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
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
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.
Информация