V razmeroma kratki zgodovini oklepnih vozil (BTT) kopenskih sil, ki je stara približno sto let, se je narava sovražnosti večkrat spreminjala. Te spremembe so bile kardinalne narave - od "pozicijske" do "mobilne" vojne in nadalje do lokalnih konfliktov in protiterorističnih operacij. Narava predlaganih vojaških operacij je odločilna pri oblikovanju zahtev za vojaško opremo. V skladu s tem se je spremenila tudi razvrstitev glavnih lastnosti BTT. Klasična kombinacija "ognjena moč - obramba - mobilnost" je bila večkrat posodobljena, dopolnjena z novimi sestavnimi deli. Trenutno je vzpostavljeno stališče, po katerem ima prednost varnost.
Z občutno razširitvijo dosega in zmogljivosti protikrilnih vozil (BTT) je bila njegova preživetje najpomembnejši pogoj za izpolnitev bojne naloge. Zagotavljanje preživetja in (v ožjem smislu) zaščita BTT temelji na celostnem pristopu. Univerzalnih sredstev za zaščito pred vsemi možnimi sodobnimi grožnjami ne more biti, zato so na objektih BTT nameščeni različni zaščitni sistemi, ki se medsebojno dopolnjujejo. Do danes je bilo ustvarjenih na desetine struktur, sistemov in kompleksov za zaščitne namene, od tradicionalnih oklepov do sistemov aktivne zaščite. V teh razmerah je oblikovanje optimalne sestave kompleksne zaščite ena najpomembnejših nalog, katere rešitev v veliki meri določa popolnost razvitega stroja.
Rešitev problema integracije zaščitnih sredstev temelji na analizi potencialnih groženj v predvidenih pogojih uporabe. In tu se je treba vrniti k dejstvu, da je narava sovražnosti in posledično "reprezentativna oprema protitankovskega orožja"
v primerjavi, recimo, z drugo svetovno vojno. Trenutno sta za BTT najbolj nevarni dve nasprotni (tako glede tehnološke ravni kot načina uporabe) skupine sredstev - natančno orožje (STO) na eni strani ter orožje in mine v bližnjem boju na drugi. Če je uporaba STO značilna za visoko razvite države in praviloma vodi do dokaj hitrih rezultatov pri uničenju sovražnikovih oklepnih vozil, potem je široka uporaba min, improviziranih eksplozivnih naprav (SBU) in ročnih protipožarnih sredstev izstrelki tankovskih granat različnih oboroženih formacij so dolgoročne narave. Izkušnje ameriških vojaških operacij v Iraku in Afganistanu so v tem smislu zelo okvirne. Glede na to, da so takšni lokalni konflikti najbolj značilni za sodobne razmere, je treba priznati, da so za BTT najnevarnejše mine in orožje.
Stopnjo grožnje, ki jo predstavljajo mine in improvizirane eksplozivne naprave, dobro ponazarjajo posplošeni podatki o izgubah opreme ameriške vojske v različnih oboroženih spopadih (tabela 1).
Analiza dinamike izgub nam omogoča, da nedvoumno trdimo, da je sestavni del kompleksne zaščite oklepnih vozil za razminiranje danes še posebej pomemben. Zagotavljanje zaščite pred minami je postalo eden glavnih problemov, s katerimi se soočajo razvijalci sodobnih vojaških vozil.
Za določitev načinov zagotavljanja zaščite je treba najprej oceniti značilnosti najverjetnejših groženj - vrsto in moč uporabljenih min in eksplozivnih naprav. Trenutno je bilo ustvarjenih veliko število učinkovitih protitankovskih min, ki se med drugim razlikujejo po načelu delovanja. Lahko so opremljeni z varovalkami za pritisk in večkanalnimi senzorji-magnetometričnimi, potresnimi, zvočnimi itd. sposobnost prebadanja.
Posebnosti obravnavanih vojaških spopadov ne pomenijo prisotnosti "visokotehnoloških" min v sovražnikovi lasti. Izkušnje kažejo, da se v večini primerov uporabljajo mine in pogosteje SBU visokoeksplozivnega delovanja z radijsko vodenimi ali kontaktnimi varovalkami. Primer improvizirane eksplozivne naprave s preprosto potisno varovalko je prikazan na sl. 1.
Tabela 1
V zadnjem času so v Iraku in Afganistanu bili primeri uporabe improviziranih eksplozivnih naprav z udarnimi elementi tipa "udarno jedro". Pojav takšnih naprav je odziv na povečanje zaščite pred mine BTT. Čeprav je iz očitnih razlogov nemogoče izdelati visokokakovosten in zelo učinkovit kumulativni sklop z "improviziranimi sredstvi", pa je sposobnost oklepnosti takšnih SBU do 40 mm jekla. To je dovolj za zanesljivo premagovanje lahko oklepnih vozil.
Moč uporabljenih min in SBU je v veliki meri odvisna od razpoložljivosti določenih eksplozivov (eksplozivov), pa tudi od možnosti njihovega polaganja. IED so praviloma narejeni na osnovi industrijskih eksplozivov, ki imajo pri isti moči veliko večjo težo in prostornino kot "bojni" eksplozivi. Težave pri skritem postavljanju tako obsežnih IED omejujejo njihovo moč. Podatki o pogostosti uporabe min in IED z različnimi ekvivalenti TNT, pridobljeni zaradi posploševanja izkušenj ameriških vojaških operacij v zadnjih letih, so podani v tabeli. 2.
tabela 2
Analiza predstavljenih podatkov kaže, da ima več kot polovica eksplozivnih naprav, ki se uporabljajo v našem času, TNT ekvivalenta 6-8 kg. To območje je treba priznati kot najverjetnejšega in zato tudi najnevarnejšega.
Z vidika narave poraza obstajajo vrste peskanja pod dnom avtomobila in pod kolesom (gosenica). Tipični primeri lezij v teh primerih so prikazani na sl. 2. V primeru eksplozij pod dnom je zelo verjetno, da celovitost (prelom) trupa in uničenje posadke zaradi dinamičnih obremenitev presegajo največje dovoljene obremenitve in zaradi udarca udarnega vala in razdrobljenosti pretok je zelo verjeten. Pri eksplozijah koles se praviloma izgubi mobilnost vozila, vendar je glavni dejavnik, ki vpliva na posadko, le dinamične obremenitve.
Slika 1. Improvizirana eksplozivna naprava s potisno varovalko
Pristopi k zagotavljanju minske zaščite BTT so v prvi vrsti določeni z zahtevami za zaščito posadke in šele drugič - z zahtevami za vzdrževanje operativnosti vozila.
Ohranitev delovanja notranje opreme in posledično tehnične bojne sposobnosti je mogoče zagotoviti z zmanjšanjem udarnih obremenitev te opreme in njenih pritrdilnih mest. Večina
pri tem so kritični sestavni deli in sklopi, pritrjeni na dno stroja ali znotraj največjega možnega dinamičnega odklona dna med peskanjem. Število točk pritrditve opreme na dno je treba čim bolj zmanjšati, ta vozlišča pa morajo imeti elemente, ki absorbirajo energijo in zmanjšujejo dinamične obremenitve. V vsakem primeru je zasnova pritrdilnih točk izvirna. Hkrati je z vidika zasnove dna za zagotovitev delovanja opreme potrebno zmanjšati dinamični odklon (povečati togost) in zagotoviti največje možno zmanjšanje dinamičnih obremenitev, ki se prenašajo na pritrdilne točke notranje opreme.
Vzdrževanje posadke je mogoče doseči, če so izpolnjeni številni pogoji.
Prvi pogoj je zmanjšati dinamične obremenitve, ki se med detonacijo prenašajo na pritrdilne točke posadke ali sedežev čete. Če so sedeži pritrjeni neposredno na dno avtomobila, se bo skoraj vsa energija, prenesena na ta del dna, prenesla na njihove pritrdilne točke, zato
potrebni so izjemno učinkoviti sklopi sedežev, ki absorbirajo energijo. Pomembno je, da postane zaščita pri visoki polnilni moči vprašljiva.
Ko so sedeži pritrjeni na stranice ali streho trupa, kjer se območje lokalnih "eksplozivnih" deformacij ne razteza, se le tisti del dinamične obremenitve, ki se porazdeli na karoserijo avtomobila kot celoto, prenese na pritrdilne točke. Glede na veliko maso bojnih vozil ter prisotnost dejavnikov, kot sta elastičnost vzmetenja in delna absorpcija energije zaradi lokalne deformacije konstrukcije, bodo pospeški, ki se prenašajo na stranice in streho trupa, razmeroma majhni.
Drugi pogoj za ohranitev delovne zmogljivosti posadke je (tako kot pri notranji opremi) izključitev stika z dnom pri največjem dinamičnem odklonu. To je mogoče doseči izključno konstruktivno - s pridobitvijo potrebne razdalje med dnom in tlemi bivalnega prostora. Povečanje togosti dna vodi do zmanjšanja te zahtevane zračnosti. Tako je zmogljivost posadke zagotovljena s posebnimi sedeži, ki blažijo udarce, pritrjenimi na mestih daleč od območij možne uporabe eksplozivne obremenitve, pa tudi z odpravljanjem stika posadke z dnom pri največjem dinamičnem odklonu.
Primer celostnega izvajanja teh pristopov k zaščiti proti minam je razmeroma nedavno nastajajoči razred oklepnih vozil MRAP (Mine Resistance Ambush Protected), ki imajo povečano odpornost proti eksplozivnim napravam in streljanju s strelnim orožjem (slika 3) …
Slika 2. Narava poraza oklepnih vozil pri spodkopavanju pod dnom in pod kolesom
Pokloniti se moramo najvišji učinkovitosti, ki so jo pokazale ZDA, s katerimi so organizirali razvoj in dobavo velikih količin takšnih strojev Iraku in Afganistanu. Ta naloga je bila zaupana precej velikemu številu podjetij - Force Protection, BAE Systems, Armor Holdings, Oshkosh Trucks / Ceradyne, Navistar International itd. To je vnaprej določilo znatno zmanjšanje flote MRAR, hkrati pa je omogočilo v kratkem času jih dostavite v zahtevanih količinah.
Skupne značilnosti pristopa k zagotavljanju zaščite pred minami na avtomobilih teh podjetij so racionalna oblika spodnjega dela trupa v obliki črke V, povečana trdnost dna zaradi uporabe debelih jeklenih oklepnih plošč in obvezna uporaba posebni sedeži, ki absorbirajo energijo. Zaščita je zagotovljena samo za bivalni modul. Vse, kar je "zunaj", vključno z motornim prostorom, bodisi sploh nima zaščite, bodisi je slabo zaščiteno. Ta funkcija omogoča, da prenese spodkopavanje
dovolj močni IED -ji zaradi enostavnega uničenja "zunanjih" predelkov in sklopov z zmanjšanjem prenosa vpliva na bivalni modul (slika 4). Podobne rešitve se izvajajo tako na težkih strojih, na primer Ranger iz Universal Engineering (Slika 5) in na luči, vključno z IVECO 65E19WM. Z očitno racionalnostjo v razmerah omejene mase ta tehnična rešitev še vedno ne zagotavlja visoke preživetja in ohranitve mobilnosti z razmeroma šibkimi eksplozivnimi napravami, pa tudi streljanja.
Riž. 3. Oklepna vozila razreda MRAP (zaščitena pred minami odporna zaseda) imajo povečano odpornost proti eksplozivnim napravam in streljanju z osebnim orožjem
Riž. 4. Odstranitev koles, elektrarne in zunanje opreme iz prostora za posadko, ko avto razstreli mina
Riž. 5. Težka oklepna vozila družine Ranger Universal Engineering
Riž. 6 Vozilo družine Typhoon s povečano stopnjo odpornosti na mine
Enostavna in zanesljiva, vendar ne najbolj racionalna z vidika teže je uporaba težkega jeklenega jekla za zaščito dna. Lažje konstrukcije dna z elementi, ki absorbirajo energijo (na primer šesterokotni ali pravokotni cevasti deli), se še vedno uporabljajo zelo omejeno.
Tudi avtomobili družine Typhoon (slika 6), razviti v Rusiji, spadajo v razred MRAP. V tej družini vozil se izvajajo skoraj vse trenutno znane tehnične rešitve za zagotavljanje zaščite pred mine:
- dno v obliki črke V, - večplastno dno prostora za posadko, rudnik
- notranja tla na elastičnih elementih, - lokacija posadke na največji možni razdalji od najverjetnejšega mesta eksplozije, - enote in sistemi, zaščiteni pred neposrednim vplivom orožja, - sedeži, ki absorbirajo energijo z varnostnimi pasovi in nasloni za glavo.
Delo o družini Typhoon je primer sodelovanja in celostnega pristopa k reševanju problema zagotavljanja varnosti na splošno in zlasti odpornosti proti minam. Vodilni razvijalec zaščite avtomobilov, ki ga je ustvarila Uralska avtomobilska tovarna, je OAO NII Stali. Razvoj splošne konfiguracije in postavitve kabin, funkcionalnih modulov ter sedežev, ki absorbirajo energijo, je izvedlo JSC "Evrotechplast". Za numerično simulacijo vpliva eksplozije na konstrukcijo vozila so bili vključeni strokovnjaki Sarov Engineering Center LLC.
Sedanji pristop k oblikovanju zaščite pred mine vključuje več stopenj. Na prvi stopnji se izvede numerično modeliranje vpliva eksplozijskih produktov na skicirano zasnovo. Nadalje se razčisti zunanja konfiguracija in splošna zasnova spodnjih, proti minskih palet in razdela se njihova struktura (razvoj konstrukcij se izvede tudi najprej z numeričnimi metodami, nato pa se na drobcih preizkusi z resnično detonacijo).
Na sl. 7 prikazuje primere numeričnega modeliranja vpliva eksplozije na različne strukture struktur za razminiranje, ki jih je izvedlo JSC "Raziskovalni inštitut za jeklo" v okviru dela na novih izdelkih. Po zaključku podrobne zasnove stroja se simulirajo različne možnosti njegovega spodkopavanja.
Na sl. 8 prikazuje rezultate numeričnih simulacij detonacije vozila Typhoon, ki jih je izvedlo Sarov Engineering Center LLC. Na podlagi rezultatov izračunov so narejene potrebne spremembe, katerih rezultati so že preverjeni z dejanskimi detonacijskimi preskusi. Ta večstopenjski pristop omogoča oceno pravilnosti tehničnih rešitev na različnih stopnjah načrtovanja in na splošno zmanjšanje tveganja napak pri načrtovanju ter izbiro najbolj racionalne rešitve.
Riž. 7 Slike deformiranega stanja različnih zaščitnih struktur pri numerični simulaciji vpliva eksplozije
Riž. 8 Slika porazdelitve tlaka v numerični simulaciji eksplozije avtomobila "Tajfun"
Skupna značilnost sodobnih oklepnih vozil, ki nastajajo, je modularnost večine sistemov, vključno z zaščitnimi. To omogoča prilagajanje novih vzorcev BTT predvidenim pogojem uporabe in obratno, če ni groženj, da se prepreči neupravičeno
stroški. V zvezi z zaščito proti minam takšna modularnost omogoča hiter odziv na možne spremembe vrst in moči uporabljenih eksplozivnih naprav ter učinkovito reševanje enega glavnih problemov zaščite sodobnih oklepnih vozil z minimalnimi stroški.
Tako lahko glede obravnavane težave pridemo do naslednjih zaključkov:
- ena najresnejših groženj za oklepna vozila v najbolj tipičnih lokalnih spopadih danes so mine in IED, ki predstavljajo več kot polovico izgub opreme;
- za zagotovitev visoke zaščite BTT od min je potreben celosten pristop, ki vključuje postavitev in zasnovo, rešitve "vezja", pa tudi uporabo posebne opreme, zlasti sedežev posadke, ki absorbirajo energijo;
- Modeli BTT z visoko zaščito proti mine so že ustvarjeni in se aktivno uporabljajo v sodobnih konfliktih, kar omogoča analizo izkušenj njihove bojne uporabe in določitev načinov za nadaljnje izboljšanje njihove zasnove.
