Страница 13 из 30
Рис. 15. Схема электродинамической защиты (варианты исполнения).
Непосредственная электризация
Электродинамическая защита данного типа устраняет недостатки ЗУДТ с применением ВВ и метаемых пластин, такие как падение эффективности при уменьшении угла подхода ПТС от нормали и наличие взрывчатого вещества значительной массы на поверхности объекта. Защитные устройства электродинамического действия обеспечивают в целом высокий уровень противокумулятивного действия независимо от углов подхода кумулятивной струи.
Действие данной защиты приводит к разрушению кумулятивной струи за счет большого импульса тока. Кроме того, возможны комбинированные методы воздействия, включающие метание (как воздействие импульса тока, так и метание с его помощью по направлению струи пластины, которая нейтрализует ее остатки). Подобные варианты защиты являются наиболее перспективными направлениями для оснащения АБМ (рис. 15Ц16).
Один из вариантов конструкции защиты («устройство электродинамической защиты тандемного типа» с несколькими слоями боевых элементов), предложенный НИИ Специального Машиностроения и НИИ Стали 117], содержит импульсный источник электрической энергии, соединенный с боевым элементом (с образованием электрической цепи), размещенным перед защищаемым объектом. Причем в электрическую цепь с помощью проводников с малым сопротивлением последовательно включены один или несколько аналогичных дополнительных боевых элементов, находящихся между основным боевым элементом и защищаемым объектом. Боевые элементы выполнены в виде двух электродов, разделенных диэлектриком (рис. 15).
Электроды основного и дополнительного боевых элементов, обращенные друг к другу, могут быть попарно объединены с образованием единого боевого элемента, с размещенными в массиве диэлектрика проводящими разделителями. В массиве диэлектрика дополнительных боевых элементов могут быть образованы сквозные каналы, соединяющие электроды и имеющие на их обращенных друг к другу сторонах заостренные выступы.
Другой вариант устройства электродинамической защиты (с использованием боевого элемента и метания пластины) содержит конденсаторную батарею, соединенную с элементом электродинамической защиты. Последний выполнен в виде металлических пластин, разделенных диэлектриком, при этом между конденсаторной батареей и одной из пластин имеется плоский индуктор, установленный на основной броне. На стороне индуктора, обращенной к элементу электродинамической защиты, смонтирована дополнительная пластина, которая при включении индуктора метается навстречу поражающему элементу.
Устройство электродинамической защиты объектов работает следующим образом: проникающая через пластины и элементы электродинамической защиты кумулятивная струя замыкает цепь, и посредством разрядки конденсаторной батареи нарастающий ток «сбивает» часть кумулятивной струи.
При одновременном протекании тока в плоском индукторе возникает магнитное поле, обеспечивающее метание пластины навстречу прошедшей за элемент электродинамической защиты части кумулятивной струи. Метаемая дополнительная пластина взаимодействует с оставшейся неразрушенной частью кумулятивной струи, подобно тому, как это происходит в обычной динамической защите. Таким образом, решается проблема ликвидации оставшихся неразрушенными элементов кумулятивной струи. Использование плоского индуктора с пластиной, находящейся на его обращенной к элементу электродинамической защиты объекта стороне, приводит к дополнительному электромеханическому воздействию на кумулятивную струю, что практически предотвращает возможность пробития элементами кумулятивной струи защиты атакуемого объекта 2*.
Указанный метод в основном оптимален для защиты от кумулятивных струй. На современном этапе удалось добиться высоких уровней эффективности, чтобы оставаться в пределах ограничений массы машины и необходимого закрываемого пространства.
В предложенных вариантах защита была реализована в объемах конденсатора меньше кубического метра и массах всей системы (включая электроды, накопление заряда и предохранительный механизм) в диапазоне около 2–3 т. Даже системы с такой небольшой энергетической емкостью могут (при тщательном внимании к сети и конструкции электродов) подавать максимальные токи, приближающиеся к миллиону ампер. Прохождение такого тока через кумулятивную струю современного ПТС (типа РПГ) способно дестабилизировать ее и вызывать ее радиальное рассеяние в диффузные кольца.
2* Для обеспечения метания пластин, эффективных против современных БОПС, должна затрачиваться энергия около I МДж на пластину. С учетом эффективности (КПД) в 20 % пусковой системы пластин это требует конденсаторной батареи энергией 5 МДж. При современном уровне удельной энергии импульсных источников электропитания примерно 1МДж/м3 такой конденсатор займет 5 м3, что равно одной третьей части внутреннего объема танка. Дальнейшая разработка конденсаторов, вероятно, увеличит их удельную энергию; оптимистичные экстраполяции (поуровню, достигнутому за последние годы) говорят, что она может достичь 20 МДж/м3. Однако, даже если и будут достигнуты значительные успехи, электрическая броня будет осуществима и эффективна только как часть «полностью электрического» танка (когда это станет реальностью).
Электротермическая защита
Подобно описанной ранее электромагнитной броне, эта конструкция представляет собой пару металлических пластин, одна из которых соединена с конденсаторной батареей, а другая заземлена. Однако пластины меньше по размеру и разделены относительно тонким слоем изоляционного материала вместо значительного воздушного промежутка. Когда пара пластин пробивается кумулятивной струей или снарядом кинетического действия, происходит выброс электрического тока от одной пластины к другой. Это вызывает взрывное расширение изоляционного слоя, отбрасывающее пластины. Электротермическая броня, следовательно, является самоактивирующейся и действует против струй и сердечников во многом так же, как и взрывная реактивная броня.
Электротермическая защита, по сути, является электрическим способом инициирования аналога известной динамической защиты. В этом случае две металлические пластины метаются не путем взрыва, а за счет быстрого расширения рабочей жидкости, температура которой поднята за счет разряда большого импульса электрической энергии. Этот импульс требуется применять до взаимодействия с подлетающим снарядом.
В конструкции, которая исследовалась, выбранной рабочей жидкостью был полиэтилен, твердый при нормальных температурах, но легко пиролизуемый в плазму под влиянием дугового разряда в десятки-сотни килоджоулей от высоковольтной конденсаторной батареи. При разряде проволока испаряется и передает свою энергию окружающему полиэтилену, который быстро нагревается и увеличивается в объеме, разбрасывая пластины таким же образом, как и взрывчатое вещество.
Метательные пластины (с электромагнитным пускомI
Схема воздействия метательных пластин на атакующий боеприпас кинетического действия в целом аналогична схеме функционирования встроенной динамической защиты. Отличие заключается в том, что энергия, которая подается для приведения пластин в действие, обеспечивается электрической системой, создающей импульс энергии, а не ВВ (рис. 15) (18).
Данный способ обладает рядом преимуществ по сравнению с использованием ВВ как источника энергии. С электромагнитным пуском связан малый эффект ударной волны и образования осколков и, соответственно, воздействия на защищаемый объект, он происходит в предсказуемых направлении и месте. Сопутствующие повреждения и опасность для своих войск меньше, существует возможность выключать систему, когда она не нужна, что также является преимуществом. Также имеется возможность использовать потенциально выгодные геометрические варианты и типы материалов для метаемых элементов (в результате меньших оказываемых на них нагрузок при срабатывании).