Почти как у танка: динамическая защита для человека

30
Почти как у танка: динамическая защита для человека

Динамическая защита, принцип работы которой основан на использовании энергии взрыва – штука, в общем-то, довольно известная и в особом представлении не нуждающаяся. Значительно повышая стойкость к различным средствам поражения, она уже давно стала привычным атрибутом танков и других машин, без которого на поле боя нынче попросту не обойтись.

Но техника – техникой, а что если вставками со взрывчаткой оснастить, например, солдатский бронежилет или шлем?



Идея на первый взгляд кажется уж слишком фантастической. Тем не менее как минимум один патент на такое изобретение всё же был выдан и опубликован в 2018 году – и он российский.

А зачем оно вообще нужно?


Для начала нужно отметить, что это, несмотря на кажущуюся (именно кажущуюся) абсурдность, не является шуткой. Патент действительно существует, и любой может это проверить, заглянув в патентную базу «Яндекса» и вбив соответствующий номер: RU 2 651 476 C2.

Более того, один из авторов изобретения – далеко не простой Кулибин, а вполне себе (на момент подачи заявки) заместитель директора казанского НИИ полимеров и спецкаучуков Б. А. Карпунькин.

Само же изобретение, строго говоря, относится не только к индивидуальной защите солдата – по замыслам разработчиков, его можно применять для защиты боевых роботов, автомобилей, вертолётов и так далее. В общем, для всего, где требуется максимально возможная защищённость при минимальном весе.

Защищённость, разумеется, не от подкалиберных или кумулятивных снарядов – от них никакой бронежилет, естественно, не спасёт. Речь о пулях, в особенности бронебойных, и осколках, противодействие которым не обходится без применения блоков керамики или стальных броневых листов. Поэтому динамическая защита взрывного типа, по крайней мере, теоретически, на фоне пассивных преград выглядит весьма интересно.

Ячейки со взрывчаткой


Предложенная авторами динамическая защита, конечно, значительно отличается от той, что мы привыкли видеть на танках. Она не состоит из массивных блоков или секций, а в её составе нет метаемых пластин, оказывающих разрушающее воздействие на атакующую пулю – конструкция в данном случае иная.

Состоит она из многослойной композиции, внутри которой расположены ячейки, имеющие форму усечённой сферы (полукруглые) и покрывающие всю защищаемую площадь, будь то шлем, бронежилет или даже корпус какого-нибудь робота или боевой машины. Сами ячейки выполняются разных размеров – от 1 до 50 квадратных сантиметров в зависимости от того, на что эту динамическую защиту будут устанавливать и какой уровень стойкости она будет обеспечивать.

Также размер зависит и от кривизны поверхности: например, для изготовления шлема со взрывной бронёй предпочтительны мелкие ячейки, тогда как для бронежилета в плоских проекциях груди и спины – более крупные.

Как эта ячеистая взрывная броня выглядит в разрезе, можно посмотреть на приложенном ниже изображении.


На нём мы можем наблюдать внешний слой из противоударного материала, предотвращающего вредные воздействия окружающей среды и защищающего композицию от механических воздействий. За ним располагается полукруглая ячейка, окружённая слоем из металлического сплава, формирующего ударную волну в сторону от защищаемого объекта (в сторону пули), а также прослойки из полиуретана, сверхвысокомолекулярного полиэтилена и противоосколочного демпфирующего материала, назначение которых – предотвратить поражение человеческого тела или корпуса робота/машины ударной волной взрыва, осколками и остатками пули.

Внутри ячейки находится капсула с корпусом из инертного материала, в который помещён заряд взрывчатого вещества массой от 100 миллиграмм до 80 грамм (вес ВВ подбирается под требования защиты и защищаемого объекта – человека, робота и т. д.), перекрытый сверху пластиной из пьезокерамики.

О последней, к слову, нужно поговорить подробнее.

Капсула со взрывчаткой
Капсула со взрывчаткой

Как известно, в типичной танковой динамической защите возбуждение детонации взрывчатого вещества, находящегося в её элементах, происходит двумя путями. Это либо удар высокоскоростной кумулятивной струи, головные части которой движутся со скоростью 7–9 километров в секунду. Либо, если речь о подкалиберных снарядах и встроенной ДЗ, то поток высокоскоростных осколков от внешней стальной крышки, инициирующих подрыв взрывчатки.

В случае с рассматриваемой динамической защитой таких эффектов добиться невозможно, поскольку скорости пули (осколка) может не хватить для детонации небольшого по толщине и массе слоя взрывчатки. Поэтому пришлось прибегнуть к электромеханическому способу инициирования за счёт пьезокерамической пластины, физическое воздействие на которую приводит к появлению связанных зарядов на её поверхностях и соответственно электрическому напряжению между ними.

Изменение чувствительности взрывчатых веществ с использованием пьезокерамики
Изменение чувствительности взрывчатых веществ с использованием пьезокерамики

В момент удара пули эта пластина, подвергаясь деформации, создаёт электрическое поле, оказывающее сенсибилизирующее влияние на заряд взрывчатого вещества или, попросту говоря, делает его намного более чувствительным к контакту с атакующим телом. В результате этого детонация взрывчатки даже при небольших толщинах её слоёв и массе происходит от попадания сравнительно лёгких и низкоскоростных ударников – пуль и осколков.

Принцип действия и перспективы, по мнению авторов


Как мы уже рассказывали ранее, механизм действия этой динамической защиты не предусматривает метание каких-либо пластин для разрушения пули или осколка, хотя пьезокерамика и другие верхние слои могут оказать некоторое воздействие.

Но главную роль играет взрывчатка.

Попадая в условный бронежилет такой конструкции, атакующее тело пробивает внешний противоударный слой, а затем, воздействуя на пьезокерамику и взрывчатку, оно подвергается действию направленной ударной волны взрыва, сформированной благодаря полусферической ячейке.

Далее пуля (осколок) меняет свою траекторию и разрушается, либо сильно деформируется, а её остатки в конечном итоге тормозятся за счёт металлической облицовки ячейки и прослоек полиуретана, сверхвысокомолекулярного полиэтилена и демпфирующей прокладки.

Эффективность этого метода, по расчётам авторов, весьма высокая. Так, например, масса защиты от бронебойных 7,62-мм пуль Б-32 для человека, выполненная из броневой керамики, составляет около 50 килограмм на квадратный метр. В случае применения подобной динамической защиты тот же эквивалент стойкости можно обеспечить при весе 25 кг на квадратный метр.


С транспортными средствами (автомобилями), если стоит цель защитить их от пуль калибра 12,7-мм, ситуация схожая. Броневая керамика в этом случае будет весить около 120 килограмм на квадратный метр, а динамической защиты – 70 кг на квадратный метр. И это при том, что керамика (на момент подачи заявки на патент в 2016 году) стоила в 4 раза дороже, чем предлагаемая динамическая защита.

Что же касается перспектив, в особенности метода электромеханической детонации тонких слоёв взрывчатки, то здесь лучше привести цитату из патента:

«Устройство для инициирования различных взрывчатых веществ, подвергнутых воздействию электрического поля, позволяет создать новую систему защиты для людей, боевых роботов и транспортных объектов малой грузоподъемности, например, легковых патрульных автомобилей полиции, легкой колесной бронированной техники МВД, армейской плавающей бронированной техники, аэротранспортабельной техники ВДВ, самоходных артиллерийских и ракетных установок, боевых блоков баллистических ракет, жилых помещений космических станций от ударов космического мусора и микрометеоритов».

Конечно, будут ли когда-то реализованы подобные идеи конкретно в плане защиты человеческого тела от пуль и осколков – большой вопрос. Скорее всего, нет, поскольку, помимо сложностей в производстве, взрывчатка на туловище и голове – это в любом случае фактор повышенной опасности. Но сам по себе метод электромеханической детонации взрывчатки представляет большой интерес.

Особенно это касается оснащения такими устройствами боевой техники. Начиная от лёгкой, которой тяжёлое экранирование просто противопоказано. И заканчивая динамической защитой для танков, введение в конструкцию которой элементов из пьезокерамики могло бы сильно увеличить чувствительность к новым кинетическим снарядам, адаптированным для преодоления «реактивной брони» без её подрыва. Но тут, что называется, будем ждать.
30 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо авторизоваться.
  1. +8
    25 мая 2024 04:02
    Запатентовать можно и варп-двигатель, формально не нарушающий законы физики. Если б кто-то посерьезнее изготовил - поглядели бы как ДЗ миллиметровых размеров работает против пуль.
    А что касается легкой брони то на канале "крупнокалиберный переполох" была полимерная броня, которую наносят как монтажную пену.
  2. +1
    25 мая 2024 06:10
    Про динамическую защиту на ВО пишут много и давно - но ни одной хорошей статьи мне пока не попалось.
    Все примерно как здесь - где то по вершкам пробежались, и в тексте - "кому интересно, в интернете масса материалов - почитайте сами". А вся эта "масса материалов" - точно такая же, ни о чем.

    Так и эта статья - очередная "пустышка".
  3. -2
    25 мая 2024 08:33
    Попадая в условный бронежилет такой конструкции, атакующее тело пробивает внешний противоударный слой, а затем, воздействуя на пьезокерамику и взрывчатку, оно подвергается действию направленной ударной волны взрыва, сформированной благодаря полусферической ячейке

    Если ударная волна будет, благодаря сферической форме взрывчатки, сходящаяся, слегка похожая на кумулятивный эффект - то ударит в одну точку. И не факт, что пуля будет там, а не рядышком, чуть в стороне.
    Если ударная волна будет иная - например, плоская - она так же ударит по носителю этой защиты.
    Где и в чем эффект?
    Обычно подобные темы создаются, в надежде на очередной "попил".
    1. 0
      28 мая 2024 13:33
      Цитата: Владимир-ТТТ
      ударная волна будет, благодаря сферической форме взрывчатки, сходящаяся, слегка похожая на кумулятивный эффект - то ударит в одну точку

      Полукруглая форма размещения ВВ соответствует скорее не кумулятиву, а ударному ядру, где материалом для его формирования будет сама пуля в основном. А фокус обеспечится тем, что пуля попала именно в эту ячейку.

      Что-то в этом есть. Но возможна ли практическая реализация - большой вопрос. yes
      1. 0
        2 июня 2024 19:58
        Тут очень много вопросов, которые можно проверить только опытами. Для начала, какая нужна масса заряда, чтобы положить пулю на бок? Из физики известно, что изменение направления полета предмета на 90 градусов требует приложения энергии, равной его импульсу. Но вот что с поворотом пули на бок, тут нужны опыты.
        Далее - хватит ли места, чтобы пуля успела повернуться боком к броне?
        Каковая вероятность попадания пули в участок между ячейками?
        В общем, "активная броня" из описаний на почившем сайте "суперган" и , где ее изобретение приписывали А. С. Пушкину - выглядит как-то реальнее.
  4. -2
    25 мая 2024 09:41
    Есть же контакт один,его даже на уазики ставят. Берешь просто контакт 1 и пришиваешь его к бронику.
  5. +5
    25 мая 2024 09:47
    В случае применения подобной динамической защиты тот же эквивалент стойкости можно обеспечить при весе 25 кг на квадратный метр.
    А выживание человека после подрыва на нем взрывчатки вы как обеспечите?
    1. +1
      25 мая 2024 13:34
      Только экспериментом. Например положить на ладонь кусок полиуретана, накрыть его жестью. Сверху положить 10 гр ВВ. Засунуть руку в дырку забора, чтобы глаза не побило. И т.д. ЭТО ШУТКА!!!. Если серьезно взорвите ВВ на свиной туше. Если есть юридическая возможность то на живом животном. Это по поводу выживания бойца. Если по поводу эффективности ВВ против пули то тут все сложнее и главное дороже. Речь идет наверное о 10 млн., что конечно для ВПК России фигня. Но для частных инвесторов чувствительно.
      1. 0
        25 мая 2024 16:02
        Сверху положить 10 гр ВВ.
        ну 10 г взрывчатки это довольно много, это несколько советских пятаков в стопке, пуле скорость выдает всего пара грамм пороха, так что остановить её можно меньшими количествами. Тут речь о долях грамма в каждом заряде. В ушах будет сильно звенеть пару минут, открытые участки тела посечет, возможно глаз выбьет. Это по личному опыту наблюдения за неудачными химическими экспериментами. Но если оно сможет пулю остановить то оно того стоит. А если окажется, что пуле это по барабану, тогда глупость.
    2. +1
      26 мая 2024 13:53
      Цитата: bk0010
      В случае применения подобной динамической защиты тот же эквивалент стойкости можно обеспечить при весе 25 кг на квадратный метр.
      А выживание человека после подрыва на нем взрывчатки вы как обеспечите?

      патенто-приобретателя закрыть его патентной "бронёй" и протестировать реальными обстрелами !
  6. -5
    25 мая 2024 09:55
    Вся власть Советам!

    СВО - это война людей и роботов. Соотношение люди-роботы несомненно изменится во времени: 1/10, 1/5, 1/2, 1/1 ... Следующая война - это война роботов. Поднятая тема - не актуальна. Надо смотреть за горизонт нынешних событий.
  7. +1
    25 мая 2024 10:36
    Действенность изобретения в данном случае можно проверить лишь обстрелом опытных образцов . А вот по прочтении у меня возникло ровно два вопроса :
    1. Каково соотношение на защищаемой плоскости полусферических ячеек с ВВ и зазоров между ними . Учитывая и конструкционные слои самой ячейки .
    2. Как можно проконтролировать "отлёт" остатков атакующих объектов в лицо или скажем ладони .
    ПС . Ну и сакраментальный вопрос о цене продукта конечно .
    1. 0
      25 мая 2024 12:42
      Все познается в сравнении. Керамическая броня в 4 раза дороже.
    2. 0
      26 мая 2024 05:07
      зазоров между ними

      Внахлест или в несколько слоев или комбинировать эти способы можно
  8. +2
    25 мая 2024 11:12
    Мне слабо верится в то ,что подобное решение будет удачным для пехотинца. Для легко техники -возможно.
    Эффективность ДЗ сильно зависит от плоскости удара - и если для классич. брони это часто может быть в плюс , то для ДЗ высокие углы атаки могут быть в минус т.к и защита может не сработать, и ослабленную броню может пробить.
    Для пехоты было бы любопытно увидеть рабочие решения на основе неньютоновских жидкостей . Но возможно там все будет куда проще - послойные осаждения "бутерброда" из различных материалов в крупнопромышленных масштабах и формирование определенных топологий внутренней структуры могут реально творить чудеса уже сейчас. Пока все ,правда,упирается в экономику . Но крупные производства творят чудеса с ценами,так -то..
    1. +2
      25 мая 2024 11:37
      Мне слабо верится в то ,что подобное решение будет удачным для пехотинца. Для легко техники -возможно.
      Подрыв 80 гр. взрывчатки на теле никогда не было полезным для здоровья. Но так можно существенно сэкономить на перевязочных средствах, обезболе и эвакуации....
      1. +1
        25 мая 2024 23:58
        Цитата: Wildcat
        Подрыв 80 гр. взрывчатки на теле никогда не было полезным для здоровья.

        Там вроде от 0.1 грамма отсчёт указан. Но вообще да - для живого организма больше неньютоновская жидкость подходит. Мне она кажется более перспективным направлением . И по безопасности, и по простоте производства, и по возможности восстановления. Кстати, она м.б. в качестве подслоя под обсуждаемые ячейки.
  9. +2
    25 мая 2024 11:34
    На нём мы можем наблюдать внешний слой из противоударного материала, предотвращающего вредные воздействия окружающей среды и защищающего композицию от механических воздействий. За ним располагается полукруглая ячейка, окружённая слоем из металлического сплава, формирующего ударную волну в сторону от защищаемого объекта (в сторону пули), а также прослойки из полиуретана, сверхвысокомолекулярного полиэтилена и противоосколочного демпфирующего материала, назначение которых – предотвратить поражение человеческого тела или корпуса робота/машины ударной волной взрыва, осколками и остатками пули.

    Стесняюсь спросить, кто-нибудь вообще понимает, как работает "полукруглая ячейка, окружённая слоем из металлического сплава, формирующего ударную волну в сторону от защищаемого объекта"? То есть после того, как за счет "внешний слой из противоударного материала" полукруглая ячейка из металла устремится внутрь защищаемой тушки, ей, тушке, будет легче?! 80 гр. взрывчатки - это хорошая граната должна на тушке взорваться?!
    1. +2
      25 мая 2024 11:34
      PS, Все понимаю, пятница, выходные.
      Отдохнул раз, другой, третий - ну статьи после этого зачем публиковать?!
    2. +1
      25 мая 2024 11:40
      100 миллиграмм - 0,1 грамма - что вообще может сделать?!
    3. 0
      25 мая 2024 13:15
      Некоторые у себя в голой руке, что то взрывают. Но это не типично. Поэтому может быть Вас устроит 10 гр ВВ на плаще бойца. Что по энергетическому балансу с запасом перекрывают энергию пули 5.56 и 7.62. Что касается угла встречи. То керамическая броня более капризна в этом смысле. Однако ее используют. И стоимость ее позолоченная не останавливает потребителей. И вес запредельный и за броневая травма иногда не совместимая с жизнью, не останавливает. Посмотришь на "тактические бревна" на автомобильной технике, на танковые мангалы и т.п. изыски бойцов на ЛБС и ехидство некоторых "знатоков" физических процессов в броне становятся не смешными.
  10. 0
    25 мая 2024 11:41
    ИМХО уже все придумано за нас. Есть бронеплиты с сотами из керамики. При ударе они разрушаются и поглощают энергию пули. Возможно, можно из них сделать не плиты, а что то по типу "лорика сквамата" римлян. Для увеличения площади защиты от осколков и низкоскоростных пуль. Это лучше, чем обмазывать пехотинца "Контактом" :)
  11. 0
    25 мая 2024 12:49
    На шлеме, наверное, будет вообще феерично смотреться попадание. Энергия пули плюс реактивный импульс от взрыва... Наверное голове будет больно, если, конечно, она к ближайшему кусту не откатится
    1. +1
      25 мая 2024 14:30
      Автор пишет вес ВВ в ячейке от 100 миллиграмм (это 0.1 гр) до 80 гр , последнее значение это для защиты машин, а для бронежилета очевидно будет требоваться минимальный вес ВВ, меньше чем вес заряда пороха в патроне винтовки ( в патроне 3.5 - 5гр) . По любому импульс от пули будет накладываться на импульс от подрыва ВВ в ячейке, очевидно сами ячейки надо крепить снаружи жесткой кирасы , так же очевидно, что при подрыве ячейки будут образовываться осколки ,и вообще нужен эксперимент.
  12. 0
    25 мая 2024 15:05
    Нет, а картинка меня очень развеселила, значит оптимизм есть у художника.
  13. D O
    0
    25 мая 2024 15:28
    Даже если будет создан бронежилет бойца с динамической защитой, срабатывание взрывной ячейки которой не причинит бойцу неприемлемой ударной травмы, эти ячейки разумно размещать только на спине бронежилета, чтобы взрывная волна не повредила руки.
    Насчёт шлема, немецкие конструкторы ещё во ВМВ создали "забрало", не пробиваемое винтовочной пулей. Однако потом все эти забрала с касок поснимали, ибо пулю-то оно останавливало, но энергия пули ломала верхние позвонки, несущие голову. Таково происхождение "рогов" на немецких красках ВМВ.
    1. 0
      26 мая 2024 05:26
      энергия пули ломала верхние позвонки

      И много случаев было перелома позвонков? плечо ведь при выстреле не ломает, а у шлема есть вес и подшлемник, скорее всего просто тяжёлые были и позвонки болели по причине веса, но некоторые с сильной шеей носили и в первую и во вторую войну, или хз почему но они были достачно эффективны https://dzen.ru/a/XvpOL8gkhFZ-YrlH
      1. D O
        +1
        26 мая 2024 10:32
        Тем не менее калаш пробивает современную американскую каску из келавра насквозь.
        https://rg-ru.turbopages.org/rg.ru/s/2018/06/06/video-kakuiu-puliu-mozhet-ostanovit-armejskij-shlem.html
        То есть непробиваемые каски в армиях мира почему-то не прижились.
  14. 0
    25 мая 2024 17:27
    Это ж не космический корабль запатентовали. Это вполне экспериментально проверяемая на манекене вещь. Не очень дорогим должен быть этот эксперимент, если автор настаивает на его ценности и полезности.
  15. немцы еще в ПМВ применяли против пуль и осколков налобные пластины одеваемые на каску, они крепились на маленькие рожки по бокам каски :-) поэтому разные экзальтированные старушки и пропагандисты называли и сравнивали немцев с чертями у которых тоже есть рожки :-) увы законы физики неумолимы - пластины останавливали осколки и даже пули, но сила их удара передавалась на шейные позвонки солдата ... поэтому рожки на касках остались. а стальные налобные пластины большого распространения не получили :-) всего их сделали не более 60 тыс. на германскую, австрийскую, болгарскую армии .... при количестве касок в миллионы