Танк из пластика

Танк из пластика

Тяжелая металлическая броня всегда считалась весомым аргументом в деле защиты войск от огня неприятельских пушек. Но что, если современные полимеры превосходят даже сталь по прочности? О новых материалах для армии «Нефтехимии РФ» рассказал генеральный директор НИИ стали Дмитрий Купрюнин.


Дмитрий Купрюнин,
генеральный директор НИИ стали
Могли бы вы на пальцах объяснить, почему требуются новые решения для создания военной брони?

Начнем с того, что бронепробивные характеристики основных противотанковых средств только со времен Великой Отечественной вой­ны увеличились в 10 раз. Масса танка при этом выросла всего на 40–50%.

Кумулятивные боеприпасы (противотанковые управляемые ракеты – так называемые ПТУРы) и противотанковые гранаты сегодня пробивают более метра стальной брони, а бронебойные (или подкалиберные) снаряды – свыше 80 см. Защититься простым наращиванием брони от таких средств поражения невозможно.

Поэтому и у нас в стране, и за рубежом давно ведутся поиски новых технических решений для защиты. Из наиболее известных и широко применяемых сегодня методов я бы особенно выделил так называемую динамическую (или реактивную) броню, а также технологии активной защиты.

Что такое динамическая броня?

Принцип работы динамической защиты, которой занимается наш институт, заключается в том, что на броню танка укладываются специальные контейнеры с взрывчатым веществом. При попадании снаряда в такой контейнер он взрывается и разрушает внедряющийся боеприпас. Вес 1 кв. м динамической защиты составляет примерно 400 кг, тогда как стальная броня такого же уровня защиты весила бы около 4 т. Таким образом, динамическая защита примерно в 8–10 раз эффективнее. Но у нее есть один существенный недостаток – взрыв вражеского снаряда и контейнера происходит непосредственно на броне. Это плохо и для экипажа, и для оборудования танка.

А альтернатива есть?

В СССР впервые в мире в защите танка был применен композит на основе стекловолокна

Есть. Причем впервые этот метод был предложен еще в СССР в конце 1960-х годов. Это технология активной защиты.

С помощью специальных датчиков летящий к танку снаряд обнаруживается задолго до попадания в цель. Навстречу ему выстреливается контрбоеприпас, который уничтожает приближающийся объект на подлете. Понятно, что эта технология достаточно сложна и дорога, но с развитием микроэлектроники и вычислительной техники она стала вполне реализуемой. Сегодня многие страны, в том числе и Россия, начинают ее применять.

Однако это не означает, что интерес к новым броневым материалам пропал. Наоборот, им как раз и отводится основное внимание разработчиков защиты.

За последние 10–15 лет появились какие-то принципиально новые материалы, которые ранее не использовались для броневой защиты?

На проверку безопасности новых веществ уходит около 30% всего бюджета
Из металлических материа­лов сегодня активно применяются легкие сплавы на основе алюминия и титана. Например, корпус перспективной БМП «Курганец», БМД-4 и многих других бронемашин целиком сделан из алюминиевой брони, разработанной в НИИ стали.

Кроме того, все шире начинают применяться композиты на основе керамики и полимеров. Замечу, что именно в СССР впервые в мире в защите танка Т-64 был применен композит на основе стек­ловолокна. Оказалось, что против кумулятивных боеприпасов он значительно эффективнее стальной брони. Этот композит тоже разрабатывали с участием специалистов нашего института.

Одно время конструкторы бронетанковой техники так увлеклись, что попытались изготовить корпус легкого танка целиком из композита на основе полимеров, однако и у нас, и за рубежом эта идея пока остается экспериментальной.

Но полимеры для защиты все же используются?

Конечно. Причем данная область активно развивается.

Что это за плас­тики?


Крой и шитье защитного бронепакета из арамидной ткани для бронежилета 
Спектр полимерных материалов, применяемых для защиты, постоянно расширяется. Например, класс арамидных баллистических материалов (то есть материалов для бронезащиты), который открыл известный всем материал Kevlar, сегодня насчитывает уже несколько десятков вариантов исполнения – это японско-голландский Twaron, корейский Heracron, российские СВМ, «Руслан», «Русар» и др. Одних только марок Kevlar сегодня известно более 10. Эти материалы, как правило, используются в защите в виде тканей из специально подготовленных волокон или комплексных нитей.

Другой класс полимеров, уверенно завоевывающих рынок средств защиты, – это сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Впервые он был разработан и запатентован в 1979 году в Голландии и получил наименование Dyneema (Дайнима), а чуть позже в США был создан его аналог под названием Spectra. По показателю прочности равновесомое волокно Dyneema в 15 раз прочнее стального и на 40% прочнее арамидного волокна. Именно стойкость этого волокна и нечувствительность к намоканию привлекли данный материал сначала для изготовления рыбацких сетей, канатов, а недавно СВМПЭ заметили и разработчики средств защиты.

Его уже используют в ВПК?

Да, причем практически по всему миру. К сожалению, Россия пока что не смогла организовать его производство, хотя по этому поводу принималось не одно правительственное решение. И это притом что отечественные технологии получения волокна СВМПЭ, разрабатываемые, например, в лабораториях Фонда перспективных исследований, по стоимости и некоторым качественным показателям заметно превосходят западные аналоги. Однако, несмотря на эти преимущества, мы вынуждены продолжать использовать импортный мате­риал.

Что касается характеристик СВМПЭ, то бронепанель, защищающая от пуль пистолета ТТ, из этого материала почти вдвое легче, чем стальная. А бронепанель, защищающая от пуль автомата Калашникова, легче на 30%. Естественно, этот полимер нашел широкое применение, в первую очередь в средствах индивидуальной бронезащиты. Хотя и в структурах защиты военной техники (причем не только сухопутной) полиэтилен начинает применяться все активнее.

Чем СВМПЭ отличается от обычного полиэти­лена, который всем знаком?


В танке Т-14 «Армата» используются самые передовые разработки в области динамической и активной защиты
Молекулы полиэтилена имеют вид длинных цепочек. В обычном полиэтилене они располагаются хаотично и связи между ними минимальны. Поэто­му прочность материала относительно невысока. Но если эти молекулы ориентировать в одном направлении, то их сцепление между собой резко возрастает и мы получаем новое волокно с уникальной прочностью.

Отличается также процесс производства. В арамидах применяют так называемую технологию UD. Ее принцип заключается в том, что нити из волокон СВМПЭ укладывают рядами в одном направлении, а следующий слой – в другом, причем они не переплетаются. Из практики известно, что любое плетение нитей ухудшает баллистические характеристики материала. Поэтому защитные структуры из СВМПЭ улучшаются также за счет метода производства.

Какие еще нефтехимические продукты используются в защите?

Конечно, арамидами и СВМПЭ перечень инновационных материалов для защиты не исчерпывается. Перспективными также являются водородонаполненные композиты на основе полиизобутилена для противорадиационных систем, новые виды взрывчатки в элементах динамической защиты перспективных танков и различные средства маскировки, начиная от специальной деформирующей окраски и заканчивая компонентами для постановки дымовых завес. Кроме того, в наших штурмовых шлемах используются полимерные прозрачные стекла, а для защиты топливных баков от взрыва применяются специальные полиуретаны. Все перечисленное – продукты нефтехимии. Причем список можно продолжать еще долго.

А кроме защитных сис­тем, они как-то используются?

Во множестве компонентов. Приведу только один пример. Сегодня в погонах башен всей легкобронированной техники вместо стальных элементов используются полимерные шары из специального фенилона. Представьте себе, какие нагрузки должна выдерживать эта деталь: по сути, это подшипник большого диаметра, на котором вращается башня танка, который должен вести активный огонь из пушки, перемещаясь при этом по пересеченной местности. Вот такой уникальный материал смогли создать химики, а у нас получилось его применить. Фенилон не только заменил здесь высоколегированную сталь, он позволил более чем на 100 кг уменьшить массу погонного устройства. При этом использование полимера позволило получить целый ряд эксплуатационных преимуществ. В частности, новый погон не требует смазки, не боится воды и грязи, прекрасно гасит вибрационные и ударные нагрузки, обладает уникальной коррозионной и химической стойкостью, прост и технологичен в производстве.

Насколько быстро сейчас идет внедрение новых материалов в ВПК? Все же речь о достаточно консервативной отрасли.


Процесс шлифования шаров
Внедрение новых материалов в бронезащиту всегда идет не просто. И это понятно, ведь новое решение необходимо проверить на его работоспособность в любых возможных ситуациях. Меня веселят некоторые «разработчики», которые, пару раз успешно постреляв в свой новый материал, сразу начинают атаковать все инстанции, доказывая необходимость срочного его использования. От такой защиты нужно защищаться.

Правда, нельзя отрицать обратное: заказчики иногда излишне осторожничают, заставляя нас проверять и перепроверять. В качестве примера приведу историю с тканевополимерным шлемом, модификации которого сегодня с успехом используются в том числе в комплекте «Ратник». В 1978 году НИИ стали предложил вместо стального шлема сделать шлем из композита на основе арамидной ткани (на тот момент она только-только появилась в СССР) и обычной полиэтиленовой пленки. Шлем при этом становился в 1,8 раза легче серийного стального СШ-68 и имел в полтора раза выше уровень противоосколочной стойкости. Потребовалось 22 года, чтобы этот шлем (6Б7) был принят на вооружение – он начал поступать в войска только в 2000-х. Напомню, что американцы аналогичную разработку приняли на вооружение уже в 1980 году.

Означает ли это, что мы отстаем в оснащении своих вооруженных сил новыми средствами защиты?

Конечно, нет. Как говорят о России, мы долго запрягаем, но быстро едем. Вот и в части индивидуальной защиты так же. И бронежилет из полимерных материа­лов, и шлем мы приняли на во­оружение значительно позже тех же американцев, но сегодня российская экипировка бойца считается одной из лучших в мире.

Решения для защиты воинов, найденные человеком за всю историю

Нейлон
Первые бронежилеты начали использовать американцы в 1950-х годах во время корейской войны – тогда они состояли из многослойного нейлона и защищали от осколочных ранений. Затем защиту усилили, добавив пластины из броневой стали, выдерживающие пулевые попадания.

Кевлар
Дальнейшее развитие материаловедения подарило миру такие легкие и стойкие к повреждениям продукты, как кевлар, высокомолекулярный полиэтилен и керамические пластины, из которых делают современные бронежилеты.

Сталь
Открытие бессемеровского процесса производства стали в XIX веке ознаменовало не только начало второй промышленной революции, но и старт настоящей гонки вооружений. Появился дешевый и прочный материал для создания оружия и брони.

Латы
Доспехи из крупных металлических пластин, отлитых по форме тела воина, носили средневековые рыцари. Хотя пластинчатые кирасы использовали еще древние греки и римляне. Их кирасы точно воспроизводили форму тела – не только для красоты, но и для лучших защитных свойств, так как рельеф играет роль ребер жесткости.

Кольчуга
Доспех из железной проволоки, скрученной в кольца, был легок и не сковывал движения. Но он мог быть пробит копьем и не защищал от ударов булав, а потому кольчуги обычно носили вместе с железными латами.


Чешуя
Бронзовые (а впоследствии стальные) пластины внахлест делали в подражание животным. Они хорошо защищали от стрел и колющих ударов. В Сибири были такие доспехи также из костяных и деревянных пластин.

Кожа
Кожаная «куртка» из дубленых шкур, сшитых в два-три слоя, защищала от стрел, рубящих и колющих ударов. Некоторые кожаные доспехи весили как металлические латы.

Ткань
Древние египтяне, греки и даже американские индейцы использовали доспехи из многослойной ткани. Стеганные кафтаны использовали и воины Древней Руси.

Бумага
Древние китайские воины были облачены в доспехи из плиссированной бумаги – они отражали попадание стрел под прямым углом.

Шкура животного
По легенде, Геракл был облачен в шкуру Немейского льва, защищающую от любых ударов.


Александр Буланов


почитать еще
Кисель из полимера

Кисель из полимера

Яблони, жимолость, черемуха и множество роз… Похоже на описание южного сада? На самом деле это экспериментальная площадка в Салехарде – единственном в мире городе, находящемся непосредственно на полярном круге. Прижиться нетипичным для местного климата растениям помогает криогель, созданный томскими учеными из Института химии нефти Сибирского отделения РАН.

читать полностью
«Чулок» на трубу

«Чулок» на трубу

Полимерная мастика хабаровчанина Георгия Гершмана вошла в список наиболее перспективных изобретений, который опубликовал на своем сайте Роспатент. Речь о гидроизоляционном покрытии, которое может применяться для защиты металлических, гипсоволокнистых и деревянных поверхностей от разрушающего воздействия окружающей среды.

читать полностью
Поморский гигант

Поморский гигант

Из 45 тыс. пластиковых бутылок можно сделать 6,5 тыс. новых футболок. Но это при условии, что использованная тара попадет в переработку. По своей сути пластик – один из самых экологичных материалов на планете, ведь его можно использовать почти до бесконечности. Но в России идея экологически ответственного поведения пока не очень популярна. Чтобы пропагандировать ее, в Архангельске собрали из пластиковых бутылок 12-метрового слона – скульптуру, аналогов которой в мире еще не было.

читать полностью