Динамическая защита
Динами́ческая защи́та, ДЗ (англ. Reactive armour - реактивная броня) — разновидность брони танка.
С ростом могущества противотанковых средств (ПТС) стало ясно, что пассивными методами обеспечить защиту бронемашин практически невозможно. Поэтому для этой цели необходимо использовать внешние источники энергии. Такими источниками могут служить взрывчатые вещества (ВВ), электрическая энергия, энергия, вырабатываемая в ходе реакций химически активных веществ. Существует много различных видов устройств, реализующий принцип динамического воздействия на ПТС, отличающиеся вариантами исполнения, используемыми источниками энергии и способами воздействия на ПТС.
В отечественной и зарубежной литературе принят ряд терминов для обозначения данных устройств, такие как «реактивная броня», «динамическая защита», «взрывная реактивная броня» и ряд других, которые могут наиболее полно характеризовать один из типов защитных устройств, использующих внешние источники энергии для воздействия на ПТС, однако для характеристики всего спектра устройств в целом, отечественными специалистами принят термин защитные устройства динамического типа (ЗУДТ), который и будет использован далее. Каждый из вариантов воплощения данных устройств обладает комбинацией положительных и отрицательных качеств. К основным качествам, характеризующим то или иное ЗУДТ можно отнести диапазон ПТС, защиту от которых осуществляет данное устройство, эффективность воздействия на различные типы ПТС, массогабаритные и эксплуатационных характеристики, возможность установки на машины легкой категории по массе (ЛБМ).
К основным отличительным качествам, характеризующим конструктивные особенности определенного типа ЗУДТ можно отнести их классификацию по способу активации, использования энергии, по способу воздействия на атакующий ПТС.
В целом, основные известные на данный момент ЗУДТ по типу использованной энергии можно разделить на ЗУДТ взрывного (ВВ), невзрывного (электрическая энергия или энергия, образуемая в результате химических процессов). По способу активации на активирующиеся самостоятельно и несамоактивирующиеся, а также их подвиды. По факторам воздействия ЗУДТ разделяются на использующие метаемые с помощью ВВ или другого источника энергии пластины, электромагнитное воздействие, а также ряд других принципов.
Содержание
ЗУДТ взрывного действия
Подобный механизм действия ЗУДТ реализован в серийных комплексах, которые можно условно отнести к первому поколению - «Контакт-1» и «Блайзер». Воздействие на кумулятивную струю с помощью металлических пластин, пересекающих траекторию струи, приводит к распылению и дестабилизации струи за счет постоянного воздействия пластин, при этом основным процессом в разрушении струи является распыления, сопровождающийся диспергированием части ее материала до пылевидного состояния. Для обеспечения метания пластин применен плоский заряд ВВ, который инициируется самой струёй.
ДЗ состоит из металлических контейнеров, содержащих один или несколько (как правило - два) элементов ДЗ. Элемент динамической защиты (ЭДЗ) состоит из двух металлических пластин и тонкого слоя взрывчатого вещества (ВВ), расположенного между ними. При пробитии слоя ВВ кумулятивной струей, он инициирует, энергия взрыва ВВ придает пластинам ЭДЗ высокую скорость разлета. Расположенные под углом к кумулятивной струе пластины разлетаясь, взаимодействуют с ней, в результате чего происходит следующее:
- кумулятивная струя многократно пробивает тонкую пластину, которая во время своего движения подставляет струе еще непробитые участки. Таким образом большая часть энергии струи уходит на пробитие все новых участков тонкой броневой пластины;
- пластина, двигаясь под углом к кумулятивной струе, бьет по ней и дестабилизирует поток струи, распыляет ее, чем еще больше увеличивает эффект противодействия.
Противокумулятивные комплексы первого поколения
Комплексы первого поколения «Контакт-1» и «Блайзер» были реализованы в навесном варианте. Установка ЗУДТ была осуществлена по двухрядной плосконаправленной схеме, таким образом, чтобы добиться больших углов, при которых взаимодействие пластин с кумулятивной струей будет наиболее эффективным. Это объясняется тем, что эффективность воздействия на кумулятивную струю ЗУДТ с использованием метаемых платин зависит от угла соударения кумулятивной струи с ними. При углах встречи (угол отсчитывается от нормали к поверхности контейнера) 50-70 град. достигается наибольшая эффективность воздействия движения металлических пластин контейнера на кумулятивную струю.
Универсальные ЗУДТ
Как известно, ЗУДТ, которые условно можно отнести к перовому поколению, обладали только противокумулятивными свойствами. Для эффективного воздействия на кинетический снаряд масса движущегося материала металлических пластин в процессе функционирования ЗУДТ должна быть в 4-10 раз больше, чем для кумулятивной струи. Первые образцы устройств способных обеспечивающие защиту от БОПС/БПС была разработана и испытана в конце 60-х годов, в тот период от установки ВДЗ на отечественные танки воздержались, видимо причиной послужила и так достаточная защита поступивших тогда в серийное производство танков Т-64. Однако в 60-70-е годы БОПС не являлись основной угрозой для отечественных танков. В начале 80-х годов началось все более широкое распространение оперенных бронебойных подкалиберных снарядов, характеристики которых возрастали, возникла необходимость оснащения отечественных танков ЗУДТ обеспечивающих защиту от этой угрозы.
ЗУДТ кумулятивного действия
Среди таких разработок можно выделить украинские ЗУДТ типа ХСЧКВ-19/34, их особенностью является применение в нового для существующих серийных устройств принципа воздействия на атакующие боеприпасы при помощи кумулятивной струй и продуктов взрыва удлиненных кумулятивных зарядов (т.н. «кумулятивных ножей»). «Кумулятивные ножи» разрушают и дестабилизируют атакующий кинетический боеприпас или кумулятивную струю. В результате удалось добиться значительного роста эффективности по сравнению с существующими типами защитных устройств.
Кумулятивная защита «Нож»
Разработкой комплекса занялись ведущие предприятия в Украине – СКТБ ИПП НАНУ совместно с ГП БЦКТ «МИКРОТЕК», НИЦ «Материалообработка взрывом» ИЭС им. Патона НАНУ и ХКБМ им. Морозова. В 2003 году, после всесторонних испытаний с применением современных отечественных и зарубежных противотанковых средств комплекс был принят на вооружение Украинской армии.
Особенностью комплекса модульной защиты «Нож» является применение в нем абсолютно нового для серийных ЭДЗ принципа воздействия на атакующие боеприпасы при помощи кумулятивной струй и продуктов взрыва удлиненных кумулятивных зарядов (т.н. «кумулятивных ножей»), которые разрушают и дестабилизируют атакующий кинетический боеприпас или кумулятивную струю. В результате этого удалось добиться роста эффективности комплекса по сравнению с ВДЗ «Контакт-5» в целом в 2-3 раза.
Сама идея применения подобного принципа возникла намного раньше, в конце 80-х годов и прорабатывалась специалистами НИИ Стали, были проведены экспериментальные разработки в этой области, однако, положительного результата они не дали и от работ отказались.
Работоспособный комплекс, реализующий данный принцип, был принят на вооружение лишь десятилетия спустя, украинскими специалистами, благодаря применению новейших технологий при изготовлении взрывчатого вещества и расчетов в области оптимизации геометрии профиля заряда и их взаимного расположения, которое обеспечивает при детонации формирование плоских кумулятивных струй с оптимальными для противодействия ПТС параметрами.
На фото слева место попадания БОПС 3БМ22 «Заколка» по стальной бронеплите, справа – попадание в ту же плиту, защищенную динамической защитой типа «НОЖ». При средней бронепробиваемости (на Д=2000м.) в пределах 400 мм снаряд оставил на плите лишь небольшую выбоину.
Принцип работы ДЗ «Нож»
При подлете средства поражения его кумулятивная струя (кинетический снаряд, ударное ядро) начинает воздействовать на один из основных удлиненных зарядов, который, сработав, начинает влиять на средство поражения.
При этом разлет продуктов детонации сопровождается распространением волн разряжения, которые идут от внешней поверхности заряда к его центру. Эти волны представляют собой дуги кругов. При пересечении волн разряжения, которые идут от кумулятивной выемки и цилиндрической оболочки (облицовка заряда), образуется граница, которая разделяет заряд на две части. Та часть взрывного вещества, что расположенное ближе к кумулятивной выемке (активная масса заряда), будет обеспечивать формирование кумулятивной струи основного удлиненного цилиндрического заряда. Часть заряда, что осталась, обуславливает разлет продуктов детонации (а также, цилиндрической оболочки) в противоположный от кумулятивной струи сторона.
Схема работы кумулятивной защиты
Вместе с продуктами детонации заряда, кумулятивная струя, будет влиять на средство поражения, разрушая его на отдельные фрагменты и отклоняя его от первоначальной траектории полета. Заряды срабатывают последовательно под влиянием дополнительных удлиненных зарядов, обеспечивает последовательное воздействие на средство поражения.
ЗУДТ невзрывного действия
Конструкции невзрывной противокумулятивной динамической защиты, содержат вместо слоя ВВ между наружными инертными слоями материала с большой плотностью, внутренний слой инертного в химическом отношении материала, именуемого "наполнителем", такого, например, как пластмасса, резина, парафин, или смеси на их основе. При проникании КС через "невзрывной" элемент в наполнителе формируется расходящаяся ударная волна (УВ), под воздействием которой осуществляется ускорение материала наружных слоев, окружающих место попадания КС. Из-за быстрого снижения давления в УВ (затухания УВ) ускорение внешних слоев локализовано в близи места попадания. Несмотря на ограничение размеров зоны, в которой происходит ускоренное движение внешних слоев ЭДЗ с инертным наполнителем, уменьшение глубины бронепробивного действия за счет разрушения высокоскоростной части КС может доходить до 65-70%.
ЗУДТ гидродинамического типа
Рассредоточение ВВ в виде гранул с сферической или полусферической формой в полимерном наполнителе позволит увеличить время функционирования ЗУДТ и вместе с тем снизит время одновременно срабатывающих устройств.
ЗУДТ электрического действия
Работа над электромагнитной электротермохимической защиты защитой началась в СССР в институте гидродинамики имени Лаврентьева в конце в послевоенный период, с 1970-х годов исследования про¬водилась в США в "Максвелл лабораториз" и франко-германском научно-исследовательском институт, а также ряде других организаций. Активно разработки ведутся и в наши дни.
В обычном случае, электромагнитная броня имеет две расставленные на довольно большом расстоянии пластины, одна из которых соединена с конденса¬торной батареей высокого напряже¬ния, а другая заземлена. Ко¬гда при ударе кумулятивная струя пробивает пластины, она действует между ними как замыкатель и ини¬циирует разряд электрической энер¬гии, который вызывает большой импульс тока в ней. Это создает магнитомеханические неустойчивости в струе, что приводит к ее разрушению и резко снижает ее пробивную способность. Электромагнитная броня предназначена для защиты против сердеч¬ников подкалиберных снарядов, а также против кумулятивных струй. Как и в случае с кумулятивной струёй, прохождение через сердечники очень больших электрических токов также вызывает нестабильности флуктуирования и расширения, что может привести к разрушению кинетических боеприпасов.
Сейчас существуют несколько подходов к созданию электромагнитной защиты: непосредственная электризация, электромагнитный пуск метательных пластин, электротермическая защита, основанная на пиролизации в плазму рабочего материала.
Они делятся по принципу активации на самоактивирующиеся (непосредственная электризация, электротермическая защита) и не самоактивирующиеся, которые воздействуют на атакующий боеприпас предварительно обнаружив его при помощи радара, матрицы или других внешних датчиков (Метательные пластины, «умная броня»). Существуют способы защиты, объединяющие несколько принципов.
Выводы
Как отмечается ряде публикаций, ЗУДТ имеют высокий потенциал совершенствования за счет оптимизации их конструкции, выбора рациональных параметров элемента, применение новых материалов и схем воздействия на атакующий ПТС. Также перспективным направлением является работа над ЗУДТ с применением элек¬тричества в качестве энергетического материала. Непосредственная электризация в высшей степени эффективна против кумулятивного удара, а электромагнитный пуск оборонительных элементов или исполнительных органов в настоящее время считается особенно перспективным для защиты от снарядов кинетического действия. В отличие от энергии ВВ, электрическая энергия имеет целый ряд преимуществ в плане управления ею, что и пытаются использовать разработчики защиты. Однако пока разработка упирается в отсутствие компактного источника-накопителя электроэнергии. Собственно, на создание такого источника и направлены основные усилия разработчиков электромагнитных способов защиты. Например, для обеспечения метания пластин, эффективных против современных БОПС, должна вырабатываться энергия около 1 МДж на пластину. С учетом эффективности (КПД) в 20 % пусковой системы пластин, это требует 5-МДж конденсаторной батареи. При современном уровне удельной энергии импульсных источников электропитания примерно 1МДж/м3, такой конденсатор займет 5 м3, что равно одной третьей части внутреннего объема танка.
- Автор: Andrei
