СПОСОБ ЗАЩИТЫ БРОНЕТЕХНИКИ И СООРУЖЕНИЙ ОТ КУМУЛЯТИВНОЙ СТРУИ Российский патент 2008 года по МПК F41H5/02 

Область применения

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению непробиваемых кумулятивной струей современных подвижных и стационарных средств специального назначения [F41H 5/00].

Уровень техники

Известен многослойный пулезащитный материал (заявка Франции № 2573193, F41Н 5/04, В32В 27/14, 7/02, опубл. 16.05.1986 г.), имеющий подложку из материала, плотность которого значительно меньше плотности железа. Подложка покрыта отдельными твердыми элементами, расположенными в один или несколько слоев. Твердые элементы со всех сторон залиты слоем синтетической смолы, которая прочно сцепляется с подложкой. Недостаток технического решения состоит в низкой живучести защиты из-за невысокой прочности синтетической смолы, связанной с возможным отслаиванием твердых элементов на площади, значительно большей площади контакта пули с защитой. Известна пассивная броневая защита против боеприпасов со стальным сердечником (заявка ФРГ №3716055, F41Н 5/04, опубл. 01.12.1988 г.), предназначенная для защиты от подкалиберных оперенных снарядов. Броневая защита содержит треугольные пластины из керамики, заделанные донной и боковой частями в упругий слой. Пластины имеют средства для геометрического замыкания в виде цапф и пазов. Недостаток технического решения состоит в невысокой живучести броневой защиты, так как при воздействии снарядов сильно повреждаются пластины, находящиеся по соседству с местом удара. Последующее воздействие снаряда в эти зоны может привести к пробитию броневой защиты.

Из уровня техники известна броня для защиты от бронебойного снаряда (заявка Франции № 2703444, F41Н 5/013, 5/04, опубл. 23.03.1994 г.). Она выполнена следующим образом. Конструкция состоит из матрицы и твердых включений в ней. Материал матрицы выбран вязким, а включения представляют собой пластины из твердого материала. Включения расположены в матрице рядами, причем тыльная поверхность пластин предыдущих рядов соприкасается с лицевой поверхностью последующих. Боковые поверхности пластин всех рядов контактируют с материалом матрицы. Кроме того, с материалом матрицы контактируют и тыльные поверхности пластин последнего (нижнего) ряда. Лицевая поверхность первого слоя пластин является открытой, т.е. она не контактирует ни с материалом матрицы, ни с поверхностями других пластин.

Такое решение имеет недостатки, заключающиеся в снижении его стойкости к воздействию кумулятивной струи из-за наличия уязвимых мест в виде отсутствия перекрытия стыков и снижении защитных свойств из-за отсутствия контакта пластин с вязким материалом матрицы со всех сторон, так как при этом не обеспечивается их всестороннего сжатия и присутствуют краевые эффекты.

Из уровня техники известен патент РФ № 2256144 на броневую защиту, содержащую матрицу из вязкого материала и включения в виде отдельных пластин из твердого материала, расположенных в несколько слоев, отличающуюся тем, что пластины из твердого материала каждого слоя установлены с перекрытием стыков следующего слоя и при этом каждая пластина со всех сторон контактирует с материалом матрицы, а толщина материала матрицы между отдельными слоями пластин и между отдельными пластинами из твердого материала составляет от 0,8 до 3,0 толщин пластин.

Недостаток технического решения состоит в низкой живучести защиты и невозможности противостоять кумулятивной струе большой силы.

Наиболее близким является патент DE3938741 на броню, состоящую из выстроенных в ряд геометрических тел так, что они входят в контакт друг с другом. Тела могут быть выполнены в форме эллипсоида, шара, многогранника. Каждый шар одного слоя помещен в отверстие между двумя шарами смежного слоя. При поражении брони кумулятивной струей последняя частично отклоняется из-за поверхностной формы тел.

Недостаток технического решения состоит в низкой живучести защиты и невозможности противостоять кумулятивной струе большой силы.

Также наиболее близким является патент РФ № 2116607 на пулезащитную гибкую конструкцию, содержащую защитные элементы, расположенные в материале основы, выполненные в виде деталей из твердого материала с отражающей стороной, обращенной наружу, отличающуюся тем, что основы выполнены из упругого материала, а защитные элементы жестко не связаны между собой и расположены в материале основы в несколько слоев с перекрытием промежутков между элементами в слое последующими слоями защитных элементов, при этом отражающая сторона защитного элемента выполнена в виде цилиндрической поверхности или комбинаций цилиндрических поверхностей.

Недостаток технического решения состоит в низкой живучести защиты и невозможности противостоять кумулятивной струе большой силы.

Также наиболее близким является патент РФ №2015489 на бронежилет, содержащий нагрудник, выполненный из алюминиевой подкладки и керамической накладки, отличающийся тем, что он снабжен отражающими элементами, причем наружная поверхность керамической накладки выполнена с расположенными в шахматном порядке ячейками в виде вогнутой полусферы, в которой зафиксированы отражающие элементы, причем последние выполнены с одной стороны в виде выпуклой полусферы, а с другой - в виде конуса, а между ячейками и отражающими элементами размещен фиксирующий материал.

Недостаток технического решения состоит в низкой живучести защиты и невозможности противостоять кумулятивной струе большой силы.

Задачей заявляемой броневой защиты является создание конструкции, надежно защищающей объект от воздействия кумулятивных струй современных средств поражения и сохраняющей длительную живучесть.

Технический результат выражается в повышении стойкости к воздействию кумулятивной струи за счет отклонения струи и замещения пробоины, разделения струи на несколько отрезков меньшей длины, расходящихся от основного направления кумулятивной струи, и перекрытия пробоины.

Достижение результата

Технический результат достигается за счет того, что перед основной броней защищаемого объекта размещают не менее одного слоя вращающихся элементов, выполненных в форме цилиндра или шара, причем размер вращающегося элемента выбирают таким образом, чтобы он в несколько раз превосходил диаметр отверстия, создаваемого кумулятивной струей в материале вращающегося элемента, а сам вращающийся элемент помещают в жесткую оболочку, обеспечивающую свободное вращение элемента вне зависимости от стороннего воздействия.

Зазор между оболочкой и вращающимся элементом делают минимально возможным.

Вращающийся элемент выполняют из материала, обладающего свойствами, исключающими его разламывание и растрескивание при прохождении струи через него.

Между оболочкой и вращающимся элементом размещают слой смазки.

Промежутки между вращающимися элементами заполняют сыпучим или твердым материалом.

Снаружи вращающиеся элементы помещают в преграду из противопульной и противоосколочной брони или сетки.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показан принцип прохождения кумулятивной струи через одиночный вращающийся элемент, где 1 - вращающийся элемент, 2 - наполнение (жидкость или сыпучий материал), 3 - поток кумулятивной струи, 4 - хвостовая часть потока кумулятивной струи (на чертеже не показана оболочка вращающихся элементов); на Фиг.2 показан принцип прохождения кумулятивной струи через несколько слоев вращающихся элементов, где 5 - слои основной брони (на чертеже не показана оболочка); на Фиг.3 показано конструктивное устройство вращающегося элемента, где 6 - оболочка, 7 - зазор между вращающимся элементов и его оболочкой, в котором может быть слой смазки.

Сущность изобретения

Перед основной броней защищаемого объекта (5) (см. Фиг.2) размещают не менее одного слоя вращающихся элементов (1), выполненных в форме цилиндра или шара.

Размер вращающегося элемента выбирают таким образом, чтобы он в несколько раз превосходил диаметр отверстия, создаваемого кумулятивной струей (3) в материале вращающегося элемента (1).

Предпочтительно, чтобы диаметр элементов выбирался от 50 мм и более.

Вращающийся элемент (1) может быть выполнен из любого материала (керамики, стали), обладающего свойствами, исключающими его разламывание и растрескивание при прохождении головной части струи через него.

Вращающийся элемент (см. Фиг.3) помещают в жесткую оболочку (6), которая обеспечивает свободное вращение элемента (1) в независимости от внешних сил, в том числе от воздействия других элементов и конструкций. Оболочка (6) также должна обладать свойствами выдерживать прохождение струи (3) и не приводить к заклиниванию вращающегося элемента.

Между оболочкой (6) и вращающимся элементом (1) может быть размещен слой смазки (7) (см. Фиг.3).

Укладка вращающихся элементов должна быть плотной как внутри слоя, так и между слоями, т.е. размер пустот должен быть минимальным.

Вращающиеся элементы могут быть различных размеров (диаметров).

Форма корпуса вращающегося элемента может отличаться от формы вращающегося элемента (например, шар или правильный многогранник).

Пространство между корпусами вращающихся элементов может быть заполнено твердым, сыпучими материалом или ничем не заполнено (2) (см. Фиг.1, Фиг.2).

Снаружи элементы могут быть помещены в оболочку из противопульной брони или сетки. В последнем случае пространство между элементами ничем не заполняется.

Принцип действия способа

При прохождении фронта кумулятивной струи (3) (см. Фиг.1(а, б). Фиг.2(а, б)) через вращающийся элемент (1) из-за давления, оказываемого фронтом струи на поверхность элемента, последний, помимо свойства отражать кумулятивную струю, присущего известным аналогам, приобретает вращательное движение вокруг своей оси.

После прохождения фронта струи (см. Фиг.1(в), Фиг.2(в)) вращающийся элемент (1) продолжит вращательное движение по инерции, отклоняя и рассеивая «хвостовую» часть струи (4) (длина которой может быть больше 1 метра).

При прохождении струи (3) через несколько элементов каждый из них отклонит струю в своем направлении. Происходит разделение струи на несколько отрезков меньшей длины, расходящихся от основного направления кумулятивной струи.

При размещении вращающихся элементов в твердом или сыпучем материале после прохождения струи элементы перекрывают канал, пробитый струей, и препятствуют проникновению ударной волны вовнутрь защищаемого объекта.

Вращение вращающегося элемента не начнется, только если центр кумулятивной струи пройдет через центр тяжести вращающегося элемента (для шара, для цилиндра через ось), что крайне маловероятно даже для однослойного размещения вращающихся элементов.

Один слой вращающихся элементов оставляет не защищенные зоны.

Поэтому для перекрытия этих зон размещаются дополнительные слои таким образом, чтобы при любой траектории кумулятивной струи она задевала несколько вращающихся элементов. Прохождение центра кумулятивной струи через центры нескольких вращающихся элементов практически невозможно.

Изобретение относится к способам изготовления непробиваемых кумулятивной струей подвижных и стационарных сооружений и бронетехники. Способ заключается в том, что перед основной броней защищаемого объекта размещают не менее одного слоя вращающихся элементов, выполненных в форме цилиндра или шара, причем размер вращающегося элемента выбирают таким образом, чтобы он в несколько раз превосходил диаметр отверстия, создаваемого кумулятивной струей в материале вращающегося элемента, а сам вращающийся элемент помещают в жесткую оболочку, обеспечивающую свободное вращение элемента вне зависимости от стороннего воздействия. Повышается стойкость к воздействию кумулятивной струи. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ защиты бронетехники и сооружений от кумулятивной струи, включающий использование основной брони, отличающийся тем, что перед слоем основной брони защищаемого объекта размещают не менее одного слоя вращающихся элементов, выполненных в форме цилиндра или шара, причем размер вращающегося элемента выбирают таким образом, чтобы он в несколько раз превосходил диаметр отверстия, создаваемого кумулятивной струей в материале вращающегося элемента, при этом вращающийся элемент помещают с зазором в жесткую оболочку, обеспечивающую свободное вращение элемента, независимо от стороннего воздействия.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вращающий элемент помещают в оболочку с минимально возможным зазором.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вращающийся элемент выполняют из материала, обладающего свойствами, исключающими его разламывание и растрескивание, при прохождении через него кумулятивной струи.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что между оболочкой и вращающимся элементом размещают слой смазки.5. Способ по любому из пп.1, 3 или 4, отличающийся тем, что промежутки между вращающимися элементами заполняют сыпучим или твердым материалом.6. Способ по любому из пп.1, 3 или 4, отличающийся тем, что вращающиеся элементы помещают в противопульную и противоосколочную броню или сетку.