Экранированная броня
SCREENED ARMOR

Изобретение относится к области броневой защиты и может быть использовано для защиты бронированных машин, в частности объектов бронетанковой техники от кумулятивных противотанковых гранат.
2
3
Известно устройство защиты от противотанковых кумулятивных гранат (патент РФ №2534485, приоритет от 28.06.2013 г.), представляющее собой экран, выполненный в виде основы с дискретными металлическими объемными защитными элементами. Поверхностная плотность основы составляет от 0,05 до 10 кг/м, металлические объемные защитные элементы имеют габаритные размеры от 5 до 50 мм и плотность от 2500 до 19000 кг/м, причем экран установлен перед защищаемым объектом на расстоянии от 50 до 1500 мм. Устройство, согласно описанию, закрепляется на защищаемом объекте при помощи растяжек или жесткого (полужесткого) каркаса.
Первым недостатком известного устройства является:
- в случае закрепления при помощи растяжек - сложность закрепления защитного устройства на защищаемом объекте, так как такое крепление не всегда осуществимо на бронетехнике, ввиду сложной наружной архитектуры;
- в случае закрепления при помощи жесткого или полужесткого каркаса - низкая приспособленность к условиям эксплуатации и низкая габаритная проходимость. При преодолении препятствий больших габаритов или узких негабаритных проходов любое силовое воздействие (касание жестким каркасом препятствия) в отсутствие податливости каркаса экрана может привести к его деформации или поломке.
Вторым недостатком устройства является ограничение подвижности составных частей внешних механизмов на объекте (например, крышек люков при их открывании), перекрытие проемов для быстрого доступа экипажа в объект или к частям объекта, требующим оперативного технического обслуживания без демонтажа решетчатого экрана.
Известен противокумулятивный экран танка, боевой машины пехоты (патент РФ №2125224, приоритет от 22.05.1998 г.), включающий в себя преграду для противотанковых кумулятивных боеприпасов, расположенную перед защищаемой ею основной броней и закрепленную к корпусу танка, выполненный в виде оптически прозрачного однослойного или многослойного сетчатого или решетчатого экрана или сетчато-решетчатого экрана, закрепленного к горизонтальной балке на удалении до 2-3 м от защищаемой ею основной брони, то есть лобовой, боковой, кормовой части корпуса и башни.
Известно противогранатометное защитное устройство (патент РФ №2462680, приоритет от 29.11.2010 г.), включающее сетчатые отклоняющие элементы, устанавливаемые перед защищаемым объектом, причем с наружной стороны выполнен дополнительный сетчатый экран на расстоянии не менее 1 и не более 5 длин гранаты, с величиной ячейки не менее калибра гранаты и не более размаха перьев стабилизатора кумулятивной гранаты.
Недостатком приведенных выше известных устройств является значительное удаление защитного экрана от защищаемого объекта, что при использовании устройства для защиты объектов бронетанковой техники приведет к неприемлемому увеличению габаритов объекта и механическим повреждениям как самих экранов, так и элементов их крепления на защищаемом объекте при его обычной эксплуатации.
По существенным признакам наиболее близкой к заявленному является принятая за прототип экранированная броня (патент РФ №6048, приоритет от 15.01.1997 г.), состоящая из основной брони и закрепленного перед ней на некотором расстоянии решетчатого экрана, выполненного в виде решетки из параллельных горизонтально расположенных металлических пластин прямоугольного сечения с отношением толщины к ширине, равным 0,13-0,17, а отношение толщины горизонтальных пластин и расстояния между ними находится в пределах 0,065-0,085, при этом металлические пластины соединены между собой вертикальными соединительными рейками, имеющими одинаковую с пластинами толщину, и отношение расстояния между ними к расстоянию между пластинами равно 7,3-9,5, а расстояние от граней пластин, противоположных основной броне, до основной брони не менее трех расстояний между пластинами.
Основными недостатками прототипа являются:
- ухудшение эксплуатационных характеристик защищаемого объекта: ограничение подвижности составных частей внешних механизмов на объекте (например, крышек люков при их открывании); перекрытие проемов для быстрого доступа экипажа в объект или к частям объекта, требующим оперативного технического обслуживания без демонтажа решетчатого экрана;
- невысокая эффективность разрушения кумулятивной облицовки противотанковых гранат в случае взаимодействия с решетчатым экраном в общем случае (не по нормали к решетчатому экрану и/или не в плоскости симметрии решетчатого экрана);
- высокая вероятность детонации взрывчатого вещества кумулятивного заряда гранаты, возбуждаемой ударной волной при взаимодействии гранаты с жестко установленным жестким решетчатым экраном. Детонация взрывчатого вещества кумулятивного заряда даже на удалении от защищаемого объекта приводит к его поражению;
- низкая габаритная проходимость - при преодолении препятствий больших габаритов или узких негабаритных проходов любое силовое воздействие (касание жестким экраном препятствия), в отсутствие податливости решетчатого экрана, может привести к его деформации или поломке.
Задачей настоящего изобретения является создание экранированной брони свободной от вышеуказанных недостатков.
Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационных показателей (эргономики, надежности, удобства эксплуатации, в том числе, технического обслуживания) защищаемых объектов, за счет:
- обеспечения подвижности составных частей внешних механизмов объекта (например, крышек люков при их открывании) без демонтажа решетчатого экрана;
- обеспечения быстрого доступа экипажа в объект или к частям объекта, требующим оперативного технического обслуживания без демонтажа решетчатого экрана;
- снижения вероятности поломки экрана при силовом воздействии (касании экраном препятствия).
Другим техническим результатом является повышение защищенности объекта за счет повышения эффективности разрушения противотанковой кумулятивной гранаты (облицовки кумулятивного заряда гранаты) и уменьшения вероятности детонации взрывчатого вещества кумулятивного заряда гранаты.
Указанный совокупный технический результат достигается тем, что в известной экранированной броне, состоящей из основной брони и закрепленного перед ней на определенном расстоянии решетчатого экрана, выполненного в виде решетки из плоских протяженных металлических элементов (в прототипе - металлических пластин; далее по тексту - элементов), имеющих определенное соотношение толщины и ширины, закрепленных на определенном расстоянии друг от друга, соединенных между собой связями (в прототипе - соединительными рейками), расположенными на определенном расстоянии друг от друга, согласно изобретению, элементы выполнены с толщиной профиля от 2 до 12 мм, отношением толщины к ширине, равным 0,1-1, погонной массой не менее 0,5 кг/м, при этом наименьшее расстояние между элементами менее диаметра кумулятивной гранаты, упомянутые элементы соединены между собой, по крайней мере, двумя гибкими связями, закрепленными выше верхнего элемента, а расстояние от лицевой стороны элементов до основной брони не менее 150 мм.
Наиболее полно заявленный технический результат достигается за счет выполнения связей, соединяющих элементы, сокращаемыми по длине, например, в виде цепей.
Кроме того, связи могут быть выполнены прочными на разрыв или растяжимыми.
Кроме того, крепление элементов к связям может быть выполнено малопрочным.
Кроме того, элементы могут быть выполнены с лицевой стороны с заострением.
Кроме того, связи, соединяющие упомянутые элементы, могут быть расположены на максимально возможном расстоянии друг от друга, в пределах этих элементов.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в отличие от прототипа:
- элементы выполнены с толщиной профиля от 2 до 12 мм;
- отношение толщины элементов к их ширине равно 0,1-1;
- погонная масса элементов не менее 0,5 кг/м;
- наименьшее расстояние между элементами менее диаметра кумулятивной гранаты;
- элементы соединены между собой, по крайней мере, двумя гибкими связями, закрепленными, выше верхнего элемента;
- расстояние от лицевой стороны элементов до основной брони не менее 150 мм;
- кроме того: связи могут быть выполнены сокращаемыми по длине, например, в виде цепей; связи могут быть выполнены прочными на разрыв или растяжимыми; крепление элементов к связям может быть выполнено малопрочным; элементы могут быть выполнены с лицевой стороны с заострением; связи могут быть расположены на максимально возможном расстоянии друг от друга, в пределах упомянутых элементов.
Заявленные технические признаки существенны, так как они влияют на достигаемый технический результат.
Сравнение технических решений, реализованных в заявляемом изобретении, с другими известными техническими решениями позволяет сделать вывод о том, что заявляемое изобретение не следует явным образом из существующего уровня техники и, следовательно, соответствует критерию «новизна»:
1. Повышение эксплуатационных показателей защищаемого объекта обеспечивается:
- исключением увеличения радиуса обметания экрана, например, при раскачке его (экрана) относительно точек подвеса, за счет выполнения связей прочными и размещения их на максимально возможном расстоянии друг от друга, в пределах элементов;
- возможностью экрана отклоняться или подниматься при соприкосновении с препятствием за счет гибкости и прочности связей, выполнения их сокращаемыми по длине и закрепления связей, а, следовательно, и всего решетчатого экрана, выше верхнего элемента;
- возможностью экрана растягиваться и изгибаться, избегая необратимого зацепления элементов за препятствия за счет гибкости и растяжимости связей и закрепления экрана выше верхнего элемента;
- возможностью отрывания элементов от связей в случае необратимого зацепления за препятствие с сохранением части защитных свойств экрана за счет малопрочного крепления элементов к связям и закрепления решетчатого экрана выше верхнего элемента.
2. Повышение удобства эксплуатации объекта достигается:
- возможностью отклонения или поднятия решетчатого экрана за счет гибкости связей и выполнения их сокращаемыми по длине;
- возможностью увеличения расстояния между элементами за счет выполнения связей растяжимыми.
3. Повышение защищенности объекта за счет повышения эффективности разрушения противотанковой кумулятивной гранаты достигается:
- проявлением дополнительного разрушительного фактора за счет гибкости связей, определенной толщины, погонной массы и заострения элементов, расположенных лицевой стороной на расстоянии не менее 150 мм от основной брони;
- уменьшением вероятности штатного срабатывания взрывателя гранаты за счет размещения элементов на расстоянии не менее 150 мм от лицевой стороны до основной брони или взаимодействия взрывателя со значительно наклоненной плоскостью элемента, образованной заострением элемента с лицевой стороны или с кромкой заострения;
- усилением эффекта разрезания гранаты за счет заострения лицевых кромок элементов.
4. Повышение защищенности объекта за счет уменьшения вероятности детонации взрывчатого вещества кумулятивного заряда гранаты обеспечивается:
- уменьшением ударной волны в кумулятивной гранате, обусловленным большей податливостью решетчатого экрана за счет подвеса элементов на гибких связях;
- уменьшением силы взаимодействия гранаты с экраном за счет заострения лицевых кромок элементов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 изображена экранированная броня, общий вид;
- на фиг. 2 изображен фрагмент решетчатого экрана со связью в виде цепи;
- на фиг. 3 изображено взаимодействие элемента с кумулятивной гранатой (вид сверху);
- на фиг. 4 изображено сечение Г-Г фиг. 3;
- на фиг. 5 изображен частный случай попадания кумулятивной гранаты, под большим углом от нормали к лицевой плоскости решетчатого экрана, рядом с внутренней стороной связи.
Экранированная броня состоит из основной брони 1 (фиг. 1) и закрепленного перед ней решетчатого экрана, состоящего, из элементов 2, соединенных между собой гибкими связями 3, закрепленными выше верхнего элемента. Элементы выполнены с толщиной s профиля от 2 до 12 мм, отношением толщины s к ширине h, равным 0,1-1, погонной массой не менее 0,5 кг/м. Наименьшее расстояние Н между элементами менее диаметра Dк (фиг. 4) кумулятивной гранаты, а расстояние В (фиг. 1) от лицевой стороны элементов 2 до основной брони 1 не менее 150 мм.
В конкретном исполнении связи 3 расположены на максимально возможном расстоянии друг от друга, в пределах элементов 2.
Элементы могут иметь различный профиль: полосовой, трапецеидальный, треугольный, ромбовидный, сегментный, овальный и т.д., при этом они могут быть изогнуты относительно малой оси профиля.
При этом элементы могут быть в общем случае не параллельны по отношению друг к другу и горизонту. Под параллельностью для профилей элементов без параллельных плоскостей (например, овальный профиль) со сторон, обращенных к другим элементам, имеется в виду параллельность плоскостей симметрии этих профилей, проходящих через большую ось профиля.
В общем случае взаимодействия, как показывает практика, жесткое крепление элементов к связям с образованием жесткой решетчатой конструкции (патент РФ №6048) не имеет решающей роли в разрушении кумулятивной гранаты. Для эффективного разрушения гранаты необходима определенная масса, находящаяся на ее пути (в проекции гранаты на плоскость, перпендикулярную ее траектории).
Так как определяющей в разрушении гранаты является часть массы элемента 2, находящаяся в проекции гранаты на плоскость, перпендикулярную ее траектории, а длина элемента определяется для каждого защищаемого объекта индивидуально, то одним из отличительных признаков решетчатого экрана на гибких связях является погонная масса элемента.
Погонная масса не менее 0,5 кг/м обеспечивает необходимую деформацию обтекателя гранаты с нарушением электрической цепи взрывателя или разрушением кумулятивной воронки, то есть эффективное разрушение гранаты.
В конкретном исполнении связи 3 могут быть выполнены сокращаемыми по длине, например, в виде цепей (фиг. 2). При таких связях возможно смыкание решетчатого экрана в вертикальном направлении за счет зазоров f.
В конкретном исполнении связи могут быть выполнены прочными на разрыв или растяжимыми. В качестве прочных на разрыв связей могут быть применены стальные тросы, цепи, ленты из текстильных материалов (полиэстера, полиэфира или арамидных материалов). В качестве растяжимых связей могут быть использованы материалы типа резины, полиуретана и т.п.
В конкретном исполнении крепление элементов к связям может быть выполнено малопрочным. Например, к прочным связям в виде цепей элементы могут быть присоединены малопрочным сварным швом, менее прочным, чем прочность связи и ее крепление.
В конкретном исполнении элементы 2 могут быть выполнены с лицевой стороны с заострением (фиг. 4). При этом заострение может быть одностороннее и двустороннее. Под двусторонним заострением понимается заострение с нижней и верхней сторон элемента. В свою очередь заострение может иметь различный профиль. На фигуре 4 показано одностороннее заострение элементов 2 под углом γ.
Экранированная броня работает следующим образом.
При непопадании взрывателем кумулятивной гранаты в элемент 2 происходит деформация обтекателя гранаты с нарушением электрической цепи взрывателя или разрушение кумулятивной воронки, вследствие чего кумулятивный эффект может не проявиться вообще, либо образовавшаяся в этих условиях кумулятивная струя будет обладать низкой пробивной способностью.
В общем случае, при подлете гранаты не по нормали к решетчатому экрану и/или не в плоскости его симметрии (фиг. 3), и при непопадании взрывателем по элементу 2, в процессе взаимодействия гранаты с элементом происходит изгиб элемента в месте взаимодействия с корпусом гранаты, в результате происходит увеличение части массы элемента, воздействующей на гранату (площадь Б больше площади А), что обеспечивает более эффективное разрушение гранаты (в том числе ее кумулятивной облицовки), чем в случае взаимодействия с жестко установленным жестким решетчатым экраном согласно патенту РФ №6048. В отличие от жестко установленного жесткого решетчатого экрана в общем случае взаимодействия в большей степени проявляется эффект разрезания гранаты, чем разрубания. Граната дополнительно скользит по кромке элемента. То есть в этом случае взаимодействия появляется дополнительный разрушительный фактор.
Взаимодействие кумулятивной гранаты с решетчатым экраном, имеющим большую податливость за счет подвеса элементов на гибких связях, уменьшает ударную волну в гранате, которая может, в некоторых случаях, возбудить детонацию взрывчатого вещества кумулятивного заряда гранаты. Поэтому решетчатый экран на гибких связях уменьшает вероятность детонации заряда гранаты. Уменьшению вероятности детонации также способствует уменьшение силы взаимодействия гранаты с решетчатым экраном за счет заострения его элементов.
В частном случае попадания гранаты в экран под большим углом от нормали к лицевой плоскости решетчатого экрана, рядом с внутренней стороной связи 3 (фиг. 5), в направлении этой связи граната не пролетит по касательной к элементу без разрушения, так как будет ограничена в перемещении вдоль элемента 2 связью 3, а головная часть гранаты, войдет между элементами, наименьшее расстояние между которыми менее диаметра кумулятивной гранаты, и также будет подвергаться разрушению ими. Поэтому связи, соединяющие элементы, целесообразно располагать на максимально возможном расстоянии друг от друга, в пределах упомянутых элементов.
Выполнение связей гибкими позволяет (преимущественно при установке экрана на шасси объекта), за счет их изгиба в процессе взаимодействия элементов с препятствиями на местности при движении объекта, исключить необратимое зацепление элементов за препятствия, при этом сохраняются исходные защитные свойства решетчатого экрана.
Если связи выполнены сокращаемыми, например, в виде цепей (фиг. 2), возможно смыкание решетчатого экрана в вертикальном направлении за счет зазоров f, что обеспечивает подвижность составных частей внешних механизмов объекта (например, крышек люков при их открывании) и быстрый доступ экипажа в объект или к частям объекта, требующим оперативного технического обслуживания, без демонтажа решетчатого экрана. При необходимости решетчатый экран может быть приподнят или поднят и уложен на объект.
В случае выполнения гибких связей прочными на разрыв, в процессе взаимодействия решетчатого экрана с обстановкой на местности при преодолении объектом преград, исключаются повреждения экрана, при этом сохраняются его исходные защитные свойства.
В случае выполнения связей растяжимыми (преимущественно для шасси объекта) уменьшается вероятность необратимого зацепления элементов за препятствия, а также, обеспечивается возможность увеличения расстояния между элементами, что, в свою очередь, обеспечивает доступ экипажа, например, в процессе технического обслуживания к частям объекта, находящимся за экраном, без его демонтажа.
В случае выполнения крепления элементов к связям малопрочными в процессе взаимодействия элементов с обстановкой на местности при преодолении объектом преград отдельные элементы могут отрываться от связи (связей), при этом исключается потеря всего решетчатого экрана с сохранением части его защитных свойств. Расстояние между оставшимися элементами и их первоначальная форма сохранятся в отличие от жестко установленного жесткого решетчатого экрана, который может быть полностью сорван или погнут.
Элементы могут быть выполнены с лицевой стороны с заострением, что усиливает эффект разрезания кумулятивной гранаты.
При попадании краем взрывателя кумулятивной гранаты в плоскость элемента, образованную заострением элемента с лицевой стороны, выполненную под определенным углом, не происходит срабатывания взрывателя, тем самым, уменьшается вероятность штатного срабатывания взрывателя гранаты на экране в целом.
В случае расположения гибких связей на максимально возможном расстоянии друг от друга, в пределах элементов и выполнения связей прочными, в процессе раскачки экрана (при движении объекта) или поднятия одной из его нижних сторон в движении от зацепления за препятствие увеличения радиуса обметания экрана не произойдет, так как длина связи от места закрепления до нижнего элемента 2 является наибольшим радиусом обметания при любом положении решетчатого экрана. Это делает возможным применение решетчатого экрана с прочными и гибкими связями не только на шасси, но и на поворотной башне объекта, где должны быть обеспечены необходимые зазоры до выступающих частей шасси.
Реализация заявленного изобретения позволит повысить эксплуатационные показатели и защищенность бронированных машин от кумулятивных противотанковых гранат.