Адаптация к новым угрозам: ответ конструкторов противоминных машин

Категория: Новые технологии

Адаптация к новым угрозам: ответ конструкторов противоминных машин

Для сохранения эффективности танки и другие бронетанковые средства должны иметь защиту от новых средств поражения.

В качестве примера такой адаптации может служить применение комбинации обычной гомогенной стальной брони и реактивной многослойной брони, которое позволило повысить живучесть бронетехники против растущей угрозы противотанковых управляемых снарядов и другого кумулятивного оружия.

Аналогичная ситуация просматривается в противостоянии танков и другой бронетехники против мин и самодельных взрывных устройств, получивших широкое применение.

В принципе минная угроза для танков давно известна. Однако конструкция танков после Второй мировой войны не претерпела существенных изменений. Одной из причин такого положения была стратегия, согласно которой для движения танков выполнялись минные проходы на заминированных участках. Проблеме защиты самих танков путем усиления брони внимание практически не уделялось. Другая причина заключалась в том, что подрыв мин происходил, как правило, при наезде на них гусениц. В этом случае выходила из строя лишь ходовая часть, особенно для танков с внешней системой подвески, ремонт которой требовал немного времени. Такой довод подтвержден в арабо-израильской войне 1973г., когда из 10% подорвавшихся на минах танков почти половина была уже на ходу через 24 часа.

Однако с появлением асимметричных методов ведения войны ситуация радикально изменилась. В этом случае заминированные участки решали задачу не столько препятствия движению бронетехники, сколько осуществления внезапного нападения и уничтожения отдельных машин. Принцип действия мин также изменился. Дополнительно к взрывателям контактного действия появились штыревые взрыватели, установленные под наклоном, магнитные взрыватели, а также взрыватели с дистанционным управлением. При этом взрыв мины можно было осуществлять не только под колесами машин, но и под их днищем, что представляет большую опасность. Одновременно асимметричные военные столкновения связаны с широким использованием легких бронированных машин, которые более уязвимы к воздействию мин, чем танки. Существенная угроза от мин возросла в результате разработки и использования мин с кумулятивными зарядами и снарядов с ударным ядром.

Несмотря на все эти новые разработки фугасные мины и самодельные фугасы остаются самой большой угрозой. Исследования, проведенные в Германии и США показали, что объем выпуска фугасных мин можно распределить следующим образом: 95% объема составляют фугасы массой менее 10 кг, а из них примерно половина — фугасы массой от 6 кг до 8 кг.

Угроза подрыва от фугасных мин
Угроза подрыва от фугасных мин

НАТО провело классификацию фугасных мин в зависимости от уровня угрозы для бронированных машин. Чем больше вес тротила, заложенный под колеса, гусеницы или корпус машины, тем выше уровень. Уровни угроз и краткое описание изложены в стандарте STANAG 4569. Самый высокий уровень 4 соответствует взрыву 10 кг тротила.

Исследования мин промышленного изготовления и требований по стандарту STANAG 4569 позволяют сделать вывод, что самой большой угрозой для бронетехники является взрыв 10 кг взрывчатого вещества в тротиловом эквиваленте. На практике самодельные мины повстанцев могут быть значительно мощнее. Предложено считать, что максимальный вес минного фугаса составляет 20кг, а не 10 кг, поскольку учитывается вес груза, который может нести на себе повстанец или террорист.

Однако такая классификация носит лишь условный характер. Известны случаи использования зарядов по 100 кг (подрыв израильского танка Merkava Mk 3 в феврале 2002 г) или фугасного заряда 150 кг, (вывод из строя израильского танка Merkava Mk 4 с экипажем в 2006 г ).

К счастью, применение зарядов такой или даже большей мощности, от взрыва которого ни один танк не способен устоять, является исключением. С другой стороны, мины меньшей мощности и заряды встречаются намного чаще.

Рассмотрим, что требуется сделать для ослабления влияния взрыва мины на машину и тех, кто в ней находится. Для этой цели необходимо изучить, что происходит при взрыве мины. Во-первых, создается ударная волна, которая распространяется по воздуху с очень высокой скоростью. Она наносит удар по машине за время 100 мкс и формирует на корпусе машины избыточное давление. За фронтом ударной волны летят продукты взрыва, а затем воздуха, который создает сильный порыв ветра, создающий динамическое давление на машину. Кроме того, такой эффект сопровождается выбросом почвы, когда мины замаскированы в земле.

Воздействие ударной волны создает деформацию корпуса машины, которая может приобретать очень большие пиковые значения и оказывать давление на плиты пола, находящиеся на близком расстоянии от мины. Однако такие пиковые значения существенно уменьшаются по мере прохождения волн деформации через боковые части корпуса и далее в направлении крыши. Исходя из этого, эффект волн деформации значительно ослабляется при подъеме сидений от пола и крепления их к боковым частям корпуса или, что еще лучше, к крыше.

Пионерами такой модернизации были российские конструкторы, которые предусмотрели подвеску сидения механика-водителя в танках Т-72М1, Т-80 и Т-90, при этом был предусмотрен большой зазор между днищем и полом. По этому пути пошли и другие конструкторы бронетехники.

Подъем сидений экипажа относительно днища устраняет риск нанесения удара от нижних броневых плит в результате их прогиба внутрь корпуса машины под воздействием динамического давления. Для того, чтобы избежать риска повреждения ступней и ног необходимо размещать их повыше от плит пола. Эта задача решается путем применения упора для ног, закрепленного по бокам, либо путем использования усиленной структуры, содержащей отдельно пол, разделенный большим промежутком от броневых плит.

В качестве успешного примера реализации сидений может служить техническое решение фирмы KMW (ФРГ). Оно включает замену обычных сидений, обращенных внутри корпуса навстречу друг другу, на сидения, ориентированные в направлении бортов и подвешенные сверху на значительном расстоянии от пола. Для опоры ног служат упоры, закрепленные по бокам.

В качестве альтернативного подхода служит иллюстрация компоновки, принятой фирмой MOWAG на БТР Piranha IV с колесной формулой 8х8. Она предусматривает установку внутреннего пола, отделенного большим расстоянием от нижних броневых плит. Свободное пространство заполнено энергопоглощающим материалом. Кроме того, в БТР Piranha IV предусмотрены выдвижные сидения с подвесными упорами для ног.

Подвеска сидений
Подвеска сидений

Такие сидения предлагаются фирмой Autoflug. В данном случае отсутствует жесткое соединение между сидениями для десанта и корпусом. Сидения закреплены к корпусу ремнями из плотной ткани, причем для механика-водителя 4 ремня крепятся к крыше, а три - к полу. Такие сидения используются на новом германском БМП Puma и установлены на некоторых канадских машинах Leopard.

Проблемы, связанные с выгибанием плит днища, частично можно устранить или, по меньшей мере, свести к минимуму путем повышения жесткости плит. Первый способ заключается изготовление V-образного днища. Такой профиль можно увидеть на танках Chieftain (Великобритания), а затем на танках Challenger и Merkava. Другой подход принят на российских танках T-55AM и Т-62, в которых на месте механика-водителя между полом и крышей корпуса установлена упрочняющая вставка. Аналогичный эффект достигается в танках Abrams M1 (США), в которых перегородки между местом механика-водителя и топливными баками соединяют пол с крышей корпуса.

Поглощение энергии взрыва

Фирма Giat ( в настоящее время фирма Nexter) предложила совсем иную компоновку для БМП VBCI c колесной формулой 8х8. Для этой цели дополнительно под корпусом установлены съемные модули, предназначенные для поглощения энергии взрыва и защиты пола корпуса.

Простейший метод уменьшения или устранения деформации плит днища заключается в том, чтобы использовать дополнительные бронированные плиты под днищем корпуса. При достаточной толщине такая дополнительная броня может быть весьма эффективной. Однако для защиты от взрывов большой мощности необходимо довести ширину плит до 75-80 мм. Это приведет к существенному увеличению веса машины. Такое решение может быть полезным только для танков или тяжелых бронированных машин.

В результате взрыва возникает подъемная сила, стремящаяся поднять машину и перевернуть ее. Вес машин препятствует воздействию этой силы, однако, это не единственный фактор и некоторые из этих факторов можно учесть при разработке машины. В частности, взрывная сили потока, воздействующая на машину зависит не только от мощности взрыва, но также от площади воздействия и коэффициента лобового сопротивления. Для сведения к минимуму указанных факторов необходимо соблюсти обтекаемость формы машины, выполнить днище корпуса V-образной формы, предусмотреть отсутствие воздушных карманов, ниш шасси и других ловушек для взрывной волны.

Высокий уровень противоминной защиты был показан на примере машин, разработанных в ЮАР, в частности, колесного БТР Casspir. Десант колесной машины смог выжить при взрыве комплекта, содержащего 3 противотанковые мины, что эквивалентно взрыву тринитротолуола массой 21 кг, уложенного под одно из 4 колес или взрыву тринитротолуола массой 14 кг, уложенного под днище корпуса легкой бронированной машины массой 11 тонн.

По примеру БТР Casspir разработаны сейчас многие бронированные машины. Машины будут менее уязвимы взрыву мин при соблюдении следующих требований к конструкции:

  • Цельный несущий корпус

  • Минимальное число сварных швов на корпусе

  • Применение V-образного или усеченного V-образного днища корпуса

  • Максимальный клиренс относительно земли

  • Ширина корпуса не выходит за середину колес

  • Отсутствие воздушных карманов и ниш шасси

Уменьшение ширины корпуса одновременно с изготовлением V-образного днища, а также устранение воздушных карманов и ниш шасси может существенно уменьшить значение силы, действующей на машину, а следовательно, и вероятность ее перевертывания.

Сохранение исходного положения
Сохранение исходного положения

Предотвращение риска перевертывания машины на борт или даже на 1800 нельзя предусмотреть. Поэтому, десант должен быть закреплен на своих сидениях в пяти точках и облачен в защитные каски. Кроме того, крайне желательно, чтобы сидения обеспечивали поперечное ограничение движения головы, например, как в сидениях, разработанных фирмой Iveco для легких мобильных машин (LMV). Интересной практической особенностью сидений LMV является тот факт, что они не только занимают подвешенное положение относительно пола, но также не позволяют укладывать под ними вещи. В противном случае все преимущества сводились бы на нет.

Дополнительно к закреплению десанта на сидениях необходимо закрепить предметы, например карандаши или даже фляги с водой. При отсутствии должной фиксации они могут стать возможным источником летального исхода при взрыве мины.

Адаптация к новым угрозам
Адаптация к новым угрозам

Различные конструктивные проблемы возникают в связи использованием мин с кумулятивным зарядом и мин с плоским кумулятивным зарядом. Другой вариант - заряд с ударным ядром или эквивалентное самодельное взрывное устройство. Мины с кумулятивным зарядом встречаются значительно реже, хотя они весьма эффективны для пробивания брони. Частично это объясняется, промышленным методом их изготовления и возможностью выполнить подрыв на точном расстоянии от цели. Например, кумулятивная боеголовка гранаты РПГ-7 может проникать внутрь стальной брони на глубину 320мм при взрыве на расстоянии 0,3м от брони. На расстоянии от брони более 1 м эффективность такого проникновения теряет свою силу. Прецизионные кумулятивные заряды могут проникать в броню значительно глубже по сравнению с гранатой РПГ-7, но эффективность проникновения с увеличением расстояния также падает. В этой связи использование таких кумулятивных зарядов в асимметричных конфликтах ограничена.

Несколько кумулятивных мин были изготовлены кустарным методом из головок гранат РПГ-7. Первоначальный вариант обладал высокой эффективностью как оружие примой наводки. Ответом на такое оружие явилось использование решетчатой брони, которая препятствует детонации 60% таких гранат. Решетчатая броня отличается относительной легкостью при плотности 40 кг/м2. Однако в последнее время фирма RUAG разработала еще более легкие эквиваленты решетчатой брони в виде LASSO ( легкая броневая система против кумулятивного оружия). Броневая система представляет собой стальную проволочную сеть высокой прочности при плотности порядка 15-20кг/м2, причем ее эффективность не зависит от угла попадания.

Более сильная защита против гранат РПГ-7 может обеспечиваться гибридной динамической броней, например L-VAS, разработанной военной промышленностью Израиля. Разработанная броня имеет больший вес при плотности порядка 250 кг/м2.

В отличие от традиционных кумулятивных зарядов из брони с медными наконечниками, выполненными под конус (80-900 ), которые способны проникать вглубь стальной брони на 8 диаметров их толщины (или порядка 4 диаметров в случае РПГ-7), заряды с боеголовкой в виде прямого усеченного конуса, могут проникать лишь на величину, равную их диаметру. Однако их проникновение внутрь брони не зависит от расстояния подрыва, что удобно для мин, установленных вне дорог, когда расстояние между ними и целями может значительно изменяться. В результате заряды с плоским конусом получили широкое признание у террористов и повстанцев, как оружие внезапного нападения с обочин.

По сравнению с традиционными кумулятивными зарядами заряды с прямым конусным наконечником менее чувствительны к качеству их изготовления, что позволяет мастерить их из подручных материалов. Пробивание брони самодельными зарядами с плоским конусом оказывается меньше, чем для серийно выпускаемых, но тем не менее, пластмассовая труба с заполненным зарядом взрывчатого вещества может пробивать стальную броню толщиной 50мм на расстоянии 10м или даже 50 м.

Проникновение в броню на такую глубину предполагает, что даже относительно малый заряд с плоским конусом или заряд с ударным ядром может пробивать бронированные листы толщиной 15-20мм при отсутствии дополнительно броневой защиты. Днище легких бронированных машин с толщиной брони порядка 5мм пробивается без труда. Кроме того, такие заряды пробивают борта большинства бронированных машин, если те не оснащены дополнительной броней.

В отличие от традиционных кумулятивных, заряды с плоским конусом не образуют длинной тонкой струи расплавленной меди со скоростью концевой кромки до 8000 м/сек. Они образуют медные сердечники направленного действия, летящие со скоростью порядка 2000 м/сек. Они ведут себя как твердые сердечники бронебойного снаряда. Их нельзя ликвидировать динамической защитой слоистого типа, которая позволяет расчленить удлиненные струи меди. Как результат, для защиты против ударных ядер необходимо использовать другой тип брони.

Первый образец такой брони был разработан в 90-х годах фирмой Mechem (ЮАР), как ответ на югославские мины TMRP-6. Эти мины использовались на Балканах и обладали возможностью пробивать броню 40-мм толщины, что достаточно, чтобы выводить из строя стандартное бронированное днище любой машины. Броня, разработанная фирмой Mechem, состояла из композитной керамической плиты, плотность которой составила 305 кг/м2 . Она была вмонтирована под корпус 4-х колесного БТР Mamba. В последующем подобный тип брони был вмонтирован под корпус и использован на бортах экспериментального БТР Krokodil с колесной формулой 6х6, изготовленного в ЮАР. Масса БТР составила 26 тонн, и он мог противостоять взрыву 15 кг нитротолуола,заложенного под одно из колес или корпус.

В последующем разработаны другие типы брони против мин и зарядов с плоским конусом или ударным ядром. К ним относятся броня «Iron Wall» (Израиль), которая эффективна против средних зарядов с ударным ядром и представляет собой гибридную броню, содержащую композитные материалы, а также металлические компоненты. Плотность брони - 200-230 кг/м2 . Она может применяться для относительно легких бронированных машин. Защита машин против крупных зарядов с ударным ядром требует использования более тяжелой брони, которая разработана и недавно рассекречена Израилем.

Броня известна под названием «Breakwater» и обладает плотностью 430-450 кг/м2 . Она эффективна не только против крупных зарядов с ударным ядром, но также против кумулятивных зарядов реактивных гранат.

Сергей Вэй
20.04.2009

www.army-guide.com

Российская армия получит для испытаний опытные образцы новой боевой машины Бумеранг 8×8
03.07.2019

KMW собирается модернизировать 101 немецкий основной танк Leopard 2
25.04.2019

IDEX 2019: AM General демонстрирует модель Temseh-3
01.03.2019

IDEX 2019: Камера электромагнитной совместимости для машин NIMR
28.02.2019