Kaasaegsed AFV -d, nagu fotol olev M1117 ASV, on tavaliselt kaitstud terasest ja alumiiniumist valmistatud peamise soomusega ning täiendavate kaitsekomponentidega, mis on valmistatud erinevatest sulamitest, keraamikast, komposiitidest või nende kombinatsioonist.
Ameerika Ühendriikide ja tema strateegiliste partnerite jaoks on selge vajadus täiustatud kaitse- ja soomusvõimekuse järele, et täita praeguseid ja eeldatavaid taktikalisi kohustusi. USA juhitud rahvusvaheline missioon Afganistanis, mis püüab endiselt loogilist lõpule jõuda, saab kasu Iraagis saadud õppetundidest seoses vägede kaitsmise missioonide ja nõuetega ning uute kaitsesüsteemide arendamise algatuste strateegia koostamisega
Kaitse- ja reservisüsteem (SPB) (teine struktuurikaitse mõiste) on strateegiline tööriist, kuna sellel on märgatav mõju kriitilistele süsteemidele ja ressurssidele ning samuti on see otsene mõju võitlejale. See kehtib peamiselt asümmeetriliste tegevuskeskkondade kohta, kus ohud fikseeritud positsioonidele ja ümbermõõdu turvalisusele, samuti lammutatud väed ja patrullsõidukid on eriti teravad. Kuigi need ülesanded arenevad kiiresti, võivad elektrooniliste hoiatussüsteemide olemasolu koos tõhusate kaitselahendustega anda sõjaväele sageli otsustava eelise, võimaldades neil ellu jääda, vasturünnakuid teha ja domineerida. Vastupidi, sobiva või tõhusa infrastruktuuri puudumine oma vägede kaitsmiseks võib jätta nii võitlejad kui ka mittevõitlejad varitsustaktika suhtes haavatavaks ning see on üks olulisemaid, ehkki kainestavaid õppetunde kaasaegsetest operatsioonidest piirkondlikes sõjateatrites.
Peamised aspektid
Struktuurne soomus viitab seda tüüpi strateegilistele materjalidele, mis on ballistiliste rünnakute suhtes vastupidavad ja mida saab integreerida statsionaarsetesse, transporditavatesse või mobiilsetesse transpordisüsteemidesse ja isiklikesse ballistilise kaitse lahendustesse. SZB tootmisel saab kasutada traditsioonilisi materjale, nagu teras ja alumiinium või raudbetoon, aga ka täiustatud materjale, nagu nanomaterjalid ja keraamilised komposiidid. Mõned näited struktuursetest soomusterakendustest hõlmavad selliste alaliste ja ajutiste konstruktsioonide tootmist nagu vaatetornid, sõjaväe- või turvakaubikud, sõidukite kaitsesüsteemid ja võitlejate isikukaitse. Viimane võib hõlmata kantavaid kilpe või kontrollpunkti kaitsesüsteeme ja teisaldatavaid soomustatud lahingupositsioone.
Kolm katset luua eksoskeleti ideed: projektid BLEEX, Raytheon SARCOS ja Lockheed Martin HULC
Järelikult võivad kaitse- ja reserveerimissüsteemid (SPB) olla suureks abiks taktikalise ja strateegilise ellujäämise suurendamisel võitluses ja muudes kõrge riskiga keskkondades. Nad on oma jõudude kaitsmise programmides võtmetegur. Need on aluseks ka mitmete asümmeetriliste rünnakute, näiteks teeäärsete miinide ja RPG -de vastu võitlemisele linnakeskkonnas toimuvate missioonide ja mässutõrjeoperatsioonide ajal. Kuna neid saab luua kergetest komposiitmaterjalidest ja muudest täiustatud ja eksootilistest materjalidest, võivad need olla kasulikud ka kaitstud infrastruktuuride allkirjahalduse valdkonnas, näiteks sõidukite katmisel rohkem maapealsete radarite maskeerivate materjalidega. Tegelikult võime öelda, et SZB rakendused on väga mitmekesised - nagu ka materjalid, millest neid saab valmistada.
Mõnda materjali, millest SZB moodustatakse, võib klassifitseerida eksootilisteks ja uuteks materjalideks, st materjalideks, millel on lisaks traditsiooniliste materjalide võimalustele ka uued omadused. Näiteks võivad soomuste jõudlust parandada nanomaterjalid, sealhulgas nanotorud ja nanokiud, samuti täiustatud komposiitmaterjalid. SZB rakendusplaanidesse on nüüd kaasatud struktuurid kahtlustatavatel lahinguvälistel aladel, mida varem peeti lahingurünnakute suhtes madala kaitseastmega. 2012. aasta riigikaitselubade seadus näeb näiteks ette kõrgemad turvastandardid sõjaliste hoonete projektides sõjalise ehituse, olemasoleva infrastruktuuri loomisel ja kaasajastamisel Ameerika Ühendriikides ja NATO riikides. Erasektori ehituses suurenevad ohutuse, ergonoomiliste ja keskkonnakaalutluste tõttu ka SOC nõuded uutele ehitusprojektidele ja olemasolevate hoonete renoveerimisele, kuna ka konstruktsioonikaitsel on võime vähendada müra ja suurendada soojusisolatsiooni. Nõuded võitlejate kaitsele on aga sõjaliste planeerijate jaoks üks suurimaid probleeme.
Ameerika Ühendriikide inseneride korpus (USACE) vastutab USA valitsuse programmide eest sõjalise, tsiviil- ja riikliku julgeoleku infrastruktuuri rajamiseks nii globaalselt kui ka riigisiseselt. Võib -olla kõige kuulsam USACE ehitatud projekt, Pentagon, tuletab meelde SIS -programmide tähtsust ja nende olulisust käimasolevate operatsioonide ning riikliku julgeoleku ja vägede kaitse missioonide jaoks. Ehitustööd lõpetati 1941. aastal, sõjaajal strateegilise tooraine nappuse tõttu kasutati väikest kogust metalli, Pentagon ehitati peaaegu täielikult raudbetoonist. Ameerika Ehitusinseneride Seltsi hoone seisukorra kohta kohe pärast 11. septembrit tehtud uuringu kokkuvõttes öeldi, et Pentagoni esialgse disaini ja ehituse elemendid aitasid kaasa selle vastupidavusele reaktiivlennuki rünnaku ajal. piiratud füüsiline hävitamine ja inimkaotus. Grupi aruandes tõsteti esile terviklikkuse, koondamise ja energia neeldumise disainiomadusi. Selles öeldi, et sellised elemendid "peaksid tulevikus kuuluma selliste hoonete ja muude rajatiste kavanditesse, milles peetakse väga oluliseks vastupanu järkjärgulisele hävitamisele".
Sarnased, kui mitte identsed omadused ja nõuded kehtivad nii kodu- kui ka välismaal paiknevatele ja mobiilsetele valitsusstruktuuridele, nii suurtele kui ka väikestele, ning need peaksid sisaldama turvatäiustusi, nagu ballistiline rünnakutakistus kui sisseehitatud konstruktsioonielemendid, et kaitsta reaalselt eeldatavate ohtude eest. Järelikult on SZB -d võtmetähtsusega kõikides sõjalistes ja tsiviilpüüdlustes ning muutuvad tõenäoliselt igapäevaseks.
Rusikareeglid kaitse loomiseks
Monoliitsed süsteemid
Mida tugevam, seda parem, "piisav" tugevus hävitab mürsu
Mida tugevam, seda parem, "piisav" sitkus peab vastu pragunemisele
Mida paksem, seda parem
Mida raskem, seda parem
Üks paks plaat on parem kui kaks õhukest kihilist plaati
Mida suurem on nõlv (kohtumisnurk), seda parem
Mitme materjaliga süsteemid (hübriid)
Firmer pole alati parem, kuid tavaliselt on kõva spoon olemas
Karm ei ole alati parem, kuid karm alus on tavaliselt olemas
Paksem pole alati parem
Raskem pole alati parem
Kaks õhukest plaati võivad olla paremad kui üks paks
Suurem kalle pole alati parem
Kohanduvad eelised
Traditsioonilised soomusmaterjalid on uute turvaväljakutsete ees näidanud piiranguid, samas kui täiustatud materjalid, sealhulgas komposiidid ja nanomaterjalid, on näidanud olulisi eeliseid vanemate süsteemide ees, suurendades sõduri ellujäämist isegi äärmuslikes tingimustes.
Olemasolevate kaitsesüsteemide puudused võivad olla võib -olla üks külma sõja päranditest. Tolleaegsed sõjalised doktriinid ei keskendunud sõjalistele operatsioonidele hoonestatud piirkondades (ingliskeelne termin MOBA - Mobility Operations For Built -up Areas) ega sõjalistele operatsioonidele linnatingimustes (ingliskeelne termin MOUT - Military Operations in Urban Terrain). Samuti põhinesid pärast Pärsia lahe sõda ilmnenud doktriinid piiratud ajaperioodiga šoki- ja aukartuse stsenaariumide puhul juurutatavatel kõrgtehnoloogilistel ja ülitäpsetel võimetel. Seda muidugi ei juhtunud Iraagis, kus kõrgtehnoloogilised ründesüsteemid ja taktika olid konflikti varases staadiumis esmatähtsad ning vajadus säilitada operatiivtempo pika aja jooksul muutus kriitiliseks.
SZB-d pakuvad eeliseid vägedele, kes osalevad teatri- või piirkondlikul tasandil pikaajalistes operatsioonides, kaasa arvatud need, mis toimuvad MOUT-kampaaniate raames. Paljud neist eelistest, näiteks relvade ja väärtuslike esemete kaitsmisel kõrge ohu korral, on ilmsed, mõned teised on vähem ilmsed. Nende hulka võivad kuuluda keskkonna- ja ergonoomilised ohutusprobleemid ning lahinguelektroonika ja muu elutähtsa infoinfrastruktuuri kõvastumine, tihendamine ja kaitsmine potentsiaalselt kahjustavate asümmeetriliste mõjude eest. SZB -l kui tehnoloogiate kogumil on aga ka laiem tähendus kui isegi neil, mis läbivad kogu kaitsetehnoloogia valdkonna. See on tingitud asjaolust, et struktuursoomikud on kõigi sõjaväeharude jaoks ühine tehnoloogiasektor, mis mõjutab teisi kaitserakendusi ja sõjatehnika kategooriaid, ülesandeid ja riikliku julgeoleku rakendusi.
Ülaltoodut saab laiendada. SZB tuleks kaasata tuuma- ja strateegiliste rajatiste (kuna see sobib statsionaarsetele, pool- ja täielikult liikuvatele süsteemidele kõikides lahingutingimustes) kaitsmise nõuetesse, sõjaväe- ja tsiviilsektorisse mitte-lahingulistel hoonestusaladel (sest hooned saavad kasu turvameetmetest ja uutest ehitusmeetoditest, mis suurendavad vastupanuvõimet terrorismile ja loodusõnnetustele, nagu orkaanid ja maavärinad), kaasajastamisele ja algatustele vägede ümberkujundamiseks, elektroonika ja andmetöötluse vastu võitlemiseks (tänu oma võimele parandada elektroonilise infrastruktuuri kaitset)) ja lahingumasinad (nende võime tõttu luua liikuvatele töötajatele usaldusväärne ballistiline kaitse).
Tüüpilise läbipaistva soomukiga sandwich -paneeli struktuur
Enamiku kuulikindlate klaasitootjate kasutatav klaaskonstruktsioon: esmalt väliskihina klaas, keskel mitu kihti klaasi ja polüvinüülbutüraali, seejärel polüuretaan ja lõpuks polükarbonaat. Selle meetodi eeliseks on polükarbonaadi võime paisuda ja "kinni püüda" kõvematest klaaspindadest tekkinud prahti. See laienemine on võimalik üle kahe tolli.
Samuti on uusveerandid kooskõlas eelarvereformi algatustega. Selle põhjuseks on asjaolu, et mõned selle tehnoloogia valdkonna rakendused võimaldavad olemasolevate rajatiste ja süsteemide kaasajastamist ja renoveerimist madala hinnaga ning täiesti uue infrastruktuuri loomist, mis omakorda võimaldab saada kasu üldise moderniseerimisprogrammi muude komponentide stabiilsest eelarvest. ja algatusi. Näiteks eraldas USA kaitseministeeriumi 2010. aasta eelarve sõjaliste arenguprogrammide jaoks 1,4 miljardit dollarit, vägede kaitsealgatuste jaoks 15,2 miljardit dollarit (suurim üks taotlus pärast sõjaväeluure kulutusi) ja 1,5 miljardit dollarit IED -de (improviseeritud lõhkeseadeldised) vastu võitlemiseks. SPBd võivad parandada nende kaitsesektorite kulutõhusust. Järelikult on see tehnoloogia, millel on potentsiaalselt suured maksed riikliku ja rahvusvahelise julgeoleku ning terrorismivastase võitluse programmide väljatöötamiseks, nagu saatkonnad ja muud pikaajalised inseneriprojektid, et kaitsta VIP-sid ja kaitsta kriitilistes olukordades osalevaid töötajaid.
Muud eelised SZB -de kasutuselevõtmisel ja nende integreerimisel sõjaliste programmide väljatöötamisse hõlmavad asjaolu, et materjalidel endil ja nende tootmise ning sellele järgneva töötlemise ja täiustamise täiustatud meetoditel on ühine põhiplatvorm eksootiliste ja täiustatud materjalide arendamiseks, sealhulgas nanomaterjalid. Neid saab integreerida SZB -sse, et pakkuda lisavõimalusi, näiteks manustatud andurimaatriks ja biomeetria, mis ise saavad osaks kaitsesüsteemist. Käimas on mitmeid ülemaailmseid algatusi struktuurikaitse, tootmise ja projekteerimise ning SSS -i väljatöötamiseks, mis kasutavad nende ainulaadseid omadusi mitmesugustes rakendustes kasutamiseks.
Ceramteci piesoelektrilised komponendid
Ameerika Ühendriikides töötatakse SZB ja sellega seotud protsesside jaoks ette materjale kaitseministeeriumi ja erasektori tööstuse keskustes ja teenistustes. Käimasoleva teadus- ja arendustegevuse olulisemate keskuste hulgas väärib märkimist ARLi sõjaline uurimislabor, kelle relvade ja materjalide uurimise osakond tegeleb kaitsealgatustega paljutõotava veoki, relvasüsteemi ja tulevase sõiduki programmides. Delaware'i ülikooli komposiitmaterjalide keskus viib läbi ka DOD-rahastatud uuringuid täiustatud varjestusmaterjalide kohta ja esile tõstetakse ka teisi SZB arenduskeskusi.
Täiustatud nanomaterjalid
Konstruktsioonikaitset saab valmistada mitmesugustest materjalidest, kasutades laiendatud disaini-, valmistamis- ja vormimismeetodeid. Materjalide arendamise tempo on kaitsetehnoloogia ja rakendusteaduse üks kiiremaid, mida juhivad strateegilised väljakutsed. See kehtib nii uute materjalide avastamise kui ka olemasolevate kaitseväärtusega toodete kasutamise pideva täiustamise kohta, mis sobivad nende vägede kaitsmiseks ümberkujundamiseks.
Nanomaterjalid on selle rakendussektori arendusprogrammides leidnud laialdast kasutamist ning paljud revolutsioonilised tootmisprotsessid on väljatöötamisel või on läinud tööstustootmisse. Arenenud materjalide väljatöötamise esirinnas on grafeen, mis avastati esmakordselt 2004. aastal, grafiithomoloog, mille ebatavalised omadused muudavad selle paljutõotavaks mitmete rakenduste, sealhulgas võimaliku struktuurikaitse kasutamise jaoks. Grafeen on vaid ühe aatomi paksune grafiidileht, mistõttu on see siiani kõige õhem materjal. Kuna see on terasest umbes kakssada korda tugevam, on grafeen ka üks vastupidavamaid materjale, mis kunagi laboris loodud on. Grafeenil on ka ebatavalised elektrijuhtivusomadused, mis kuulutavad revolutsioonilisi rakendusi pooljuhtmikroprotsessorites. See teeb grafeenist materjali, millel on suur potentsiaal mitmes tehnoloogiavaldkonnas. Kuigi see kõik on paljulubav, jääb grafeeni kasutamine sõjaliste programmide väljatöötamiseks endiselt tulevikku, kuna puuduvad selle väga uue materjali kohta rakendusuuringud, raskused toota tööstuslikes kogustes, säilitades samal ajal kõrge kasumlikkuse.("Kahemõõtmelise materjaliga - grafeeniga täiustatud katsete eest" pälvisid 2010. aastal Nobeli füüsikaauhinna A. K. Geim ja K. S. Novoselov).
M2 / M3 BRADLEY BMP kasutab 7039-T64 (ülemine pool) ja 5083-H131 (alumine pool) alumiiniumisulamist soomust. Kuid lahingukogemus Iraagis tõi kaasa suurema kaitse mitmekihilisest terasest valmistatud soomuskihi ning passiivse (kompositsioonilise) ja reaktiivse soomuse elementide tõttu, mida näeme fotol.
Süsiniknanotorusid (CNT) tuntakse aga teadus- ja arendusalgatuste valdkonnas palju paremini ning nad on leidnud juba arvukalt praktilisi rakendusi mitte ainult sõjaväes, vaid ka riigi julgeoleku ja õiguskaitse valdkonnas. Pika süsinik -nanotorude täiustatud soomusmaterjale saab valmistada mitmesuguse kuju ja struktuuriga, sealhulgas lehed, kiud, plaadid ja vormitud kujundid. Lõplikud nano-täiustatud materjalid on kerged, kuid äärmiselt vastupidavad ning nende elektrotermilisi omadusi saab tootmisprotsessi käigus muuta. Komposiitkonstruktsioonide valmistamisel pakub CNT-põhine soomus paindlikku ja kerget lahendust, mis pakub suurepärast kaitset ballistiliste rünnakute eest sõidukite ja muu fikseeritud või mobiilse lahingutaristu vastu. Natick Labsi laboratooriumiga sõlmitud lepingu alusel on Nanocomp Technologies personali kaitseks välja töötanud vaid mõne millimeetri paksused CNT -põhised komposiitpaneelid, mis peatavad 9 mm kuuli lähedalt.
Kahju komposiitmaterjali mulgustamisel
Komposiitmaterjalid
Mõnevõrra sarnased metallisulamitega erinevad komposiitmaterjalid sisuliselt selle poolest, et need on üksteises lahustumatud ja neid saab moodustada koostisosadest erinevalt kui elemente või metallifaaside segunemist. Kuid nagu sulamid, võib komposiite moodustada kahest või enamast komponendist, mis võivad kuju või struktuuri poolest oluliselt erineda. Komposiitmaterjale saab valmistada mitmesuguste protsesside järgi. Nende hulka kuuluvad uued sidumistehnikad, nagu lamineerimine, kihiline kihutamine, paagutamine, osakeste survevalu, kiudude kudumine ja nanotootmismeetodid, näiteks mikropressimine. Kui neid toodetakse ballistiliste kaitsesüsteemidena, on need klassifitseeritud komposiitstruktuursoomusteks (CSA) ja moodustavad mitmeid uusi materjale, nagu metallidevahelised laminaadid (MIL) ja keraamilised maatrikskomposiidid (CMC).
Ballistilisi komposiite toodetakse tavaliselt kärgstruktuuridena ja paksuseinaliste komposiit-, kummi- ja keraamiliste kihtide laminaatidena, mis on kombineeritud, et tagada optimaalne struktuuri ja ballistilise jõudluse tasakaal minimaalse kaaluga. Nende laminaatide hulgas on läbipaistmatud, poolläbipaistvad ja läbipaistvad soomuskomposiidid, mida kasutatakse sõidukite plahvatuskindla klaasi asendajana. Epoksü klaaskiud ja klaaskiust komposiidid pakuvad suurepärast kaitset sõidukitele lahingualadel, kus IED rünnakute oht on väga suur. Suletud elementidega alumiiniumvaht CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) on väikese kaaluga koos suure tugevuse, jäikusega, neelab hästi energiat, selle tootmisomadused võivad neid moodustava mikrostruktuuri struktuuri tõttu olla erinevad. Kui ballistiline, näitab CCAF märkimisväärset mittelineaarset deformatsiooni ja pingelaine sumbumist. Vastavalt Ameerika laboratooriumi ARL esitatud teabele võivad CCAF -i sisaldavad soomuspaneelid taluda 20 mm kildude lööke.
Selle kategooria ballistilised komposiidid sobivad sõidukite plahvatuskaitseks, näiteks ballistiline varjestus linna lahingukeskkonnas kasutatavate MRAP -sõidukite jaoks. Neid saab kasutada ka muudes piirkondades, näiteks suurtükitorudes. Need on sageli valmistatud katteplaatide või paneelide kujul, mis on paigaldatud kaitstud masinate sisse ja välja põrandaplaatide, kaitsekatete ja voodritena. Keraamilisi komposiite saab valmistada konstruktsioonirüüde kujul, millel on head plahvatus- ja killustumisvastased omadused (palju sekundaarseid kilde ja prahti). See muudab keraamilised komposiidid hästi soomuskonstruktsioonide rakendusteks, eriti MRAP-i ja muude väikeste ja keskmise suurusega lahingumasinate jaoks, mille konstruktsioon peaks olema kompromiss, arvestades kaalupiiranguid, kuna rasketel soomustel on negatiivne mõju sõidukite liikuvusele. Suuremad sõidukid, sealhulgas taktikalised veoautod ja soomukid (näiteks soomustatud buss Rhino Runner), sobivad paremini metallist soomuslahendustega integreerimiseks.
Nanomaterjalide täiustatud komposiitidesse lisamisel võivad saadud nanokomposiidid pakkuda täiendavat jõudlust või kaitset tugevdamata materjalide eest või sama taset, vähendades samal ajal massi. Polümeere ja monomeere, sealhulgas plastpolümeere, võib toota ka kasutamiseks täiustatud komposiitmaterjalidena konstruktsiooni kaitseks. Üks nanoosakestega siirdatud nanopolümeeride omadus - lainepikkus on väiksem kui nähtava valguse lainepikkus (umbes 400 nanomeetrit) - viitab sellele, et valmis materjalid võivad olla läbipaistvad. Selliseid polümeriseeritud strateegilisi materjale on toodetud mitut tüüpi, millel on sarnased omadused. Ilmselgelt on need omadused strateegiliselt väärtuslikud lahingu- ja turvasõidukite traditsioonilise kuulikindla klaasi muutmisel või asendamisel.
SmartArmour on mitmekihiline multifunktsionaalne reserveerimissüsteem, mille on tootnud SmartNano Materials of Piano, mida saab tarnida läbipaistvaks või läbipaistmatuks vastavalt lõppkasutaja spetsifikatsioonidele. Kuid Vitreloy tsirkooniumi ja berülliumi metallklaasi toodab sarnaste omadustega ka Amorphous Technologies International. ARLi RDECOMi teadus- ja arenduskeskus on ballistiliseks kaitseks välja töötanud vedela soomuse, mis põhineb polüetüleenglükoolis suspendeeritud tahkete ränidioksiidi nanoosakeste nihkepaksendusvedelikul; seda on edukalt testitud kevlariga soomukitel.
Seadmetöötlus on soomustruktuuride küllastumine nanostruktuuridega, mis võivad ühendada suure jõudlusega pooljuhtprotsessorid soomuselementideks. Selliseid "nutikaid materjale" saab ehitada soomustatud seintesse, kasutamise näide on piesoelektriline. Need on looduslikud materjalid, mis raputamisel, deformeerimisel või kokkusurumisel väljastavad elektrilisi impulsse. Piezoelektrit, mida varem oli kaubanduslikult kasutatud pöördlaua nõelte puhul, saab paigaldada soomustarinditesse, näiteks paneelidesse, moodulelementidesse ja paigaldada kandvatele seintele termilise, vibratsiooni- ja põrutusanduri kujul.
USA energeetikaministeeriumi rahastatava ja California ülikooli Berkeley labori poolt läbi viidud projekti raames töötatakse välja perovskite kristallstruktuuriga piesoelektrilistel materjalidel põhinevad kaasaegsed piesoelektrilised materjalid. Siiski on Minneapolis asuv kaitsefirma Accellent Technologies, mis on spetsialiseerunud struktuuride jälgimisele, välja töötanud riist- ja tarkvarakomplekti nimega SMART Layer, mis ühendab andurid konstruktsioonikomponentideks, nagu paneelid ja seinad. Ettevõtte süsteem kasutab sisseehitatud multisensoreid, mis kasutavad mikroprotsessoripõhiseid soojus-, tõmbe- ja kiudoptilisi andureid, et tuvastada muutusi vaadeldud struktuuride terviklikkuses, kasutades selleks patenteeritud aktiivset skaneerimismeetodit. Diaform Armor Solutions, Ceradyne Inc. osakond, on loonud kergekaalulised soomuslahendused, kasutades termoplastilisi komposiite, et kiiresti valmistada kolmemõõtmelisi struktuurikujusid, mis võivad moodustada tugevdatud konstruktsioonisõlmede modulaarseid elemente.
Kuulikindel Protech turvamoodul
IBD Deisenrothi täiustatud mitmekihiline soomuskontseptsioon
Moodulkujunduselemente, mis vastavad ballistilise soomusmaatriksi (BAM) standarditele, kasutatakse laialdaselt ka olemasolevate konstruktsioonide uutes kujundustes, täiendustes ja modifikatsioonides, kus kõige olulisemad omadused on suurenenud ohutus ja vastupidavus ballistilistele rünnakutele. BAM spetsifikatsioon, mille patenteeris Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, kirjeldab mitmekihilisi soomustatud konstruktsioonielemente, nagu seinad, laed ja põrandad, mis koosnevad aramiidkiust kõvade lehtede kihtidest ja karastatud tööriistaterasest (näiteks Thermasteel), tootja Thermasteel Corporation) või karastatud terasvõrk. BAM-i spetsifikatsioonid hõlmavad BAM-1, BAM-1A ja BAM-8; kumbki kirjeldab konstruktsiooni kaitse taseme tõusu. Zagros Construction on välja töötanud oma seinasüsteemi ThermalBlast, mis on ettevõtte sõnul väga vastupidav ballistilistele rünnakutele ja jõu sissetungidele. See kasutab patenteeritud süsteemi BAM-8, mis koosneb kaitsvast, kergest kuulikindlast siseseinast (või BAM sisemaatriksist), mis koosneb osaliselt ballistilisest kevlarist ja mida saab ühendada ka lagede ja põrandate ning muude ThermaSteeli paneelidega. Ettevõte soovitab oma ThermalBlast süsteemi saatkondade, valitsuste ja postkontorite, sõjaliste rajatiste, laskemoonahoidlate ja muude kriitiliste rajatiste jaoks. USA kuulikindlus toodab oma kuulikindlate teraspaneelide valikut ühe ballistilise lehtlahendusena, mille ettevõte hindab vastavalt NIJ Armor Level IV tasemele.
SZB-materjale kasutatakse ka mõnes ründesüsteemis, näiteks raketisilode ja starditorude vooderdistes ning mobiilsetel raketitõrjerakenditel kantavatel konteineritel, mis nõuavad häid termilise kulumise ja kineetilise löögikindluse omadusi. Ameerika ettevõtte V-System Composites välja töötatud HyperShield süsteem, mis kasutab integreeritud soomusplaate ja täiustatud komposiitkonstruktsioone, on odav ja kerge kuulikindel broneerimislahendus ning sellel on raketitõrje NIJ III taseme kaitsetase, mis hõlmab ka transpordivahendeid ja ballistilised nõuded õhusõidukitele. Maetud tuumalõhkepea, nagu ameeriklane B-61, võib kasutada ka struktuurilisi soomusmaterjale, samas kui tuumarelv, mis on mõeldud maapealseks lõhkamiseks nn vaibapommitamisel, nagu näiteks Ameerika pomm B-53, vajab ka soomust. laskemoona korpusest.
Frontier Performance Polymers on armeekeskuse Natick toel edukalt välja töötanud läbimurdelise polümeeritehnoloogia ja uuendusliku tootmismeetodi kergete ja läbipaistvate raudrüüde jaoks, et kaitsta silmi ja nägu. Sellel materjalil, mille kaal on 0,16 kg / cm2, on samad ballistilised omadused nagu sõjaväe kiivrites kasutatavatel aramiid- / fenoolmaterjalidel, kuid see maksab 10 korda vähem
Traditsioonilised materjalid
Kaitsekonstruktsioonide tootmisel kasutatud traditsioonilised materjalid, näiteks legeerimata teras ja raudbetoon, ei ole mingil juhul mineviku materjalid. Eelkõige metallisulamid jäävad eelistatud materjalideks nende tõestatud varjestusomaduste ning olemasolevate tootmisrajatiste tõttu nende tootmiseks ja kaitseks. Need niinimetatud “karmid” soomuslahendused ei kehti mitte ainult ballistiliste teraste ja strateegiliste sulamite kohta, vaid ka heade ballistiliste omadustega täiustatud komposiitmaterjalide kohta. See kehtib ka kiududest valmistatud või tugevdatud soomuste või tihedalt kootud võrkude puhul. Soomustatud konstruktsioonimaterjalina on betoonil soovitud omadused ja seda kasutatakse laialdaselt, samas kui selle tootmiskulud on madalad.
USA merejalaväe korpus LAV 8x8 saab käimasoleva moderniseerimisprogrammi raames oma alumiiniumisulamist kere kohale täiendavaid soomuselelemente.
AMAP-S IBD Deisenrothi soomustatud materjal täidab olulist tugifunktsiooni sõiduki soojusallika vähendamisel
Mereväe ekspeditsiooniline lahingumasin EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) on esimene soomustatud lahingumasin, mis kasutas soomust 2518-787, mis on alumiiniumi, vase, mangaani sulam. Kuigi see sulam on sitke ja sellel on head ballistilised omadused, on see tavapärastel põkk -keevisõmblustel halva ballistilise tugevusega. See sundis tootjat löögikindluse suurendamiseks välistõmblused ja põhifilee keevisõmblused konstruktsioonist välja jätma, plaat plaadi külge on nüüd mehaaniliselt kinnitatud. Lõpuks ajendasid paljud selle programmiga seotud probleemid selle paljutõotava projekti sulgema.
Sulamid on ühed karmimad materjalid, millest saab valmistada konstruktsioonilist soomust. Sulamid on kahe või enama keemilise elemendi - metallide (või metalliliste ja mittemetalliliste elementide) kombinatsioon, mis tavaliselt "sulatatakse" kokku või lahustatakse üksteise sulamisprotsessi käigus. Tulemuseks on materjal, millel on parem jõudlus kui igal komponendil eraldi. Titaan ja titaanisulamid on tavalised raudrüü elemendid. Nende kasutamine hõlmab "traumaatilisi" plaate isiklikes broneerimissüsteemides, mis pakuvad kõrgetasemelist kaitset väga haavatavatele kehapiirkondadele. Berüllium-alumiiniumisulam on ka paljudel juhtudel osutunud edukaks. Selle sulami eriline tugevus ja jäikus ületab tavapäraste titaanisulamite omad, mille tulemuseks on väiksem konstruktsioonikaal ja parem jõudlus. Soomusterased on ka struktuurilised raudrüüdele sobivad strateegilised materjalid.
Kaubanduslikult on kaubamärkide all toodetud ka mitmeid niinimetatud "supersulameid" või "suure jõudlusega sulamid". Nende hulgas on ülitugev Hastelloy sulam, mille põhikomponent on siirdemetall - nikkel; Kovar, koobalti-nikli sulam, mida hinnati suurepärase soojuspaisumisteguri eest; nikkel-vask-rauasulam Monel; ja Inconeli nikkel-kroomisulam.
Laserkõvenemine on üks töötlemisprotsesse, mis parandab mitteväärismetallide ja sulamite funktsionaalseid omadusi. On ka muud tüüpi omaduste täiustusi, sealhulgas mikropressimine, töötlemisprotsess, mis kasutab fokuseeritud ioonkiiretehnoloogiat, et küllastada täiustatud materjalid alamstruktuuridega, et suurendada tugevust ja vastupidavust. Kasutatakse ka superplastilist vormimist, mille tulemuseks on äärmiselt suure tõmbetugevusega metalli- ja keraamikatooted.
USA energeetikaministeeriumi NETL (riiklik energiatehnoloogia laboratoorium) labor sai Tank-Automotive and Armaments Commandilt (TACOM) ja ARLi sõjalise uurimislaborilt ülesandeks viia läbi programm Ameerika sõjaväesõidukitele valatud terasest soomusplaadi väljatöötamiseks, sealhulgas BRADLEY BMP. Sellel töötasid NETL-TACOM-Lanoxide Corp ja DARPA ühiselt välja valatud luugi ning programmi kõrvalmõju oli plaasterrüüde kättesaamine. Hiljem arendati programmi raames koostöös TACOMi ja peatöövõtjaga General Dynamics välja titaanist soomusplaat (kasutades lennundussulamit Ti-6Al-4V) luugi M-1A1 ABRAMS MBT jaoks. Hiljuti on NETL välja töötanud ülitugeva AFV soomuse, kasutades paagutatud titaanpulbrisulameid, et suurendada lõppmaterjali tugevust. Räni infiltratsioonist (SiSiC) ja paagutatud ränikarbiidist (SSiC) valmistatud soomusmaterjalid on Põhja -Ameerika CeramTeci tooted, mis pärinevad Saksamaa ettevõtte CeramTec AG Ameerika osakonnast New Jersey. Need materjalid näitavad head keemilist termilist stabiilsust ja suurt vastupidavust triboloogilisele stressile (triboloogia on teadusharu, mis uurib masina osade ja mehhanismide hõõrdumist ja kulumist määrdeainete juuresolekul).
Ohio-põhine AT&F Advanced Metals of Orville on eraettevõte, mis on spetsialiseerunud vastupidavate metallide ja sulamite, sealhulgas titaani, tsirkooniumi, nioobiumi, niklisulamite ja kahepoolse roostevaba terase tootmisele ja töötlemisele. Veelgi spetsiifilisem on selle ettevõtte Steel Solutions and Nuclear divisjon. Samuti toodab see SZB jaoks materjale, mis põhinevad ülitugeval madala legeerterasel, süsinikterasel, terasest sulamitel. Ettevõte tegeleb ka tuumarajatiste, sealhulgas reaktori sisemuse ja tuumajäätmete mahutite struktuurse soomustamisega.
Muud programmid
Teisi SZB programme viiakse läbi kogu lähetatud vägede ja paljude ülemaailmsete sõjaliste operatsioonide ulatuses. Nende otsesed nõudmised ja väljakutsed on otseselt seotud nende sidejõudude praeguse ja tulevase kaitsega, kuna need rakendusvaldkonnad hõlmavad sõidukite ballistilist kaitset, sõdurit kui süsteemi moderniseerimistööd ja sõjaväe infrastruktuuri ellujäämisele kaasaaitamist erinevate asümmeetriliste ohtude eest piirkondlikes rahuvalveoperatsioonides.
Sõidukite täiustatud soomustamine, sõjaväe- ja valitsusasutused ning sõjaväelaste asukohad rindel ja taga saavad kasu ainult kasutusele võetud võimalustest. Kuigi paljud rakendused on olemasolevate võimete ja süsteemide kui selliste täiustused ja täiendused, näiteks uut tüüpi täiendavad raudrüüd lahingumasinatele IED-de eest kaitsmiseks, on teised uuenduslikud ja tuleviku põlvkonna süsteemid.
Saksa ettevõte IBD Deisenroth Engineering AG toodab kõrgtehnoloogilist ellujäämise parandamise süsteemi AMAP. See on rida konstruktiivseid soomuslahendusi, mis kasutavad mitut tootmismeetodit ja täiustatud materjale, sealhulgas kõrge tugevusega sulamid ja komposiidid. Nende hulgas on AMAP-IED, mis ühendab keraamilise soomuse ja killustumisvastase vooderdustehnoloogia ning mida saab tarnida moodulielementidena ja mille eesmärk on suurendada sõjaväesõidukite kaitset. IBD nimetab AMAP-IED-i järgmise põlvkonna kaitsesüsteemiks ja liigitab selle kaitseks kuni 155 mm kaliibriga suurtükiväe kildude ning teeäärsete miinide ja IED-de eest. AMAP-T on läbipaistev raudrüü, mis on valmistatud keraamilise klaasi abil, mida ettevõte kirjeldab kui suurepärast läbipaistvust ja äärmist vastupidavust ning mis vastab STANAGi tasemetele 1–4.
Sõiduki katusekaitset pakuvad AMAP-R ja AMAP-ADS, mis on relvade jaoks optimeeritud materjalid, esimene on valmistatud ülikergetest komposiitmaterjalidest, mis sobivad sõiduki katuse soomuste jaoks. Kõige huvitavam soomuslahendus on AMAP-S. See on optimeeritud ballistiliseks kaitseks ja allkirjade haldamiseks ning vähendab sõjaliste sõidukite allkirja, kui neid luureandurid skaneerivad nähtavas, infrapuna-, radari- ja akustilises spektris. Neid materjale saab kasutada olemasolevate masinakerede täiendusena, st neid saab paigaldada uutele mudelitele või juba kasutusel olevatele masinatele.
Suurepärased SMART kihtandurite lindid
Ameerika korporatsiooni ProTech BAE divisjon pakub erinevaid struktuurilisi soomuslahendusi, mis hõlmavad mitut tüüpi kuulikindlaid aiaid ja soomustatud lahingupositsioone, sealhulgas soomustatud kabiinid ja valvetornid, mobiilsed turvaaiad ja sõidukile paigaldatavad kaitsesüsteemid tornitüüpi sõduritele. Selle ettevõtte struktuursete soomuste statsionaarseid lahendusi esindavad mitmed kokkupandavad soomustatud lahingupositsioonid AFPS (soomustatud võitluspositsioonid), mis on võimelised kaitsma 9–12,7 mm kaliibriga kuulide eest. ProTechi muud AFPS -lahendused hõlmavad teisaldatavaid soomuskonstruktsioone, mis on optimeeritud perimeetri ja kontrollpunktide turvalisuse tagamiseks, elutähtsate varade kaitset, valvurimajade turvalisust ja piiripunkte.
ProTech toodab ka moodulsüsteeme, mida saab projekteerida vastavalt lõppkasutaja spetsifikatsioonidele. Sarnased süsteemid, mis põhinevad EADSi toodetud transporditavatel soomuskonteineritel, on välja töötatud koostöös KMW -ga lepingu alusel Saksamaa Föderaalse Kaitseagentuuriga. Soomukonteinerisüsteem nimega TransProtec, mis mahutab 18 inimest, sealhulgas varustus, on optimeeritud kaitsma maavägesid IED rünnakute, snaipritule, šrapnellide, miinide ja massihävitusrelvade eest ning on praegu kasutusel Taani ja Saksa armees. viimast nimetatakse süsteemiks MuConPers (universaalne konteiner inimeste transportimiseks).
Iisraeli Plasan Sasa divisjon Plasan North America on ka mitme miljoni dollari suuruse lepingu alusel USA kaitseministeeriumiga uute MRAP-sõidukite kaitseks välja töötanud struktuurseid soomuslahendusi. Lepingu kohaselt on Plasan peatöövõtja BAE Systemsiga ühises tootmisprogrammis alltöövõtjana Oshkosh M-ATV masinate broneerimissüsteemide tarnimiseks, millest enamik töötab Afganistanis lepingu alusel Ameerika Ühendriikide TACOM-i käsuga armee. Plasan on maailma juhtiv täiendavate soomustussüsteemide ja lööklainekaitsesüsteemide projekteerimisel taktikaliste sõidukite kaitseks sõjaväe- ja tsiviilpiirkonnas.
Täiustatud sõdurite kaitsesüsteemid kuuluvad struktuurikaitse rakenduste valdkonda ja hõlmavad mehaaniliselt töötavaid lahingu -eksoskelette. Nad lubavad avaldada olulist mõju maapealsetele lahingutegevustele, kui sellised süsteemid saavutavad kogu oma potentsiaali. Ameerika Ühendriikides on praegu avatud mitu suurt DOD ja erasektori tehnoloogiaarendusprogrammi algatust. Ühte neist programmidest viib läbi USA armee Natick Labsi sõdurite arendamise uurimiskeskus vastavalt tuleviku sõdalase kontseptsioonile, mis pakub sõdurile täielikult integreeritud süsteemi, mis sisaldab kuut peamist alamsüsteemi. Nende programmide kallal töötavad ka NSRDEC (MIT ISN - Soldier Nanotechnologies) ja Soldier System Integration Lab (SSIL). SSILi lõppeesmärk on välja töötada see, mida SSIL nimetab 21. sajandi võitlusülikonnaks. Mis ühendab kõrgtehnoloogilised võimalused väikese kaaluga.
Berkeley robootika- ja inimtehnikalabor (BLEEX) on välja töötanud iseliikuva eksoskeleti prototüübi, mis koosneb kahest antropomorfse mootoriga jalast, tõukejõusüsteemist ja seljakoti tüüpi raamist, millel on erinevaid lasti. Eksoskelett võimaldab kasutajal - või "piloodil" - kanda väga raskeid koormaid, hõlbustades samal ajal kõndimist ja tõusudel alla -alla jooksmist kogu tavapärase sõidu ulatuses, ilma et kasutaja kasutaks füüsilist jõudu.
Raytheon Sarcos algatus on käimas Salt Lake Citys Raytheoni tehases. See kujutab endast ambitsioonikamat tööd sõduri eksoskeleti väljatöötamiseks, mis Raytheoni sõnul on sisuliselt kantav robot, mis suurendab kandja jõudu, vastupidavust ja liikuvust. XOS-i eksoskelett, mis pärineb Sarcose väljatöötatud algsest eksperimentaalsüsteemist, võimaldab piloodil praegu tõsta kuni 200 naela koormust ja teha suuri jõupingutusi, näiteks väsimatult trepist üles ronimist ja kallakuid, kuid nüüd on see hüdrauliline. statsionaarne väline energiaallikas enda jaoks. Samuti tutvustatakse Lockheed Martini HULC eksoskeleti programmi, mis on samuti ette nähtud 200 naela koormate kandmiseks igal ajal ja igal maastikul ning on täielikult hüdrauliline ega vaja välist toiteallikat. HULC -süsteem sisaldab sisseehitatud mikroprotsessorit, mis on ühendatud andurite liidestega, mis võimaldab eksoskeletil tajuda piloodi kavatsust ja liikuda koos sellega. HULC süsteem on väga modulaarne, võimaldades peamiste komponentide kiiret ja tõhusat väljavahetamist ning on oma konstruktsioonilt energiasäästlik, et võimaldada aku töötamist pikemaajaliste ülesannete ajal. Kuid HULC, nagu ka BLEEXi eksoskelett, on mõeldud pigem koormate kandmise süsteemiks, mitte sõduri loomulike füüsiliste võimete asendamiseks. Praegu arendades Jaapani ettevõtte Cyberdyne of Ibaraki HAL -i (Hybrid Assistive Limb), on see üldine võimas süsteem, mille eesmärk on suurendada inimese füüsilist jõudu kahelt kuni kümnekordselt. Vaatamata "Raudmehe" väljanägemisele on selle kohanemisvõime tulevaste sõjaliste ülesannetega endiselt küsimärgi all.
Edasised toimingud
Kokkuvõtlikult võib SZB olulist ülesannet laias laastus määratleda kui haavatavuse vähendamist vaenulike tegevuste, eriti ballistiliste rünnakute suhtes, mille puhul paljud, kui mitte kõik traditsioonilised materjalid ei taga praegu vägede piisavat kaitset.
Combat õpetab ülematele sageli karme õppetunde, mis on varem tundunud ilmsed. Tänapäeval on võitluse üks raskemaid õppetunde soomuskaitse ebapiisavus improviseeritud ähvardustele, mille hulka kuuluvad enesetapuautode rünnakud sõjalistele ja tsiviilobjektidele ning IED rünnakud transpordi- ja teatritöötajatele. Vanad harjumused, eriti sõjaväelased, surevad eriti raskelt välja. Kuid ajalooliselt kipuvad need harjumused võitluse survel kaduma, näiteks prantsuse ratsavägi versus inglise vibud saja-aastase sõja ajal või nõukogude stiilis Iraagi soomusmasinate ebapiisavus täppisjuhitud laskemoona ja lahe ajal arenenud MBT-de rünnakutele. Sõda.
Kiire ja asjakohaste vastumeetmetega reageerimine on sõjalise edu ja julgeoleku stabiilsuse võti. Niisiis, kui neid vägede kaitse osas tõsiselt võtta ja need on praegusel ümberkujundamise ajal, mil võimu ümber korraldatakse, suur kaitseküsimus, peaksid struktuurikaitsest ja seda tehnoloogiat kasutavast SZB -st saama kaitseväe hangete ja teadus- ja arendustegevuse prioriteet kõigile sõjaväejuhtidele. Tänased asümmeetrilised ohud sõjaväe- ja tsiviilinfrastruktuurile ning asümmeetriline võitlus piirkondlikes lahingutegevustes mõjutavad kaitsepoliitika väljatöötamist ning süsteemide kavandamist ja hankeid kogu maailmas. Ennustatavas tulevikus peaks see nii olema.
Selliseid soomustatud sõjalisi süsteeme peeti peamiselt täienduseks teistele prioriteetsetele lahendustele, mitte aga paljude ja enamiku lahingusüsteemide lahutamatuks osaks. Aga kõik muutub. Kaitse- ja soomussüsteemid kujutavad endast suurt potentsiaali ja suurendavad 21. sajandi operatsioonide võimalusi. Nende kasutamine laieneb ja muutub standardiks paljudele, kui mitte enamikule kaitsesüsteemidele kõigil tasanditel.
