现代装甲车辆的反地雷保护 - 解决方案和实施例子
整个过程相对较短 故事 地面部队的装甲车大约有一百年,敌对行为的性质已经改变了好几次。 这些变化具有重要性 - 从“阵地”到“机动”战争,再到地方冲突和反恐行动。 所谓的敌对行动的性质对军事装备的要求形成具有决定性作用;因此,装甲车辆基本属性(BTT)的排名也发生了变化。 “火力 - 保护 - 移动性”的经典组合已经反复更新,并辅以新组件。 目前,已经确立了保护优先的观点。
反装甲车辆的命名和能力的显着扩展使其生存能力成为执行战斗任务的必要条件。 确保活力,并在狭义的意义上 - 保护BTT,是基于综合方法。 对于所有可能的现代威胁,没有通用的保护手段,因此,各种保护系统安装在相互补充的装甲车辆的物体上。 迄今为止,已经创建了数十种设计,系统和保护系统,从传统装甲到主动保护系统。 在这些条件下,确定复杂保护的最佳组成是最重要的任务之一,其解决方案在很大程度上决定了所开发机器的完美性。
整合防护设备的任务的解决方案是基于对预期使用条件中的潜在威胁的分析。 在这里,有必要再次回到这样一个事实,即与第二次世界大战相比,敌对行动的性质以及因此“代表性的反坦克装备”发生了巨大变化。 目前对于装甲车来说最危险的是两个相反的,无论是在技术水平还是在应用方法方面,车辆组都是高度准确的。 武器 (WTO)一方面是近战和地雷的手段。 如果世界贸易组织的使用对于高度发达的国家来说是典型的,并且通常会导致对敌方装甲车辆的销毁相当快速的结果,那么来自各种武装编队的地雷,简易爆炸装置(IEDs)和手持式反坦克榴弹发射器的最广泛使用是持久的。 从这个意义上说,美国在伊拉克和阿富汗的作战行动的经验非常具有指示性。 考虑到现代条件最具特色的地方冲突,应该认识到地雷和近战武器对装甲车来说是最危险的。
目前存在的地雷和简易爆炸装置所构成的威胁程度,可以通过关于各种武装冲突中美国军事装备损失的一般数据得到充分说明(表1)。
表1
对损失动态的分析使得有可能明确指出装甲车辆综合保护的排雷行动部分今天特别重要。 提供地雷保护已成为现代军用机器开发人员面临的主要问题之一。
为了确定确保保护的方法,首先应评估最可能的威胁的特征 - 使用的地雷和爆炸装置的类型和功率。 目前,已经建立了大量有效的反坦克地雷,包括在行动原则方面。 它们可以配备推式保险丝和多通道传感器 - 磁力,地震,声学等。作战单元既可以是最简单的高爆炸弹,也可以是“震动核心”类型的醒目元素,具有高穿甲能力。
有关军事冲突的特征并不意味着敌人拥有“高科技”地雷。 经验表明,在大多数情况下,使用无线电控制或接触式保险丝的高爆炸作用的地雷,更常见的是简易爆炸装置。 图1显示了具有最简单类型保险丝的简易爆炸装置的示例。
大米1。 带推式保险丝的简易爆炸装置
最近,在伊拉克和阿富汗,记录了使用具有“震动核心”类型的醒目元素的简易爆炸装置的情况。 这种装置的出现是对装甲车辆增加的防雷保护的响应。 尽管出于可以理解的原因,不可能用“即兴装置”制造高质量和高效率的累积装置,但是,这种IED的穿甲能力高达40 mm钢。 这足以实现可靠的失败轻型装甲技术。
使用过的地雷和简易爆炸装置的威力在很大程度上取决于某些爆炸物(BB)的可用性,以及它们铺设的可能性。 通常,简易爆炸装置是在工业炸药的基础上制造的,工业炸药在相同功率下具有比“战斗”炸药更大的重量和体积。 这种笨重的IED的隐藏标签的复杂性限制了它们的功率。 表2给出了通过总结近年来美国作战行动经验而获得的具有各种滑车等效物的地雷和简易爆炸装置使用频率的数据。
表2
对所提供数据的分析表明,在我们这个时代使用的爆炸装置中有一半以上具有TNT当量6 ... 8 kg。 这个范围应该被认为是最可能的,因此也是最危险的。
从病变的性质来看,在汽车底部和车轮(轨道)下面存在各种类型的破坏。 这些病例的特征性病变如图2所示。 在底部爆炸的情况下,船体的完整性和船员的破坏很可能是由于动态载荷超过最大允许值以及由于冲击波和碎片流的影响。 当车轮下方爆炸时,机器的机动性通常会丢失,但机组人员破坏的主要因素只是动态载荷。
图2。 人物在底部和车轮下方的爆破下击败装甲车辆
提供装甲车辆的地雷保护的方法主要取决于保护机组人员的要求,其次仅取决于保持车辆可操作性的要求。
通过减少对该设备及其连接点的冲击载荷,可以保持内部设备的性能以及技术作战能力。 在这方面最关键的是安装在机器底部或在破坏期间底部的最大可能动态偏转内的部件和组件。 应尽可能减少到底部的设备连接点的数量,并且这些节点本身应具有能量吸收元件以减少动态负载。 在每种情况下,附着点的设计都是原始的。 同时,从底部结构的角度来看,为了确保设备的可操作性,必须减小动态偏转(增加刚度)并确保最大可能减少传递到内部设备的连接点的动态载荷。
在某些条件下可以确保保持船员的表现。
第一个条件是最小化在船员座椅的连接点或着陆力的爆破期间传递的动态载荷。 在将座椅直接安装在机器底部的情况下,几乎所有传递给该底部的能量都将传递到其连接点,因此需要非常有效的椅子能量吸收单元。 重要的是,在高功率电荷下提供保护变得令人怀疑。
当将座椅安装到壳体的侧面或顶部时,局部“爆炸性”变形区域不会延伸,只有作为整体应用于机器主体的那部分动态载荷被传递到连接点。 考虑到所考虑的机器的相当大的质量,以及由于结构的局部变形而存在诸如悬架弹性和部分能量吸收的因素,传递到船体的侧面和顶部的加速度将相对较小。
保持机组工作能力的第二个条件是,如在内部设备的情况下,在最大动态偏转时消除与底部的接触。 通过在可居住隔间的底部和地板之间提供必要的间隙,可以纯粹建设性地实现这种条件。 增加底部的刚度导致该必要间隙的减小。 因此,通过固定在远离可能施加爆炸载荷的区域的特殊减震座椅以及在最大动态偏转下排除机组与底部的接触来提供机组人员的性能。
这些提供地雷保护方法的综合实施的一个例子是相对较新的装甲车MRAP(防雷伏击保护 - 免受破坏和伏击袭击),这些装置增加了对爆炸装置和小型武器射击的抵抗力。 有必要对美国所展示的高效率表示敬意,为此组织了向伊拉克和阿富汗开发和供应大量类似汽车的活动。 这项任务分配给了相当多的公司 - Force Protection,BAE Systems,Armor Holdings,Oshkosh Trucks / Ceradyne,Navistar International等。这预先确定了MRAP车队的重大分离,但允许他们在短时间内以所需数量交付。
在这些公司的汽车上提供矿山保护的方法的一般特征是船体下部的合理V形,通过使用厚钢板来增加底部强度以及强制使用特殊的能量吸收座椅。 仅为可居住模块提供保护。 “外部”的所有东西,包括发动机舱,都没有任何保护,或者受到很好的保护。 此功能使您能够承受相当强大的IED的破坏,因为“外部”隔室和组件易于破坏,同时最大限度地减少对可居住模块的影响传输(图3)。 类似的解决方案正在重型机器上实施,例如,Universal Engineering的Ranger和轻型机器,包括IVECO 65E19WM。 在质量有限的条件下具有明显的合理性,这种技术解决方案仍然不能提供高生存性和相对较弱的爆炸装置以及子弹炮弹的移动性。
简单可靠,但在质量方面不是最合理的,是使用重型钢来保护底部。 具有能量吸收元件的较轻的底部结构,例如六边形或矩形管状部件,暂时使用非常有限。
图。 3当汽车在矿井中爆炸时,车轮,动力装置和室外设备与可居住车厢分离
照片由关注“拖拉机植物”提供
照片由关注“拖拉机植物”提供
在俄罗斯开发的“Typhoon”系列汽车(图4)也属于MRAP级别。 实际上,所有目前已知的用于确保防雷的技术解决方案都在这一系列车辆中实施:
- V形底部,
- 可居住隔间的多层底部,反矿井,
- 弹性元件内部地板,
- 船员位置距离最可能爆炸的地方最远的距离,
- 保护免受直接武器影响的集合体和系统,
- 能量吸收座椅,安全带和头枕。
图。 4 Typhoon系列轿车具有高防雷性能。
关于台风家庭的工作是合作的一个例子,也是解决确保一般安全和特别是反地雷抵抗问题的综合方法。 乌拉尔汽车厂开发的用于保护车辆的首席开发商是OAO NII Steel。 EurotechPlast OJSC开发了驾驶室和功能模块以及能量吸收座椅的整体配置和布局。 为了对爆炸对汽车设计的影响进行数值模拟,Sarov工程中心有限责任公司的专家参与其中。
目前开发地雷保护的方法包括几个阶段。 在第一阶段,进行爆炸产品对吃水设计影响的数值模拟。 此外,澄清了底部矿用托盘的外部配置和整体设计,并测试了它们的结构。 结构的测试也首先通过数值方法进行,然后在具有真实破坏的碎片上进行测试。
图5显示了爆炸对NII Steel制造的各种抗矿结构结构的影响的数值模拟实例,作为新产品工作的一部分。 在完成机器的详细设计之后,对其爆炸的各种版本进行建模。
图6显示了由Sarovsky工程中心执行的台风汽车破坏的数值模拟结果。 根据计算结果,进行了必要的改进,其结果已经通过真实的拆除试验得到验证。 这种多阶段开发使得在设计的各个阶段评估技术解决方案的正确性成为可能,并且通常可以降低建设性错误的风险并选择最合理的解决方案。
图。 5图片中各种保护结构的变形状态在数值模拟中对爆炸的影响
图。 6汽车“台风”爆炸数值模拟中的压力分布图
现代机器的一个共同特点是大多数系统的模块化,包括保护系统。 这使您可以使新机器适应预期的使用条件,相反,在没有任何威胁的情况下,可以避免不必要的成本。 关于地雷保护,这种模块化使我们能够快速响应使用过的爆炸装置的类型和容量的可能变化,并有效地解决以最小成本保护现代装甲车辆的主要问题之一。
因此,可以对所考虑的问题得出以下结论:
- 在当今最典型的地方冲突中,装甲车最严重的威胁之一是地雷和简易爆炸装置,占设备损失的一半以上;
- 为了确保装甲车辆的高防雷能力,需要采用综合方法,包括布局和设计,“电路”解决方案,以及特殊设备的使用,特别是吸收能量的船员座椅;
- 已经建立了具有高防雷装甲车辆的样本并在现代冲突中积极使用,这样可以分析其战斗使用的经验并找出进一步改进其设计的方法。
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