Moderni AFV -i, poput M1117 ASV na fotografiji, obično su zaštićeni glavnim konstrukcijskim oklopom od čelika i aluminija plus dodatne zaštitne komponente izrađene od različitih legura, keramike, kompozita ili njihove kombinacije.
Za Sjedinjene Države i njihove strateške partnere jasna je potreba za poboljšanom odbranom i oklopnim sposobnostima kako bi se ispunile trenutne i predviđene taktičke obaveze. Multinacionalna misija pod vodstvom SAD-a u Afganistanu, koja još uvijek teži svom logičnom zaključku, dobit će koristi od lekcija naučenih u Iraku u vezi s misijama i zahtjevima zaštite svojih trupa i strategijom za nove inicijative za razvoj odbrambenih sistema
Sistem odbrane i rezervacije (SPB) (drugi izraz za strukturnu odbranu) je strateško oruđe jer ima primjetan učinak na kritične sisteme i resurse, a ima i izravan utjecaj na lovca. To se uglavnom odnosi na asimetrična operativna okruženja u kojima su prijetnje fiksnim položajima i sigurnosti na obodu, kao i demontirane trupe i patrolna vozila, posebno akutne. Iako se ovi angažmani brzo razvijaju, prisutnost elektronskih sistema upozorenja, u kombinaciji s efikasnim odbrambenim rješenjima, često može dati vojsci odlučujuću prednost, omogućavajući im da prežive, kontriraju i dominiraju. Nasuprot tome, nepostojanje odgovarajuće ili učinkovite infrastrukture za obranu njihovih snaga može i borce i neborce učiniti ranjivima na taktiku zasjede, a to je jedna od ključnih, iako otrežnjujućih lekcija modernih operacija na regionalnim ratnim pozornicama.
Ključni aspekti
Konstrukcijski oklop odnosi se na one vrste strateških materijala koji su otporni na balističke napade i koji se mogu integrirati u stacionarne, prijenosne ili mobilne transportne sisteme i rješenja za ličnu balističku zaštitu. U proizvodnji SZB -a mogu se koristiti tradicionalni materijali poput čelika i aluminija ili armiranog betona, kao i napredni materijali poput nanomaterijala i keramičkih kompozita. Neki primjeri primjene strukturnih oklopa uključuju proizvodnju stalnih i privremenih građevina kao što su osmatračnice, trupe ili sigurnosni kombiji, sistemi zaštite vozila i lična zaštita boraca. Potonji mogu uključivati nosive štitove ili sisteme zaštite kontrolnih punktova i prenosive oklopne borbene položaje.
Tri pokušaja stvaranja koncepta egzoskeleta: projekti BLEEX, Raytheon SARCOS i Lockheed Martin HULC
Shodno tome, sustavi zaštite i rezervacije (SPB) mogu biti od velike pomoći u povećanju taktičke i strateške opstojnosti u borbenim i drugim okruženjima visokog rizika. Oni su ključni faktor u programima zaštite svojih snaga. Oni su također osnova za suprotstavljanje mnogim vrstama asimetričnih napada, poput mina na cesti i RPG -ova tokom misija u urbanim sredinama i operacija protiv pobunjenika. Budući da se mogu izraditi od lakih kompozita i drugih naprednih i egzotičnih materijala, mogu biti korisni i u području upravljanja potpisima za zaštićenu infrastrukturu, poput pokrivanja vozila sa više maskirajućih materijala sa zemaljskih radara. Zapravo, možemo reći da su primjene SZB -a vrlo različite - kao i materijali od kojih se mogu napraviti.
Neki od materijala od kojih se formira SZB mogu se klasificirati kao egzotični i novi materijali, odnosno oni koji imaju nova svojstva osim mogućnosti tradicionalnih materijala. Na primjer, nanomaterijali, uključujući nanocijevi i nano vlakna, kao i napredni kompozitni materijali, mogu poboljšati performanse oklopa. Strukture u sumnjivim neborbenim područjima, za koje se ranije smatralo da imaju nizak stupanj obrane za borbene napade, sada su uključene u planove provedbe SZB-a. Zakon o odobrenju nacionalne odbrane iz 2012., na primjer, predviđa povećane sigurnosne standarde u projektima vojnih zgrada u vojnoj izgradnji, stvaranju i modernizaciji postojeće infrastrukture u Sjedinjenim Državama i zemljama NATO -a. U građevinarstvu u privatnom sektoru zahtjevi SOC -a za nove građevinske projekte i obnovu postojećih zgrada također se povećavaju zbog sigurnosti, ergonomskih i okolišnih razloga, jer zaštita konstrukcije također može smanjiti buku i povećati toplinsku izolaciju. Međutim, zahtjevi za zaštitu boraca i dalje su jedna od najvećih briga vojnih planera.
Inženjerski korpus Sjedinjenih Država (USACE) odgovoran je za programe američke vlade za izgradnju vojne, civilne i infrastrukture nacionalne sigurnosti na globalnom i domaćem planu. Možda najpoznatiji projekt koji je izgradio USACE, Pentagon, podsjeća na važnost programa SIS -a i njihovu relevantnost za tekuće operacije i misije nacionalne sigurnosti i zaštite trupa. Izgradnja je završena 1941. godine, uz malu količinu metala upotrijebljenu zbog nedostatka strateških sirovina tokom rata, Pentagon je izgrađen gotovo u cijelosti od armiranog betona. U zaključku studije američkog društva građevinskih inženjera o stanju zgrade neposredno nakon 11. septembra rečeno je da su elementi originalnog dizajna i konstrukcije Pentagona doprinijeli njegovoj otpornosti tokom napada aviona, ograničeno fizičko uništenje i gubitak života. Karakteristike dizajna integriteta, redundancije i apsorpcije energije istaknute su u izvještaju grupe. Rečeno je da bi takve elemente "u budućnosti trebalo uključiti u projekte zgrada i drugih građevina u kojima se otpor prema progresivnom uništavanju smatra vrlo važnim".
Slična, ako nisu identična, svojstva i zahtjevi primjenjuju se na fiksne i mobilne vladine strukture u zemlji i inozemstvu, velike i male, i trebaju uključivati sigurnosna poboljšanja kao što je otpor balističkim napadima kao ugrađene strukturne elemente za zaštitu od realno očekivanih prijetnji. Shodno tome, SZB -i su od ključne važnosti u čitavom nizu vojnih i civilnih napora i vjerovatno će postati uobičajeni u budućnosti.
Opšta pravila za stvaranje zaštite
Monolitni sistemi
Što je jači, to će "odgovarajuća" snaga uništiti projektil
Što je žilava, to je bolja, "odgovarajuća" žilavost je otporna na pucanje
Što je deblje to bolje
Što teže to bolje
Jedna debela ploča je bolja od dvije tankoslojne ploče
Što je veći nagib (kut susreta) to bolje
Sistemi od više materijala (hibridni)
Čvršći nije uvijek bolji, ali je obično prisutan tvrdi furnir
Čvrsto nije uvijek bolje, ali je čvrsta osnova obično prisutna
Deblje nije uvek bolje
Teže nije uvijek bolje
Dvije tanke ploče mogu biti bolje od jedne debele
Više nagiba nije uvijek bolje
Prilagodljive prednosti
Tradicionalni oklopni materijali pokazali su ograničenja pred novim sigurnosnim izazovima, dok su napredni materijali, uključujući kompozite i nanomaterijal, pokazali značajne prednosti u odnosu na starije sisteme, povećavajući preživljavanje vojnika čak i u ekstremnim uvjetima.
Nedostaci postojećih odbrambenih sistema mogli bi biti jedno od nasljeđa Hladnog rata. Vojne doktrine tog vremena nisu se fokusirale na vojne operacije u naseljenim mjestima (engleski izraz MOBA - Mobility Operations For Built -up Areas) ili vojne operacije u urbanim uslovima (engleski izraz MOUT - Vojne operacije na urbanim terenima). Slično, doktrine koje su se pojavile nakon Zaljevskog rata bile su zasnovane na primjenjivim visokotehnološkim mogućnostima visoke preciznosti u scenarijima šoka i strahopoštovanja s ograničenim vremenskim okvirom. To se, naravno, nije dogodilo u Iraku, gdje su visokotehnološki ofanzivni sistemi i taktika bili od primarne važnosti u ranim fazama sukoba, a potreba za održavanjem operativnog tempa kroz duži vremenski period postala je kritična.
SZB-ovi pružaju prednosti snagama uključenim u dugoročne operacije na kazališnoj ili regionalnoj razini, uključujući one koje se javljaju u kontekstu MOUT kampanja. Mnoge od ovih koristi, na primjer, u zaštiti oružja i vrijednih predmeta u prisustvu visokog rizika, su očite, neke su manje očigledne. To može uključivati pitanja okoliša i ergonomske sigurnosti te učvršćivanje, brtvljenje i zaštitu borbene elektronike i druge kritične informacijske infrastrukture od potencijalno štetnih asimetričnih utjecaja. Međutim, SZB će kao skup tehnologija imati i šire značenje od čak onih koje se provlače kroz cijelo područje odbrambene tehnologije. To je zbog činjenice da je konstrukcijski oklop zajednički tehnološki sektor za sve grane vojske, koji utječe na druge primjene odbrane i kategorije vojne opreme, zadatke i primjene nacionalne sigurnosti.
Gore navedeno se može proširiti. SZB bi trebao biti uključen u zahtjeve za zaštitu nuklearnih i strateških objekata (zbog svoje prikladnosti za stacionarne, polupokretne i potpuno mobilne sisteme u svim borbenim uslovima), vojni i civilni sektor u vanbornim izgrađenim područjima (jer će zgrade imati koristi od sigurnosnih mjera i novih metoda izgradnje koje povećavaju otpornost na terorizam i prirodne katastrofe poput uragana i potresa), modernizacije i inicijativa za transformaciju trupa, borbene elektronike i obrade podataka (zbog svoje sposobnosti da poboljša zaštitu elektroničke infrastrukture) i borbena vozila (zbog njihove sposobnosti stvaranja pouzdane balističke zaštite za mobilno osoblje).
Struktura tipičnog sendvič panela od prozirnog oklopa
Staklena struktura koju koristi većina proizvođača neprobojnog stakla: prvo staklo kao vanjski sloj, nekoliko slojeva stakla i polivinil butirala u sredini, zatim poliuretan i na kraju polikarbonat. Prednost ove metode leži u sposobnosti polikarbonata da se širi i "hvata" ostatke nastale tvrđim staklenim površinama. Ovo proširenje je moguće preko dva inča.
Nezavisne banke su takođe usklađene sa inicijativama za reformu budžeta. To je zato što neke aplikacije u ovoj tehnološkoj oblasti dopuštaju modernizaciju i obnovu postojećih objekata i sistema po niskim cijenama i stvaranje potpuno nove infrastrukture, što zauzvrat omogućava prednosti stabilnog budžeta za ostale komponente ukupnih programa modernizacije i inicijative. Na primjer, u budžetu američkog Ministarstva odbrane za 2010. izdvojeno je 1,4 milijarde dolara za programe vojnog razvoja, 15,2 milijarde dolara za inicijative za zaštitu trupa (najveći pojedinačni zahtjev nakon potrošnje vojne obavještajne službe) i 1,5 milijardi dolara za borbu protiv IED -ova (improvizovanih eksplozivnih naprava). SPB -ovi mogu poboljšati ekonomičnost u ovim sektorima odbrane. Posljedično, to je tehnologija s potencijalno velikim plaćanjem za razvoj programa nacionalne i međunarodne sigurnosti i borbe protiv terorizma, poput veleposlanstava i drugih dugoročnih inženjerskih projekata, za zaštitu VIP osoba i osoblje uključeno u kritične situacije.
Druge prednosti usvajanja SZB -a i njihovog integriranja u razvoj vojnih programa uključuju činjenicu da sami materijali i napredne metode njihove proizvodnje i naknadne obrade i usavršavanja dijele zajedničku osnovnu platformu za razvoj na području egzotičnih i naprednih materijala, uključujući nanomaterijali. Mogu se ugraditi u SZB radi pružanja dodatnih mogućnosti, poput ugrađene senzorske matrice i biometrije, koje same postaju dio samog sistema zaštite. U tijeku su brojne globalne inicijative za razvoj strukturne zaštite, proizvodnju i dizajn te upotrebu SSS -a, koji koriste svoj jedinstveni skup karakteristika za upotrebu u raznim aplikacijama.
Piezoelektrične komponente iz Ceramteca
U Sjedinjenim Državama, materijali za SZB i srodne procese razvijaju se u centrima i službama Ministarstva obrane i industriji privatnog sektora. Među najvažnijim centrima tekućih istraživanja i razvoja, valja istaknuti vojnu istraživačku laboratoriju ARL, čiji je odjel za istraživanje naoružanja i materijala angažiran u inicijativama zaštite u programima za obećavajući kamion, sistem naoružanja i buduće vozilo. Centar za kompozitne materijale Univerziteta u Delawareu također provodi istraživanja o naprednim zaštitnim materijalima koje financira DOD, a bit će istaknuti i drugi razvojni centri SZB-a.
Napredni nanomaterijali
Strukturna zaštita može se napraviti od različitih materijala koristeći prošireni raspon naprednih tehnika dizajna, izrade i oblikovanja. Tempo razvoja materijala jedan je od najbržih u odbrambenoj tehnologiji i primijenjenoj znanosti, vođen strateškim izazovima. To se odnosi na otkrivanje novih materijala, kao i na stalno poboljšanje upotrebe postojećih proizvoda obrambene vrijednosti koji su pogodni za transformacijski razvoj u odbrani njihovih snaga.
Nanomaterijali su pronašli široku primjenu u razvojnim programima u ovom sektoru primjene, a mnogi revolucionarni procesi proizvodnje su u razvoju ili su ušli u industrijsku proizvodnju. Na čelu razvoja naprednih materijala nalazi se grafen, prvi put otkriven 2004. godine, grafitni homolog čije neobične karakteristike čine ga obećavajućim za brojne primjene, uključujući i potencijalnu upotrebu strukturne zaštite. Grafen je grafitni list debljine samo jednog atoma, pa je stoga najtanji materijal otkriven do sada. Zbog činjenice da je dvjesto puta jači od čelika, grafen je također jedan od najizdržljivijih materijala ikada stvorenih u laboratoriji. Grafen također ima neobična svojstva električne provodljivosti, što najavljuje revolucionarnu primjenu u poluvodičkim mikroprocesorima. To čini grafen materijalom s velikim potencijalom u nekoliko ključnih tehnoloških područja. Međutim, iako sve ovo obećava, upotreba grafena za razvoj vojnih programa i dalje ostaje u budućnosti zbog nedostatka primijenjenih istraživanja o ovom vrlo novom materijalu, poteškoća u proizvodnji u industrijskim količinama uz održavanje visoke profitabilnosti.(Za "napredne eksperimente sa dvodimenzionalnim materijalom - grafenom" A. K. Geim i K. S. Novoselov dobitnici su Nobelove nagrade za fiziku za 2010.).
M2 / M3 BRADLEY BMP koristi oklop od aluminijske legure 7039-T64 (gornja polovica) i 5083-H131 (donja polovina). Međutim, borbeno iskustvo u Iraku dovelo je do povećane zaštite zbog dodatnog sloja oklopa od višeslojnog čelika plus elemenata pasivnog (kompozicijskog) i reaktivnog oklopa, što vidimo na fotografiji.
Međutim, ugljične nanocijevi (CNT) mnogo su poznatije u području istraživačkih i razvojnih inicijativa i već su pronašle brojne praktične primjene ne samo u vojnoj oblasti, već i u području nacionalne sigurnosti i provođenja zakona. Napredni oklopni materijali od dugih nanocjevčica od ugljika mogu se izrađivati u različitim oblicima i strukturama, uključujući limove, vlakna, ploče i oblikovane oblike. Konačni "nano poboljšani" materijali su lagani, ali izuzetno izdržljivi, a njihova elektrotermička svojstva mogu se promijeniti tokom proizvodnog procesa. Prilikom izrade kompozitnih konstrukcija, oklop na bazi CNT-a pruža fleksibilno, lagano rješenje koje pruža vrhunsku zaštitu od balističkih napada na vozila i drugu fiksnu ili mobilnu borbenu infrastrukturu. Prema postojećem ugovoru s laboratorijom Natick Labs, Nanocomp Technologies razvila je kompozitne ploče na bazi CNT -a debljine samo nekoliko milimetara za osobnu zaštitu osoblja, zaustavljajući metak od 9 mm na bliskoj udaljenosti.
Oštećenja pri probijanju kompozitnog materijala
Kompozitni materijali
Donekle slični metalnim legurama, kompozitni materijali bitno se razlikuju po tome što su međusobno nerastvorljivi i mogu se oblikovati od sastavnih materijala drugačije od elemenata ili miješanja metalnih faza. Međutim, poput legura, kompoziti se mogu oblikovati od dvije ili više komponenti koje se mogu značajno razlikovati u obliku ili strukturi. Kompozitni materijali mogu se izrađivati prema raznim procesima. To uključuje nove tehnike lijepljenja kao što su laminiranje, sendvič, sinteriranje, brizganje čestica, tkanje vlakana i nano-proizvodne tehnike poput mikrokompresije. Kada se proizvode kao balistički sustavi zaštite, klasificirani su kao kompozitni konstrukcijski oklop (CSA) i tvore brojne nove materijale, poput metalnih intermetalnih laminata (MIL) i kompozita od keramičke matrice (CMC).
Balistički kompoziti obično se proizvode kao saćaste strukture i laminati od slojeva debelih stijenki, gume i keramike koji se kombiniraju kako bi se osigurala optimalna ravnoteža strukture i balističkih performansi uz minimalnu težinu. Među ovim laminatima su neprozirni, prozirni i prozirni oklopni kompoziti koji se koriste kao zamjena za stakla za vozila koja nisu eksplozivna. Epoksidni fiberglasi i kompoziti od fiberglasa pružaju odličnu zaštitu za vozila u borbenim područjima gdje je rizik od napada IED -a vrlo visok. Aluminijska pjena sa zatvorenim ćelijama CCAF (aluminijska pjena zatvorenih ćelija) ima malu težinu u kombinaciji s velikom čvrstoćom, krutošću, dobro upija energiju, a njene proizvodne karakteristike mogu biti različite zbog strukture mikrostrukture koja ih tvori. Kada je balistički, CCAF pokazuje značajne nelinearne deformacije i slabljenje valova naprezanja. Kompozitni oklopni paneli koji sadrže CCAF mogu izdržati udar 20 -milimetarskih granata, prema podacima američke laboratorije ARL.
Balistički kompoziti u ovoj kategoriji prikladni su za zaštitu vozila od eksplozije, kao što je balistička zaštita za vozila MRAP koja se nalaze u gradskim borbenim okruženjima. Mogu se koristiti i u drugim područjima, poput topovskih cijevi. Često se izrađuju u obliku pokrovnih ploča ili panela, koji se ugrađuju unutar i izvan zaštićenih strojeva kao podne ploče, štitnici od probijanja i obloge. Keramički kompoziti mogu biti izrađeni u obliku strukturnog oklopa sa dobrim karakteristikama protiv eksplozije i anti-fragmentacije (mnogi sekundarni fragmenti i ostaci). To čini keramičke kompozite dobro pogodnim za primjenu u strukturnom oklopu, posebno za MRAP i druga mala i srednja borbena vozila, čiji bi dizajn trebao biti kompromis s obzirom na ograničenja u težini zbog činjenice da teški oklop negativno utječe na pokretljivost vozila. Međutim, veća vozila, uključujući taktičke kamione i oklopna vozila (poput oklopnog autobusa Rhino Runner), bolji su kandidati za integraciju sa standardnim metalnim oklopnim rješenjima.
Kada se ugrade u napredne kompozite nanomaterijala, rezultirajući nanokompoziti mogu pružiti dodatne razine performansi ili zaštitu nad neojačanim materijalima, ili iste razine uz smanjenje mase. Polimeri i monomeri, uključujući plastične polimere, također se mogu proizvesti za upotrebu kao napredni kompozitni materijali za primjenu u zaštiti konstrukcija. Jedna karakteristika nanopolimera implantiranih nanočesticama - talasna dužina manja od talasne dužine vidljive svjetlosti (oko 400 nanometara) - sugerira da gotovi materijali mogu biti prozirni. Proizvedeno je nekoliko vrsta takvih polimeriziranih strateških materijala sa sličnim karakteristikama. Očigledno je da su ova svojstva strateški vrijedna pri izmjeni ili zamjeni tradicionalnog neprobojnog stakla u borbenim i sigurnosnim vozilima.
SmartArmour je višeslojni, višenamjenski rezervacijski sustav proizveden od strane SmartNano Materials of Piano, može se isporučiti proziran ili neproziran prema specifikacijama krajnjih korisnika, može izdržati metke za probijanje oklopa, eksplozivne valove, fragmente granata i detonacije na IED-ovima. Međutim, Vitreloy cirkonijevo i berilijumsko metalno staklo također proizvodi Amorphous Technologies International sa sličnim svojstvima. ARL -ov Centar za istraživanje i razvoj RDECOM razvio je tekući oklop za balističku zaštitu na temelju tekućine za zgušnjavanje smicanjem od čvrstih nanočestica silicijevog dioksida suspendiranih u polietilen glikolu; uspješno je testiran na pancirima sa kevlarom.
Obrada uređaja zasićenje je materijala strukturnih oklopa nanostrukturama koje mogu kombinirati poluvodičke procesore visokih performansi u oklopne elemente. Takvi "pametni materijali" mogu se ugraditi u blindirane zidove, primjer upotrebe je piezoelektrična. To su prirodni materijali koji emitiraju električne impulse kada se tresu, deformiraju ili stisnu. Piezoelektrični elementi, koji su se ranije komercijalno koristili u okretnim iglama, mogu se ugraditi u oklopne konstrukcije, na primjer, u ploče, modularne elemente i ugraditi u nosive zidove u obliku toplinskih, vibracijskih i senzora udara.
U projektu koji financira američko Ministarstvo energije, a provodi ga laboratorija Berkeley na Kalifornijskom univerzitetu, razvijaju se najsavremeniji piezoelektrični materijali na bazi piezoelektričnih materijala sa kristalnom strukturom perovskita. Međutim, Accellent Technologies, obrambena firma sa sjedištem u Minneapolisu, specijalizirana za nadzor konstrukcija, razvila je hardverski i softverski paket nazvan SMART Layer koji kombinira senzore u strukturne komponente kao što su ploče i zidovi. Sistem kompanije koristi ugrađene multisenzore koji koriste mikroprocesorske termalne senzore, vlačne i optičke senzore za otkrivanje promjena u integritetu posmatranih struktura koristeći vlasničku aktivnu metodu skeniranja. Diaform Armor Solutions, odjel Ceradyne Inc., stvorio je lagana rješenja za strukturne oklope koristeći termoplastične kompozite za brzo stvaranje trodimenzionalnih strukturnih oblika koji mogu oblikovati modularne elemente ojačanih konstrukcijskih sklopova.
Protech sigurnosni modul otporan na metke
IBD Deisenroth napredni koncept višeslojnog oklopa
Modularni elementi dizajna koji zadovoljavaju standarde matrice balističkog oklopa (BAM) također se široko koriste u novim projektima, dodacima i izmjenama postojećih struktura, gdje su najvažnije karakteristike povećana sigurnost i otpornost na balističke napade. BAM specifikacija, patentirana od strane Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, opisuje višeslojne oklopne konstrukcijske elemente, kao što su zidovi, stropovi i podovi, sastavljeni od slojeva tvrdih limova od aramidnih vlakana i kaljenog alatnog čelika (na primjer, Thermasteel, proizvođača Thermasteel Corporation), ili kaljena čelična mreža. BAM specifikacije uključuju BAM-1, BAM-1A i BAM-8; svaki opisuje povećani nivo strukturne zaštite. Zagros Construction razvio je svoj zidni sistem, ThermalBlast, za koji kompanija kaže da je vrlo otporan na balističke napade i upade sila. Koristi patentirani sistem BAM-8 koji se sastoji od zaštitnog, lakog unutrašnjeg zida otpornog na metke (ili unutrašnje matrice BAM), djelomično sastavljenog od balističkog kevlara, koji se također može ugraditi u stropove i podove i druge ThermaSteel ploče. Kompanija preporučuje svoj sistem ThermalBlast za veleposlanstva, vlade i pošte, vojne instalacije, skladišta municije i druge kritične objekte. Američka zaštita od metaka proizvodi svoju paletu čeličnih ploča otpornih na metke kao jedinstveno rješenje od balističkog lima, za koje kompanija procjenjuje da zadovoljavaju NIJ Armor Level IV.
SZB materijali se također koriste u nekim ofenzivnim sistemima, poput obloga raketnih silosa i lansirnih cijevi i kontejnera koji se prenose na pokretne lansere protiv projektila, koji zahtijevaju dobre karakteristike toplinske abrazije i otpornosti na kinetički udar. Sistem HyperShield, koji je razvila američka kompanija V-System Composites, koji koristi integrirane oklopne pločice i napredne kompozitne strukture, jeftino je i lagano rješenje za rezervaciju od metaka i ima NIJ nivo zaštite III razine za obranu od projektila, koja također uključuje transportna vozila i balistički zahtjevi za avione. Ukopana nuklearna bojeva glava, poput američkog B-61, također može koristiti materijale za strukturne oklope, dok će nuklearna municija namijenjena detonaciji sa zemlje u takozvanom "bombardovanju tepihom", poput američke bombe B-53, također zahtijevati oklopljenje tijela municije od udarnih opterećenja.
Frontier Performance Polymers, uz podršku Army Center Natick, uspješno je razvio revolucionarnu polimernu tehnologiju i inovativnu proizvodnu metodu za lagani, prozirni oklop za zaštitu očiju i lica. Ovaj materijal s osnovnom težinom od 0,16 kg / cm2 ima iste balističke karakteristike kao i aramidni / fenolni materijali koji se koriste u vojnim kacigama, ali košta 10 puta manje
Tradicionalni materijali
Međutim, tradicionalni materijali koji se koriste u proizvodnji zaštitnih konstrukcija, poput nelegiranog čelika i armiranog betona, nikako nisu materijali iz prošlosti. Posebno legure metala ostaju poželjni materijali zbog dokazanih svojstava zaštite i postojećih proizvodnih pogona za njihovu proizvodnju i odbranu. Ova takozvana „žilava“oklopna rješenja ne primjenjuju se samo na balističke čelike i strateške legure, već i na napredne kompozitne materijale s dobrim balističkim svojstvima. To se također odnosi na vrste oklopa izrađenih od ili ojačanih vlaknima ili čvrsto tkane mreže. Kao konstrukcijski oklopljeni materijal, beton ima željene karakteristike i nastavlja se široko koristiti uz niske proizvodne troškove.
Američki marinski korpus LAV 8x8 prima dodatne kompozitne oklopne elemente preko trupa od aluminijske legure u sklopu tekućeg programa modernizacije.
Oklopni materijal iz AMAP-S IBD Deisenroth služi važnoj funkciji podrške u smanjenju toplotnog potpisa vozila
Ekspedicijsko borbeno vozilo EFV (Ekspedicijsko borbeno vozilo) Marinskog korpusa prvo je oklopno borbeno vozilo koje je koristilo oklop 2518-787, leguru aluminija, bakra, mangana. Iako je ova legura žilava i ima dobra balistička svojstva, ima lošu balističku žilavost u konvencionalnim zavarenim šavovima. To je prisililo proizvođača da isključi spojeve i glavne zavarene spojeve iz konstrukcije kako bi se povećala otpornost na udar, ploča je sada mehanički pričvršćena. Na kraju, mnogi problemi s ovim programom doveli su do zatvaranja ovog obećavajućeg projekta.
Legure su neki od najtvrđih materijala od kojih se može napraviti strukturni oklop. Legure su kombinacija dva ili više hemijskih elemenata - metala (ili metalnih i nemetalnih elemenata), obično "spojenih" zajedno ili rastvorenih jedan u drugom tokom procesa taljenja. Rezultat je materijal s boljim performansama od svake komponente pojedinačno. Titan i legure titana uobičajeni su elementi oklopa konstrukcije. Njihova upotreba uključuje "traumatične" ploče u ličnim rezervacijskim sistemima, koje pružaju visok stupanj zaštite za visoko osjetljiva područja tijela. Legura berilijuma i aluminija također se pokazala uspješnom u mnogim slučajevima. Posebna čvrstoća i krutost ove legure nadmašuju konvencionalne legure titana, što rezultira manjom strukturnom težinom i poboljšanim performansama. Oklopni čelici su također strateški materijali pogodni za konstrukcijske oklope.
Određeni broj takozvanih "superlegura" ili "legura visokih performansi" također se komercijalno proizvodi pod robnim markama. Među njima je i legura visoke čvrstoće Hastelloy, čija je glavna komponenta prijelazni metal - nikal; Kovar, legura kobalta i nikla cijenjena zbog odličnog koeficijenta toplinskog širenja; legura nikla, bakra i željeza Monel; i Inconel legura nikla i kroma.
Lasersko kaljenje jedan je od procesa obrade koji poboljšava funkcionalne karakteristike osnovnih metala i legura. Postoje i druge vrste poboljšanja svojstava, uključujući mikrokompresiju, proces obrade koji koristi tehniku fokusiranog ionskog snopa za zasićenje naprednih materijala potkonstrukcijama za dodatnu čvrstoću i izdržljivost. Koristi se i superplastično oblikovanje, što rezultira metalnim i keramičkim proizvodima s iznimno velikom vlačnom čvrstoćom.
Laboratorija američkog Ministarstva energetike NETL (Nacionalna laboratorija za energetsku tehnologiju) dobila je zadatak od Zapovjedništva tenkovsko-automobilske i naoružanja (TACOM) i Vojno istraživačke laboratorije ARL da provedu program za razvoj oklopne ploče od lijevanog čelika za američka vojna vozila, uključujući BRADLEY BMP. Na njemu su NETL-TACOM-Lanoxide Corp i DARPA zajednički razvili otvor od livenog liva, a nuspojava programa bio je prijem patch oklopa. Kasnije je u okviru programa razvijena titanijumska oklopna ploča (koja koristi zrakoplovnu leguru Ti-6Al-4V) za otvor M-1A1 ABRAMS MBT u suradnji s TACOM-om i glavnim izvođačem radova General Dynamics. U novije vrijeme, NETL je razvio AFV oklope visoke čvrstoće koristeći sinterirane legure titana u prahu za povećanje čvrstoće konačnog materijala. Oklopni materijali napravljeni od silikonske infiltracije (SiSiC) i sinteriranog silicijevog karbida (SSiC) su proizvodi CeramTeca iz Sjeverne Amerike iz New Jerseyja, američke divizije njemačke kompanije CeramTec AG. Ovi materijali pokazuju dobru kemijsku toplinsku stabilnost i visoku otpornost na tribološki stres (tribologija je znanstvena disciplina koja proučava trenje i trošenje dijelova strojeva i mehanizama u prisutnosti maziva).
AT&F Advanced Metals iz Orville-a, sa sjedištem u Ohiu, privatna je kompanija koja se specijalizirala za proizvodnju i preradu izdržljivih metala i legura, uključujući titan, cirkonij, niobij, legure nikla i dupleks nehrđajući čelik, za opskrbu civilnih i odbrambenih kupaca. Još specifičniji je odjel čelične otopine i nuklearne energije ove kompanije. Također proizvodi materijale za SZB na bazi niskolegiranog čelika visoke čvrstoće, ugljičnog čelika, legura na bazi čelika. Kompanija se također bavi strukturnim oklopljavanjem nuklearnih objekata, uključujući unutrašnjost reaktora i kontejnere za nuklearni otpad.
Ostali programi
Ostali programi SZB -a provode se kroz cijeli spektar raspoređenih snaga i mnoštvo globalnih vojnih operacija. Njihovi neposredni zahtjevi i izazovi izravno su povezani sa sadašnjom i budućom zaštitom njihovih komunikacijskih snaga, jer ova područja primjene uključuju balističku zaštitu vozila, vojnika kao rad na modernizaciji sistema i doprinose opstanku vojne infrastrukture od različitih asimetričnih prijetnji koji se često susreću u regionalnim mirovnim operacijama.
Napredna oklopna vozila, vojne i vladine instalacije i lokacije vojnog osoblja na prvim linijama fronta i u pozadini samo će imati koristi od raspoloživih raspoređenih sposobnosti. Iako su mnoge aplikacije poboljšanja i nadogradnje postojećih sposobnosti i sistema kao takvih, kao što su nove vrste dodatnih oklopa za borbena vozila radi zaštite od IED-a, druge su inovativni sistemi buduće generacije.
Njemačka kompanija IBD Deisenroth Engineering AG proizvodi AMAP visokotehnološki sistem za poboljšanje preživljavanja. To je niz strukturnih oklopnih rješenja koja koriste više proizvodnih metoda i napredne materijale, uključujući legure i kompozite visoke čvrstoće. Među njima je AMAP-IED, koji kombinira keramički oklop i tehnologiju obloga protiv fragmentacije i koji se može isporučiti kao modularni element i koji je dizajniran za povećanje zaštite vojnih vozila. IBD naziva AMAP-IED zaštitnom sistemom nove generacije i klasificira ga kao zaštitu od fragmenata topničkih granata kalibra do 155 mm, kao i od mina i IED-ova pored puta. AMAP-T je prozirni oklop napravljen od keramičkog stakla, za koje kompanija kaže da ima vrhunsku transparentnost i izuzetnu izdržljivost, zadovoljavajući nivoe STANAG od 1 do 4.
Zaštitu krova vozila osiguravaju AMAP-R i AMAP-ADS, materijali optimizirani za oružje, od kojih su prvi napravljeni od ultralakih kompozitnih materijala pogodnih za krovne oklope vozila. Najzanimljivije oklopno rješenje je AMAP-S. Optimiziran za balističku zaštitu i upravljanje potpisima, smanjuje potpis vojnih vozila kada se skenira izviđačkim senzorima u vidljivom, infracrvenom, radarskom i akustičkom spektru. Ovi se materijali mogu koristiti kao nadopuna postojećim kućištima strojeva, odnosno mogu se instalirati na nove modele ili strojeve koji su već u upotrebi.
Odlični uzorci osjetljivih traka s osjetljivim slojem SMART
Odjel BAE američke korporacije ProTech nudi niz rješenja za strukturne oklope koji uključuju nekoliko tipova neprobojnih ograda i oklopnih borbenih položaja, uključujući oklopne kabine i stražarske kule, mobilne sigurnosne ograde i zaštitne sisteme montirane na vozila za vojnike. Stacionarna rješenja za strukturni oklop ove kompanije predstavljena su brojnim montažnim oklopnim borbenim položajima AFPS (oklopni borbeni položaji), koji su u stanju zaštititi od metaka kalibra 9 mm - 12,7 mm. Druga rješenja AFPS -a iz ProTech -a uključuju prijenosne oklopne konstrukcije optimizirane za sigurnost perimetra i kontrolnih točaka, zaštitu vitalne imovine, sigurnost stražarnice i granične kontrolne punktove.
ProTech također proizvodi modularne sisteme koji se mogu dizajnirati prema specifikacijama krajnjih korisnika. Slični sistemi, zasnovani na prenosivim oklopnim kontejnerima proizvođača EADS, razvijeni su u saradnji sa KMW -om prema ugovoru sa njemačkom Saveznom agencijom za nabavke odbrane. Oklopni kontejnerski sistem pod nazivom TransProtec, koji može primiti 18 ljudi, uključujući opremu, optimiziran je za zaštitu kopnenih snaga od napada IED -a, snajperske vatre, gelera, mina i oružja za masovno uništenje, a trenutno je u službi danske i njemačke vojske, u potonji se sistem naziva MuConPers (univerzalni kontejner za prijevoz ljudi).
Plasan North America, odjel izraelske kompanije Plasan Sasa, također je razvio rješenja za strukturne oklope prema višemilionskom ugovoru s Ministarstvom odbrane SAD-a za zaštitu novih vozila MRAP. Prema ugovoru, Plasan je glavni izvođač u zajedničkom proizvodnom programu sa BAE Systems-om kao podizvođač za nabavku sistema rezervacija za strojeve Oshkosh M-ATV, od kojih većina radi u Afganistanu prema ugovoru s američkom komandom TACOM-a vojska. Plasan je svjetski lider u dizajnu komplementarnih oklopnih sistema i sistema za zaštitu od eksplozije za zaštitu taktičkih vozila u vojnim i civilnim područjima.
Napredni sistemi zaštite vojnika spadaju u područje primjene strukturne zaštite i uključuju borbene egzoskelete na mehanički pogon. Obećavaju da će imati značajan utjecaj na kopnene borbene operacije ako takvi sustavi ostvare svoj puni potencijal. Nekoliko velikih inicijativa DOD -a i programa za razvoj tehnologije u privatnom sektoru trenutno je otvoreno u Sjedinjenim Državama. Jedan od ovih programa provodi Natick Labs istraživački centar američke vojske za razvoj vojnika prema konceptu budućeg ratnika, koji pruža potpuno integriran sistem za vojnika, koji uključuje šest glavnih podsistema. Na tim programima rade i NSRDEC (MIT -ov ISN - Soldier Nanotechnologies) i Soldier System Integration Lab (SSIL). Krajnji cilj SSIL -a je razviti ono što SSIL naziva borbenim odijelom 21. stoljeća..
Laboratorija za robotiku i inženjersko inženjerstvo u Berkeleyu (BLEEX) razvila je prototip samohodnog egzoskeleta, koji se sastoji od dvije noge s antropomorfnim pogonom, pogonskog sistema i okvira tipa ruksaka na kojem se nalazi različit teret. Egzoskelet omogućava korisniku - ili "pilotu" - da nosi izuzetno teške terete, a istovremeno olakšava hodanje i trčanje uzbrdo i niz padine u cijelom rasponu normalnog putovanja bez upotrebe fizičke sile od strane operatera.
Inicijativa Raytheon Sarcos je u toku u fabrici Raytheon u Salt Lake Cityju. Predstavlja ambiciozniji rad na razvoju vojničkog egzoskeleta za koji Raytheon tvrdi da je u suštini nosivi robot koji povećava snagu, izdržljivost i pokretljivost korisnika. XOS egzoskelet, koji datira iz originalnog eksperimentalnog sistema koji je razvio Sarcos, trenutno omogućava pilotu da podigne teret do 200 kilograma i izvrši zadatke velikih napora, poput penjanja uz stepenice i nagiba bez umora, ali sada se pokreće hidrauličkim pogonom. stacionarni vanjski izvor energije za sebe. Predstavlja se i Lockheed Martin -ov program egzoskeleta HULC, koji je također dizajniran da nosi 200 kilograma tereta u bilo koje vrijeme i na bilo kojem terenu, a dizajniran je da bude potpuno hidrauličan i ne zahtijeva vanjski izvor napajanja. HULC sistem uključuje ugrađeni mikroprocesor povezan sa sučeljima senzora, što omogućava egzoskeletu da osjeti namjeru pilota i da se kreće zajedno s njim. HULC sistem je visoko modularni, omogućava brzu i efikasnu zamjenu glavnih komponenti na terenu, a energetski je efikasan u dizajnu koji omogućava rad baterija tokom produženih misija. Međutim, HULC je, poput egzoskeleta iz BLEEX -a, više zamišljen kao sistem za nošenje tereta, a ne kao zamjena za prirodne fizičke sposobnosti vojnika. Trenutno razvija HAL (Hybrid Assistive Limb) japanske kompanije Cyberdyne iz Ibarakija, to je sveukupno moćan sistem dizajniran da poveća fizičku snagu osobe sa dva na 10 puta. Unatoč pojavi "Iron Mana", njegova prilagodljivost budućim vojnim zadacima ostaje pod znakom pitanja.
Dalje akcije
Ukratko, važan zadatak SZB -a može se općenito definirati kao smanjenje ranjivosti na neprijateljske akcije, posebno balističke napade, za koje mnogi, ako ne i svi tradicionalni materijali trenutno ne pružaju odgovarajuću razinu zaštite trupa.
Borba često daje komandantima teške lekcije koje su se u prošlosti činile očiglednima. Jedna od najtežih borbenih lekcija danas je neadekvatnost oklopne zaštite improviziranim prijetnjama, koje uključuju samoubilačke napade na vojne i civilne ciljeve i napade IED -om na transportno i kazališno osoblje. Stare navike, posebno vojne, posebno teško odumiru. No, povijesno gledano, te navike imaju tendenciju nestajati pod pritiskom borbe, poput francuske konjice naspram engleskih lukova tokom Stogodišnjeg rata, ili neadekvatnosti iračkih oklopnih vozila sovjetskog tipa za napade iz precizno vođene municije i naprednijih MBT-ova tokom Zaljeva Rat.
Brzo reagiranje na izazove i odgovarajućim protumjerama ključ je vojnog uspjeha i sigurnosne stabilnosti. Dakle, ako ih se ozbiljno shvati kada je u pitanju zaštita trupa i predstavljaju veliko pitanje odbrane u ovoj transformacijskoj eri restrukturiranja moći, tada bi strukturna zaštita i SZB koji koriste ovu tehnologiju trebali postati prioritet odbrane i istraživanja i razvoja za sve vojskovođe. Današnje asimetrične prijetnje vojnoj i civilnoj infrastrukturi, kao i asimetrične borbe u regionalnim borbenim operacijama, utiču na razvoj odbrambene politike i dizajn sistema i nabavku na globalnom nivou. Tako bi trebalo biti u predvidljivoj budućnosti.
Takvi oklopni vojni sistemi uglavnom su viđeni kao nadopuna drugim prioritetnim rješenjima, a ne kao sastavni dio mnogih i većine borbenih sistema. Ali sve se menja. Sistemi zaštite i oklopa predstavljaju veliki potencijal i poboljšavaju sposobnosti u operacijama 21. stoljeća. Njihova upotreba će se proširiti i postati standard za mnoge, ako ne i većinu, odbrambenih sistema na svim nivoima.
