Техника и вооружение 2014 10

Динамическая зашита «Нож» – мифы и реальность,

В последнее время в средствах массовой информации (например, на сайте ГК «Укрспецэкспорт») рекламируется динамическая защита "Нож» и «Дуплет» украинской разработки.

ОАО "НИИ стали» более 50 лет работает над проблемой динамической защиты, имеет достаточный опыт в этом направлении и предлагает вниманию читателя экспертную оценку данного комплекса.

Танк Т-64БМ «Булат». ДЗ «Нож» не спасает его от поражения кумулятивными гранатами.

По рекламным материалам дочернего предприятия ГК «Укрспецэкспорт» фирмы «Укринмаш», модули динамической защиты (ДЗ) «Нож» представляют собой параллелепипеды размером 250x125x36 мм и 250x125x26 мм массой 2,8 кг и 2,1 кг соответственно, внутри которых установлены профилированные кумулятивные элементы, общее количество которых достигает 7 шт. На рисунке 1 представлены модули «Нож» ХСЧКВ-34, ХСЧКВ-34А и ХСЧКВ-19А 2007 и 2008 гг., которые изготовлены на основе гексогена (RDX) с маркировкой завода-изготовителя ГПБЦКТ «Микротех», хотя в некоторых рекламных материалах встречаются модули производства 107-го завода (ДЗРХИ, г. Донецк).

Принцип работы кумулятивного «ножа» основан на формировании узконаправленного потока металла, полученного путем обжатия (схлопывания) профилированной кумулятивной облицовки при подрыве заряда взрывчатого вещества (ВВ), находящегося под этой облицовкой. Образованный при импульсном деформировании облицовки узконаправленный поток металла движется в телесном угле примерно 5-10‘ и способен в статических условиях разрушать (перерубать) металлические преграды с толщиной, равной 0,5 калибра от размера выемки кумулятивной облицовки.

Эффект плоской направленной кумуляции глубоко изучен и описан в технической литературе по исследованию быстропротекающих процессов, происходящих при взрыве (например, Орленко Л.П. и др. Физика взрыва. – М.: Физматлит, 2002). С использованием данного эффекта созданы и широко используются удлиненные кумулятивные заряды и шнуры для разборки мостов, металлоконструкций, утилизации военной и гражданской техники, а также объектов в зоне стихийных бедствий при разборке завалов службами МЧС.

В период 1970-1985 гг. НИИ стали проводил серию совместных с Институтом гидродинамики СО АН СССР поисково-фундаментальных работ, направленных на реализацию эффекта плоской кумуляции и создание специальных защитных устройств динамической защиты бронированных объектов военной техники. Так, например, в 1984 г. НИИ стали разработал боеприпас динамической защиты объектов бронетанковой техники (авторское свидетельство №199058 от 08.02.1984 г.), в котором заряд ВВ выполнен гофрированным и облицован металлом. Угол сгиба гофры составляет от 15“ до 150”, что позволяет при углах сгиба 15”-100' получать при схлопывании металла облицовки плоские кумулятивные «ножи», а при углах сгиба 100-150' получать поражающие элементы типа «ударных ядер».

Рис. 1. Модули динамической защиты «Нож».

Рис. 2. Конструктивный вариант исполнения гофрированного кумулятивного модуля, формирующего семь кумулятивных плоских ножей.

Рис. 3. Характер разрушения модели сердечника БПС при поперечном воздействии одиночного плоского кумулятивного ножа в статических условиях.

Такой направленный поток плоского кумулятивного «ножа» имеет по своей длине градиент скорости, что способствует увеличению времени активного воздействия на поражающее средство и воздействию одновременно несколькими кумулятивными потоками на сердечник бронебойного подкалиберного снаряда (БПС).

Испытания такого устройства проводились как в лабораторных условиях, так и в натурных условиях на полигоне обстрелом реальными снарядами.

Полученные результаты показали, что эффективность данного устройства не намного превосходила серийную встроенную динамическую защиту (ВДЗ) «Контакт-5». На рисунке 2 приведена фотография разработанного НИИ стали кумулятивного «ножа». Такой гофрированный кумулятивный «нож» динамической защиты помещался в плоскую коробку и внешне ничем не отличался от обычной ДЗ.

На рисунке 3 приведена фотография модельного БПС при воздействии одиночного плоского кумулятивного «ножа» в статических условиях.

Рис. 4. Характер разрушения кумулятивной струи лабораторного заряда при действии динамической защиты, реализующей принцип двухстороннего разлета пластин в противоположные стороны.

Рис. 5. Характер разрушения натурного БПС БМ9 при действии тяжелой ВДЗ.

В статике происходит разрушение (перерезание) сердечника БПС на части. В динамических условиях при движении сердечника БПС со скоростью V=1300-1600 м/с происходит снижение воздействия кумулятивного «ножа» по причине размазывания направленного кумулятивного потока по длине активной части БПС, что снижает эффект разрушающего действия кумулятивного «ножа».

При воздействии кумулятивного «ножа» на кумулятивную струю противотанкового боеприпаса происходит ее разрушение: фрагментация на части, искривление, частичное разрушение и снос с траектории движения, что также приводит к снижению бронепробивного действия кумулятивной струи.

По сравнению с действием метаемой взрывом под углом плоской пластины особого выигрыша в разрушении кумулятивной струи в варианте «Нож» не наблюдается.

На рисунке 4 приведена рентгенограмма разрушения кумулятивной струи при действии метаемой взрывом пластины.

Следует отметить, что данное техническое решение (авторское свидетельство №199058) известно на Украине, так как в свое время НИИ стали вел совместные работы с ХКБМ им. А.А. Морозова по созданию перспективного танка, и ряд испытаний по НИОКР проводились на полигоне Павлоградского механического завода.

Рис. 6. Геометрические характеристики модуля ДЗ «НОЖ».

Рис. 7. Геометрические характеристики одиночного профилированного кумулятивного заряда, входящего в модуль ДЗ «Нож».

Рис. 8. Кумулятивный «нож» от одиночного профилированного кумулятивного заряда. Время – 14 мкс.

Известны работы в этом направлении и за рубежом. Так, например, имеется международный патент Германии DE 10119596А1 от 21.04.2001 г. по реактивной броне направленного действия, в которой реализуется эффект плоского кумулятивного «ножа», но конструктивно выполненного несколько в ином варианте.

Исследования по созданию перспективных схем ДЗ, которые были проведены в НИИ стали в последнее время в рамках НИОКР, показали, что наиболее эффективным и технологически выгодным является создание тяжелой встроенной динамической защиты (ВДЗ). В тяжелой ВДЗ БПС разрушается на много частей в разных направлениях, благодаря совместному действию разлетающихся в противоположные стороны пластин (рисунок 5). Действие таких тяжелых пластин является весьма эффективным и от тандемных кумулятивных боеприпасов типа PARS-3.

Данное техническое решение в настоящее время реализовано в целях модернизации ранее выпущенных танков в ОКР «Реликт». Оно обеспечило снижение уровня бронепробития от современных оперенных БПС, тандемных ПТУР и противотанковых гранат средств ближнего боя.

Аналогичного подхода к созданию динамической защиты придерживаются и в Германии, о чем были публикации М. Хельда на XIX Международном симпозиуме по баллистике.

Методом численного моделирования проанализируем работу динамической защиты «Нож», которая официально рекламируется ГК «Укрспецэкспорт».

При моделировании рассматриваемых устройств ДЗ использовался программный комплекс ANSYS, который достаточно корректно позволяет смоделировать процессы, происходящие при взрыве зарядов ВВ.

Рис. 9. Схема для расчетов. 1 – БПС; 2 – лицевой экран; 3 – одиночный профилированный КЗ.

Рис. 10. Характер взаимодействия БПС с ДЗ «Нож».

На рисунке 6 представлены геометрические характеристики модуля ДЗ «Нож».

На рисунке 7 показан одиночный профилированный кумулятивный заряд и его характеристики. На расстоянии 17 мм от торца заряда струя имеет вид, показанный на рисунке 8.

Скорость головной части струи V=3300 м/с, а средний диаметр составляет 1,8 мм, при времени 14 мкс. Решалась задача моделирования воздействия защиты «Нож» на ударник, представляющий собой активную часть зарубежного БПС 829АЗ (исходные данные приведены на рисунке 9).

Первый вариант инициирования модулей ДЗ, когда «нож» срабатывает мгновенно, сразу же при ударе БПС по лицевому экрану. На рисунке 10 показана стадия внедрения головной части БПС в лицевой экран, и формирование под экраном кумулятивных «ножей» и их взаимное влияние друг на друга (на рисунке 11 показан процесс начала формирования кумулятивных «ножей»). Если рассматривать эту задачу в статических условиях, то действие кумулятивных «ножей» будет более эффективным.

На рисунке 12 кумулятивные «ножи» режут броневой экран. На 53-й мкс завершается процесс пробития лицевого экрана (рисунок 13), т.е. экран разрушается на отдельные фрагменты и в дальнейшем оказывает воздействие на сердечник БПС не сплошной пластиной, метаемой взрывом от сдетонированных зарядов ВВ, а отдельными узкими частями разрушенного лицевого экрана в виде стержней.

Что касается действия стержней, метаемых взрывом на БПС, то такие схемы проработаны и испытаны в 1990-2000 гг. НИИ Стали.

Схема бокового метания стержней по эффективности защиты в условиях ее применения непосредственно в контакте при ударе БПС по защищаемой броне существенно уступает (по сравнению с метаемой взрывом пластиной) при контактном воздействии.

Преимущество есть только при воздействии стержней на сердечник БПС на некотором расстоянии от защищаемой брони, например, 1-2 м. Тогда сердечник БПС успевает разрушиться на части и отклониться от начальной траектории на большие углы атаки.

Из приведенных результатов видно, что при первом варианте инициирования модулей ДЗ «Нож» вся бронепробивающая способность идет на то, чтобы только разрушить лицевой экран на части. Модули практически полностью на нем срабатываются и не оказывают разрушающего действия на сердечник БПС.

Рис. 11. Начало формирования кумулятивных «ножей».

Рис. 12. Кумулятивные «ножи» режут броневой экран.

Рис. 13. Броневой экран разрезан кумулятивными «ножами».

Второй вариант: инициирование «Ножа» происходит сразу после пробития БПС лицевого экрана.

С точки зрения эффективности воздействия на БПС – это самый лучший вариант, т.е. воздействие кумулятивным «ножом» непосредственно на головную часть проникающего сердечника в зазоре между лицевым экраном и защищаемой броней.

На рисунках 14 и 15 показан процесс взаимодействия кумулятивного «ножа» с головной частью БПС по второму варианту инициирования без учета лицевого экрана.

Главное состоит в том, что кумулятивная струя ДЗ «Нож» размазывается по боковой поверхности сердечника БПС и теряет свое поражающее бронепробивное действие по сравнению с эффективностью действия в статических условиях.

Повреждения, наносимые плоским кумулятивным «ножом» в динамических условиях, недостаточны для того, чтобы снаряд разрушился.

Для сравнения на рисунке 16 показан процесс взаимодействия аналогичного сердечника БПС с ДЗ «Реликт». Время – 190 мкс и 600 мкс. Характерными признаками воздействия на сердечник БПС метаемых взрывом тяжелых пластин в противоположные стороны (навстречу и вдогон) являются углы атаки, срабатывание сердечника на тыльной пластине, подворот и разрушение сердечника внутри каверны. И, как результат, резкое (до 40-50%) снижение уровня бронепробития.

Рис. 14. Кумулятивный «нож» подходит к головной части БПС.

Рис. 15. Воздействие кумулятивного «ножа» на движущийся БПС.

Рис. 16. Характер взаимодействия БПС с ДЗ «Реликт». Время – 190 мкс (слева) и 600 мкс (справа).

Учитывая, что в ДЗ «Нож» одновременно срабатывают все семь одиночных кумулятивных зарядов, а это 500 г взрывчатого вещества в одном модуле, а в кассете устанавливаются несколько модулей, то суммарная масса подрываемого ВВ составляет от 1,5 до 2,5 кг. При такой массе подрываемого ВВ лицевая крышка метается со скоростью 275 м/с. Она оказывает воздействие на сердечник БПС: подворачивает его на угол атаки, при котором нарушается внедрение головной части БПС в лицевой слой основной брони. Особенно сильно на это реагируют старые конструкции БПС (составные) типа БМ-22 «Заколка», БМ-42 «Манго». А по цельнокорпусным БПС из обедненного урана или из сплава ВНЖ эффективность такого одностороннего метания пластины навстречу значительно уступает двухстороннему метанию пластин навстречу и вдогон.

В ДЗ «Реликт» реализуется именно вариант наиболее эффективного воздействия на сердечник БПС, т.е. метание тяжелых пластин взрывом заряда ВВ в обе стороны: одну навстречу, другую – вдогон. Поэтому у украинской ДЗ «Нож» есть некоторые преимущества по сравнению с ДЗ «Контакт-5» только за счет того, что в ДЗ «Нож» подрывается одновременно от 1,5 до 2,5 кг ВВ по сравнению с 0,5 кг в российской ДЗ «Контакт-5». При этом надо учитывать, что ДЗ «Нож» лежит на основной броне (а что будет внутри танка?). В ДЗ «Реликт» подрывается одновременно до двух кг ВВ, но на расстоянии от брони, и нет прямого фугасного действия на броню за счет экранирования тыльной пластиной, удар которой по броне через демпфер несомненно слабее прямого фугасного воздействия взрыва на броню.

Обобщая все сказанное, отметим несомненное преимущество тяжелой ДЗ «Реликт», реализующей принцип двухстороннего воздействия метаемых взрывом броневых пластин навстречу и вдогон, по сравнению с украинской ДЗ «Нож» и ее модернизированным вариантом «Дуплет».

Танк Т-64БМ «Булат» с ДЗ «Нож», уничтоженный в ходе боев на Юго-Востоке Украины.

Иллюстрации предоставлены ОАО«НИИ стали».

Владимир Щербаков