Moderné AFV, ako napríklad M1117 ASV na fotografii, sú obvykle chránené hlavným konštrukčným pancierom z ocele a hliníka a ďalšími ochrannými komponentmi z rôznych zliatin, keramiky, kompozitov alebo ich kombináciou.
Pre Spojené štáty a ich strategických partnerov je potreba zlepšených obranných a pancierových schopností na splnenie súčasných a očakávaných taktických záväzkov jasná. Mnohonárodná misia vedená USA v Afganistane, ktorá sa stále snaží o svoje logické ukončenie, bude ťažiť z ponaučení z Iraku, pokiaľ ide o misie a požiadavky na ochranu jej vojsk a strategizáciu nových iniciatív na rozvoj obranných systémov
Obranný a rezervačný systém (SPB) (ďalší výraz pre štrukturálnu obranu) je strategický nástroj, pretože má výrazný vplyv na kritické systémy a zdroje a má tiež priamy vplyv na stíhačku. Týka sa to predovšetkým asymetrického operačného prostredia, v ktorom sú mimoriadne závažné hrozby pre pevné pozície a ochranu perimetra, ako aj pre zosadnuté jednotky a hliadkové vozidlá. Aj keď sa tieto záväzky rýchlo vyvíjajú, prítomnosť elektronických varovných systémov v kombinácii s účinnými obrannými riešeniami môže často poskytnúť armáde rozhodujúcu výhodu, ktorá im umožní prežiť, protiútok a dominanciu. Naopak, absencia vhodnej alebo efektívnej infraštruktúry na obranu ich síl môže spôsobiť, že bojovníci aj nebojujúci budú vystavení taktike zálohy, a to je jedna z kľúčových, aj keď triezvych lekcií moderných operácií v regionálnych vojnových divadlách.
Kľúčové aspekty
Štrukturálne brnenie sa týka tých typov strategických materiálov, ktoré sú odolné voči balistickým útokom a ktoré je možné integrovať do stacionárnych, prenosných alebo mobilných dopravných systémov a riešení osobnej balistickej ochrany. Na výrobu SZB je možné použiť tradičné materiály ako oceľ a hliník alebo železobetón, ako aj pokročilé materiály ako nanomateriály a keramické kompozity. Niektoré príklady aplikácií štrukturálneho panciera zahŕňajú výrobu trvalých a dočasných štruktúr, ako sú strážne veže, vojenské alebo bezpečnostné dodávky, systémy ochrany vozidiel a osobná ochrana bojovníkov. Tieto môžu zahŕňať nositeľné štíty alebo systémy ochrany kontrolných bodov a prenosné obrnené bojové pozície.
Tri pokusy o vytvorenie konceptu exoskeletu: projekty BLEEX, Raytheon SARCOS a Lockheed Martin HULC
V dôsledku toho môžu ochranné a rezervačné systémy (SPB) veľmi pomôcť pri zvyšovaní taktickej a strategickej schopnosti prežiť v boji a v inom vysoko rizikovom prostredí. Sú kľúčovým faktorom v programoch na ochranu ich síl. Sú tiež základom pre boj proti mnohým typom asymetrických útokov, ako sú napríklad cestné míny a RPG počas misií v mestskom prostredí a protipovstaleckých operácií. Pretože môžu byť vyrobené z ľahkých kompozitov a iných pokročilých a exotických materiálov, môžu byť užitočné aj v oblasti správy podpisov pre chránené infraštruktúry, ako je napríklad pokrytie vozidiel maskovacími materiálmi z pozemných radarov. V skutočnosti môžeme povedať, že aplikácie SZB sú veľmi rozmanité - rovnako ako materiály, z ktorých môžu byť vyrobené.
Niektoré z materiálov, z ktorých sú SZB vyrobené, možno klasifikovať ako exotické a nové materiály, to znamená také, ktoré majú okrem schopností tradičných materiálov aj nové vlastnosti. Nanomateriály vrátane nanorúrok a nanovlákien, ako aj pokročilé kompozitné materiály môžu napríklad zlepšiť výkon panciera. Štruktúry v podozrivých nebojových oblastiach, u ktorých sa predtým predpokladalo, že majú nízky stupeň obrany pre bojové útoky, sú teraz zahrnuté do plánov implementácie SZB. Zákon o národnej obrannej autorizácii z roku 2012 napríklad stanovuje zvýšené bezpečnostné štandardy v projektoch vojenských budov pri vojenskej výstavbe, vytváraní a modernizácii existujúcej infraštruktúry v USA a krajinách NATO. V stavbe súkromného sektora sa vzhľadom na bezpečnosť, ergonomické a environmentálne hľadiská zvyšujú aj požiadavky SOC na nové stavebné projekty a obnovu existujúcich budov, pretože štrukturálna ochrana má tiež schopnosť znižovať hluk a zvyšovať tepelnú izoláciu. Požiadavky na ochranu bojovníkov však zostávajú jednou z najvyšších obáv vojenských plánovačov.
Americký zbor inžinierov (USACE) je zodpovedný za vládne programy USA zamerané na budovanie vojenskej, civilnej a národnej bezpečnostnej infraštruktúry na globálnej i domácej úrovni. Snáď najslávnejší projekt vybudovaný USACE, Pentagon, je pripomienkou dôležitosti programov SIS a ich významu pre prebiehajúce operácie a misie národnej bezpečnosti a ochrany vojsk. Stavba bola dokončená v roku 1941, s malým množstvom kovu použitým v dôsledku nedostatku strategických surovín počas vojny bol Pentagon postavený takmer výlučne zo železobetónu. V závere štúdie Americkej spoločnosti stavebných inžinierov o stave budovy bezprostredne po 11. septembri bolo povedané, že prvky pôvodného návrhu a konštrukcie Pentagonu prispeli k jeho odolnosti počas útoku prúdovej lode, obmedzená fyzická deštrukcia a straty na životoch. V správe skupiny boli zdôraznené konštrukčné vlastnosti integrity, redundancie a absorpcie energie. Uviedol, že tieto prvky „by mali byť v budúcnosti zahrnuté v projektoch budov a iných štruktúr, v ktorých sa odolnosť voči postupnému ničeniu považuje za veľmi dôležitú“.
Podobné, ak nie rovnaké, vlastnosti a požiadavky sa vzťahujú na pevné a mobilné vládne štruktúry doma i v zahraničí, veľké i malé, a mali by zahŕňať bezpečnostné vylepšenia, ako napríklad odolnosť proti balistickým útokom, ako vstavané konštrukčné prvky na ochranu pred realisticky očakávanými hrozbami. V dôsledku toho majú SZB kľúčový význam v celom rozsahu vojenského a civilného úsilia a pravdepodobne sa v budúcnosti stanú samozrejmosťou.
Pravidlá vytvárania ochrany
Monolitické systémy
Čím silnejší, tým lepšie, „adekvátna“sila zničí projektil
Čím tvrdší, tým lepšie, „adekvátna“húževnatosť odoláva praskaniu
Čím hrubšie, tým lepšie
Čím ťažšie, tým lepšie
Jedna hrubá doska je lepšia ako dve tenké vrstvené dosky
Čím väčší je sklon (uhol stretu), tým lepšie
Multi-materiálové systémy (hybridné)
Tuhšie nie je vždy lepšie, ale zvyčajne je prítomná tvrdá dyha
Húževnatosť nie je vždy lepšia, ale tvrdá základňa je zvyčajne prítomná
Hrubšie nie je vždy lepšie
Ťažšie nie je vždy lepšie
Dva tenké taniere môžu byť lepšie ako jeden hrubý
Viac sklonu nie je vždy lepšie
Adaptívne výhody
Tradičné pancierové materiály ukázali obmedzenia tvárou v tvár novým bezpečnostným výzvam, zatiaľ čo pokročilé materiály vrátane kompozitov a nanomateriálov preukázali významné výhody oproti starším systémom, čím sa zvýšila schopnosť vojaka prežiť aj v extrémnych podmienkach.
Nedostatky existujúcich obranných systémov môžu byť pravdepodobne jedným z dedičstiev studenej vojny. Vtedajšie vojenské doktríny sa nesústredili na vojenské operácie v zastavaných oblastiach (anglický výraz MOBA - Mobility Operations For Built -up Areas) alebo vojenské operácie v mestských podmienkach (anglický výraz MOUT - Military Operations in Urban Terrain). Rovnako doktríny, ktoré sa objavili po vojne v Perzskom zálive, boli založené na nasaditeľných špičkových a vysoko presných schopnostiach v scenároch šoku a úžasu s obmedzeným časovým rámcom. To sa však, samozrejme, nestalo v Iraku, kde boli útočné systémy a taktiky využívajúce špičkové technológie v počiatočných fázach konfliktu prvoradé a potreba udržať si operačné tempo počas dlhého časového obdobia sa stala kritickou.
SZB poskytujú výhody silám zapojeným do dlhodobých operácií na divadelnej alebo regionálnej úrovni vrátane tých, ktoré sa vyskytujú v kontexte kampaní MOUT. Mnohé z týchto výhod, napríklad pri ochrane zbraní a cenných predmetov v prítomnosti vysokého rizika, sú zrejmé, niektoré ďalšie sú menej zrejmé. Môžu sem patriť environmentálne a ergonomické problémy s bezpečnosťou a tvrdnutie, tesnenie a ochrana bojovej elektroniky a ďalšej kritickej informačnej infraštruktúry pred potenciálne škodlivými asymetrickými vplyvmi. SZB ako súbor technológií však bude mať aj širší význam ako dokonca tie, ktoré prechádzajú celou oblasťou obrannej technológie. Je to spôsobené skutočnosťou, že štrukturálne brnenie je spoločným technologickým sektorom pre všetky vojenské odvetvia, ktoré ovplyvňuje ďalšie obranné aplikácie a kategórie vojenského vybavenia, úlohy a aplikácie národnej bezpečnosti.
Vyššie uvedené je možné rozšíriť. SZB by mala byť zahrnutá do požiadaviek na ochranu jadrových a strategických zariadení (vzhľadom na vhodnosť pre stacionárne, polo-a plne mobilné systémy za všetkých bojových podmienok), vojenského a civilného sektora v nebojových zastavaných oblastiach (pretože budovy budú ťažiť z bezpečnostných opatrení a nových metód výstavby, ktoré zvyšujú odolnosť voči terorizmu a prírodným katastrofám, ako sú hurikány a zemetrasenia), modernizácie a iniciatív na transformáciu vojsk, boja proti elektronike a spracovaniu údajov (vďaka svojej schopnosti posilniť ochranu elektronickej infraštruktúry)) a bojové vozidlá (vďaka svojej schopnosti vytvárať spoľahlivú balistickú ochranu pre mobilný personál).
Štruktúra typického sendvičového panela s priehľadným pancierom
Štruktúra skla, ktorú používa väčšina výrobcov nepriestrelných skiel: najskôr sklo ako vonkajšia vrstva, niekoľko vrstiev skla a polyvinylbutyralu v strede, potom polyuretán a nakoniec polykarbonát. Výhoda tejto metódy spočíva v schopnosti polykarbonátu expandovať a „zachytiť“úlomky tvorené tvrdšími sklenenými povrchmi. Toto rozšírenie je možné o viac ako dva palce.
NWB sú tiež v súlade s iniciatívami rozpočtovej reformy. Dôvodom je, že niektoré aplikácie v tejto technologickej oblasti umožňujú modernizáciu a obnovu existujúcich zariadení a systémov s nízkymi nákladmi a vytvorenie úplne novej infraštruktúry, čo zase umožňuje výhody stabilného rozpočtu pre ostatné zložky celkových programov modernizácie. a iniciatívy. Rozpočet amerického ministerstva obrany na rok 2010 napríklad vyčlenil 1,4 miliardy dolárov na programy vojenského rozvoja, 15,2 miliardy dolárov na iniciatívy na ochranu vojsk (najväčšia jednotlivá požiadavka po výdavkoch na vojenské spravodajstvo) a 1,5 miliardy dolárov na boj proti IED (improvizované výbušné zariadenia). SPB môžu v týchto obranných odvetviach zvýšiť nákladovú efektívnosť. V dôsledku toho je to technológia s potenciálne vysokými platbami na vývoj programov pre národnú a medzinárodnú bezpečnosť a boj proti terorizmu, ako sú veľvyslanectvá a iné dlhodobé inžinierske projekty, na ochranu VIP osôb a personálu v kritických situáciách.
Medzi ďalšie výhody prijatia SZB a ich integrácie do vývoja vojenských programov patrí skutočnosť, že samotné materiály a pokročilé metódy ich výroby a následného spracovania a zdokonaľovania zdieľajú spoločnú základnú platformu pre rozvoj v oblasti exotických a pokrokových materiálov vrátane nanomateriály. Môžu byť vložené do SZB, aby poskytovali ďalšie možnosti, ako je vložená senzorová matica a biometria, ktoré sa samy stávajú súčasťou samotného ochranného systému. Prebieha niekoľko globálnych iniciatív na rozvoj štrukturálnej ochrany, výroby a navrhovania a používania SSS, ktoré využívajú svoj jedinečný súbor vlastností na použitie v rôznych aplikáciách.
Piezoelektrické komponenty od Ceramtec
V USA sú materiály pre SZB a súvisiace procesy vyvíjané v centrách a službách ministerstva obrany a priemyslu súkromného sektora. Medzi najdôležitejšie centrá prebiehajúceho výskumu a vývoja stojí za povšimnutie vojenské výskumné laboratórium ARL, ktorého oddelenie výskumu zbraní a materiálov sa angažuje v iniciatívach ochrany v programoch pre perspektívny nákladný automobil, zbraňový systém a budúce vozidlo. Centrum kompozitných materiálov na univerzite v Delaware taktiež vykonáva výskum pokročilých tieniacich materiálov financovaný z DOD a budú vyzdvihnuté ďalšie vývojové centrá SZB.
Pokročilé nanomateriály
Štrukturálnu ochranu je možné vyrobiť z rôznych materiálov pomocou rozšíreného radu pokročilých techník navrhovania, výroby a tvarovania. Tempo materiálového vývoja je jedným z najrýchlejších v oblasti obranných technológií a aplikovanej vedy, ktoré je poháňané strategickými výzvami. To platí pre objavovanie nových materiálov, ako aj pre neustále zlepšovanie používania existujúcich obranných zariadení, ktoré sú vhodné na transformačný vývoj v obrane ich síl.
Nanomateriály našli široké využitie vo vývojových programoch v tomto aplikačnom sektore a mnohé revolučné výrobné postupy sú vo vývoji alebo prešli do priemyselnej výroby. V popredí vývoja pokročilých materiálov je grafén, prvýkrát objavený v roku 2004, grafitový homológ, ktorého neobvyklé vlastnosti ho robia sľubným pre množstvo aplikácií vrátane potenciálneho použitia štrukturálnej ochrany. Grafén je list grafitu hrubý iba jeden atóm, čo z neho robí najtenší materiál, aký bol doteraz objavený. Vzhľadom na to, že je asi dvestokrát pevnejší ako oceľ, je grafén tiež jedným z najtrvanlivejších materiálov, aké kedy v laboratóriu vznikli. Grafén má tiež neobvyklé vlastnosti elektrickej vodivosti, ktoré sú predzvesťou revolučných aplikácií v polovodičových mikroprocesoroch. Vďaka tomu je grafén materiálom s veľkým potenciálom v niekoľkých kľúčových technologických oblastiach. Napriek tomu, že je to všetko sľubné, využitie grafénu na rozvoj vojenských programov stále zostáva aj v budúcnosti kvôli nedostatku aplikovaného výskumu tohto úplne nového materiálu, problémom pri výrobe v priemyselných množstvách pri zachovaní vysokej ziskovosti.(Za „pokročilé experimenty s dvojrozmerným materiálom - grafénom“získali A. K. Geim a K. S. Novoselov Nobelovu cenu za fyziku za rok 2010).
M2 / M3 BRADLEY BMP používa pancier z hliníkovej zliatiny 7039-T64 (horná polovica) a 5083-H131 (dolná polovica). Bojové skúsenosti v Iraku však viedli k zvýšenej ochrane vďaka dodatočnej vrstve panciera vyrobenej z viacvrstvovej ocele plus prvkov pasívneho (kompozičného) a reaktívneho panciera, ktoré vidíme na fotografii.
Uhlíkové nanorúrky (CNT) sú však oveľa známejšie v oblasti iniciatív výskumu a vývoja a už našli množstvo praktických aplikácií nielen vo vojenskej oblasti, ale aj v oblasti národnej bezpečnosti a presadzovania práva. Pokročilé pancierové materiály z dlhých uhlíkových nanorúrok môžu byť vyrobené v rôznych tvaroch a štruktúrach vrátane plechov, vlákien, dosiek a tvarovaných tvarov. Konečné „nano vylepšené“materiály sú ľahké, ale extrémne trvanlivé a ich elektrotepelné vlastnosti je možné počas výrobného procesu meniť. Pri výrobe kompozitných štruktúr poskytuje pancier na báze CNT flexibilné a ľahké riešenie, ktoré poskytuje vynikajúcu ochranu pred balistickými útokmi na vozidlá a inú pevnú alebo mobilnú bojovú infraštruktúru. Na základe existujúcej zmluvy s laboratóriom Natick Labs vyvinula spoločnosť Nanocomp Technologies kompozitné panely na báze CNT hrubé iba niekoľko milimetrov na ochranu osôb, ktoré na krátku vzdialenosť zastavia guľku 9 mm.
Poškodenie pri dierovaní kompozitného materiálu
Kompozitné materiály
Kompozitné materiály, ktoré sú do určitej miery podobné kovovým zliatinám, sa líšia v zásade tým, že sú navzájom nerozpustné a môžu byť vyrobené zo základných materiálov odlišne od prvkov alebo zmiešaním kovových fáz. Rovnako ako zliatiny však môžu byť kompozity vyrobené z dvoch alebo viacerých komponentov, ktoré sa môžu výrazne líšiť tvarom alebo štruktúrou. Kompozitné materiály je možné vyrábať rôznymi spôsobmi. Patria sem nové techniky spájania, ako je laminácia, sendvičovanie, spekanie, vstrekovanie častíc, tkanie vlákien a techniky nano-výroby, ako je mikrokompresia. Keď sa vyrábajú ako systémy balistickej ochrany, sú klasifikované ako kompozitné štruktúrne panciere (CSA) a tvoria množstvo nových materiálov, ako sú kovové intermetalické lamináty (MIL) a keramické matricové kompozity (CMC).
Balistické kompozity sa obvykle vyrábajú ako voštinové štruktúry a lamináty z hrubostenných kompozitných, gumových a keramických vrstiev, ktoré sú kombinované tak, aby poskytovali optimálnu rovnováhu štruktúry a balistického výkonu s minimálnou hmotnosťou. Medzi tieto lamináty patria nepriehľadné, priesvitné a priehľadné pancierové kompozity, ktoré sa používajú ako náhrada skla do automobilov odolných voči výbuchu. Epoxidové sklolaminátové a sklolaminátové kompozity poskytujú vynikajúcu ochranu vozidlám v bojových oblastiach, kde je riziko útokov IED veľmi vysoké. Hliníková pena s uzavretými bunkami CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) má nízku hmotnosť v kombinácii s vysokou pevnosťou, tuhosťou, dobre absorbuje energiu, jej výrobné vlastnosti sa môžu líšiť v dôsledku štruktúry mikroštruktúry, ktorá ich tvorí. Keď je balistický, CCAF vykazuje významnú nelineárnu deformáciu a útlm stresovej vlny. Podľa informácií poskytnutých americkým laboratóriom ARL môžu kompozitné pancierové panely obsahujúce CCAF odolať nárazom 20 mm fragmentačných škrupín.
Balistické kompozity v tejto kategórii sú vhodné na ochranu pred výbuchom vozidla, ako napríklad balistické tienenie pre vozidlá MRAP nasadené v mestskom bojovom prostredí. Môžu byť použité aj v iných oblastiach, ako sú napríklad kanóny. Často sa vyrábajú vo forme krycích dosiek alebo panelov, ktoré sa inštalujú do vnútorných a vonkajších chránených strojov ako podlahové dosky, zábrany proti oderu a obloženia. Keramické kompozity môžu byť vyrobené vo forme štruktúrneho panciera s dobrými vlastnosťami proti výbuchu a proti fragmentácii (mnoho sekundárnych fragmentov a trosiek). Vďaka tomu sú keramické kompozity vhodné pre aplikácie so štrukturálnymi panciermi, najmä pre MRAP a iné malé a stredné bojové vozidlá, ktorých konštrukcia by mala byť kompromisom vzhľadom na hmotnostné obmedzenia vzhľadom na skutočnosť, že ťažké brnenie má negatívny vplyv na mobilitu vozidla. Väčšie vozidlá, vrátane taktických nákladných automobilov a obrnených vozidiel (ako napríklad obrnený autobus Rhino Runner), sú však lepšími kandidátmi na integráciu so štandardnými riešeniami kovového panciera.
Keď sú výsledné nanokompozity začlenené do pokročilých kompozitov nanomateriálov, môžu poskytnúť dodatočné úrovne výkonu alebo ochrany voči nevystuženým materiálom alebo rovnaké úrovne pri znižovaní hmotnosti. Polyméry a monoméry, vrátane plastových polymérov, je možné tiež vyrábať na použitie ako pokročilé kompozitné materiály pre aplikácie na ochranu štruktúr. Jedna charakteristika nanopolymérov implantovaných s nanočasticami - že vlnová dĺžka je menšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla (asi 400 nanometrov) - naznačuje, že hotové materiály môžu byť transparentné. Bolo vyrobených niekoľko typov takýchto polymerizovaných strategických materiálov s podobnými vlastnosťami. Je zrejmé, že tieto vlastnosti sú strategicky cenné pri úprave alebo výmene tradičného nepriestrelného skla v bojových a bezpečnostných vozidlách.
SmartArmour je viacvrstvový, multifunkčný rezervačný systém vyrábaný spoločnosťou SmartNano Materials of Piano, môže byť dodávaný transparentný alebo nepriehľadný podľa špecifikácií koncového používateľa, odolá pancierovým strelám, nárazovým vlnám, úlomkom škrupiny a detonácii na IED. Kovové sklo zirkónia a berýlia Vitreloy však vyrába s podobnými vlastnosťami aj Amorphous Technologies International. Centrum výskumu a vývoja RDECOM spoločnosti ARL vyvinulo kvapalné brnenie na balistickú ochranu na základe strižnej zahusťovacej tekutiny z pevných nanočastíc oxidu kremičitého suspendovaných v polyetylénglykole; bol úspešne testovaný na pancieri s kevlarom.
Spracovanie zariadenia je nasýtením štruktúrnych pancierových materiálov nanostruktúrami, ktoré môžu kombinovať vysokovýkonné polovodičové procesory do pancierových prvkov. Takéto „inteligentné materiály“je možné zabudovať do pancierových stien, príkladom použitia je piezoelektrický. Ide o prírodné materiály, ktoré pri otrasoch, deformáciách alebo stlačení vyžarujú elektrické impulzy. Piezoelektrika, predtým komerčne používaná v ihlách gramofónov, môže byť vložená do pancierových štruktúr, napríklad panelov, modulárnych prvkov, a inštalovaná v nosných stenách vo forme tepelných, vibračných a nárazových senzorov.
V projekte financovanom americkým ministerstvom energetiky a realizovanom laboratóriom v Berkeley na Kalifornskej univerzite sa vyvíjajú najmodernejšie piezoelektrické materiály na báze piezoelektrických materiálov s perovskitovou kryštálovou štruktúrou. Spoločnosť Accellent Technologies, obranná firma so sídlom v Minneapolise, špecializujúca sa na štrukturálne monitorovanie, však vyvinula hardvérový a softvérový balík s názvom SMART Layer, ktorý kombinuje senzory do konštrukčných komponentov, akými sú panely a steny. Systém spoločnosti používa vstavané multisenzory, ktoré používajú mikroprocesorové tepelné, ťahové a optické senzory na detekciu zmien integrity pozorovaných štruktúr pomocou patentovanej aktívnej metódy skenovania. Spoločnosť Diaform Armor Solutions, divízia spoločnosti Ceradyne Inc., vytvorila ľahké konštrukčné pancierové riešenia pomocou termoplastických kompozitov na rýchlu výrobu trojrozmerných štruktúrnych tvarov, ktoré môžu vytvárať modulárne prvky vystužených štruktúrnych zostáv.
Nepriestrelný bezpečnostný modul Protech
IBD Deisenroth Advanced Multi-Layer Armor Concept
Modulárne konštrukčné prvky, ktoré spĺňajú štandardy matrice balistického panciera (BAM), sa tiež široko používajú v nových návrhoch, doplnkoch a úpravách existujúcich štruktúr, kde najdôležitejšími charakteristikami sú zvýšená bezpečnosť a odolnosť voči balistickým útokom. Špecifikácia BAM, patentovaná spoločnosťou Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, popisuje viacvrstvové pancierové konštrukčné prvky, ako sú steny, stropy a podlahy, zložené z vrstiev tvrdých plechov z aramidových vlákien a tvrdenej nástrojovej ocele (napríklad Thermasteel, vyrábaná spoločnosťou Thermasteel Corporation), alebo sieťovina z tvrdenej ocele. Špecifikácia BAM zahŕňa BAM-1, BAM-1A a BAM-8; každý opisuje zvyšujúce sa úrovne štrukturálnej ochrany. Spoločnosť Zagros Construction vyvinula svoj stenový systém ThermalBlast, ktorý je podľa spoločnosti vysoko odolný voči balistickým útokom a vpádom síl. Využíva patentovaný systém BAM-8 pozostávajúci z ochrannej, ľahkej nepriestrelnej vnútornej steny (alebo BAM Inner Matrix), čiastočne zloženej z balistického kevlaru, ktorú je možné začleniť aj do stropov a podláh a ďalších panelov ThermaSteel. Spoločnosť odporúča svoj systém ThermalBlast pre veľvyslanectvá, vlády a pošty, vojenské zariadenia, sklady munície a ďalšie kritické zariadenia. Americká nepriestrelnosť vyrába svoj sortiment nepriestrelných oceľových panelov ako riešenie z jedného balistického plechu, ktoré spoločnosť hodnotí ako vyhovujúce NIJ Armor úrovne IV.
Materiály SZB sa používajú aj v niektorých útočných systémoch, ako sú výstelky raketových sil a odpaľovacích trubíc a kontajnerov nesených na mobilných protiraketových odpaľovacích zariadeniach, ktoré vyžadujú dobré charakteristiky odolnosti voči tepelnému oderu a kinetického šoku. Systém HyperShield, vyvinutý americkou spoločnosťou V-System Composites, ktorý používa integrované panciere a pokročilé kompozitné štruktúry, je lacné a ľahké nepriestrelné riešenie rezervácie a má úroveň ochrany NIJ úrovne III pre protiraketovú obranu, ktorá zahŕňa aj dopravné prostriedky a balistické požiadavky na lietadlá. Zakopaná jadrová hlavica, ako napríklad americká B-61, môže tiež používať štrukturálne pancierové materiály, zatiaľ čo jadrová munícia určená na pozemnú detonáciu pri takzvanom „kobercovom bombardovaní“, akým je napríklad americká bomba B-53, bude tiež potrebovať pancierovanie telesa munície. z nárazových zaťažení.
Frontier Performance Polymers s podporou Army Center Natick úspešne vyvinula prelomovú polymérovú technológiu a inovatívnu výrobnú metódu pre ľahké a priehľadné brnenie na ochranu očí a tváre. Tento materiál so základnou hmotnosťou 0,16 kg / cm2 má rovnaké balistické vlastnosti ako aramidové / fenolové materiály používané vo vojenských prilbách, ale stojí 10 -krát menej
Tradičné materiály
Tradičné materiály používané na výrobu ochranných štruktúr, akými sú nelegovaná oceľ a železobetón, však v žiadnom prípade nie sú materiálmi minulosti. Obzvlášť kovové zliatiny zostávajú preferovanými materiálmi vzhľadom na ich osvedčené tieniace vlastnosti a existujúce výrobné zariadenia na ich výrobu a obranné aplikácie. Tieto takzvané „tvrdé“pancierové riešenia sa netýkajú iba balistických ocelí a strategických zliatin, ale aj pokročilých kompozitných materiálov s dobrými balistickými vlastnosťami. To platí aj pre typy brnení vyrobených z vlákien alebo vystužených vláknami alebo tesne tkanej sieťoviny. Betón ako stavebný pancierový materiál má požadované vlastnosti a je stále široko používaný, pričom má nízke výrobné náklady.
Americká námorná pechota LAV 8x8 dostáva v rámci prebiehajúceho programu modernizácie na trup z hliníkovej zliatiny ďalšie kompozitné pancierové prvky.
Obrnený materiál od AMAP-S IBD Deisenroth slúži ako dôležitá podporná funkcia pri znižovaní tepelného podpisu vozidla
Expedičné bojové vozidlo EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) námornej pechoty je prvým obrneným bojovým vozidlom, ktoré používalo pancier 2518-787, zliatinu hliníka, medi, mangánu. Aj keď je táto zliatina húževnatá a má dobré balistické vlastnosti, v bežných tupých zvaroch má slabú balistickú húževnatosť. To prinútilo výrobcu vylúčiť z konštrukcie tupé zvary a hlavné kútové zvary, aby sa zvýšila odolnosť proti nárazu, je teraz doska k doske mechanicky prichytená. Nakoniec mnoho problémov s týmto programom viedlo k uzavretiu tohto sľubného projektu.
Zliatiny sú jedným z najtvrdších materiálov, z ktorých je možné vyrobiť konštrukčné pancierovanie. Zliatiny sú kombináciou dvoch alebo viacerých chemických prvkov - kovov (alebo kovových a nekovových prvkov), ktoré sú zvyčajne „tavené“dohromady alebo sa v procese tavenia navzájom rozpúšťajú. Výsledkom je materiál s lepším výkonom ako každý komponent jednotlivo. Titán a zliatiny titánu sú bežnými konštrukčnými prvkami panciera. Ich použitie zahŕňa "traumatické" platne v osobných rezervačných systémoch, ktoré poskytujú vysoký stupeň ochrany veľmi zraniteľných oblastí tela. Zliatina berýlia a hliníka sa v mnohých prípadoch tiež ukázala ako úspešná. Zvláštna pevnosť a tuhosť tejto zliatiny prevyšuje konvenčné zliatiny titánu a tuhosť, čo má za následok nižšiu konštrukčnú hmotnosť a lepší výkon. Pancierové ocele sú tiež strategickými materiálmi vhodnými na konštrukčné pancierovanie.
Pod obchodnými názvami sa komerčne vyrábalo aj niekoľko takzvaných „superzliatin“alebo „vysokovýkonných zliatin“. Medzi nimi je vysokopevná zliatina Hastelloy, ktorej hlavnou zložkou je prechodový kov - nikel; Kovar, zliatina kobaltu a niklu, cenená pre svoj vynikajúci koeficient tepelnej rozťažnosti; zliatina niklu, medi a železa Monel; a zliatina niklu a chrómu Inconel.
Laserové kalenie je jedným z procesov spracovania, ktoré zlepšujú funkčné vlastnosti základných kovov a zliatin. Existujú aj ďalšie typy vylepšení vlastností, vrátane mikrokompresie, procesu spracovania, ktorý využíva techniku zameraného iónového lúča na nasýtenie pokročilých materiálov subštruktúrami na zvýšenie pevnosti a odolnosti. Tiež sa používa superplastické tvarovanie, výsledkom čoho sú kovové a keramické výrobky s extrémne vysokou pevnosťou v ťahu.
Laboratórium NETL (National Energy Technology Laboratory) amerického ministerstva energetiky dostalo od Veliteľstva tankov a automobilovej techniky a výzbroje (TACOM) a Vojenského výskumného laboratória ARL úlohu vykonať program na vývoj pancierovej platne z liatej ocele pre americké vojenské vozidlá, vrátane BRADLEY BMP. Na ňom NETL-TACOM-Lanoxide Corp a DARPA spoločne vyvinuli liaty poklop a vedľajším účinkom programu bolo prijatie opravného brnenia. Neskôr bol v rámci programu pre poklop M-1A1 ABRAMS MBT v spolupráci s TACOM a hlavným dodávateľom General Dynamics vyvinutý titánový pancierový plech (s použitím leteckej zliatiny Ti-6Al-4V). Nedávno spoločnosť NETL vyvinula vysokopevné pancierovanie AFV pomocou práškových zliatin spekaného titánu na zvýšenie pevnosti konečného materiálu. Pancierové materiály vyrobené z infiltrácie kremíka (SiSiC) a spekaného karbidu kremíka (SSiC) sú výrobkami spoločnosti CeramTec zo Severnej Ameriky z New Jersey, americkej divízie nemeckej spoločnosti CeramTec AG. Tieto materiály vykazujú dobrú chemickú tepelnú stabilitu a vysokú odolnosť voči tribologickému namáhaniu (tribológia je vedecká disciplína, ktorá študuje trenie a opotrebovanie súčastí a mechanizmov stroja v prítomnosti mazív).
Spoločnosť AT&F Advanced Metals of Orville so sídlom v Ohiu je súkromná spoločnosť, ktorá sa špecializuje na výrobu a spracovanie trvanlivých kovov a zliatin vrátane titánu, zirkónia, nióbu, zliatin niklu a duplexnej nehrdzavejúcej ocele a dodáva civilným a obranným zákazníkom. Ešte konkrétnejšia je divízia Steel Solutions and Nuclear tejto spoločnosti. Vyrába tiež materiály pre SZB na základe vysoko pevných nízkolegovaných ocelí, uhlíkových ocelí a zliatin na báze ocele. Spoločnosť sa zaoberá aj štrukturálnym pancierovaním jadrových zariadení vrátane vnútorných priestorov reaktora a kontajnerov na jadrový odpad.
Iné programy
Ostatné programy SZB prebiehajú v celom spektre nasadených síl a v mnohých globálnych vojenských operáciách. Ich bezprostredné požiadavky a výzvy priamo súvisia so súčasnou a budúcou ochranou ich komunikačných síl, pretože medzi tieto oblasti použitia patrí balistická ochrana vozidiel, vojak ako práca na modernizácii systému a prispievanie k prežitiu vojenskej infraštruktúry pred rôznymi asymetrickými hrozbami bežne sa vyskytujúce v regionálnych mierových operáciách.
Pokročilé pancierovanie vozidiel, vojenských a vládnych inštalácií a umiestnení vojenského personálu v prvých líniách a vzadu bude ťažiť iba z dostupnosti nasadených schopností. Aj keď mnohé aplikácie predstavujú vylepšenia a inovácie existujúcich schopností a systémov ako takých, napríklad nové typy dodatočného panciera pre bojové vozidlá na ochranu pred IED, iné sú inovatívne systémy budúcej generácie.
Nemecká spoločnosť IBD Deisenroth Engineering AG vyrába AMAP High-tech Survivability Enhancement System. Je to rad riešení štrukturálneho panciera využívajúcich viacero výrobných metód a pokročilých materiálov vrátane vysokopevných zliatin a kompozitov. Medzi nimi je AMAP-IED, ktorý kombinuje technológiu keramického panciera a obloženia proti fragmentácii a ktorý je možné dodať ako modulárne prvky a ktorý je určený na zvýšenie ochrany vojenských vozidiel. Spoločnosť IBD nazýva AMAP-IED systémom ochrany novej generácie a klasifikuje ho ako ochranu pred úlomkami delostreleckých granátov do kalibru 155 mm, ako aj proti mínam na cestách a IED. AMAP-T je priehľadné pancierovanie vyrobené z keramického skla, o ktorom spoločnosť hovorí, že má vynikajúcu transparentnosť a extrémnu trvanlivosť, spĺňa úrovne STANAG 1 až 4.
Ochranu strechy vozidla zaisťujú AMAP-R a AMAP-ADS, ktoré sú materiálmi optimalizovanými pre zbrane, pričom prvý z nich je vyrobený z ultraľahkých kompozitných materiálov vhodných na pancierovanie strechy vozidla. Najzaujímavejším riešením panciera je AMAP-S. Optimalizovaný pre balistickú ochranu a správu podpisov, znižuje podpis vojenských vozidiel pri skenovaní prieskumnými senzormi vo viditeľnom, infračervenom, radarovom a akustickom spektre. Tieto materiály je možné použiť ako doplnok k existujúcim karosériám strojov, to znamená, že ich je možné nainštalovať na nové modely alebo stroje, ktoré sú už v prevádzke.
Vynikajúce vzorky snímačov pások SMART
Divízia BAE americkej spoločnosti ProTech ponúka celý rad konštrukčných pancierových riešení, ktoré zahŕňajú niekoľko typov nepriestrelných plotov a obrnených bojových pozícií, vrátane obrnených búd a strážnych veží, mobilných bezpečnostných plotov a ochranných systémov montovaných do vozidla pre vojakov vežového typu. Stacionárne riešenia pre konštrukčné pancierovanie tejto spoločnosti zastupuje množstvo prefabrikovaných obrnených bojových pozícií AFPS (pancierové bojové polohy), ktoré sú schopné chrániť pred guľkami kalibru 9 mm - 12,7 mm. Medzi ďalšie riešenia AFPS od ProTech patria prenosné pancierové štruktúry optimalizované pre bezpečnosť perimetrov a kontrolných bodov, zásadnú ochranu majetku, strážnu strážnu službu a hraničné kontrolné body.
ProTech vyrába aj modulárne systémy, ktoré je možné navrhnúť podľa špecifikácií koncových užívateľov. Podobné systémy, založené na prenosných pancierových kontajneroch vyrábaných spoločnosťou EADS, boli vyvinuté v spolupráci s KMW na základe zmluvy s Nemeckou federálnou agentúrou pre obstarávanie obrany. Pancierový kontajnerový systém s názvom TransProtec, do ktorého sa zmestí 18 osôb vrátane zariadenia, je optimalizovaný tak, aby chránil pozemné sily pred útokmi IED, ostreľovacou paľbou, šrapnelmi, mínami a zbraňami hromadného ničenia a v súčasnosti je v prevádzke s dánskou a nemeckou armádou, v posledne menovaný systém sa nazýva MuConPers (univerzálny kontajner na prepravu osôb).
Spoločnosť Plasan North America, divízia izraelskej spoločnosti Plasan Sasa, vyvinula aj riešenia pre štrukturálne pancierovanie v rámci zmluvy s americkým ministerstvom obrany na ochranu nových vozidiel MRAP vo výške miliónov dolárov. Podľa zmluvy je Plasan hlavným dodávateľom spoločného výrobného programu so spoločnosťou BAE Systems ako subdodávateľom dodávky rezervačných systémov pre stroje Oshkosh M-ATV, z ktorých väčšina pracuje v Afganistane na základe zmluvy s americkým velením TACOM. armáda. Plasan je svetovým lídrom v oblasti navrhovania doplnkových pancierových systémov a systémov ochrany pred výbuchom na ochranu taktických vozidiel vo vojenských a civilných oblastiach.
Pokročilé systémy ochrany vojakov patria do oblasti aplikácií štrukturálnej ochrany a zahŕňajú mechanicky poháňané bojové exoskeletony. Sľubujú si významný vplyv na pozemné bojové operácie, ak takéto systémy dosiahnu plný potenciál. V USA je v súčasnej dobe otvorených niekoľko veľkých iniciatív programu rozvoja technológie DOD a súkromného sektora. Jeden z týchto programov vykonáva Výskumné centrum americkej armády Natick Labs pre rozvoj vojakov podľa koncepcie budúceho bojovníka, ktoré poskytuje vojakovi plne integrovaný systém, ktorý zahŕňa šesť hlavných subsystémov. Na týchto programoch pracuje aj NSRDEC (ISN MIT - Soldier Nanotechnologies) a Soldier System Integration Lab (SSIL). Konečným cieľom SSIL je vyvinúť to, čo SSIL nazýva bojový oblek 21. storočia. Ktorý kombinuje špičkové technológie s nízkou hmotnosťou.
Laboratórium robotiky a strojárstva Berkeley (BLEEX) vyvinulo prototyp exoskeletu s vlastným pohonom, ktorý sa skladá z dvoch antropomorfných poháňaných nôh, pohonného systému a rámu batohu, na ktorom je rôzny náklad. Exoskeleton umožňuje užívateľovi - alebo „pilotovi“- prenášať extrémne ťažké bremená a zároveň uľahčuje chôdzu a beh hore a dole po svahoch v celom rozsahu normálneho pohybu bez použitia fyzickej sily zo strany operátora.
V závode Raytheon v Salt Lake City prebieha iniciatíva Raytheon Sarcos. Predstavuje ambicióznejšiu prácu na vývoji exoskeletu vojaka, o ktorej Raytheon tvrdí, že je v podstate nositeľným robotom, ktorý zvyšuje silu, vytrvalosť a mobilitu nositeľa. Exoskelet XOS, ktorý pochádza z pôvodného experimentálneho systému vyvinutého spoločnosťou Sarcos, v súčasnej dobe umožňuje pilotovi zdvihnúť bremeno až do hmotnosti 200 libier a bez únavy vykonávať úlohy s vysokým namáhaním, ako je lezenie po schodoch a svahoch, ale teraz je poháňaný hydraulicky. stacionárny externý zdroj energie pre seba. Predstavený je aj exoskeletonový program HULC spoločnosti Lockheed Martin, ktorý je tiež navrhnutý tak, aby uniesol 200 libier nákladov kedykoľvek a v akomkoľvek teréne, a je navrhnutý tak, aby bol plne hydraulický a nevyžaduje externý zdroj energie. Systém HULC obsahuje zabudovaný mikroprocesor prepojený so senzorovými rozhraniami, ktorý umožňuje exoskeletu vycítiť zámer pilota a pohybovať sa v spojení s ním. Systém HULC je vysoko modulárny, umožňuje rýchlu a efektívnu výmenu hlavných komponentov v teréne a je energeticky úsporný, aby umožňoval prevádzku na batérie počas dlhších misií. HULC je však, podobne ako exoskeleton od spoločnosti BLEEX, koncipovaný skôr ako systém na prenášanie bremien, než ako náhrada prirodzených fyzických schopností vojaka. V súčasnej dobe vyvíja HAL (Hybrid Assistive Limb) japonskej spoločnosti Cyberdyne z Ibaraki, je to celkovo výkonný systém navrhnutý tak, aby zvýšil fyzickú silu človeka dvakrát až desaťkrát. Napriek vzhľadu „Iron Man“je jeho prispôsobivosť budúcim vojenským úlohám stále otázna.
Ďalšie akcie
Stručne povedané, dôležitú úlohu pre SZB možno široko definovať ako zníženie zraniteľnosti voči nepriateľským akciám, najmä balistickým útokom, pre ktoré mnohé, ak nie všetky tradičné materiály v súčasnosti neposkytujú primeranú úroveň ochrany vojakov.
Boj často dáva veliteľom tvrdé lekcie, ktoré sa v minulosti zdali zrejmé. Jednou z najťažších lekcií boja v dnešnej dobe je neprimeranosť pancierovej ochrany voči improvizovaným hrozbám, medzi ktoré patria útoky samovražedných automobilov na vojenské a civilné ciele a útoky IED na personál v doprave a divadle. Staré zvyky, obzvlášť vojenské, odumierajú obzvlášť ťažko. Historicky však tieto zvyky miznú pod tlakom bojov, ako napríklad francúzska kavaléria verzus anglické úklony počas storočnej vojny alebo nedostatočnosť irackých obrnených vozidiel v sovietskom štýle na útoky z presne navádzanej munície a pokročilejších MBT počas zálivu. Vojna.
Rýchla reakcia a vhodné protiopatrenia na výzvy sú kľúčom k vojenskému úspechu a stabilite bezpečnosti. Ak ich teda berú vážne, pokiaľ ide o ochranu vojakov, a sú hlavným obranným problémom v tejto transformačnej ére reštrukturalizácie moci, potom by sa štrukturálna ochrana a SZB využívajúce túto technológiu mali stať prioritou verejného obstarávania a výskumu a vývoja pre všetkých vojenských vodcov. Dnešné asymetrické hrozby pre vojenskú a civilnú infraštruktúru, ako aj asymetrické boje v regionálnych bojových operáciách majú globálny vplyv na rozvoj obrannej politiky a návrh systémov a obstarávanie. V predvídateľnej budúcnosti by to tak malo byť.
Takéto obrnené vojenské systémy boli vnímané hlavne ako doplnok k iným prioritným riešeniam, a nie ako neoddeliteľná súčasť mnohých a väčšiny bojových systémov. Ale všetko sa mení. Ochranné a pancierové systémy predstavujú veľký potenciál a zlepšujú možnosti v operáciách 21. storočia. Ich použitie sa rozšíri a stane sa štandardom pre mnohé, ak nie pre väčšinu obranných systémov na všetkých úrovniach.
