Диссертация (Разработка научно обоснованных технических решений защиты экипажа автобронетанковой техники при минно-взрывном воздействии), страница 2

Проведены копровые испытания кресел фирмыпроизводителя VSS с АИМ для оценки эффективности противоминныхмероприятий;9.образцеПроведена оценка эффективности конструкций ЭПК на макетномавтомобилясемейства«Тайфун-У»(проведениеиспытанийвобъектовых условиях показателей противоминной защиты экипажа);10. Проведен расчёт с выдачей технических предложений по структурезащиты днища от минного подрыва, новой боевой машины пехоты, оцененаэффективность вариантов противоминного днища путем проведения натурныхиспытаний на подрыв;11. Разработана математическая модель и рассчитаны перегрузкипассажира СЗАТ при подрыве под днищем и боковом подрыве фугасногозаряда с целью оценки травмобезопасности экипажа.12.Разработана, рассчитана и оценена эффективность: макетныхобразцов днища; полномасштабных образцов днища; прототипа СЗАТ спротивоминной защитой днища с измерением основных поражающих факторовс использованием АИМ и АМН.Научная новизна результатов диссертационного исследования,выносимых на защиту заключается:1.В уточнении критериев поражения экипажа АБТ при МВВ.Отличительной чертой является, то, что впервые использованы исходныеданныеуниверситетаУэйн-Стейт(дополненныеисследованиямиЛ.М.Патрика) вместо критерия HIC для оценки травмобезопасности головы.

Такжепредлагается использовать критическое значение сжимающей силы нижнего8отделапозвоночникаАИМвместокритерияDRI,дляоценкитравмобезопасности позвоночника.В2.разработкеметодикиисопроводительногопрограммногообеспечения проведения и обработки результатов испытаний колесной игусеничной АБТ при МВВ. Основной особенностью является использованиеуточненных критериев травмобезопасности экипажа.В разработке математических моделей, описывающих процесс3.сброса двух вариантов АМН и противоминного ЭПК. Особенность моделейАМН заключается в математическом описании динамики движения вновьразработанных макетов ног. Математическая модель ЭПК описывает динамикудвижениякреслаотличающегосякинематикойподвеса(реализованмаятниковый подвес), а также характеристикой демпфирующих элементов.В разработке математической модели и расчете перегрузок4.пассажира СЗАТ при МВВ, направленном как со стороны днища, так и состороны боковины.

Особенности модели состоят в том, что модель описываетдвижениевновьразрабатываемойСЗАТипозволяетоценитьтравмобезопасность экипажа при различных вариантах минно-взрывноговоздействия.В разработке и внедрении расчетной-экспериментальной методики5.проектирования, изготовления и испытаний элементов противоминной защитыднища колесной и гусеничной АБТ и СЗАТ. Отличие методики заключается вполном описании и практической реализации цикла рруфвазработки новойколесной и гусеничной АБТ и СЗАТ, от входного контроля закупаемогоматериала для образцов защиты, до приемочных испытаний серийного образца.Теоретическая и практическая значимость:Теоретическая значимость исследования заключается:– в уточнении критериев травмобезопасности экипажа АБТ, а такжеразработкесоответствующейметодикипроведенияиспытанияАБТи9сопроводительного программного обеспечения при МВВ с учетом указанныхкритериев и с использованием оригинальных АМН;–вразработке,возможностирасчетномиспользованияиэкспериментальноморигинальныхАМНобоснованиидляоценкитравмобезопасности экипажа АБТ при МВВ.Практическая значимость заключается:в–использованииразработаннойуточненнойметодики,сопроводительного программного обеспечения и АМН в качестве составнойчасти технического проекта ОКР «Разработка технологии и комплектатехнологического оборудования для полигонных испытаний бронированнойтехники и типовых укрытий на уязвимость личного состава к воздействиюпоражающих факторов боеприпасов»,выполненного в рамках федеральнойцелевой программы № 1, Государственный контракт от «24» апреля 2015 г.

№15411.169999.16.018РоссиииФКП«Уязвимость», заключенного между Минпромторгом«НИИ«Геодезия».МосковскийПолитехявляетсясоисполнителем в части разработки программ и методик испытания колесной игусеничной АБТ;– в разработанной противоминной защите СЗАТ с последующимсерийном производстве (в настоящее время проведены успешные заводскиеиспытания), в рамках НИОКР «Разработка оптимизированной по весуконструкции …», договор № 2110.Р.Б.НИР.0314.588 от 01.04.2014 г. междуФГУП «НАМИ» и Университетом машиностроения;– в разработанном и научно обоснованном техническом решении поконструкции противоминной защиты новой боевой машины пехоты в рамкахОКР «Расчет и выдача технических предложений по структуре защиты днищаот минного подрыва.

Определение перегрузок на точках крепления сиденийдесанта и внутреннего оборудования, расположенного на бортах корпуса»договор № 01/10/11 НОЦ «АТДиСН» от 01.10.2011 г. между ОАО «НИИ стали»и МГТУ МАМИ;10– во внедрении доработанных кресел фирмы-производителя VSS сэнергопоглощающими элементами на автомобиле ВПК-39272 в рамках ОКР«Подготовка автомобиля ВПК-39272 к испытаниям подрывом и проведениеспециальных измерений» договор №14/01/11 НОЦ «АТДиСН» от 14.02.11 г.между ООО «ВИЦ» и МГТУ МАМИ;–вразработаннойконструкцииэнергопоглощающегокресласпреднатяжением ремней безопасности и регулировкой по высоте и выбегу;– практическую значимость представляет копровый стенд для испытанийсбросом новых моделей энергопоглощающих кресел и антропоморфныхмакетов ног, для оценки их эффективности и работоспособности.Методология и методы исследованияИсследования проводились с использованием расчётных программныхкомплексов Euler, Abaqus, Matlab.

Полученные расчётные данные сравнивалисьс результатами натурных испытаний, проведенных на разработанном копровомстенде, а также с результатами подрыва макетных образцов противоминнойзащитыиреальныхспециализированныхобразцовполигонах.колеснойСравнениеигусеничнойрезультатовАБТрасчетовнаиэкспериментальных данных полигонных испытаний на макетных образцах иреальных конструкциях АБТ позволило отработать математические модели ипонять механику взаимодействия взрывного воздействия, несущих системконструкции и экипажа.Положения, выносимые на защиту:•методика оценки защищенности личного состава колесной игусеничной АБТ и СЗАТ при воздействии поражающих факторов взрывныхустройствсуточненнымикритериямисопроводительным программным обеспечением;травмобезопасностии11•научнообоснованноетехническоерешениепосозданиюконструкции противоминного ЭПК с регулировкой по высоте и выбегу ипреднатяжителями ремней безопасности;•научнообоснованноетехническоерешениепосозданиюконструкции стенда для проведения копровых испытаний на сброс ЭПК иантропоморфного макета ноги (далее АМН);•научнообоснованноетехническоерешениепосозданиюконструкции АМН, позволяющие оценивать травмобезопасность ног экипажаАБТ при МВВ;•математическая модель подрыва СЗАТ, позволяющая произвестиоценку степени тяжести повреждения пассажира при МВВ, направленном каксо стороны днища, так и со стороны боковины;•научнообоснованноетехническоерешениепосозданиюконструкции противоминной защиты СЗАТ;•научно обоснованное техническое решение по конструкциипротивоминной защиты новой боевой машины пехоты.Публикации и апробация работыОсновныеположенияирезультатыдиссертационнойработызаслушивались и обсуждались:На 85-ой международной научно-технической конференции ААИ«Будущее автомобилестроения в России».

М., 2014;На89-оймеждународнойнаучно-техническойконференцияААИ«Автомобилестроение России: новые вызовы». М., 2015;На 7-ой всероссийской конференции молодых ученных и специалистов«Будущее машиностроения России». М., 2014;На заседании рабочей группы при Президенте РАН по анализу риска ипроблем безопасности РГ РАН «Риск и безопасность». М., 2017.12По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, из них поперечню ВАК РФ – 3 общим объемом 1,85 п.л./ 1,25 п.л.Результаты работы внедрены в ФГУП «НАМИ», Московский Политех,ОАО «НИИ «СТАЛИ», ООО «ВИЦ», ФКП «НИИ «Геодезия», НИИЦ АТ 3ЦНИИ МО РФ.Диссертация состоит из Введения, 5 Глав, Основных результатов ивыводов по работе, 217 страниц, 140 рисунков, 23 таблиц, список литературысостоит из 148 наименований.13ГЛАВА 1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИССЛЕДОВАНИЯ1.1.Защищенность автобронетанковой техники в настоящеевремяКардинальное изменение характера войны от позиционной к локальнойпродиктовало путь развития АБТ. Тяжелая военная техника (танки, тяжелыебоевые машины пехоты и т.д.) ввиду малоподвижности и большихгеометрических размеров не эффективна при ведении боев на улицах городов.Локальный характер боевых действий предполагает частую смену дислокаций,быструю переброску войск и вооружения, осуществление логистических задачпо обеспечению продовольствием и боеприпасами.

Для решения этих задачобычно используется легкая бронированная техника [1]. При осуществлениизадач переброски войск, вооружения, боеприпасов и продовольствия техникаподверженанападениюиззасадиукрытий,зачастуюнападениясопровождаются подрывами на минах и СВУ. На примере статистики потерьвоенной техники армии США в различных конфликтах можно увидетьвозрастающую угрозу от мин и СВУ (Таблица 1) [2].Таблица 1.Статистика потерь военной техники армии США в различных конфликтахВоенный конфликтПотери техники от мин и СВУВторая мировая война23 %Корея56 %Вьетнам70 %Операция «Буря в пустыне» (Ирак)59 %Операция «Возрождениенадежды» (Сомали)60%14Возрастающее количество подрывов колесной и гусеничной АБТобуславливает обязательное наличие у техники противоминной защиты.При анализе заряда, способа закладки, принципа срабатывания мин иСВУ можно сделать выводы о том, что у более половины подрывов (53,5 %)масса заряда составляет 6-8 кг, (Таблица 2) [2], при срабатывании как подколесом (гусеницей), так и под днищем, с радиоуправляемыми иликонтактными взрывателями.Таблица 2.Частота применения мин и СВУ с различными тротиловымиэквивалентами, полученная в результате обобщения опыта боевых действийСШАТротиловый эквивалент, кгКоличество применяемых мин, %0-101-23,52-323-404-5105-6176-724,57-8298-93,59-105,5>105В настоящее время в мире существует множество производителейминнозащищенной военной техники и техники двойного назначения: наряду скомпаниями-первопроходцами из ЮАР, представлены производители из США,Великобритании, Китая, России, Украины, Польши, Турции, Австралии и др.15На Рис.

1.1 показаны примеры таких миннозащищенных автомобилей:Casspir Mk6 (ЮАР), Caiman MTV (США), MaxxPro (США), Golan (Израиль иСША), Marauder (ЮАР и Иордания), Bushmaster (Австралия), Dingo 2(Германия), Тигр-М (Россия), Тайфун-У (Россия), Тайфун-К (Россия), ВПК3927 «Волк» (Россия).Рис. 1.1. Миннозащищенные автомобили различных производителей (слеванаправо и вниз): Casspir Mk6 (ЮАР), Caiman MTV (США), MaxxPro (США),Golan (Израиль и США), Marauder (ЮАР и Иордания), Bushmaster(Австралия), Dingo 2 (Германия), Тигр-М (Россия), Тайфун-У (Россия),Тайфун-К (Россия), ВПК-3927 «Волк» (Россия)Для разработки защиты колесной и гусеничной АБТ от подрыва на минахи СВУ необходимо выделить и оценить основные поражающие факторы.1.2.Основные поражающие факторы при подрыве колесной игусеничнойавтобронетанковойтехникинаминахисамодельных взрывных устройствахОсновными факторами, которые могут вызвать поражение экипажа приподрыве колесной и гусеничной АБТ на минах и СВУ являются:16•разрушение целостности несущей конструкции;•взрывные газы и взрывная волна, давление затекания, вторичноеизбыточное давление;•динамическая упругая или упругопластическая деформация пола;•ускорение конструкции как жесткого целого;•перемещение незакрепленных предметов;•осколки;•динамическая отдача люков, дверей, окон.Основные поражающие факторы при подрыве колесной и гусеничнойАБТ на минах и СВУ показаны на Рис.

1.2.Рис. 1.2. Поражающие факторы при подрыве АБТ на минах и СВУРазрушение целостности несущей конструкции. При разрушениикорпуса или кузова АБТ при МВВ, как правило, давление, проникающее внутрьобитаемого отсека, значительно больше допустимого, поэтому необходимымусловием травмобезопасности экипажа является сохранение целостностинесущей конструкции.Взрывные газы и взрывная волна. Одним из основных поражающихфакторовявляетсядействиевзрывныхгазовилиударнойволны.Многочисленные эксперименты, детально разработанная теория и многолетняяподтверждающаяпрактика подрывов позволили сформулировать достаточно17простые модели и формулы, характеризующие параметры взрывных газов иударной волны [3, 4] с приемлемой для инженерных расчетов точностью.Согласно этим моделям существует особое расстояние от точки взрыва – R0,котороеопределяетхарактерпоражающеговоздействиявзрыва.Прирасстоянии меньшем, чем R0 действуют взрывные газы, при удалении от точкивзрыва на расстояние большее R0 формируется воздушная ударная волна сосвоими параметрами.Действие взрывных газов распространяется в воздухе на расстоянии 12радиусов взрывчатого вещества, при этом, радиус взрывчатого веществасредней мощности типа тротила вычисляется по формуле (1.1) [4].