Уральская полуактивная броня

Посмотрим патент на танковую броню, который вряд ли ушёл под сукно как очередная затея с нулевой перспективой.

Патент довольно занятный

Если говорить в целом, то обсуждение патентов, особенно в области бронетанковой техники, дело не очень-то интересное. Не интересное просто потому, что большая их часть — это либо откровенно бредовые «изобретения» с нулевой эффективностью, либо нереализуемые в производстве фантазии авторов. Но иногда попадаются весьма занятные документы, с которыми стоит ознакомиться.

В нашем случае это патент на танковую броню RU2651413C1, опубликованный «Уральским конструкторским бюро транспортного машиностроения» (АО «УКБТМ») почти десять лет назад — в марте 2017 года. И примечателен он благодаря двум обстоятельствам.

Во-первых, в экспертной среде и «околотанковой» тусовке патент связывали и связывают с универсальной гусеничной платформой «Армата» — есть мнение, что такая броня была использована для танков Т-14 и тяжёлых боевых машин пехоты Т-15. Причём в некоторых научных публикациях конструкция из патента упоминается в качестве уже находящейся в производстве, что косвенно подтверждает гипотезу.

Во-вторых, броня, предлагаемая в патенте, является полуактивной и при этом одновременно универсальной — работающей как против оперённых подкалиберных снарядов, так и против кумулятивных боеприпасов. И это даже интереснее, чем возможное применение на «Армате», поскольку такой подход к защите танков ранее ни в отечественном, ни в западном танкостроении не использовался.

В общем, поглядеть на изобретение стоит, что мы и сделаем. Но для начала определимся с термином «полуактивная броня», так как он может вносить некоторую сумятицу в плане лексической схожести с термином «активная защита», хотя между ними нет вообще ничего общего.

Полуактивная броня

Для большинства из тех, кто хоть немного интересовался бронетанковой техникой, комбинированное бронирование — штука более-менее понятная. В общем и целом оно подразумевает использование многослойных структур из всяческих металлических и неметаллических материалов для обеспечения нужной противоснарядной стойкости при приемлемой массе и габаритах.

Но комбинированная броня бывает разной. Она может быть пассивной, когда все компоненты в её составе, будь то сталь, лёгкие сплавы, керамика, стеклотекстолит, кевлар и прочие элементы, работают против снарядов исключительно за счёт градиента своих свойств по типу плотности, твёрдости, упругости, пластичности и проч. А может включать и полуактивные элементы, которые используют энергию поражающего средства для противодействия ему.

Практически во всех танках, о броне которых имеются хоть какие-то сведения, полуактивные компоненты выступают в качестве противокумулятивной защиты. Например, всем известная реактивная невзрывная броня (NERA), представляющая собой «сэндвичи» из стальных плит и резиновой прослойки между ними.


Работает просто: при попадании кумулятивной струи в резиновом слое распространяется ударная волна, приводящая к вспучиванию стальных пластин, которые пересекают траекторию струи, разрывая её на части. При этом весит не очень-то и много, что обусловило широкое распространение такой брони: она есть и на немецких «Леопардах 2», и на американских «Абрамсах», и на советских/российских Т-72Б/Т-90.

В башнях танков Т-80У и их модификаций применялась более сложная полуактивная броня в виде стальных плит с ячейками, в которых располагается полиуретан. Работало и работает тоже только против «кумулятивов» — при попадании кумулятивной струи в ячейку с полиуретаном, последний схлопывает её из-за распространяющейся ударной волны, разрывая на части.

А вот полуактивной защиты, которая могла бы одновременно противостоять как подкалиберным снарядам, так и кумулятивным, нет. Но в УКБТМ положение решили исправить.

Базовая конструкция брони УКБТМ

Базовая конструкция уральской брони включает следующие элементы:

- лобовую броневую преграду;

- тыльную броневую преграду;

- дно полости;

- крышу полости;

- наполнитель;

- одну или несколько наклонных металлических плит.

Лобовая и тыльная преграды вместе с дном и крышей образуют замкнутую полость. В неё помещаются металлические плиты, установленные на некотором расстоянии друг от друга.

Главное отличие от ряда известных конструкций заключается в их ориентации: плиты наклонены к вертикали в сторону лобовой броневой преграды, то есть навстречу ожидаемому направлению атаки.

Допустимый диапазон углов наклона составляет от 20 до 82 градусов к вертикали. Причём все плиты необязательно должны стоять одинаково. Патент допускает несколько вариантов:

- все элементы установлены под одним углом;

- каждая плита имеет собственный угол наклона;

- часть плит расположена под одним углом, а остальные — под другим.

Сами плиты должны иметь толщину примерно в полтора диаметра снаряда. То есть, если диаметр сердечника составляет 30 мм, то толщина плит должна быть около 45 мм. При этом, конечно, невозможно адаптировать толщину стальных плит к каждому отдельному боеприпасу, поэтому берётся просто среднее значение.




Но наиболее интересная особенность изобретения заключается в том, что внутренние плиты не предполагается жёстко заваривать в абсолютно неподвижном положении. Они должны иметь возможность изменять своё положение при воздействии поражающего элемента.

В одном из вариантов плиты закрепляются за боковые стороны с помощью креплений, разрушающихся при попадании. После удара плита получает некоторую свободу перемещения, начинает сдвигаться и колебаться.

Для этого вокруг неё и оставляются воздушные или иные зазоры. В патенте отдельно обозначены промежутки между наполнителем и лобовой преградой, а также между плитами и крышей полости.

Также вместо разрушаемых боковых креплений патент предлагает устанавливать металлические плиты посредством распорных элементов.

Распорки могут быть металлическими или неметаллическими и, например, выполняться в форме цилиндров. При попадании они должны упруго деформироваться в заданных пределах, обеспечивая сдвиг и колебания плит.

Разница между этими режимами достаточно проста.

При упругой деформации распорный элемент после снятия нагрузки стремится вернуться к первоначальной форме. При этом деформация частично становится необратимой: распорка сминается или изгибается, поглощая часть энергии удара.

С тыльной стороны для плит предусматривается упор. Он должен препятствовать нежелательному смещению всего наполнителя в направлении внутренней броневой преграды. Это особенно важно, если между элементами имеются воздушные промежутки или сравнительно мягкие неметаллические слои.

То есть подвижность наполнителя здесь не должна быть бесконтрольной. Плита получает возможность отработать под ударом, но не просто вдавиться внутрь машины вместе со всем содержимым броневой полости.

Действие брони против подкалиберных снарядов

При встрече с наклонной металлической преградой бронебойный сердечник далеко не всегда продолжает движение по первоначальной прямой. Под действием сил, возникающих во время внедрения в металл, его траектория может отклониться в сторону нормали к поверхности преграды — то есть приблизиться к направлению, перпендикулярному плите. Этот эффект и называется нормализацией.

В зависимости от ориентации внутренней плиты нормализация может как помогать защите, так и, наоборот, работать против неё. Если сердечник после взаимодействия с наполнителем отклоняется вниз, он способен попасть глубже в проекцию обитаемого отделения. Особенно нежелателен такой результат при поражении верхней части броневого массива: сердечник, который при сохранении исходной траектории мог бы пройти выше защищаемого объёма, после поворота направляется непосредственно внутрь машины.

Авторы патента предлагают развернуть процесс в противоположную сторону. Для этого металлические плиты наполнителя наклоняются так, чтобы нормализация уводила сердечник вверх — к крыше броневой полости и в сторону от обитаемого отделения. Иными словами, броня должна не только затормозить и повредить «лом», но ещё и постараться выкинуть его за пределы опасной траектории.



По сути, сначала сердечник БПС пробивает наружную лобовую преграду и входит в полость с наполнителем. Затем он встречается с наклонной металлической плитой. Из-за ориентации плиты возникающая нормализация должна отклонить сердечник вверх. В результате уменьшается вероятность того, что он встретится с тыльной броневой преградой в проекции защищаемого отделения.

Если плит несколько, каждая из них продолжает воздействовать на поражающий элемент. Сердечник вынужден проходить дополнительный путь в металле, испытывать поперечные нагрузки и неоднократно менять направление. Всё это должно снижать его устойчивость и приводить к его разрушениям.

Длинный сердечник БПС весьма эффективен при движении строго вдоль своей продольной оси. Но если он получает значительный угол атаки, начинает изгибаться, разворачиваться или разрушаться на фрагменты, его пробивная способность падает. Даже если остатки сердечника достигнут тыльной плиты, условия их взаимодействия с последней окажутся менее благоприятными.

Действие брони против кумулятивных боеприпасов

Одними толстыми наклонными плитами конструкция не ограничивается. С их тыльной стороны предлагается устанавливать дополнительные металлические и неметаллические пластины.

Их толщина должна составлять не менее 0,2 диаметра поражающего элемента, в данном случае кумулятивной струи.

Металлические пластины могут быть изготовлены как из лёгких сплавов на основе алюминия, так и из стали. Неметаллические — из резины, плексигласа и ряда других материалов. Работают они по тому же принципу NERA, который был описан ранее.

При воздействии кумулятивной струи дополнительные пластины деформируются и вспучиваются. Металлические слои начинают перемещаться поперёк струи, нарушая её целостность и устойчивость. Подвижные основные плиты также получают импульс и приходят в движение, что должно усиливать разрушающее воздействие.

Это позволяет говорить о комплексной защите: толстые наклонные стальные плиты в первую очередь рассчитаны на борьбу с кинетическими снарядами, а дополнительные тонкие металлические и неметаллические слои повышают стойкость против кумулятивных боевых частей.

Вывод

Если совсем коротко, то УКБТМ попытались закрыть нишу, которая до сих пор пустовала по-настоящему: полуактивная броня, работающая одновременно и против «лома», и против «кумулятива». И надо сказать, что подход выбран не самый очевидный, но в то же время весьма действенный.

Другое дело, что разместить такие бронепакеты в существующих танках советского типа невозможно вообще, поскольку габаритов бронирования не хватит. А вот в перспективных машинах по типу универсальной гусеничной платформы «Армата» очень даже вполне — лоб корпуса у них толстенный и не имеет ограничений, свойственных танкам типа Т-64, Т-72 и Т-80.

Источник информации и иллюстраций:
Патент № RU2651413C1 АО «УКБТМ»