Керамічний щит

Sorry, this entry is only available in Ukrainian. For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

 

Непоодинокі випадки застосу­вання у районі проведення антитерористичної операції проросійськими бойовиками новітніх боєприпасів із термозміцненим осердям калібру 12,7 та 14,5 мм, які мають високий ступінь бронепробиття, вимагають від на­ших науковців та конструкторів прискорити роботи в напрямку підвищення балістичної захище­ності вітчизняних бойових бро­ньованих машин (ББМ).

 

 

Від металу до кераміки

Найбільш простим способом за­безпечення протикульного захис­ту екіпажу та елементів конструк­ції ББМ є встановлення металевої броні. Донедавна підвищення рівня такого захисту здійснювалося дво­ма способами: збільшенням товщи­ни броньового листа та покращен­ням захисних властивостей броні. Поступово це призводило до збіль­шення маси бронемашини, а в кін­цевому результаті негативно впли­вало на її бойові та експлуатаційні характеристики.

Вчені провідних країн світу ак­тивно працюють над створенням нових сплавів, які могли б забезпе­чити більш високий рівень захисту за умови збереження маси захисно­го елементу. Також броню зміцню­ють за допомогою особливої техно­логічної обробки сталевих сплавів. Іще один спосіб укріплення мета­лу — застосування хіміко-термічної обробки. Наприклад, насичен­ня поверхневого шару металу азо­том із подальшим утворенням ні­триду значно збільшує твердість поверхні та підвищує рівень за­хисних властивостей броньованого елементу. Так, сучасна азотована сталева броня при однаковому рів­ні захисту з необробленим металом має на 25-30% меншу товщину.

Наявність різних зразків бронепанелей дозволить залежно від завдань, що ви­конуються, бронювати ББМ за різними класами захисту. При цьому, завдяки мо­дульному підходу при побудові броню­вання, робити це стане можливим опера­тивно, навіть в польових умовах.

 

Окрім металу, перспективним для захисту бронетехніки є застосування спеціальної кераміки (карбіду бору, карбіду кремнію, оксиду алюмінію). Захисний елемент на основі керамі­ки при однаковому рівні балістичної стійкості з відповідним сталевим, має значно меншу масу. Так, маса одного квадратного метру додатко­вого захисту зі спеціальної керамі­ки від набою калібру 12,7 мм складає приблизно 40-45 кг, у той же час ста­левого листа – у межах 60-70 кг.

Найлегшим, найміцнішим, про­те й найкоштовнішим у виробництві є карбід бору. На сьогодніш­ній день жодна країна в світі по­ки не освоїла серійне виробни­цтво з його використанням. Адже застосування технології гарячого пресування дозволяє протягом ви­робничого циклу отримувати ли­ше одиничні вироби з карбіду бо­ру. Другим за міцністю та вартіс­тю виробництва є карбід кремнію. Він мас трохи більшу масу, аніж карбід бору. Саме ці два матері­али завдяки своїй відносно неве­ликій масі використовують при виготовленні захисних кераміч­них елементів для індивідуаль­них засобів захисту. У бронюван­ні техніки найчастіше застосову­ють оксид алюмінію. Це найде­шевший з керамічних матеріалів. Він має дещо збільшену масу по­рівняно з карбідом бору та карбі­дом кремнію. Так, захисний еле­мент з оксиду алюмінію має ма­су на 30% більшу за масу подібно­го елемента, виготовленого з кар­біду бору. Зрозуміло, що для техні­ки це не критично. Набагато важ­ливіше, що вироби з оксиду алю­мінію є досить міцними, а техно­логія їхнього виробництва доволі простою. Тут високий тиск не по­трібен, тому за один виробничий цикл можна виготовити близько тисячі виробів. Отже набагато лег­ше організувати серійне виробни­цтво із застосуванням саме цього керамічного матеріалу.

Серйозним недоліком кераміч­ного бронювання є низька живу­чість. Адже керамічна броня під впливом вражаючого елемента розтріскується та втрачає свої за­хисні властивості. Відтак для ло­калізації пошкоджених ділянок керамічного шару її виробляють у вигляді дискретних елементів (таких, які мають визначене кон­структивно закінчене виконання). Зазвичай вони мають форму ци­ліндру або плитки. Також для за­безпечення кращої ремонтопри­датності в польових умовах захис­ні керамічні елементи виконують у вигляді окремих блоків.

 

Вітчизняна ініціатива

В Україні не існує промислового виробництва захисних елементів на основі кераміки. Низка вітчиз­няних компаній та наукових уста­нов ведуть ініціативні розробки за цим напрямом. Але далі дослідних зразків справа поки не йде.

Відтак на цьому фоні доволі пер­спективним виглядає спільний проект компанії «Про­грес», Київського національного уні­верситету імені Тараса Шевченка та Навчально-наукового центру «Фізико-хімічне матеріа­лознавство» НАНУкраїни по розроб­ці навісної керамополімерної бронепанелі для додаткового захисту ББМ від ура­ження крупнокаліберними броне­бійними набоями калібру 12,7 мм та 14,5 мм. Робота виконується на підставі технічного завдання одно­го з провідних вітчизняних підприємств-розробників бронетехніки.

Бронепанелі мають макрошарувате компонування і складаються із дискретного керамічного шару, який розміщується у високоміцній полімерній матриці, та текстиль­но-полімерного затримуючого ша­ру. Додатково бронепанелі можуть оснащуватись підкладкою з надвисокомолекулярного поліетилену. Кріпити їх на штатній броні ББМ планують за допомогою шпилько­вого з’єднання. До речі, таку кон­струкцію бронепанелей зумовили результати останніх досліджень.

Вони доводять, що саме багатошаро­ві конструкції, які поєднують елемен­ти кераміки та по­лімерних компози­тів, спроможні забез­печити надійний захист від високоенерге­тичних динамічних навантажень. Від­бувається це за­вдяки поєднан­ню різних за природою влас­тивостей мате­ріалів, які ство­рюють умови для трансформації кі­нетичної енергії кулі та розсіювання енергії ударних навантажень. Так, керамічний шар перебирає на се­бе удар вражаючого елемен­та і забезпечує умови для пластичного деформу­вання бронебійного осердя кулі. Далі полімерний композит розсіює енергію (шляхом дефор­мації та руйнування ви­сокоміцних армованих во­локон), що залишилася після руйнування кераміки.

Бронепанелі виготовляються ви­ключно з вітчизняних матеріалів за спеціально розробленою техно­логією. У якості дискретного кера­мічного шару застосовується ко­рунд (мінерал, кристалічний оксид алюмінію).

Наразі виготовлено де­кілька варіантів захисних елемен­тів, які випробовували за програ­мою та методиками підприємства-замовника. Так, підсумки балістич­них випробувань підтвердили здат­ність бронепанелей стримати кулі калібру 12,7 та 14,5 мм. Також в ході польових випробувань підтвердже­но їх високу ремонтопридатність. Адже пошкоджені в результаті влу­чання кулі дискретні керамічні елементи легко замінюються нови­ми, які зали­вають спеціальним розчи­ном. Той швид­ко твердне і вже через 10-20 хвилин відремонтована захис­на панель готова для подальшого використання.

Передбачається, що маса квадратного метра бронепа­нелі, яка захищатиме від набоїв калібру 12,7 мм ста­новитиме 43-47 кг, а від на­боїв калібру 14,5 мм – у межах 93-95 кг. Зупиняти­ся розробники не збира­ються і поступово намага­тимуться виготовити захис­ні керамічні елементи, які змо­жуть убезпечити від боє­припасів калібру ЗО мм. У подальшому наявність різних зразків бронепа­нелей дозволить залеж­но від завдань, що ви­конуються, бронювати ББМ за різними класами захисту. При цьому, завдяки модульному підходу при побудові бро­нювання робити це стане можливим оперативно, навіть в польових умовах.

Виробник розраховує до кінця по­точного року доопрацювати та пред­ставити бронепанель на визначальні відомчі випробування до оборонного відомства. Також серед його амбіт­них планів – з часом налагодити се­рійне виробництво навісної керамополімерної бронепанелі для додат­кового захисту вітчизняних бойових броньованих машин. Виробництво, якого досі в Україні немає.

За матеріалами видання Defense Express.