МНОГОСЛОЙНАЯ ИНЕРЦИОННАЯ ЗАЩИТА Российский патент 2004 года по МПК F41H1/02 F41H5/04 

Изобретение относится к области защиты боевых машин, транспортных средств, грузов и индивидуальных средств защиты человека от средств поражения - бронебойных и подкалиберных снарядов, кумулятивных снарядов, гранат и мин, пуль, осколков.

Известна многослойная инерционная защита, включающая не менее двух рядов защитных элементов, закрепленных на или в держателях (1). Защитные элементы закреплены в основе из упругого материала. Такая защита не обладает высокой эффективностью, так как защитные элементы обладают ограниченной способностью к перемещению и только меньшая часть кинетической энергии поражающих факторов гасится за счет сил инерции защитных элементов.

Известна многослойная инерционная защита, включающая не менее двух рядов защитных элементов, закрепленных с зазором между рядами на или в держателях, так, чтобы при воздействии на них средства поражения они отрывались от держателей (2). Эта защита более эффективна, но также не решает полностью данную проблему, так как размеры защитных элементов и зазоры между их рядами не рассчитаны для максимальной передаче кинетической энергии средства поражения защитным элементам.

Задачей изобретения является повышение эффективности многослойной инерционной защиты, то есть повышение ее защитных свойств и (или) снижение массы.

Техническим результатом того, что отношение массы отдельного защитного элемента к его способности противостоять пробивающему действию поражающего фактора возрастало от первого к каждому последующему ряду, и/или возрастал зазор между рядами, начиная от зазора между первым и вторым рядом защитных элементов является передача значительной большей, по сравнению с известными техническими решениями, доли кинетической энергии поражающего фактора защитным элементам, энергия которых затем легко гасится.

Сущность изобретения заключается в том, что в многослойной инерционной защите, включающей не менее двух рядов защитных элементов, закрепленных с зазором между рядами на или в держателях, так, чтобы при воздействии на них средства поражения они отрывались от держателей, согласно изобретению защитные элементы установлены так, что отношение массы отдельного защитного элемента к его способности противостоять пробивающему действию поражающего фактора возрастает от первого к каждому последующему ряду, и/или возрастет зазор между рядами, начиная от зазора между первым и вторым рядом. А также, не менее одного ряда защитных элементов закреплено с зазором на держателе, представляющем лист. Кроме того, защитные элементы одного или нескольких рядов представляют собой многослойные элементы. Также, защитные элементы одного или нескольких рядов крепятся на или в держателях преимущественно одной стороной. Многослойная инерционная защита включает более трех рядов защитных элементов, при этом в зазорах между всеми или частью рядов, начиная с зазора между третьим и четвертым рядом, установлены упругие прокладки.

При воздействии на многослойную инерционную защиту какого-нибудь средства поражения, например, бронебойного снаряда защитный элемент первого ряда отрывается от держателя и летит вместе со снарядом. В это время снаряд продолжает внедряться в защитный элемент, причем первый уменьшает, а второй увеличивает свою скорость. Для того чтобы больше кинетической энергии снаряда было передано элементу, его масса по сравнению со способностью противостоять пробивающему действию снаряда должна быть невелика, иначе может получиться так, что снаряд пробьет защитный элемент, а он и не стронется с места. Частично или полностью пробив защитный элемент первого ряда, снаряд вместе с ним ударяется в защитный элемент второго ряда. Так как масса последнего по сравнению с его способностью противостоять пробивному действию снаряда должна быть больше аналогичной величины защитного элемента первого ряда, то уже большая доля кинетической энергии снаряда будет передана защитному элементу второго ряда. Таким же образом защитный элемент третьего ряда сможет воспринять еще больше кинетической энергии. Возрастание отношения массы отдельного защитного элемента к его способности противостоять пробивающему действию поражающего фактора означает, что площади защитных элементов последующих рядов больше по сравнению с предыдущими, если защитные элементы выполнены из одного и того же материала, или элементы первых рядов выполнены из более прочного материала, или и то и другое.

Защитные элементы различных рядов могут быть одинаковыми по площади и изготовлены из одинакового материала, однако, в этом случае необходимо, чтобы возрастал зазор между рядами, начиная от зазора между первым и вторым рядом защитных элементов. Снаряд, пробивающий элемент первого ряда, имеет большую скорость, поэтому последний будет пробит, пройдя небольшое расстояние. На защитный элемент второго ряда будет воздействовать элемент первого ряда и снаряд с уменьшенной скоростью, вследствие чего элемент второго ряда сможет пройти большее расстояние и воспринять больше кинетической энергии снаряда. Для этого и необходимо увеличенное расстояние между последующими рядами.

Защитные элементы, закрепленные с зазором на держателе в виде листа, позволяют в некоторых случаях увеличить защитные свойства. Снаряд, пробив лист, образует много осколков, которые воздействуют на большую площадь защитного элемента одновременно с головной частью снаряда - это способствует тому, что элемент быстрее набирает скорость и отбирает у снаряда больше кинетической энергии. Кумулятивная струя в воздушном зазоре увеличивает свой диаметр, что понижает ее пробивную способность, и одновременно увеличивает силу давления на защитный элемент, который, в этом случае, в быстром движении более эффективно тормозит и дробит ее.

Эффективность многослойной инерционной защиты может быть значительно повышена, если защитные элементы одного или нескольких рядов сами представляют собой многослойные элементы.

Выше был рассмотрен самый неблагоприятный случай, когда средство поражения воздействует перпендикулярно на середину защитных элементов. При попадании, например, снаряда в край защитного элемента, последний при движении будет стараться повернуться - при этом возникнут большие боковые усилия, которые вызовут дополнительное трение, а зачастую из-за их воздействия в защитном элементе будут пробиваться овальные отверстия или даже происходить разрушение снаряда. Еще более эффективен поворот защитного элемента для торможения и дробления кумулятивной струи. Для того чтобы усилить данный эффект защитные элементы необходимо крепить на или в держателях только одной стороной или преимущественно одной стороной. Тогда и при попадании снаряда в середину защитный элемент будет поворачиваться в начале движения.

Поражающий фактор, например, снаряд гасит большую часть своей энергии в первых рядах защитных элементов. Затем его скорость снижается и он легко отдает свою кинетическую энергию защитным элементам последующих рядов - не пробивает их, но движется вместе с ними. Для того чтобы погасить энергию защитных элементов и остаточную энергию снаряда в многослойной инерционной защите, включающей более трех рядов защитных элементов между рядами защитных элементов, в зазорах между всеми или частью рядов, начиная с зазора между третьим и четвертым рядом, установлены упругие прокладки.

На фиг.1, 2 и 3 изображены секции различных вариантов многослойной инерционной защиты.

На фиг.1 изображена секция многослойной инерционной защиты, в которой отношение массы отдельного защитного элемента к его способности противостоять пробивающему действию средства поражения возрастает от первого к каждому последующему ряду. Первый ряд защитных элементов 1 закреплен на держателе 2, представляющем собой лист, аналогично второй ряд защитных элементов 3 закреплен на держателе 4; защитные элементы 5 третьего ряда крепятся на держателях 6 и 7, выполненных в виде косынок. Держатели 2 и 4, а также 6 и 7 закреплены, например, приварены к рамке 8. Защитный элемент 9 входит в последний ряд защитных элементов, держателем для него служит рамка 8.

На фиг.2 изображена секция многослойной инерционной защиты, в которой возрастает зазор между рядами, начиная от зазора между первым и вторым рядом защитных элементов. Защитные элементы 1, выполненные из тонких, например, стальных пластин, установлены в пластмассовых креплениях 1. Секции устанавливаются с минимальным зазором рядом друг с другом, скажем, в карманах бронежилета и образуют многослойную инерционную защиту, в которой первые защитные элементы каждого секции образуют первый ряд многослойной инерционной защиты, вторые - второй и так далее.

На фиг.3 изображена секция многослойной инерционной защиты, являющейся частью накладной брони боевой или транспортной машины. Она отличается от изображенного на фиг.1 тем, что защитные элементы 3 второго ряда крепятся на держателях 4, изготовленных из металлических полос, закрепленных на рамке 8. Кроме того, защитные элементы 1 крепятся к держателю 2, изготовленному из металлического листа, с зазором с помощью бобышек или брусков 10; между защитными элементами 5 и 9 установлена упругая прокладка 11, а между элементом 9 и основной броней машины 12 - прокладка 13; секция многослойная инерционная защита своей рамкой 8 крепится к основной броне 12.

При попадании снаряда в многослойную инерционную защиту (фиг.1) он пробивает держатель 2 и начинает внедряться в один из защитных элементов 1. Последний отрывается от держателя и начинает ускоренно двигаться в направлении движения снаряда. Снаряд частично или полностью пробивает элемент 1 и вместе с ним врезается в держатель 4, выполненный в виде тонкого листа из достаточно мягкого материала. Держатель поэтому легко пробивается, снаряд начинает внедряться в защитный элемент 3 второго ряда, а элемент 1 в ударе передает ему почти всю свою кинетическую энергию. Поэтому элемент 3 с самого начала имеет большую чем элемент 1 скорость, вследствие чего он, несмотря на большую массу, дольше взаимодействует со снарядом и последний передает ему больше кинетической энергии. Далее снаряд и защитный элемент 3 воздействуют на защитный элемент 5 третьего ряда и описанным выше способом происходит передача кинетической энергии снаряда элементу 5, а затем и защитному элементу 9 -кинетическая энергия последнего распределяется по большой площади и легко гасится.

Описанная многослойная инерционная защита также может применяться как накладная броня, например, для усиления бронезащиты боевых машин.

Секцию многослойной инерционной защиты, изображенной на фиг.2, предпочтительно применять для защиты от пуль и осколков. При попадании пули в первый защитный элемент он начинает прогибаться, а его концы выходить из держателя. Так как пуля имеет большую скорость, то этот прогиб не велик - кинетическая энергия пули гасится в основном за счет силы сопротивления защитного элемента пробитию. Частично пробив первый защитный элемент пуля начинает воздействовать на второй, и в это же время в него ударяется и передает часть своей кинетической энергии первый элемент. Далее все они продолжают движение вместе, во время которого кинетическая энергия пули частью тратится на пробитие, частью на приращение кинетической энергии защитных элементов. Пуля уже несколько снизила свою скорость, а второй защитный элемент с самого начала прирастил свою скорость за счет кинетической энергии второго элемента, поэтому относительная доля энергии пули, идущей на приращение кинетической энергии защитных элементов, возрастет. По этой же причине будет возрастать путь, пройденный защитным элементом до полного его пробития. Еще больше относительной энергии пули будет расходоваться на приращение кинетической энергии третьего и последующих защитных элементов, и еще больший путь они пройдут до полного пробития. Поэтому для того, чтобы как можно больше кинетической энергии пули тратилось на повышение кинетической энергии защитных элементов, необходимо увеличивать зазор между последующими рядами, начиная от зазора между первым и вторым рядами защитных элементов.

Многослойная инерционная защита с возрастающими зазорами между рядами защитных элементов может применяться и для противодействия более мощным средствам поражения. Для этого необходимо использовать элементы из более толстых пластин, которые могут крепиться как на фиг.1, элемент 9 крепится на держателе, выполненном в виде рамки 8.

Часто целесообразно использовать многослойную инерционную защиту, где и отношение массы отдельного защитного элемента к его способности противостоять пробивающему действию поражающего фактора возрастало от первого к каждому последующему ряду, и возрастал зазор между рядами, начиная от зазора между первым и вторым рядом защитных элементов. На фиг.1 показана многослойная инерционная защита, где используется этот принцип - и увеличивается масса защитного элемента, и увеличивается зазор между вторым рядом с элементами 3 и третьим рядом с элементами 5 по сравнению с зазором между первым и вторым рядами, а также зазор между третьим и четвертым рядом с защитным элементом 9 по сравнению с зазором между вторым и третьим.

Чтобы не допустить проникновение средств поражения в зазоры между защитными элементами, эти зазоры не должны больше 1/5 длины элемента. Например, зазор между двумя смежными элементами 5 (фиг.1) третьего ряда не должен быть больше 1/5 размера сечения элемента.

Крепление защитных элементов 1 (фиг.3) на держателе 2, представляющем лист, с зазором с помощью бобышек или брусков 10 в ряде случаев улучшает эффективность защиты, особенно при использовании кумулятивных зарядов. Здесь могут применяться и другие методы образования зазора, например, С-образные защитные элементы (с загнутыми краями).

Если вместо гомогенных защитных элементов 1 (фиг.1 и 3) первого ряда или элементов 3 второго ряда использовать секции многослойной инерционной защиты, аналогичные изображенным на фиг.1...3, то можно заметно снизить массу защиты или повысить ее эффективность.

Сопротивляемость многослойной инерционной защиты воздействию поражающих факторов заметно увеличится, если часть или все защитные элементы 1, 3, 5 и 9 крепить к держателям только одной стороной, или преимущественно одной стороной, скажем, верхнюю часть элемента крепить сварочным швом на всю ее длину, нижнюю - на десятую часть длины. При попадании снаряда, например, в середину защитного элемента 1 последний повернется, при ударе в защитный элемент 3 следующего ряда нижней частью он будет стремиться занять прежнее положение, поворачивая при этом снаряд, в результате или будет тратиться дополнительная энергия на пробитие в элементе 1 овального отверстия, или снаряд, особенно подкалиберный длиной 5...10 калибров, сломается.

Упругие прокладки 11 и 13 (фиг.3) гасят остаточную кинетическую энергию снаряда и энергию защитных элементов 5 и 9. Кроме того, они позволяют секции инерционной защиты после попадания снаряда в значительной мере сохранить функциональные возможности, так как прокладки возвращают защитные элементы 5 и 9 на прежнее место. Упругие прокладки могут заполнять весь зазор между рядами элементов (13) или часть его (10), они могут изготавливаться из губчатого материала типа поролона, а для защиты, на которую могут воздействовать кумулятивные заряды, - из проволочной путанки. В последнем случае могут также использоваться различного рода пружины. Между первым и вторым рядами с защитными элементами 1 и 3, а также между вторым и третьим с элементами 3 и 5 прокладки устанавливать не нужно - они только ухудшают эффективность защиты.

Расчеты показывают, что многослойная инерционная защита по сравнению с гомогенной броней, выполненной из такого же материала, при одинаковом уровне защиты в 1,5...5 раза легче.

Источники информации

1. Патент РФ RU 2116607.

2. Патент РФ RU 2112200.

Изобретение относится к области защиты боевых машин, транспортных средств, грузов и индивидуальных средств защиты человека от средств поражения - бронебойных и подкалиберных снарядов, гранат, мин, пуль и осколков. Предложена многослойная инерционная защита, включающая не менее двух рядов защитных элементов, закрепленных с зазором между рядами на или в держателях так, чтобы при воздействии на них средства поражения они отрывались от держателей. Защитные элементы установлены так, что отношение массы отдельного защитного элемента к его способности противостоять пробивающему действию поражающего фактора возрастает от первого к каждому последующему ряду и/или возрастает зазор между рядами, начиная от зазора между первым и вторым рядом. В частном случае, держатель может представлять собой лист. Защитные элементы одного или нескольких рядов могут быть многослойными. Предложенная инерционная защита может включать более трех рядов защитных элементов, при этом в зазорах между рядами, начиная с зазора между третьим и четвертым рядом, могут быть установлены упругие прокладки. Техническим результатом изобретения является повышение защитных свойств и снижение массы. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Многослойная инерционная защита, включающая не менее двух рядов защитных элементов, закрепленных с зазором между рядами на или в держателях так, чтобы при воздействии на них средства поражения они отрывались от держателей, отличающаяся тем, что защитные элементы установлены так, что отношение массы отдельного защитного элемента к его способности противостоять пробивающему действию поражающего фактора возрастает от первого к каждому последующему ряду и/или возрастает зазор между рядами, начиная от зазора между первым и вторым рядом.2. Многослойная инерционная защита по п.1, отличающаяся тем, что не менее одного ряда защитных элементов закреплено с зазором на держателе, представляющем собой лист.3. Многослойная инерционная защита по п.1 или 2, отличающаяся тем, что защитные элементы одного или нескольких рядов представляют собой многослойные элементы.4. Многослойная инерционная защита по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что защитные элементы одного или нескольких рядов крепятся на или в держателях преимущественно одной стороной.5. Многослойная инерционная защита по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она включает более трех рядов защитных элементов, при этом в зазорах между всеми или частью рядов, начиная с зазора между третьим и четвертым рядом, установлены упругие прокладки.