Protección contra minas de vehículos blindados modernos: soluciones y ejemplos de implementación
A lo largo de lo relativamente corto. historias Vehículos blindados de las fuerzas terrestres de aproximadamente cien años, la naturaleza de la conducta de las hostilidades ha cambiado varias veces. Estos cambios fueron de naturaleza cardinal: de la guerra "posicional" a la guerra "maniobrable" y, además, a los conflictos locales y las operaciones antiterroristas. Es la naturaleza de las supuestas hostilidades lo que es decisivo en la formación de los requisitos para el equipo militar; en consecuencia, también cambió la clasificación de las propiedades básicas de los vehículos blindados (BTT). La combinación clásica de "potencia de fuego - protección - movilidad" se ha actualizado repetidamente, complementada con nuevos componentes. En la actualidad, se ha establecido el punto de vista, según el cual se da prioridad a la protección.
Una expansión significativa de la nomenclatura y las capacidades de los vehículos anti-blindados hizo de su supervivencia una condición esencial para el desempeño de una misión de combate. Asegurar la vitalidad y, en un sentido más estricto, la protección de BTT, se basa en un enfoque integrado. No puede haber medios universales de protección contra todas las amenazas modernas posibles, por lo tanto, varios sistemas de protección están instalados en los objetos de vehículos blindados que se complementan entre sí. Hasta la fecha, se han creado decenas de diseños, sistemas y sistemas de protección, que van desde la armadura tradicional hasta los sistemas de protección activa. En estas condiciones, la determinación de la composición óptima de la protección compleja es una de las tareas más importantes, cuya solución determina en gran medida la perfección de la máquina que se está desarrollando.
La solución a la tarea de integrar equipos de protección se basa en el análisis de amenazas potenciales en las condiciones de uso previstas. Y aquí es necesario volver nuevamente al hecho de que la naturaleza de las hostilidades y, en consecuencia, el "equipo antitanque representativo" ha cambiado dramáticamente en comparación con, por ejemplo, la Segunda Guerra Mundial. Los más peligrosos para los vehículos blindados en la actualidad son dos opuestos, tanto en términos de nivel tecnológico como en términos de métodos de aplicación, los grupos de vehículos son altamente precisos. оружие (OMC) por un lado y los medios de combate cuerpo a cuerpo y minas por el otro. Si el uso de la OMC es típico de los países altamente desarrollados y, como regla general, conduce a resultados bastante rápidos en la destrucción de vehículos blindados enemigos, entonces el uso más amplio de minas, dispositivos explosivos improvisados (IED) y lanzagranadas antitanque de mano de varias formaciones armadas es duradero. En este sentido, la experiencia de las operaciones de combate estadounidenses en Irak y Afganistán es muy indicativa. Teniendo en cuenta precisamente los conflictos locales como las más características de las condiciones modernas, se debe reconocer que las minas y las armas cuerpo a cuerpo son las más peligrosas para los vehículos blindados.
El nivel de la amenaza que presentan actualmente las minas y los dispositivos explosivos improvisados está bien ilustrado por los datos generalizados sobre las pérdidas de equipo militar de los Estados Unidos en varios conflictos armados (Tabla 1).
Tabla 1
El análisis de la dinámica de la pérdida permite afirmar inequívocamente que el componente de acción contra las minas de la protección integrada de vehículos blindados es particularmente relevante hoy en día. La provisión de protección contra minas se ha convertido en uno de los principales problemas que enfrentan los desarrolladores de máquinas militares modernas.
Para determinar las formas de garantizar la protección, en primer lugar, deben evaluarse las características de las amenazas más probables: el tipo y la potencia de las minas y los dispositivos explosivos utilizados. En la actualidad, se ha creado un gran número de minas antitanque efectivas, que difieren, incluso en el principio de acción. Pueden equiparse con fusibles de tipo de empuje y sensores multicanal: magnetométricos, sísmicos, acústicos, etc. La unidad de combate puede ser altamente explosiva y simple con elementos llamativos del tipo "núcleo de choque", que tiene una gran capacidad de perforar armaduras.
Las características de los conflictos militares en cuestión no implican que el enemigo tenga minas de "alta tecnología". La experiencia muestra que en la mayoría de los casos se usan minas, y más a menudo IED, de acción altamente explosiva con fusibles de contacto o controlados por radio. En la figura 1 se muestra un ejemplo de un dispositivo explosivo improvisado con el tipo de fusible más simple.
Arroz 1. Dispositivo explosivo improvisado con fusible tipo empuje.
Recientemente, en Irak y Afganistán, se han registrado casos de uso de dispositivos explosivos improvisados con elementos llamativos del tipo "núcleo de choque". La aparición de tales dispositivos es una respuesta al aumento de la protección contra minas de los vehículos blindados. Aunque, por razones comprensibles, es imposible fabricar un ensamblaje acumulativo altamente eficiente y de alta calidad con "medios improvisados", sin embargo, la capacidad de perforación de la armadura de dichos IED es de hasta 40 mm de acero. Esto es suficiente para una confiable tecnología de armadura ligera de derrota.
El poder de las minas usadas y los IED depende en gran medida de la disponibilidad de ciertos explosivos (BB), así como de las posibilidades de colocación. Como regla general, los IED se fabrican sobre la base de explosivos industriales, que a la misma potencia tienen mucho mayor peso y volumen que los explosivos de "combate". La complejidad de la pestaña oculta de tales IED engorrosos limita su poder. Los datos sobre la frecuencia de uso de minas e IED con varios equivalentes de trotilo, obtenidos como resultado del resumen de la experiencia de las operaciones de combate de los EE. UU. En los últimos años, se presentan en la Tabla 2.
Tabla 2
El análisis de los datos presentados muestra que más de la mitad de los dispositivos explosivos utilizados en nuestro tiempo tienen equivalentes de TNT 6 ... 8 kg. Es este rango el que debe considerarse el más probable y, por lo tanto, el más peligroso.
Desde el punto de vista de la naturaleza de la lesión, existen tipos de debilitamiento debajo del fondo del automóvil y debajo del volante (pista). Las lesiones características en estos casos se muestran en la Figura 2. En caso de explosiones debajo del fondo, es muy probable que la integridad del casco y la destrucción de la tripulación se deban a cargas dinámicas que exceden el máximo permitido y al impacto de la onda de choque y al flujo de astillas. Cuando las explosiones bajo el volante, como regla general, la movilidad de la máquina se pierde, pero el factor principal en la destrucción de la tripulación son solo las cargas dinámicas.
Figura 2. Los personajes derrotan a los vehículos blindados bajo voladuras debajo del fondo y debajo de la rueda
Los enfoques para la provisión de protección contra minas en vehículos blindados están determinados principalmente por los requisitos para la protección de la tripulación y solo en segundo lugar por los requisitos para preservar la operatividad del vehículo.
La conservación del rendimiento del equipo interno y, como resultado, la capacidad técnica de combate, se puede lograr reduciendo las cargas de impacto en este equipo y sus puntos de sujeción. Los más críticos a este respecto son los componentes y ensamblajes, montados en la parte inferior de la máquina o dentro de la máxima desviación dinámica posible de la parte inferior durante el debilitamiento. El número de puntos de conexión del equipo en la parte inferior debe reducirse al mínimo tanto como sea posible, y estos nodos deben tener elementos absorbentes de energía que reduzcan las cargas dinámicas. En cada caso, el diseño de los puntos de sujeción es original. Al mismo tiempo, desde el punto de vista de la estructura inferior, para garantizar la operatividad del equipo, es necesario reducir la desviación dinámica (aumentar la rigidez) y garantizar la máxima reducción posible de las cargas dinámicas transmitidas a los puntos de conexión del equipo interno.
La preservación del rendimiento de la tripulación se puede garantizar bajo ciertas condiciones.
La primera condición es minimizar las cargas dinámicas transmitidas durante la voladura en los puntos de sujeción de los asientos de la tripulación o la fuerza de aterrizaje. En el caso de los asientos de montaje directamente en la parte inferior de la máquina, casi toda la energía impartida a esta sección inferior se transmitirá a sus puntos de sujeción, por lo que se requieren unidades de sillas de absorción de energía extremadamente eficientes. Es importante que proporcionar protección a una carga de alta potencia sea dudoso.
Cuando se montan asientos a los lados o al techo de la caja, donde la zona de deformaciones locales "explosivas" no se extiende, solo esa parte de las cargas dinámicas que se aplican al cuerpo de la máquina en su totalidad se transfieren a los puntos de sujeción. Teniendo en cuenta la considerable masa de las máquinas en cuestión, así como la presencia de factores tales como la elasticidad de la suspensión y la absorción parcial de energía debido a la deformación local de la estructura, las aceleraciones transmitidas a los lados y el techo del casco serán relativamente pequeñas.
La segunda condición para preservar la capacidad de trabajo de la tripulación es, como en el caso de los equipos internos, la eliminación del contacto con el fondo en la máxima desviación dinámica. Esta condición se puede lograr de manera puramente constructiva al proporcionar el espacio necesario entre el fondo y el piso del compartimiento habitable. El aumento de la rigidez de la parte inferior conduce a una reducción de este espacio necesario. Por lo tanto, el desempeño de la tripulación es proporcionado por asientos especiales amortiguadores fijados en lugares remotos a las áreas de posible aplicación de cargas explosivas, así como excluyendo el contacto de la tripulación con la parte inferior en la máxima desviación dinámica.
Un ejemplo de la implementación integrada de estos enfoques para la provisión de protección contra minas es la clase relativamente reciente de vehículos blindados MRAP (Protección contra emboscadas resistentes a las minas, protegida contra ataques y emboscadas), que ha aumentado la resistencia tanto a los efectos de los artefactos explosivos como al fuego de armas pequeñas. Es necesario rendir homenaje a la alta eficiencia mostrada por los EE. UU., Con la cual se organizaron el desarrollo y el suministro de grandes cantidades de automóviles similares a Irak y Afganistán. Esta tarea se asignó a un gran número de compañías: Force Protection, BAE Systems, Armour Holdings, Oshkosh Trucks / Ceradyne, Navistar International, etc. Esto predeterminó una importante desunificación de la flota MRAP, pero permitió que se entregaran en las cantidades requeridas en poco tiempo.
Las características generales del enfoque para proporcionar protección contra las minas en los automóviles de estas compañías son la forma en V racional de la parte inferior del casco, la mayor resistencia del fondo mediante el uso de placas de blindaje de acero grueso y el uso obligatorio de asientos especiales que absorben energía. La protección se proporciona sólo para el módulo habitable. Todo lo que está "afuera", incluido el compartimiento del motor, no tiene ninguna protección o está mal protegido. Esta función le permite resistir el debilitamiento de los IED más potentes debido a la fácil destrucción de los compartimentos y ensambles "externos", al tiempo que minimiza la transmisión del impacto en el módulo habitable (Figura 3). Se están implementando soluciones similares tanto en máquinas pesadas, por ejemplo, Ranger de Universal Engineering, como en máquinas ligeras, incluyendo IVECO 65E19WM. Con una racionalidad obvia en condiciones de masa limitada, esta solución técnica aún no proporciona una alta capacidad de supervivencia y preservación de la movilidad con dispositivos explosivos relativamente débiles, así como el bombardeo de balas.
Simple y confiable, pero no el más racional en términos de masa, es el uso de acero de calibre grueso para proteger el fondo. Las estructuras de fondo más livianas con elementos que absorben energía, por ejemplo, partes tubulares hexagonales o rectangulares, se usan por el momento, siendo muy limitadas.
La figura 3 Separación de ruedas, motor y equipo de exteriores del compartimiento habitable cuando un automóvil explota en una mina
Foto cortesía de Concern "Tractor plantas"
Foto cortesía de Concern "Tractor plantas"
Los autos de la familia "Typhoon" (figura 4) desarrollados en Rusia también pertenecen a la clase MRAP. Prácticamente todas las soluciones técnicas conocidas actualmente para garantizar la protección contra minas se implementan en esta familia de vehículos:
- Parte inferior en forma de V,
- parte inferior de varias capas del compartimiento habitable, bandeja antimina,
- Suelo interno sobre elementos elásticos.
- ubicación de la tripulación a la máxima distancia posible del lugar más probable de explosión,
- Los agregados y sistemas protegidos del impacto directo de las armas,
- Asientos de absorción de energía con cinturones de seguridad y reposacabezas.
La figura 4 El auto familiar Typhoon con un alto nivel de resistencia a las minas.
El trabajo sobre la familia Typhoon es un ejemplo de cooperación y un enfoque integrado para resolver el problema de garantizar la seguridad en general y la resistencia contra las minas en particular. El desarrollador líder para la protección de vehículos desarrollados por la planta de automóviles de Ural es OAO NII Steel. EurotechPlast OJSC llevó a cabo el desarrollo de la configuración general y el diseño de las cabinas y los módulos funcionales, así como los asientos de absorción de energía. Para realizar una simulación numérica del impacto de la explosión en el diseño del automóvil, participaron expertos de Sarov Engineering Center LLC.
El enfoque actual para el desarrollo de la protección de minas incluye varias etapas. En la primera etapa, se realiza una simulación numérica del impacto de los productos de explosión en el diseño preliminar. Además, la configuración externa y el diseño general de la parte inferior, las paletas de minas se clarifican y se prueba su estructura. La prueba de estructuras también se realiza primero por métodos numéricos, y luego se prueba en fragmentos con un verdadero debilitamiento.
La Figura 5 muestra ejemplos de modelado numérico del impacto de una explosión en varias estructuras de estructuras antimina que hizo NII Steel como parte del trabajo en nuevos productos. Una vez completado el diseño detallado de la máquina, se modelan varias versiones de su detonación.
La Figura 6 muestra los resultados de una simulación numérica de un debilitamiento del automóvil Typhoon, realizado por el centro de ingeniería Sarovsky. De acuerdo con los resultados de los cálculos, se realizan las mejoras necesarias, cuyos resultados ya están siendo verificados por pruebas reales de demolición. Este desarrollo de múltiples etapas permite evaluar la corrección de las soluciones técnicas en varias etapas del diseño y, en general, reducir el riesgo de errores constructivos y elegir la solución más racional.
La figura 5 Imágenes del estado deformado de varias estructuras de protección en la simulación numérica del impacto de una explosión.
La figura 6 Imagen de la distribución de presión en la simulación numérica de la explosión del automóvil "Typhoon".
Una característica común de las máquinas modernas desarrolladas es la modularidad de la mayoría de los sistemas, incluidos los protectores. Esto le permite adaptar las nuevas máquinas a las condiciones de uso previstas y, a la inversa, en ausencia de amenazas para evitar costos innecesarios. Con respecto a la protección contra minas, dicha modularidad nos permite responder rápidamente a posibles cambios en los tipos y capacidades de los dispositivos explosivos usados y resolver de manera efectiva uno de los principales problemas de protección de los vehículos blindados modernos con costos mínimos.
Por lo tanto, se pueden hacer las siguientes conclusiones sobre el problema bajo consideración:
- Una de las amenazas más graves para los vehículos blindados en los conflictos locales más típicos hoy en día son las minas y los IED, que representan más de la mitad de las pérdidas de equipos;
- Para garantizar la alta protección de la mina de los vehículos blindados, se necesita un enfoque integrado, que incluya tanto el diseño como el diseño, las soluciones de "circuitos", así como el uso de equipos especiales, en particular, asientos de la tripulación que absorben energía;
- Ya se han creado muestras de vehículos blindados con alta protección contra minas y se utilizan activamente en los conflictos modernos, lo que permite analizar la experiencia de su uso en combate e identificar formas de mejorar aún más su diseño.
- Alexey Mikhailovich Kimaev, Jefe del Departamento del Instituto de Investigación del Acero
- http://www.niistali.ru/
información