ПРОТИВОСНАРЯДНАЯ И ПРОТИВОКУМУЛЯТИВНАЯ БРОНЯ Российский патент 2002 года по МПК F41H5/04 

Изобретение относится к области военного дела и предназначено для обеспечения защиты вооружения, военной техники и других объектов от поражения артиллерийскими снарядами, в том числе бронебойными, например подкалиберными и кумулятивными боеприпасами, в том числе, минами, снарядами, гранатами и т.д.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является "Конструкция защитной стенки для бронированной машины" [1]. Конструкция предназначена для защиты от бронебойных снарядов кумулятивного и подкалиберного действия. Она включает наружный слой, изготовленный из стали, второй слой - воздушный зазор, третий слой, выполненный в виде стального листа, толщина которого меньше первого слоя. Третий слой обеспечивает защиту от вторичных осколков, образующихся при прохождении снарядов и кумулятивных струй через первый (наружный) слой.

Недостатками данной конструкции являются следующие:
во-первых, дополнительный слой из стали, выполненный с воздушным зазором относительно первого, существенно увеличивает общую толщину брони и сужает заброневое пространство;
во-вторых, данная конструкция полностью не нейтрализует кумулятивную струю, а лишь отсекает вторичные осколки;
в-третьих, масса единицы поверхности, как основной показатель эффективности брони, у такой конструкции практически не имеет преимущества перед конструкциями, выполненными в виде одного монолитного слоя.

Технический результат настоящего изобретения заключается в более эффективной защите бронированного объекта от воздействия бронебойных калибром до 100 мм снарядов и кумулятивных противотанковых гранат. При этом масса единицы поверхности предлагаемой брони при заданном уровне защищенности объекта примерно в 2 раза меньше наиболее совершенных штатных конструкций.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Броня, включающая наружный слой, второй слой - воздушный зазор, третий слой, выполненный из стального листа, толщина которого меньше первого слоя. При этом она снабжена четвертым слоем, выполненным из пористого высокотвердого неметаллического материала, поры которого наполнены химически активным с окислительными свойствами веществом, а также пятым и седьмым слоями из стали, расположенными с воздушным зазором между ними, образующим шестой слой. Наружный (первый) слой имеет толщину, равную половине калибра противотанковой пушки, ширина воздушного зазора - второго слоя равна толщине первого слоя, толщина третьего, пятого и седьмого слоев в 5 раз меньше толщины первого слоя, толщина четвертого в 3...5 раз больше толщины первого слоя, толщина воздушного зазора - шестого слоя в 2 раза больше толщины пятого слоя. Броня выполнена в виде ячеистой конструкции с наружным и седьмым слоями, выполненными сплошными. Ячейка брони в продольном сечении имеет форму квадрата со стороной, равной двум калибрам противотанковой пушки, а боковые поверхности ячейки изготовлены из стали и соединены между собой и с наружным, третьим, пятым и седьмым слоями сваркой. В качестве пористого высокотвердого неметаллического материала используют керамику, стекло или ситалл.

Существенность отличительных признаков обосновывается следующим.

Наличие четвертого слоя, выполненного из пористого высокотвердого неметаллического материала, поры которого наполнены химически активным с окислительными свойствами веществом, обеспечивает интенсивный расход металла кумулятивной струи при прохождении через него за счет механического и химического взаимодействия струи с этим слоем. Основную роль в расходовании струи играет химическая реакция окисления металла струи наполнителем (сгорание струи). Пористый высокотвердый материал служит каркасом этого слоя и обеспечивает не только торможение струи, но и конструктивную жесткость брони. За счет комбинированного воздействия этого слоя на кумулятивную струю существенно возрастает эффективность брони, т.е. ее стойкость к прониканию кумулятивной струи. Так, например, элемент такого слоя толщиной 100 мм эквивалентен по стойкости слоя из стали толщиной 200 мм. В целом это приводит к существенному (до 2 раз и более) снижению массы единицы поверхности без увеличения ее общей толщины при заданной стойкости.

Существенное значение имеют толщины слоев. Наружный слой, равный половине калибра противотанковой пушки, выбран исходя из того, что подкалиберный снаряд пробивает толщину сплошного слоя брони примерно равную его калибру. С учетом толщин последующих слоев остаточная энергия снаряда, пробившего наружный слой, полностью поглощается. Наличие воздушного зазора - второго слоя обеспечивает фрагментирование сердечника снаряда за счет растягивающего действия волны разрежения, идущей к его тыльной части. Этот фактор дополнительно снижает пробивную способность снаряда.

Толщина четвертого слоя выбрана из соображений гарантированного поглощения энергии кумулятивной струи совместно с другими слоями. Толщина шестого слоя - воздушного зазора достаточна для улавливания вторичных осколков седьмым слоем.

Ячеистая структура брони обеспечивает дополнительный эффект разрушения кумулятивной струи за счет воздействия отраженных волн от боковых стенок ячеек, сходящихся к струе. Размеры ячейки обеспечивают этот эффект.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлены продольный (а) и поперечный (б) разрезы одной ячейки брони.

Позицией 1 обозначен первый (наружный) слой брони из высокопрочной стали толщиной, равной 0,5 калибра противотанковой пушки; позицией 2 - воздушный зазор (второй сой) шириной, равной толщине первого слоя; позицией 3 - третий слой из стали толщиной, равной 0,2 толщины первого слоя; позицией 4 - четвертый слой из пористого высокотвердого неметаллического материала, заполненного расплавом твердого окислителя с толщиной слоя в 3...5 раз больше первого слоя; позицией 5 - пятый слой из стали толщиной, равной толщине третьего слоя; позицией 6 - воздушный зазор (шестой слой) шириной в 2 раза больше толщины третьего и пятого слоев; позицией 7 - седьмой (тыльный) слой из стали толщиной, равной толщине третьего и пятого слоев; позицией 8 - боковые стенки ячеек брони из стали толщиной, равной третьему, пятому и седьмому слоям.

Наружный и тыльный (седьмой) слой выполнены сплошными, а ячейки брони, находящиеся между ними, скреплены с этими слоями сваркой. Ячейка брони в продольном сечении имеет форму квадрата со стороной, равной двум калибрам противотанковой пушки.

Конкретным примером, подтверждающим эффективность предложенного технического решения, являются эксперименты, выполненные авторами изобретения. В эксперименте использовался кумулятивный заряд (ВВ ТГ-50) с медной облицовкой кумулятивной выемки. Глубина проникания кумулятивной струи этого заряда составляла 280 мм. Далее в качестве четвертого слоя использовали пористую керамику из оксида алюминия (Аl₂O₃), поры которой предварительно заполняли расплавленной серой. Результат воздействия на сборку по чертежу изобретения, в которой толщина четвертого слоя была равна 100 мм, проникание кумулятивной струи в сталь составила 90 мм. Таким образом, вариант с использованием высокотвердой пористой керамики с серой позволяет снизить массу единицы поверхности брони более чем в 2 раза без увеличения ее толщины.

Известно, что бронепробиваемость, например, кумулятивных гранат ручных гранатометов составляет 500...600 мм, что примерно в 2 раза больше толщины современной многослойной танковой брони. То есть для полной нейтрализации действия кумулятивных боеприпасов современной броней она должна иметь массу одного квадратного метра примерно 4000 кг. Заявляемое техническое решение для такой же защищенности объекта (полная защита от кумулятивных гранат) имеет массу 1 м² брони около 1300 кг или примерно в 3 раза меньше. При толщине заявляемой брони удельная ее масса в 2 раза меньше штатной брони современных танков. Однако заявляемая броня полностью обеспечивает защиту объекта от кумулятивных боеприпасов, включая и тандемного действия, в то время как штатная броня этого не обеспечивает.

Заявляемая броня несложна в технологии производства, имеет недефицитные отечественные материалы. Ее стоимость не будет превышать стоимость современной брони.

Источник информации, принятый во внимание
1. Патент ФРГ DE 3226476, 14.07.88 г. Конструкция защитной стенки для бронированной машины.

Изобретение относится к области военной техники, в частности к устройствам для защиты объектов от артиллерийских снарядов. Броня представляет собой ячеистую многослойную конструкцию. Наружный слой брони изготовлен из высокопрочной броневой стали, его толщина равна половине калибра наиболее эффективных противотанковых пушек (калибром 100 мм). За ним следует воздушный зазор, ширина которого равна толщине наружного слоя, и третий слой из той же броневой стали. Четвертый слой состоит из пористого высокотвердого неметаллического материала, наполненного химически активным веществом с окислительными свойствами. Его толщина в 3...5 раз больше толщины наружного слоя. Пятый и седьмой слои выполнены из той же стали, что и наружный слой, с воздушным зазором между ними, образующим шестой слой, при этом толщина третьего, пятого и седьмого слоев в 5 раз меньше, чем толщина наружного слоя, ширина шестого слоя в 2 раза больше толщины пятого слоя. Масса 1 м² такой брони примерно в 2,2 раза меньше массы сплошной брони той же толщины. Однако она гарантирует непробитие ее как подкалиберными снарядами до 100 мм, так и кумулятивными струями практически всех кумулятивных боеприпасов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Противоснарядная и противокумулятивная броня, включающая наружный слой, изготовленный из стали, второй слой - воздушный зазор, третий слой, выполненный в виде стального листа, толщина которого меньше наружного слоя, отличающаяся тем, что она снабжена четвертым слоем, выполненным из пористого высокотвердого неметаллического материала, поры которого наполнены химически активным с окислительными свойствами веществом, пятым и седьмым слоями из стали, расположенными с воздушным зазором между ними, образующим шестой слой, при этом наружный слой имеет толщину, равную половине калибра противотанковой пушки, ширина воздушного зазора - второго слоя равна толщине наружного слоя, толщина третьего, пятого и седьмого слоев в 5 раз меньше толщины наружного слоя, толщина четвертого слоя в 3. . . 5 раз больше толщины наружного слоя, ширина воздушного зазора - шестого слоя в 2 раза больше толщины пятого слоя, причем броня выполнена в виде ячеистой конструкции с наружным и седьмым слоями, выполненными сплошными. 2. Противоснарядная и противокумулятивная броня по п. 1, отличающаяся тем, что ячейка брони в продольном сечении имеет форму квадрата со стороной, равной двум калибрам противотанковой пушки, а боковые поверхности ячейки изготовлены из стали и соединены между собой и с наружным третьим, пятым и седьмым слоями сваркой. 3. Противоснарядная и противокумулятивная броня по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве пористого высокотвердого неметаллического материала используют керамику, стекло или ситалл.