактирует с той защитной пластиной, которая располо­жена первой по ходу проникающего средства поражения, акустический импеданс материала дополни­тельной пластины должен быть меньше акустического импеданса контактирующей с ней защитной пла­стины. Например, если обе защитные пластины устройства изготовлены из стали, то дополнительная пластина, контактирующая с защитной пластиной, расположенной первой по ходу средства поражения, может быть изготовлена из алюминиевого сплава.

Если дополнительная пластина контактирует с той защитной пластиной, которая расположена вто­рой по ходу проникающего средства поражения, акустический импеданс материала дополнительной пла­стины должен быть больше акустического импеданса контактирующей с ней защитной пластины. На­пример, если обе защитные пластины устройства изготовлены из алюминиевого сплава, то дополнитель­ная пластина, контактирующая с защитной пластиной, расположенной второй по ходу средства пораже­ния, может быть изготовлена из стали.

Ниже настоящее изобретение поясняется подробным описанием примера конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

фиг. 1 изображает устройство высокочувствительной реактивной взрывной защиты, выполненное согласно изобретению, продольный разрез;

фиг. 2 изображает рентгенограмму процесса взаимодействия устройства высокочувствительной ре­активной взрывной защиты с кумулятивной струей;

фиг. 3 изображает устройство высокочувствительной реактивной взрывной защиты, выполненное согласно изобретению, с дополнительной пластиной, контактирующей с одной из защитных пластин и с зарядом взрывчатого вещества, установленное в составе реактивной брони защищаемого объекта, про­дольный разрез.

Устройство реактивной брони, выполненное согласно изобретению (фиг. 1), содержит корпус, две противоположные стенки которого выполнены в виде защитных пластин 1, 2. Защитные пластины 1, 2 изготовлены из конструкционной стали, выполнены с отбортовками, вставлены одна в другую и соеди­нены между собой посредством местной завальцовки краев отбортовки пластины 2. Отбортовки защит­ных пластин 1, 2 образуют полость, в которой помещен заряд взрывчатого вещества 3 толщиной 6 мм. Отбортовки защитных пластин 1, 2 ограничивают заряд взрывчатого вещества 3 с торцевых сторон, пре­дотвращая его перемещение. Зазор между отбортовками пластин 1, 2 заполнен герметизирующим мате­риалом для предотвращения попадания влаги в полость между защитными пластинами 1, 2, в которой расположен заряд взрывчатого вещества 3. В состав заряда взрывчатого вещества 3 в данном примере конкретного выполнения входят кристаллический гексоген, массовая доля которого составляет 87%, по­лимерное связующее - 10% (низкомолекулярный синтетический каучук - 4,5%, диоктилсебацинат - 5,5%). Остальные 3% массы заряда взрывчатого вещества составляют микросферы диаметром 0,03-0,25 мм, выполненные полыми и изготовленные из фенолформальдегида.

Работа предлагаемого устройства (фиг. 1) осуществляется следующим образом.

При попадании в реактивную броню, содержащую предлагаемое устройство (фиг. 1), кумулятивно­го средства поражения, например противотанковой управляемой ракеты, работа устройства осуществля­

ется следующим образом. Кумулятивная струя пробивает первую защитную пластину 1 корпуса устрой­ства и внедряется в заряд взрывчатого вещества 3, в котором возбуждает детонацию. При этом положи­тельно сказывается на эффективности защиты тот факт, что детонация возникает в заряде взрывчатого вещества 3 в результате действия проходящей ударной волны, а не в результате действия отраженной от тыльной защитной пластины 2 ударной волны, как это имеет место в прототипе. Процесс детонации за­ряда 3 взрывчатого вещества развивается быстрее, защитные пластины 1 и 2 раньше приходят в движе­ние и раньше осуществляют разрушающее воздействие на проникающую кумулятивную струю. В ре­зультате резко уменьшается длина так называемой «лидирующей части» кумулятивной струи, проходя­щей через предлагаемое устройство (фиг. 1) в начальный момент без воздействия за время развития в заряде взрывчатого вещества 3 детонации и набора скорости защитными пластинами 1, 2. Для предла­гаемого устройства (фиг. 1) «лидирующая часть» практически отсутствует, как показывают результаты рентгеноимпульсного исследования, приведенные на фиг. 2. Как видно из рентгенограммы фиг. 2, куму­лятивная струя получила значительные повреждения, потеряла сплошность, часть материала кумулятив­ной струи рассеяна в пространстве пылевидной фракцией. Очевидно, что бронепробивное действие по­лучившей такие повреждения кумулятивной струи значительно снижено.

При попадании бронебойного подкалиберного снаряда в реактивную броневую защиту, содержа­щую предлагаемое устройство (фиг. 1), сначала снаряд пробивает броневую крышку ячейки реактивной брони, выполненную, как правило, из броневой стали высокой твердости. Затем снаряд пробивает за­щитную пластину 1 предлагаемого устройства. При этом в материале защитной пластины 1 возникает ударная волна, опережающая проникание снаряда в эту пластину 1. Ударная волна проникает в заряд 3 взрывчатого вещества. В процессе движения ударной волны по заряду 3 взрывчатого вещества фронт ударной волны искривляется, огибая микросферы из инертного материала. Вокруг каждой микросферы образуется участок фронта ударной волны, имеющий форму, близкую к сферической. При движении внутрь микросферы, имеющей полость, форма фронта ударной волны дополнительно выравнивается, приобретая форму, еще более близкую к сферической. В результате схлопывания сферического участка фронта ударной волны в центре микросферы резко возрастает давление и температура. Поскольку мик­росферы равномерно распределены по заряду 3 взрывчатого вещества, в нем возникает множество оча­гов инициирования, обеспечивающих возбуждение детонации заряда 3 взрывчатого вещества. Под дей­ствием взрыва заряда 3 взрывчатого вещества осуществляется метание защитных пластин 1 и 2 предла­гаемого устройства (фиг. 1). Защитные пластины 1, 2 наносят удары по проникающему снаряду, кроме того, они вовлекают в движение другие детали реактивной брони, например броневую крышку ячейки, которые также наносят удары по проникающему снаряду. В результате такого комплексного воздействия бронепробивная способность бронебойного подкалиберного снаряда значительно снижается.

Известно, что величина давления в ударной волне, возникающей при ударе снаряда по преграде, существенно зависит от скорости соударения. Начальная скорость при стрельбе современными оперен­ными бронебойными подкалиберными снарядами может составлять от 1650 до 1800 м/с. При движении по траектории в результате аэродинамического сопротивления скорость снаряда уменьшается на 50-100 м/с на первые 1000 м дистанции. На второй тысяче метров дистанции скорость снаряда уменьшается еще на 130-170 м/с. В результате при стрельбе с большой дальности скорость соударения снаряда с мишенью может составить 1300-1400 м/с. Соответственно, давление в ударной волне будет также снижено и, воз­можно, его величина будет недостаточной для инициирования детонации заряда взрывчатого вещества. Для того, чтобы повысить чувствительность заявляемого устройства к инициирующему действию удар­ной волны пониженной интенсивности, в устройстве фиг. 3 защитные пластины 1, 2 выполнены из алю­миниевого сплава. Между защитной пластиной 2 , и зарядом взрывчатого вещества 3 размещена допол­нительная пластина 4, которая выполнена из конструкционной стали.

При попадании бронебойного подкалиберного снаряда 6 в стальную броневую крышку 5 ячейки ре­активной брони, в ней возникает ударная волна. В процессе распространения ударной волны она пересе­кает границу раздела двух сред, переходя из стальной броневой крышки 5 в алюминиевую защитную пластину 1 предлагаемого устройства (фиг. 3). При этом, согласно расчетам, давление на фронте ударной волны, возникающей в алюминиевой защитной пластине 1, будет на 80-100% выше, чем в том случае, если бы эта пластина была изготовлена из стали. Ударная волна с такими повышенными параметрами с большей вероятностью инициирует детонацию в заряде взрывчатого вещества 3. Если величина давления на фронте ударной волны все еще остается недостаточной для инициирования детонации, то в процессе дальнейшего распространения по заряду взрывчатого вещества 3 ударная волна встречает дополнитель­ную пластину 4, изготовленную из стали. При отражении ударной волны от этой пластины 4, давление на фронте отраженной ударной волны еще больше возрастает (в первом приближении -удваивается), в результате чего происходит инициирование заряда взрывчатого вещества 3. Дальнейшая работа предла­гаемого устройства (фиг. 3) осуществляется так, как было указано ранее. Необходимо отметить, что предлагаемое устройство с указанными выше характеристиками в составе макета взрывной реактивной брони было обстреляно бронебойными подкалиберными снарядами в натурных условиях. При этом ини­циирование зарядов взрывчатого вещества в предлагаемом устройстве происходило при скоростях удара подкалиберного снаряда, равных 1350-1400 м/с.

Наиболее эффективно предлагаемое устройство использовать в виде комплекта таких устройств в составе взрывной реактивной брони, устанавливаемой на бронированные наземные объекты, преимуще­ственно средней и тяжелой категории по массе: танки, боевые машины поддержки танков, специальные транспортные средства, а также на строительные сооружения различного назначения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1.    Устройство высокочувствительной реактивной взрывной защиты, содержащее корпус, полость корпуса заполнена зарядом взрывчатого вещества, в состав которого входит кристаллическое бризантное взрывчатое вещество и полимерное связующее, две противоположные стенки корпуса выполнены в виде защитных пластин, способных при взрыве двигаться одна относительно другой, каждая из остальных стенок выполнена многослойной и образована отбортовками защитных пластин, отличающееся тем, что в заряде взрывчатого вещества равномерно распределены микросферы из инертного материала, выпол­ненные диаметром 0,03-0,3 мм, причем массовая доля кристаллического бризантного взрывчатого веще­ства составляет 80-95%, массовая доля полимерного связующего составляет 4-15%, а массовая доля мик­росфер из инертного материала составляет 1-10%.

2.    Устройство по п.1, отличающееся тем, что микросферы из инертного материала выполнены по­лыми.

3.    Устройство по п.1, отличающееся тем, что микросферы из инертного материала выполнены из фенолформальдегида.

4.    Устройство по п.1, отличающееся тем, что микросферы из инертного материала выполнены из натриевого боросиликатного стекла.

5.    Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве кристаллического бризантного взрывчатого вещества используется гексоген, а в качестве полимерного связующего используется синтетический бу­тадиеновый каучук с добавлением диоктилсебацината в соотношении от 1:1,5 до 1,5:1, причем плотность заряда взрывчатого вещества составляет 1200-1400 кг/м³.

6.    Устройство по п.1, отличающееся тем, что его защитные пластины выполнены из двух различных материалов, причем акустический импеданс материала защитной пластины, расположенной по ходу средства поражения первой, меньше, чем акустический импеданс материала второй защитной пластины.

7.    Устройство по п.1, отличающееся тем, что в полости устройства в контакте с зарядом взрывчато­го вещества и одной из защитных пластин размещена дополнительная пластина.

8.    Устройство по п.6, отличающееся тем, что одна из его защитных пластин выполнена из алюми­ниевого сплава, а вторая выполнена из конструкционной стали.

9.    Устройство по п.7, отличающееся тем, что дополнительная пластина контактирует с той защит­ной пластиной, которая расположена по ходу средства поражения первой, причем акустический импе­данс материала дополнительной пластины, контактирующей с зарядом взрывчатого вещества, меньше, чем акустический импеданс материала контактирующей с ней защитной пластины.

10.  Устройство по п.7, отличающееся тем, что дополнительная пластина контактирует с той защит­ной пластиной, которая расположена по ходу средства поражения второй, причем акустический импе­данс материала дополнительной пластины, контактирующей с зарядом взрывчатого вещества, больше, чем акустический импеданс материала контактирующей с ней защитной пластины.

11.  Устройство по п.9, отличающееся тем, что его защитные пластины выполнены из конструкци­онной стали, а дополнительная пластина выполнена из алюминиевого сплава.

 Устройство по п.10, отличающееся тем, что его защитные пластины выполнены из алюминиево­го сплава, а дополнительная пластина выполнена из конструкционной стали.