Иллюстрация: броневой наполнитель башни американской штурмовой машины М1150. Видны элементы невзрывной реактивной брони NERA — пакеты из стальных листов с неметаллической прослойкой между ними.

Уральская полуактивная броня: как устроено решение из патента RU2651413C1#

Патент АО «Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения» RU2651413C1, опубликованный в марте 2017 года, описывает необычную конструкцию танковой брони. Её особенности связаны не только с возможным применением на машинах семейства «Армата», но и с попыткой создать универсальную полуактивную защиту — одновременно против бронебойных подкалиберных снарядов и кумулятивных боеприпасов.

В экспертной среде и среди специалистов, изучающих бронетехнику, патент связывают с универсальной гусеничной платформой «Армата». Существует предположение, что описанный в документе тип брони использован на танках Т-14 и тяжёлых боевых машинах пехоты Т-15. В ряде научных публикаций конструкция упоминается как уже находящаяся в производстве, что косвенно подкрепляет эту версию. Однако интерес к патенту представляет и само техническое решение: подобный подход к защите, согласно имеющимся сведениям, прежде не применялся ни в российском, ни в западном танкостроении.

Что означает «полуактивная броня»#

Комбинированная броня обычно состоит из нескольких слоёв, в которых сочетаются металлические и неметаллические материалы. Такая схема позволяет добиться требуемой стойкости при приемлемой массе и толщине защиты. В пассивной броне каждый слой противодействует боеприпасу за счёт собственных свойств — например, плотности, твёрдости, упругости или пластичности.

Полуактивные элементы устроены иначе: они используют энергию самого поражающего средства, чтобы воздействовать на него. На танках, о защите которых известно достаточно много, такие элементы применяют преимущественно против кумулятивных боеприпасов.

Распространённый пример — невзрывная реактивная броня NERA. В ней стальные пластины разделены прослойкой резины или другого неметаллического материала. При попадании кумулятивной струи в прослойке распространяется ударная волна. Она вызывает вспучивание стальных листов, которые перемещаются поперёк траектории струи и разрушают её. При этом такая броня имеет сравнительно небольшую массу. NERA применяется, в частности, на немецких танках «Леопард 2», американских «Абрамсах» и советских либо российских Т-72Б и Т-90.

Более сложная разновидность полуактивной защиты использовалась в башнях танков Т-80У и их модификаций. В стальных плитах там были ячейки с полиуретаном. Когда кумулятивная струя попадала в такую ячейку, распространявшаяся ударная волна приводила к схлопыванию полиуретана и разрушению струи. Эта схема, как и NERA, была рассчитана на противодействие кумулятивным боеприпасам.

Патент УКБТМ предлагает расширить возможности полуактивной брони и задействовать её также против подкалиберных снарядов.

Устройство броневого пакета#

Базовая конструкция включает лобовую и тыльную броневые преграды, дно и крышу полости, наполнитель и одну или несколько наклонных металлических плит. Четыре основные преграды образуют замкнутую полость, внутри которой располагаются металлические плиты, отделённые друг от друга промежутками.

Главная особенность — наклон плит. Они обращены в сторону лобовой преграды, то есть навстречу предполагаемому направлению атаки. Угол наклона к вертикали может составлять от 20 до 82 градусов. При этом патент не требует, чтобы все плиты располагались одинаково: возможны варианты с единым углом, с индивидуальным углом для каждой плиты или с группами плит, установленными под разными углами.

Толщина каждой металлической плиты, согласно документу, должна быть примерно в полтора раза больше диаметра снаряда. Например, при диаметре сердечника 30 мм толщина плиты составит около 45 мм. Подбирать броню отдельно под каждый тип боеприпаса практически невозможно, поэтому в конструкции используется усреднённое значение.

Иллюстрация, фигура 1: поперечный разрез броневого пакета. Позиция 1 обозначает лобовую преграду, позиция 2 — тыльную, позиция 3 — дно полости, позиция 4 — её крышу, позиция 5 — наполнитель, позиция 6 — наклонные металлические плиты. На схеме также показаны зазоры между плитами, лобовой преградой и крышей. Наклон плит направлен к ожидаемой траектории поражающего элемента.

Плиты не должны быть неподвижно зафиксированы внутри пакета. Патент предусматривает возможность их перемещения при попадании боеприпаса. В одном варианте боковые крепления разрушаются от удара, после чего плита получает свободу движения и начинает смещаться и колебаться. Для этого вокруг неё оставляют воздушные или другие зазоры, в том числе между наполнителем и лобовой преградой, а также между плитами и крышей полости.

Вместо разрушаемых креплений можно использовать распорные элементы. Они устанавливаются между плитой и тыльной преградой и могут быть изготовлены из металла или неметаллических материалов, например выполнены в виде цилиндров. При ударе распорки должны деформироваться в заданных пределах, позволяя плитам сдвигаться и колебаться.

Иллюстрация, фигура 2: плиты установлены на распорных элементах, обозначенных позицией 7. Они поддерживают их со стороны тыльной преграды и деформируются при попадании.

Распорка может частично восстанавливать форму после снятия нагрузки, однако её деформация не обязательно будет полностью обратимой. Смятие или изгиб поглощают часть энергии удара. Таким образом, конструкция сочетает упругую реакцию с остаточной деформацией опор.

С тыльной стороны плит предусмотрен упор, который не позволяет всему наполнителю смещаться к внутренней броневой преграде. Это особенно существенно, если внутри полости имеются зазоры или относительно мягкие неметаллические слои. Подвижность элементов должна оставаться контролируемой: плита может отработать удар, но наполнитель не должен целиком продавливаться внутрь машины.

Иллюстрация, фигура 3: к основным металлическим плитам добавлены металлические пластины, обозначенные позицией 8, и неметаллические пластины — позиция 9.

Как броня должна противодействовать подкалиберному снаряду#

При пробитии наклонной металлической преграды траектория бронебойного сердечника может измениться. Под действием сил, возникающих при внедрении в металл, сердечник иногда поворачивает к нормали поверхности — направлению, перпендикулярному преграде. Это явление называют нормализацией.

В зависимости от расположения плиты такой поворот может как повысить эффективность защиты, так и ухудшить её. Если сердечник после взаимодействия с наполнителем отклоняется вниз, он может проникнуть глубже в проекцию обитаемого отделения. Особенно опасна такая ситуация при попадании в верхнюю часть броневого массива: снаряд, который при сохранении исходной траектории прошёл бы выше защищённого объёма, после отклонения может направиться внутрь машины.

В патенте предложена противоположная геометрия. Наклонные плиты должны направлять сердечник вверх — к крыше броневой полости и в сторону от обитаемого отделения. Защита в такой схеме призвана не только затормозить и повредить бронебойный «лом», но и изменить его траекторию, уводя от защищаемого объёма.

Иллюстрация, фигура 4: несколько плит установлены под разными углами β₁, β₂ и β₃. Все они находятся в пределах заявленного диапазона — от 20 до 82 градусов к вертикали.

Иллюстрация, фигура 5: часть плит расположена под одним углом, а остальные — под другим. Такое групповое размещение позволяет приспособить внутреннюю геометрию наполнителя к форме броневой полости или к расчётным направлениям обстрела.

Согласно предложенному принципу, подкалиберный бронебойный снаряд сначала пробивает наружную лобовую преграду и попадает в полость с наполнителем. Затем сердечник сталкивается с наклонной металлической плитой. Возникающая при этом нормализация должна увести его вверх. В результате снижается вероятность встречи сердечника с тыльной преградой на уровне защищаемого отделения.

Если плит несколько, воздействие повторяется: сердечник проходит дополнительный путь в металле, испытывает боковые нагрузки и несколько раз меняет направление. Это может уменьшить его устойчивость и привести к разрушению. Длинные сердечники подкалиберных боеприпасов особенно эффективны, когда движутся вдоль своей продольной оси. При значительном угле атаки они могут изгибаться, разворачиваться или распадаться на фрагменты, из-за чего их пробивная способность снижается. Даже если часть сердечника достигнет тыльной плиты, условия взаимодействия с ней будут для него менее благоприятными.

Дополнительная защита от кумулятивных боеприпасов#

Наклонные плиты — не единственная часть конструкции. С их тыльной стороны предлагается размещать дополнительные металлические и неметаллические пластины. Их толщина должна быть не менее 0,2 диаметра поражающего элемента — в данном случае кумулятивной струи.

Для металлических слоёв могут использоваться лёгкие сплавы на основе алюминия или сталь. Неметаллические пластины могут изготавливаться из резины, плексигласа и ряда других материалов. Их принцип действия сходен с NERA: под воздействием кумулятивной струи слои деформируются и вспучиваются. Металлические пластины смещаются поперёк струи, нарушая её целостность и устойчивость. Одновременно импульс получают подвижные основные плиты, что должно усиливать воздействие на боевую часть.

В итоге разные элементы броневого пакета выполняют взаимодополняющие функции. Толстые наклонные стальные плиты предназначены прежде всего для противодействия кинетическим снарядам, а дополнительные тонкие металлические и неметаллические слои должны повышать стойкость против кумулятивных боевых частей.

Возможности и ограничения решения#

Патент RU2651413C1 описывает попытку создать полуактивную броню, рассчитанную сразу на два типа угроз — подкалиберные снаряды и кумулятивные боеприпасы. Для защиты от первых используются наклонные подвижные плиты, призванные менять траекторию и разрушать сердечник. Против вторых должны работать дополнительные слои, которые деформируются под действием кумулятивной струи.

Разместить броневые пакеты такой конструкции на танках советского типа, согласно описанию, невозможно из-за недостатка пространства. Габаритов их бронирования не хватит для установки требуемого наполнителя. Перспективные машины на универсальной гусеничной платформе «Армата» для этой схемы подходят лучше: у них толстая лобовая часть корпуса, не ограниченная характерными для Т-64, Т-72 и Т-80 габаритами брони. Это объясняет, почему патент связывают с Т-14 и тяжёлой боевой машиной пехоты Т-15, хотя сам документ не является подтверждением того, что такая защита действительно установлена на этих машинах.