Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Июль » 8 » Модели разрушения брони ч.4
21:59
Модели разрушения брони ч.4

   В противостоянии брони и снаряда важную роль играет коэффициент полезного действия снаряда против материала брони. Если представить кинетическую энергию снаряда в момент встречи с целью за Е, тогда затраты энергии бронебойного снаряда можно записать как: Е=Ен+Езв+Ед+Едс+Ер+Еост, где: Ен – энергия нагрева листа при его деформации и вибрации, Езв – энергия колебаний листа, переходящая в звуковые волы различной частоты, Ед – энергия, уходящая на деформацию листа брони, Едс – энергия на деформацию материала снаряда, Ер – энергия разрушения межатомных связей в месте пробивания листа, Еост – оставшаяся у снаряда энергия, обуславливающая заброневое действие снаряда. Вполне понятно, что для разработчиков снарядов важно повысить последние две составляющие, для разработчиков брони, напротив, снизить вклад этих составляющих. Методов для достижения этих целей существует достаточно много.
    На графике представлена деформационная диаграмма для растяжения стального цилиндра из стали ст.3. Для наглядности рассмотрим этот пример, так как, он наиболее универсален и прост в понимании.

    По осям отложены, усилие в мега паскалях и деформация в процентах от исходной длины. До точки “А” происходит упругая деформация стали, до данной величины приложения усилия, в случае снятия нагрузки, образец возвращается в исходное состояние (тем более, если усилие прилагалось на короткое время). Чем более прочная сталь, тем выше усилие необходимо приложить для преодоления точки “А”, но, тем меньшая деформация соответствует данной точке. То есть, материал более жесткий.
    Между точками “А” и “Б” появляется остаточная деформация металла, это происходит, главным образом, за счет разрушения межзерновых прослоек в структуре стали. Что сопровождается началом глубокой и неравномерной деформацией зерен, а так же, их смещением относительно друг друга. Между точками “Б” и “В” происходит течение металла, то есть, взаимное смещение слегка деформированных зерен относительно друг друга, в пределах хрупкого разрушения ряда межзерновых прослоек. В конце данного интервала происходит частичная ориентация деформированных зерен по направлению приложения деформации, что сопровождается некоторым увеличением прочности образца. После точки “В” происходит комплексное искажение структуры стали, включающее как разрушение межзерновых прослоек, так и деформацию зерен, а так же, их перемещение относительно друг друга. Поэтому интервал “В-Г” имеет сложную степенную зависимость деформации от приложенной нагрузки. В точке “Г” происходит образование шейки (в случае листа, это трещины или иные признаки разрушения или глубокой макродеформации) на образце и его разрушение.
    Данный график нам интересен по причине его непосредственной связи с зависимостью между приложенной нагрузкой и деформацией (разрушением) образца металла. Для случая листа при поперечном приложении нагрузки, можно выделить ряд областей, в которых доминирует тот или иной механизм деформации. Области ограничены концентрическими окружностями, более глубокая деформация наблюдается ближе к центру (месту попадания снаряда).
    На рисунке представлены два случая попадания снаряда в металлические листы, слева более тонкий лист, справа более массивный лист.

    В случае более тонкого листа мы видим центральную область, в которой доминирует разрушение материала, а так же, прилегающий к ней материал, испытывающий деформацию течения (участок “Б-Г”, выделено красным цветом). Материал, выделенный зеленым цветом испытывает преимущественно упругую деформацию и небольшую остаточную деформацию (область “А-Б”). Более отдаленные области металла (выделенные серым цветом) испытывают лишь вибрацию и незначительную упругую деформацию.
    В случае более массивного металлического листа мы имеем несколько другую картину. Область разрушения испытывает комбинацию из смятия, изгиба и течения, прилегающие области броневого листа испытывают лишь незначительную упругую деформацию и вибрацию. Основная часть затрат энергии снаряда приходится на разрушение материала броневого листа и преодоление сил трения в области скольжения материала брони о головную часть снаряда (выделено фиолетовым цветом). В броневом листе при его деформации образуются сквозные трещины и проломы (показаны желтым цветом). Если даже лист не пробит полностью, но, трещины сильные, тогда броня может получить сквозные повреждения при детонации небольшого заряда БВВ в донной части снаряда. Это иногда приводит к небольшой контузии и даже осколочным ранениям членов экипажа бронированной машины.
    Из сказанного следует важный вывод: при использовании набора из десяти металлических листов по 10 мм, мы отнимаем у бронебойного снаряда больше энергии, чем при использовании одного листа из того же металла толщиной 100 мм. Это связано в первую очередь с увеличением степени деформации материала брони, большем вклада упругой деформации металла, расположенного далеко от места попадания снаряда, увеличение времени скольжения брони о поверхность снаряда (что увеличивает вклад потерь на трение) и ряд второстепенных факторов.
    При этом необходимо помнить, что набор тонких металлических листов имеет заметные преимущества только в случае их заметной упругости и эластичности. Если металл хрупкий, а скорость снаряда высока, тогда листы крошатся раньше, чем успевают оказать серьезное сопротивление снаряду. Ранее мы уже касались механизма пробивания преграды кумулятивной струей взрыва. Набор стальных пластин более выгодный вариант для противостояния взрывным процессам, чем монолитный лист.
    На практике набор тонких пластин использовали не часто, это было связано с несколькими моментами. Набор пластин сильно деформируется при попадании даже снарядов малого и среднего калибра, что приводит к необходимости частых ремонтов корпуса. Для сравнения, на Курской дуге в 1943 году в один танк за час боя попадало в среднем 3-20 снарядов различного калибра. Условия современного боя заметно отличаются, но, традиции танкостроения сохранились с тех времен.
    Второй недостаток набора тонких пластин заключается в большой продолжительности процесса изготовления и больших трудозатратах. Правда, при этом требуется менее мощное оборудование, что важно для небольших страна, тем более, в военное время. Еще один важный недостаток наборной брони состоит в легкости повреждения верхних листов даже при обстреле из крупнокалиберного пулемета (КПВТ калибром 14,5 мм с дистанции 500 м под прямым углом пробивает до 30-35 мм танковой брони). Это приводит к проникновению атмосферной влаги между листами и развитию коррозии. Кроме того, попадание ОФС и кумулятивных снарядов приводит к изгибу и крошению сварных швов между листами, что может приводить к отслаиванию листов и/или их расшатыванию при движении техники.
    С учетом сказанного выше, наборная броня из большого количества тонких листов не нашла широкого применения на бронетанковой технике середины прошлого века. Сегодня часто используется композитная броня, к которой мы еще вернемся позже. В чистом виде, наборная броня из пакета тонких листов нашла свое применение в авиации и на ряде моделей легкой бронетехники. Например, броня знаменитого Ка-50 изготовлена, большей частью двухслойной, что позволило повысить стойкость к бронебойным снарядам автоматических пушек на 20-30% относительно монолитного листа той же массы, к ОФС и НУРС на 40-50%, к кумулятивным боеприпасам на 70-90%.
    В следующий раз мы подробнее коснемся оптимизации устройства брони и методов противодействия со стороны снарядов.

Категория: Баллистика | Просмотров: 852 | Добавил: Chemadm | Теги: Броня, бронепробиваемость, Артиллерия, снаряды | Рейтинг: 4.8/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]