Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль.
Прогресс в создании высокоэффективных поражающих средств и определяемое им повышение требований к бронезащите обусловило создание многослойной комбинированной брони. Идеология комбинированной защиты заключается в сочетании нескольких слоев разнородных материалов с приоритетными свойствами, включающем фронтальный слой из особотвердых материалов и высокопрочный энергоемкий тыльный слой. В качестве материалов фронтального слоя используют керамику высшей категории твердости, при этом задача ее сводится к разрушению закаленного сердечника, вследствие напряжений, возникающих при их высокоскоростном взаимодействии. Тыльный удерживающий слой предназначен для погашения кинетической энергии и блокировки осколков, образующихся в результате ударного взаимодействия пули с керамикой.
Известны технические решения, предназначенные для защиты поверхностей, имеющих сложный геометрический рельеф, - патенты США №5972819 А, 26.10.1999; №6112635 А, 05.09.2000, №6203908 В1, 20.03.2001; патент РФ №2329455, 20.07.2008. Общим в этих решениях является использование в фронтальном высокотвердом слое малоразмерных керамических элементов, как правило, в виде тел вращения, наибольшее распространение среди которых получили элементы в виде цилиндров. При этом эффективность работы керамики повышают за счет использования выпуклых покатых торцов с одной или обеих сторон цилиндров. В этом случае при встрече поражающего средства с овальными поверхностями керамики действует механизм увода или сбивания пули с траектории полета, существенно затрудняющий работу по преодолению керамической преграды. Кроме того, использование в этом случае малоразмерной керамики обеспечивается более высокий по сравнению с плиточным вариантом уровень живучести за счет существенного уменьшения зоны поражения и весьма важная для практики частичная локальная ремонтопригодность конструкций.
Вместе с тем высокая эффективность работы многослойной брони определяется не только свойствами материалов основных слоев, но и условиями их взаимодействия при высокоскоростном ударе, в частности акустическим контактом керамического и тыльного слоев, обеспечивающим возможность частичной передачи упругой энергии в тыльную подложку.
Современные представления о механизме ударного взаимодействия бронебойного сердечника и комбинированной защиты состоят в следующем. На первоначальном этапе при встрече сердечника с броней внедрения его в керамику не происходит ввиду того, что последняя обладает существенно большей твердостью по сравнению с таковой у сердечника, далее происходит разрушение сердечника за счет генерирования в нем высоких напряжений, возникающих при торможении о керамическую преграду, и определяется сложными волновыми процессами, происходящими при этом. Степень разрушения сердечника в основном определяется временем взаимодействия до момента разрушения керамики, при этом акустический контакт между слоями играет ключевую роль в увеличении этого времени за счет частичной передачи упругой энергии в тыловой слой с последующим поглощением и рассеиванием ее.
Известно техническое решение, изложенное в патенте США №6497966 В2, 24.12.2002, где предложена многослойная композиция, состоящая из лицевого слоя, выполненного из керамики или сплава с твердостью выше 27 HRC, промежуточного слоя из сплавов с твердостью менее 27HRC и тыльного слоя из полимерного композиционного материала. При этом все слои скреплены между собой полимерным намоточным материалом.
По сути дела, в этом случае речь идет о двухслойной композиции разрушающего фронтального слоя, изготовленной из материалов, отличающихся по твердости. В рекомендациях авторов этого технического решения предлагается в менее твердом слое использовать углеродистые стали, при этом вопросы об энергетическом обмене фронтального и тыльного слоев не рассматриваются, а предложенный класс материалов не может по своим свойствам служить активным участником переноса упругой энергии в тыловой слой.
Решение вопросов взаимодействия фронтального и тыловых слоев предложено в патенте РФ №2329455, 20.07.2008, который по совокупности общих признаков является наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению и выбран в качестве прототипа. Авторы предлагают использование промежуточного слоя в виде воздушного зазора или упругого материала.
Однако предложенные решения обладают рядом существенных недостатков. Так, на начальном этапе взаимодействия с керамикой упругий волновой предвестник разрушения достигает тыльной поверхности ее и вызывает ее перемещение.
При схлопывании зазора удар внутренней поверхности керамики о подложку может вызывать досрочное разрушение керамики и, следовательно, ускоренное пробитие керамической преграды. Чтобы избежать этого, необходимо или существенно увеличивать толщину керамики, что приведет к неприемлемому увеличению массы брони, или увеличивать толщину зазора, что снизит эффективность защиты из-за раздельного (поэтапного) разрушения отдельных слоев.
Во втором варианте авторы прототипа предлагают поместить между слоями упругую прослойку, которая должна предохранить керамику от разрушения при ударе о тыльную броню. Однако из-за низкого характеристического импеданса упругого материала прослойка не сможет обеспечить акустического контакта слоев, что приведет к локализации энергии в хрупкой керамике и ее досрочному разрушению.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение бронестойкости комбинированной брони.
Техническим результатом изобретения является повышение бронестойкости комбинированной брони за счет увеличения плотности акустического контакта между слоями.
Недостатки прототипа можно устранить, если промежуточный слой будет выполнен из пластичного материала с определенными свойствами, обеспечивающего акустический контакт слоев и передачу упругой энергии в тыл. Вышеуказанное достигается если предел текучести промежуточного слоя составляет 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя.
При наличии промежуточного слоя, выполненного из пластичного материала с пределом текучести 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя, в процессе перемещения керамики под действием упругого волнового предвестника происходит устранение неплотностей и мелких зазоров в прилегающих слоях благодаря пластической деформации последнего. Кроме того, под действием волн напряжений возрастает его плотность, а следовательно, его характеристический импеданс. Все это в совокупности приводит к увеличению плотности акустического контакта между слоями и повышает долю энергии, передаваемой и рассеиваемой в тыльном слое. В результате, за счет наличия промежуточного слоя, выполненного из пластичного материала с пределом текучести 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя, энергия ударного взаимодействия распределяется по всем слоям комбинированной брони, при этом эффективность ее работы существенно возрастает, так как время взаимодействия до разрушения керамики повышается, что, в свою очередь, обеспечивает более полное разрушение высокотвердого сердечника.
Промежуточный слой с пределом текучести более 0,5 предела текучести тыльного слоя не обладает достаточной пластичностью и не приводит к желаемому результату.
Выполнение промежуточного слоя из пластичного материала с пределом текучести менее 0,05 от значения предела текучести материала тыльного слоя не приведет к желаемому результату, так как его выдавливание в процессе ударного взаимодействия происходит слишком интенсивно и описанное выше влияние на механику процессов взаимодействия не оказывается.
Предложенное техническое решение было опробовано в условиях испытательного центра НПО СМ г. Санкт-Петербург. Керамический слой в опытном образце 200×200 мм был изготовлен из корундовых цилиндров марки AJI-1 диаметром 14 мм и высотой 9,5 мм. Тыльный слой изготовили из броневой стали марки Ц-85 (предел текучести = 1600 МПа) толщиной 3 мм. Промежуточный слой изготовили из алюминиевой фольги марки АМЦ (предел текучести=120 МПа) толщиной 0,5 мм. Соотношение пределов текучести промежуточного и тыльного слоев составляет 0,075. Керамические цилиндры и все слои были склеены между собой полимерным связующим на основе полиуретана.
Результаты натурных испытаний показали, что предложенный вариант комбинированной бронезащиты имеет бронестойкость на 10-12% выше по сравнению с прототипом, где промежуточный слой выполнен из упругого материала.
Многослойная комбинированная броня, содержащая высокотвердый фронтальный слой из керамического блока или элементов, соединенных связующим в монолит, высокопрочный энергоемкий тыльный слой и промежуточный слой, отличающаяся тем, что промежуточный слой выполнен из пластичного материала, имеющего предел текучести 0,05-0,5 от предела текучести тыльного слоя.
Похожие патенты:
Изобретение относится к системам реактивной защиты для защиты неподвижных и движущихся объектов от поражающих элементов. Система неподвижно или подвижно установлена или может устанавливаться на обращенной к поражающему элементу (3) стороне подлежащего защите объекта (1) и содержит по меньшей мере одну расположенную под некоторым углом (2) наклона относительно направления поражающего элемента защитную поверхность (4).
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении броневых листов из (α+β)-титанового сплава. Способ изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава включает подготовку шихты, выплавку слитка состава, мас.%: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0,3-0,7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С; <0,05 N; <0,05 Н;<0,15 Si; <0,8 Ni; остальное - титан.
Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Способ установки стекол при бронировании автомобиля по первому варианту заключается в том, что бронированные стекла устанавливаются за штатными при помощи рамки, соединяемой с заходной частью стекла и повторяющей форму стекла, и крепежных элементов.
Изобретение относится к бронированным объектам, преимущественно к электрифицированным танкам с динамической (реактивной) броневой защитой. Бронированный объект содержит защитное устройство динамического типа, которое включает в себя элементы с корпусом и крышкой, установленные на части площади внешней поверхности объекта.
Группа изобретений относится к производству многослойных гибких броневых материалов для средств индивидуальной защиты. Способ противодействия многослойной брони движению пули, осколка заключается в том, что чередуют слои высокомодульных волокон с веществами, усиливающими противодействие, которые размещают в ячейках, образованных слоями высокомодульных волокон.
Изобретение относится к оборонной технике и предназначено для проведения испытаний лицевых металлических преград - основы гетерогенных защитных структур. Способ включает выстреливание бойков со скоростью, большей скорости удара, определение и замер глубины ударного внедрения бойка диаметром d в поверхность металла h (глубина каверны). При этом скорость удара больше или меньше ожидаемой минимальной скорости сплошных пробитий. Определение предельной (минимальной) скорости сплошных пробитий, выше которой получаются сплошные пробития, а ниже - только закономерные пробития, на фоне линейной зависимости малых значений глубины каверны h от скорости удара; преимущества квантованных скоростей удара; однозначных и малых двузначных квантовых чисел n для всех скоростей, на которых получены пробития или каверны увеличенной глубины. Достигается определение наличия и преимущества квантованных скоростей удара, а также повышение точности определения минимальной скорости сплошных пробитий. 4 ил.
Изобретение относится к военной технике, в частности к конструкции броневой защиты, предназначенной для противодействия кумулятивным боеприпасам. Динамическая защита содержит корпус, в котором расположены две параллельные металлические пластины, детонаторы, равномерно расположенные в зазоре между металлическими пластинами, датчики определения координат проникающей кумулятивной струи, закрепленные на внутренних поверхностях пластин. В зазоре между металлическими пластинами расположены сосуды, заполненные жидкостью, внутри сосудов жестко закреплены детонаторы, выполненные в виде управляемых электрических разрядников, силовые электроды которых соединены проводами с выходом электрического накопителя энергии, а поджигающие электроды электрически соединены с выходом генератора поджигающих импульсов, вход которого электрически соединен с датчиками определения координат кумулятивной струи. Достигается повышение надежности работы динамической защиты. 1 ил.
Изобретение относится к средствам защиты техники и экипажа от пуль, осколков и гранатометных гранат. Защитный композитный материал содержит сэндвич, включающий в себя по меньшей мере три слоя, склеенных между собой. Первый и второй слои сэндвича включают в себя по меньшей мере два препрега и уголки титанового сплава или алюминиевого сплава. Третий слой защитного композита имеет сотовую конструкцию и изготавливается из полиуретана. Первый и второй слои сэндвича включают в себя монолиты, образованные из углового профиля. Полки углового профиля расположены под углом 45° к плоскости рабочей поверхности защитного композита. Уголки титанового сплава или алюминиевого сплава соединены между собой по меньшей мере двумя препрегами. Волокна препрега содержат корундовые нанотрубки на поверхности волокна из полиэтиленовой нити, или из стеклонити, или из базальтовой нити, или из ткани, или жгута, или ленты. Достигается повышение защитных свойств за счет конструкции брони. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к бронированным объектам, главным образом к танкам с динамической броневой защитой, и одновременно к средствам маскировки военных объектов с помощью маскировочного покрытия, закрепленного на поверхности объекта. Защитное устройство бронированного военного объекта содержит съемно закрепляемые на участках брони объекта маскировочные квадратные элементы-модули с камуфляжным рисунком в цветовом ассортименте и с выбором той или иной индивидуальной четырехпозиционной ориентацией. В устройстве предусмотрены распределенные по поверхности объекта элементы динамической защиты со съемными квадратными крышками, а маскировочные элементы-модули выполнены в виде жестких пластин, взаимозаменяемых с упомянутыми крышками элементов динамической защиты, с возможностью оперативного изменения камуфляжного рисунка путем замены и/или перестановки двухфункциональных, таким образом, элементов-модулей между элементами динамической защиты. Достигается оперативность замены средств маскировки путем частного применения принципа многофункциональности узлов и деталей машин к элементам динамической защиты и средств маскировки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества композитных броневых преград. Заявлено устройство теплового контроля качества композитных броневых преград на основе анализа энергии поглощения поражающего элемента, включающее устройство для стрельбы, расположенное между подложкой и устройством для стрельбы на траектории полета поражающего элемента устройство для измерения скорости полета поражающего элемента на выходе устройства для стрельбы, подложку из пластичного материала. Устройство дополнительно снабжено тепловизионной системой, компьютерной системой и устройством регистрации начала полета поражающего элемента. Тепловизионная система расположена таким образом, чтобы поле обзора ее оптической части охватывало место соприкосновения поражающего элемента и композитной броневой преграды. Вход устройства регистрации начала полета поражающего элемента подключен к выходу устройства измерения скорости поражающего элемента на выходе устройства для стрельбы. Выход устройства регистрации начала полета поражающего элемента подключен к входу тепловизионной системы, а выход тепловизионной системы подключен к входу компьютерной системы. Технический результат - повышение информативности и достоверности результатов испытаний. 9 ил.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Энергопоглощающая структура для защиты днища наземных транспортных средств состоит из внутреннего и наружного слоев защиты, выполненных из броневых и/или конструкционных сплавов. Между слоями защиты расположена прослойка. Прослойка выполнена в виде двух одинаковых рядов U- или W-образных энергопоглощающих профилей, зеркально обращенных друг к другу и сдвинутых на полшага относительно друг друга. Торцевые ребра энергопоглощающих профилей одного ряда опираются на торцевые ребра соседних энергопоглощающих профилей противоположного ряда. Достигается повышение эффективности энергопоглощения при подрыве. 3 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества композитных броневых преград. Способ включает установку броневой преграды перед пластиной из пластичного материала, направление с заданной скоростью поражающего элемента на броневую преграду. Дополнительно регистрируют температурное поле поверхности композитной броневой преграды, имеющей минимальные температурные аномалии, которое принимается за аномальное, определяют пространственное разрешение для регистрации температурного поля, исходя из обнаружения минимальных по размеру температурных аномалий с пространственным периодом, определяемым размерами минимальной температурной аномалии. После воздействия на композитную броневую преграду поражающим элементом с заданной скоростью одновременно измеряют температурное поле в области соприкосновения поражающего элемента с композитной броневой преградой, начиная с момента соприкосновения поражающего элемента с композитной броневой преградой и с противоположной стороны, по отношению к стороне соприкосновения с поражающим элементом, на основании анализа температурного поля, зарегистрированного с двух поверхностей, определяют техническое состояние композитной броневой преграды по вектору характеристик броневой преграды и ее энергию поглощения минимизацией функционала по вектору характеристик контролируемой броневой пластины путем решения системы уравнений и на основании анализа температурного поля определяют энергию поглощения композитной броневой преградой. Раскрыто устройство стендовых испытаний композитных броневых преград. Технический результат - повышение информативности и достоверности результатов испытаний. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к стойкому к проникновению изделию, которое может использоваться для производства защитной одежды, такой как бронежилеты, шлемы, а также щитов или элементов брони, а также к способу его производства. Изделие содержит по меньшей мере одну тканую тканевую структуру (3), имеющую термопластические волокна и высокопрочные волокна с прочностью по меньшей мере 1100 МПа, в соответствии со стандартом ASTM D-885. Высокопрочные волокна соединены вместе для формирования тканой ткани (2) тканой тканевой структуры (3), а термопластические волокна имеют массовый процент относительно массы тканой тканевой структуры (3), составляющий от 5 до 35%. Причем термопластические волокна предпочтительно в виде негофрированной ткани (6) лежат на тканой ткани (2) и соединены с тканой тканью (2) основной нитью и/или уточной нитью тканой ткани (2) из высокопрочных волокон. При этом отсутствуют какие-либо дополнительные соединительные нити или нетекстильные соединительные средства для соединения между тканой тканью (2) и термопластическими волокнами. Стойкое к проникновению изделие обладает свойствами защиты от удара и/или антибаллистическими свойствами. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к пуленепробиваемым композитным изделиям, характеризующимся улучшенным сопротивлением к изнаночной деформации. Пуленепробиваемое изделие содержит вакуумную панель, которая состоит из первой поверхности, второй поверхности и корпуса. Вакуумная панель ограничивает по меньшей мере часть внутреннего объема, в котором создают разрежение. Пуленепробиваемое изделие содержит по меньшей мере одно пуленепробиваемое основание, которое соединяют с первой или второй поверхностью вакуумной панели. Пуленепробиваемое основание содержит волокна и/или ленты с удельной прочностью приблизительно 7 г/денье или более и модулем упругости при растяжении приблизительно 150 г/денье или более. Также пуленепробиваемое основание изготавливают из жесткого материала не на основе волокон или лент. Предлагается также способ формирования пуленепробиваемого изделия, при котором пуленепробиваемое основание располагают так, чтобы оно находилось с внешней стороны пуленепробиваемого изделия, а указанную вакуумную панель располагают позади указанного по меньшей мере одного пуленепробиваемого основания для того, чтобы принять любую ударную волну, которая возникает в результате удара поражающего элемента об указанное пуленепробиваемое основание. Обеспечивается ослабление воздействия ударных волн, генерируемых в результате ударного воздействия поражающего элемента, снижение величины изнаночной деформации, предотвращение или минимизация травм от запредельного действия пуль. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл., 19 пр.
Группа изобретений относится к области измерительной техники, а именно к способу контроля качества композитных броневых преград из ткани и устройству для его осуществления. Способ включает установку композитной броневой преграды перед пластиной из пластичного материала, направление с заданной скоростью поражающего элемента на броневую преграду и определение энергии поглощения поражающего элемента. С момента взаимодействия броневой преграды и поражающего элемента регистрируют одновременно два пространственных поля на поверхности броневой преграды: температурное поле поверхности броневой преграды и поле видеоизображения поверхности. Накладывают контур видеоизображения на температурное поле, формируют новое измеренное температурное поле, а энергию поглощения композитной броневой преградой определяют на основе анализа нового температурного поля. Раскрыто устройство контроля качества композитных броневых преград из ткани для осуществления способа. Достигается повышение информативности и достоверности результатов контроля. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль. Многослойная комбинированная броня содержит высокотвердый фронтальный слой из керамического блока или элементов, соединенных связующим в монолит, высокопрочный энергоемкий тыльный слой и промежуточный слой. Промежуточный слой выполнен из пластичного материала, имеющего предел текучести 0,05-0,5 от предела текучести тыльного слоя. Достигается повышение бронестойкости комбинированной брони за счет увеличения плотности акустического контакта между слоями.
Алюминиевая композитная броня
Этторе ди Руссо
Профессор Ди Руссо является научным руководителем фирмы "Алюми-ниа", входящей в состав итальянской группы MCS консорциума EFIM.
Фирма "Алюминиа", входящая в состав итальянской группы MCS разработала новый тип композитной броневой плиты, пригод-ной для использования на легких боевых бронированных машинах (AFV). Она состоит из трех основных слоев различных по соста-ву и механическим свойствам алюминиевых сплавов, соединенных вместе в одну плиту посредством горячей прокатки. Эта композит-ная броня обеспечивает лучшую баллистическую защиту, чем любая стандартная монолитная броня из алюминиевых сплавов, используе-мых в настоящее время: алюминиево-магниевого (серии 5ХХХ) либо алюминиево-цинково-магниевого (серии 7ХХХ).
Эта броня обеспечивает такое сочетание твердости, ударной вязкости и прочности, которое обеспечивает высокое сопротивление баллистическому внедрению снарядов кинетического действия, а также сопротивление образованию отколов брони с тыльной поверх-ности в районе удара. Она также может свариваться при использо-вании обычных методов дуговой сварки в среде инертного газа, что делает ее пригодной для изготовления элементов боевых бронирован-ных машин.
Центральный слой этой брони изготовлен из алюминиево-цинково-магниево-медного сплава (Al-Zn-Mg-Cu), который обладает высокой механической прочностью. Передний и задний слои изготов-лены из поддающегося сварке ударновязкого Al-Zn-Mg сплава. Между двумя внутренними контактными поверхностями добавляются тонкие слои из технически чистого алюминия (99,5% Al). Они обеспечивают лучшую ацгезию и повышают баллистические свойства композитной плиты.
Такое композитное строение сделало возможным впервые исполь-зовать очень прочный Al-Zn-Mg-Cu сплав в сварной броневой конструкции. Сплавы этого типа обычно используются в конструкции самолетов.
Первым легким материалом, широко используемым в качестве броневой защиты в конструкции БТР, например, М-113, является не поддающийся термообработке Al-Mg сплав 5083. Трехкомпонентные Al-Zn-Mg сплавы 7020, 7039 и 7017 представляют второе поко-ление легких броневых материалов. Характерными примерами примене-ния этих сплавов являйте: английские машины "Скорпион", "Фокс", MCV-80 и "Феррет-80" (сплав 7017), французская АМХ-10Р (сплав 7020), американская "Брэдли" (сплавы 7039+5083) и испанская BMR -3560 (сплав 7017).
Прочность Al-Zn-Mg сплавов, полученная после термооб-работки, значительно выше прочности Al-Mg сплавов (например, сплава 5083), которые термообработке не поддаются. Кроме того, способность Al-Zn-Mg сплавов в отличие от Al-Mg сплавов к дисперсионному твердению при комнатной температуре позволяет в значительной мере восстанавливать прочность, которую они могут потерять при нагреве во время сварки.
Однако более высокая сопротивляемость Al-Zn-Mg сплавов пробиванию сопровождается их повышенной склонностью к образованию отколов брони из-за пониженной ударной вязкости.
Композитная трехслойная плита, благодаря наличию в ее составе слоев с различными механическими свойствами, является примером оптимального сочетания твердости, прочности и ударной вязкости. Она имеет коммерческое обозначение Tristrato и запатенто-вана в Европе, США, Канаде, Японии, Израиле и Южной Африке .
Рис.1.
Справа: образец броневой плиты Tristrato;
слева: поперечное сечение, показывающее твер-дость по Бринелю (НВ) каждого слоя.
Баллистические характеристики
На нескольких военных полигонах в Италии и за ее пределами были проведены испытания плит Tristrato толщиной от 20 до 50 мм обстрелом различными типами боеприпасов (различные типы 7,62-, 12,7-, и 14,5-мм бронебойных пуль и 20-мм бронебойных снарядов).
В процессе испытаний определились следующие показатели:
при различных фиксированных ударных скоростях определялись значения углов встречи, соответствующих частостям пробития 0,50 и 0,95;
при различных фиксированных углах встречи определялись ударные скорости, соответствующие частости пробития 0,5.
Для сравнения параллельно проводились испытания монолитных контрольных плит из сплавов 5083, 7020, 7039 и 7017. Результаты испытаний показали, что броневая плита Tristrato обеспечива-ет повышенное сопротивление пробитию выбранными бронебойными средствами калибром до 20 мм. Это позволяет значительно уменьшить массу на единицу защищаемой площади по сравнению с традиционными монолитными плитами при обеспечении одинаковой стойкости. Для слу-чая обстрела 7,62-мм бронебойными пулями при угле встречи 0 о обеспечивается следующее уменьшение массы, необходимой для обеспече-ния равной стойкости:
на 32% по сравнению со сплавом 5083
на 21% по сравнению со сплавом 7020
на 14% по сравнению со сплавом 7039
на 10% по сравнению со сплавом 7017
При угле встречи 0 о ударная скорость, соответствующая час-тости пробития 0,5, повышается по сравнению с монолитными плитами из сплавов 7039 и 7017 на 4...14% в зависимости от типа базисного сплава, толщины брони и типа боеприпаса Композитная плита особен-но эффективна для защиты от 20-мм снарядов FSP , при обстре-ле которыми указанная характеристика возрастает на 21%.
Повышенная стойкость плиты Tristrato объясняется соче-танием высокой сопротивляемости внедрению пули (снаряда) из-за наличия твердого центрального элемента со способностью удерживать осколки, возникающие при пробитии центрального слоя, пластичным тыльным слоем, который сам осколков не дает.
Пластичный слой с тыльной стороны Tristrato играет важ-ную роль в предотвращении отколов брони. Этот эффект усиливается возможностью отслоения пластичного тыльного слоя и его пластичес-ким деформированием на значительной площади в районе попадания.
Это важный механизм сопротивления пробитию плиты Tristrato . Процесс отслоения поглощает энергию, а пустота, образуемая между сердцевиной и тыльным элементом, может улавливать снаряд и осколки, образуемые при разрушении высокотвердого материала сердцевины. Подобным же образом, расслоение на границе раздела между передним (лицевым) элементом и центральным слоем может способствовать раз-рушении снаряда или направлять снаряд и осколки вдоль границы раздела.
Рис.2.
Слева: схема, показывающая механизм сопротивления образованию отколов брови плиты Tristrate;
справа: результаты удара тупоносым бронебойным
снарядом по толстой плите Tristrato;
Производственные свойства
Плиты Tristrato можно сварить, пользуясь теми же мето-дами, которые применяются для соединения традиционных монолитных плит из Al - Zn - Mg сплавов (методами TIG и MIG ). Структура композитной плиты требует, чтобы были все же приняты некоторые специфические меры, определяемые особенностями хими-ческого состава центрального слоя, который следует рассматривать как "нехороший для сварки" материал, в отличие от переднего и тыльного элементов. Следовательно, при разработке сварного соединения следует учитывать тот факт, что основной вклад в механи-ческую прочность соединения должен вноситься наружным и тыльным элементами плиты.
Геометрия сварных соединений должна локализовать сварочные напряжения по границе и в зоне сплавления наплавленного и основного металлов. Это является важным для разрешения проблем корро-зионного растрескивания наружного и тыльного слоев плиты, которое иногда обнаруживается в Al - Zn - Mg сплавах. Центральный элемент благодаря высокому содержанию меди обнаруживает высокое сопротивление коррозионному растрескиванию.
Rrof. ETTORE DI RUSSO
ALUMINIUM COMPOSITE ARMOUR.
INTERNATIONAL DEFENSE REVIEW, 1988, No12, p.1657-1658
- Комбинированная броня, также композитная броня, реже многослойная броня тип брони, состоящий из двух или большего количества слоёв металлических или неметаллических материалов. «Пассивная защитная система (конструкция), содержащая, как минимум, два различных материала (не считая воздушных промежутков), предназначенная для обеспечения сбалансированной защиты от кумулятивных боеприпасов и боеприпасов кинетического действия, используемых в боекомплекте одной пушки высокого давления».
В послевоенный период основным средством поражения тяжелых бронированных целей (основной боевой танк, ОБТ) становятся кумулятивные средства поражения, представленные, в первую очередь, динамично развивавшимися в 1950-1960-х годах противотанковыми управляемыми ракетами (ПТУР), бронепробивная способность боевых частей которых к началу 1960-х годов превысила 400 мм броневой стали.
Ответ для парирования угрозы со стороны кумулятивных средств поражения был найден в создании многослойной комбинированной брони с более высокой, по сравнению с гомогенной стальной броней, противокумулятивной стойкостью, содержащей материалы и конструктивные решения, в совокупности обеспечивающие повышенную струегасящую способность бронезащиты. Позднее, в 1970-х годах, на Западе были приняты на вооружение и получили распространение бронебойные оперенные подкалиберные снаряды 105 и 120-мм танковых пушек с сердечником из тяжелого сплава, обеспечение защиты от которых оказалось значительно более сложной задачей.
Разработка комбинированной брони для танков была начата практически одновременно в СССР и США во второй половине 1950-х годов и применялась на ряде опытных танков США того периода. Тем не менее, среди серийных танков комбинированная броня была применена на советском основном боевом танке Т-64, чьё производство было начато в 1964 году, и использовалась на всех последующих основных боевых танках СССР.
На серийных танках других стран комбинированная броня различных схем появилась в 1979-1980 годах на танках «Леопард 2» и «Абрамс» и с 1980-х годов стала стандартом в мировом танкостроении. В США комбинированная броня для бронекорпуса и башни танка «Абрамс», под общим обозначением «Special Armor», отражавшим гриф секретности проекта, или «Burlington», была разработана Ballistic Research Laboratory (BRL) к 1977 году, включала в себя керамические элементы, и была рассчитана на защиту от кумулятивных боеприпасов (эквивалентная толщина по стали не хуже 600…700 мм), так и бронебойных оперённых снарядов типа БОПС (эквивалентная толщина по стали не хуже 350…450 мм), однако, применительно к последним, не обеспечивала выигрыша по массе в сравнении с равностойкой стальной броней, и на поздних серийных модификациях последовательно наращивалась. Из-за высокой по сравнению с гомогенной бронёй стоимости и необходимости применения броневых преград большой толщины и массы для защиты от современных кумулятивных боеприпасов, применение комбинированной брони ограничивается основными боевыми танками и, реже, основным или навесным дополнительным бронированием БМП и других бронемашин лёгкой категории.
Связанные понятия
Кумулятивно-осколочный снаряд (КОС, иногда также называют многофункциональный снаряд) - артиллерийский боеприпас основного назначения, совмещающий выраженное кумулятивное и более слабое осколочно-фугасное действие.
Бронещит - защитное устройство, устанавливаемое на оружие (например, пулемёт или орудие). Используется для защиты расчёта орудия от пуль и осколков. Также бронещитом называется устройство из подручных материалов, иногда использующееся в поле для защиты стрелка от огня.
Многоствольная компоновка - разновидность компоновочной схемы бронетехники, при которой основное вооружение единицы бронетехники включает в себя более одной пушки, орудия или миномёта, либо одну или несколько многоствольных артсистем (не считая дополнительного ствольного вооружения, такого как пулемёты различного типа или устанавливаемые снаружи безоткатные орудия). В силу ряда причин технического и технологического характера, многоствольная компоновка применяется, главным образом, при создании самоходных...
Бронированное (защитное) окно - светопрозрачная конструкция, защищающая людей и материальные ценности, находящихся в помещении от поражения или проникновения извне через оконный проём.
Гусма́тик , или гусма́тиковая шина - колесная шина, наполненная эластичной массой. Широко применявшиеся в военной технике в первой половине XX века, в настоящее время гусматики практически вышли из употребления и ограниченно применяются лишь на некоторых специальных (строительных и т. п.) машинах.
Корабельная броня - защитный слой, обладающий достаточно большой прочностью и предназначенный для защиты частей корабля от воздействия средств поражения противника.
Цементи́рованная броня́ Кру́ппа (англ. Krupp cemented armour, K.C.A.) - вариант дальнейшего развития брони Круппа. Процесс изготовления во многом такой же с небольшими изменениями в композиции сплава: 0,35 % углерода, 3,9 % никеля, 2,0 % хрома, 0,35 % марганца, 0,07 % кремния, 0,025 % фосфора, 0,020 % серы. K.C.A. обладала жёсткой поверхностью брони Круппа путём применения углеродосодержащих газов, но также обладала более высокой «волоконной» эластичностью в задней части листа. Эта увеличенная эластичность...
Донный газогенератор - устройство в задней части некоторых артиллерийских снарядов, увеличивающее их дальность до 30 %.
Объект 172-2М «Буйвол» - советский опытный основной боевой танк. Создан в конструкторском бюро Уралвагонзавода. Серийно не производился.
Реликт - российский модульный комплекс динамической защиты третьего поколения разработки НИИ Стали, принятый на вооружение в 2006 году для унификации танков Т-72Б2 «Урал», Т-90СМ и Т-80 по уровню защищённости. Представляет собой эволюционное развитие советского комплекса динамической защиты «Контакт-5»; предназначен для модернизации бронетехники средней и тяжёлой весовой категорий (боевой машины БМПТ, танков Т-80БВ, Т-72Б, Т-90) для обеспечения защиты от большинства современных ОБПС западного производства...
Активная защита - разновидность защиты боевой машины (БМ), применяемая в активном режиме на летательных аппаратах (ЛА), бронетехнике и так далее.
Танк (англ. tank) - бронированная боевая машина, чаще всего на гусеничном ходу, как правило с пушечным вооружением, обычно во вращающейся полноповоротной башне, предназначенной в основном для стрельбы прямой наводкой.На ранних стадиях развития танкостроения иногда выпускали танки с исключительно пулемётным вооружением, а после Второй мировой войны проводились эксперименты по созданию танков с ракетным вооружением в качестве основного. Известны варианты танков с огнемётным вооружением. Определения...
Пневмати́ческое орýжие - разновидность стрелкового оружия, в котором снаряд вылетает под воздействием газа, находящегося под давлением.
Бронебойная авиационная бомба (в ВВС СССР и ВВС ВМФ СССР обозначалась аббревиатурой БрАБ или БРАБ) - класс авиационных бомб, предназначенных для поражения объектов, имеющих мощную броневую защиту (крупные боевые корабли, бронебашенные береговые батареи, бронированные конструкции долговременных оборонительных сооружений (бронекупола и т. д.). Также могли поражать все те цели (кроме взлетно-посадочных полос с твердым покрытием), для поражения которых штатно применялись бетонобойные авиабомбы. В настоящее...
Авиационная бомба или авиабомба, один из основных видов авиационных средств поражения (АСП). Сбрасывается с самолёта или другого летательного аппарата, отделяясь от держателей под действием силы тяжести или с небольшой начальной скоростью (при принудительном отделении).
Осколочно-фугасный снаряд (ОФС) - артиллерийский боеприпас основного назначения, совмещающий осколочное и фугасное действие и предназначенный для поражения большого количества типов целей: поражения живой силы противника на открытой местности или в укреплениях, уничтожения легкобронированной техники, разрушения зданий, укреплений и фортификационных сооружений, проделывания проходов в минных полях и т. п.
«То́чка » (индекс ГРАУ - 9K79, по договору РСМД - ОТР-21) - советский тактический ракетный комплекс дивизионного звена (с конца 1980-х годов переведён в армейское звено) разработки Коломенского КБ машиностроения под руководством Сергея Павловича Непобедимого.
Противотанковый управляемый реактивный снаряд (сокр. ПТУРС) - разновидность управляемых реактивных боеприпасов, предназначенная для стрельбы из ствольного артиллерийского и танкового вооружения (пушки или орудия). Часто отождествляется с противотанковой управляемой ракетой (ПТУР), хотя синонимами два указанных термина не являются.
Малокалиберный фугасный снаряд - вид снаряжённого взрывчатым веществом боеприпаса, поражающее действие которого достигается, главным образом за счёт образующейся при взрыве ударной волны. В этом состоит его принципиальное отличие от осколочных боеприпасов, поражающее действие которых по цели связано преимущественно с осколочным полем, образующимся в результате дробления корпуса снаряда при подрыве разрывного заряда.
Подкалиберные боеприпасы - боеприпасы, диаметр боевой части (сердечника) которых меньше диаметра ствола. Чаще всего используются для борьбы с бронированными целями. Увеличение бронепробиваемости по сравнению с обычными бронебойными боеприпасами происходит за счёт увеличения начальной скорости боеприпасов и удельного давления в процессе пробития брони. Для изготовления сердечника используются материалы с наибольшим удельным весом - на основе вольфрама, обеднённого урана и другие. Для стабилизации...
«Тигр » - российский многоцелевой автомобиль повышенной проходимости, бронеавтомобиль, армейский автомобиль-вседорожник. Производится на Арзамасском машиностроительном заводе с двигателями ЯМЗ-5347-10 (Россия), Cummins B-205. Некоторые ранние образцы оснащались двигателями ГАЗ-562 (лицензионный Steyr), Cummins B-180 и B-215.
Противотанковая граната - взрывное или зажигательное устройство, применяемое пехотой для борьбы с бронетехникой с использованием мускульной силы либо же устройств, не относящихся к категории артиллерийских. Противотанковые мины формально не относятся к этой категории оружия, однако существовали универсальные мины-гранаты и противобортовые мины, аналогичные по устройству гранатам. Противотанковые ракеты могут относится к категории «гранат», в зависимости от национальной классификации такого оружия...
Мортира-миномёт (англ. gun-mortar) - артиллерийское орудие промежуточного типа между мортирой и типом артиллерийской системы, которую в настоящее время называют миномётом - обладающее коротким стволом (с длиной ствола меньше, чем 15 калибров), заряжаемое с дульной или с казённой части ствола и установленное на массивной плите (причём импульс отдачи передаётся плите не напрямую от ствола, а косвенно - через конструкцию лафета). Данный конструкционный тип получил значительное распространение во время...
Кумулятивный эффект , эффект Манро (англ. Munroe effect) - усиление действия взрыва путём его концентрации в заданном направлении, достигаемое применением заряда с выемкой, противоположной местонахождению детонатора и обращённой в сторону поражаемого объекта. Кумулятивная выемка обычно конической формы, покрывается металлической облицовкой, толщина которой может варьироваться от долей миллиметра до нескольких миллиметров.
Бронебойная пуля - особый тип пули, предназначенный для поражения легкобронированных целей. Относится к так называемым специальным боеприпасам, созданным для расширения тактических возможностей стрелкового оружия.
Бронирование современных отечественных танков
А. Тарасенко
Многослойная комбинированная броня
В 50-е годы стало ясно, что дальнейшее повышение защищенности танков не возможно только за счет повышения характеристик броневых стальных сплавов. Особенно это касалось защиты от кумулятивных боеприпасов. Идея использования малоплотные наполнители для защиты от кумулятивных боеприпасов возникло еще во времена Великой Отечественной войны, пробивное действие кумулятивной струи сравнительно невелико в грунтах, особенно это справедливо для песка. Поэтому можно стальную броню заменить слоем песка, зажатого между двумя тонкими листами железа.
В 1957 г. во ВНИИ-100 была проведена НИР по оценке противо-кумулятивной стойкости всех отечественных танков, как серийного производства, так и опытных образцов. Оценка защиты танков проводилась исходя из расчета их обстрела отечественным невращающимся кумулятивным 85-мм снарядом (по своей бронепробиваемости он превосхо-дил зару-бежные кумулятивным снаряды калибра 90 мм) под различными курсовыми углами, предусматривавшими-ся действовавшими в то время ТТТ. Результаты этой НИР легли в основу разработки ТТТ по защите танков от кумулятивных средств поражения. Выполненные в НИР расчеты показали, что наиболее мощной броневой защитой обладал опытный тяжелый танк «Объект 279» и средний танк «Объект 907».
Их защита обеспечивала непробитие кумулятивным 85-мм снарядом со стальной воронкой в пределах курсовых углов: по корпусу ±60", башне - + 90". Для обеспечения защиты от снаряда данного типа остальных танков требовалось утолщение брони, которое приводило к значительному увеличе-нию их боевой массы: Т-55 на 7700 кг, «Объект 430» на 3680 кг, Т-10 на 8300 кг и «Объект 770» на 3500 кг.
Увеличение толщины брони для обеспечения противокумулятив-ной стойкости танков и соответственно их массы на указанные выше величины были неприемлемы. Решение проблемы по уменьшению массы брони специалисты филиала ВНИИ-100 видели в использовании в соста-ве брони стеклопластика и легких сплавов на основе алюминия и титана, а также их комбинации со стальной броней.
В составе комбинированной брони алюминиевые и титановые сплавы впервые были использованы в конструкции броневой защи-ты танковой башни, в которой специально предусмотренная внут-ренняя полость заполнялась алюминиевым сплавом. С этой целью был разработан специальный алюминиевый литейный сплав АБК11, не подвергаемый после литья термической обработке (из-за невоз-можности обеспечения критической скорости охлаждения при за-калке алюминиевого сплава в комбинированной системе со сталью). Вариант «сталь + алюминий» обеспечивал при равной противокуму-лятивной стойкости уменьшение массы брони в два раза по сравне-нию с обычной стальной.
В 1959 г. для танка Т-55 были спроектированы носовая часть корпуса и башня с двухслойной броневой защитой «сталь+алюминиевый сплав». Однако в процессе испытаний таких комбини-рованных преград выяснилось, что двухслойная броня не облада-ла достаточной живучестью при многократных попаданиях броне-бойно-подкалиберных снарядов - утрачивалась взаимная опора слоев. Поэтому в дальнейшем были проведены испытания трех-слойных броневых преград «сталь+алюминий+сталь», «титан+алюминий+титан». Выигрыш по массе несколько сократился, но все равно оставался достаточно значительным: комбинированная бро-ня «титан+алюминий+титан» по сравнению с монолитной сталь-ной броней при одинаковом уровне броневой защиты при обстреле 115-мм кумулятивными и подкалиберными снарядами обеспечива-ла сокращение массы на 40%, сочетание «сталь+алюминий+сталь» давало 33% экономии массы.
Т-64
В техническом проекте (апрель 1961 г) танка «изделие 432» изначально рассматривались два варианта наполнителя:
· Стальная броневая отливка с ультрафорфоровыми вставками с исходной базовой толщиной по горизонтали равной 420 мм с эквивалентной противокумулятивной защитой равной 450 мм;
· литая башня, состоящая из сталь-ной броневой основы, алюминиевой противокумулятивной рубашки (заливаемой после отливки стального корпуса) и наружной стальной бронировки и алюминия. Суммарная максимальная толщина стенок этой башни равна ~500 мм и эквивалентна противокумулятивной защите в ~460 мм.
Оба варианта башен давали более чем одну тонну экономии веса по сравнению с цельностальной башней равной стойкости. На серийные танки Т-64 устанавливалась башня с алюминиевым наполнителем.
Оба варианта башен давали более чем одну тонну экономии веса по сравнению с цельностальной башней равной стойкости. На серийные танки «изделие 432» устанавливалась башня с алюминиевым наполнителем. В ходе накопления опыта выявился ряд недостатков башни, в первую очередь связанные с ее большими габаритами толщин лобового бронирования. В дальнейшем в конструкции бронезащиты башни на танке Т-64А в период 1967-1970 года применялись стальные вставки, после которых окончательно пришли к рассматриваемому изначально варианту башни с ультрафорфоровыми вставками (шарами), обеспечивающую заданную стойкость при меньшем габарите. В 1961-1962 гг. основные работы по созданию комбинирован-ной брони развернулись на Ждановском (Мариупольском) метал-лургическом заводе, на котором происходила отладка технологии двухслойных отливок, проводились обстрелы различных вариантов броневых преград. Были отлиты и прошли испытания 85-мм кумуля-тивными и 100-мм бронебойными снарядами образцы («сектора»)
комбинированной брони «сталь+алюминий+сталь». Для устранения «выдавли-вания» алюминиевых вставок из тела башни необходимо было использование специ-альных перемычек, препятствовавших «выдавливанию» алюминия из полостей стальной башни.Танк Т-64 стал первым в мире серийным танком, имеющим принципиально новую защиту, адекватную новым средствам поражения. До появления танка «Объект 432» все бронированные машины име-ли монолитную или состав-ную броню.
Фрагмент чертежа башни танка объект 434 с указанием толщин стальных преград и наполнителя
Подробнее про броневую защиту Т-64 в материале -
Применение алюминиевого сплава АБК11 в конструкции броневой защиты верхней лобовой части корпуса (А) и передней части башни (Б)
опытного среднего танка «Объект 432». Броневая конструкция обеспечивала защиту от воздействия кумулятивного боеприпаса.
Верхний лобовой лист корпуса «изделия 432» установлен под углом 68 ° к вертикали, комбинированный, общей толщиной 220 мм. Он состоит из наружного броневого листа толщи-ной 80 мм и внутреннего листа стеклопластика толщиной 140 мм. В результате расчетная стойкость от кумулятивных боеприпасов составляла 450 мм. Передняя крыша корпуса выполнена из брони толщиной 45 мм и имела отвороты - «скулы» расположенные под углом 78 ° 30 к вертикали. Применение стеклопластика выбранной толщины, обеспечило и надежную (с превышением ТТТ) противорадиационную защиту. Отсутствие в техническом проекте тыльной плиты после слоя стеклопластика показывает сложный поиск правильных технических решений создания оптимальной трехпреградной преграды, которые сложились позднее.
В дальнейшем от такой конструкции отказались в пользу более простой конструкции без «скул», обладавшей большей стойкостью от кумулятивных боеприпасов. Применение комбинированной брони на танке Т-64А для верхней лобовой детали (80 мм стали+ 105 мм стеклопластика + 20 мм стали) и башни со стальными вставками (1967-1970), а в дальнейшем с наполнителем из керамических шаров (горизон-тальная толщина 450 мм) позволило обеспечить защиту от БПС (с бронепробиваемостью 120 мм/60° с дальности 2 км) на дальности 0,5 км и от КС (пробивающих 450 мм) при увеличении массы брони на 2 т по сравнению с танком Т-62.
Схема технологического процесса отливки башни «объекта 432» с полостями под алюминиевый наполнитель. При обстреле башня с ком-бинированной броней обеспечивала полную защиту от 85-мм и 100-мм кумулятивных снарядов, 100-мм бронебойных тупоголовых снарядов и 115-мм подкапиберных снарядов при курсовых углах обстре-ла ±40°, а также защиту от 115-мм кумулятивного снаряда при курсовом угле обстрела ±35°.
В качестве наполнителей испытывались высокопрочный бетон, стекло, диабаз, керамика (фарфор, ультрафарфор, уралит) и раз-личные стеклопластики. Из испытанных материалов лучшими характеристиками обладали вкладыши из высокопрочного ультрафарфора (удельная струегасящая способность в 2—2,5 раза выше, чем у броневой стали) и стеклопластик АГ-4С. Эти материалы и были ре-комендованы для применения в качестве наполнителей в составе комбинированных броневых преград. Выигрыш по массе при ис-пользовании комбинированных броневых преград по сравнению с монолитными стальными составлял 20-25%.
Т-64А
В процессе совершенствования комбинированной защиты от башни с применением алюминиевого наполнителя отказались. Одновремен-но с отработкой конструкции башни с наполни-телем из ультрафарфора в филиале ВНИИ-100 по предложению В.В. Иерусалимского была раз-работана конструкция башни с применением вы-сокотвердых вставок из стали, предназначавших-ся для изготовления снарядов. Эти вставки, под-вергнутые термической обработке по методу дифференциальной изотермической закалки, имели особо твердую сердцевину и относитель-но менее твердые, но более пластичные наруж-ные поверхностные слои. Изготовленная опыт-ная башня с высокотвердыми вставками пока-зала при обстреле даже лучшие результаты по стойкости, чем с залитыми керамическими ша-рами.
Недостатком башни с высокотвердыми вставками являлась недостаточная живучесть сварного соединения между подпорным листом и опорой башни, которое при ударе бронебойно-подкалиберного снаряда разрушалось без пробития.
В процессе изготовления опытной партии ба-шен с высокотвердыми вставками, оказалось, не-возможно обеспечить минимально необходимую ударную вязкость (высокотвердые вставки из-готовленной партии при снарядном обстреле дали повышенное хрупкое разрушение и проби-тие). От дальнейших работ в этом направлении отказались.
(1967-1970 гг)
В 1975 году на вооружение была принята башня с корундовым наполнителем разработанная ВНИИТМ (в производстве с 1970 г). Бронирование башни - 115 сталь литая броневая, 140 мм ультрафарфоровые шары и тыльная стенка 135 мм стали угол наклона 30 градусов. Технология отливки башен с керамическим наполнителем была отрабо-тана в результате совместной работы ВНИИ-100, харьковского завода №75, Южно-Уральского за-вода радиокерамики, ВПТИ-12 и НИИБТ. С использовани-ем опыта работы над комби-нированной броней корпуса этого танка в 1961-1964 гг. конструкторскими бюро заво-дов ЛКЗ и ЧТЗ совместно с ВНИИ-100 и его московским филиалом были разработаны варианты корпусов с комби-нированной броней для тан-ков с управляемым ракетным вооружением: «Объект 287», «Объект 288», «Объект 772» и «Объект 775».
Корундовый шар
Башня с корундовыми шарами. Габарит лобовой защиты 400…475 мм. Корма башни -70 мм.
Впоследствии броневая защита Харьковских танков совершенствовалась, в том числе и по направлению применения более совершенных материалов преград, так с конца 70-х на Т-64Б применялись стали типа БТК-1Ш изготовленные путем электрошлакового переплава. В среднем стойкость равнотолщинного листа полученная ЭШП на 10…15 процентов больше броневых сталей повышенной твердости. В ходе серийного производства до 1987-го года совершенствовалась и башня.
Т-72 «Урал»
Бронирование ВЛД Т-72 «Урал» было аналогично бронированию Т-64. На первых сериях танка применялись башни непосредственно переделанные из башен Т-64. В последствии применялась монолитная башня из литой броневой стали, с габаритом 400- 410 мм. Монолитные башни обеспечивали удовлетворительную стойкость против 100- 105 мм бронебойных подкалиберных снарядов (БПС) , но противокумулятивная стойкость указанных башен по защите от снарядов тех же калибров уступала башням с комбинированным наполнителем.
Монолитная башня из литой броневой стали Т-72,
также применялась на экспортном варианте танка Т-72М
Т-72А
Была усилена броня лобовой детали корпуса. Это было достигнуто за счет перераспределения толщины стальных броневых листов с целью увеличения толщины тыльного листа. Таким образом толщины ВЛД составили 60 мм стали, 105 мм СТБ и тыльный лист толщиной 50 мм. При этом габарит бронировании остался прежний.
Большие изменения претерпело бронирование башни. В серийном производстве в качестве наполнителя применялись стержни из неметаллических формовочных материалов, скрепленных перед заливкой с помощью металлической арматуры (т.н. песчаные стержни).
Башня Т-72А с песчаными стержнями,
Также применялась на экспортных вариантах танка Т-72М1
фото http://www.tank-net.com
В 1976-м году на УВЗ были попытки производства башен применявшихся на Т-64А с облицованными корундовыми шарами, но освоить подобную технологию там не удалось. Это требовало новых производственных мощностей и освоения новых технологий, которые не были созданы. Причиной этому было желание снизить стоимость Т-72А, которые также массово поставлялись в зарубежные страны. Таким образом, стойкость башни от БПС танка Т-64А превосходила стойкость Т-72 на 10%, а противокумулятивная стойкость была выше на 15…20%.
Лобовая деталь Т-72А с перераспределением толщин
и увеличенным защищающим тыльным слоем.
При увеличении толщины тыльного листа трехслойная преграда увеличивается стойкость.
Это является следствием того, что по тыльной броне действует деформированный снаряд, частично разрушившийся в первом стальном слое
и потерявший не только скорость, но и первоначальную форму головной части.
Вес трехслойной брони, необходимый для достижения уровня стойкости эквива-лентной по весу стальной брони, снижается при уменьшении толщины
лицевой броне-вой плиты до 100- 130 мм (по направлению обстрела) и соответствующем увеличе-нии толщины тыльной брони.
Средний стеклотекстолитовый слой слабо влияет на противоснарядную стойкость трехслойной преграды (И.И. Терехин, НИИ СТали) .
Лобовая деталь ПТ-91М (аналогичная Т-72А)
Т-80Б
Усиление защиты Т-80Б осуществлялось за счет применения катаной брони повышенной твердости типа БТК-1 для деталей корпуса. Лобовая деталь корпуса имела оптимальное соотношение толщин трехпреградной брони аналогичное предложенному для Т-72А.
В 1969 г. коллективом авторов трех предприятий была предложена новая противоснарядная броня марки БТК-1 повышенной твердости (dотп = 3,05- 3,25 мм), со-держащая в своем составе 4,5% никеля и добавки меди, молибдена и ванадия. В 70-е годы был проведен комплекс исследо-вательских и производственных работ по стали БТК-1, который дал возможность приступить к внедрению ее в производство танков.
Результаты испытании штампованых бортов толщиной 80 мм из стали БТК-1 показали, что они равноценны по стойкости серийным бортам толщиной 85 мм. Данный тип стальной брони применялся при изготовлении корпусов танков Т-80Б и Т-64А(Б). Также БТК-1 применяется в конструкции пакета наполнителя в башне танков Т-80У (УД), Т-72Б. Броня БТК-1 имеет повышенную противоснарядную стой-кость против подкалиберных снарядов под углами обстрела 68-70 (на 5-10% больше по сравнению с серийной броней). С увеличением толщины разни-ца между стойкостью брони БТК-1 и серийной броней средней твердости, как прави-ло, увеличивается.
При разработке танка были попытки создать литую башню из стали повышенной твердости, которые не увенчались успехом. В результате была выбрана конструкция башни из литой брони средней твердости с песчаным стержнем по типу башни танка Т-72А причем толщины брони башни Т-80Б были увеличены, такие башни были приняты для серийного производства с 1977-го года.
Дальнейшее усиление бронирования танка Т-80Б достигнуто в Т-80БВ, принятом на вооружение в 1985 г. Броневая защита лобовой части корпуса и башни этого танка принципиально такая же, как на танке Т-80Б, но состоит из усиленной комбинированной брони, и из навесной динамической защиты «Контакт-1». В ходе перехода на серийное производство танка Т-80У на некоторых танках Т-80БВ последних серий (объект 219РБ) устанавливались башни по типу Т-80У, но со старым СУО и комплексом управляемого вооружения «Кобра».
Танки Т-64, Т-64А, Т-72А и Т-80Б можно условно по критериям технологии производства и уровню стойкости отнести к первому поколению реализации комбинированного бронирования на отечественных танков. Этот период имеет рамки в пределах середины 60-х - начала 80-х годов. Бронирование танков указанных выше в целом обеспечивало высокую стойкость от наиболее распространенных противотанковых средств (ПТС) указанного периода. В частности стойкость от бронебойных снарядов типа (БПС) и оперенных бронебойных подкалиберных снарядов с составным сердечником типа (ОБПС). Примером могут служить снаряды типа БПС L28A1, L52A1, L15A4 и ОБПС типа M735 и БМ22. Причем отработка защиты отечественных танков велась именно с учетом обеспечения стойкости от ОБПС с составной активной частью БМ22.
Но коррективы в данную ситуацию внесли данные, полученные в результате обстрела указанных танков полученными в качестве трофеев в ходе арабо-израильской войны 1982 года ОБПС типа М111 с моноблочным твердосплавным сердечником на основе вольфрама и высокоэффективным демпфирующим баллистическим наконечником.
Одним из выводов специальной комиссии по определению противоснарядной стойкости отечественных танков было то, что М111 имеет преимущества перед отечественными 125 мм снарядом БМ22 по дальности пробития под углом 68 ° комбинированной брони ВЛД серийных отечественных танков. Это дает основание полагать, что снаряд М111 отрабатывался преимущественно для поражения ВЛД танка Т72 с учетом особенностей ее конструкции, в то время как снаряд БМ22 отрабатывался по монолитной броне под углом 60 градусов.
В ответ на это по завершении ОКР «Отражение» на танки вышеуказанных типов в ходе капитального ремонта на ремзаводах МО СССР на танках с 1984 года осуществлялось дополнительное усиление верхней лобовой детали. В частности на Т-72А устанавливалась дополнительная плита толщиной 16 мм, что обеспечивало эквивалентную стойкость 405 мм от ОБПС М111 при скорости предела кондиционного поражения 1428 м/с.
Не в меньшей степени оказали влияние боевые действия в 1982 году на Ближнем Востоке и на противокомулятивную защиту танков. С июня 1982 г. По январь 1983 г. В ходе выполнения ОКР «Контакт-1» под руководством Д.А. Рототаева (НИИ Стали) проводилась работа по установке динамической защиты (ДЗ) на отечественные танки. Стимулом для этого послужила продемонстрированная в ходе боевых действий эффективность израильской ДЗ типа «Блайзер». Стоит напомнить, что ДЗ разрабатывалась в СССР уже в 50-х годах, но по ряду причин на танки не устанавливалась. Подобнее эти вопросы рассмотрены в статье .
Таким образом, с 1984-го года для совершенствования защиты танков Т-64А, Т-72А и Т-80Б были приняты меры в рамках ОКР «Отражение» и «Контакт-1», которые обеспечили их защищенность от наиболее распространенных ПТС зарубежных стран. В ходе серийного производства танки Т-80БВ, Т-64БВ уже учитывали эти решения и дополнительными приварными плитами не оснащались.
Уровень трехпреградной (сталь + стеклотекстолит + сталь) броневой защиты танков Т-64А, Т-72А и Т-80Б обеспечивался подбором оптимальных толщин и твердости материалов лицевой и тыльной стальных преград. К примеру, повышение твердости стального лицевого слоя ведет к снижению противокумулятив-ной стойкости комбинированных преград, установленных под большими конструктивны-ми углами (68°). Это происходит вследствие снижения расхода кумулятивной струи на внедрение в лицевой слой и, следовательно, увеличения ее доли, участвующей в углублении кавер-ны.
Но указанные меры были лишь решениями по модернизации, в танках, производство которых началось с 1985-го года, таких как Т-80У, Т-72Б и Т-80УД были применены новые решения, которые условно могут их отнести ко второму поколению реализации комбинированного бронирования. В конструкции ВЛД стала применяться конструкция с дополнительным внутренним слоем (или слоями) между неметаллическим наполнителем. Причем внутренний слой изготавливался из стали повышенной твердости. Увеличение твердости внутреннего слоя стальных комбинирован-ных преград, расположенных под большими углами, ведет к повышению противокумулятивной стойкости преград. Для малых углов твердость среднего слоя существенного влияния не имеет.
(сталь+СТБ+сталь+СТБ+сталь).
На танках Т-64БВ нового выпуска дополнительное бронирование ВЛД корпуса не устанавливалось, так как новая конструкция уже была
адаптирована для защиты от БПС нового поколения — три слоя стальной брони, между которыми размещены два слоя стеклопластика, общей толщиной 205 мм (60+35+30+35+45).
При меньшей общей толщине, ВЛД новой конструкции по стойкости (без учета ДЗ) против БПС превосходила ВЛД старой конструкции с дополнительным 30-мм листом.
Схожая структура ВЛД применялась и на Т-80БВ.
Существовало два направления в создании новых комбинированных преград.
Первое разработанное в Сибирском филиале академии наук СССР (институт гидродинамики им. Лаврентьева, В. В. Рубцов, И. И. Терехин ). Это направление представляло собой коробчатую (плиты коробчатого типа, залитые пенаполиуретаном) или ячеистую структуру. Ячеистая преграда обладает повышенными противокумулятивными свойствами. Ее прин-цип противодействия заключается в том, что за счет явлений, происходящих на границе раздела двух сред, часть кинетической энергии кумулятив-ной струи, первоначально перешедшей в головную ударную волну, трансформируется в кинетическую энергию среды, которая повторно взаимодействует с кумулятивной струей.
Второе предложенное НИИ Стали (Л. Н. Аникина, М. И. Маресев, И.И. Терехин). При пробитии кумулятивной струей комбинированной преграды (стальная плита - наполнитель - тонкая стальная пластина) происходит куполообразное выпучивание тонкой пластины, вершина выпуклости движется в направлении, нормальном к тыльной поверх-ности стальной плиты. Указанное движение продолжается после пробития тонкой пла-стины в течение всего времени прохождения струи за составную преграду. При оптимально выбранных геометрических параметрах указанных составных преград после их пробивания головной частью кумулятивной струи происходят дополнительные соударения ее частиц с кромкой пробоины в тонкой пластине, приводящие к снижению пробивной способности струи. В качестве наполнителей исследовалась резина, полиуретан, керамика.
Данный тип брони аналогичен по своим принципам Британской броне « Burlington », которая применялась на западных танках начала 80-х годов.
Дальнейшее развитие конструкции и технологии изготовления литых башен заключалось в том, что комбинированная броня лобовых и бортовых частей башни образовывалась за счет открытой сверху полости, в которую монтировался сложный наполнитель, закрываемый сверху приварными крышками (заглушками). Башни такой конструкции применяются на более поздних модификациях танков Т-72 и Т-80 (Т-72Б, Т-80У и Т-80УД).
На Т-72Б применялись башни с наполнителем в виде плоскопараллельных пластин (отражающих листов) и вставок из стали повышенной твердости.
На Т-80У с наполнителем из ячеистых литых блоков (ячеистая отливка), заливаемых полимером (полиэфируретан), и стальных вставок.
Т-72Б
Бронирование башни танка Т-72 относится к «полуактивному» типу. В передней части башни расположены две полости, расположенные под углом 54-55 градусов к продольной оси орудия. В каждой полости пакет из 20 30-мм блоков, каждый из которых состоит из 3 слоев, склеенных вместе. Слои блока: 21-мм броневая плита, 6-мм слой резины, 3-мм металлическая плита. К броневой плите каждого блока приварены 3 тонкие металлические пластинки, обеспечивающие расстояние между блоками 22 мм. Обе полости имеют 45-мм броневую плиту, расположенную между пакетом и внутренней стенкой полости. Общий вес содержимого двух полостей 781 кг.
Внешний вид пакета бронирования танка Т-72 с отражающими листами
И вставками стальной брони БТК-1
Фото пакета J. Warford. Journal of military ordnance. May 2002,
Принцип действия пакетов с отражающими листами
Бронирование ВЛД корпуса Т-72Б первых модификаций состояло из составной брони из стали средней и повышенной твердости прирост стойкости и эквивалентное ему снижение бронебойного действия боепри-паса обеспечивается за счет расхода струи на разделе сред. Стальная наборная преграда является одним из простейших конструктивных решений противоснарядного защитного устройства. Такая комбинированная броня из нескольких сталь-ных плит, обеспечивала 20%-ный выи-грыш в массе по сравнению с гомогенной броней может при тех же габаритных размерах.
В дальнейшем применялся более сложный вариант бронирования с использованием «отражающих листов» по принципу функционирования аналогичных пакету, применяемому в башне танка.
На башне и корпусе Т-72Б устанавливался ДЗ «Контакт-1». Причем контейнеры установлены непосредственно на башню без предания им угла обеспечивающего максимально эффективную работу ДЗ. В результате этого эффективность ДЗ установленной на башне была значительно снижена. Возможным объяснением служит то, что при проведении государственных испытаний Т-72АВ в 1983-ем году испытываемый танк был поражен по причине наличия участков, не перекрытых контейнерами ДЗ и конструкторы пытались добиться лучшего перекрытия башни.
Начиная с 1988 года ВЛД и башня была усилена комплексом ДЗ «Контакт- V » обеспечивающего защиту не только от кумулятивных ПТС а и от ОБПС.
Структура брони с отражающими листами представляет собой преграду, состоящую из 3-х слоев: плиты, прокладки и тонкой пластины.
Проникание кумулятивной струи в броню с «отражающими» листами
Рентгеновский снимок демонстрирует боковые смещения частиц струи
И характер деформирования пластины
Струя, проникая в плиту, создает напряжения, приводящие сначала к местному вспучиванию тыльной поверхности (а), а затем к ее разрушению (б). При этом происходит значительное вспучивание прокладки и тонкого листа. Когда струя пробивает прокладку и тонкую пластину, последняя уже начала движение в сторону от тыльной поверхности плиты (в). Поскольку между направлением движения струи и тонкой пластины имеется некоторый угол, то в какой-то момент времени пластина начинает набегать на струю, разрушая ее. Эффект от использования «отражающих» листов может достигать 40% в сравнении с монолитной броней той же массы.
Т-80У, Т-80УД
При совершенствовании броневой защиты танков 219М (А) и 476, 478 рассматривались различные варианты преград особенностью которых было использование энергии самой кумулятивной струи для ее разрушения. Это были наполнители коробчатого и ячеистого типа.
В принятом варианте состоит из ячеистых литых блоков, заливаемых полимером, со стальными вставками. Бронирование корпуса обеспечивается оптимальным соотношением толщин стеклотекстолитового наполнителя и стальных платин высокой твердости.
Башня Т-80У (Т-80УД) имеет толщину наружной стенки 85…60 мм, тыльной - до 190 мм. В открытые сверху полости, в монтировался сложный наполнитель, который состоял из ячеистых литых блоков, заливаемых полимером (ПУМ) установленного в два ряда и разделенных стальной плитой 20 мм. За пакетом установлена плита БТК-1 толщиной 80 мм. На наружной поверхности лба башни в пределах курсового угла + 35 установлены цельные V -образные блоки динамической защиты «Контакт-5». На ранних вариантах Т-80УД и Т-80У устанавливался НКДЗ «Контакт-1».
Подробнее про историю создания танка Т-80У смотрите в фильме - Видео про танк Т-80У (объект 219А)
Бронирование ВЛД многопреградное. С начала 80-х годов было испытано несколько вариантов конструкции.
Принцип действия пакетов с «ячеистым наполнителем»
Этот тип брони реализует способ так называемых «полуактивных» систем защиты, в которых для защиты используется энергия самого средства поражения.
Способ предложен институтом гидродинамики Сибирского отделения АН СССР и заключается в следующем.
Схема действия яче-истой противокумулятивной защиты:
1 - кумулятивная струя; 2- жидкость; 3 - металли-ческая стенка; 4 - ударная волна сжатия;
5 - вторичная волна сжатия; 6 - схлопывание каверны
Схема одинарных ячеек: а -цилиндрическая, б - сферическая
Стальная броня с полеуретановомы (полеэфируретановым) наполнителем
Результаты исследований образцов ячеистых преград в различном кон-структивном и технологическом исполнении были подтверждены натурными испытаниями при обстреле кумулятивными снарядами. Результаты показали, что применение ячеистого слоя вместо стеклопластика позволяет уменьшить габаритные размеры преграды на 15%, а массу - на 30%. По сравнению с монолитной сталью может быть достигнуто уменьшение массы слоя до 60% при сохранении близкого к ней габарита.
Принцип действия брони "откольного" типа.
В тыльной части ячеистых блоков также находятся заполненные полимерным материалом полости. Принцип действия этого типа брони примерно таков же, как и ячеистой брони. Здесь также для защиты используется энергия кумулятивной струи. Когда кумулятивная струя, двигаясь, выходит на свободную тыльную поверхность преграды, элементы преграды у свободной тыльной поверхности под действием ударной волны начинают двигаться в направлении движения струи. Если же создать условия, при которых материал преграды будет двигаться на струю, то энергия летящих от свободной поверхности элементов преграды будет расходоваться на разрушение самой струи. А такие условия можно создать изготовлением на тыльной поверхности преграды полусферических или параболических полостей.
Некоторые варианты верхней лобовой детали танка Т-64А, Т-80, вариант Т-80УД (Т-80У), Т-84 и разработка новой модульной ВЛД Т-80У (КБТМ)
Наполнитель башни Т-64А с керамическими шарами и варианты пакета Т-80УД -
ячеистая отливка (наполнитель из ячеистых литых блоков, заливаемых полимером)
и металлокерамический пакет
Дальнейшие совершенствование конструкции было связанны с переходом на башни со сварной основой. Разработки, направленные на увеличение динамических прочностных характеристик литых броневых сталей с целью повышения противоснарядной стойкости, дали существенно меньший эффект, чем аналогичные разработки по катаной броне. В частности в 80-е годы были разработаны и готовы к серийному производству новые стали повышенной твердости: СК-2Ш, СК-3Ш. Таким образом, применение башен с основой из проката позволило без увеличения массы повысить защитный эквивалент по основе башни. Такие разработки предприняли НИИ Стали совместно с конструкторскими бюро, башня с основой из проката для танка Т-72Б обладала несколько увеличенным (на 180 л.) внутренним объемом , рост массы составил до 400 кг по сравнению с серийной литой башней танка Т-72Б.
Вар и ант башни усовершенствованного Т-72, Т-80УД со сварной основой
и металлокерамическим пакетом, серийно не применялась
Пакет наполнителя башни выполнялся с применением керамических материалов и стали повышенной твердости или из пакета на основе стальных пластин с «отражающими» листами. Прорабатывались варианты башен с съемным модульным бронированием для лобовых и бортовых частей.
Т-90С/А
Применительно к башням танков одним из существенных резервов усиления их противоснарядной защиты или снижения массы стальной основы башни при сохранении существующего уровня противоснарядной защиты является повышение стойкости применяемой для башен стальной брони. Основа башни Т-90С/А изготовлена из стальной брони средней твердости , которая существенно (на 10-15%) превосходит по противоснарядной стойкости литую броню средней твердости.
Таким образом, при одинаковой массе башня, выполненная из катаной брони, может иметь более высокую противоснарядную стойкость, чем башня из литой брони и, кроме того, в случае применения для башни катаной брони возможно дальнейшее повышение ее противоснарядной стойкости.
Дополнительным преимуществом башни из проката является возможность обеспечения более высокой точности ее изготовления, так как при изготовлении литой броневой основы башни, как правило, не обеспечивается необходимое качество литья и точность отливки по геометрическим размерам и массе, что вызывает необходимость проведения трудоемких и немеханизированных работ по устранению дефектов литья, подгонки размеров и массы отливки, включая подгонку полостей под наполнители. Реализация преимуществ конструкции башни из проката в сравнении с литой башней возможна только тогда, когда ее противоснарядная стойкость и живучесть в местах расположения соединений деталей из катаной брони отвечает общим требованиям по противоснарядной стойкости и живучести башни в целом. Сварные соединения башни Т-90С/А выполнены с перекрытием полностью или частично стыков деталей и сварных швов со стороны снарядного обстрела.
Толщина брони бортовых стенок - 70 мм, лобовые броневые стенки имеют толщину 65- 150 мм крыша башни выполнена сварной из отдельных деталей, что снижает жесткость конструкции при фугасном воздействии. На наружной поверхности лба башни установлены V -образные блоки динамической защиты.
Варианты башен с сварной основой Т-90А и Т-80УД (с модульной броней)
Другие материалы по броне:
Использованы материалы:
Отечественные бронированные машины. XX век: Научное издание: / Солянкин А.Г, Желтов И.Г., Кудряшов К.Н. /
Том 3. Отечественные бронированные машины. 1946-1965 гг.- М.: ООО «Издательство “Цейхгауз”», 2010.
М.В. Павлова и И.В. Павлова «Отечественные бронированные машины 1945-1965» — ТиВ №3 2009
Теория и конструкция танка. — Т. 10. Кн. 2. Комплексная защита / Под ред. д.т.н., проф. П . П . Исакова . — М .: Машиностроение , 1990.
J. Warford. The first look at Soviet special armor. Journal of military ordnance. May 2002.
Сценарии будущих войн, включая уроки, выученные в Афганистане, будут создавать асимметрично-смешанные вызовы для солдат и их амуниции. Как результат, необходимость в более прочной и в то же время более легкой броне продолжит увеличиваться. Cовременные виды баллистической защиты для пехотинцев, автомобилей, летательных аппаратов и кораблей настолько разнообразны, что вряд ли можно охватить их все в рамках одной небольшой статьи. Остановимся на обзоре последних инноваций в этой области и очертим основные направления их развития. Композитное волокно - основа для создания композитных материалов. Наиболее прочные конструкционные материалы в настоящее время делаются из волокон, к примеру из углеволокна или сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ, UHMWPE).
В течение последних десятилетий было создано или усовершенствовано много композитных материалов, известных под торговыми марками KEVLAR, TWARON, DYNEEMA, SPECTRA. Они изготовлены путем химического связывания или волокон параарамида, или высокопрочного полиэтилена.
Арамиды (Aramid) - класс термостойких и прочных синтетических волокон. Название происходит от словосочетания «ароматические полиамиды» (aromatic polyamide). В таких волокнах цепочки молекул строго ориентированы в определенном направлении, что позволяет управлять их механическими характеристиками.
К ним же принадлежат метаарамиды (например, NOMEX). Большую часть составляют сополиамиды, известные под маркой Тechnora производства японского химического концерна Teijin. Арамиды допускают большее разнообразие направлений волокон по сравнению с СВМПЭ. Параарамидные волокна, такие как KEVLAR, TWARON и Heracron, имеют великолепную прочность при минимальном весе.
Высокопрочное полиэтиленовое волокно DYNEEMA, выпускаемое компанией DSM Dyneema, считается самым прочным в мире. Оно в 15 раз прочнее стали и на 40% прочнее арамидов при том же весе. Это единственный композит, способный защитить от 7,62-мм пули АК-47.
KEVLAR - широко известная зарегистрированная торговая марка параарамидного волокна. Разработанное компанией DuPont в 1965 г., волокно выпускается в виде нитей или ткани, которые используются в качестве основы при создании композитных пластиков. При равном весе KEVLAR в пять раз прочнее стали, при этом более гибок. Для изготовления так называемых «мягких бронежилетов» используется KEVLAR XP, такая «броня» состоит из десятка слоев мягкой ткани, способной затормозить колюще-режущие предметы и даже пули с низкой энергетикой.
NOMEX - еще одна разработка DuPont. Огнеупорное волокно из метаарамида было разработано еще в 60-е гг. прошлого столетия и впервые представлено в 1967 году.
Полибензоимидазол (PBI) - синтетическое волокно с чрезвычайно высокой температурой плавления, которое практически невозможно поджечь. Используется для защитных материалов.
Материал под маркой Rayon представляет собой переработанные волокна целлюлозы. Поскольку Rayon создан на основе натуральных волокон, он не является ни синтетическим, ни натуральным.
SPECTRA - композитное волокно, выпускаемое компанией Honeywell. Является одним из прочнейших и легчайших волокон в мире. Используя фирменную технологию SHIELD, компания вот уже больше двух десятилетий производит баллистическую защиту для войсковых и полицейских подразделений на основе материалов SPECTRA SHIELD, GOLD SHIELD и GOLD FLEX. SPECTRA - ярко-белое полиэтиленовое волокно, устойчивое к химическим повреждениям, свету и воде. По заявлениям производителя, этот материал прочнее стали и на 40% прочнее арамидного волокна.
TWARON - торговое название прочного термоустойчивого параарамидного волокна производства компании Teijin. По оценкам производителя, использование материала для защиты бронетехники может снизить массу брони на 30–60% по сравнению с броневой сталью. Ткань Twaron LFT SB1, выпущенная по фирменной технологии ламинирования, состоит из нескольких слоев волокон, расположенных под различными углами друг к другу и связанных между собой наполнителем. Она используется для производства легких гибких бронежилетов.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ, UHMWPE), также называемый высокомолекулярным полиэтиленом - класс термопластичных полиэтиленов. Синтетические волоконные материалы под марками DYNEEMA и SPECTRA выдавливаются из геля через специальные фильеры, которые придают волокнам нужное направление. Волокна состоят из сверхдлинных цепочек с молекулярной массой, достигающей 6 млн. СВМПЭ обладают высокой устойчивостью к агрессивным средам. К тому же материал является самосмазывающимся и чрезвычайно устойчив к истиранию - до 15 раз больше, чем углеродистая сталь. По коэффициенту трения сверхвысокомолекулярный полиэтилен сравним с политетрафторэтиленом (тефлоном), но более износостоек. Материал не имеет запаха, вкуса, нетоксичен.
Комбинированная броня
Современная комбинированная броня может быть использована для индивидуальной защиты, бронирования транспортных средств, военно-морских судов, самолетов и вертолетов. Продвинутые технологии и небольшой вес позволяют создать бронезащиту с уникальными характеристиками. К примеру, компания Ceradyne, недавно вошедшая в состав концерна 3M, заключила контракт стоимостью $80 млн с Корпусом морской пехоты США на поставку 77 тыс. высокозащищенных шлемов (Enhanced Combat Helmets, ECH) как часть единой программы по замене средств защиты в Армии США, ВМС и КМП. В шлеме широко применяется сверхвысокомолекулярный полиэтилен вместо арамидных волокон, использовавшихся при изготовлении шлемов предыдущего поколения. Enhanced Combat Helmets похож на Advanced Combat Helmet, состоящий на вооружении в настоящий момент, но тоньше его. Шлем обеспечивает такую же защиту от пуль стрелкового оружия и осколков, что и предыдущие образцы.
Сержант Кайл Кинан (Kyle Keenan) демонстрирует вмятины от попаданий пистолетных 9-мм пуль с близкой дистанции на своем шлеме Advanced Combat Helmet, полученные в июле 2007 г. во время операции в Ираке. Шлем из композитного волокна способен эффективно защитить от пуль стрелкового оружия и осколков снарядов.
Человек - не единственное, что требует защиты отдельных жизненно важных органов на поле боя. К примеру, самолеты нуждаются в частичном бронировании, прикрывающем экипаж, пассажиров и бортовую электронику от огня с земли и поражающих элементов боевых частей ракет систем ПВО. В последние годы в этой области было сделано немало важных шагов: разработана инновационная авиационная и корабельная броня. В последнем случае применение мощной брони не получило широкого распространения, однако имеет решающее значение при оснащении судов, проводящих операции против пиратов, наркоторговцев и торговцев людьми: такие корабли сейчас подвергаются атакам не только стрелкового оружия разного калибра, но и обстрелам из ручных противотанковых гранатометов.
Изготовлением защиты для крупногабаритных транспортных средств занимается подразделение Advanced Armour компании TenCate. Ее серия авиационной брони создана, чтобы обеспечить максимальную защиту при минимальном весе, допускающем ее установку на летательные аппараты. Это достигается применением в линейках брони TenCate Liba CX и TenCate Ceratego CX - наилегчайших из существующих материалов. При этом баллистическая защита брони достаточно высока: к примеру, для TenCate Ceratego она достигает 4-го уровня по стандарту STANAG 4569 и выдерживает множественные попадания. В конструкции бронелистов применяются различные комбинации металлов и керамики, армирование волокнами арамидов, высокомолекулярного полиэтилена, а также угле- и стеклопластики. Спектр летательных аппаратов, использующих бронирование от TenCate, очень широк: от легкого многофункционального турбовинтового Embraer A-29 Super Tucano до «транспортника» Embraer KC-390.
TenCate Advanced Armour также изготавливает бронирование для малых и больших военных кораблей и гражданских судов. Бронированию подлежат критически важные части бортов, а также судовые помещения: оружейные погреба, капитанский мостик, информационный и коммуникационный центры, системы вооружения. Недавно компания представила т. н. тактический морской щит (Tactical Naval Shield) для защиты стрелка на борту судна. Он может быть развернут для создания импровизированной огневой точки или снят в течение 3 минут.
Комплекты авиационной брони LAST от компании QinetiQ North America исповедуют подход, применяемый в навесной броне наземных транспортных средств. Части летательного аппарата, требующие защиты, могут быть усилены в течение одного часа силами экипажа, при этом необходимый крепеж уже входит в поставляемые комплекты. Таким образом, могут быть оперативно модернизированы транспортные самолеты Lockheed C-130 Hercules, Lockheed C-141, McDonnell Douglas C-17, а также вертолеты Sikorsky H-60 и Bell 212, если условия выполнения миссии предполагают возможность обстрела из легкого стрелкового оружия. Броня выдерживает попадание бронебойной пули калибра 7,62 мм. Защита одного квадратного метра весит всего 37 кг.
Прозрачная броня
Традиционный и наиболее распространенный материал бронирования окон транспортных средств - закаленное стекло. Конструкция прозрачных «бронелистов» проста: между двумя толстыми стеклянными блоками запрессовывается прослойка из прозрачного ламината-поликарбоната. При попадании пули во внешнее стекло основной удар принимают на себя внешняя часть стеклянного «сэндвича» и ламинат, при этом стекло растрескивается характерной «паутиной», хорошо иллюстрируя направление рассеяния кинетической энергии. Слой поликарбоната препятствует проникновению пули во внутренний стеклянный слой.
Пулестойкое стекло часто называют «пуленепробиваемым». Это ошибочное определение, так как нет стекол разумной толщины, способных противостоять бронебойной пуле калибра 12,7 мм. Современная пуля такого типа имеет медную оболочку и сердечник из твердого плотного материала - например, обедненного урана или карбида вольфрама (по твердости последний сравним с алмазом). Вообще пулестойкость закаленного стекла зависит от многих факторов: калибр, тип, скорость пули, угол встречи с поверхностью и др., поэтому толщину пулестойких стекол зачастую выбирают с двойным запасом. В то же время его масса также увеличивается вдвое.
PERLUCOR - материал с высокой химической чистотой и выдающимися механическими, химическими, физическими и оптическими свойствами
Пулестойкое стекло имеет свои известные недостатки: оно не защищает от многочисленных попаданий и имеет слишком большой вес. Исследователи считают, что будущее в этом направлении принадлежит так называемому «прозрачному алюминию». Этот материал представляет собой специальный зеркально отполированный сплав, который вдвое легче и в четыре раза прочнее закаленного стекла. В его основе - оксинитрид алюминия - соединение алюминия, кислорода и азота, которое представляет собой прозрачную керамическую твердую массу. На рынке он известен под торговой маркой ALON. Производят его путем спекания изначально совершенно непрозрачной порошкообразной смеси. После того как смесь расплавится (температура плавления оксинитрида алюминия - 2140°C), ее резко охлаждают. Полученная твердая кристаллическая структура имеет такую же устойчивость к царапинам, как сапфир, то есть она практически не подвержена царапинам. Дополнительная полировка не только делает ее более прозрачной, но и укрепляет поверхностный слой.
Современные пулестойкие стекла изготавливаются трехслойными: снаружи расположена панель из оксинитрида алюминия, затем идет закаленное стекло, а завершается все слоем прозрачного пластика. Такой «сэндвич» не только прекрасно выдерживает попадания бронебойных пуль из ручного стрелкового оружия, но и способен противостоять более серьезным испытаниям, таким как огонь из пулемета калибра 12,7 мм.
Традиционно используемое в бронетехнике пулестойкое стекло царапает даже песок во время песчаных бурь, не говоря уже о воздействии на него осколков самодельных взрывных устройств и пуль, выпущенных из АК-47. Прозрачная «алюминиевая броня» гораздо устойчивее к подобному «выветриванию». Фактор, сдерживающий применение такого замечательного материала - его высокая стоимость: примерно в шесть раз выше, чем у закаленного стекла. Технология производства «прозрачного алюминия» разработана компанией Raytheon и сейчас предлагается под названием Surmet. При высокой стоимости этот материал все-таки дешевле сапфира, который применяется там, где нужна особенно высокая прочность (полупроводниковые приборы) или устойчивость к царапинам (стекла наручных часов). Поскольку для выпуска прозрачной брони привлекаются все большие производственные мощности, а оборудование позволяет выпускать листы все большей площади, ее цена в итоге может существенно снизиться. К тому же технологии производства все время совершенствуются. Ведь свойства такого «стекла», не пасующего перед обстрелом из пулемета БТР, слишком привлекательны. А если вспомнить, насколько «алюминиевая броня» снижает вес бронемашин, сомнений не остается: за этой технологией - будущее. Для примера: при третьем уровне защиты по стандарту STANAG 4569 типичное остекление площадью 3 кв. м будет весить около 600 кг. Такой излишек сильно влияет на ходовые качества бронемашины и, в итоге, на ее живучесть на поле боя.
Есть и другие компании, занимающиеся разработками в области прозрачной брони. CeramTec-ETEC предлагает PERLUCOR - стеклокерамику с высокой химической чистотой и выдающимися механическими, химическими, физическими и оптическими свойствами. Прозрачность материала PERLUCOR (свыше 92%) позволяет использовать его везде, где находит применение закаленное стекло, при этом он в три-четыре раза тверже стекла, а также выдерживает экстремально высокие (до 1600°C) температуры, воздействие концентрированных кислот и щелочей.
Прозрачная керамическая броня IBD NANOTech отличается меньшим весом, чем закаленное стекло той же прочности, - 56 кг/кв. м против 200
Компания IBD Deisenroth Engineering разработала прозрачную керамическую броню, сопоставимую по свойствам с непрозрачными образцами. Новый материал легче бронестекла примерно на 70% и может, по заявлениям IBD, выдерживать множественные попадания пуль в одни и те же области. Разработка является побочным продуктом процесса создания линейки бронекерамики IBD NANOTech. В процессе разработки компания создала технологии, позволяющие склеивать «мозаику» большой площади из мелких бронеэлементов (технология Mosaic Transparent Armour), а также ламинировать склейки укрепляющими подложками из фирменных нановолокон Natural NANO-Fibre. Такой подход дает возможность выпускать прочные прозрачные бронепанели, которые значительно легче традиционных из закаленного стекла.
Израильская компания Oran Safety Glass нашла свой путь в технологиях изготовления прозрачных бронелистов. Традиционно на внутренней, «безопасной» стороне стеклянной бронепанели расположен армирующий слой пластика, предохраняющий от разлетающихся осколков стекла внутрь бронемашины при попадании в стекло пуль и снарядов. Такой слой может постепенно покрываться царапинами при неаккуратных протирках, теряя прозрачность, а также имеет свойство отслаиваться. Запатентованная технология ADI укрепления слоев брони не требует такого армирования при соблюдении всех норм безопасности. Другая инновационная технология от OSG - ROCKSTRIKE. Хотя современная многослойная прозрачная броня защищена от ударов бронебойных пуль и снарядов, она подвержена растрескиванию и царапанью от попадания осколков и камней, а также постепенному расслоению бронелиста, - в итоге дорогостоящую бронепанель придется заменить. Технология ROCKSTRIKE является альтернативой армированию металлической сеткой и предохраняет стекло от повреждений твердыми предметами, летящими со скоростью до 150 м/с.
Защита пехотинцев
Современный бронежилет комбинирует специальные защитные ткани и твердые броневставки для дополнительной защиты. Такая комбинация может защитить даже от винтовочных 7,62-мм пуль, однако современные ткани уже способны самостоятельно остановить пистолетную пулю калибра 9 мм. Основной задачей баллистической защиты является поглощение и рассеяние кинетической энергии удара пули. Поэтому защита делается многослойной: при попадании пули ее энергия тратится на растяжение длинных прочных композитных волокон по всей площади бронежилета в нескольких слоях, изгиб композитных пластин, и в итоге скорость пули падает с сотен метров в секунду до нуля. Чтобы замедлить более тяжелую и острую винтовочную пулю, летящую со скоростью порядка 1000 м/с, наряду с волокнами требуются вставки из твердых металлических или керамических пластин. Защитные пластины не только рассеивают и поглощают энергию пули, но и притупляют ее наконечник.
Проблемой для применения композитных материалов в качестве защиты может стать чувствительность к температуре, повышенной влажности и соленому поту (некоторых из них). По мнению экспертов, это может вызвать старение и разрушение волокон. Поэтому в конструкции таких бронежилетов необходимо предусмотреть защиту от влаги и хорошую вентиляцию.
Важные работы ведутся и в области эргономичности бронежилетов. Да, нательная броня защищает от пуль и осколков, но может быть тяжелой, громоздкой, стеснять движения и замедлить передвижение пехотинца настолько, что его беспомощность на поле боя может стать едва ли не большей опасностью. Но в 2012 году в вооруженных силах США, где, согласно статистике, каждый седьмой военнослужащий - женского пола, начались испытания бронежилетов, разработанных специально для женщин. До этого военнослужащие-женщины носили мужскую «броню». Новинка отличается уменьшенной длиной, что предотвращает натирание бедер при беге, а также регулируется в области груди.
Бронежилеты, использующие вставки из керамической композитной брони от Ceradyne, экспонируются на мероприятии Special Operations Forces Industry Conference 2012
Решение другого недостатка - значительного веса бронежилета - может произойти с началом применения т. н. неньютоновских жидкостей в качестве «жидкой брони». Неньютоновская жидкость- такая, вязкость которой зависит от градиента скорости ее течения. В настоящий момент большинство бронежилетов, как писалось выше, использует комбинацию мягких защитных материалов и твердых броневставок. Последние и создают основной вес. Если заменить их на контейнеры с неньютоновской жидкостью, это и облегчило бы конструкцию, и сделало бы ее более гибкой. В разное время разработкой защиты на базе такой жидкости вели разные компании. Британское отделение BAE Systems даже представило работающий образец: пакеты со специальным гелем Shear Thickening Liquid, или пулестойким кремом, обладали примерно такими же показателями защиты, что 30-слойный кевларовый бронежилет. Очевидны и недостатки: такой гель после попадания пули просто вытечет через пулевое отверстие. Однако разработки в этой области продолжаются. Возможно использование технологии там, где требуется защита от удара, а не пуль: к примеру, сингапурская компания Softshell предлагает спортивную экипировку ID Flex, спасающую от травм и созданную на основе неньютоновской жидкости. Вполне реально применять такие технологии для внутренних амортизаторов шлемов или элементов пехотной брони - это может уменьшить вес защитного снаряжения.
Для создания легких бронежилетов компания Ceradyne предлагает броневставки, изготовленные из карбидов бора и кремния, соединенных горячим прессованием, в которые впрессованы волокна композитного материала, ориентированные специальным образом. Такой материал выдерживает множественные попадания, при этом твердые керамические соединения разрушают пулю, а композиты рассеивают и гасят ее кинетическую энергию, обеспечивая структурную целостность бронеэлемента.
Существует природный аналог волоконных материалов, который может быть применим для создания чрезвычайно легкой, упругой и прочной брони, - паутина. К примеру, волокна паутины крупного мадагаскарского паука Дарвина (Caerostris darwini) обладают ударной вязкостью, до 10 раз превосходящей аналогичный показатель кевларовых нитей. Создать искусственное волокно, схожее по свойствам с такой паутиной, позволила бы расшифровка генома паучьего шелка и создание специального органического соединения для изготовления сверхпрочных нитей. Остается надеяться, что биотехнологии, активно развивающиеся последние годы, предоставят когда-нибудь такую возможность.
Броня для наземной техники
Продолжает повышаться и защищенность бронетехники. Одним из распространенных и проверенных способов защиты от снарядов противотанковых гранатометов является применение противокумулятивного экрана. Американская компания АmSafe Bridport предлагает свой вариант - гибкие и легкие сетки Tarian, выполняющие те же функции. Помимо малого веса и простоты установки такое решение имеет еще одно преимущество: в случае повреждения сетка легко заменяется силами экипажа, не требуя применения сварки и слесарных работ в случае выхода из строя традиционных металлических решеток. Компания заключила контракт на поставку Минобороны Соединенного Королевства нескольких сотен таких систем в части, находящиеся сейчас в Афганистане. Аналогичным образом работает комплект Tarian QuickShield, предназначенный для оперативного ремонта и заделывания брешей в традиционных стальных решетчатых экранах танков и БТР. QuickShield поставляется в вакуумной упаковке, минимально занимая обитаемый объем бронетехники, и также проходит сейчас обкатку в «горячих точках».
Противокумулятивные экраны TARIAN компании АmSafe Bridport могут быть легко установлены и отремонтированы
Уже упоминавшаяся выше компания Ceradyne предлагает модульные комплекты бронирования DEFENDER и RAMTECH2 для тактических колесных автомобилей, а также грузовиков. Для легких бронеавтомобилей используется композитная броня, максимально защищая экипаж при жестких ограничениях по размеру и весу бронепластин. Ceradyne работает в тесном контакте с производителями бронетехники, давая ее конструкторам возможность в полной мере пользоваться своими разработками. Примером такой глубокой интеграции может служить бронетранспортер BULL, совместная разработка Ceradyne, Ideal Innovations и Oshkosh в рамках тендера MRAP II, объявленного командованием Корпуса морской пехоты США в 2007 г. Одним из его условий было обеспечение защиты экипажа бронемашины от направленных взрывов, случаи применения которых участились в то время в Ираке.
Германская компания IBD Deisenroth Engineering, специализирующаяся на разработке и изготовлении средств защиты объектов военной техники, разработала концепцию Evolution Survivability («Эволюция живучести») для средних бронемашин и основных боевых танков. Комплексная концепция использует последние разработки в области наноматериалов, используемые в линейке апгрейдов защиты IBD PROTech и уже проходящие испытания. На примере модернизации систем защиты ОБТ Leopard 2 это противоминное усиление днища танка, боковые защитные панели для противодействия самодельным взрывным устройствам и придорожным минам, защита крыши башни от боеприпасов воздушного подрыва, системы активной защиты, поражающие управляемые противотанковые ракеты на подлете и др.
Бронетранспортер BULL - пример глубокой интеграции защитных технологий Ceradyne
Концерн Rheinmetall, один из крупнейших производителей оружия и бронемашин, предлагает собственные комплекты апгрейда баллистической защиты различных транспортных средств серии VERHA - Versatile Rheinmetall Armour, «Универсальная броня Rheinmetall». Диапазон ее применения чрезвычайно широк: от броневставок в одежду до защиты военных кораблей. Используются как новейшие керамические сплавы, так и арамидные волокна, высокомолекулярный полиэтилен и др.
Loading...