Электродинамическая защита для легкой бронетехники на СВО
Магнитное поле против кумулятивной струи
Легкая бронетехника традиционно уязвима перед кумулятивными боеприпасами. Это подтверждали все конфликты, и Российская спецоперация не исключение. Ситуация только усугубляется – противник массово использует дроны-камикадзе либо просто сбрасывает с БПЛА на технику противотанковые гранаты. Получается дёшево и сердито. Защищать БТР, БМП, МТЛБ и прочую легкую бронетехнику приходится комплексами РЭБ, решётками, мангалами и прочей кустарщиной. Но если даже танки далеко не всегда спасаются от кумулятивных боеприпасов по таким схемам, что говорить о тонкобронных машинах. По-хорошему, все уязвимые части БМП и БТР следует закрыть блоками динамической защиты. Сейчас это, помимо простого наращивания толщины брони, самый эффективный способ защиты от кумулятивной струи.
ДЗ для легкой отечественной брони пока видно преимущественно на выставках
Только вот легкая броня требует особых сортов ДЗ – обычный танковый «Контакт» только усугубит последствия попадания, к примеру, гранаты РПГ. Именно поэтому на легкую технику навешивают блоки динамической защиты специфической конструкции, исключающей пролом брони при детонации ДЗ. Например, на базе элемента защиты 4С24 инженеры разработали «Каркас-2» для БМП-3 и «Бережок» для БМП-2. Но такие системы хороши от атак со всех ракурсов, только не с верхних. Массивные блоки ДЗ просто невозможно разместить на крыше техники. Вероятно, именно поэтому широкого распространения на спецоперации динамическая защита легкой бронетехники не получила. Если «легкую броню» пускают в атаку, то вынужденно обвешивают громоздкими конструкциями, призванными вызвать преждевременное срабатывание кумулятивного боеприпаса либо его нештатную работу. Назвать всё это эффективным способом защиты можно с большой натяжкой, но иного пути пока нет. Альтернативной выглядит установка на легкую бронетехнику электродинамической защиты, способной значительно ослаблять кумулятивную струю.
Царь-мангалы приходится сооружать и для легкой бронетехники
Начать стоит с публикации Сергея Федорова, научного сотрудника и преподавателя МГТУ им. Н. Э. Баумана, которая называется «О влиянии магнитного поля, создаваемого в облицовке кумулятивного заряда, на его пробивное действие». Публикация вышла в 1999 году в журнале «Физика горения и взрыва». Издаётся он в Новосибирском академгородке, одним из учредителей является Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН. Название института кажется совершенно гражданским, но именно его сотрудники и лично Лаврентьев стояли у истоков отечественной теории кумулятивного эффекта. Заодно работали над защитой от противотанкового оружия. Сообщение С. Ф. Федорова в 1999 году и ещё двух соавторов (А. В. Бабкин и С. В. Ладов) имело статус срочного, что свидетельствовало о важности открытия. В аннотации написали:
«Экспериментально установлено, что создание аксиального магнитного поля в металлической облицовке кумулятивного заряда непосредственно перед его подрывом может приводить к резкому снижению пробивного действия.»
Авторы пытаются понять причины обнаруженного эффекта. Интересно, что публикация с достаточно подробным описанием открытия опубликована в научном журнале, который мог получить любой желающий. Совпадение или случайность, но спустя всего 5-6 лет за рубежом появились первые опытные образцы «электрической брони». А работы над прототипами стартовали вообще в самом начале 2000-х годов. Лаборатория оборонной науки и технологий Великобритании в 2008 году публикует материал о системе Dstl Electric Armour. Разработчики смогли создать защиту от кумулятивного оружия для БТР массой всего в пару тонн. При этом защитный эффект эквивалентен дополнительным 10-20 тоннам брони.
Результаты расчёта действия кумулятивного заряда по стальной преграде при отсутствии токового воздействия на кумулятивную струю (а) и при пропускании по струе мощного импульса электрического тока (б). Источник: Федоров С.В., Болотина И.А., Струков Ю.А. Анализ противокумулятивной стойкости электродинамической защиты с реализацией «отсечки» емкостного накопителя энергии // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 4
Вопросами электродинамической защиты занимались, помимо Великобритании, две конторы в Соединенных Штатах – Maxwell Laboratories и Southwest Research Institute. В России над проблемой работали в упоминаемом Институте гидродинамики им. М. А. Лаврентьева, Российском федеральном ядерном центре и НИИ Стали.
Но вернёмся к материалу в журнале «Физика горения и взрыва» от 1999 года. Эксперименты ставились на кумулятивном заряде, который на расстоянии в 200 мм пробивал до 250 мм стали. Авторы обматывали внешнюю облицовку заряда медной катушкой и создавали индукцию магнитного поля в 2 Тл (Тесла). При этом
«пробитие вообще отсутствовало, а на поверхности преграды наблюдались лишь многочисленные небольшие кратеры размером менее 5 мм и следы омеднения непосредственно под местом расположения кумулятивного заряда, что свидетельствует о диспергировании либо кумулятивной струи, либо схлопывающейся облицовки.»
Когда индукция в опытах составляла десятые доли теслы, кумулятивная струя проникала в стальную преграду, но на гораздо меньшую глубину, чем в контрольном эксперименте. Говорить о том, что эксперименты в 1999 году стали прямой основой для создания электромагнитной защиты бронетехники, нельзя. Всё-таки у тех же британцев магнитное поле деформировало кумулятивную струю после того, как она внедрилась в броню. У команды Сергея Федорова в МГТУ катушка составляла одно целое с кумулятивным зарядом. Кстати, у британцев из Dstl Electric Armour для работы защитной системы требовалась сила тока в несколько тысяч ампер и напряжением в несколько тысяч вольт. При этом, как упоминалось выше, общая масса дополнительной брони, изоляции, линий распределения электроэнергии и накопительных конденсаторов не превышала двух тонн.
Всё гениальное просто
Принцип работы электродинамической защиты (ЭДЗ) заключается в воздействии на кумулятивную струю мощным импульсом тока. Для этого сооружают две защитные пластины, разделённые диэлектриком (воздух или текстолит), к которым подводится ток от конденсаторной батареи или взрывомагнитного генератора. Как только кумулятивная струя меди проникает внутрь такого сэндвича, то есть замыкает пластины, она подвергается мощному воздействию магнитного поля и частично рассеивается. Глубина пробития падает в 2,5-4 раза. Есть и ещё более совершенная конструкция защитного экрана с тремя электродами. В такой броне
«за счёт электрического соединения верхнего и нижнего электродов реализуется встречное протекание тока по элементам кумулятивной струи, движущимся в межэлектродном промежутке.»
Для большего эффекта слои брони с электродами можно располагать тандемно, многократно повышая защиту. Отдельно стоит указать, что ЭДЗ не имеет смысл монтировать на танк, так как штатная динамическая защита неплохо справляется со своей работой. Особенно, если удаётся закрыть технику с верхних углов атаки. В качестве варианта применения пластин ЭДЗ можно рассматривать стационарные объекты критической инфраструктуры. Нефтебазу, конечно, не закрыть, но прикрывающие её расчёты ПВО защитить вполне можно.
Электродинамическая защита от кумулятивных средств поражения: а — схема реализации токового воздействия на кумулятивные струи (1 — кумулятивный боеприпас; 2 — пластины-электроды; 3 — диэлектрик; 4 — ёмкостной накопитель энергии; 5 — защищаемая преграда; L — остаточное пробитие кумулятивного боеприпаса); б — эквивалентная схема разрядного контура двухэлектродного элемента электродинамической защиты с ёмкостным накопителем энергии. Источник: С.В. Федоров. Электродинамическая защита от кумулятивных средств поражения: перспективы практической реализации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2014. № 4
Более или менее разбирающемуся в технике читателю уже стало понятно, что при всех плюсах ЭДЗ, у неё один гигантский минус – огромное энергопотребление в момент срабатывания. Нужен тяжёлый и объёмный конденсатор с удельной энергоёмкостью минимум 1 Дж/см3. Только тогда возможно будет разрушить кумулятивную струю от 100-мм боеприпаса до состояния непоражаемости брони. По расчётам исследователей из МГТУ им. Н. Э. Баумана, для размещения конденсатора потребуется не менее одного кубометра внутреннего пространства бронемашины. Электрический шкаф ещё заберёт пару тонн грузоподъёмности машины. Но этим данным уже десять лет, а прогресс в технологии аккумуляции и хранения электроэнергии с тех пор развивался семимильными шагами. Во-первых, технологии значительно подешевели (в 10 раз), во-вторых, примерно в такой же пропорции повысилась ёмкость.
Отсюда несколько выводов. Прежде всего, в качестве эксперимента рассмотреть возможность защиты легкой бронетехники Российской Армии системами ЭДЗ. Прежде всего, с ракурсов атаки беспилотников. Необходимые конденсаторы могут быть закуплены в дружественных странах. Возникает естественный вопрос, а что будет, если боец ненароком замкнёт плиту ЭДЗ? Например, прикоснётся автоматом к кромке плиты. Ситуация насколько страшная, настолько и легко решаемая. Достаточно небольшого слоя изоляции всей плиты, чтобы не только обезопасить личный состав, но и защитить от опасных водных процедур. Размещать плиты с электродами защиты на БТР и БМП можно будет по аналогии с противокумулятивными взводными экранами. В случае положительных итогов испытаний ЭДЗ техника на СВО, наконец, лишится откровенно уродливых мангалов, которые заметно снижают функционал техники.
Информация