Suvremeni AFV -i, poput M1117 ASV na fotografiji, obično su zaštićeni glavnim konstrukcijskim oklopom od čelika i aluminija te dodatnim zaštitnim komponentama izrađenim od različitih legura, keramike, kompozita ili njihove kombinacije.
Za Sjedinjene Države i njihove strateške partnere jasna je potreba za poboljšanjem obrambenih i oklopnih sposobnosti kako bi se ispunile trenutne i predviđene taktičke obveze. Multinacionalna misija pod vodstvom SAD-a u Afganistanu, koja i dalje 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 obrambenih sustava
Sustav obrane i rezervacije (SPB) (drugi izraz za Strukturnu obranu) strateško je oruđe jer ima zamjetan učinak na kritične sustave 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 ti angažmani brzo razvijaju, prisutnost elektroničkih sustava upozorenja, u kombinaciji s učinkovitim obrambenim rješenjima, vojsci često može dati odlučujuću prednost, omogućujući im da prežive, protunapadaju i dominiraju. Nasuprot tome, nepostojanje odgovarajuće ili učinkovite infrastrukture za obranu svojih snaga može i borce i neborce učiniti ranjivima na taktiku zasjede, a to je jedna od ključnih, iako otrežnjujućih pouka suvremenih operacija u regionalnim ratnim kazalištima.
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 sustave i rješenja za osobnu 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, vojnička ili sigurnosna kombija, sustavi zaštite vozila i osobna zaštita boraca. Potonji mogu uključivati nosive štitove ili sustave zaštite kontrolnih točaka i prijenosne oklopne borbene položaje.
Tri pokušaja stvaranja koncepta egzoskeleta: projekti BLEEX, Raytheon SARCOS i Lockheed Martin HULC
Slijedom toga, sustavi zaštite i rezervacije (SPB) mogu biti od velike pomoći u povećanju taktičke i strateške opstojnosti u borbenim i drugim visokorizičnim okruženjima. 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 tijekom 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 s više maskirajućih materijala sa zemaljskih radara. Zapravo, možemo reći da su primjene SZB -a vrlo raznolike - kao i materijali od kojih se mogu izraditi.
Neki od materijala od kojih se formira SZB mogu se klasificirati kao egzotični i novi materijali, odnosno oni koji imaju nova svojstva uz 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 provedbene planove SZB-a. Zakon o odobrenju nacionalne obrane 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 gradnji 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 nacionalne sigurnosne infrastrukture na globalnoj i domaćoj razini. 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 dovršena 1941., s malom količinom metala korištenom zbog nedostatka strateških sirovina tijekom rata, Pentagon je izgrađen gotovo u cijelosti od armiranog betona. U zaključku studije američkog društva građevinskih inženjera o stanju zgrade neposredno nakon 11. rujna rečeno je da su elementi izvornog dizajna i konstrukcije Pentagona pridonijeli njegovoj otpornosti tijekom napada mlaznog broda, ograničeno fizičko uništenje i gubitak života. Karakteristike dizajna integriteta, redundancije i apsorpcije energije istaknute su u izvješću grupe. Rečeno je da bi se takvi elementi "u budućnosti trebali uključiti u projektiranje zgrada i drugih građevina u kojima se otpor prema progresivnom uništavanju smatra vrlo važnim".
Slična, ako ne i identična, svojstva i zahtjevi primjenjuju se na nepokretne i mobilne vladine strukture u zemlji i inozemstvu, velike i male, te bi trebala uključivati sigurnosna poboljšanja poput otpornosti na balističke napade kao ugrađene strukturne elemente za zaštitu od realno očekivanih prijetnji. Slijedom toga, SZB -i su od ključne važnosti u čitavom nizu vojnih i civilnih napora i vjerojatno će postati uobičajeni u budućnosti.
Okvirna pravila za stvaranje zaštite
Monolitni sustavi
Što je jača, to će bolja "odgovarajuća" snaga uništiti projektil
Što je žilava to bolja, "odgovarajuća" žilavost odolijeva pucanju
Što deblje to bolje
Što teže to bolje
Jedna debela ploča bolja je od dvije tanke slojevite ploče
Što je veći nagib (kut susreta) to bolje
Sustavi od više materijala (hibridni)
Čvršće nije uvijek bolje, ali obično je prisutan tvrdi furnir
Čvrsto nije uvijek bolje, ali čvrsta podloga je obično prisutna
Deblje nije uvijek 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 sustave, povećavajući preživljavanje vojnika čak i u ekstremnim uvjetima.
Nedostaci postojećih obrambenih sustava mogli bi možda 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 na vojne operacije u urbanim uvjetima (engleski izraz MOUT - Vojne operacije na urbanom terenu). Slično, doktrine koje su se pojavile nakon Zaljevskog rata temeljile su se na primjenjivim visokotehnološkim sposobnostima visoke preciznosti u scenarijima šoka i strahopoštovanja s ograničenim vremenskim okvirom. To se, naravno, nije dogodilo u Iraku, gdje su visokotehnološki ofenzivni sustavi i taktike bili od primarne važnosti u ranim fazama sukoba, a potreba za održavanjem operativnog tempa kroz dugo razdoblje 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 prednosti, na primjer, u zaštiti oružja i vrijednih predmeta u prisutnosti visokog rizika, očite su, neke druge su manje očite. 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 kao skup tehnologija imat će i šire značenje od čak onih koji se provlače kroz cijelo područje obrambene tehnologije. To je zbog činjenice da je konstrukcijski oklop zajednički tehnološki sektor za sve grane vojske, koji utječe na druge obrambene primjene i kategorije vojne opreme, zadaće 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 sustave u svim borbenim uvjetima), 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 moguće je za više od dva centimetra.
NWB -i su također usklađeni s inicijativama za reformu proračuna. To je zato što neke aplikacije u ovom tehnološkom području omogućuju modernizaciju i obnovu postojećih objekata i sustava uz niske troškove i stvaranje potpuno nove infrastrukture, što zauzvrat omogućuje prednosti stabilnog proračuna za ostale komponente cjelokupnih programa modernizacije i inicijative. Na primjer, u proračunu Ministarstva obrane SAD -a 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 (improviziranih eksplozivnih naprava). SPB -ovi mogu poboljšati troškovnu učinkovitost u tim sektorima obrane. Posljedično, to je tehnologija s potencijalno velikim plaćanjima za razvoj programa nacionalne i međunarodne sigurnosti i borbe protiv terorizma, poput veleposlanstava i drugih dugoročnih inženjerskih projekata, za zaštitu VIP osoba i zaštitu osoblja uključenog u kritične situacije.
Druge prednosti usvajanja SZB -a i njihove integracije u razvoj vojnih programa uključuju činjenicu da sami materijali i napredne metode njihove proizvodnje te 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 sustava zaštite. U tijeku su brojne globalne inicijative za razvoj strukturne zaštite, proizvodnju i projektiranje 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 središtima tekućih istraživanja i razvoja vrijedi istaknuti vojni istraživački laboratorij ARL, čiji je odjel za istraživanje naoružanja i materijala angažiran u inicijativama zaštite u programima za obećavajući kamion, sustav naoružanja i buduće vozilo. Centar za kompozitne materijale Sveučilišta Delaware također provodi istraživanje naprednih zaštitnih materijala koje financira DOD, a bit će istaknuti i drugi razvojni centri SZB-a.
Napredni nanomaterijali
Strukturna zaštita može biti izrađena od različitih materijala korištenjem proširenog raspona naprednih tehnika projektiranja, izrade i oblikovanja. Tempo razvoja materijala jedan je od najbržih u obrambenoj tehnologiji i primijenjenoj znanosti, vođen strateškim izazovima. To se odnosi na otkrivanje novih materijala, kao i na neprestano poboljšavanje uporabe postojećih proizvoda obrambene vrijednosti koji su prikladni za transformacijski razvoj u obrani svojih snaga.
Nanomaterijali su pronašli široku uporabu u razvojnim programima u ovom području primjene, a mnogi revolucionarni procesi izrade su u razvoju ili su ušli u industrijsku proizvodnju. Na čelu razvoja naprednih materijala nalazi se grafen, prvi put otkriven 2004., grafitni homolog čije neobične karakteristike čine ga obećavajućim za brojne primjene, uključujući i potencijalnu uporabu zaštite konstrukcija. Grafen je grafitni list debljine samo jednog atoma, pa je tako najtanji materijal otkriven do sada. Zbog činjenice da je dvjesto puta jači od čelika, grafen je također jedan od najizdržljivijih materijala ikada stvorenih u laboratoriju. Grafen također ima neobična svojstva električne vodljivosti, 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 na ovom vrlo novom materijalu, poteškoća u proizvodnji u industrijskim količinama uz održavanje visoke profitabilnosti.(Za "napredne pokuse s dvodimenzionalnim materijalom - grafenom" A. K. Geim i K. S. Novoselov nagrađeni su Nobelovom nagradom za fiziku za 2010.).
M2 / M3 BRADLEY BMP koristi oklop od aluminijske legure 7039-T64 (gornja polovica) i 5083-H131 (donja polovica). 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, ugljikove nanocijevi (CNT) puno su poznatije na području istraživačkih i razvojnih inicijativa te su već pronašle brojne praktične primjene ne samo u vojnom području, već i u području nacionalne sigurnosti i provođenja zakona. Napredni oklopni materijali od dugih ugljikovih nanocjevčica 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 se elektrotermička svojstva mogu promijeniti tijekom proizvodnog procesa. Prilikom izrade kompozitnih struktura, 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 laboratorijem 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 netopivi 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 slojevitih slojeva debelih stijenki, gume i keramike koji se kombiniraju kako bi se osigurala optimalna ravnoteža strukture i balističkih performansi uz minimalnu težinu. Među tim 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 stakloplastike pružaju izvrsnu zaštitu za vozila u borbenim područjima gdje je rizik od napada IED -a vrlo velik. Aluminijska pjena sa zatvorenim ćelijama CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) 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 američkog laboratorija ARL.
Balistički kompoziti u ovoj kategoriji prikladni su za zaštitu od eksplozije vozila, kao što je balistička zaštita za vozila MRAP postavljena u gradskim borbenim okruženjima. Mogu se koristiti i u drugim područjima, poput topovskih cijevi. Često se izrađuju u obliku pokrovnih ploča ili ploča koje se ugrađuju unutar i izvana zaštićenih strojeva kao podne ploče, štitnici od probijanja i obloge. Keramički kompoziti mogu se izrađivati u obliku strukturnog oklopa s dobrim svojstvima protueksplozije i probijanja (mnogo sekundarnih ulomaka i krhotina). Zbog toga su keramički kompoziti dobro prilagođeni za primjenu u strukturnom oklopu, osobito 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 - da je valna duljina manja od valne duljine 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 ta svojstva strateški vrijedna pri izmjeni ili zamjeni tradicionalnih neprobojnih stakala 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, udarne valove, ulomke granata i detonacije na IED-ovima. Međutim, Vitreloy cirkonijevo i berilij 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 suspendiranog u polietilen glikolu; uspješno je testiran na pancirkama s 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 uporabe je piezoelektrična. To su prirodni materijali koji emitiraju električne impulse kada se tresu, deformiraju ili stisnu. Piezoelektrični elementi, koji su se prethodno 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 udarnih senzora.
U projektu koji financira američko Ministarstvo energetike, a provodi ga laboratorij Berkeley na Sveučilištu u Kaliforniji, razvijaju se najsuvremeniji piezoelektrični materijali na bazi piezoelektričnih materijala s kristalnom strukturom perovskita. Međutim, Accellent Technologies, obrambena tvrtka sa sjedištem u Minneapolisu, specijalizirana za strukturni nadzor, razvila je hardverski i softverski paket nazvan SMART Layer koji kombinira senzore u strukturne komponente poput ploča i zidova. Sustav tvrtke koristi ugrađene multisenzore koji koriste mikroprocesorske senzore toplinske, vlačne i optičke vlakana za otkrivanje promjena u integritetu promatranih struktura pomoću zaštićene metode aktivnog skeniranja. Diaform Armor Solutions, odjel Ceradyne Inc., stvorio je lagana rješenja za strukturne oklope koristeći termoplastične kompozite za brzu izradu trodimenzionalnih strukturnih oblika koji mogu tvoriti modularne elemente ojačanih konstrukcijskih sklopova.
Zaštitni modul Protech otporan na metke
Napredni koncept višeslojnog oklopa IBD Deisenroth
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 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 povećane razine strukturne zaštite. Zagros Construction razvio je svoj zidni sustav, ThermalBlast, za koji tvrtka kaže da je vrlo otporan na balističke napade i provale sila. Koristi patentirani sustav BAM-8 koji se sastoji od zaštitne, lagane unutarnje stjenke otporne na metke (ili unutarnje matrice BAM), djelomično sastavljene od balističkog kevlara, koji se također može ugraditi u stropove i podove te druge ThermaSteel ploče. Tvrtka preporučuje svoj sustav ThermalBlast za veleposlanstva, vlade i pošte, vojne instalacije, skladišta streljiva i druge kritične objekte. US Bullet-proofing proizvodi svoju paletu čeličnih ploča otpornih na metke kao jedno rješenje za balističke limove, za koje tvrtka procjenjuje da zadovoljavaju NIJ Armor Level IV.
SZB materijali također se koriste u nekim napadnim sustavima, poput obloga raketnih silosa i lansirnih cijevi i kontejnera koji se prenose na pokretne lansere protiv projektila, a koji zahtijevaju dobre karakteristike toplinske abrazije i otpornosti na kinetički udar. Sustav HyperShield, koji je razvila američka tvrtka V-System Composites, a koji koristi integrirane oklopne pločice i napredne kompozitne strukture, jeftino je i lagano rješenje za rezerviranje od metaka i ima razinu zaštite od projektila NIJ razine III, koja također uključuje transportna vozila i balistički zahtjevi za zrakoplove. Ukopana nuklearna bojeva glava, poput američkog B-61, također može koristiti materijale za strukturne oklope, dok će nuklearno streljivo namijenjeno detonaciji sa zemlje u takozvanom "bombardiranju tepihom", poput američke bombe B-53, također zahtijevati oklopljenje tijela streljiva.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 obranu. Ova takozvana "žilava" oklopna rješenja ne odnose 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 pojačanih vlaknima ili čvrsto tkane mreže. Kao konstrukcijski oklopljeni materijal, beton ima željene karakteristike i nastavlja se široko koristiti uz niske proizvodne troškove.
Američki korpus marinaca LAV 8x8 prima dodatne kompozitne oklopne elemente preko trupa od aluminijske legure kao dio tekućeg programa modernizacije.
Oklopni materijal iz AMAP-S IBD Deisenroth služi važnoj potpornoj funkciji u smanjenju toplinskog potpisa vozila
Ekspedicijsko borbeno vozilo EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) Marine Corps 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 spojevima. To je prisililo proizvođača da isključi spojeve zavarenih i glavnih zavarenih spojeva iz konstrukcije kako bi se povećala otpornost na udar, ploča je na ploču sada mehanički pričvršćena. Na kraju su mnogi problemi s ovim programom potaknuli zatvaranje ovog obećavajućeg projekta.
Legure su neki od najtvrđih materijala od kojih se može izraditi strukturni oklop. Legure su kombinacija dva ili više kemijskih elemenata - metala (ili metalnih i nemetalnih elemenata), obično "stopljenih" zajedno ili međusobno otopljenih tijekom procesa taljenja. Rezultat je materijal s boljim performansama od svake komponente pojedinačno. Titan i legure titana uobičajeni su elementi oklopa konstrukcije. Njihova uporaba uključuje "traumatične" ploče u sustavima osobnih rezervacija, koje pružaju visok stupanj zaštite za izrazito ranjiva područja tijela. Legura berilij-aluminij također se pokazala uspješnom u mnogim slučajevima. Posebna čvrstoća i krutost ove legure nadilaze one konvencionalnih legura titana, što rezultira manjom strukturnom težinom i poboljšanim performansama. Oklopni čelici također su strateški materijali prikladni za strukturne oklope.
Brojni takozvani "superlegure" ili "legure visokih performansi" također su komercijalno proizvedeni 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 izvrsnog 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. Također se koristi superplastično oblikovanje, što rezultira metalnim i keramičkim proizvodima s iznimno velikom vlačnom čvrstoćom.
Laboratorij NETL (Nacionalni laboratorij za energetsku tehnologiju) američkog Ministarstva energetike primio je zadatak od Zapovjedništva tenkovskih vozila i naoružanja (TACOM) i Vojnog istraživačkog laboratorija ARL za provedbu programa za razvoj oklopne ploče od lijevanog čelika za američka vojna vozila, uključujući BMP BRADLEY. Na njemu su NETL-TACOM-Lanoxide Corp i DARPA zajednički razvili lijevana vratašca, a nuspojava programa bila je primanje patch oklopa. Kasnije je u okviru programa razvijena titanijska 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 pomoću sinteriranih legura titana u prahu za povećanje čvrstoće konačnog materijala. Oklopni materijali izrađeni od silikonske infiltracije (SiSiC) i sinteriranog silicijevog karbida (SSiC) proizvodi su CeramTeca iz Sjeverne Amerike iz New Jerseyja, američke podružnice njemačke tvrtke 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 Orvillea iz Ohaja privatna je tvrtka specijalizirana za proizvodnju i preradu izdržljivih metala i legura, uključujući titan, cirkonij, niobij, legure nikla i dupleks nehrđajući čelik, za opskrbu civilnih i obrambenih kupaca. Još je specifičniji odjel čelične otopine i nuklearne energije ove tvrtke. Također proizvodi materijale za SZB na temelju niskolegiranog čelika visoke čvrstoće, ugljičnog čelika, legura na bazi čelika. Tvrtka se također bavi strukturnim oklopljavanjem nuklearnih objekata, uključujući unutarnje dijelove reaktora i spremnike 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, budući da ta područja primjene uključuju balističku zaštitu vozila, vojnika kao rad na modernizaciji sustava i doprinos opstanku vojne infrastrukture od različitih asimetričnih prijetnji koji se često susreću u regionalnim mirovnim operacijama.
Napredno oklopljivanje vozila, vojnih i državnih postrojenja i lokacija vojnog osoblja na prvim linijama i u stražnjem dijelu samo će imati koristi od raspoloživih raspoređenih sposobnosti. Iako su mnoge aplikacije poboljšanja i nadogradnje postojećih sposobnosti i sustava kao takvih, poput novih vrsta dodatnog oklopa za borbena vozila radi zaštite od IED-a, druge su inovativni sustavi buduće generacije.
Njemačka tvrtka IBD Deisenroth Engineering AG proizvodi AMAP visokotehnološki sustav 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 sustavom zaštite sljedeće generacije i klasificira ga kao zaštitu od ulomaka topničkih granata kalibra do 155 mm, kao i mina i IED-ova uz cestu. AMAP-T je prozirni oklop izrađen od keramičkog stakla, za koje tvrtka opisuje da ima vrhunsku transparentnost i iznimnu izdržljivost, zadovoljavajući STANAG razine od 1 do 4.
Zaštitu krova vozila osiguravaju AMAP-R i AMAP-ADS, materijali optimizirani za oružje, od kojih su prvi napravljeni od ultra lakih kompozitnih materijala prikladnih za krovne oklope vozila. Najzanimljivije oklopno rješenje je AMAP-S. Optimiziran za balističku zaštitu i upravljanje potpisima, smanjuje potpis vojnih vozila kada se skenira izvidničkim senzorima u vidljivom, infracrvenom, radarskom i akustičkom spektru. Ti se materijali mogu koristiti kao nadopuna postojećim kućištima strojeva, odnosno mogu se instalirati na nove modele ili strojeve koji su već u uporabi.
Odlični uzorci vrpci osjetljivih osjetljivih slojeva SMART
Podjela BAE američke korporacije ProTech nudi niz strukturnih oklopnih rješenja koja uključuju nekoliko vrsta neprobojnih ograda i oklopnih borbenih položaja, uključujući oklopne kabine i stražarske tornjeve, pokretne sigurnosne ograde i sustave zaštite montirane na vozila za vojnike tipa tornja. Stacionarna rješenja za strukturni oklop ove tvrtke 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 ProTecha uključuju prijenosne oklopne konstrukcije optimizirane za sigurnost perimetra i kontrolnih točaka, zaštitu vitalne imovine, sigurnost stražarnice i granične prijelaze.
ProTech također proizvodi modularne sustave koji se mogu projektirati prema specifikacijama krajnjih korisnika. Slični sustavi, temeljeni na prijenosnim oklopnim kontejnerima proizvođača EADS, razvijeni su u suradnji s KMW -om prema ugovoru s njemačkom Saveznom agencijom za nabavu obrane. Oklopni kontejnerski sustav nazvan 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 sustav naziva MuConPers (univerzalni kontejner za prijevoz ljudi).
Plasan North America, odjel izraelskog Plasan Sasa-e, također je razvio rješenja za strukturne oklope prema višemilionskom ugovoru s Ministarstvom obrane SAD-a za zaštitu novih vozila MRAP. Prema ugovoru, Plasan je glavni izvođač u zajedničkom proizvodnom programu s BAE Systemsom kao podizvođač za opskrbu sustava rezervacija za strojeve Oshkosh M-ATV, od kojih većina radi u Afganistanu prema ugovoru s američkim zapovjedništvom TACOM vojska. Plasan je svjetski lider u dizajnu komplementarnih oklopnih sustava i sustava za zaštitu od eksplozije za zaštitu taktičkih vozila u vojnim i civilnim područjima.
Napredni sustavi zaštite vojnika spadaju u područje primjene strukturne zaštite i uključuju borbene egzoskelete s mehaničkim pogonom. Obećavaju da će imati značajan utjecaj na borbena djelovanja na kopnu 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 tih programa provodi Natick Labs istraživački centar američke vojske za razvoj vojnika prema konceptu budućeg ratnika, koji pruža potpuno integrirani sustav za vojnika, koji uključuje šest glavnih podsustava. NSRDEC (MIT -ov ISN - Soldier Nanotechnologies) i Laboratorij za integraciju sustava vojnika (SSIL) također rade na tim programima. Krajnji cilj SSIL -a je razviti ono što SSIL naziva borbenim odijelom 21. stoljeća. Koje kombinira visokotehnološke sposobnosti s malom težinom.
Laboratorij za robotiku i inženjersko inženjerstvo Berkeley (BLEEX) razvio je prototip samohodnog egzoskeleta, koji se sastoji od dvije antropomorfne pogonske noge, pogonskog sustava i okvira tipa ruksaka na kojem se nalazi različit teret. Egzoskelet omogućuje korisniku - ili "pilotu" - da nosi iznimno teške terete, a istovremeno olakšava hodanje i trčanje uz i niz uzbrdice u cijelom rasponu normalnog putovanja bez upotrebe fizičke sile od strane operatera.
Inicijativa Raytheon Sarcos u tijeku je u tvornici Raytheon u Salt Lake Cityju. Predstavlja ambiciozniji rad na razvoju vojničkog egzoskeleta za koji Raytheon tvrdi da je u biti nosivi robot koji povećava snagu, izdržljivost i pokretljivost korisnika. XOS egzoskelet, koji datira iz originalnog eksperimentalnog sustava koji je razvio Sarcos, trenutno omogućuje pilotu da podigne teret do 200 kilograma i izvrši zadatke visokog napora, poput penjanja stepenicama i nagibima bez umora, ali sada se upravlja hidrauličkim pogonom. stacionarni vanjski izvor energije za sebe. Također se predstavlja 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. Sustav HULC uključuje ugrađeni mikroprocesor spojen na sučelja senzora, što omogućuje egzoskeletu da osjeti namjeru pilota i kreće se zajedno s njim. Sustav HULC je visoko modularni, omogućava brzu i učinkovitu zamjenu glavnih komponenti na terenu, a energetski je učinkovit u dizajnu koji omogućuje rad baterija tijekom produženih misija. Međutim, HULC je, poput egzoskeleta iz BLEEX -a, zamišljen više kao sustav za nošenje tereta, a ne kao zamjena za prirodne fizičke sposobnosti vojnika. Trenutno razvija HAL (Hybrid Assistive Limb) japanske tvrtke Cyberdyne iz Ibarakija, to je sveukupno moćan sustav dizajniran za povećanje tjelesne snage osobe od dva do 10 puta. Unatoč pojavi "Iron Mana", njegova prilagodljivost budućim vojnim zadaćama ostaje upitna.
Daljnje radnje
Ukratko, važan zadatak SZB -a može se općenito definirati kao smanjenje ranjivosti na neprijateljske akcije, osobito balističke napade, za koje mnogi, ako ne i svi tradicionalni materijali trenutno ne pružaju odgovarajuću razinu zaštite postrojbi.
Borba često zapovjednike uči teškim lekcijama koje su se u prošlosti činile očitima. Jedna od najtežih lekcija borbe danas je neodgovarajuća zaštita oklopa improviziranim prijetnjama, koje uključuju samoubilačke napade na vojne i civilne ciljeve te napade IED -om na transportno i kazališno osoblje. Stare navike, osobito vojne navike, posebno teško odumiru. No, povijesno gledano, te navike imaju tendenciju nestajati pod pritiskom borbe, poput francuske konjice naspram engleskih lukova tijekom Stogodišnjeg rata ili neadekvatnosti iračkih oklopnih vozila sovjetskog tipa za napade iz precizno vođenog streljiva i naprednijih MBT-ova tijekom Zaljeva Rat.
Brzo reagiranje na izazove i odgovarajućim protumjerama ključ je vojnog uspjeha i sigurnosne stabilnosti. Dakle, ako ih se ozbiljno shvati kad je u pitanju zaštita trupa i predstavljaju veliko obrambeno pitanje u ovom transformacijskom dobu restrukturiranja moći, tada bi strukturna zaštita i SZB koji koriste ovu tehnologiju trebali postati prioritet obrane i istraživanja i razvoja za sve vojskovođe. Današnje asimetrične prijetnje vojnoj i civilnoj infrastrukturi, kao i asimetrične borbe u regionalnim borbenim operacijama, utječu na razvoj obrambene politike i projektiranje sustava i nabavu na globalnoj razini. Tako bi trebalo biti u predvidljivoj budućnosti.
Takvi oklopni vojni sustavi uglavnom su viđeni kao nadopuna drugim prioritetnim rješenjima, a ne kao sastavni dio mnogih i većine borbenih sustava. Ali sve se mijenja. Sustavi zaštite i oklopa predstavljaju veliki potencijal i povećavaju sposobnosti u operacijama 21. stoljeća. Njihova će se upotreba proširiti i postati standard za mnoge, ako ne i većinu, obrambenih sustava na svim razinama.
