Sodobni AFV, kot je M1117 ASV na fotografiji, so običajno zaščiteni z glavnim konstrukcijskim oklepom iz jekla in aluminija ter dodatnimi zaščitnimi komponentami iz različnih zlitin, keramike, kompozitov ali kombinacije le -teh.
Za Združene države in njihove strateške partnerje je jasna potreba po izboljšanju obrambnih in oklepnih zmogljivosti, da bi izpolnili trenutne in pričakovane taktične zaveze. Večnacionalna misija pod vodstvom ZDA v Afganistanu, ki še vedno stremi k svojemu logičnemu zaključku, bo imela koristi od izkušenj, pridobljenih v Iraku glede misij in zahtev zaščite svojih enot ter oblikovanja strategij za nove pobude za razvoj obrambnih sistemov
Obrambni in rezervacijski sistem (SPB) (drug izraz za strukturno obrambo) je strateško orodje, ker ima opazen učinek na kritične sisteme in vire ter ima neposreden vpliv na lovca. To velja predvsem za asimetrična operativna okolja, v katerih so grožnje za fiksne položaje in varnost na obodu, pa tudi za razkosane čete in patruljna vozila, še posebej hude. Čeprav se ti angažmaji hitro razvijajo, lahko prisotnost elektronskih opozorilnih sistemov v kombinaciji z učinkovitimi obrambnimi rešitvami vojski pogosto da odločilno prednost, kar jim omogoča preživetje, protinapad in prevlado. Nasprotno pa lahko zaradi odsotnosti ustrezne ali učinkovite infrastrukture za obrambo svojih sil tako borci kot neborci postanejo ranljivi za taktiko zasede, kar je ena ključnih, čeprav streznitvenih lekcij sodobnih operacij na regionalnih vojnih gledališčih.
Ključni vidiki
Strukturni oklep se nanaša na tiste vrste strateških materialov, ki so odporni na balistične napade in jih je mogoče vgraditi v stacionarne, prenosne ali mobilne transportne sisteme in rešitve za osebno balistično zaščito. Pri izdelavi SZB se lahko uporabljajo tradicionalni materiali, kot so jeklo in aluminij ali armirani beton, pa tudi napredni materiali, kot so nanomateriali in keramični kompoziti. Nekateri primeri uporabe strukturnih oklepov vključujejo izdelavo stalnih in začasnih struktur, kot so stražni stolpi, vojaška ali varnostna dostavna vozila, sistemi za zaščito vozil in osebna zaščita borcev. Slednji lahko vključujejo nosljive ščite ali sisteme zaščite kontrolnih točk in premične oklepne bojne položaje.
Trije poskusi oblikovanja koncepta eksoskeleta: projekti BLEEX, Raytheon SARCOS in Lockheed Martin HULC
Zato so lahko sistemi zaščite in rezervacije (SPB) v veliko pomoč pri povečanju taktične in strateške preživetja v bojnih in drugih okoljih z visokim tveganjem. So ključni dejavnik v programih za zaščito svojih sil. Prav tako so osnova za boj proti številnim vrstam asimetričnih napadov, kot so obcestne mine in RPG med misijami v mestnem okolju in operacijami proti upornikom. Ker so lahko izdelani iz lahkih kompozitov in drugih naprednih in eksotičnih materialov, so lahko koristni tudi na področju upravljanja podpisov za zaščiteno infrastrukturo, na primer pri pokrivanju vozil z več maskirnimi materiali iz zemeljskih radarjev. Pravzaprav lahko rečemo, da so aplikacije SZB zelo raznolike - prav tako tudi materiali, iz katerih jih je mogoče izdelati.
Nekatere materiale, iz katerih nastane SZB, lahko uvrstimo med eksotične in nove materiale, torej tiste, ki imajo poleg lastnosti tradicionalnih materialov tudi nove lastnosti. Na primer, nanomateriali, vključno z nanocevkami in nanovlakni ter naprednimi kompozitnimi materiali, lahko izboljšajo delovanje oklepa. Strukture na osumljenih nebojnih območjih, za katera se je prej menilo, da imajo nizko stopnjo obrambe za bojne napade, so zdaj vključene v izvedbene načrte SZB. Zakon o pooblastilu za nacionalno obrambo iz leta 2012 na primer predvideva zviševanje varnostnih standardov pri projektih vojaške gradnje pri vojaški gradnji, ustvarjanju in posodobitvi obstoječe infrastrukture v ZDA in državah Nata. V gradbeništvu v zasebnem sektorju se zahteve SOC za nove gradbene projekte in obnovo obstoječih stavb povečujejo tudi zaradi varnostnih, ergonomskih in okoljskih vidikov, saj lahko tudi zaščita konstrukcije zmanjša hrup in poveča toplotno izolacijo. Vendar pa zahteve za zaščito borcev ostajajo ena največjih skrbi vojaških načrtovalcev.
Inženirski korpus Združenih držav (USACE) je odgovoren za programe vlade ZDA za izgradnjo vojaške, civilne in nacionalne varnostne infrastrukture na svetovni in domači ravni. Morda najbolj znani projekt, ki ga je zgradil USACE, Pentagon, spominja na pomen programov SIS in njihov pomen za tekoče operacije ter misije nacionalne varnosti in zaščite čet. Gradnja je bila končana leta 1941, Pentagon je bil zaradi pomanjkanja strateških surovin v vojnem času porabljen v majhni količini, skoraj v celoti je bil zgrajen iz armiranega betona. V zaključku študije ameriškega združenja gradbenih inženirjev o stanju stavbe takoj po 11. septembru je bilo rečeno, da so elementi prvotne zasnove in konstrukcije Pentagona prispevali k njegovi odpornosti med napadom letala. omejeno fizično uničenje in izguba življenja. Projektne značilnosti celovitosti, redundance in absorpcije energije so bile poudarjene v poročilu skupine. Dejala je, da bi morali biti takšni elementi "v prihodnosti vključeni v zasnove zgradb in drugih struktur, pri katerih je odpornost proti postopnemu uničenju zelo pomembna".
Podobne, če niso enake, lastnosti in zahteve veljajo za fiksne in mobilne vladne strukture doma in v tujini, velike in majhne, in bi morale vključevati varnostne izboljšave, kot je odpornost proti balističnim napadom, kot vgrajene strukturne elemente za zaščito pred realno pričakovanimi grožnjami. Zato so SZB ključnega pomena v celotnem obsegu vojaških in civilnih prizadevanj in bodo v prihodnosti verjetno postala običajna.
Okvirna pravila za ustvarjanje zaščite
Monolitni sistemi
Močnejša, boljša, "ustrezna" moč uniči izstrelek
Bolj žilava, boljša, "ustrezna" žilavost se upira razpokanju
Čim debelejše, tem bolje
Čim težje, tem bolje
Ena debela plošča je boljša od dveh tanko plastnih plošč
Več kot je naklon (kot kota), tem bolje
Sistemi iz več materialov (hibridni)
Trdnejši ni vedno boljši, običajno pa je prisoten trdi furnir
Težko ni vedno boljše, vendar je običajno prisotna trdna podlaga
Debelejše ni vedno boljše
Težje ni vedno bolje
Dve tanki plošči sta lahko boljši od ene debele
Več naklona ni vedno boljše
Prilagodljive prednosti
Tradicionalni oklepni materiali so pokazali omejitve glede na nove varnostne izzive, medtem ko so napredni materiali, vključno s kompoziti in nanomateriali, pokazali pomembne prednosti pred starejšimi sistemi, kar je povečalo preživetje vojaka tudi v ekstremnih razmerah.
Pomanjkljivosti obstoječih obrambnih sistemov so morda ena od dediščin hladne vojne. Vojaške doktrine tistega časa se niso osredotočale na vojaške operacije na naseljenih območjih (angleški izraz MOBA - Mobility Operations For Built -up Areas) ali vojaške operacije v mestnih razmerah (angleški izraz MOUT - Military Operations in Urban Terrain). Podobno so doktrine, ki so se pojavile po zalivski vojni, temeljile na visokotehnoloških, visoko natančnih zmogljivostih v scenarijih šoka in strahu z omejenim časovnim okvirom. To se seveda ni zgodilo v Iraku, kjer so bili visokotehnološki ofenzivni sistemi in taktika v zgodnjih fazah spora bistvenega pomena, potreba po ohranjanju operativnega ritma v daljšem časovnem obdobju pa je postala kritična.
SZB zagotavljajo prednosti silam, ki so vključene v dolgoročne operacije na gledališki ali regionalni ravni, vključno s tistimi, ki se pojavljajo v okviru kampanj MOUT. Mnoge od teh koristi, na primer pri zaščiti orožja in dragocenih predmetov ob visokem tveganju, so očitne, nekatere druge so manj očitne. To lahko vključuje okoljska in ergonomska varnostna vprašanja ter utrjevanje, zapečatenje in zaščito bojne elektronike ter druge kritične informacijske infrastrukture pred potencialno škodljivimi asimetričnimi vplivi. Vendar bo imel SZB kot sklop tehnologij tudi širši pomen kot celo tisti, ki potekajo skozi celotno področje obrambne tehnologije. To je posledica dejstva, da je strukturni oklep skupni tehnološki sektor za vse veje vojske, ki vpliva na druge obrambne aplikacije in kategorije vojaške opreme, naloge in aplikacije za nacionalno varnost.
Zgornje je mogoče razširiti. SZB bi bilo treba vključiti v zahteve za zaščito jedrskih in strateških objektov (zaradi primernosti za stacionarne, pol- in popolnoma mobilne sisteme v vseh bojnih razmerah), vojaški in civilni sektor na neborbenih pozidanih območjih (ker bodo stavbe imele koristi od varnostnih ukrepov in novih gradbenih metod, ki povečujejo odpornost na terorizem in naravne nesreče, kot so orkani in potresi), posodobitev in pobude za preoblikovanje vojakov, boj proti elektroniki in obdelavi podatkov (zaradi svoje sposobnosti za izboljšanje zaščite elektronske infrastrukture) in bojna vozila (zaradi njihove sposobnosti, da ustvarijo zanesljivo balistično zaščito mobilnega osebja).
Struktura tipične sendvič plošče s prozornim oklepom
Steklena struktura, ki jo uporablja večina proizvajalcev neprebojnega stekla: najprej steklo kot zunanja plast, več plasti stekla in polivinil butirala na sredini, nato poliuretan in na koncu polikarbonat. Prednost te metode je v sposobnosti polikarbonata, da se razširi in "ujame" naplavine, ki jih tvorijo trše steklene površine. Ta širitev je možna za več kot dva centimetra.
NWB so usklajene tudi s pobudami za reformo proračuna. To je zato, ker nekatere aplikacije na tem tehnološkem področju omogočajo posodobitev in prenovo obstoječih objektov in sistemov po nizkih stroških ter ustvarjanje povsem nove infrastrukture, kar posledično omogoča prednosti stabilnega proračuna za druge komponente celotnih programov posodobitve in pobude. Na primer, proračun ameriškega obrambnega ministrstva za leto 2010 je namenil 1,4 milijarde dolarjev za programe vojaškega razvoja, 15,2 milijarde dolarjev za pobude za zaščito čet (največja zahteva po porabi vojaške obveščevalne službe) in 1,5 milijarde dolarjev za boj proti IED (improviziranim eksplozivnim napravam). SPB lahko izboljšajo stroškovno učinkovitost v teh obrambnih sektorjih. Posledično gre za tehnologijo s potencialno velikimi plačili za razvoj programov nacionalne in mednarodne varnosti ter boja proti terorizmu, kot so veleposlaništva in drugi dolgoročni inženirski projekti, za zaščito VIP oseb in osebje, ki je vpleteno v kritične situacije.
Druge prednosti sprejetja SZB in njihove vključitve v razvoj vojaških programov vključujejo dejstvo, da si materiali sami in napredne metode njihove proizvodnje ter kasnejše predelave in prečiščevanja delijo skupno osnovno platformo za razvoj na področju eksotičnih in naprednih materialov, vključno z nanomateriali. Lahko jih vstavimo v SZB, da zagotovimo dodatne zmogljivosti, na primer vgrajeno senzorsko matriko in biometrijo, ki sami postanejo del zaščitnega sistema. V teku so številne globalne pobude za razvoj strukturne zaščite, izdelavo in oblikovanje ter uporabo SSS, ki uporabljajo svoj edinstven nabor lastnosti za uporabo v različnih aplikacijah.
Piezoelektrične komponente podjetja Ceramtec
V Združenih državah se gradiva za SZB in z njimi povezane procese razvijajo v centrih in službah Ministrstva za obrambo ter v industriji zasebnega sektorja. Med najpomembnejšimi središči tekočih raziskav in razvoja velja omeniti vojaški raziskovalni laboratorij ARL, katerega oddelek za raziskovanje orožja in materialov se ukvarja z zaščitnimi pobudami v programih za obetaven tovornjak, sistem orožja in prihodnje vozilo. Center za kompozitne materiale Univerze v Delawareu izvaja tudi raziskave o naprednih zaščitnih materialih, ki jih financira DOD, in izpostavljeni bodo drugi razvojni centri SZB.
Napredni nanomateriali
Strukturno zaščito je mogoče izdelati iz različnih materialov z uporabo razširjenega nabora naprednih tehnik oblikovanja, izdelave in oblikovanja. Tempo razvoja materiala je eden najhitrejših v obrambni tehnologiji in uporabni znanosti, ki ga poganjajo strateški izzivi. To velja za odkrivanje novih materialov, pa tudi za nenehno izboljševanje uporabe obstoječih obrambno vrednih izdelkov, ki so primerni za transformacijski razvoj v obrambi svojih sil.
Nanomateriali so se široko uporabljali v razvojnih programih na tem področju uporabe, številni revolucionarni postopki izdelave pa so v razvoju ali so šli v industrijsko proizvodnjo. V ospredju razvoja naprednih materialov je grafen, prvič odkrit leta 2004, grafitni homolog, katerega nenavadne lastnosti ga obetajo za številne aplikacije, vključno s potencialno uporabo strukturne zaščite. Grafen je grafitna plošča debeline le enega atoma, zaradi česar je tako najtanjši material, odkrit do sedaj. Zaradi dejstva, da je približno dvestokrat močnejši od jekla, je grafen tudi eden najbolj trpežnih materialov, ki so jih kdaj ustvarili v laboratoriju. Grafen ima tudi nenavadne lastnosti električne prevodnosti, kar napoveduje revolucionarno uporabo v polprevodniških mikroprocesorjih. Zaradi tega je grafen material z velikim potencialom na več ključnih tehnoloških področjih. Čeprav je vse to obetavno, uporaba grafena za razvoj vojaških programov ostaja v prihodnosti zaradi pomanjkanja uporabnih raziskav o tem zelo novem materialu, težav pri proizvodnji v industrijskih količinah ob ohranjanju visoke donosnosti.(Za "napredne poskuse z dvodimenzionalnim materialom - grafenom" sta A. K. Geim in K. S. Novoselov prejela Nobelovo nagrado za fiziko za leto 2010).
M2 / M3 BRADLEY BMP uporablja oklep iz aluminijeve zlitine 7039-T64 (zgornja polovica) in 5083-H131 (spodnja polovica). Bojne izkušnje v Iraku pa so privedle do večje zaščite zaradi dodatne plasti oklepa iz večplastnega jekla ter elementov pasivnega (kompozicijskega) in reaktivnega oklepa, ki jih vidimo na fotografiji.
Ogljikove nanocevke (CNT) pa so veliko bolj znane na področju raziskovalnih in razvojnih pobud in so že našle številne praktične uporabe ne le na vojaškem področju, ampak tudi na področju nacionalne varnosti in kazenskega pregona. Napredni oklepni materiali iz dolgih ogljikovih nanocevk so lahko izdelani v različnih oblikah in strukturah, vključno z listi, vlakni, ploščami in oblikovanimi oblikami. Končni "nano izboljšani" materiali so lahki, a izredno trpežni, njihove elektrotermalne lastnosti pa se lahko med proizvodnim procesom spremenijo. Pri izdelavi sestavljenih struktur oklep na osnovi CNT ponuja prilagodljivo in lahko rešitev, ki zagotavlja vrhunsko zaščito pred balističnimi napadi na vozila in drugo fiksno ali mobilno bojno infrastrukturo. V skladu z obstoječo pogodbo z laboratorijem Natick Labs je Nanocomp Technologies za osebno zaščito osebja razvil kompozitne plošče na osnovi CNT, debele le nekaj milimetrov, ki ustavijo 9 -milimetrsko kroglo na bližnji razdalji.
Poškodbe pri prebijanju kompozitnega materiala
Sestavljeni materiali
Nekoliko podobni kovinskim zlitinam se kompozitni materiali bistveno razlikujejo po tem, da so med seboj netopni in jih je mogoče sestaviti iz sestavnih materialov drugače kot elementi ali mešanje kovinskih faz. Tako kot zlitine pa lahko tudi kompozite tvorijo iz dveh ali več komponent, ki se lahko bistveno razlikujejo po obliki ali strukturi. Kompozitni materiali so lahko izdelani po najrazličnejših postopkih. Ti vključujejo nove tehnike lepljenja, kot so laminiranje, sendvič, sintranje, brizganje delcev, tkanje vlaken in nano-proizvodne tehnike, kot je mikro stiskanje. Ko so izdelani kot balistični zaščitni sistemi, so razvrščeni kot sestavljeni strukturni oklep (CSA) in tvorijo številne nove materiale, kot so kovinski intermetalni laminati (MIL) in keramični matrični kompoziti (CMC).
Balistični kompoziti so običajno izdelani v obliki satja in laminatov iz debelostenskih kompozitnih, gumijastih in keramičnih plasti, ki so združeni, da zagotovijo optimalno ravnovesje strukture in balistične zmogljivosti z minimalno težo. Med temi laminati so neprozorni, prosojni in prozorni oklepni kompoziti, ki se uporabljajo kot eksplozijsko odporno steklo za vozila. Epoksi steklena vlakna in kompoziti iz steklenih vlaken zagotavljajo odlično zaščito za vozila na bojnih območjih, kjer je tveganje napadov IED zelo veliko. Aluminijeva pena z zaprtimi celicami CCAF (Closed-Cell Aluminum Foam) ima nizko težo v kombinaciji z visoko trdnostjo, togostjo, dobro absorbira energijo, njene proizvodne lastnosti so lahko različne zaradi strukture mikrostrukture, ki jih tvori. Ko je balističen, CCAF kaže znatne nelinearne deformacije in oslabitev valov napetosti. Po podatkih ameriškega laboratorija ARL lahko sestavljeni oklepni paneli, ki vsebujejo CCAF, prenesejo udarce 20 -milimetrskih drobcev.
Balistični kompoziti v tej kategoriji so primerni za zaščito pred eksplozijo vozil, kot je balistična zaščita za vozila MRAP, ki se uporabljajo v mestnih bojnih okoljih. Uporabljajo se lahko tudi na drugih področjih, na primer pri topovskih ceveh. Pogosto so izdelani v obliki pokrovnih plošč ali plošč, ki so nameščene znotraj in zunaj zaščitenih strojev kot talne plošče, zaščite pred drobljenjem in obloge. Keramični kompoziti so lahko izdelani v obliki strukturnih oklepov z dobrimi protieksplozijskimi in protilomljivimi lastnostmi (veliko sekundarnih drobcev in naplavin). Zaradi tega so keramični kompoziti zelo primerni za uporabo v strukturnih oklepih, zlasti za MRAP in druga mala in srednje velika bojna vozila, katerih zasnova bi morala biti kompromis glede na težo zaradi dejstva, da težki oklep negativno vpliva na mobilnost vozil. Večja vozila, vključno s taktičnimi tovornjaki in oklepnimi vozili (kot je oklepni avtobus Rhino Runner), so boljši kandidati za integracijo s standardnimi rešitvami kovinskega oklepa.
Ko so vgrajeni v napredne kompozite nanomaterialov, lahko nastali nanokompoziti zagotovijo dodatne ravni delovanja ali zaščito pred neojačanimi materiali ali enake ravni, hkrati pa zmanjšajo maso. Polimere in monomere, vključno s plastičnimi polimeri, je mogoče izdelati tudi za uporabo kot napredni kompozitni materiali za aplikacije strukturne zaščite. Ena značilnost nanopolimerov, implantiranih z nanodelci - da je valovna dolžina manjša od valovne dolžine vidne svetlobe (približno 400 nanometrov) - kaže, da so lahko končni materiali prozorni. Izdelanih je bilo več vrst takšnih polimeriziranih strateških materialov s podobnimi lastnostmi. Očitno so te lastnosti strateško dragocene pri spreminjanju ali zamenjavi tradicionalnega neprebojnega stekla v bojnih in varnostnih vozilih.
SmartArmour je večplastni, večnamenski rezervacijski sistem proizvajalca SmartNano Materials of Piano, ki je lahko dobavljiv pregleden ali nepregleden glede na specifikacije končnega uporabnika, lahko prenese oklepne krogle, udarne valove, drobce lupin in detonacijo pri IED. Vendar pa steklo iz cirkonijevega in berilijevega stekla Vitreloy s podobnimi lastnostmi proizvaja tudi Amorphous Technologies International. ARL -ov center za raziskave in razvoj RDECOM je razvil tekoči oklep za balistično zaščito na osnovi strižne zgoščevalne tekočine trdnih nanodelcev silicijevega dioksida, suspendiranih v polietilen glikolu; uspešno je bil preizkušen na pancilih s Kevlarjem.
Obdelava naprav je nasičenje strukturnih oklepnih materialov z nanostrukturami, ki lahko združijo visokozmogljive polprevodniške procesorje v oklepne elemente. Takšne "pametne materiale" je mogoče vgraditi v oklepne stene, primer uporabe je piezoelektrična. To so naravni materiali, ki oddajajo električne impulze pri stresanju, deformaciji ali stiskanju. Piezoelektriki, ki so se prej komercialno uporabljali v vrtljivih iglah, se lahko vgradijo v oklepne konstrukcije, na primer v plošče, modularne elemente in vgradijo v nosilne stene v obliki toplotnih, vibracijskih in udarnih senzorjev.
V projektu, ki ga financira ameriško ministrstvo za energijo in ga izvaja laboratorij Berkeley na Univerzi v Kaliforniji, se razvijajo najsodobnejši piezoelektrični materiali na osnovi piezoelektričnih materialov s kristalno strukturo perovskita. Vendar je Accellent Technologies, obrambno podjetje s sedežem v Minneapolisu, specializirano za nadzor struktur, razvilo paket strojne in programske opreme, imenovane SMART Layer, ki združuje senzorje v strukturne komponente, kot so plošče in stene. Sistem podjetja uporablja vgrajene multisenzorje, ki uporabljajo mikroprocesorske termične, natezne in optične senzorje za zaznavanje sprememb v celovitosti opazovanih struktur z uporabo lastniške aktivne metode skeniranja. Diaform Armor Solutions, oddelek podjetja Ceradyne Inc., je ustvaril lahke strukturne oklepne rešitve s termoplastičnimi kompoziti za hitro izdelavo tridimenzionalnih strukturnih oblik, ki lahko tvorijo modularne elemente ojačanih strukturnih sklopov.
Zaščitni modul Protech Protech
Napredni koncept večplastnega oklepa IBD Deisenroth
Modularni elementi oblikovanja, ki ustrezajo standardom balistične oklepne matrike (BAM), se pogosto uporabljajo tudi pri novih projektih, dopolnitvah in spremembah obstoječih struktur, kjer so najpomembnejše značilnosti povečana varnost in odpornost proti balističnim napadom. Specifikacija BAM, patentirana pri Antibalistic Security and Protection (ASAP), Inc, opisuje večplastne oklepne konstrukcijske elemente, kot so stene, stropi in tla, sestavljeni iz plasti trdih listov iz aramidnih vlaken in kaljenega orodnega jekla (na primer Thermasteel, ki ga proizvaja Thermasteel Corporation), ali kaljeno jekleno mrežo. Specifikacije BAM vključujejo BAM-1, BAM-1A in BAM-8; vsak opisuje naraščajočo stopnjo zaščite konstrukcije. Zagros Construction je razvil svoj stenski sistem ThermalBlast, za katerega podjetje pravi, da je zelo odporen na balistične napade in vdore sil. Uporablja patentiran sistem BAM-8, sestavljen iz zaščitne, lahke neprebojne notranje stene (ali notranje matrice BAM), delno sestavljene iz balističnega kevlarja, ki ga je mogoče vgraditi tudi v strope in tla ter druge plošče ThermaSteel. Družba priporoča svoj sistem ThermalBlast za veleposlaništva, vlade in pošto, vojaške objekte, skladišča streliva in druge kritične objekte. Ameriška neprebojna zaščita proizvaja svojo paleto neprebojnih jeklenih plošč kot enotno rešitev balistične pločevine, za katero družba ocenjuje, da ustreza stopnji IV oklepa NIJ.
Materiali SZB se uporabljajo tudi v nekaterih ofenzivnih sistemih, na primer oblogah raketnih silosov in izstrelitvenih cevi ter zabojnikov, ki se prevažajo na mobilnih izstrelkih raket, ki zahtevajo dobre lastnosti toplotne obrabe in odpornosti na kinetični udar. Sistem HyperShield, ki ga je razvilo ameriško podjetje V-System Composites in uporablja integrirane oklepne ploščice in napredne kompozitne strukture, je poceni, lahka neprebojna rešitev za rezervacije in ima stopnjo zaščite NIJ III za protiraketno obrambo, ki vključuje tudi transportna vozila in balistične zahteve za letala. Zakopana jedrska bojna glava, kot je ameriški B-61, lahko uporablja tudi konstrukcijske oklepne materiale, medtem ko bo jedrsko strelivo, namenjeno detonaciji na tleh v tako imenovanem "preprogarskem bombardiranju", kot je ameriška bomba B-53, zahtevalo tudi oklepanje telesa streliva zaradi udarnih obremenitev.
Frontier Performance Polymers je s podporo Army Center Natick uspešno razvil revolucionarno polimerno tehnologijo in inovativno proizvodno metodo za lahke, prozorne oklepe za zaščito oči in obraza. Ta material z osnovno maso 0,16 kg / cm2 ima enake balistične lastnosti kot aramidni / fenolni materiali, ki se uporabljajo v vojaških čeladah, vendar stane 10 -krat manj
Tradicionalni materiali
Vendar tradicionalni materiali, ki se uporabljajo pri proizvodnji zaščitnih konstrukcij, kot sta nelegirano jeklo in armirani beton, nikakor niso materiali preteklosti. Zlasti kovinske zlitine ostajajo prednostni materiali zaradi dokazanih zaščitnih lastnosti in obstoječih proizvodnih zmogljivosti za njihovo proizvodnjo in obrambo. Te tako imenovane "žilave" oklepne rešitve ne veljajo le za balistična jekla in strateške zlitine, temveč tudi za napredne kompozitne materiale z dobrimi balističnimi lastnostmi. To velja tudi za vrste oklepov, izdelanih iz ali ojačanih z vlakni ali tesno tkane mreže. Kot konstrukcijsko oklepen material ima beton želene lastnosti in se še naprej pogosto uporablja, hkrati pa ima nizke proizvodne stroške.
Ameriški marinci LAV 8x8 prejemajo dodatne sestavljene oklepne elemente na trupu iz aluminijeve zlitine kot del tekočega programa posodobitve.
Oklepni material iz AMAP-S IBD Deisenroth služi pomembni podporni funkciji pri zmanjševanju toplotnega podpisa vozila
Ekspedicijsko bojno vozilo EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) Marine Corps je prvo oklepno bojno vozilo, ki je uporabljalo oklep 2518-787, zlitino aluminija, bakra, mangana. Čeprav je ta zlitina žilava in ima dobre balistične lastnosti, ima pri običajnih čelnih zvarih slabo balistično žilavost. To je proizvajalca prisililo, da iz konstrukcije izključi čelne in glavne zvarne spoje, da bi povečalo odpornost na udarce, zato je plošča zdaj pritrjena mehansko. Na koncu so številne težave s tem programom povzročile zaprtje tega obetavnega projekta.
Zlitine so nekateri najtrši materiali, iz katerih je mogoče izdelati strukturni oklep. Zlitine so kombinacija dveh ali več kemičnih elementov - kovin (ali kovinskih in nekovinskih elementov), ki se običajno "stopijo" skupaj ali raztopijo med seboj med postopkom taljenja. Rezultat je material z boljšimi zmogljivostmi kot vsaka komponenta posebej. Titan in titanove zlitine so pogosti konstrukcijski elementi oklepa. Njihova uporaba vključuje "travmatične" plošče v osebnih rezervacijskih sistemih, ki zagotavljajo visoko stopnjo zaščite za zelo ranljiva področja telesa. Tudi v mnogih primerih se je izkazalo, da je berilij-aluminijeva zlitina uspešna. Posebna trdnost in togost te zlitine presegata trdnost običajnih titanovih zlitin, kar ima za posledico manjšo strukturno težo in izboljšane zmogljivosti. Oklepna jekla so tudi strateški materiali, primerni za strukturne oklepe.
Številne tako imenovane "superzlitine" ali "visokozmogljive zlitine" so bile komercialno proizvedene tudi pod blagovnimi znamkami. Med njimi je zlitina Hastelloy z visoko trdnostjo, katere glavna sestavina je prehodna kovina - nikelj; Kovar, zlitina kobalta in niklja, cenjena zaradi odličnega koeficienta toplotne ekspanzije; zlitina nikelj-baker-železo Monel; in Inconelova nikelj-kromova zlitina.
Lasersko utrjevanje je eden od postopkov predelave, ki izboljša funkcionalne lastnosti navadnih kovin in zlitin. Obstajajo še druge vrste izboljšav lastnosti, vključno z mikro kompresijo, procesom obdelave, ki uporablja tehniko fokusiranega ionskega žarka za nasičenje naprednih materialov s podkonstrukcijami za dodatno trdnost in vzdržljivost. Uporablja se tudi superplastično oblikovanje, zaradi česar nastanejo kovinski in keramični izdelki z izjemno visoko natezno trdnostjo.
Laboratorij NETL (National Energy Technology Technology Laboratory) ameriškega ministrstva za energijo je prejel nalogo poveljstva tankovsko-avtomobilskih in oborožitvenih sil (TACOM) in vojaškega raziskovalnega laboratorija ARL za izvedbo programa za razvoj oklepne pločevine iz litega jekla za ameriška vojaška vozila, vključno z BMP BRADLEY. Na njem sta NETL-TACOM-Lanoxide Corp in DARPA skupaj razvila lito loputo, stranski učinek programa pa je bil prejem patch oklepa. Kasneje je bil v okviru programa v sodelovanju s TACOM-om in glavnim izvajalcem General Dynamics razvit titanov oklep (z uporabo letalske zlitine Ti-6Al-4V) za loputo M-1A1 ABRAMS MBT. V zadnjem času je NETL razvil oklep AFV z visoko trdnostjo z uporabo sintranih titanovih zlitin v prahu za povečanje trdnosti končnega materiala. Oklepni materiali iz silicijeve infiltracije (SiSiC) in sintranega silicijevega karbida (SSiC) so izdelki podjetja CeramTec iz Severne Amerike iz New Jerseyja, ameriškega oddelka nemškega podjetja CeramTec AG. Ti materiali dokazujejo dobro kemijsko toplotno stabilnost in visoko odpornost na tribološki stres (tribologija je znanstvena disciplina, ki preučuje trenje in obrabo sestavnih delov strojev in mehanizmov v prisotnosti maziv).
AT&F Advanced Metals iz Orvillea iz Ohaja je zasebno podjetje, specializirano za izdelavo in predelavo trpežnih kovin in zlitin, vključno s titanom, cirkonijem, niobijem, nikljevimi zlitinami in obojestranskim nerjavnim jeklom, ki dobavlja civilnim in obrambnim strankam. Še bolj specifičen je oddelek Steel Solutions and Nuclear tega podjetja. Proizvaja tudi materiale za SZB na osnovi nizko legiranega jekla visoke trdnosti, ogljikovega jekla in zlitin na osnovi jekla. Družba se ukvarja tudi s strukturnim oklepanjem jedrskih objektov, vključno z notranjostjo reaktorjev in zabojniki za jedrske odpadke.
Drugi programi
Drugi programi SZB se izvajajo v celotnem spektru napotenih sil in v številnih svetovnih vojaških operacijah. Njihove takojšnje zahteve in izzivi so neposredno povezani s sedanjo in prihodnjo zaščito njihovih komunikacijskih sil, saj ta področja uporabe vključujejo balistično zaščito vozil, vojaka kot posodabljanje sistema in prispevajo k preživetju vojaške infrastrukture pred različnimi asimetričnimi grožnjami pogosto pojavljajo v regionalnih mirovnih operacijah.
Napredno oklepanje vozil, vojaških in vladnih objektov ter lokacij vojaškega osebja na frontah in v zadnjem delu bo koristilo le razpoložljivosti razporejenih zmogljivosti. Medtem ko so številne aplikacije izboljšave in nadgradnje obstoječih zmogljivosti in sistemov kot takih, na primer nove vrste dodatnih oklepov za bojna vozila za zaščito pred IED, so druge inovativne in sistemi prihodnje generacije.
Nemško podjetje IBD Deisenroth Engineering AG izdeluje visokotehnološki sistem za izboljšanje preživetja AMAP. To je vrsta strukturnih oklepnih rešitev, ki uporabljajo različne proizvodne metode in napredne materiale, vključno z zlitinami in kompoziti z visoko trdnostjo. Med njimi je AMAP-IED, ki združuje keramični oklep in tehnologijo oblog proti drobljenju, ki je na voljo kot modularni element in je zasnovan za povečanje zaščite vojaških vozil. IBD imenuje AMAP-IED naslednjo generacijo zaščitnega sistema in ga uvršča med zaščito pred drobci topniških granat kalibra do 155 mm ter ob obcestnih min in IED. AMAP-T je prozoren oklep, izdelan iz keramičnega stekla, za katerega podjetje opisuje, da ima vrhunsko preglednost in izjemno vzdržljivost, ki ustreza nivojem STANAG od 1 do 4.
Za zaščito strehe avtomobila poskrbita AMAP-R in AMAP-ADS, materiala, optimizirana za orožje, prva iz ultralahkih kompozitnih materialov, primernih za strešne oklepe vozil. Najbolj zanimiva oklepna rešitev je AMAP-S. Optimiziran za balistično zaščito in upravljanje podpisov, zmanjšuje podpis vojaških vozil, ko jih skenirajo izvidniški senzorji v vidnem, infrardečem, radarskem in akustičnem spektru. Ti materiali se lahko uporabljajo kot dopolnilo obstoječim ohišjem strojev, to pomeni, da jih je mogoče namestiti na nove modele ali stroje, ki so že v uporabi.
Odlični vzorci trakov senzorskih slojev SMART
Oddelek BAE ameriške korporacije ProTech ponuja vrsto strukturnih oklepnih rešitev, ki vključujejo več vrst neprebojnih ograj in oklepnih bojnih položajev, vključno z oklepnimi kabinami in stražnimi stolpi, mobilnimi varnostnimi ograjami in zaščitnimi sistemi, nameščenimi na vozilih za vojake stolpnega tipa. Stacionarne rešitve za strukturni oklep tega podjetja predstavljajo številni montažni oklepni borbeni položaji AFPS (oklepni borbeni položaji), ki so sposobni zaščititi pred naboji kalibra 9 mm - 12,7 mm. Druge rešitve AFPS podjetja ProTech vključujejo prenosne oklepne konstrukcije, optimizirane za varnost na obodu in kontrolnih točkah, zaščito vitalnega premoženja, varovalnico in mejne kontrolne točke.
ProTech proizvaja tudi modularne sisteme, ki jih je mogoče oblikovati v skladu s specifikacijami končnega uporabnika. Podobni sistemi, ki temeljijo na prenosnih oklepnih kontejnerjih proizvajalca EADS, so bili razviti v sodelovanju s KMW po pogodbi z nemško zvezno agencijo za javna naročila za obrambo. Oklepni kontejnerski sistem TransProtec, ki lahko sprejme 18 ljudi, vključno z opremo, je optimiziran za zaščito kopenskih sil pred napadi IED, ostrostrelskim ognjem, geleri, minami in orožjem za množično uničevanje, trenutno pa je v uporabi pri danski in nemški vojski. slednji se sistem imenuje MuConPers (univerzalni zabojnik za prevoz ljudi).
Plasan North America, oddelek izraelskega podjetja Plasan Sasa, je prav tako razvil rešitve za strukturne oklepe po večmilijonski pogodbi z obrambnim ministrstvom ZDA za zaščito novih vozil MRAP. V skladu s pogodbo je Plasan glavni izvajalec skupnega proizvodnega programa z družbo BAE Systems kot podizvajalec za dobavo rezervacijskih sistemov za stroje Oshkosh M-ATV, ki večinoma delajo v Afganistanu po pogodbi z ameriškim poveljstvom TACOM. vojsko. Plasan je vodilni v svetu pri oblikovanju komplementarnih oklepnih sistemov in sistemov za zaščito pred eksplozijo za zaščito taktičnih vozil na vojaških in civilnih območjih.
Napredni sistemi zaščite vojakov spadajo na področje uporabe strukturne zaščite in vključujejo mehanske bojne eksoskelete. Obljubljajo, da bodo imeli pomemben vpliv na bojne operacije na kopnem, če bodo takšni sistemi v celoti izkoristili svoj potencial. V Združenih državah je trenutno odprtih več pomembnih pobud DOD in programov za razvoj tehnologije v zasebnem sektorju. Eden od teh programov izvaja Natick Labs raziskovalno središče za razvoj vojakov ameriške vojske v skladu s konceptom bojevnika prihodnosti, ki vozniku zagotavlja popolnoma integriran sistem, ki vključuje šest glavnih podsistemov. NSRDEC (MIT's ISN - Soldier Nanotechnologies) in Soldier System Integration Lab (SSIL) prav tako delata na teh programih. Končni cilj SSIL je razviti tisto, kar SSIL imenuje bojna obleka 21. stoletja, ki združuje visokotehnološke zmogljivosti z majhno težo..
Laboratorij za robotiko in človeški inženiring Berkeley (BLEEX) je razvil prototip samohodnega eksoskeleta, sestavljenega iz dveh antropomorfnih pogonskih nog, pogonskega sistema in okvirja nahrbtnika, na katerem je različen tovor. Eksoskelet omogoča uporabniku - ali "pilotu" - prenašanje izjemno težkih bremen, hkrati pa olajša hojo ter tek navzgor in navzdol po celotnem območju običajnega potovanja brez uporabe fizične sile s strani operaterja.
Pobuda Raytheon Sarcos je v teku v tovarni Raytheon v Salt Lake Cityju. Predstavlja bolj ambiciozno delo za razvoj vojaškega eksoskeleta, za katerega Raytheon trdi, da je v bistvu nosiv robot, ki povečuje moč, vzdržljivost in mobilnost uporabnika. Eksoskelet XOS, ki izvira iz prvotnega eksperimentalnega sistema, ki ga je razvil Sarcos, pilotu trenutno omogoča dvigovanje bremen do 200 kilogramov in izvajanje nalog z velikimi napori, kot je vzpenjanje po stopnicah in naklonih brez utrujenosti, zdaj pa je hidravlično gnano. stacionarni zunanji vir energije zase. Predstavljen je tudi program eksoskeleta Lockheed Martin HULC, ki je zasnovan tudi za prevoz 200 kilogramov tovora kadar koli in na katerem koli terenu, zasnovan pa je tako, da je popolnoma hidravličen in ne potrebuje zunanjega vira energije. Sistem HULC vključuje vgrajen mikroprocesor, povezan s senzorskimi vmesniki, kar omogoča eksoskeletu, da zazna namero pilota in se skupaj z njim premika. Sistem HULC je visoko modularen in omogoča hitro in učinkovito menjavo glavnih komponent na terenu ter je energetsko učinkovit, saj omogoča delovanje baterije med daljšimi misijami. Vendar je HULC, tako kot eksoskelet iz BLEEX -a, bolj zasnovan kot sistem za prenašanje tovora in ne kot nadomestitev naravnih fizičnih sposobnosti vojaka. Trenutno razvija HAL (Hybrid Assistive Limb) japonskega podjetja Cyberdyne iz Ibarakija, je celoten močan sistem, zasnovan za povečanje telesne moči osebe od dva do 10 -krat. Kljub pojavu "Iron Man" ostaja vprašljiva njegova prilagodljivost prihodnjim vojaškim nalogam.
Nadaljnja dejanja
Če povzamemo, lahko pomembno nalogo za SZB na splošno opredelimo kot zmanjšanje ranljivosti za sovražna dejanja, zlasti balistične napade, za katere mnogi, če ne celo vsi tradicionalni materiali trenutno ne zagotavljajo ustrezne ravni zaščite čet.
Combat pogosto uči poveljnike ostrih lekcij, ki so se v preteklosti zdele očitne. Ena najtežjih borilnih lekcij danes je neustreznost zaščite oklepa za improvizirane grožnje, ki vključujejo samomorilske napade na vojaške in civilne cilje ter napade IED na transportno in gledališko osebje. Stare navade, zlasti vojaške, še posebej težko odmrejo. Toda v preteklosti te navade ponavadi izginejo pod pritiskom boja, kot so francoska konjenica proti angleškim lokom med stoletno vojno ali neprimernost iraških oklepnih vozil v sovjetskem slogu za napade iz natančno vodenega streliva in naprednejših MBT v zalivu Vojna.
Hitro odzivanje na izzive in ustrezne protiukrepe je ključ do vojaškega uspeha in varnostne stabilnosti. Če torej, ko gre za zaščito čet, jemljejo resno in so glavno obrambno vprašanje v tej preobrazilni dobi prestrukturiranja oblasti, bi morala strukturna zaščita in SZB, ki uporablja to tehnologijo, postati prednostna naloga za obrambo in raziskave in razvoj za vse vojaške voditelje. Današnje asimetrične grožnje vojaški in civilni infrastrukturi ter asimetrični boji v regionalnih bojnih operacijah vplivajo na razvoj obrambne politike ter oblikovanje sistemov in nabavo po vsem svetu. Tako bi moralo biti v predvidljivi prihodnosti.
Na takšne oklepne vojaške sisteme so gledali predvsem kot na dopolnitev drugih prednostnih rešitev in ne kot na sestavni del mnogih in večine bojnih sistemov. Toda vse se spreminja. Zaščitni in oklepni sistemi predstavljajo velik potencial in povečujejo zmogljivosti v operacijah 21. stoletja. Njihova uporaba se bo razširila in postala standard za mnoge, če ne celo za večino obrambnih sistemov na vseh ravneh.
