СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ БРОНЕЗАЩИТЫ КОРПУСА И БАШНИ ТАНКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR DYNAMIC ARMOURED PROTECTION OF TANK HULL AND TURRET AND DEVICE FOR ITS REALISATION (VERSIONS)

Группа изобретений относится к устройствам броневой защиты корпуса и башни танка. Известен способ броневой защиты корпуса и башни танка, реализуемый в устройстве [Конструкция и расчет танков. - М.: Издание академии бронетанковых войск, 1973. - 602 с., с.92, автор Буров С.С.], по которому бронезащита достигается операцией взаимодействия поверхности корпуса или башни танка с атакующим средством, при этом листы корпуса и башни установлены под соответствующими углами к направлению вероятного движения атакующего средства. Толщина брони в направлении движения атакующего средства определяется по формуле
где b - толщина брони в направлении атаки; а - толщина верхнего листа носовой части корпуса танка, а=0,2 м; угол линии движения атакующего средства с нормалью к поверхности листа α=68°.
Устройство для осуществления известного способа бронезащиты [Защита танков. - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2007. - 327 с., с.238/ Под ред. В.А.Григоряна] представляет собой бронезащиту, содержащую корпус и башню танка, в которой бронезащита достигается созданием толстой, прочной брони, отражающей атакующее средство (снаряд или кумулятивную струю). Недостатком известного способа и устройств является большая толщина листов корпуса и башни танка, большая масса танка и многие другие негативные последствия.
Известно устройство бронезащиты [Защита танков. - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2007. - 327 с., с.122 / Под ред. В.А.Григоряна], в котором используются многослойные броневые листы, выполненные из разных материалов и сталей. Недостатком данного способа и устройства бронезащиты является высокая жесткость конструкции, обусловленная ее монолитностью, которая способствует образованию трещин, разрушающих корпус и башню танка.
Известно также устройство для обеспечения динамической бронезащиты [Патент США №4051763, МПК F41H, 50/2], содержащее встроенные в корпус танка или башню дополнительные контейнеры с взрывчатыми веществами бронезащиты, которые при взрыве взаимодействуют с атакующим средством, нейтрализуя его воздействие на корпус или башню.
Недостатком данного способа и устройства является их сложность и наличие значительных негативных последствий, состоящих в том, что при одновременном срабатывании атакующего средства и взрывчатого вещества бронезащиты внутри корпуса и башни танка возникают значительные воздействия на людей и механизмы.
Задачей способа и группы изобретений является снижение динамических нагрузок на корпус и башню танка при воздействии атакующего средства путем выполнения операции взаимодействия бронезащитной плиты с деформируемым амортизатором.
Указанный технический результат в части способа динамической бронезащиты танка реализуется операцией взаимодействия корпуса и башни танка с атакующим средством, в котором согласно изобретению дополнительно выполняют операцию взаимодействия бронезащитной плиты с деформируемым амортизатором, при этом бронезащитная плита имеет ограниченную площадь, размер которой многократно превосходит площадь поперечного сечения атакующего средства, а масса бронезащитной плиты соизмерима с ним; в результате взаимодействия атакующего средства с бронезащитной плитой она получает возможность перемещаться относительно корпуса или башни танка в направлении движения атакующего средства.
Поставленная задача в части первого варианта выполнения устройства, включающего корпус, содержащий носовые, бортовые и кормовые листы, башню литую или сварной конструкции, наружная поверхность которой представляет совокупность плоских многоугольников, образующих выпуклый пространственный многогранник, в котором согласно изобретению на наружной поверхности корпуса и башни установлены деформируемые амортизаторы, на которых установлены бронезащитные плиты, при этом крепление бронезащитных плит к корпусу и башне выполнено при помощи винтов с возможностью перемещения бронезащитных плит относительно корпуса или башни.
Поставленная задача в части второго варианта выполнения устройства, включающего корпус, башню, наружная поверхность которой представляет совокупность плоских многоугольников, образующих выпуклый пространственный многогранник, в котором согласно изобретению на наружной поверхности корпуса и башни установлены деформируемые амортизаторы, на которых установлены бронезащитные плиты и выпуклые тела бронезащиты, внутри которых размещены элементы крепления бронеплиты на корпусе или башне танка.
Сущность группы изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1 показана геометрическая схема реализации способа бронезащиты корпуса и башни танка; на фиг.2 - конструктивная схема первого варианта реализации способа; на фиг.3 - конструктивная схема второго варианта реализации способа бронезащиты.
Группа изобретений динамической бронезащиты танка содержит (фиг.1) верхний стальной лист 1 и нижний стальной лист 2 носовой части корпуса танка; 3, 4 - левый и правый боковые листы корпуса танка; 5, 6, 7 - стальные листы кормы корпуса танка; 8 - башню танка.
Верхний лист 1 корпуса танка на фиг.1 условно разбит на двенадцать прямоугольников. В действительности число плоских участков корпуса 1 может быть другим и иметь форму плоских многоугольников. Аналогично нижний лист 2 корпуса расчленен на отдельные плоские элементы ограниченной площади. Башня танка 8 выполнена условно в виде поясов, представляющих собой плоские многоугольники, которые в совокупности образуют пространственный многогранник. На стальных листах 1, 2 корпуса и башни 8 (см. фиг.2) установлены деформируемые амортизаторы 9 и плиты 10 бронезащиты, при этом основание 11 для крепления бронеплиты закреплено при помощи сварки на корпусе или башне; винтом 12 выполняют крепление бронеплиты на корпусе или башне.
На фиг.3 на корпусе 1 или башне 8 дополнительно показано выпуклое тело бронезащиты 13 и заглушка 14.
На фиг.1 (вверху справа) показана лобовая бронезащита танка, по которой можно определить число бронезащитных плит, необходимых для осуществления лобовой динамической бронезащиты.
Сущность работы способа динамической бронезащиты танка состоит в том, что атакующее средство (снаряд или кумулятивная струя) при соприкосновении с бронезащитной плитой или башней совершают процесс мгновенного взаимодействия, в результате которого часть кинетической энергии (примерно половина) передается бронеплите, которая приходит в движение. При этом скорость совместного движения атакующего средства и бронеплиты определяется по формуле:
,
C
C
C
C
П
П
где V - скорость атакующего средства, V=2000 м/с; m - масса снаряда, m=16 кг; m - масса бронеплиты, m=16 кг.
max
Таким образом, в результате первого взаимодействия скорость атакующего средства уменьшается в 2 раза. Следующий этап работы динамической бронезащиты совершается в результате деформации амортизатора, который протекает в течение времени τ. Зададим общую толщину амортизатора 0,02 м и величину его деформации Δх=0,01 м. Приняв гипотезу о равнозамедленном движении атакующего средства с бронезащитной плитой, определим время деформации амортизатора
,
(1)
(1)
где U - скорость совместного движения атакующего средства с бронеплитой, U=1000 м/с.
Теорема об изменении количества движения механической системы при деформации амортизатора имеет вид
C
П
(2)
С
П
(1)
(m+m)U-(m+m)U=-Fτ.
(2)
Скорость U в конце процесса динамического взаимодействия равна нулю, поэтому представленная формула позволяет определить ударную силу
.
2
max
Принимая площадь бронеплиты А=0,2·0,3=0,06 м, определим удельные давления в конце процесса деформации, которые и являются напряжением деформации σ, воздействующим в конечном итоге на корпус или башню танка
.
max
Приведенные результаты расчета являются примерными, т.к. могут быть значительно снижены путем выбора большей деформации упругого элемента, большей площади А бронеплиты и оптимизации других параметров. Например, при уменьшении массы атакующего средства в два раза, т.е. до 8 кг, при всех других равных условиях напряжение σ уменьшается в три раза. Представленные формулы показали, что предлагаемый способ динамической защиты может снизить ударные контактные напряжения до значений, безопасных для разрушения корпуса и башни танка.
Устройство динамической бронезащиты танка по первому варианту выполнения работает следующим образом (фиг.2). При ударе атакующего средства в бронеплиту 10, она имеет возможность начать совместное движение с атакующим средством в результате деформирования амортизатора 9. Благодаря наличию зазоров между основанием 11 в отверстии бронеплиты 10, плита может совершать угловые перемещения при взаимодействии с атакующим средством. В результате деформации амортизатора происходит гашение кинетической энергии атакующего средства и улучшаются условия для людей внутри танка.
Работа устройства динамической бронезащиты танка по второму варианту выполнения отличается от первого варианта тем, что при ударе атакующего средства по выпуклому телу 13 бронезащиты ударный импульс атакующего средства может быть разложен на три составляющие, каждая из которых оказывает соответствующее действие на защищаемый объект.
Первая составляющая, перпендикулярная плоскости бронезащитной плиты, осуществляет деформацию амортизатора, который гасит кинетическую энергию атакующего средства. Вторая составляющая (параллельная плоскости бронезащитной плиты), являющаяся касательной для выпуклого тела бронезащиты, поворачивает его на некоторый угол относительно собственной оси и отклоняет траекторию движения атакующего средства от первоначального направления. Третья составляющая ударного импульса атакующего средства (перпендикулярная оси выпуклого тела бронезащиты) стремится отклонить его ось от первоначального положения, что обеспечивает дополнительную деформацию амортизатора и соответствующее гашение кинетической энергии атакующего средства. По сравнению с другими способами динамической бронезащиты танка предлагаемый способ является более эффективным.