W ciągu stosunkowo krótkiej, liczącej około stu lat historii pojazdów opancerzonych (BTT) wojsk lądowych, charakter prowadzenia działań wojennych wielokrotnie się zmieniał. Zmiany te miały charakter kardynalny – od wojny „pozycyjnej” do „mobilnej”, a dalej do lokalnych konfliktów i operacji antyterrorystycznych. To właśnie charakter proponowanych operacji wojskowych decyduje o kształtowaniu wymagań dla sprzętu wojskowego. W związku z tym zmienił się również ranking głównych właściwości BTT. Klasyczna kombinacja „siła ognia – obrona – mobilność” była wielokrotnie aktualizowana, uzupełniana o nowe komponenty. W chwili obecnej ustalono punkt widzenia, zgodnie z którym priorytetem jest bezpieczeństwo.
Znaczące rozszerzenie zasięgu i możliwości pojazdów przeciwpancernych (BTT) uczyniło ich przeżywalność najważniejszym warunkiem wypełnienia misji bojowej. Zapewnienie przeżywalności i (w węższym znaczeniu) ochrony BTT opiera się na zintegrowanym podejściu. Nie może być uniwersalnych środków ochrony przed wszystkimi możliwymi współczesnymi zagrożeniami, dlatego na obiektach BTT instalowane są różne systemy ochrony, wzajemnie się uzupełniające. Do tej pory powstały dziesiątki konstrukcji, systemów i kompleksów do celów ochronnych, począwszy od tradycyjnych pancerzy po systemy aktywnej ochrony. W tych warunkach stworzenie optymalnego składu złożonej ochrony jest jednym z najważniejszych zadań, którego rozwiązanie w dużej mierze determinuje doskonałość opracowanej maszyny.
Rozwiązanie problemu integracji środków ochrony opiera się na analizie potencjalnych zagrożeń w założonych warunkach użytkowania. I tu trzeba wrócić do tego, że charakter działań wojennych, a co za tym idzie, „przedstawicielski strój broni przeciwpancernej”
w porównaniu, powiedzmy, z II wojną światową. Obecnie najbardziej niebezpieczne dla BTT są dwie przeciwstawne (zarówno pod względem poziomu technologicznego, jak i sposobu użycia) grupy środków – z jednej strony broń precyzyjna (WTO), a z drugiej broń biała i miny. Jeżeli korzystanie z WTO jest typowe dla krajów wysoko rozwiniętych i z reguły prowadzi do dość szybkich rezultatów w niszczeniu wrogich grup pojazdów opancerzonych, to powszechne stosowanie min, improwizowanych urządzeń wybuchowych (SBU) i podręcznych granatniki czołgowe różnych formacji zbrojnych mają charakter długofalowy. Doświadczenia operacji wojskowych USA w Iraku i Afganistanie są w tym sensie bardzo pouczające. Uznając takie lokalne konflikty za najbardziej typowe dla współczesnych warunków, należy przyznać, że to miny i broń biała są najbardziej niebezpieczne dla BTT.
Poziom zagrożenia minami i improwizowanymi urządzeniami wybuchowymi dobrze obrazują uogólnione dane o stratach sprzętu US Army w różnych konfliktach zbrojnych (tab. 1).
Analiza dynamiki strat pozwala jednoznacznie stwierdzić, że element działania minowego kompleksowej ochrony pojazdów opancerzonych jest dziś szczególnie istotny. Zapewnienie ochrony przeciwminowej stało się jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się twórcy nowoczesnych pojazdów wojskowych.
Aby określić sposoby zapewnienia ochrony, należy przede wszystkim ocenić charakterystykę najbardziej prawdopodobnych zagrożeń – rodzaj i moc zastosowanych min i urządzeń wybuchowych. Obecnie powstało wiele skutecznych min przeciwpancernych, różniących się między innymi zasadą działania. Mogą być wyposażone w bezpieczniki push-action i czujniki wielokanałowe – magnetometryczne, sejsmiczne, akustyczne itp. Głowica może być albo najprostsza odłamkowo-wybuchowa, albo w elementy uderzeniowe typu „rdzeń uderzeniowy”, które mają wysoki pancerz. zdolność przebijania.
Specyfika rozważanych konfliktów zbrojnych nie implikuje obecności w posiadaniu wroga „high-tech” min. Doświadczenie pokazuje, że w większości przypadków stosuje się miny, a częściej SBU, o działaniu odłamkowo-burzącym z bezpiecznikami sterowanymi radiowo lub stykowo. Przykład improwizowanego urządzenia wybuchowego z prostym bezpiecznikiem typu push pokazano na rys. 1.
Tabela 1
Ostatnio w Iraku i Afganistanie zdarzały się przypadki użycia improwizowanych urządzeń wybuchowych z uderzającymi elementami typu „shock core”. Pojawienie się takich urządzeń jest odpowiedzią na zwiększenie ochrony kopalni BTT. Chociaż z oczywistych względów niemożliwe jest wyprodukowanie wysokiej jakości i wysoce wydajnego zespołu zbiorczego za pomocą „improwizowanych środków”, to jednak zdolność przebijania pancerza takich SBU wynosi do 40 mm stali. To wystarczy, aby niezawodnie pokonać lekko opancerzone pojazdy.
Moc zastosowanych min i SBU zależy w dużej mierze od dostępności określonych materiałów wybuchowych (materiałów wybuchowych), a także od możliwości ich układania. Z reguły IED są wykonane na bazie przemysłowych materiałów wybuchowych, które przy tej samej mocy mają znacznie większą wagę i objętość niż „bojowe” materiały wybuchowe. Trudności w ukrytym układaniu tak nieporęcznych IED ograniczają ich moc. Dane dotyczące częstości użycia min i IED o różnych odpowiednikach TNT, uzyskane w wyniku uogólnienia doświadczeń operacji wojskowych USA w ostatnich latach, podano w tabeli. 2.
Tabela 2
Analiza przedstawionych danych pokazuje, że ponad połowa urządzeń wybuchowych stosowanych w naszych czasach ma ekwiwalent TNT 6-8 kg. To właśnie ten zakres należy uznać za najbardziej prawdopodobny, a zatem najbardziej niebezpieczny.
Z punktu widzenia charakteru porażki, pod spodem samochodu i pod kołem (gąsienicą) występują rodzaje wysadzenia. Typowe przykłady zmian w tych przypadkach przedstawiono na ryc. 2. W przypadku wybuchów pod dnem jest wysoce prawdopodobne, że integralność (pękanie) kadłuba i zniszczenie załogi zarówno w wyniku obciążeń dynamicznych przekraczających maksymalne dopuszczalne, jak i w wyniku uderzenia fali uderzeniowej i fragmentacji przepływy są bardzo prawdopodobne. Pod wybuchami kół z reguły traci się mobilność pojazdu, ale głównym czynnikiem wpływającym na załogę są tylko obciążenia dynamiczne.
Rys 1. Improwizowany ładunek wybuchowy z bezpiecznikiem typu push
Podejścia do zapewnienia ochrony przeciwminowej BTT są determinowane przede wszystkim wymaganiami dotyczącymi ochrony załogi, a dopiero po drugie - wymaganiami dotyczącymi utrzymania sprawności pojazdu.
Utrzymanie sprawności wyposażenia wewnętrznego, a w konsekwencji technicznej zdolności bojowej, można zapewnić poprzez zmniejszenie obciążeń udarowych tego sprzętu i jego punktów mocowania. Bardzo
krytyczne pod tym względem są elementy i zespoły mocowane do dna maszyny lub w zakresie maksymalnego możliwego dynamicznego ugięcia dna podczas śrutowania. Liczba punktów mocowania sprzętu do dna powinna być maksymalnie zminimalizowana, a same węzły powinny mieć elementy pochłaniające energię, które zmniejszają obciążenia dynamiczne. W każdym przypadku projekt punktów mocowania jest oryginalny. Jednocześnie, z punktu widzenia konstrukcji dna, w celu zapewnienia operacyjności urządzenia konieczne jest zmniejszenie ugięcia dynamicznego (zwiększenie sztywności) i zapewnienie maksymalnej możliwej redukcji obciążeń dynamicznych przenoszonych na punkty mocowania wyposażenia wewnętrznego.
Utrzymanie załogi można osiągnąć, jeśli zostanie spełniony szereg warunków.
Pierwszym warunkiem jest zminimalizowanie obciążeń dynamicznych przenoszonych podczas detonacji na punkty mocowania załogi lub siedzeń wojsk. Jeśli siedzenia są przymocowane bezpośrednio do dna samochodu, prawie cała energia przekazana do tej części dna zostanie przekazana do ich punktów mocowania, dlatego
wymagane są niezwykle wydajne, pochłaniające energię zespoły siedzeń. Ważne jest, że zapewnienie ochrony przy dużej mocy ładowania staje się wątpliwe.
Gdy siedzenia mocowane są do boków lub dachu kadłuba, gdzie strefa lokalnych odkształceń „wybuchowych” nie rozciąga się, tylko ta część obciążeń dynamicznych, które rozkładają się na karoserię jako całość, jest przenoszona na punkty mocowania. Biorąc pod uwagę znaczną masę wozów bojowych, a także występowanie takich czynników jak sprężystość zawieszenia i częściowa absorpcja energii na skutek lokalnych odkształceń konstrukcji, przyspieszenia przenoszone na boki i dach kadłuba będą stosunkowo niewielkie.
Drugim warunkiem utrzymania zdolności do pracy załogi jest (podobnie jak w przypadku wyposażenia wewnętrznego) wykluczenie kontaktu z dnem przy maksymalnym ugięciu dynamicznym. Można to osiągnąć czysto konstruktywnie - poprzez uzyskanie niezbędnego prześwitu między dnem a podłogą pomieszczenia mieszkalnego. Zwiększenie sztywności dna prowadzi do zmniejszenia tego wymaganego prześwitu. Tak więc osiągi załogi zapewniają specjalne fotele amortyzujące mocowane w miejscach oddalonych od stref ewentualnego przyłożenia ładunków wybuchowych, a także eliminujące kontakt załogi z dnem przy maksymalnym ugięciu dynamicznym.
Przykładem zintegrowanego wdrożenia tych podejść do ochrony przeciwminowej jest stosunkowo niedawno pojawiająca się klasa pojazdów opancerzonych MRAP (Mine Resistant Ambush Protected), które mają zwiększoną odporność na urządzenia wybuchowe i ogień z broni strzeleckiej (rys. 3) …
Rysunek 2. Charakter porażki pojazdów opancerzonych podczas podważania pod dnem i pod kołem
Musimy oddać hołd najwyższej skuteczności, jaką wykazały Stany Zjednoczone, z którymi organizowano rozwój i dostawy dużych ilości takich maszyn do Iraku i Afganistanu. Zadanie to powierzono dość dużej liczbie firm – Force Protection, BAE Systems, Armor Holdings, Oshkosh Trucks/Ceradyne, Navistar International itp. Przesądziło to o znacznej redukcji floty MRAR, ale jednocześnie umożliwiło dostarczyć je w wymaganych ilościach w krótkim czasie.
Wspólnymi cechami podejścia do zapewnienia ochrony przeciwminowej na samochodach tych firm jest racjonalny kształt dolnej części kadłuba w kształcie litery V, zwiększona wytrzymałość dna dzięki zastosowaniu grubych stalowych płyt pancernych oraz obowiązkowe stosowanie specjalne fotele pochłaniające energię. Ochrona jest zapewniona tylko dla modułu mieszkalnego. Wszystko, co jest „na zewnątrz”, w tym komora silnika, albo nie ma żadnej ochrony, albo jest słabo zabezpieczone. Ta funkcja pozwala mu wytrzymać podważanie
wystarczająco mocne IED ze względu na łatwe niszczenie „zewnętrznych” przedziałów i zespołów z minimalizacją przenoszenia uderzenia na moduł mieszkalny (rys. 4) Podobne rozwiązania są wdrażane zarówno na ciężkich maszynach, jak np. Ranger firmy Universal Engineering (Rys. 5), oraz na lampce, w tym IVECO 65E19WM. Z oczywistą racjonalnością w warunkach ograniczonej masy, to rozwiązanie techniczne nadal nie zapewnia wysokiej przeżywalności i zachowania mobilności przy stosunkowo słabych urządzeniach wybuchowych, a także ostrzale pocisków.
Ryż. 3. Pojazdy opancerzone klasy MRAP (Mine Resistant Ambush Protected) mają zwiększoną odporność na ładunki wybuchowe i ostrzał z broni strzeleckiej
Ryż. 4. Oderwanie kół, zespołu napędowego i wyposażenia zewnętrznego od przedziału załogi w przypadku wysadzenia samochodu przez minę
Ryż. 5. Ciężkie pojazdy opancerzone rodziny Ranger firmy Universal Engineering
Ryż. 6 Pojazd z rodziny Typhoon o podwyższonym poziomie odporności na miny
Proste i niezawodne, ale nie najbardziej racjonalne z punktu widzenia wagi, jest zastosowanie grubej blachy stalowej do ochrony dna. Lżejsze konstrukcje dna z elementami pochłaniającymi energię (na przykład sześciokątne lub prostokątne części rurowe) są nadal używane w bardzo ograniczonym zakresie.
Do klasy MRAP należą również samochody z rodziny Typhoon (rys. 6), opracowane w Rosji. W tej rodzinie pojazdów wdrożone są prawie wszystkie znane obecnie rozwiązania techniczne zapewniające ochronę min:
- dno w kształcie litery V, - wielowarstwowe dno przedziału załogi, miska kopalniana, - podłoga wewnętrzna na elementach elastycznych, - położenie załogi w maksymalnej możliwej odległości od najbardziej prawdopodobnego miejsca detonacji, - jednostki i systemy zabezpieczone przed bezpośrednim uderzeniem broni, - fotele pochłaniające energię z pasami bezpieczeństwa i zagłówkami.
Praca nad rodziną Typhoon jest przykładem współpracy i zintegrowanego podejścia do rozwiązania problemu zapewnienia bezpieczeństwa w ogóle, a odporności minowej w szczególności. Głównym deweloperem ochrony samochodów stworzonych przez Ural Automobile Plant jest OAO NII Stali. Opracowanie ogólnej konfiguracji i układu kabin, modułów funkcjonalnych, a także foteli pochłaniających energię wykonał UAB „Evrotechplast”. Do przeprowadzenia symulacji numerycznej wpływu wybuchu na konstrukcję pojazdu zaangażowani zostali specjaliści z Sarov Engineering Center LLC.
Obecne podejście do kształtowania ochrony kopalni obejmuje kilka etapów. W pierwszym etapie przeprowadzane jest modelowanie numeryczne wpływu produktów wybuchu na projekt szkicowy. Ponadto doprecyzowano konfigurację zewnętrzną i ogólną konstrukcję dolnych palet przeciwminowych i opracowuje się ich konstrukcję (opracowywanie konstrukcji odbywa się również najpierw metodami numerycznymi, a następnie testowane na fragmentach przez rzeczywistą detonację).
Na ryc. 7 przedstawia przykłady modelowania numerycznego wpływu wybuchu na różne konstrukcje górniczych struktur działania, wykonane przez JSC "Instytut Badawczy Stali" w ramach prac nad nowymi produktami. Po wykonaniu szczegółowego projektu maszyny symulowane są różne możliwości jej podważenia.
Na ryc. 8 przedstawia wyniki symulacji numerycznych detonacji pojazdu Typhoon przeprowadzonych przez Sarov Engineering Center LLC. Na podstawie wyników obliczeń wprowadzane są niezbędne modyfikacje, których wyniki są już zweryfikowane przez rzeczywiste testy detonacyjne. Takie wieloetapowe podejście pozwala ocenić poprawność rozwiązań technicznych na różnych etapach projektowania i ogólnie zmniejszyć ryzyko błędów projektowych, a także wybrać najbardziej racjonalne rozwiązanie.
Ryż. 7 Zdjęcia stanu odkształcenia różnych konstrukcji ochronnych w symulacji numerycznej wpływu wybuchu
Ryż. 8 Obraz rozkładu ciśnień w symulacji numerycznej wybuchu samochodu „Tajfun”
Wspólną cechą powstających nowoczesnych pojazdów opancerzonych jest modułowość większości systemów, w tym ochronnych. Daje to możliwość dostosowania nowych próbek BTT do zamierzonych warunków użytkowania i odwrotnie przy braku jakichkolwiek zagrożeń unikanie nieuzasadnionych
koszty. W zakresie ochrony przeciwminowej taka modułowość umożliwia szybkie reagowanie na ewentualne zmiany rodzajów i mocy stosowanych urządzeń wybuchowych oraz skuteczne rozwiązanie jednego z głównych problemów ochrony nowoczesnych pojazdów opancerzonych przy minimalnych kosztach.
W związku z tym z rozważanego problemu można wyciągnąć następujące wnioski:
- jednym z najpoważniejszych zagrożeń dla pojazdów opancerzonych w najbardziej typowych konfliktach lokalnych są dziś miny i IED, które odpowiadają za ponad połowę strat sprzętu;
- w celu zapewnienia wysokiej ochrony przeciwminowej BTT wymagane jest zintegrowane podejście, obejmujące zarówno rozplanowanie, jak i projekt, rozwiązania „obwodowe”, a także zastosowanie specjalnego wyposażenia, w szczególności foteli załogi pochłaniających energię;
- Modele BTT o wysokiej ochronie przeciwminowej zostały już stworzone i są aktywnie wykorzystywane w nowoczesnych konfliktach, co umożliwia analizę doświadczeń ich bojowego użycia i określenie sposobów dalszego doskonalenia ich konstrukcji.
