Venäjä on yksi ensimmäisistä maista maailmassa, jossa panssaroidun keramiikan systemaattinen tutkimus aloitettiin 70-luvun puolivälissä.
Sitten kotimaiset asiantuntijat tulivat useiden erilaisten keraamisten ja metallikeraamisten materiaalien testaustulosten perusteella siihen tulokseen, että korundi-, piikarbidi- ja karbidi-boorikeramiikka ovat lupaavimpia käytännön käyttöön fyysisten ominaisuuksien suhteen. mekaaniset ja tekniset parametrit.
Syntynyt Neuvostoliitossa
Lugan hiomatehtaan valmistamat boorikarbidilaatat, joita Terästutkimuslaitos käytti "Beehive"-tyyppisissä luodinkestävissä liiveissä - 4B15 (Zh-6) -sarjan versioissa 5 ja 86 - rajoitetun joukon 40. armeijalle Neuvostoliiton joukkojen Afganistanin tasavallassa (OKSVA) vuosina 1979-1989 niillä oli niin korkeat panssariominaisuudet, että jopa nyt, yli 30 vuoden jälkeen, ei vain Venäjä, vaan myös maailman edistyksellisimmät panssaroidun keramiikan valmistajat silti tulla lähelle niitä.
Ollakseni rehellinen, on huomattava, että korundi- ja piikarbidikeramiikan kehitys oli tuolloin paljon vaatimattomampaa. Vuonna 1980 Venäjällä (NII Steel) se kehitettiin jo kokeellisessa suunnitelmassa - vastapainoksi englantilaiselle Chobham-panssarihaarniskalle - etusolmujen suojaaminen säiliöt. Mutta dynaamisen suojan ilmestyminen teki sen moraalisesti vanhentuneeksi, varsinkin kun keraamisen panssarin rakentavaan kestävyyteen liittyviä kysymyksiä jäi edelleen.
Henkilökohtaisten suojavarusteiden (PPE) ja kevyiden taisteluajoneuvojen osalta keraamisen panssarin merkitys ei ole vain vähentynyt, vaan se on lisääntynyt useista syistä, joten melkein kaikki "kevyiden panssarien" kehittäjät tekevät tutkimusta tällä alalla. ". Valitettavasti niin sanottu perestroika on pannut kotimaisen panssaroidun keramiikan tuotannon ja parantamisen alalla alamme takaisin 70-luvun alkutasolle.
Tärkeimpien asiakkaiden (puolustusministeriö, liittovaltion turvallisuuspalvelu, sisäasiainministeriö) tänään esittämät vaatimukset osoittavat selvästi, että kevyiden panssaroitujen rakenteiden luominen korkean tason henkilökohtaisiin panssarisuojavarusteisiin (IPS) (5- 6a) ei ole mahdollista ilman keraamisten materiaalien käyttöä. Samanaikaisesti voimarakenteiden päävaatimus on vähimmäismassa. Ja se on jäykempi kuin kevyissä panssaroiduissa ajoneuvoissa. Siksi panssarisuojauksessa käytetyistä keraamisista materiaaleista NIB-kehittäjä valitsee kevyimmät - piikarbidin ja boorikarbidin.
Polyeteeni auttaa
OAO Research Institute of Steel on viime vuosina kehittänyt luokan 6a suojarakenteita, joiden pintatiheys on 36–38 kiloa neliömetriä kohden VNIIEF:n (Sarov) valmistamaan boorikarbidiin perustuen korkeamolekyylipainoiselle polyeteenisubstraatille. ONPP Tekhnologiya onnistui yhdessä JSC Research Institute of Steelin kanssa luomaan piikarbidiin perustuvia luokan 6a suojarakenteita, joiden pintatiheys on 39–40 kilogrammaa neliömetriä kohti (myös ultrakorkean molekyylipainon polyeteenin alustalle - UHMWPE).
Näillä rakenteilla on kiistaton massaetu korundipohjaisiin panssarirakenteisiin (46–50 kiloa neliömetriä kohti) ja teräspanssarielementteihin verrattuna, mutta niillä on kaksi haittaa: alhainen kestävyys ja korkea hinta.
Orgaanis-keraamisten panssarielementtien kestävyyttä voidaan parantaa jopa yhdellä laukauksella neliödesimetriä kohden pinoamalla ne pienistä laatoista. Toistaiseksi yksi tai kaksi laukausta voidaan taata panssaroidussa paneelissa UHMWPE-substraatilla, jonka pinta-ala on viidestä seitsemään neliödesimetriä, mutta ei enempää. Ei ole sattumaa, että ulkomaiset luodinkestävyysstandardit edellyttävät panssarin lävistävän luodin testaamista vain yhdellä laukauksella suojarakenteeseen. Siitä huolimatta jopa kolmen laukauksen kestävyyden saavuttaminen neliödesimetriä kohti on edelleen yksi tärkeimmistä tehtävistä, jonka johtavat venäläiset henkilönsuojainten kehittäjät pyrkivät ratkaisemaan.
Korkea kestävyys saadaan käyttämällä erillistä keraamista kerrosta eli pienistä sylintereistä koostuvaa kerrosta. Tällaisia panssaripaneeleita valmistavat esimerkiksi TenCate Advanced Armor ja muut yritykset. Tätä rakennetta käytetään kuitenkin todennäköisemmin sotilasvarusteiden puolustukseen. Joka tapauksessa, jos muut asiat ovat samat, ne ovat noin kymmenen prosenttia raskaampia kuin litteät keraamiset paneelit.
Kuten edellä mainittiin, keramiikan substraattina käytetään korkean molekyylipainon polyeteenistä (Dyneema tai Spectra-tyyppiä) valmistettuja puristettuja paneeleja kevyimpana energiaintensiivisenä materiaalina. Sitä valmistetaan kuitenkin vain ulkomailla. Venäjän tulisi myös perustaa oma kuitutuotantonsa, ei vain tuontiraaka-aineista valmistettuja puristuspaneeleja. Myös kotimaisiin aramidikankaisiin pohjautuvia komposiittimateriaaleja voidaan käyttää, mutta niiden paino ja hinta ylittävät suuresti polyeteenipaneelien.
Laskelmat ja kokemukset näyttävät
Teräksen tutkimuslaitoksella on nykyään oikeus olla ylpeä keramiikan panssariominaisuuksien arvioimiseen tarkoitettujen kokeellisten ja laskennallisten menetelmien kehittämisestä, jotka perustuvat luodin tunkeutumisen keraamiseen levyyn viiveajan määrittämiseen, mikä mahdollistaa sen. tehdä valinta yhden tai toisen materiaalin hyväksi. Keraamisen etukerroksen suojarakenteiden luodinkestävyyden laskemiseen käytetään teknisiä ja numeerisia menetelmiä.
Mitä tulee kevyesti panssaroituihin ajoneuvoihin, sen suojausvaatimukset ylittävät rajusti niiden toteuttamismahdollisuudet klassisella tavalla käyttämällä monoliittisia panssaroituja teräksiä määritetyissä koko- ja massarajoituksissa. Keraamisten panssarielementtien käyttö suojarakenteissa auttaa joissakin tapauksissa vähentämään merkittävästi suojarakenteiden kokonaispainoa.
Ulkomaisten kollegoiden kokemus ja oman tutkimuksen tulokset osoittavat, että jatkuvan (laatoitettu) paneelien painoominaisuudet ovat minimaaliset. Tätä teknistä ratkaisua sovellettiin moniin tunnettuihin panssaroitujen aseiden ja varusteiden (BTVT) näytteisiin, ja sitä käytettiin Bear- ja Typhoon-perheiden ajoneuvojen suojaamiseen. Kotimaisen tuotannon tasorinkkaisten levyjen (Medved-auton ohjaamon osat) pohjalta koottujen luokan 6a panssaripaneelien paino oli 72 kilon voimaa neliömetriä kohti, mikä on paljon kevyempi kuin monoliittinen teräspanssari (126 kiloa). -voima per neliö) ja hieman kevyempi kuin parhaiten sijoitetut teräspanssaroidut rakenteet (78–102).
Samaan aikaan kävi ilmi, että keraamisten paneelien asennuksen vaikutus voidaan saavuttaa suurten panssaroitujen alueiden läsnä ollessa, mikä ei aina ole mahdollista tietyissä panssaroitujen ajoneuvojen ja autojen varusteiden (AT) näytteissä, koska on olemassa kysymyksiä liitosten ja rajapintojen suojaaminen. Koska litteiden keraamisten levyjen suojaominaisuudet ovat jonkin verran heikentyneet niiden liitoskohtien lähellä (erityisesti vierekkäisten elementtien kulmaliitosten lähellä), ylimääräinen teknologinen ongelma jatkuvan asettelun paneelien kokoamisessa on niiden paikallinen vahvistaminen vaadituilla alueilla.
Mitä tehdä
Keraamisiin panssarielementteihin perustuvien komposiittipanssarin ominaisuuksien parantamista panssaroituihin ajoneuvoihin verrattuna tulisi tehdä seuraavilla pääalueilla.
Panssaroidun keramiikan laadun parantaminen. Viimeisten kahden tai kolmen vuoden ajan Terästutkimuslaitos on tehnyt tiivistä yhteistyötä venäläisten panssaroidun keramiikan valmistajien - NEVZ-Soyuz OJSC, Alox CJSC, Virial LLC - kanssa panssaroidun keramiikan testaamisessa ja laadun parantamisessa. Yhteisillä ponnisteluilla sen laatua pystyttiin merkittävästi parantamaan ja käytännössä tuomaan länsimaisten näytteiden tasolle.
Järkevien suunnitteluratkaisujen kehittäminen. Kuten jo mainittiin, keraamisten laattojen sarjassa on erityisiä vyöhykkeitä lähellä liitoksia, joilla on heikentyneet ballistiset ominaisuudet. Paneelin ominaisuuksien tasaamiseksi on kehitetty "profiloidun" panssarilevyn malli. Nämä paneelit on asennettu "Punisher"-autoon ja ovat läpäisseet alustavat testit. Luokan 6a paneelin paino oli 60 kilogrammaa neliömetriä kohden. Lisäksi testattiin luokan 45a paneelille korundiin perustuvia rakenteita, joiden substraatti oli UHMWPE ja aramideja, joiden paino on 6 kiloa neliömetriä kohti. Tällaisten paneelien käyttö AT- ja BTVT-tiloissa on kuitenkin rajoitettua lisävaatimusten vuoksi (esimerkiksi räjähdyslaitteen sivuräjähdyksenkestävyys).
Panssaroiduille ajoneuvoille, kuten jalkaväen taisteluajoneuvoille ja panssaroiduille miehistönkuljetusajoneuvoille, on ominaista lisääntynyt palovaikutus, joten "kiinteän panssarin" periaatteen mukaisesti kootun keraamisen paneelin aiheuttama leesioiden maksimitiheys voi olla riittämätön. Ratkaisu tähän ongelmaan on mahdollista vain käytettäessä erillisiä kuusikulmaisten tai sylinterimäisten elementtien keraamisia kokoonpanoja, jotka ovat oikeassa suhteessa tuhoamiskeinoon. Diskreetti asettelu varmistaa komposiittipanssaripaneelin maksimaalisen kestävyyden, jonka lopullinen vauriotiheys on lähellä metallipanssarirakenteiden vauriotiheyttä.
Erillisten keraamisten panssarikoostumusten paino-ominaisuudet, joiden pohja on alumiini- tai teräspanssarilevyn muodossa, ovat kuitenkin viidestä kymmeneen prosenttia korkeammat kuin kiinteillä keraamisilla paneeleilla. Diskreetistä keramiikasta valmistettujen paneelien etuna on, että niitä ei tarvitse liimata alustaan. Nämä panssaripaneelit asennettiin ja testattiin BRDM-3:n ja BMD-4:n prototyypeillä. Tällä hetkellä tällaisia paneeleja käytetään osana Typhoon- ja Boomerang-tutkimus- ja kehitysprojekteja.
Ulkomailla halvempaa
Kuten Terästutkimuslaitoksen tutkimukset ovat osoittaneet, suoja volframiseoksiin perustuvia aseita vastaan vaatii epätyypillisiä suunnitteluratkaisuja. Merkittävä vaikutus tässä tapauksessa tapahtuu vain, kun käytetään piikarbidielementtejä. Siten reaktiosintratusta piikarbidista valmistettujen keraamisten lohkojen käyttö suojassa VNZh:sta valmistettujen pienkaliiperisten automaattiaseiden alikaliiperiammuksia vastaan mahdollistaa esteen painon vähentämisen 25–30 prosentilla.
Keramiikan käyttö on lupaava, mutta ei universaali työkalu, joka lisää panssarisuojauksen tehokkuutta ottaen huomioon kaikki asiakkaan vaatimukset.
Panssaroitujen ajoneuvojen suojauksen nykyaikaiset ominaisuudet sanelevat tiukat olosuhteet panssaroitujen rakenteiden kehittäjille, ja jokaisessa tapauksessa sinun on keskityttävä asiakkaan vaatimusten erityispiirteisiin kunkin yksittäisen tuotekehityksen osalta. Samanaikaisesti asetettujen tehtävien ratkaisemiseksi tarvitaan laaja valikoima suojarakenteita ja mahdollisuus käyttää keraamisia elementtejä koostumuksissa, joissa on mahdollisimman laaja valikoima materiaaleja ja geometrioita. Ottaen huomioon panssaroidun keramiikan kotimaisen massatuotannon viiveen, on välttämätöntä tehdä tekninen läpimurto tähän suuntaan, mikä epäilemättä vaatii kohdennettuja taloudellisia investointeja.
Kun verrataan eri valmistajien keraamisten panssarielementtien kustannuksia, havaitaan seuraavat trendit: ulkomailla keskilaatuisen korundin hinta vaihtelee 10 dollarista kilolta (Kiina) 20 dollariin (Saksa - Barat, Italia - Bitossi). Venäjä - 17-35. Sarja Piikarbidin keraamisten panssarielementtien valmistus maassamme on edelleen mahdollista vain Pietarissa (LLC Virial) hintaan 150-180 dollaria kilolta. Lännessä samanlaatuisia tuotteita tarjotaan 100-150 dollarilla. On selvää, että tilausmäärien kasvu voi laskea kotimaisen panssaroidun keramiikan hinnan hyväksyttävälle tasolle.
Ilmeisesti siis
1. Vaikka henkilösuojaimien ja kevyiden panssaroitujen ajoneuvojen keraaminen panssari ei ole ehdoton ihmelääke, sen osuus nykyaikaisessa ja tulevassa suojassa säilyy silti merkittävänä.
2. Panssaroidun keramiikan tehokkaan käytännön mukauttamiseksi sotilasvarusteiden suojaamiseen sen lisäksi, että saadaan erilaisia keramiikkaa, joilla on korkeat ominaisuudet ja jotka eivät ole huonompia kuin maailman parhaiden valmistajien ominaisuudet, kotimaisen teollisuuden on tuotettava tuotteita. laaja valikoima kokoja ja geometrioita.
3. Tarvitaan uutta tutkimus- ja kehitystyötä keraamisten materiaalien ballistisen kestävyyden parantamiseksi ja niiden kestävyyden lisäämiseksi useilla osumilla.
4. Keramiikan tuotannon kotimaisen teollisuuden elpymisvauhtia tulisi kiihdyttää mahdollisimman paljon, koska hallituksen tilaus uuden sukupolven sotilasvarusteista, jotka perustuvat äskettäin kehitettyihin taistelualustaan, odotetaan jyrkästi lisääntyvän vuodesta 2015 lähtien.
5. Pakollinen edellytys menestyksekkäälle kilpailulle länsimaisten valmistajien kanssa on (yhdessä valmistettujen tuotteiden määrän jyrkän kasvun kanssa) keramiikan kustannusten aleneminen hyväksyttävälle tasolle.
6. On kiireellisesti hyväksyttävä kansallinen kohdennettu ohjelma keramiikan tuotantoon liittyvien tutkimus- ja tuotantolaitosten laajamittaista käyttöönottoa varten.