Устройство для защиты от высокоскоростных средств поражения

Устройство для защиты от высокоскоростных средств поражения

Реферат

 

Использование: защита объектов от высокоскоростных средств поражения. Сущность изобретения: в устройстве для защиты от высокоскоростных средств поражения, представляющем собой замкнутый контейнер 1, полость которого заполнена зарядом взрывчатого вещества 2, две противоположные стенки контейнера выполнены в виде защитных пластин 3, 4, способных двигаться одна относительно другой. Каждая из остальных стенок 5 контейнера выполнена многослойной и состоит по меньшей мере из трех слоев 6 - 9, при этом соотношение акустических жесткостей материалов соседних слоев не менее 2. Такое выполнение стенок 5 контейнера 1 позволяет исключить инициирование заряда взрывчатого вещества 2 в соседних к сработавшему контейнерах 1. Толщина каждого слоя 6 - 9 может составлять 0,0005 - 0,4 расстояния между защитными пластинами 3, 4. При трехслойном выполнении многослойных стенок 5 каждая из них может быть образована отбортовками защитных пластин 3, 4, в зазор между которыми помещен неметаллический материал, а одна из отбортовок контактирует с зарядом взрывчатого вещества 2, который может быть выполнен с инертным связующим при соотношении массы взрывчатого вещества и инертного связующего не менее 4 : 1. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к защите объектов от высокоскоростных средств поражения, а более конкретно к устройству для защиты от высокоскоростных кумулятивных средств поражения.

Наиболее эффективно предлагаемое устройство использовать для защиты объектов от кумулятивных боеприпасов и бронебойных подкалиберных снарядов.

Известно устройство для защиты от высокоскоростных средств поражения, представляющее собой замкнутый контейнер, полость которого заполнена взрывчатым веществом. Две противоположные стенки данного контейнера выполнены в виде защитных пластин, способных двигаться одна относительно другой.

При нападании кумулятивного боеприпаса в данный контейнер кумулятивная струя вызывает детонацию заряда взрывчатого вещества, заполняющего полость контейнера. Образующиеся при взрыве газообразные продукты детонации приводят в движение защитные пластины, которые, пересекая траекторию кумулятивной струи, разрушают ее, снижая ее бронепробивную способность. Таким образом, данное устройство способно обеспечить защиту объекта от кумулятивных средств поражения.

Однако детонация заряда взрывчатого вещества, заполняющего полость контейнера, способна не только оказывать разрушающее воздействие на кумулятивную струю, она также воздействует и на соседние контейнеры. Образующаяся при взрыве ударная волна распространяется от места взрыва во всех направлениях. Попадая в заряд взрывчатого вещества, заполняющего полость соседнего контейнера, ударная волна способна инициировать детонацию этого заряда. Дальнейшее развитие этого процесса может привести к неуправляемому распространению детонации по зарядам взрывчатого вещества всех контейнеров, установленных на защищаемом объекте. Таким образом, при одном попадании кумулятивного средства поражения все контейнеры, установленные на защищаемом объекте, могут быть уничтожены. При этом объект не только лишится противокумулятивной защиты, но может также получить повреждения от совместного взрыва на его поверхности большой массы взрывчатого вещества. Аналогичные эффекты могут произойти и при попадании в контейнер бронебойного подкалиберного снаряда, если заряд взрывчатого вещества в контейнере обладает достаточной чувствительностью для инициирования в нем детонации под действием такого снаряда.

Для исключения указанных нежелательных эффектов в известном устройстве предлагается между соседними контейнерами размещать материал, снижающий параметры ударной волны. Однако вводимый в конструкцию устройства указанный материал является дополнительным конструктивным элементом, что усложняет конструкцию известного устройства.

Кроме того, при использовании данного материала заряды взрывчатого вещества соседних контейнеров оказываются разделенными друг от друга расстоянием, как правило, значительно превышающим диаметр кумулятивной струи, а зачастую и диаметр бронезабойного подкалиберного снаряда. Попадая в перегородку из этого материала, кумулятивная струя или бронебойный подкалиберный снаряд способны проникать в направлении защищаемого объекта, не вызывая при этом детонации зарядов взрывчатого вещества в контейнерах.

Защита объекта, выполненная указанным образом, носит дискретный характер: хорошо защищенные участки чередуются с ослабленными зонами, площадь которых, в зависимости от толщины применяемого материала, может составлять до 30% защищаемой площади объекта.

В основу изобретения положена задача создать устройство для защиты от высокоскоростных средств поражения с таким конструктивным выполнением стенок замкнутого контейнера, которое позволило бы значительно сократить площадь ослабленных зон и, тем самым, повысить уровень защищенности объекта.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для защиты от высокоскоростных средств поражения, представляющем собой замкнутый контейнер, две противоположные стенки выполнены в виде защитных пластин, способных двигаться одна относительно другой, а полость заполнена зарядом взрывчатого вещества, способным детонировать при попадании высокоскоростного средства поражения.

Согласно изобретению каждая из остальных стенок контейнера выполнена многослойной и состоит по меньшей мере из трех слоев, при этом соотношение акустических жесткостей материалов соседних слоев составляет не менее 2.

Необходимо, чтобы толщина каждого слоя многослойных стенок составляла 0,0005-0,4 расстояния между защитными пластинами.

Выбор толщин слоев многослойных стенок по нижней границе определяется технологической целесообразностью изготовления этих слоев и необходимостью обеспечить отсутствие передачи детонации к соседнему контейнеру. Верхняя граница толщин слоев данных стенок выбирается из условия надежного инициирования заряда взрывчатого вещества предлагаемого устройства высокоскоростным средством поражения при попадании его в многослойную стенку устройства.

При трехслойном выполнении многослойных стенок они могут быть образованы отбортовками защитных пластин, в зазор между которыми помещен неметаллический материал. Такое конструктивное выполнение значительно упрощает как конструкцию предлагаемого устройства в целом, так и технологию изготовления замкнутого контейнера.

Заряд взрывчатого вещества подобных устройств, как правило, содержит инертное связующее. Для обеспечения надежного инициирования заряда взрывчатого вещества при попадании в устройство высокоскоростного средства поражения необходимо, чтобы соотношение массы взрывчатого вещества и инертного связующего в материале заряда составляло не менее 4:1.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для защиты от высокоскоростных средств поражения, продольный разрез; на фиг. 2 то же, что на фиг. 1, но с использованием второго варианта конструктивного выполнения замкнутого контейнера, согласно изобретению, продольный разрез.

Устройство для защиты от высокоскоростных средств поражения, выполненное согласно изобретению, представляет собой замкнутый контейнер 1 (фиг. 1), полость которого заполнена зарядом взрывчатого вещества 2.

Контейнер 1 может иметь форму параллелепипеда, призмы или цилиндра, две противоположные стенки которого выполнены в виде защитных пластин 3, 4, способных двигаться одна относительно другой. Остальные стенки 5 контейнера 1 выполнены многослойными и состоят из четырех слоев 6, 7, 8 и 9. Минимальное количество слоев равно трем. Соотношение акустических жесткостей материалов соседних слоев 6 и 7. 7 и 8, 8 и 9 составляет не менее 2. Толщина каждого слоя 6, 7, 8, 9 указанных стенок 5 составляет 0,0005-0,4 расстояния между защитными пластинами 3, 4.

Работа предлагаемого устройство осуществляется следующим образом.

При попадании кумулятивной струи кумулятивного боеприпаса или бронебойного подкалиберного снаряда в предлагаемое устройство высокоскоростное средство поражения пробивает защитную пластину 3 и внедряется в заряд 2 взрывчатого вещества, инициируя его детонацию. Под действием газообразных продуктов детонации защитные пластины 3, 4 приходят в движение, направление которого близко к нормали к поверхности защитных пластин 3, 4. В процессе перемещения защитные пластины 3, 4 пересекают траекторию движения высокоскоростного средства поражения. Совместно с расширяющимися газообразными продуктами детонации заряда 2 взрывчатого вещества защитные пластины диспергируют кумулятивную струю на отдельные фрагменты и отклоняют их от первоначального направления движения.

В результате такого воздействия отдельные фрагменты кумулятивной струи не попадают в дно каверны, сформированной в защищаемом объекте (не показан) предшествующими участками кумулятивной струи. Таким образом, глубина этой каверны не увеличивается, а следовательно, бронепробивная способность кумулятивной струи снижается. Удар защитных пластин по корпусу бронебойного подкалиберного снаряда приводит к образованию в нем микро- и макродефектов. При этом снаряд приобретает угловую скорость вращения, в результате чего снижается его бронепробивное действие.

Одновременно с перемещением защитных пластин 3, 4 детонационная волна, распространяющаяся по заряду 2 взрывчатого вещества, достигает стенок 5 контейнера 1. Образующаяся во внутреннем слое 9 стенки 5 ударная волна распространяется в направлении наружных поверхностей 10 стенки 5. При этом она пересекает последовательно границы раздела слоев 9 и 8, 8 и 7, 7 и 6, выполненных из материалов с различной акустической жесткостью. На границе раздела слоев при переходе, например, из материала с большей акустической жесткостью (слой 9) в материал с меньшей акустической жесткостью (слой 8) происходит так называемый "распад разрыва": в материале слоя с меньшей акустической жесткостью образуется проходящая ударная волна, а в материале слоя с большей акустической жесткостью образуется волна разгрузки.

Волна разгрузки движется от границы раздела слоев 8 и 9 к внутренней поверхности 11 стенки 5, разгружая ударно-сжатый материал слоя 9 до исходного состояния. Проходящая ударная волна в материале слоя 8 имеет меньшие значения параметров на ее фронте (давление, массовая скорость), чем они были на фронте ударной волны в слое. Разница между величинами параметров на фронте ударной волны, падающей из более акустической жесткой среды в менее акустически жесткую среду, пропорциональна соотношению акустической жесткостей сред. Экспериментально установлено, что это соотношение должно составлять не менее 2. Кроме того, уменьшение параметров на фронте проходящей ударной волны в слое 8 связано с необратимыми потерями энергии падающей ударной волны, происходящими в процессе ударно-волнового сжатия слоя 9.

Дальнейшее распространение ударной волны связано с пересечением ею границ раздела слоев 8 и 7, 7 и 6, где описанный выше процесс "распада разрыва" повторяется, а параметры на фронте ударной волны продолжают уменьшаться указанным образом. За счет распространения боковых волн разгрузки от поверхностей стенки 5, прилегающих к защитным пластинам 3, 4, происходит также уменьшение размеров ударно-волнового фронта.

Известно, что в многослойных стенках боковые волны разгрузки распространяются под углом порядка 40.50^о, что больше, чем в однослойных стенках. Таким образом, в процессе распространения ударной волны по слоям 9, 8, 7, 6 стенки 5 происходит уменьшение как параметров на фронте ударной волны, так и размеров самого ударно-волнового фронта. По достижении ударной волной внешней поверхности 10 стенки 5 ударная волна переходит в такую же стенку соседнего контейнера 12 (при его наличии), в которой процесс распространения ударной волны происходит аналогично.

В результате неоднократного перехода через границу раздела с указанным соотношением акустических жесткостей, а также потерь на ударно-волновое сжатие материалов слоев стенок 5 и уменьшения размеров ударно-волнового фронта ударная волна, достигающая взрывчатого вещества соседнего контейнера 12, теряет способность инициировать детонацию этого взрывчатого вещества, даже в том случае, если соотношение массы взрывчатого вещества и инертного связующего в материале заряда превышает 4:1.

Экспериментально установлено, что для заполняющих полость контейнера 1 зарядов 2, содержащих взрывчатое вещество и инертное связующее в соотношении не менее 4:1, обеспечивается надежное инициирование при попадании высокоскоростного средства поражения и одновременно отсутствие инициирования при действии ударной волны от взрыва соседнего контейнера 12.

При выборе значений толщин слоев 6, 7, 8, 9 стенки 5 контейнера 1 необходимо учитывать следующие соображения. С одной стороны, минимальная толщина каждого из слоев 6, 7, 8, 9 должна быть достаточной для необходимого уменьшения параметров ударной волны, возникающей при детонации взрывчатого вещества 2, заполняющего полость контейнера 1. Следовательно, минимальная толщина указанных слоев определяется размерами полости контейнера 1, а также характеристиками взрывчатого вещества 2 (скоростью детонации, удельной теплотой взрыва), заполняющего эту полость. Кроме того, минимальная толщина указанных слоев определяется условиями технологической целесообразности при их изготовлении.

С другой стороны, максимальная толщина этих слоев должна быть такой, чтобы при попадании кумулятивной струи или бронебойного подкалиберного снаряда в зону соприкосновения двух соседних контейнеров 1, 12 происходило срабатывание хотя бы одного из них. Следовательно, максимальная толщина каждого из указанных слоев определяется диаметром бронебойного подкалиберного снаряда или диаметром кумулятивной струи с учетом естественного рассеивания кумулятивной струи в области, ограниченной конусом с телесным углом при вершине 1-1,5^о (размер этой области рассеивания зависит от расстояния между кумулятивным зарядом и контейнером 1). Указанным соображением определяется также необходимость контакта взрывчатого вещества 2 с внутренней поверхностью 11 стенки 5.

С учетом всего вышесказанного толщину слоев 6, 7, 8, 9 стенки 5 выбирают из диапазона 0,0005-0,4 расстояния между защитными пластинками 3, 4.

В тех случаях, когда устройстве для защиты от высокоскоростных средств поражения, выполненном согласно изобретению, используют контейнер 1 с многослойными указанными стенками 5, как показано на фиг. 2, последние образуют отбортовками 13, 14 защитных пластин 3 и 4, зазор между которыми полностью или частично заполнен неметаллическим, например лакокрасочным материалом 15, при этом одна, а именно отбортовка 13 контактирует со взрывчатым веществом 2. Такое конструктивное выполнение значительно упрощает технологию изготовления контейнера 8.

Работа предлагаемого устройства с таким конструктивным выполнением контейнера 1 осуществляется аналогично описанной.

Наиболее эффективно предлагаемое устройство использовать в виде комплекта данных устройств в составе реактивной брони, который устанавливается на бронированные наземные объекты: танки, БМП, БТР, САУ, строительные сооружения, транспортные средства, а также на речные и морские суда.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты от высокоскоростных средств поражения, представляющее собой замкнутый контейнер, две противоположные стенки которого выполнены в виде защитных пластин, способных двигаться одна относительно другой, а полость заполнена зарядом взрывчатого вещества, отличающееся тем, что каждая из остальных стенок контейнера выполнена многослойной и состоит по меньшей мере из трех слоев, при этом соотношение акустических жесткостей материалов соседних слоев составляет не менее 2.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина каждого слоя многослойных стенок составляет 0,0005 0,4 расстояния между защитными пластинами.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при трехслойном выполнении многослойных стенок каждая из них образована отбортовками защитных пластин, в зазор между которыми помещен неметаллический материал, а одна из отбортовок контактирует с зарядом взрывчатого вещества.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен с инертным связующим, при этом соотношение массы взрывчатого вещества и инертного связующего составляет не менее 4:1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.05.2005        БИ: 14/2005