Патент на динамическую защиту «Контакт-1»

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРЕГРАДЫ ОТ СНАРЯДОВ
Заявка:
93008271/08, 1993.03.04
Дата подачи заявки:   1993.03.04
Опубликовано:   1996.07.27

RU 2 064 650 C1
МПК
F41H 5/007(2006.01)

Авторы:

Бодров С.А.
Королев С.В.
Маресев М.И.
Молодняков Н.А.
Рототаев Д.А.
Хаббихожин Х.А.
Чубаров В.Д.
Шепов А.Я.

Патентообладатели:
Научно-исследовательский институт стали

Документы, цитированные в отчёте о поиске:
Патент CШA N 5070764, кл.
F41 Н 5/00, 1991.

Изображения:

Настоящее изобретение поясняется подробным описанием примеров конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

https://sun9-16.userapi.com/impg/nMUSe0DERbzxW6J61cUpCLuVp-TMrkNS5D2W7g/o5wQLoZpQf8.jpg?size=1552x1042&quality=95&sign=9e447eaf8ae48a183bb8f11ab426d904&type=album
фиг. 1 схематично изображает устройство для защиты преграды от снарядов, выполненное согласно изобретению;

https://sun9-33.userapi.com/impg/p8lbsthJAPMWrxkHpIL8lxtu5l2c6YxDYfk7ig/4E8j--bGRig.jpg?size=1656x987&quality=95&sign=8aeb8b875fcc39b496f0a65c1da10cba&type=album
фиг. 2 устройство для защиты преграды от снарядов, выполненное согласно изобретению, с использованием распорного элемента;

https://sun9-70.userapi.com/impg/fZhM8--pRuxX2kcxPp2F1vU7sezo8j9JG0fhVw/zshPizvUvIY.jpg?size=2424x971&quality=95&sign=37312ddf2fc0a86782e9c558c8bd59a3&type=album
фиг. 3 вариант выполнения предлагаемого устройства с двумя парами контейнеров и с использованием другого конструктивного варианта исполнения распорного элемента;

https://sun9-78.userapi.com/impg/X9gfCI3sjG-mmKSLicv5zSOnQPTQuE4CVjnLHQ/ciZS3xrBJC8.jpg?size=2448x971&quality=95&sign=29681246525e7365e3ef93c3a5836a11&type=album
фиг. 4 установку на защищаемой преграде нескольких устройств, выполненных согласно изобретению, в двух вариантах конструктивного выполнения.

 

Реферат

Использование: устройства защиты преград от снарядов. Сущность изобретения: устройство для защиты преграды от снарядов содержит корпус 1, в котором установлена, по меньшей мере, одна пара контейнеров 2,3 со взрывчатым веществом. Каждая пара контейнеров 2,3 образует единую детонационную цепь, а ее контейнеры 2,3 установлены так, что в плоскости, перпендикулярной обращенным друг к другу поверхностям 4, 5 контейнеров 2,3, эти поверхности образуют острый угол, вершина которого направлена в сторону одной из боковых стенок корпуса 1. Между контейнерами 2, 3 может быть установлен распорный элемент 9, взаимодействующий с каждым из контейнеров 2,3 и который может быть выполнен в виде скобы. При этом между одной из стенок 10 корпуса 1 и одним из контейнеров каждой пары со стороны его поверхности, противоположно расположенной поверхности этого контейнера, взаимодействующей с распорным элементом 9, может быть размещен, по меньшей мере, один упругий элемент 11. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Настоящее изобретение относится к области защиты преград, а наиболее конкретно к устройствам для защиты преград от снарядов.
Наиболее эффективно предлагаемое устройство использовать для защиты броневых преград танков и других бронемашин от снарядов, обладающих большим запасом энергии, например, кумулятивных снарядов или кинетических снарядов.

Известно устройство комбинированной реактивной и пассивной брони (патент США N 5070764 от 10.12.91), предназначенное для защиты преграды от кумулятивных боеголовок и подкалиберных снарядов. Оно содержит корпус, в котором установлен, по меньшей мере, один реактивный элемент в виде контейнера, в котором слой взрывчатого вещества расположен между двумя металлическими пластинами. Каждый из реактивных элементов дополнен пассивным защитным элементом, также в виде контейнера, содержащим слой вспучивающегося пассивного ( невзрывчатого) материала, расположенный между двумя металлическими пластинами, причем реактивный контейнер расположен впереди. Реактивный и пассивный контейнеры могут располагаться с зазором относительно друг друга, либо вплотную; параллельно крышке корпуса. либо под углом к ней. Известное устройство может иметь две пары реактивного и пассивного контейнеров, соединенных вместе в виде двух параллельных V-образных блоков.

https://sun9-16.userapi.com/impg/nMUSe0DERbzxW6J61cUpCLuVp-TMrkNS5D2W7g/o5wQLoZpQf8.jpg?size=1552x1042&quality=95&sign=9e447eaf8ae48a183bb8f11ab426d904&type=album
Фиг 1.

При попадании снаряда, обладающего большой энергией например, кумулятивного снаряда, в переднюю стенку корпуса устройства комбинированной реактивной и пассивной брони происходит взведение взрывателя снаряда, подрыв его подрывного заряда и формирование кумулятивной струи. Кумулятивная струя пробивает переднюю стенку корпуса устройства, внедряется в реактивный контейнер и инициирует в нем заряд взрывчатого вещества. Металлические пластины реактивного контейнера под действием взрыва его заряда взрывчатого вещества приходят в движение в направлении, близком к нормали к их поверхности. Металлические пластины контейнера пересекают траекторию движения кумулятивной струи, соударяются с нею и наносят кумулятивной струе повреждения, разрывая ее на отдельные фрагменты и отклоняя их от первоначальной траектории движения. Процесс разрывов кумулятивной струи сопровождается диспергированием части ее материала до пылевидного состояния. В результате такого воздействия бронепробивная способность кумулятивной струи уменьшается. Оставшиеся непораженными участки кумулятивной струи в процессе дальнейшего движения попадают в пассивный контейнер. Содержащийся в нем материал вспучивается при попадании фрагментов кумулятивной струи, раздвигая в стороны металлические пластины пассивного контейнера в локальной области, близкой к месту попадания фрагмента струи. Такое движение пластин приводит к дополнительному разрушению фрагментов кумулятивной струи, хотя и в меньшей степени, чем взрыв реактивного контейнера. Таким образом, устройство комбинированной реактивной и пассивной брони способно обеспечить защиту основной броневой преграды объекта от кумулятивных снарядов.

Однако известно, что эффективность воздействия на кумулятивную струю указанного устройства и других подобных ему устройств существенно зависит от угла соударения кумулятивной струи с реактивным (и пассивным) контейнером. При углах встречи (угол отсчитывается от нормали к поверхности контейнера) 50-70 град достигается наибольшая эффективность воздействия движения металлических пластин контейнера на кумулятивную струю. При углах встречи около 30 град. воздействие реактивного контейнера все еще заметно снижает бронепробивную способность кумулятивной струи. Но при углах встречи, близких к нормали к поверхности контейнера, устройство теряет большую часть своей эффективности и, как правило, не может обеспечить защиты основной броневой преграды от кумулятивной струи. Поскольку сложно предугадать заранее, как нужно расположить контейнер на защищаемой преграде, чтобы его воздействие на кумулятивную струю было максимальным, степень защищенности преграды оказывается сильно зависящей от направления ее обстрела. Тем более, что в известном устройстве реактивный и пассивный контейнеры в каждой паре всегда расположены параллельно друг другу и степень их воздействия на кумулятивную струю одинаково изменяется при изменении направления обстрела.

https://sun9-33.userapi.com/impg/p8lbsthJAPMWrxkHpIL8lxtu5l2c6YxDYfk7ig/4E8j--bGRig.jpg?size=1656x987&quality=95&sign=8aeb8b875fcc39b496f0a65c1da10cba&type=album
Фиг 2.

В основу настоящего изобретения положена задача создать устройство для защиты преграды от снарядов с таким расположением контейнеров в корпусе, которое значительно уменьшило бы зависимость степени защищенности преграды от направления ее обстрела.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для защиты от снарядов, содержащем корпус, в котором установлена, по меньшей мере, одна пара контейнеров, каждый из которых выполнен трехслойным со средним слоем из взрывчатого вещества, согласно изобретению, каждая пара контейнеров образует единую детонационную цепь, а ее контейнеры установлены в корпусе так, что в плоскости, перпендикулярной обращенным друг к другу поверхностям контейнеров, эти поверхности образуют острый угол, вершина которого направлена в сторону одной из боковых стенок корпуса.
Это создает такие условия проникания кумулятивной струи или кинетического снаряда через данное устройство, что угол встречи, по меньшей мере, с одним из контейнеров не будет близок к нормали к его поверхности, что обеспечит эффективное воздействие пластин этого контейнера, движущихся под действием его взрыва на кумулятивную струю или кинетический снаряд в широком диапазоне направлений обстрела защищаемой преграды.
Кроме того, попарное размещение контейнеров в данном устройстве и соединение их в единую детонационную цепь обеспечивает срабатывание (взрыв) обоих контейнеров при попадании кумулятивной струи или кинетического снаряда хотя бы в один из них. Передача детонации от одного контейнера к другому осуществляется ударной волной, без применения каких-либо дополнительных приспособлений. При этом движущиеся навстречу друг другу пластины контейнеров соударяются. При углах 10-40 град. соударение пластин может сопровождаться образованием высокоскоростного вторичного кумулятивного потока диспергированных частиц и низкоскоростного компактного тела, при остальных углах соударение этих пластин сопровождается образованием низкоскоростного компактного тела. Во всех указанных случаях направление движения кумулятивного потока и компактного тела в полости между контейнерами близко к биссектрисе угла между ними.

Вторичный кумулятивный поток и компактное тело должны двигаться вдоль защищаемой преграды, чтобы обеспечивалась возможность их воздействия на средство поражения во всем диапазоне вероятных углов обстрела защищаемой преграды.

Пластины контейнеров, движущиеся в противоположные стороны, соударяются со стенками корпуса устройства и приводят их в движение с уменьшенной после соударения скоростью, но с возросшей массой за счет присоединения к массе пластин контейнеров массы стенок корпуса. Они совместно оказывают разрушающее воздействие на хвостовые участки кумулятивной струи, обладающие меньшей скоростью, но большим диаметром по сравнению с ее головными участками. Таким образом увеличивается масса материала, пересекающего в процессе своего движения траекторию кумулятивной струи, что обеспечивает более эффективное разрушающее воздействие на средние и хвостовые участки кумулятивной струи, обладающие по сравнению с ее головными участками меньшей скоростью, но большим диаметром (массой).

https://sun9-70.userapi.com/impg/fZhM8--pRuxX2kcxPp2F1vU7sezo8j9JG0fhVw/zshPizvUvIY.jpg?size=2424x971&quality=95&sign=37312ddf2fc0a86782e9c558c8bd59a3&type=album
Фиг 3.

Такое конструктивное выполнение повышает эффективность воздействия устройства на кумулятивную струю или кинетический снаряд и расширяет диапазон углов обстрела преграды, при котором предлагаемое устройство способно эффективно воздействовать на кумулятивную струю или кинетический снаряд.
Для обеспечения указанных условий нужно, чтобы между контейнерами в каждой паре был установлен распорный элемент, взаимодействующий с каждым из указанных контейнеров.

Целесообразно каждый распорный элемент выполнить в форме скобы. Такое конструктивное выполнение распорного элемента просто в изготовлении и позволяет легко варьировать размеры угла между контейнерами в паре.

Желательно между одной из стенок корпуса и одним из контейнеров каждой пары со стороны его поверхности, противоположно расположенной поверхности этого контейнера, взаимодействующей с распорным элементом, разместить по меньшей мере один упругий элемент.
Наличие упругого элемента позволяет зафиксировать контейнеры в требуемом положении и исключает перемещение контейнеров в корпусе и, следовательно, предохраняет их от внешних механических воздействий.

Устройство для защиты преграды от снарядов, выполненное согласно изобретению, содержит корпус 1 (фиг.1), в котором размещена по меньшей мере одна пара контейнеров 2 и 3, выполненных трехслойными со средним слоем из взрывчатого вещества. Контейнеры 2, 3 образуют в каждой паре единую детонационную цепь, причем соединение контейнеров 2, 3 в единую детонационную цепь осуществляется функционально, без использования каких-либо дополнительных устройств. Контейнеры 2, 3 установлены в корпусе 1 так, что обращенные друг к другу поверхности 4 и 5 контейнеров 2 и 3, соответственно, в каждой паре образуют острый угол в плоскости, перпендикулярной этим поверхностям 4, 5, вершина которого направлена в сторону одной из боковых стенок корпуса 1. В каждой паре контейнеры 2, 3 (фиг. 2) соприкасаются один с другим, что расширяет диапазон угла обстрела преграды 7, при котором описываемое устройство способно эффективно воздействовать на кумулятивную струю или кинетический снаряд. Для обеспечения поджатия контейнеров 2, 3 в каждой паре между ними расположен распорный элемент 9, который взаимодействует с каждым из контейнеров 2, 3. Распорный элемент 9 может иметь различное конструктивное выполнение. На фиг. 2 приведен вариант выполнения распорного элемента 9 в форме скобы, которая позволяет легко варьировать размеры острого угла между контейнерами 2, 3.

Одна из стенок 10 корпуса 1, размещенная между контейнерами 2, 3 и защищаемой преградой 7, установлена на расстоянии от этой преграды 7. Между стенкой 10 и контейнером 3 установлены упругие элементы 11 (минимальное количество которых один), которые предохраняют контейнеры 2, 3 от внешних механических воздействий, при этом контейнер 3 расположен параллельно стенке 10. Корпус 1 может иметь различное конструктивное выполнение, что зависит от требуемых условий защиты преграды 7. Так на фиг. 3 показан вариант конструктивного выполнения предлагаемого устройства, используемого для защиты преграды 7 от кинетических снарядов. Для защиты преграды 7 от кумулятивной струи используют различные конструктивные варианты предлагаемого устройства, показанные на фиг. 4.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

При попадании, например, кумулятивного снаряда в переднюю стенку 8 (фиг. 2) корпуса 1 происходит взведение его взрывателя, подрыв разрывного заряда снаряда и образование кумулятивной струи; она ударяя по контейнеру 2, инициирует взрывчатое вещество в этом контейнере 2. Детонационная волна, распространяясь по взрывчатому веществу контейнера 2, достигает края контейнера 2, ближайшего к краю контейнера 3. В виде ударной волны она переходит из корпуса контейнера 2 в корпус контейнера 3, а затем во взрывчатое вещество этого контейнера 3, инициируя его детонацию. Металлические пластины контейнеров 2 и 3 под действием взрыва движутся в направлении, близком к нормали к поверхности соответствующего контейнера 2, 3. При этом они начинают оказывать разрушающее воздействие на головные участки кумулятивной струи, обладающие высокой скоростью, но малым диаметром. В процессе дальнейшего движения одна из металлических пластин контейнера 2, движущаяся в направлении передней стенки 8 корпуса 1, соударяется с этой стенкой 8 и приводит ее в движение. Металлическая пластина контейнера 3, движущаяся в направлении стенки 10, установленной на расстоянии от защищаемой преграды 7, соударяется с этой стенкой 10 и приводит ее в движение. Пластина контейнера 2, движущаяся совместно со стенкой 8 корпуса 1, и пластина контейнера 3, движущаяся совместно со стенкой 10 корпуса 1, с уменьшенной после соударения скоростью, но с возросшей массой за счет присоединения к массе пластин контейнеров 2, 3 массы стенок 8, 10 корпуса 1, оказывают разрушающее воздействие на хвостовые участки кумулятивной струи, обладающие меньшей скоростью, но большим диаметром по сравнению с ее головными участками. Таким образом увеличивается масса материала, пересекающего в процессе своего движения траекторию кумулятивной струи, что обеспечивает более эффективное разрушающее воздействие на средние и хвостовые участки кумулятивной струи, обладающие по сравнению с ее головными участками меньшей скоростью, но большим диаметром ( массой). Для реализации этого важного свойства устройства, контейнеры 2, 3 должны размещаться в корпусе 1 таким образом, чтобы одна из пластин контейнера 2 могла вовлекать в движение переднюю стенку 8, а одна из пластин контейнера 3 стенку 10 корпуса 1.

Кроме того одна из металлических пластин контейнера 2, движущаяся в направлении контейнера 3, соударяется с металлической пластиной контейнера 3, движущейся ей навстречу. Зона соударения этих пластин близка к биссектрисе угла между контейнерами 2 и 3. В зависимости от величины угла между контейнерами 2, 3 и скорости движения пластин контейнеров 2, 3 результат соударения металлических пластин этих контейнеров 2, 3 может быть различным. При углах соударения 10-40 град, соударение пластин может сопровождаться образованием высокоскоростного вторичного кумулятивного потока диспергированных частиц и низкоскоростного компактного тела, при остальных углах соударение этих пластин сопровождается образованием низкоскоростного компактного тела. Аналогичный результат достигается при соударении под углом пластин контейнеров 2, 3 со стенками 8, 10 корпуса 1. Во всех указанных случаях направление движения кумулятивного потока и компактного тела в полости между контейнерами 2, 3 близко к биссектрисе угла между ними. Вторичный кумулятивный поток и компактное тело должны двигаться вдоль защищаемой преграды 7, чтобы обеспечивалась возможность их воздействия на средство поражения во всем диапазоне вероятных углов обстрела защищаемой преграды 7. Продукты соударения пластин должны создавать своего рода движущуюся завесу вдоль поверхности защищаемой преграды 7. Идеальным случаем будет движение кумулятивного потока и компактного тела параллельно поверхности 6 защищаемой преграды 7. В реальном случае они должны двигаться в таком направлении, чтобы не пересекать поверхность 6 защищаемой преграды 7 хотя бы в пределах пространства, ограниченного парой контейнеров 2, 3, срабатывающих при попадании в них кумулятивного средства поражения. Наличие этого свойства предлагаемого устройства уменьшает зависимость разрушающего воздействия, оказываемого на средство поражения, от угла встречи его с предлагаемым устройством. Следовательно. контейнеры 2, 3 в корпусе 1 предлагаемого устройства должны быть установлены так, чтобы высокоскоростной вторичный кумулятивный поток диспергированных частиц и низкоскоростное компактное тело, образующиеся при соударении обращенных друг к другу пластин контейнеров 2, 3, двигались вдоль поверхности 6 защищаемой преграды 7.

https://sun9-78.userapi.com/impg/X9gfCI3sjG-mmKSLicv5zSOnQPTQuE4CVjnLHQ/ciZS3xrBJC8.jpg?size=2448x971&quality=95&sign=29681246525e7365e3ef93c3a5836a11&type=album
Фиг 4.

Таким образом, размещение контейнеров 2, 3 в корпусе 1 предлагаемого устройства должно соответствовать приведенному на фиг. 1-4.
Детонация взрывчатого вещества в контейнерах 2, 3 предлагаемого устройства приводит в движение материал конструкции данного устройства (металлические пластины контейнеров 2 и 3, стенки 8 и 10 корпуса 1) в трех или четырех различных направлениях, что уменьшает зависимость разрушающего воздействия, оказываемого инертным материалом в предлагаемом устройстве на кумулятивную струю, от направления обстрела защищаемой преграды 7 (то есть от угла встречи с устройством). Кроме того, в процессе функционирования данного устройства происходит увеличение массы движущегося материала, оказывающего разрушающее воздействие на кумулятивную струю. В результате степень защищенности преграды 7 увеличивается.

Работа другого варианта конструктивного выполнения устройства, показанного на фиг.3, а также в случае попадания в данное устройство кинетического снаряда, например, бронебойного подкалиберного снаряда, в основном осуществляется аналогично вышеописанной, но необходимо иметь в виду, что для эффективного воздействия на кинетический снаряд масса движущегося материала в процессе функционирования устройства должна быть в 2-10 раз больше, чем для кумулятивной струи.

Конструктивные параметры предлагаемого устройства во многом определяются характеристиками контейнеров 2 и 3, размещенных внутри этого устройства. Угол установки одного из этих контейнеров, например контейнера 2, по отношению к передней стенке 8 корпуса 1 определяется из существующих ограничений на габаритные размеры данного устройства с учетом желаемого результата соударения пластин контейнеров 2, 3 и диапазона углов обстрела, в котором необходимо обеспечить наибольшую степень защищенности преграды 7. Расстояние от защищаемой преграды 7, на котором устанавливается стенка 10 корпуса 1, определяется по времени, в течение которого необходимо обеспечить функционирование данного устройства (это время зависит от длины и скорости кумулятивной струи или кинетического снаряда, а также угла встречи их с предлагаемым устройством). Наиболее эффективно предлагаемое устройство использовать в составе комплекта 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 преграды от снарядов, содержащее корпус, в котором установлена по меньшей мере одна пара контейнеров, каждый из которых выполнен трехслойным со средним слоем из взрывчатого вещества, отличающееся тем, что каждая пара контейнеров образует единую детонационную цепь, а ее контейнеры установлены так, что в плоскости, перпендикулярной обращенным друг к другу поверхностям контейнеров, эти поверхности образуют острый угол, вершина каждого направлена в сторону одной из боковых стенок корпуса.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между контейнерами в каждой паре установлен распорный элемент, взаимодействующий с каждым из указанных контейнеров.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что распорный элемент выполнен в форме скобы.
4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что между одной из стенок корпуса и одним из контейнеров каждой пары со стороны его поверхности, противоположно расположенной поверхности этого контейнера, взаимодействующей с распорным элементом, размещен по меньшей мере один упругий элемент.