军事评论

响应爆炸技术:反应式底部系统抵消了IED

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在15-kg IED(左)爆炸后,在路虎发现车上安装了由低碳钢制成的6-mm底板的变形。 您可以看到从驾驶员和前排乘客后面安装的反充电“烟囱”释放的燃气



最近阿富汗和伊拉克的不对称冲突表明,埋葬的简易爆炸装置(IED)是攻击盟军的首选手段,数量超过技术优势。

使用简易爆炸装置攻击轻型和重型装甲车,导致车辆保护系统的设计者与攻击者(称为反叛者)之间展开了相互斗争。 前者通常使用沉重的解决方案来更好地保护自己的车辆,而后者则使用越来越大的费用。 这表明一个简单的结论:即使车辆的装甲和设计能够承受爆炸装药产生的合力,但坐在里面的人也不大可能承受这些力的冲击。 为此,英国公司Advanced Blast&Ballistic Systems(ABBS)正在开发一种主动保护装置,以防御简易爆炸装置和地雷,即使车辆受到重大损坏,也至少可使乘客幸免于此类袭击。

支持这项技术的概念首先由ABBS主任罗杰·斯洛曼在今年4月2008爆破测试期间观看了该机器的高速视频后确定。 观看视频时,您可以看到初始冲击波以大约1 - 2毫秒的速度通过机器,尽管在机器两侧清晰可见气态产物和土壤释放之前机器没有明显移动。 这种情况仅在电荷爆炸后的8毫秒内发生。 他的结论是,初始冲击波对机器的整体运动几乎没有影响,事实上,爆炸物分解产物的准静压和土壤喷射的组合使汽车向上移动。

8毫秒的行驶延迟开辟了使用主动系统的可能性,该主动系统可以减少或抵消汽车的向上加速。 私营企业Sloman&Associates Ltd进行了初步实验,结果证实了该想法是可行的。 尽管这样的系统是可行的,但它必须应对功率变化的爆炸,并根据暴露的持续时间和总脉冲来区分它们。 为了抵消所有这些选择,已开发的系统必须调整响应影响及其持续时间。

应该注意的是,加速度主动衰减系统的应用以前被认为是不切实际的,因此爆炸波的影响和作用时间被评定为太极端和太快。 这是否与假设初始冲击波和相应的反射压力是机器加速的主要驱动因素有关是未知的。

在收集了他们之前测试结果的信息后,该公司向英国国防部提出申请,要求为此次研发提供初始资金。 国防部同意研究这一概念,大部分工作部分由国防科学技术实验室(DSTL)及其科学技术中心提供预订和保护。 在分配资金后,公司改进了其概念,产生了主动保护系统的两个原则:VGAM(车辆全球加速减缓 - 缓解车辆的整体加速)和VAFS(车辆装甲地板稳定 - 车辆装甲底部的稳定)。

响应爆炸技术:反应式底部系统抵消了IED
来自高速数码相机的两帧带有被动测试记录。 在左边大约2毫秒,在充电爆炸后右边633毫秒,在右图中你可以看到机器的最大折腾,到达3,5仪表



两帧高速拍摄,采用被动测试录制。 在左边,大约4毫秒,在充电爆炸后的右边437毫秒,最大机器折腾是1,04仪表


发电

每个概念都使用某种类型的电源; 它可能是一个等效于大炮或火箭发动机的装置。 在第一种情况下,质量从管道高速喷射,射击期间产生的反冲力作用在安装该装置的机器上。 这样的设备可以工作几毫秒并产生持续数十毫秒的力值; 产生的力的确切数值取决于电荷(质量和类型)和喷射质量。

尽管力/时间曲线很短,但是仍然可以使用各种装置来增加周期或调整响应。 然而,产生冲动的最有效的方法是特殊的火箭发动机。 点火特性,推力水平和发动机运行时间经过专门调整,以提供快速点火并获得适当的推力/时间曲线; 每个发动机的推进时间达到250毫秒。 基于火箭发动机的系统适用于从20到500毫秒的事件,并且像质量喷射/回滚原理一样,可以使用多个装置来覆盖不同的爆炸水平和时间跨度。 在所有可能的情况下,可以使用这两种类型的曝光源的组合,原因在本文后面会有所解释。

VGAM概念的应用完全消除了整个机器的加速。 VGAM系统使用安装在机器上表面(或从机器上表面排出气体)的几个“策略性”放置的发动机。 根据连接到高性能信号处理系统的一组压力和运动传感器的数据激活电机。 启动的VCA的位置和大小将取决于哪个引擎将起作用以及哪个脉冲值; 点火序列由传感器产生并由处理器单元处理的信号的强度和时间控制。

据指出,VGAM概念具有一个相对简单的构造性解决方案,可以应用于目前正在使用的多种军用车辆。 对系统的要求是,机器必须在结构上足够坚固,以承受爆炸本身和反加速力。 尽管此系统可用于各种类型的车辆,但从SUV到主要战斗车辆 坦克通常,SUV和VIP汽车的装甲较轻,仅能抵抗小型爆炸装置,因此它们需要进行额外的改动才能承受较大IED的爆炸。

为了承受大型地雷,2-3级SUV机器需要增加底板和足够坚固的地板设计,以防止穿透并承受组合的VAFS / VGAM系统的反向脉冲。 这种创新的系统可以防止地板变形并减少总加速度,否则会严重伤害或杀死乘客。

VAFS概念的基础主要是减少机器地板的向上运动,但它也对整个机器的整体加速度有显着影响。 该概念使用所谓的“柱”:在轻型车辆中,例如SUV,一种,以及在重型车辆中,例如在装甲运兵车中,几个“柱”。 它们直接连接到底板或安装在底板上,底板通过负载分配结构连接到底板。

这些柱子包含发动机或作为机器顶部的支撑,它们沿着机器的纵向轴线对齐并穿过机舱空间以将气体转移通过汽车的顶部。 地板和底部不仅刚性连接,而且它们之间的空间填充有塌陷的能量吸收结构,例如泡沫金属或蜂窝状铝。 同样,该概念使用一组传感器为处理器单元提供数据。 当破坏IED并且在处理来自传感器的数据之后,相应数量的某种类型的发动机点燃,并且对机器的进一步影响取决于安装方法。 在第一种情况下,防止底板的运动主要由发动机提供,而在第二种情况下,底板在能量吸收结构的方向上向下移动并远离乘客,而底部向上弯曲并向上移动到可用的空间中,优选地不与汽车的内部地板接触。

后一种情况是优选的选择,因为如果地板向下移动消除了如果它们与地板接触或者以某种方式与地面连接则向上指向乘客的脚的直接力的冲动。 这种配置还可以防止与地板接触的任何松散物体(例如背包)的潜在致命速度向上移动。 武器,弹药等

具有V形船体的机器具有几个缺点,即VAFS技术可以在某种程度上达到平衡。 这种机器上的底板通常以非常锐的角度定位,这限制了可用的内部空间并增加了机器的高度和重心。 减少任何车辆的内部空间都会产生不利影响,特别是在车载人员中。 其次,通过增加车辆的高度,可以增加其轮廓,这是一个更大的目标。 最后,提升重心,从而增加在急转弯或在崎岖地形上移动时转动机器的可能性。 使用VAFS技术可以增加机器底板底部的角度,使其具有双角度轮廓。 改进的叶形轮廓减小了机器的高度和重心,这减小了轮廓和翻转的可能性。 它还允许您降低汽车的地板,并获得相同甚至更大的内部体积和高度。


VAFS技术展示了底板主动支撑结构的基本优势


斯洛曼先生谈到了有关所使用的火箭燃料的敏感性和系统的无意激活的系统安全问题。 考虑到发动机和质量喷射系统的特性,火箭燃料是一种常见的混合物,符合当前英国对不敏感弹药的要求。 质量喷射系统使用现有的商业广告,但与不敏感的弹药能源完全兼容。

为了减少对发动机活动部件的弹道效应并消除高温气体和高温火箭燃料的气态分解产物的渗透,为可居住的隔间选择了两种策略。 首先,系统的能量组件放置在地板和底板之间,以容纳所有排放的气体; 其次,更耐用的材料应用于喷气发动机壳体,以便它们能够承受弹道效应。

ABBS公司声明,在系统自发运行的情况下,结果取决于启动引擎的数量。 如果点燃单个发动机,它将强制降低机器的相应区域,同时由于其悬挂和重量对机器内部部件的影响最小。 在所有发动机同时运行的情况下,机器可以被相当于在VCA发生爆炸时阻止车辆向上移动所需的力的力量下降。 尽管产生的力与破坏简易爆炸装置的力相似,但是它们的方向相反,机器的悬架允许它们在相对较长的时间内“适应”。 在第二种情况下,如果乘客坐在防爆座椅上,即使悬架被压缩到最大值或超过其行程以使底部强力下沉到地面,也存在非常小的受伤风险。

在3月测试(2013年)期间,进行了三次测试。 在机器模型上进行了两项测试:一台发动机在主动模式下运行,另一台发动机处于被动状态,没有点火。

在第三个快速准备的测试中,经过改进的Land Rover Discovery配备了基本的15-mm低碳钢底板和一个VAFS / VGAM发动机。 所有测试均在类似于北约标准STANAG 4569的条件下进行,但使用由塑料六边形制成的6-kg薄饼,在不饱和砂中埋入(深度为100 mm),通常用于加速测试过程。


组合式VAFS / VGAM发动机专为轻型车辆和低离地间隙SUV而设计


在前两个测试中,使用了一个大型VAFS引擎和六个VGAM引擎; VAFS引擎安装在中心,VGAM引擎放在它周围。 这些发动机保持在由4-mm顶板和一系列底板(15 mm,10 mm和25 mm)组成的钢架中,框架的侧壁由两个钢制工字梁制成。 将多孔的能量吸收材料放置在上板和下板之间。 整个试验台安装在橡木原木上,悬挂在坑上方300 mm的高度,沙子放置在支架中心下方。 在使用汽车的测试中,以相同的方式将相同的电荷放置在凹坑中,底板的高度也是300 mm。 这次,充电安装在驾驶员和前排乘客座椅后面的中心线上。

在被动测试期间爆炸期间,支架升高到3,5仪表的高度,其直接在电荷上方的中心部分在爆炸后的28毫秒后达到0,5 m / s的峰值速度。 虽然多孔结构在10-20 mm上压缩,但厚底板的恒定变形为零,这表明存在一些弹性变形。

在主动测试中,通过爆炸将支架升高到1,04 m的高度,在7,7毫秒内达到结构中心附近的4,5 m / s的初始峰值速度。 底板从试验台的顶部移开并在其中心部分向下变形180 mm,而多孔结构的最小压缩不超过5 mm。

主动测试被认为是成功的,他表明初始加速率可以显着降低,整体冲动在很大程度上被中和。 事实上,测试没有按计划进行。 最初计划以慢动作顺序启动六个小型发动机以获得“力/时间”曲线,但随后决定同时启动所有发动机。 在测试之后,建议如果应用初始点火序列,那么可以完全消除一般加速度和由此产生的1,04 m。

在使用Land Rover Discovery汽车进行的第三次测试中,汽车的前部被抛到2仪表的峰值高度,而后部则投向1仪表。 底板在前脚凹槽的区域中被向上推并变形几乎150 mm,并且在后脚凹槽的区域中没有变形。 事实上,由于冲击波的直接冲击,车身没有受损; 由于船体的弹性变形,除了左侧两个掉落的窗户外,所有的眼镜都保持在原位。

该测试被认为是成功的,尽管发动机仅产生脉冲幅度的一半,持续时间是系统最终版本的一半。 正如预期的那样,最终版本将使用更强大的引擎或一组直径更小的引擎。

使用测试结果,该公司目前正在评估各种设计解决方案并进行其他测试,以获得有关特征的其他数据,以进一步阐明和确定结构的质量。 为了推广其产品并澄清所有具体要求,该公司目前正在与欧洲和美国的主要军事设备制造商进行磋商。 该公司还处于从投资者那里获得额外资金的阶段,以便将概念最终确定为全球的工业设计和营销技术。

该公司将美国,欧洲和中东市场视为潜在的销售市场,尽管它也面向印度和亚洲其他地区。 该公司并未将技术的使用仅限于军事领域,它还打算进入商业市场。
当被问及在2014预计从阿富汗撤军后该系统是否会在市场上有需求时,该公司回应说,尽管西方军队和北约部队可能认为简易爆炸装置是一种降低的,低优先级的威胁,但简易爆炸装置和地雷的使用不会消失。
从长远来看,IED和地雷的感知使用以及主动系统提供的优势意味着对这种系统的需求不太可能下降。 这种威胁的“长寿命”意味着需要澄清和商定这种系统的建设性标准,首先,它涉及北约标准STANAG。

为了保护知识产权,该公司在2008年度获得了产生和施加反作用力的基本概念的专利,以抵消冲击波的作用力。 除了这项主要专利外,该公司还拥有五到十项其他专利,描述了VAFS技术和详细的系统设计。 如有必要,目前的英国专利范围可以扩展到全球范围。 该公司目前正在寻找进一步全球技术覆盖的合作伙伴。

目前的情况是系统的所有基本概念都经过测试,所有特定的设计选项都可以满足任何合理的要求。 对于装甲车辆和军用部件的制造商而言,它仍然只是决定什么类型的保护以及他们希望在他们的基本机器设计中构建什么级别或者作为升级添加。

使用的材料:
简的国际防务评论
www.advanced-blast.com
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2 评论
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  1. 沃龙比特
    沃龙比特 25 March 2014 21:40
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    乌克兰工程师,尊重和尊重..技能
  2. 沃龙比特
    沃龙比特 25 March 2014 21:49
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    我不是在谈论Ani .....佩顿学院...更高。....自行火炮....伙计们。是的,您是某些事物中唯一的人.....