שריון מבוגר מהאנושות במיליוני שנים, והוא התפתח בעיקר כדי להגן מפני לסתות וטפרים. יתכן שתנינים וצבים יכולים בחלקם לעודד בני אדם ליצור אלמנטים מגנים. כל כלי הנשק של אנרגיה קינטית, בין אם זה מועדון פרהיסטורי או קליע חודר שריון, נועדו לרכז כוח גדול בשטח קטן, תפקידו לחדור למטרה ולגרום לו נזק מרבי. כתוצאה מכך, תפקידו של השריון הוא למנוע זאת על ידי הטיית או השמדת האמצעים התוקפים ו / או פיזור אנרגיית ההשפעה על שטח גדול ככל האפשר על מנת למזער כל פגיעה בכוח האדם, מערכות ההובלה והמבנים שהוא מגן עליהם.
שריון מודרני מורכב בדרך כלל משכבה חיצונית קשה לעצור, להסיט או להרוס את הקליע, שכבת ביניים עם "עבודה לשבירה" גבוהה מאוד ושכבה פנימית צמיגה למניעת סדקים ופסולת.
פְּלָדָה
הפלדה, שהפכה לחומר הראשון בשימוש נרחב ביצירת כלי רכב משוריינים, עדיין מבוקשת, למרות הופעתה של שריון המבוסס על סגסוגות קלות של אלומיניום וטיטניום, קרמיקה, חומרים מרוכבים עם מטריצת פולימר, מחוזקים בסיבי זכוכית, ארמיד. ופוליאתילן בעל משקל מולקולרי גבוה במיוחד, כמו גם חומרים מרוכבים עם מטריצת מתכת.
טחנות פלדה רבות, כולל SSAB, ממשיכות לפתח פלדות בעלות חוזק גבוה למגוון יישומים קריטיים למשקל כגון מעטפת נוספת. זרוע פלדה משוריינת ARM OX 600T, זמינה בעוביים של 4-20 מ מ, זמינה עם קשיות מובטחת של 570 עד 640 יחידות HBW (קיצור של Hardness, Brinell, Wolfram; בדיקה שבה לוחצים על כדור טונגסטן בקוטר סטנדרטי. לתוך מדגם של חומר בעל כוח ידוע, אז נמדד קוטר השקע שנוצר; ואז פרמטרים אלה מוחלפים בנוסחה, המאפשרת לך להשיג את מספר יחידות הקשיות).
SSAB גם מדגיש את החשיבות של השגת האיזון הנכון בין קשיות וקשיחות לחדירה והגנה על פרצים. כמו כל הפלדה, ARMOX 600T מורכב מברזל, פחמן ומספר רכיבי סגסוגת אחרים הכוללים סיליקון, מנגן, זרחן, גופרית, כרום, ניקל, מוליבדן ובורון.
ישנן מגבלות על טכניקות הייצור הנהוגות, במיוחד בכל הנוגע לטמפרטורה. פלדה זו אינה מיועדת לטיפול בחום נוסף; אם מחומם מעל 170 ° C לאחר הלידה, SSAB אינה יכולה להבטיח את תכונותיה. חברות שיכולות לעקוף מגבלות מסוג זה צפויות למשוך ביקורת צמודה של יצרניות כלי רכב משוריינים.
חברה שוודית נוספת, Deform, מציעה ליצרני כלי רכב משוריינים חלקים מעוצבים מפלדה עדינה, במיוחד לאלה המעוניינים לשפר את ההגנה על כלי רכב מסחריים / אזרחיים.
חומות אש של Deform החדשות מותקנות ב- Nissan PATROL 4x4, במיניבוס פולקסווגן T6 TRANSPORTER ובטנדר איסוזו D-MAX, יחד עם יריעת רצפה מוצקה מאותו חומר. תהליך היצירה החמה שפותחה על ידי Deform ומשמש בייצור יריעות שומר על קשיות של 600HB [HBW].
החברה טוענת כי היא יכולה לשחזר את המאפיינים של כל פלדות השריון בשוק תוך שמירה על צורה מוגדרת מבחינה מבנית, בעוד שהחלקים המתקבלים עדיפים בהרבה על מבנים מסורתיים מרותכים וחופפים חלקית. בשיטה שפיתחה Deform, הסדינים נכבים ומרופשים לאחר פרזול חם. הודות לתהליך זה, ניתן להשיג צורות תלת ממדיות שלא ניתן להשיג על ידי יצירת קור ללא חובה במקרים כאלה "ריתוכים המפרים את שלמות הנקודות הקריטיות".
עיוות לוחות פלדה חמים נוצרו במערכות BAE Systems BVS-10 ו- CV90 ומאז תחילת שנות התשעים במכונות רבות של קראוס-מאפיי ווגמן (KMW). נכנסות הזמנות לייצור לוחות שריון תלת מימדיים לטנק LEOPARD 2 וכמה לוחות מעוצבים לרכבי BOXER ו- PUMA, בנוסף למספר רכבי Rheinmetall, כולל שוב ה- BOXER, וכן פתח לרכב WIESEL. Deform עובד גם עם חומרי הגנה אחרים, כולל אלומיניום, קבלר / ארמיד וטיטניום.
התקדמות אלומיניום
באשר לרכבים משוריינים, לראשונה נעשה שימוש נרחב בשריון אלומיניום בייצור משאית כוח המשוריינים M113, שיוצרה מאז 1960. זה היה סגסוגת, המיועדת 5083, המכילה 4.5% מגנזיום וכמויות קטנות בהרבה של מנגן, ברזל, נחושת, פחמן, אבץ, כרום, טיטניום ואחרים. למרות ש- 5083 שומר על כוחו היטב לאחר הריתוך, הוא אינו סגסוגת הניתנת לטיפול בחום. אין לו עמידות טובה לכדורי חודשי שריון בגודל 7.62 מ"מ, אך כפי שאישרו בדיקות רשמיות, הוא עוצר כדורים חודרי שריון בסגנון סובייטי 14.5 מ"מ טוב יותר מפלדה, תוך חיסכון במשקל והוספת הכוח הרצוי. לרמת הגנה זו, יריעת האלומיניום עבה וחזקה פי 9 מפלדה עם צפיפות נמוכה יותר של 265 r / cm3, מה שמביא לירידה במשקל המבנה.
עד מהרה החלו יצרניות כלי הרכב המשוריינים לבקש שריון אלומיניום קל יותר, חזק יותר בליסטית, ניתנת לריתוך וניתן לטפל בחום, מה שהוביל להתפתחותו של אלקן בשנת 7039 ומאוחר יותר 7017, שניהם עם תכולת אבץ גבוהה יותר.
בדומה לפלדה, החתמה והרכבה שלאחר מכן עלולים להשפיע לרעה על תכונות ההגנה של האלומיניום. בעת ריתוך, האזורים המושפעים מחום מתרככים, אך כוחם משתקם חלקית עקב התקשות במהלך ההזדקנות הטבעית. מבנה המתכת משתנה באזורים צרים שליד הריתוך, ויוצר מתחים שיוריים גדולים במקרה של טעויות ריתוך ו / או הרכבה. כתוצאה מכך, טכניקות ייצור צריכות למזער אותן, בעוד שצריך למזער גם את הסיכון לפגיעות קורוזיה במתח, במיוחד כאשר חיי התכנון של המכונה צפויים להיות יותר משלושה עשורים.
פיצוח קורוזיה במתח הוא תהליך של הופעת וצמיחת סדקים בסביבה קורוזיבית, אשר נוטה להידרדר ככל שמספר האלמנטים מסגסוגת גדל. היווצרות סדקים וגידולם לאחר מכן מתרחשת כתוצאה מהפצת מימן לאורך גבולות התבואה.
קביעת הרגישות לפיצוח מתחילה במיצוי כמות קטנה של אלקטרוליט מהסדקים וניתוחו. מבחני קורוזיה מאמץ נמוכים של מתח מתח מתבצעים על מנת לקבוע עד כמה מסגסוגת מסוימת נפגעה. מתיחה מכנית של שתי דגימות (האחת בסביבה קורוזיבית והשנייה באוויר יבש) מתרחשת עד שהן נכשלות, ואז משווים את העיוות הפלסטי באתר השבר - ככל שהדגימה נמתחת לכישלון, כך ייטב.
ניתן לשפר את העמידות בפני פיצוח קורוזיה במתח במהלך העיבוד. לדוגמה, על פי Total Materia, המכנה את עצמו "מאגר החומרים הגדול בעולם", אלקן שיפרה את ביצועי 7017 במבחני פיצוח קורוזיה ממתחים מואצת פי 40.התוצאות המתקבלות מאפשרות גם לפתח שיטות להגנה מפני קורוזיה באזורים של מבנים מרותכים, שבהם קשה להימנע מלחצים שיוריים. מחקר שמטרתו לשפר סגסוגות על מנת לייעל את המאפיינים האלקטרוכימיים של מפרקים מרותכים נמשך. עבודה על סגסוגות חדשות הניתנות לטיפול בחום מתמקדת בשיפור חוזקן ועמידות בפני קורוזיה, בעוד שעבודה על סגסוגות שאינן ניתנות לטיפול בחום נועדה להסיר את האילוצים הנדרשים על ידי דרישות הריתוך. החומרים הקשים ביותר בפיתוח יהיו חזקים ב -50% משריון האלומיניום הטוב ביותר בשימוש כיום.
סגסוגות בצפיפות נמוכה כגון ליתיום אלומיניום מציעות חיסכון של כ -10% במשקל על פני סגסוגות קודמות עם עמידות כדורים דומה, אם כי הביצועים הבליסטיים טרם הוערכו במלואן על פי Total Materia.
שיטות ריתוך, כולל שיטות רובוטיות, משתפרות אף הן. בין המשימות הנפתרות ניתן למזער את אספקת החום, קשת ריתוך יציבה יותר עקב שיפור מערכות האנרגיה והספקת החוט, כמו גם ניטור ובקרה על התהליך על ידי מערכות מומחים.
MTL Advanced Materials עבדה עם ALCOA Defence, יצרנית ידועה של לוחות אבזור מאלומיניום, כדי לפתח את מה שהחברה מתארת כ"תהליך יצירת קור אמין וחוזר על עצמו ". החברה מציינת כי סגסוגות האלומיניום שפותחו עבור יישומי שריון לא נועדו ליצירת קור, כלומר התהליך החדש שלה אמור לסייע במניעת מצבי כשל נפוצים, כולל פיצוח. המטרה הסופית היא לאפשר למעצבי מכונות למזער את הצורך בריתוך ולהקטין את מספר החלקים, על פי החברה. הפחתת נפח הריתוך, מדגישה החברה, מגבירה את חוזק המבנה והגנת הצוות תוך הפחתת עלויות הייצור. החל מסגסוגת 5083-H131 המוכחת היטב, פיתחה החברה תהליך ליצירת חלקים קרים בעלי זווית כיפוף של 90 מעלות לאורך הגרגרים ולרוחב, ולאחר מכן עברה לחומרים מורכבים יותר, למשל סגסוגות 7017, 7020 ו- 7085, גם להשיג תוצאות טובות.
קרמיקה ומרוכבים
לפני מספר שנים הכריזה מורגן מתקדמים על פיתוח מספר מערכות אבזור של SAMAS, שהורכבו משילוב של קרמיקה מתקדמת ומרוכבים מבניים. קו המוצרים כולל שריון ציר, בטנות נגד פיצול, קפסולות שרידות העשויות מרוכבים מבניים להחלפת גוף מתכת והגנה על מודולי נשק, מיושבים ובלתי מיושבים. ניתן להתאים את כולם לדרישות ספציפיות או לבצע לפי הזמנה.
מספק הגנה מסוג STANAG 4569 ברמה 2-6, יחד עם ביצועים מרובי השפעות וחסכון במשקל (החברה טוענת כי מערכות אלה שוקלות פי חצי ממוצרי פלדה דומים), ומתאימות את עצמן לאיומים ספציפיים, פלטפורמות ומשימות. ניתן לייצר ריפודים נגד סדקים מלוחות שטוחים במשקל 12.3 ק"ג לכיסוי שטח של 0.36 מ"ר (כ -34 ק"ג / מ"ר) או אביזרי מוצק במשקל 12.8 ק"ג למשך 0.55 מ"ר (כ -23.2 ק"ג / מ"ר).
על פי מורגן Advanced Materials, שריון נוסף שנועד לחדש ולמודרניזציה של הפלטפורמות הקיימות מציע אותן יכולות בחצי מהמשקל. המערכת המוגנת בפטנט מספקת הגנה מרבית מפני מגוון רחב של איומים, כולל נשק בקוטר בינוני, מטעני חבלה מאולתרים (רישיונות מטען) ורימונים מונעי רקטות, כמו גם ביצועים מרובי השפעות.
מוצעת מערכת אבזור "חצי-מבנית" עם עמידות בפני קורוזיה טובה למודולי נשק (בנוסף לאוויר וים), ויחד עם חיסכון במשקל ומזעור בעיות במרכז הכובד, בניגוד לפלדה, היא יוצרת פחות בעיות תאימות אלקטרומגנטיות.
ההגנה על מודולי הנשק היא בעיה מיוחדת, שכן הם מטרה אטרקטיבית, שכן השבתתם פוגעת באופן דרסטי בפיקוד הצוות על המצב וביכולתו של הרכב להתמודד עם איומים סמוכים. יש להם גם אופטואלקטרוניקה עדינה ומנועים חשמליים פגיעים. מכיוון שהם בדרך כלל מותקנים בחלקו העליון של הרכב, השריון צריך להיות קל משקל על מנת לשמור על מרכז הכובד נמוך ככל האפשר.
מערכת ההגנה על מודולי נשק, שיכולה לכלול זכוכית משוריינת והגנה על החלק העליון, מתקפלת לחלוטין, שני אנשים יכולים להרכיב אותה מחדש תוך 90 שניות. כמוסות לשרידות מורכבות מיוצרות ממה שהחברה מתארת כ"חומרים קשוחים ותכשירי פולימר ייחודיים ", הם מספקים הגנה על רסיסים וניתנים לתיקון בשטח.
הגנה על חיילים
מערכת SPS (מערכת הגנה על חיילים) שפותחה על ידי 3M Ceradyne כוללת קסדות ומוסיפים בשריון הגוף למערכת הגנת הראש המשולבת (IHPS) ו- VTP (הגנת Vital Torso) - ESAPI (Enhanced Arms Protective Insert) רכיבים - שיפור תוספת להגנה מפני זרועות קטנות) של מערכת SPS.
דרישות IHPS כוללות משקל קל יותר, הגנה שמיעה פאסיבית והגנה משופרת על פגיעה בוטה. המערכת כוללת גם אביזרים כגון רכיב להגנה על הלסת התחתונה של חייל, מגן מגן, תושבת למשקפי ראיית לילה, מדריכים למשל לפנס ומצלמה והגנה מודולרית נוספת. החוזה, ששוויו יותר מ -7 מיליון דולר, מספק אספקת כ -5,300 קסדות. בינתיים, יותר מ -30,000 ערכות ESAPI - תוספות קלות יותר לשריון הגוף - יסופקו במסגרת החוזה של 36 מיליון דולר. ייצור שתי הערכות הללו החל בשנת 2017.
גם במסגרת תוכנית SPS, KDH Defense בחרה בחומרי SPECTRA SHIELD ו- GOLD SHIELD של Honeywell לחמש מערכות משנה, כולל תת -המערכת Torso ו- Extremity Protection (TEP) שתסופק לפרויקט SPS. מערכת ההגנה TEP היא 26% קלה יותר, מה שבסופו של דבר מפחית את משקל מערכת SPS ב -10%. KDH תשתמש ב- SPECTRA SHIELD, המבוסס על סיבי UHMWPE, וב- GOLD SHIELD, המבוסס על סיבי ארמיד, במוצרים משלה למערכת זו.
סיבי SPECTRA
Honeywell משתמשת בתהליך סיבוב וציור של סיבי פולימר קנייתיים כדי להטמיע חומר גלם של UHMWPE בסיבי SPECTRA. חומר זה חזק פי 10 מהפלדה מבחינת המשקל, חוזקו הספציפי גבוה ב -40% מזה של סיבי ארמיד, יש לו נקודת התכה גבוהה יותר מפוליאתילן סטנדרטי (150 מעלות צלזיוס) ועמידות בפני שחיקה רבה יותר בהשוואה לפולימרים אחרים, עבור לדוגמא פוליאסטר.
החומר SPECTRA החזק והנוקשה מראה דפורמציה גבוהה בהפסקה, כלומר הוא נמתח חזק מאוד לפני השבירה; תכונה זו מאפשרת לספוג כמות גדולה של אנרגיית השפעה. Honeywell טוען כי חומרים מרוכבים של סיבי SPECTRA מבצעים טוב מאוד תחת השפעות מהירות גבוהה כגון כדורי רובה וגלי הלם. לדברי החברה, "הסיבים המתקדמים שלנו מגיבים לפגיעה על ידי הסרה מהירה של אנרגיה קינטית מאזור הפגיעה … יש לה גם שיכוך רעידות טוב, עמידות טובה בפני דפורמציות חוזרות ונשנות ומאפייני חיכוך פנימיים מצוינים של הסיבים יחד עם עמידות מצוינת בפני כימיקלים., מים ואור UV."
בטכנולוגיית SHIELD שלה, Honeywell מפיצה קווצות סיבים מקבילות ומחברת אותן על ידי הספגה בשרף מתקדם ליצירת סרט חד כיווני. אז שכבות הקלטת הזו ממוקמות לרוחב בזוויות הרצויות ובטמפרטורה ולחץ נתון, מולחמות למבנה מרוכב.ליישומים לבישים רכים, הוא למינציה בין שתי שכבות של סרט שקוף דק וגמיש. מכיוון שהסיבים נשארים ישרים ומקבילים, הם מפזרים את אנרגיית ההשפעה ביעילות רבה יותר מאשר אם היו ארוגים בבד ארוג.
תעשיות Short Bark משתמשות גם ב- SPECTRA SHIELD בשומר הראש של BCS (חולצת לחימה בליסטית) למערכת SPS TEP. שורט בארק מתמחה בהגנה רכה, הלבשה טקטית ואביזרים.
לדברי הוניוול, חיילים בחרו באלמנטים מגנים העשויים מחומרים אלה לאחר שהפגינו ביצועים עדיפים על פני עמיתיהם מסיבי ארמיד.
