ERA-APS OBRUM, Fajne
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Szybkobieżne Pojazdy GąsienicoweCezaryGALIŃSKI(15) nr 1, 2002PANCERZE REAKTYWNE I AKTYWNA OCHRONA BALISTYCZNAStreszczenie:Artykuł omawia zasady działania pancerzy reaktywnych i wybranych typów aktywnejochrony balistycznej. Opracowany został w oparciu o materiały ze szkolenia Survivability of ArmouredVehicles.1. WSTĘPW historii ludzkich konfliktów szczególne znaczenie odgrywała zawsze konkurencjapomiędzy stosowanymi pociskami, a ochroną balistyczną. Szczególnego tempa konkurencjata nabrała wraz z pojawieniem się, w czasach I wojny światowej, czołgów. Ich pancerzpoczątkowo chronić miał załogę przed prostą bronią lufową małego kalibru i odłamkamiartyleryjskimi. Rozwój broni przeciwpancernych bardzo szybko zwiększał wymagania co doskuteczności ochrony. Już w czasach drugiej wojny światowej stosowanie zwykłych pancerzymonolitycznych przestało być praktyczne. Prawie wszystkie opracowane później systemyochrony balistycznej zapewniały zadziałanie „mechanizmu” zwielokratniającego efektywnośćpancerza zasadniczego. Niniejszy artykuł omawia te z nich, których zasadą działania jestniszczenie pocisku zanim jeszcze dotrze on do celu. Zaprezentowane zostaną rozwiązaniadziałające zarówno na niewielkim obszarze i w niewielkiej odległości od pancerzazasadniczego, jak i takie, które mają przechwytywać nadlatujący pocisk kilka a nawet kilkasetmetrów od celu.2. KOMÓRKI EKSPLOZYJNENajprostszym typem pancerzy reaktywnych są komórki reaktywne. Ideę ich działaniaprzedstawia Rys. 1. W tym wyidealizowanym przypadku materiał wybuchowy jest zatopionyw odlewanym pancerzu stalowym. Penetrator przemieszczając się w głąb tego pancerzadetonuje poszczególne komórki, co powoduje zasypywanie krateru. Jest to jednak przykładnadzwyczaj trudny z przyczyn technologicznych. Zazwyczaj więc komórki eksplozyjnewykonuje się w postaci kasetekściśleosłaniającychmateriałwybuchowy.Wmomenciepenetracji materiał ten eksplodujewytwarzającdużąilośćniejednorodnychproduktówspalania. Produkty te zakłócają torlotufragmentówstrumieniakumulacyjnego podobnie jak toczynią„osłoniętekolumny”.Dodatkowo jednak efekt ten jestwzmocniony przez oddziaływaniefalciśnieniowychwokółiRys. 1. Idea działania komórek reakcyjnych.wewnątrzobłokuproduktów(TDW)eksplozjiorazzderzeniazfragmentami kasetek (Rys. 2).Dr inż. CezaryGALINSKI– Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Urządzeń Mechanicznych OBRUM, GliwiceCezary GALINSKIRys. 2. Rozproszenie strumienia kumulacyjnego przez komórki eksplozyjne.(wg M.Held)Komórki eksplozyjne są więc skuteczniejsze pod względem masowym od osłoniętychkolumn, a jednocześnie mają lepszą efektywność objętościową. Wadami komórekeksplozyjnych są: łatwość uszkodzenia elementów wyposażenia zewnętrznego chronionegopojazdu, oraz niebezpieczeństwo odbijania odłamków od wewnętrznej powierzchnichronionego przez nie pancerza zasadniczego.3. DODATKOWE EKSPLOZYWNE PANCERZE REAKTYWNEDodatkowe eksplozywne pancerze reaktywne są najstarszą i najbardziejrozpowszechnioną odmianą tego typu ochrony balistycznej. Pewne doniesienia świadczą, żeprace w tej dziedzinie były prowadzone w ZSRR już pod koniec II Wojny Światowej. Nazachodzie zostało ono odkryte po jednej z wojen izraelsko arabskich, kiedy tozaobserwowano, że strumień kumulacyjny po przebiciu pancerza czołgu T-55 z jednej stronyprawie zawsze penetruje również pancerz z drugiej strony. Wyjątkiem jest przypadek, gdystrumień wywołał eksplozję amunicji. W tym przypadku wewnętrznej penetracji w ogóle niebyło, albo była bardzo ograniczona. Wyciągnięto stąd wniosek, że materiał wybuchowyumieszczony między dwoma płytami pancerza w jakiś sposób zwielokratnia ich własnościochronne. Dalsze badania wykazały, przedstawiony na Rys. 3 mechanizm tego zjawiska.Wierzchołek strumienia kumulacyjnego (Rys. 4)Rys. 3. Zasada działania pancerza ERA.(TDW)2Pancerze reaktywne i aktywna ochrona balistycznaRys. 4. Przykład interakcji płytki ERA z ładunkiem kumulacyjnym.(Deutsche Aerospace)powoduje detonację materiału wybuchowego umieszczonego pomiędzy dwoma stosunkowocienkimi okładzinami pancernymi. Pod wpływem eksplozji okładziny najpierw sięodkształcają, równocześnie zasłaniając stworzony uprzednio otwór. Chwilę później okładzinyrozdzielają się i przemieszczają. Przy odpowiednio dobranym pochyleniu górna okładzinaRys. 5. Płytka ERA 140 s po aktywacji oraz 200 s po aktywacji. (TDW)przemieszcza się do góry, w kierunku głowicy, dolna zaś w dół i w kierunku pancerza.Powoduje to zasłanianie pancerza zasadniczego ciągle nowym materiałem okładzin. Trwa totak długo, aż okładziny nie wylecą z obszaru oddziaływania strumienia kumulacyjnego.Dowodami na taki właśnie przebieg opisywanego zjawiska mogą być zarówno zdjęciarentgenowskie przedstawiające penetrację płytki ERA Rys. 5, jak również charakterystycznapostać zniszczenia okładziny w postaci rozcięcia od miejsca pierwotnego otworu, aż dokrawędzi okładziny Rys. 6. Wynikają stąd proporcje wymiarów i pochylenia płytek. Przymałych wymiarach płytek duże ich pochylenie jest niekorzystne, okładziny takie zbyt szybkoopuszczałyby obszar penetracji i zapewniałyby zbyt słabą ochronę. Z drugiej strony małe3Cezary GALINSKIpochylenie powoduje, że okładziny przemieszczają się zbyt wolno w kierunku prostopadłymdo strumienia aby ich nienaruszony materiał mógł całkowicie zastąpić uprzednio przebity,tym samym nie zapewniając wystarczającej ochrony dla pancerza zasadniczego.Sugerowałoby to iż najkorzystniejsze jest stosowanie dużych i mocno pochylonych płytek jakto czynią na przykład Izraelczycy. Niestety raz użyta płytka pancerza ERA nie zadziałaponownie, co oznacza, że tenfragment pancerza zasadniczegozostanie niechroniony. Jeżelipłytka ERA była duża to po jegoaktywacji obszar niechronionyrównież będzie duży. Drugietrafienie nawet niedokładnie w tosamo miejsce spowoduje jużbezpośrednią penetrację pancerzazasadniczego. Z tego względukorzystniejszewydajesięstosowanie małych i mniejpochylonych płytek i szukanieRys. 6. Zniszczona okładzina płytki ERA. (TDW)wzrostu efektywności innymisposobami.Pierwszymzesposobów jest umieszczanie płytek w kasetkach. Nie zwiększa to co prawda bezpośrednio ichefektywności, ale poprawia niezawodność i minimalizuje efekty uboczne. Problemy zniezawodnością mogą się pojawić, jeśli pocisk jest tak skonstruowany, że przebija płytkęERA swoją osłoną nie aktywując jeszcze ładunku kumulacyjnego. W tym wypadku ładunekzostanie aktywowany dopiero po zniszczeniu płytki ERA. Jeżeli płytka ERA znajduje sięwewnątrz kasetki to prawdopodobieństwo jej właściwej aktywacji jest większe. Jednym zefektów ubocznych działania płytek ERA jest odbijanie odłamków od wewnętrznej stronypancerza zasadniczego. Należy bowiem pamiętać, że tylna część płytki zderza się zpancerzem zasadniczym z energią zbliżoną do eksplozji ładunku burzącego. Dlatego teżpancerza ERA nie można stosować w czołgach nie posiadających wykładzinprzeciwodłamkowych. Skutki aktywacji płytki ERA może również złagodzić dno kasetki wktórej została ona umieszczona.Skutecznym sposobem poprawienia efektywności pancerza ERA jest umieszczanie wkasetce dwóch ustawionych względem siebie pod kątem płytek reaktywnych. Pierwsza z nichjest aktywowana szybciej, druga nieco później. Tylna część przedniej płytki zderza się zprzednią częścią tylnej i obie zmieniają kierunek ruchu na przeciwny. Dzięki temu większaczęść powierzchni płytek może być wykorzystana do zasłaniania strumienia kumulacyjnego.Na koniec warto wspomnieć, że nawet najlepiej zoptymalizowane płytki ERA niezapewniają całkowitej ochrony obszaru znajdującego się za nimi również i z tego powodu, żeniewielka część wierzchołka strumienia penetruje je nie doznając większego uszczerbku, co zkolei wywołuje pewną penetrację resztkową4. INTEGRALNE EKSPLOZYWNE PANCERZE REAKTYWNEWadą dodatkowych płytek reaktywnych jest ich mała skuteczność przeciw pociskomrdzeniowym. Stosunkowo mała grubość okładzin nie pozwala na zerodowanie rdzenia wstopniu wystarczającym aby znacząco obniżyć jego zdolność penetracji. Dopiero zwiększeniegrubości wykładzin pozwala przeciwdziałać pociskom rdzeniowym. W tym przypadkuokładziny działają na zasadzie gilotyny, łamiąc rdzeń na mniejsze kawałki i wytrącając je z4Pancerze reaktywne i aktywna ochrona balistycznaustalonego kierunku lotu jak na Rys. 7. Zasadniczą wadą takich pancerzy jest ich spora masa.Wymaga ona dużej ilości materiałów wybuchowych oraz powoduje bardzo duże zagrożenie wotoczeniu chronionego przez nie czołgu. Ponadto umieszczenie takiego pancerza wcharakterzepancerzadodatkowegoznaczniezwiększyłobymomentbezwładności pojazdu. Z tych teżpowodów integralne pancerzereaktywneumieszczasięwewnątrz stałego opancerzeniaczołgu. W takiej konstrukcjiprzedniapłytawrazzewentualnymdodatkowympancerzem reaktywnym służy doaktywacjiprekursorówRys. 7. Zniszczenie pocisku rdzeniowego przeztandemowychpociskówintegralny pancerz ERA. (TDW)kumulacyjnych. Za nią znajdujesię komora wewnątrz którejrozmieszczony jest integralny pancerz reaktywny chroniący przed pociskami rdzeniowymi izasadniczymi ładunkami kumulacyjnymi. Dopiero na końcu znajduje się pancerz zasadniczyosłonięty od tyłu wykładziną przeciwodłamkową. Pancerz zasadniczy chroni tu wyłącznieprzed penetracją resztkową i produktami działania poprzednich warstw pancerza.Dużym problemem w tego typu pancerza jest dobranie odpowiedniego materiałuwybuchowego.5. ELEKTRYCZNE PANCERZE REAKTYWNEInnym typem pancerzy reaktywnych są pancerze elektryczne. Najprostszy z nichdziała na zasadzie bezpośredniego zwarcia okładzin kondensatora przez strumieńkumulacyjny. Pancerz taki składa się z dwu przewodzących blach pancernych oddzielonychwarstwą izolatora. Blachy podłączone są do naładowanego kondensatora o bardzo dużejpojemności. W momencie przebicia, strumień kumulacyjny zwiera kondensator poprzez płytypancerne i ulega destabilizacji oraz rozproszeniu. Wpływ takiego pancerza na strumieńkumulacyjny przedstawia Rys. 8.Rys. 8. Rozproszenie strumienia kumulacyjnego w wyniku zwarcia naładowanychelektrycznie okładzin pancerza reaktywnego. (wg J. Brown)Bardziej zaawansowane metody elektrycznej ochrony balistycznej polegają naelektrotermicznym lub elektromagnetycznym wystrzeliwaniu elementów osłaniających5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]