Šiuolaikiniai AFV, tokie kaip nuotraukoje esantis M1117 ASV, paprastai yra apsaugoti pagrindiniais konstrukciniais šarvais, pagamintais iš plieno ir aliuminio, bei papildomais apsauginiais komponentais, pagamintais iš įvairių lydinių, keramikos, kompozitų arba jų derinio.
Jungtinėms Valstijoms ir jos strateginiams partneriams aišku, kad reikia gerinti gynybos ir šarvų pajėgumus, kad būtų įvykdyti dabartiniai ir numatomi taktiniai įsipareigojimai. JAV vadovaujama daugiašalė misija Afganistane, kuri vis dar siekia logiškos išvados, bus naudinga iš Irake išmoktų pamokų, susijusių su misijomis ir reikalavimais apsaugoti savo karius ir strategiuojant naujoms gynybos sistemų kūrimo iniciatyvoms
Gynybos ir rezervavimo sistema (SPB) (dar vienas struktūrinės gynybos terminas) yra strateginė priemonė, nes ji turi pastebimą poveikį kritinėms sistemoms ir ištekliams, taip pat turi tiesioginį poveikį naikintuvui. Tai daugiausia taikoma asimetrinei operacinei aplinkai, kurioje grėsmės fiksuotoms pozicijoms ir perimetro saugumui, taip pat išmontuoti kariai ir patrulinės transporto priemonės yra ypač ryškios. Nors šie įsipareigojimai sparčiai vystosi, elektroninių įspėjimo sistemų buvimas kartu su veiksmingais gynybos sprendimais dažnai gali suteikti kariuomenei lemiamą pranašumą, leidžiantį išgyventi, atakuoti ir dominuoti. Priešingai, jei nėra tinkamos ar veiksmingos infrastruktūros savo pajėgoms apginti, tiek kovotojai, tiek ne kovotojai gali būti pažeidžiami pasalų taktikos, ir tai yra viena iš pagrindinių, nors ir blaivių, pamokų apie šiuolaikines operacijas regioniniuose karo teatruose.
Pagrindiniai aspektai
Struktūriniai šarvai reiškia tas strateginių medžiagų rūšis, kurios yra atsparios balistiniams išpuoliams ir kurias galima integruoti į stacionarias, gabenamas ar mobilias transporto sistemas ir asmeninius balistinės apsaugos sprendimus. SZB gamyboje gali būti naudojamos tradicinės medžiagos, tokios kaip plienas ir aliuminis arba gelžbetonis, taip pat pažangios medžiagos, tokios kaip nanomedžiagos ir keraminiai kompozitai. Kai kurie struktūrinių šarvų taikymo pavyzdžiai yra nuolatinių ir laikinų konstrukcijų, tokių kaip sargybos bokštai, kariuomenės ar apsaugos furgonai, transporto priemonių apsaugos sistemos ir kovotojų asmeninė apsauga, gamyba. Pastarosios gali apimti nešiojamus skydus ar kontrolės punktų apsaugos sistemas ir gabenamas šarvuotas kovines pozicijas.
Trys bandymai sukurti egzoskeleto koncepciją: projektai BLEEX, Raytheon SARCOS ir Lockheed Martin HULC
Todėl apsaugos ir rezervavimo sistemos (SPB) gali labai padėti padidinti taktinį ir strateginį išgyvenamumą kovinėje ir kitoje didelės rizikos aplinkoje. Jie yra pagrindinis veiksnys programose, skirtose apsaugoti savo pajėgas. Jie taip pat yra pagrindas kovoti su daugybe asimetrinių atakų, tokių kaip minos keliuose ir RPG, atliekant misijas miesto aplinkoje ir kovojant prieš sukilimus. Kadangi jie gali būti sukurti iš lengvų kompozicinių medžiagų ir kitų pažangių bei egzotiškų medžiagų, jie taip pat gali būti naudingi saugomų infrastruktūrų parašų valdymo srityje, pavyzdžiui, padengti transporto priemones su daugiau maskuojančių medžiagų iš antžeminių radarų. Tiesą sakant, galime pasakyti, kad SZB taikymo sritys yra labai įvairios - kaip ir medžiagos, iš kurių jas galima pagaminti.
Kai kurios medžiagos, iš kurių susidaro SZB, gali būti klasifikuojamos kaip egzotiškos ir naujos medžiagos, tai yra tos, kurios, be tradicinių medžiagų galimybių, turi ir naujų savybių. Pavyzdžiui, nanomedžiagos, įskaitant nanovamzdelius ir nanopluoštus, taip pat pažangios kompozicinės medžiagos gali pagerinti šarvų veikimą. Į SZB įgyvendinimo planus dabar įtrauktos konstrukcijos įtariamose ne kovinėse zonose, kurios anksčiau buvo laikomos žemo gynybinio laipsnio kovinėmis atakomis. Pavyzdžiui, 2012 m. Nacionalinės gynybos leidimų įstatymas numato griežtesnius saugumo standartus karinių pastatų projektuose karinės statybos metu, kuriant ir modernizuojant esamą infrastruktūrą JAV ir NATO šalyse. Privačiojo sektoriaus statybose SOC reikalavimai naujiems statybos projektams ir esamų pastatų atnaujinimui taip pat didėja dėl saugumo, ergonomikos ir aplinkosaugos sumetimų, nes konstrukcinė apsauga taip pat turi galimybę sumažinti triukšmą ir padidinti šilumos izoliaciją. Tačiau kovotojų apsaugos reikalavimai išlieka vienu didžiausių karinių planuotojų rūpesčių.
Jungtinių Valstijų inžinierių korpusas (USACE) yra atsakingas už JAV vyriausybės programas, skirtas karinei, civilinei ir nacionalinei saugumo infrastruktūrai kurti tiek pasauliniu, tiek šalies viduje. Bene garsiausias USACE sukurtas projektas - Pentagonas - primena apie SIS programų svarbą ir jų svarbą vykstančioms operacijoms bei nacionalinio saugumo ir karių apsaugos misijoms. Statybos buvo baigtos 1941 m., Kai karo metu trūko strateginių žaliavų, kai buvo naudojamas nedidelis metalo kiekis, Pentagonas buvo pastatytas beveik vien iš gelžbetonio. Baigiantis Amerikos statybos inžinierių draugijos pastato būklės tyrimui iškart po rugsėjo 11 d., Buvo pasakyta, kad pradinio Pentagono dizaino ir konstrukcijos elementai prisidėjo prie jo atsparumo reaktyvinio lainerio atakos metu. ribotas fizinis sunaikinimas ir gyvybių praradimas. Grupės ataskaitoje buvo pabrėžtos vientisumo, pertekliaus ir energijos sugėrimo projektavimo ypatybės. Joje teigiama, kad tokie elementai „ateityje turėtų būti įtraukti į pastatų ir kitų konstrukcijų projektus, kuriuose atsparumas laipsniškam naikinimui laikomas labai svarbiu“.
Panašios, jei ne identiškos, savybės ir reikalavimai taikomi fiksuotoms ir mobiliosioms vyriausybės struktūroms namuose ir užsienyje, didelėms ir mažoms, ir turėtų apimti saugumo patobulinimus, tokius kaip atsparumas balistiniams išpuoliams, kaip įmontuoti konstrukciniai elementai, apsaugantys nuo realiai numatomų grėsmių. Todėl SZB yra labai svarbios visoms karinėms ir civilinėms pastangoms ir greičiausiai ateityje taps įprasta.
Apsaugos kūrimo taisyklės
Monolitinės sistemos
Kuo stipresnis, tuo geresnis, „tinkamas“stiprumas sunaikins sviedinį
Kuo kietesnis, tuo geresnis „tinkamas“kietumas atsparus įtrūkimams
Kuo storesnis, tuo geriau
Kuo sunkiau, tuo geriau
Viena stora plokštė geriau nei dvi plonos sluoksniuotos plokštės
Kuo didesnis nuolydis (susitikimo kampas), tuo geriau
Kelių medžiagų sistemos (hibridinės)
Firmer ne visada yra geresnis, tačiau dažniausiai yra kieta fanera
Kietas ne visada yra geresnis, tačiau paprastai yra tvirtas pagrindas
Storesnis ne visada yra geresnis
Sunkiau ne visada yra geriau
Dvi plonos plokštės gali būti geresnės nei viena stora
Didesnis nuolydis ne visada yra geresnis
Adaptyvios išmokos
Tradicinės šarvų medžiagos parodė apribojimus naujų saugumo iššūkių akivaizdoje, o pažangios medžiagos, įskaitant kompozitus ir nanomedžiagas, parodė reikšmingus pranašumus, palyginti su senesnėmis sistemomis, padidindamos kario išgyvenamumą net ekstremaliomis sąlygomis.
Esamų gynybos sistemų trūkumai gali būti vienas iš šaltojo karo palikimų. To meto karinės doktrinos nebuvo sutelktos į karines operacijas užstatytose teritorijose (angliškas terminas MOBA - Mobility Operations For Built -up Areas) ar karines operacijas miesto sąlygomis (angliškas terminas MOUT - Military Operations in Urban Terrain). Panašiai ir doktrinos, atsiradusios po Persijos įlankos karo, buvo pagrįstos dislokuojamomis aukštųjų technologijų, didelio tikslumo galimybėmis, taikomomis šoko ir baimės scenarijams ribotam laikotarpiui. Tai, žinoma, neįvyko Irake, kur aukštųjų technologijų puolimo sistemos ir taktika buvo itin svarbios ankstyvosiose konflikto stadijose, o būtinybė ilgą laiką išlaikyti operatyvinį tempą tapo kritiška.
SZB suteikia pranašumų pajėgoms, dalyvaujančioms ilgalaikėse operacijose teatro ar regioniniu lygiu, įskaitant tas, kurios vyksta MOUT kampanijų metu. Daugelis šių privalumų, pavyzdžiui, apsaugant ginklus ir vertingus daiktus esant didelei rizikai, yra akivaizdūs, kai kurie kiti - ne tokie akivaizdūs. Tai gali būti aplinkos ir ergonominės saugos problemos, kovos elektronikos ir kitos svarbios informacijos infrastruktūros sukietėjimas, sandarinimas ir apsauga nuo galimai žalingo asimetrinio poveikio. Tačiau SZB kaip technologijų rinkinys taip pat turės platesnę reikšmę nei net tos, kurios veikia visoje gynybos technologijų srityje. Taip yra dėl to, kad struktūriniai šarvai yra bendras technologijų sektorius visoms kariuomenės šakoms, o tai turi įtakos kitoms gynybos programoms ir karinės įrangos kategorijoms, užduotims ir nacionalinio saugumo programoms.
Aukščiau aprašytą galima išplėsti. SZB turėtų būti įtrauktas į branduolinių ir strateginių objektų apsaugos reikalavimus (dėl to, kad jie tinka stacionarioms, pusiau ir visiškai mobiliosioms sistemoms visomis kovos sąlygomis), į karinį ir civilinį sektorių ne kovotojų užstatytose teritorijose (nes pastatams bus naudingos saugumo priemonės ir nauji statybos metodai, didinantys atsparumą terorizmui ir stichinėms nelaimėms, tokioms kaip uraganai ir žemės drebėjimai), modernizavimas ir iniciatyvos pertvarkyti karius, kovoti su elektronika ir duomenų apdorojimu (dėl to, kad gali pagerinti elektroninės infrastruktūros apsaugą)) ir kovos mašinos (dėl jų gebėjimo sukurti patikimą mobiliųjų darbuotojų balistinę apsaugą).
Tipiškos permatomų šarvų sumuštinių plokštės struktūra
Stiklo konstrukcija, kurią naudoja dauguma neperšaunamo stiklo gamintojų: pirmiausia stiklas kaip išorinis sluoksnis, keli stiklo sluoksniai ir polivinilbutiralas viduryje, tada poliuretanas ir galiausiai polikarbonatas. Šio metodo pranašumas slypi polikarbonato gebėjime išsiplėsti ir „sugauti“šiukšles, susidarančias iš kietesnių stiklo paviršių. Šis išplėtimas galimas virš dviejų colių.
NWB taip pat atitinka biudžeto reformos iniciatyvas. Taip yra todėl, kad kai kurios šios technologijos srities programos leidžia modernizuoti ir atnaujinti esamus įrenginius ir sistemas už mažą kainą ir sukurti visiškai naują infrastruktūrą, o tai savo ruožtu leidžia gauti stabilų biudžetą kitiems bendrų modernizavimo programų komponentams. ir iniciatyvos. Pavyzdžiui, 2010 m. JAV gynybos departamento biudžete buvo skirta 1,4 mlrd. JAV dolerių karinės plėtros programoms, 15,2 mlrd. USD - karių apsaugos iniciatyvoms (didžiausias prašymas po karinės žvalgybos išlaidų) ir 1,5 mlrd. USD - kovai su IED (savadarbiais sprogstamaisiais įtaisais). SPB gali pagerinti sąnaudų efektyvumą šiuose gynybos sektoriuose. Vadinasi, tai technologija, turinti potencialiai dideles išmokas už nacionalinio ir tarptautinio saugumo programų ir kovos su terorizmu programų, tokių kaip ambasados ir kiti ilgalaikiai inžineriniai projektai, kūrimą, siekiant apsaugoti VIP asmenis ir apsaugoti darbuotojus, patekusius į kritines situacijas.
Kiti SZB priėmimo ir jų integravimo į karinių programų kūrimą privalumai yra tai, kad pačios medžiagos ir pažangūs jų gamybos bei tolesnio apdorojimo ir tobulinimo metodai turi bendrą pagrindinę platformą egzotinių ir pažangių medžiagų kūrimui, įskaitant nanomedžiagos. Jie gali būti įterpti į SZB, kad suteiktų papildomų galimybių, pvz., Įterptą jutiklio matricą ir biometrinius duomenis, kurie patys tampa pačios apsaugos sistemos dalimi. Vykdoma daugybė pasaulinių iniciatyvų, skirtų struktūrinei apsaugai, gamybai ir projektavimui bei SSS plėtrai, kurios naudoja savo unikalų savybių rinkinį, skirtą naudoti įvairiose srityse.
Pjezoelektriniai komponentai iš Ceramtec
Jungtinėse Valstijose medžiaga, skirta SZB ir susijusiems procesams, kuriama Gynybos departamento ir privataus sektoriaus pramonės centruose ir tarnybose. Tarp svarbiausių vykstančių mokslinių tyrimų ir plėtros centrų verta paminėti ARL karinių tyrimų laboratoriją, kurios ginklų ir medžiagų tyrimų skyrius užsiima apsaugos iniciatyvomis įgyvendindamas perspektyvaus sunkvežimio, ginklų sistemos ir būsimos transporto priemonės programas. Delavero universiteto kompozicinių medžiagų centras taip pat atlieka DOD finansuojamus pažangių ekranavimo medžiagų tyrimus, o kiti SZB plėtros centrai bus paryškinti.
Pažangios nanomedžiagos
Struktūrinė apsauga gali būti pagaminta iš įvairių medžiagų, naudojant išplėstą pažangių projektavimo, gamybos ir liejimo metodų spektrą. Medžiagų kūrimo tempas yra vienas greičiausių gynybos technologijų ir taikomojo mokslo, kurį lemia strateginiai iššūkiai. Tai taikoma naujų medžiagų atradimui, taip pat nuolatiniam tobulinimui esamų gynybai vertingų produktų, kurie yra tinkami transformaciniam vystymuisi, gynybai.
Nanomedžiagos buvo plačiai naudojamos šio taikomojo sektoriaus kūrimo programose, o daugelis revoliucinių gamybos procesų yra kuriami arba pradėti gaminti pramonėje. Pažangių medžiagų kūrimo priešakyje yra grafenas, pirmą kartą atrastas 2004 m., Grafito homologas, kurio neįprastos savybės leidžia jį žadėti daugeliui pritaikymų, įskaitant galimą struktūrinės apsaugos panaudojimą. Grafenas yra tik vieno atomo storio grafito lapas, todėl tai yra ploniausia iki šiol atrasta medžiaga. Dėl to, kad grafenas yra apie du šimtus kartų stipresnis už plieną, grafenas taip pat yra viena iš patvariausių medžiagų, kada nors sukurtų laboratorijoje. Grafenas taip pat pasižymi neįprastomis elektros laidumo savybėmis, kurios pranašauja revoliucines puslaidininkinių mikroprocesorių programas. Dėl to grafenas yra medžiaga, turinti didelį potencialą keliose pagrindinėse technologijų srityse. Tačiau, nors visa tai yra daug žadanti, grafenas bus naudojamas karinėms programoms plėtoti ir ateityje, nes trūksta taikomųjų šios labai naujos medžiagos tyrimų, sunkumų gaminant pramoniniais kiekiais, išlaikant aukštą pelningumą.(Už „pažangius eksperimentus su dvimatėmis medžiagomis - grafenu“A. K. Geimas ir K. S. Novoselovas buvo apdovanoti Nobelio fizikos premija už 2010 m.).
M2 / M3 BRADLEY BMP naudojami 7039-T64 (viršutinė pusė) ir 5083-H131 (apatinė pusė) aliuminio lydinio šarvai. Tačiau kovinė patirtis Irake padidino apsaugą dėl papildomo šarvų sluoksnio, pagaminto iš daugiasluoksnio plieno, taip pat pasyvių (kompozicinių) ir reaktyviųjų šarvų elementų, kuriuos matome nuotraukoje.
Tačiau anglies nanovamzdeliai (CNT) yra daug geriau žinomi mokslinių tyrimų ir plėtros iniciatyvų srityje ir jau rado daug praktinių pritaikymų ne tik karinėje, bet ir nacionalinio saugumo bei teisėsaugos srityse. Pažangios šarvų medžiagos iš ilgų anglies nanovamzdelių gali būti pagamintos įvairių formų ir struktūrų, įskaitant lakštus, pluoštus, plokštes ir liejimo formas. Galutinės „nanotobulintos“medžiagos yra lengvos, tačiau itin patvarios, o jų elektroterminės savybės gali būti pakeistos gamybos proceso metu. Gaminant sudėtines konstrukcijas, šarvai CNT pagrindu yra lankstus, lengvas sprendimas, užtikrinantis puikią apsaugą nuo balistinių atakų prieš transporto priemones ir kitą fiksuotą ar mobilią kovos infrastruktūrą. Pagal esamą sutartį su „Natick Labs“laboratorija „Nanocomp Technologies“sukūrė tik kelių milimetrų storio CNT pagrindu pagamintas kompozicines plokštes, skirtas asmeninei personalo apsaugai.
Žala štampuojant kompozicinę medžiagą
Kompozicinės medžiagos
Šiek tiek panašios į metalo lydinius, kompozicinės medžiagos iš esmės skiriasi tuo, kad netirpsta viena kitoje ir gali būti sudarytos iš sudedamųjų medžiagų kitaip nei elementai ar metalo fazių maišymas. Tačiau, kaip ir lydiniai, kompozitai gali būti suformuoti iš dviejų ar daugiau komponentų, kurie gali labai skirtis pagal formą ar struktūrą. Kompozicinės medžiagos gali būti pagamintos pagal įvairius procesus. Tai apima naujus klijavimo būdus, tokius kaip laminavimas, daugiasluoksnis apdorojimas, sukepinimas, dalelių įpurškimas, pluošto audimas ir nano gamybos būdai, tokie kaip mikropresavimas. Gaminamos kaip balistinės apsaugos sistemos, jos klasifikuojamos kaip sudėtiniai struktūriniai šarvai (CSA) ir sudaro daug naujų medžiagų, tokių kaip metaliniai intermetaliniai laminatai (MIL) ir keraminės matricos kompozitai (CMC).
Balistiniai kompozitai paprastai gaminami kaip korinės konstrukcijos ir storų sienelių kompozito, gumos ir keramikos sluoksnių laminatai, kurie yra sujungti, kad būtų užtikrintas optimalus struktūros ir balistinių savybių balansas su minimaliu svoriu. Tarp šių laminatų yra nepermatomi, permatomi ir skaidrūs šarvų kompozitai, kurie naudojami kaip sprogimui atsparus stiklo pakaitalas transporto priemonėms. Epoksidiniai stiklo pluošto ir stiklo pluošto kompozitai puikiai apsaugo transporto priemones kovos vietose, kuriose IED atakų rizika yra labai didelė. Aliuminio putos su uždaromis ląstelėmis CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) turi mažą svorį kartu su dideliu stiprumu, standumu, gerai sugeria energiją, jo gamybos charakteristikos gali skirtis dėl jas sudarančios mikrostruktūros struktūros. Kai balistinis, CCAF pasižymi reikšminga netiesine deformacija ir streso bangų slopinimu. Remiantis Amerikos laboratorijos ARL pateikta informacija, sudėtinės šarvuotos plokštės, kuriose yra CCAF, gali atlaikyti 20 mm suskaidymo apvalkalų smūgį.
Šios kategorijos balistiniai kompozitai tinka transporto priemonių apsaugai nuo sprogimo, pavyzdžiui, balistinis ekranas MRAP transporto priemonėms, dislokuotoms miesto kovinėje aplinkoje. Jie taip pat gali būti naudojami kitose srityse, pavyzdžiui, patrankų vamzdžiuose. Jie dažnai gaminami kaip dangtinės plokštės arba plokštės, kurios montuojamos apsaugotų mašinų viduje ir išorėje kaip grindų plokštės, apsauga nuo įbrėžimų ir pamušalai. Keraminiai kompozitai gali būti pagaminti kaip konstrukciniai šarvai, turintys geras sprogimo ir suskaidymo savybes (daug antrinių fragmentų ir šiukšlių). Dėl šios priežasties keraminiai kompozitai puikiai tinka naudoti struktūriniuose šarvuose, ypač MRAP ir kitose mažose ir vidutinio dydžio kovinėse transporto priemonėse, kurių dizainas turėtų būti kompromisas, atsižvelgiant į svorio apribojimus, nes sunkūs šarvai neigiamai veikia transporto priemonių judumą. Tačiau didesnės transporto priemonės, įskaitant taktinius sunkvežimius ir šarvuočius (pvz., „Rhino Runner“šarvuotas autobusas), yra geresnės kandidatės integruoti į standartinius metalinius šarvų sprendimus.
Įdėjus į pažangius nanomedžiagų kompozitus, susidarę nanokompozitai gali užtikrinti papildomą našumą ar apsaugą nuo nesutvirtintų medžiagų arba tuos pačius lygius mažinant masę. Polimerai ir monomerai, įskaitant plastikinius polimerus, taip pat gali būti pagaminti naudoti kaip pažangios sudėtinės medžiagos, skirtos konstrukcijų apsaugai. Viena nanopolimerų, implantuotų nanodalelėmis, savybė - kad bangos ilgis yra mažesnis už matomos šviesos bangos ilgį (apie 400 nanometrų) - rodo, kad gatavos medžiagos gali būti skaidrios. Panašių savybių buvo pagamintos kelios tokių polimerizuotų strateginių medžiagų rūšys. Akivaizdu, kad šios savybės yra strategiškai vertingos keičiant ar keičiant tradicinį neperšaunamą stiklą kovinėse ir apsaugos transporto priemonėse.
„SmartArmour“yra daugiasluoksnė daugiafunkcinė rezervavimo sistema, pagaminta „SmartNano Materials of Piano“, gali būti tiekiama permatomai arba nepermatomai pagal galutinio vartotojo specifikacijas, ji gali atlaikyti šarvus pradurančias kulkas, sprogimo bangą, apvalkalo fragmentus ir sprogimą IED. Tačiau „Vitreloy“cirkonio ir berilio metalo stiklą taip pat turi panašių savybių „Amorphous Technologies International“. ARL RDECOM tyrimų ir plėtros centras sukūrė skystus šarvus, skirtus balistinei apsaugai, remiantis kietų silicio dioksido nanodalelių šlyties tirštinančiu skysčiu, suspenduotu polietilenglikolyje; jis buvo sėkmingai išbandytas su kūno šarvais su Kevlaru.
Įrenginių apdorojimas yra struktūrinių šarvų medžiagų prisotinimas nanostruktūromis, kurios gali sujungti didelio našumo puslaidininkinius procesorius į šarvų elementus. Tokias „protingas medžiagas“galima įmontuoti į šarvuotas sienas, naudojimo pavyzdys yra pjezoelektrinė. Tai natūralios medžiagos, kurios purtant, deformuojant ar suspaudžiant skleidžia elektros impulsus. Pjezoelektrikai, anksčiau komerciškai naudojami sukamosiose adatose, gali būti įterpti į šarvų konstrukcijas, pavyzdžiui, plokštes, modulinius elementus ir sumontuoti į laikančias sienas šilumos, vibracijos ir smūgio jutiklių pavidalu.
Projekte, kurį finansavo JAV energetikos departamentas ir kurį atliko Kalifornijos universiteto Berklio laboratorija, kuriamos moderniausios pjezoelektrinės medžiagos, pagamintos iš pjezoelektrinių medžiagų, turinčių perovskito kristalų struktūrą. Tačiau Mineapolyje įsikūrusi gynybos įmonė „Accellent Technologies“, besispecializuojanti konstrukcijų stebėsenos srityje, sukūrė techninės ir programinės įrangos paketą „SMART Layer“, kuris sujungia jutiklius į konstrukcinius komponentus, tokius kaip plokštės ir sienos. Bendrovės sistemoje naudojami įterptieji daugialypiai jutikliai, kurie naudoja mikroprocesorinius terminius, tempimo ir šviesolaidinius jutiklius, kad nustatytų stebimų struktūrų vientisumo pokyčius, naudojant patentuotą aktyvaus nuskaitymo metodą. „Diaform Armor Solutions“, „Ceradyne Inc.“padalinys, sukūrė lengvus struktūrinius šarvų sprendimus, naudodami termoplastinius kompozitus, kad greitai pagamintų trimatis struktūrines formas, kurios gali sudaryti modulinius sustiprintų konstrukcinių mazgų elementus.
Neperšaunamas apsaugos modulis
„IBD Deisenroth Advanced“daugiasluoksnių šarvų koncepcija
Modulinio dizaino elementai, atitinkantys balistinių šarvų matricos (BAM) standartus, taip pat plačiai naudojami naujose konstrukcijose, papildymuose ir modifikavimuose esamose konstrukcijose, kur svarbiausios savybės yra padidėjęs saugumas ir atsparumas balistiniams išpuoliams. BAM specifikacija, patentuota Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, apibūdina daugiasluoksnius šarvuotus konstrukcinius elementus, tokius kaip sienos, lubos ir grindys, sudaryti iš kietų aramido pluošto lakštų ir grūdinto įrankių plieno sluoksnių (pvz., „Thermasteel“), pagamintas „Thermasteel Corporation“), arba grūdinto plieno tinklelis. BAM specifikacijos apima BAM-1, BAM-1A ir BAM-8; kiekvienas apibūdina didėjantį konstrukcijos apsaugos lygį. „Zagros Construction“sukūrė savo sienų sistemą „ThermalBlast“, kuri, bendrovės teigimu, yra labai atspari balistiniams išpuoliams ir jėgos įsiveržimams. Jame naudojama patentuota BAM-8 sistema, kurią sudaro apsauginė, lengva neperšaunama vidinė siena (arba BAM vidinė matrica), iš dalies sudaryta iš balistinio kevlaro, kurią taip pat galima įmontuoti į lubas ir grindis bei kitas „ThermaSteel“plokštes. Bendrovė rekomenduoja savo „ThermalBlast“sistemą ambasadoms, vyriausybėms ir pašto skyriams, kariniams įrenginiams, šaudmenų saugykloms ir kitiems svarbiems objektams. „US Bullet-proofing“gamina savo neperšaunamo plieno plokščių asortimentą kaip vieno balistinio lakšto sprendimą, kurį bendrovė vertina taip, kad atitiktų NIJ šarvų IV lygį.
SZB medžiagos taip pat naudojamos kai kuriose įžeidžiančiose sistemose, pavyzdžiui, raketų siloso pamušalai ir paleidimo vamzdžiai bei konteineriai, nešiojami mobiliaisiais priešraketiniais paleidimo įrenginiais, kuriems reikalingos geros terminio dilimo ir kinetinio atsparumo smūgiams charakteristikos. „HyperShield“sistema, sukurta amerikiečių kompanijos „V-System Composites“, kuri naudoja integruotas šarvo plyteles ir pažangias sudėtines konstrukcijas, yra pigus, lengvas neperšaunamas rezervavimo sprendimas ir turi NIJ III lygio apsaugos lygį priešraketinei gynybai, į kurį taip pat įeina transporto priemonės ir balistiniai reikalavimai orlaiviams. Palaidota branduolinė kovinė galvutė, tokia kaip amerikiečių B-61, taip pat gali naudoti struktūrines šarvuotes medžiagas, o branduolinei amunicijai, skirtai sprogdinti ant žemės vadinamojoje „kilimų bombardavime“, pavyzdžiui, amerikietiškoje B-53 bomboje, taip pat reikės šarvuoti. šaudmenų korpuso.nuo smūginių apkrovų.
„Frontier Performance Polymers“, padedamas armijos centro „Natick“, sėkmingai sukūrė proveržio polimerų technologiją ir novatorišką lengvų, skaidrių šarvų, skirtų apsaugoti akis ir veidą, gamybos metodą. Ši medžiaga, kurios bazinis svoris yra 0,16 kg / cm2, turi tas pačias balistines charakteristikas kaip ir aramido / fenolio medžiagos, naudojamos kariniuose šalmuose, tačiau kainuoja 10 kartų pigiau
Tradicinės medžiagos
Tačiau tradicinės medžiagos, naudojamos apsauginėms konstrukcijoms gaminti, pavyzdžiui, nelegiruotas plienas ir gelžbetonis, jokiu būdu nėra praeities medžiagos. Visų pirma, metalo lydiniai išlieka pageidaujama medžiaga dėl savo įrodytų ekranavimo savybių ir esamų gamybos įrenginių jų gamybai ir gynybai. Šie vadinamieji „tvirti“šarvuoti sprendimai taikomi ne tik balistiniam plienui ir strateginiams lydiniams, bet ir pažangioms kompozicinėms medžiagoms, turinčioms gerų balistinių savybių. Tai taip pat taikoma šarvų tipams, pagamintiems iš pluošto arba sutvirtintam pluoštu, arba sandariai austai tinkleliui. Betonas, kaip konstrukcinė šarvuota medžiaga, turi norimas charakteristikas ir toliau plačiai naudojamas, o jo gamybos sąnaudos yra mažos.
JAV jūrų pėstininkų korpusas LAV 8x8 per savo aliuminio lydinio korpusą gauna papildomų kompozicinių šarvų elementų kaip vykstančios modernizavimo programos dalį.
Šarvuota medžiaga iš AMAP-S IBD Deisenroth atlieka svarbią pagalbinę funkciją, mažinančią automobilio šiluminį ženklą
Jūrų pėstininkų ekspedicinė kovos mašina EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) yra pirmoji šarvuota kovos mašina, kurioje buvo naudojami šarvai 2518-787, aliuminio, vario, mangano lydinys. Nors šis lydinys yra kietas ir pasižymi geromis balistinėmis savybėmis, jis turi silpną balistinį kietumą įprastose siūlėse. Tai privertė gamintoją iš konstrukcijos neįtraukti suvirinimo siūlių ir pagrindinių suvirinimo siūlių, kad būtų padidintas atsparumas smūgiams, todėl plokštė prie plokštės dabar pritvirtinta mechaniškai. Galų gale daugelis šios programos problemų paskatino uždaryti šį perspektyvų projektą.
Lydiniai yra viena iš sunkiausių medžiagų, iš kurių galima pagaminti konstrukcinius šarvus. Lydiniai yra dviejų ar daugiau cheminių elementų - metalų (arba metalinių ir nemetalinių elementų) - derinys, paprastai „susiliejęs“arba lydymosi metu ištirpęs vienas kitame. Rezultatas yra medžiaga, kurios našumas didesnis nei kiekvieno komponento atskirai. Titanas ir titano lydiniai yra įprasti konstrukciniai šarvų elementai. Jų naudojimas apima „traumuojančias“plokšteles asmeninėse rezervavimo sistemose, kurios užtikrina aukštą apsaugą labai pažeidžiamoms kūno vietoms. Taip pat įrodyta, kad berilio-aliuminio lydinys daugeliu atvejų yra sėkmingas. Šio lydinio ypatingas stiprumas ir standumas pranoksta įprastus titano lydinius, todėl sumažėja konstrukcijos svoris ir pagerėja našumas. Šarvinis plienas taip pat yra strateginė medžiaga, tinkama struktūriniams šarvams.
Nemažai vadinamųjų „super lydinių“arba „didelio našumo lydinių“taip pat buvo gaminami komerciškai su prekės ženklais. Tarp jų yra didelio stiprumo Hastelloy lydinys, kurio pagrindinis komponentas yra pereinamasis metalas - nikelis; „Kovar“-kobalto-nikelio lydinys, vertinamas už puikų šiluminio plėtimosi koeficientą; nikelio-vario-geležies lydinys Monel; ir „Inconel“nikelio-chromo lydinys.
Grūdinimas lazeriu yra vienas iš apdorojimo procesų, pagerinančių netauriųjų metalų ir lydinių funkcines savybes. Yra ir kitų tipų nuosavybės patobulinimų, įskaitant mikropresavimą, apdorojimo procesą, kurio metu naudojama fokusuota jonų pluošto technika, kad pažangios medžiagos būtų prisotintos papildomomis konstrukcijomis, kad būtų padidintas stiprumas ir ilgaamžiškumas. Taip pat naudojamas superplastinis formavimas, todėl gaminami metalo ir keramikos gaminiai, turintys itin didelį tempiamąjį stiprį.
JAV energetikos departamento NETL (Nacionalinė energetikos technologijų laboratorija) laboratorija gavo Tank-Automotive and Armaments Command (TACOM) ir ARL karinių tyrimų laboratorijos užduotį vykdyti programą, skirtą plieninės šarvuotos plokštės kūrimui Amerikos karinėms transporto priemonėms, įskaitant BRADLEY BMP. Jame „NETL-TACOM-Lanoxide Corp“ir „DARPA“kartu sukūrė lietinį liuką, o šalutinis programos poveikis buvo pataisų šarvų gavimas. Vėliau pagal programą bendradarbiaujant su TACOM ir pagrindiniu rangovu „General Dynamics“buvo sukurta titano šarvų plokštė (naudojant aviacijos lydinį Ti-6Al-4V), skirta liukui M-1A1 ABRAMS MBT. Visai neseniai NETL sukūrė didelio stiprumo AFV šarvus, naudojant sukepintus titano miltelių lydinius, kad padidintų galutinės medžiagos stiprumą. Šarvų medžiagos, pagamintos iš silicio infiltracijos (SiSiC) ir sukepinto silicio karbido (SSiC), yra Šiaurės Amerikos „CeramTec“gaminiai iš Niu Džersio, Vokietijos bendrovės „CeramTec AG“Amerikos padalinio. Šios medžiagos demonstruoja gerą cheminį terminį stabilumą ir didelį atsparumą tribologiniam įtempiui (tribologija yra mokslinė disciplina, tirianti mašinų komponentų ir mechanizmų trintį ir nusidėvėjimą esant tepalams).
Ohajo valstijoje įsikūręs „AT&F Advanced Metals of Orville“yra privati įmonė, kuri specializuojasi ilgaamžių metalų ir lydinių, įskaitant titano, cirkonio, niobio, nikelio lydinių ir nerūdijančio plieno, gamyboje ir perdirbime. Dar konkretesnis yra šios bendrovės plieno sprendimų ir branduolinis padalinys. Ji taip pat gamina SZB medžiagas iš didelio stiprumo mažai legiruotojo plieno, anglinio plieno ir plieno lydinių. Bendrovė taip pat užsiima branduolinių objektų, įskaitant reaktorių vidines dalis ir konteinerius branduolinėms atliekoms, šarvavimu.
Kitos programos
Kitos SZB programos vykdomos visam dislokuotų pajėgų spektrui ir daugybei pasaulinių karinių operacijų. Neatidėliotini jų reikalavimai ir iššūkiai yra tiesiogiai susiję su dabartine ir būsima jų ryšių pajėgų apsauga, nes šios taikymo sritys apima transporto priemonių balistinę apsaugą, karį kaip sistemos modernizavimo darbą ir prisidėjimą prie karinės infrastruktūros išlikimo nuo įvairių asimetrinių grėsmių. dažniausiai sutinkamos regioninėse taikos palaikymo operacijose.
Išplėstinių transporto priemonių, karinių ir vyriausybinių įrenginių bei karinio personalo vietų šarvavimas priekinėse linijose ir gale turės tik naudos iš dislokuotų pajėgumų. Nors daugelis programų yra patobulintos ir patobulintos esamos galimybės ir sistemos, pavyzdžiui, naujos rūšies papildomos šarvai, skirtos kovinėms transporto priemonėms apsaugoti nuo IED, kitos yra novatoriškos ir ateities kartos sistemos.
Vokietijos įmonė „IBD Deisenroth Engineering AG“gamina AMAP aukštųjų technologijų išgyvenamumo didinimo sistemą. Tai yra daugybė struktūrinių šarvų sprendimų, kuriuose naudojami keli gamybos metodai ir pažangios medžiagos, įskaitant didelio stiprio lydinius ir kompozitus. Tarp jų yra ir AMAP-IED, apjungiantis keraminių šarvų ir anti-fragmentacinio pamušalo technologiją, kuri gali būti tiekiama kaip moduliniai elementai ir skirta padidinti karinių transporto priemonių apsaugą. IBD AMAP-IED vadina naujos kartos apsaugos sistema ir priskiria ją apsaugai nuo iki 155 mm kalibro artilerijos sviedinių fragmentų, taip pat pakelėse esančių minų ir IED. AMAP-T yra skaidrus šarvas, pagamintas naudojant keraminį stiklą, kurį bendrovė apibūdina kaip puikų skaidrumą ir ypatingą patvarumą, atitinkantį STANAG 1–4 lygius.
Automobilio stogo apsaugą užtikrina AMAP-R ir AMAP-ADS, kurios yra ginklams optimizuotos medžiagos, pirmosios pagamintos iš itin lengvų kompozicinių medžiagų, tinkamų transporto priemonių stogo šarvams. Įdomiausias šarvų sprendimas yra AMAP-S. Optimizuotas balistinei apsaugai ir parašų valdymui, sumažina karinių transporto priemonių parašą, kai nuskaitomas žvalgybos jutikliais matomuose, infraraudonųjų spindulių, radarų ir akustiniuose spektruose. Šios medžiagos gali būti naudojamos kaip priedas prie esamų mašinų kėbulų, tai yra, jos gali būti montuojamos naujuose modeliuose ar jau eksploatuojamose mašinose.
Puikūs SMART sluoksnio jutiklių juostų pavyzdžiai
Amerikos korporacijos „ProTech“BAE padalinys siūlo daugybę struktūrinių šarvų sprendimų, apimančių kelių tipų neperšaunamas tvoras ir šarvuotas kovines pozicijas, įskaitant šarvuotas kabinas ir apsauginius bokštus, mobilias apsaugines tvoras ir transporto priemonėje sumontuotas apsaugos sistemas bokšto tipo kariams. Stacionarius šios kompanijos struktūrinių šarvų sprendimus atstovauja daugybė surenkamų šarvuotų kovos pozicijų AFPS (šarvuotos kovos pozicijos), galinčios apsaugoti nuo 9 mm - 12,7 mm kalibro kulkų. Kiti „ProTech“AFPS sprendimai apima gabenamas šarvuotas konstrukcijas, optimizuotas perimetro ir patikros punktų saugumui, gyvybiškai svarbių išteklių apsaugą, sargybos namų saugumą ir pasienio kontrolės punktus.
„ProTech“taip pat gamina modulines sistemas, kurios gali būti suprojektuotos pagal galutinio vartotojo specifikacijas. Panašios sistemos, pagrįstos EADS gaminamais nešiojamais šarvuotais konteineriais, buvo sukurtos bendradarbiaujant su KMW pagal sutartį su Vokietijos federaline gynybos viešųjų pirkimų agentūra. Šarvuotų konteinerių sistema „TransProtec“, kurioje gali tilpti 18 žmonių, įskaitant įrangą, yra optimizuota taip, kad apsaugotų sausumos pajėgas nuo IED atakų, snaiperių ugnies, skeveldrų, minų ir masinio naikinimo ginklų, ir šiuo metu tarnauja Danijos ir Vokietijos armijose. pastaroji sistema vadinama „MuConPers“(universalus konteineris žmonėms vežti).
Izraelio „Plasan Sasa“padalinys „Plasan North America“taip pat sukūrė struktūrinius šarvų sprendimus pagal kelių milijonų dolerių sutartį su JAV gynybos departamentu dėl naujų MRAP transporto priemonių apsaugos. Pagal sutartį „Plasan“yra pagrindinis rangovas bendroje gamybos programoje su „BAE Systems“, kaip subrangovas, tiekiantis rezervavimo sistemas Oshkosh M-ATV mašinoms, kurių dauguma dirba Afganistane pagal sutartį su amerikiečių TACOM komanda. armija. „Plasan“yra pasaulinis lyderis kuriant papildomas šarvojimo sistemas ir apsaugos nuo sprogimo sistemas, skirtas apsaugoti taktines transporto priemones karinėse ir civilinėse srityse.
Pažangios kareivių apsaugos sistemos patenka į struktūrinės apsaugos taikymo sritį ir apima mechaniškai varomus kovinius egzoskeletus. Jie žada turėti didelį poveikį kovos su žeme operacijoms, jei tokios sistemos išnaudos visas savo galimybes. Šiuo metu Jungtinėse Valstijose yra atidarytos kelios pagrindinės DOD ir privataus sektoriaus technologijų plėtros programos iniciatyvos. Vieną iš šių programų vykdo JAV kariuomenės „Natick Labs“karių plėtros tyrimų centras pagal „Future Warrior Concept“, kuri suteikia visiškai integruotą sistemą kariui, apimančią šešis pagrindinius posistemius. NSRDEC (MIT ISN - Soldier Nanotechnologies) ir Soldier System Integration Lab (SSIL) taip pat dirba su šiomis programomis. Galutinis SSIL tikslas yra sukurti tai, ką SSIL vadina XXI amžiaus kovos kostiumu. Kuris sujungia aukštųjų technologijų galimybes su mažu svoriu.
„Berkeley“robotikos ir žmogaus inžinerijos laboratorija (BLEEX) sukūrė savaeigio egzoskeleto prototipą, kurį sudaro dvi antropomorfinės kojos, varomoji sistema ir kuprinės tipo rėmas, ant kurio yra įvairių krovinių. Eksoskeletas leidžia vartotojui - arba „pilotui“- nešti itin sunkius krovinius, tuo pačiu palengvinant vaikščiojimą ir bėgimą aukštyn ir žemyn per visas įprastas keliones, nesinaudojant fizine jėga.
„Raytheon Sarcos“iniciatyva vykdoma „Raytheon“gamykloje Solt Leik Sityje. Tai yra ambicingesnis darbas kuriant kareivio egzoskeletą, kuris, kaip teigia Raytheonas, iš esmės yra nešiojamas robotas, didinantis dėvėtojo jėgą, ištvermę ir mobilumą. „XOS“egzoskeletas, kilęs iš originalios „Sarcos“sukurtos eksperimentinės sistemos, šiuo metu leidžia pilotui pakelti iki 200 svarų apkrovą ir be didelių pastangų atlikti sunkias užduotis, pvz., Lipti laiptais ir įkalnėmis, bet dabar yra hidraulinis. stacionarus išorinis energijos šaltinis sau. Taip pat pristatoma „Lockheed Martin“egzoskeleto programa „HULC“, kuri taip pat skirta 200 svarų kroviniams pernešti bet kuriuo metu ir bet kokioje vietovėje, taip pat yra visiškai hidraulinė ir nereikalauja išorinio energijos šaltinio. HULC sistemoje yra įmontuotas mikroprocesorius, prijungtas prie jutiklių sąsajų, o tai leidžia egzoskeletui suvokti piloto ketinimą ir judėti kartu su juo. HULC sistema yra labai modulinė, leidžianti greitai ir efektyviai pakeisti pagrindinius komponentus, ir yra energiją taupanti konstrukcija, leidžianti naudoti bateriją ilgesnių užduočių metu. Tačiau HULC, kaip ir BLEEX egzoskeletas, yra labiau suprojektuota kaip sistema kroviniams vežti, o ne pakeisti natūralias kario fizines galimybes. Šiuo metu kurianti japonų kompanijos „Cyberdyne of Ibaraki“HAL (Hybrid Assistive Limb) HAL (Hybrid Assistive Limb), tai apskritai galinga sistema, skirta žmogaus fizinei jėgai padidinti nuo dviejų iki 10 kartų. Nepaisant „Geležinio žmogaus“pasirodymo, jo pritaikomumas būsimoms karinėms užduotims lieka abejotinas.
Tolesni veiksmai
Apibendrinant galima pasakyti, kad svarbią SZB užduotį galima plačiai apibrėžti kaip sumažinti pažeidžiamumą priešiškiems veiksmams, ypač balistiniams išpuoliams, kuriems šiuo metu daugelis, jei ne visos, tradicinės medžiagos neužtikrina tinkamo lygio karių apsaugos.
„Combat“dažnai vadus moko griežtų pamokų, kurios anksčiau atrodė akivaizdžios. Viena iš sunkiausių kovos pamokų šiandien yra šarvų apsaugos nepakankamumas improvizuotoms grėsmėms, įskaitant savižudžių automobilių atakas prieš karinius ir civilinius taikinius bei IED išpuolius prieš transporto ir teatro darbuotojus. Seni įpročiai, ypač kariniai, miršta ypač sunkiai. Tačiau istoriškai šie įpročiai linkę išnykti spaudžiant kovai, pvz., Prancūzų kavalerija prieš anglų lankus Šimtmečio karo metu, arba sovietinio tipo Irako šarvuočių nepakankamumas atakoms nuo tikslios ginkluotos ginkluotės ir pažangesnių MBT per Persijos įlanką. Karas.
Greitas ir tinkamų atsakomųjų priemonių atsakymas į iššūkius yra raktas į karinę sėkmę ir saugumo stabilumą. Taigi, jei jie yra rimtai vertinami, kai kalbama apie kariuomenės apsaugą ir yra svarbi gynybos problema šioje pertvarkos jėgos restruktūrizavimo eroje, tada struktūrinė apsauga ir SZB, naudojantys šią technologiją, turėtų tapti gynybos viešųjų pirkimų ir mokslinių tyrimų ir plėtros prioritetu visiems kariniams lyderiams. Šiandieninės asimetriškos grėsmės karinei ir civilinei infrastruktūrai, taip pat asimetriška kova regioninėse kovos operacijose daro įtaką gynybos politikos kūrimui ir sistemų kūrimui bei pirkimams visame pasaulyje. Numatomoje ateityje taip ir turi būti.
Tokios šarvuotos karinės sistemos daugiausia buvo vertinamos kaip kitų prioritetinių sprendimų papildymas, o ne kaip daugelio ir daugumos kovos sistemų neatskiriama dalis. Bet viskas keičiasi. Apsaugos ir šarvų sistemos turi didelį potencialą ir padidina XXI amžiaus operacijų galimybes. Jų naudojimas išsiplės ir taps daugelio, jei ne daugumos, visų lygių gynybos sistemų standartu.
