Основы защиты машин от бронебойных пуль/снарядов

Защита машины характеризуется тактической диаграммой бронедеталей.

Под тактической диаграммой бронедетали понимается- взаимоположение оружия и детали на местности, в пределах которой происходит поражение данной детали.

Поражение бронедетали зависит от скорости пули/снаряда и угла встречи с броней.

q-курсовой угол, отсчитывается от нормали к бронедетали.

q=0 наиболее опасно, так как пуле/снаряду надо пробить бронедеталь по минимальному пути.

β – конструкционный угол бронелетали – угол наклона бронедетали к вертикали.

β=0 – наиболее опасно, так как пуле/снаряду надо пробить бронедеталь по минимальному пути.


угол прецессии- ϕ. Для расчетов принимают равным 0, что идет в запас бронестойкости.

Задаем ϕ=0


угол встречи снаряда с броней- α

Cosα=Cosq*Cosβ*Cosϕ

Для каждой бронедетали необходимо построить тактическую диаграмму.


Расчет противопульной защиты.

Пули могут быть остроголовые(винтовка), тупоголовые и остроголовые с бронебойным сердечником.

Тупоголовые: 1) Рис. Наган, ПСМ

2) Рис. ПМ

Остроголовые со стальным сердечником. Рис.


При ударе пули в преграду она резко тормозит, при этом силы инерции действуют как на преграду, так и на саму пулю. Наиболее нагружена напряжена головная часть в зоне контакта. Если прочность головной части способна противостоять деформированию , то при проникании головная часть испытывает всестороннее сжатие и разрушение пули не происходит. Работает так называемое поверхностное натяжение , которое присуще не только жидкости но и всем материалам. К примеру когда происходит удар ножом, то кожа сначала натягивается а только потом происходит прорыв кожного покрова( те самый опасный нож, не широкий а узкий). Вблизи места контакта пули с преградой образуется зона с напряжениями выше предела прочности/текучести. Вид предельно напряженно деформированного состояния при котором начинается разрушение и вид поражения зависят от материала преграды, конструкции пули и от отношения толщины преграды b к калибру пули d. ( это отношение может быть и наоборот это не принципиально). Если преграда тонкая, следуя законам физики она сначала прогнётся а только потом произойдет прокол.

По тактическому признаку преграду оценивают по стойкости. Т.е. способности выдержать удар определенной пули без получения заданной степени разрушения. Разрушения могут быть различные.

Стойкость измеряется минимальной скоростью пули при которой происходит заданное разрушение преграды.

Безопасными поражениями считаются такие, при которых пуля и ее осколки не проходят за преграду и от тыльной стороны не отлетают осколки.


Кондиционное и сквозное поражение.

Кондиционное- когда нет видимых следов проникания пули или отколов задней части преграды.( это обычно проверяют так называемым керасиновой пробой( наливают керасин со стороны удара, а с противоположной стороны смотрят есть ли протечки или нет) Вводят понятие предела кондиционного поражения.

Сквозное поражение – либо пули и ее части проходят через преграду, или откалываются части.

По характеру деформирования сквозные поражения делят на:

  1. Вязкие- прокол (преграда расступается, и пуля проходит дальше через преграду), пробка (рассматривается разрушение в самом материале, происходит выбивание пробки по диаметру пули).
  2. Хрупкие- откол с тыльной стороны, пролом (преграда ломается на 2 части), раскол (на несколько частей)

Отношение b/d определяет вид разрушения.






Сталь средней твердости.

HB=const

< 1- прокол

~1-2 –пробка, вязкое поражение

>2- откол

Пролом



Случается, что при отношении d/b<1 бронебойным пулям лучше сопротивляется сталь высокой твердости. А против крупнокалиберных пуль лучшей стойкостью обладает сталь средней твердости.

Угол между касательной к траектории пули в точке встречи с преградой и нормалью преграды называют углом встречи α.

Силы при встрече с преградой приводят к двум равнодействующим: 

Сила сопротивления преграды приложена к некоторой точке.

Все расчеты проводятся для стали средней твердости. Есть таблица коэффициентов, чтобы подобрать b и твердость. 

В паре составляющей силы инерции образуется нормализующий момент MN=(RN+TN)*b

Денормализующий момент MD=(RT-TT)*b

Разложение сил происходит в точке касания и в центре тяжести пули.

Равнодействующие силы:

Одна из них сила сопротивления преграды в точке касания ‘к’

Сила инерции в точке инерции. Ось центра тяжести не совпадает с осью центра касания пулей и преграды. Силы сопротивления разлагают на направленную по нормали к поверхности преграды и перпендикулярную к ней. В паре составляющей силы инерции образуется нормализующий момент MN=(RN+TN)*b

Деморализующий момент MD=(RT-TT)*b, так же возможен вариант что эти моменты не равны

Различают три варианта углов встречи:

1) 0-α1

2) α1- α2

3) α2-900

α12- 1ый и 2ой критический угол

До α1 пуля закусывается и нормализуется в процессе внедрения

α1- α2– пуля хорошо входит( хорошо закусываеться), но сопротивление лицевых слоев в направлении параллельном лицевой поверхности меньше сопротивления в перпендикулярном направлении и при достаточном толщине преграды происходит рикошетирование

α2- полный рикошет без закусывания.

α1 от 300 до 450.

Чем меньше отношение толщины преграды к калибру тем выше значение α1.

α2 от 550 до 650.

Угол закусывания образуется плоскостью преграды и касательной к оживальной части пули в ее вершине.

Разработку защиты начинают с определения необходимой толщины преграды. О силе действия пули судят по минимальной толщине преграды необходимой чтобы не было произведена заданная степень поражения. Есть предел тыльной прочности. Появление признаков нарушение сплошности с ее тыльной стороны

Есть предел кондиционных поражений, описывался ранее.

Толщина преграды необходимая для защиты от всех видов поражения обычно должно превышать на 10-15% расчетную оценку

При конструировании корпуса применяются эмпирические и полуэмпирические формулы. Их основывают на результатах испытаний, по которым производится расчет преграды.

Устанавливают оружие в станке, устанавливают преграду и начинают стрелять и фиксировать типы поражения. Скорость меняют по средствам изменения навески заряда. Расстояние берут такое чтоб скорость взаимодействия снаряда с преградой не сильно отличалась от скорости вылетевшей пули из орудия. Так же меняют угол расположения преграды. И получают картинку зависимости угла и степени поражения преграды.

Обработка результатов.

Делают на основе пробития пробки, так как это можно вывести аналитически

R=πd(b-x)τ сила сопротивление преграды, где τ напряжение среза

A=πdb2τ/2 работа на срезание пробки

T=mvc2/2 кинетическая энергия пули, где m масса пули

 Скорость пули, где к – стойкость преграды ( определяется опытным путем )

До появление современных материалов использовалась сталь средней твердости, и в современных условиях эта сталь служит единицей измерения. После расчетов для стали средней твердости производят пересчет для использования других материалов.

Примеры коэффициентов к стали средней твердости

Так же можно использовать высокомолекулярную ткань, но она зависит от условий эксплуатации.

Коэффициент стойкости преграды для стали средней твердости от 1700 до 2400 для гомогенного материала ( те для однородного) от 2400 – 2600 для гетерогенного материала.

На основании испытаний формулы для расчета в разных странах разные но по сути одинаковы. Все нестыковки учитывает коэффициент ‘k’

Если учитывается угол встречи

Если есть стальной сердечник

здесь в формуле диаметр и масса сердечника

Сначала толщину детали переводят в эквивалентную стали средней твердости и определяют скорость кондиционного поражения данной детали заданным боеприпасом.

Все значения подставляться в дм и кг. Тогда ‘k' будет в соответствовать указанным ранее значениям.