Способ повышения стойкости брони против воздействия кинетических снарядов Российский патент 2020 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.

Для повышения стойкости брони к воздействию снарядов ее изготавливают многослойной.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является "Конструкция защитной стенки для бронированной машины" (Патент ФРГ DE 3226476, 14.07.88 г. Конструкция защитной стенки для бронированной машины). 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 то, что при пробитии снарядом броневой защиты в за броневом пространстве при выходе снаряда появляется множество осколков брони откольного типа, которые образуются из наружного слоя защиты при выходе на тыльную поверхность преграды ударных волн, сопровождающих движение снаряда с высокой скоростью.

В соответствии с предлагаемым техническим решением, с целью исключения появления осколков откольного типа на тыльной стороне защиты, последний слой такой защиты выполняют из бериллия. Этот металл обладает уникальными свойствами по прочности, и, главное, скорость упругих волн в нем составляет 12600 м/с. Это свойство металла будет защищать преграду от образования в ней ударных волн при воздействии снарядами со скоростью движения менее 12600 м/с. Ударные волны, как известно, возникают в среде, при движении в ней тела со скоростью более скорости упругих волн. Большинство известных артиллерийских снарядов имеют скорости намного меньше этой величины. Даже кумулятивные струи, пройдя определенный путь по броневой преграде, имеют скорость менее 12000 м/с.

Автором проведен теоретический анализ причин возникновения ударных волн при взаимодействии кинетических снарядов с броней. Показаны моменты взаимодействия различных снарядов с броней и представлено описание возникновения таких волн. Результаты этого анализа приведены ниже.

В соответствии с идеологией процесса бронепробития, изложенной автором в работе (Кузнецов Н.С. К вопросу модернизации бронебойных подкалиберных снарядов //Боеприпасы. - 2017. - №1. - с. 22-34), при ударе кинетического снаряда по броне в зоне носовой части снаряда в процессе соударения (в зоне сжатия материала снаряда и брони) образуется жидко-паровая смесь металлов из-за превращения энергии сжатой зоны в тепловую энергию.

Согласно известных литературных данных скорость упругих волн в такой жидко-паровой смеси значительно ниже скорости упругих волн в твердом металле снаряда и брони (менее 1000 м/с).

Движение снаряда в такой жидко-паровой смеси со скоростью более 1000 м/с будет сопровождаться образованием ударных волн в этой жидко-паровой среде (выполняется условие превышения скоростью тела скорости упругих волн в среде). Причем ударные волны будут распространяться со скоростью упругих волн самой легкой фазы, т.е. пара, скорость упругих волн в котором близка к скорости звука в воздухе. Эти факты (о скорости ударных волн жидко-газовых смесей) подтверждены экспериментально авторами работы (А.А. Жилин, А.В. Федоров. ОТРАЖЕНИЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ОТ ЖЕСТКОЙ СТЕНКИ В СМЕСИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА И ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ //Физика горения и взрыва. - 2000. - т. 36. - №4. - с. 97-108).

Жидко-паровая смесь материала снаряда и мишени образуется за счет сжатия и разряжения материала в зоне соударения и выделении при этом тепловой энергии достаточной для расплавления этой зоны. Такое явление будет наблюдаться, например, при ударе высокоскоростной кумулятивной струи по броне. В этом случае, в зоне движения снаряда по жидко-паровой среде, в последней будут возникать ударная волна в виде конуса (сферы) с вершиной в носовой части снаряда, за счет превышения скоростью снаряда скорости распространения упругих волн в среде пара (скорость близка к скорости звука в воздухе). А высокоскоростное перемещение самой жидко-паровой смеси по материалу мишени со скоростью превышающей скорость упругих волн в материале брони, также будет создавать в материале брони ударные волны в виде конуса в вершине расплава.

В случае взаимодействия бронебойного подкалиберного снаряда с броней будет наблюдаться только один вид ударной волны, а именно, ударная волна от процесса движения снаряда в жидко-паровой смеси. Второго вида ударной волны не возникает, так как скорость движения зоны жидко-паровой смеси в этом случае определяется скоростью движения снаряда. А так как скорость движения такого снаряда ниже скорости упругих волн в броне, то ударные волны возникать не будут.

За зоной расплавленного металла в мишени и снаряде распространяются волны сжатия.

Объем сферической области жидко-газовой смеси будет определяться величиной теплоты, выделившейся в зоне соударения, за счет преобразования кинетической энергии массы сжатой зоны снаряда, имеющей скорость u и энергии электрического тока свободных электронов, содержащихся в этой массе, и двигающихся по инерции, после торможения сжатого участка. Радиусы сфер сжатия в материале снаряда r и материале мишени R будут разные и существенно зависят от физико-механических свойств этих материалов.

Наличие ударных волн в броне в зоне движения снаряда оказывает существенное влияние на процесс бронепробития. А именно, в зонах выхода снаряда на тыльную поверхность брони под действием ударной волны будет происходить откол кусков брони по линиям сжатия и разряжения ударной волны. Отколы брони в за броневом пространстве регистрируются всегда при сквозном пробитии брони кумулятивной струей. Для защиты за броневого пространства от таких осколков необходимо на внутренней поверхности брони устанавливать материал, в котором скорость распространения упругих волн выше скорости кумулятивной струи.

В качестве такого материала предлагается использовать бериллий. Скорость звука в бериллии составляет 12600 м/с.

Таким образом, предложенный способ повышения стойкости брони против воздействия кинетических снарядов, при его реализации позволит защитить за броневое пространство от осколков откольного типа.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию промышленной применимости.

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. Для повышения стойкости брони к воздействию снарядов ее изготавливают многослойной. В соответствии с предлагаемым техническим решением, с целью исключения появления осколков откольного типа на тыльной стороне защиты, последний слой такой защиты выполняют из бериллия. Этот металл обладает уникальными свойствами по прочности, и, главное, скорость упругих волн в нем составляет 12600 м/с. Это свойство металла будет защищать преграду от образования в ней ударных волн при воздействии снарядами со скоростью движения менее 12600 м/с. Ударные волны, как известно, возникают в среде, при движении в ней тела со скоростью более скорости упругих волн. Большинство известных артиллерийских снарядов имеют скорости намного меньше этой величины.

Способ повышения стойкости многослойной бронепреграды воздействию бронебойных снарядов, заключающийся в том, что бронепреграду делают комбинированной, путем чередования слоев материала с различными свойствами по толщине бронепреграды, отличающийся тем, что для защиты заброневого пространства бронепреграды от осколков откольного типа на внутренней поверхности брони устанавливают материал, в котором скорость распространения упругих волн выше скорости снаряда и скорости ударных волн в бронепреграде.