מכשירי AFV מודרניים, כגון ה- M1117 ASV בתמונה, מוגנים בדרך כלל על ידי שריון מבני עיקרי עשוי פלדה ואלומיניום בתוספת רכיבי הגנה נוספים העשויים מסגסוגות, קרמיקה, חומרים מרוכבים או שילוב של אלה.
עבור ארה"ב ושותפיה האסטרטגיים, הצורך בשיפור יכולות ההגנה והשריון כדי לעמוד בהתחייבויות הטקטיות הנוכחיות והצפויות ברור. המשימה הרב לאומית בראשות ארה"ב באפגניסטן, שעדיין שואפת למסקנתה ההגיונית, תרוויח מהלקחים שנלמדו בעיראק בנוגע למשימות והדרישות להגנה על חייליה ואסטרטגיה ליוזמות חדשות לפיתוח מערכות הגנה
מערכת ההגנה והשמורה (SPB) (מונח נוסף להגנה מבנית) היא כלי אסטרטגי מכיוון שיש לה השפעה ניכרת על מערכות ומשאבים קריטיים ויש לה גם השפעה ישירה על הלוחם. זה חל בעיקר על סביבות מבצעיות א -סימטריות בהן איומים על מיקומים קבועים ואבטחה היקפית, כמו גם כוחות מורדים וכלי סיור, הם חריפים במיוחד. בעוד התקשרויות אלה מתפתחות במהירות, נוכחותן של מערכות התרעה אלקטרוניות, בשילוב עם פתרונות הגנה יעילים, עשויות לעיתים קרובות להעניק לצבא יתרון מכריע, מה שמאפשר להם לשרוד, להתקוף ולהשתלט. מנגד, היעדר תשתית מתאימה או יעילה להגנה על כוחותיהם יכול להשאיר הן לוחמים והן לא לוחמים חשופים לטקטיקות מארב, וזה אחד מלקחי המפתח, אם כי מפכחים, של פעולות מודרניות בתיאטראות אזוריים של מלחמה.
היבטים מרכזיים
שריון מבני מתייחס לאותם סוגים של חומרים אסטרטגיים העמידים בפני התקפות בליסטיות וניתן לשלב אותם במערכות הובלה נייחות, ניידות או ניידות ופתרונות הגנה בליסטיים אישיים. ניתן להשתמש בחומרים מסורתיים כגון פלדה ואלומיניום או בטון מזוין, כמו גם חומרים מתקדמים כגון ננו וחומרים מרוכבים קרמיים, בייצור SZB. כמה דוגמאות ליישומי שריון מבניים כוללים ייצור מבנים קבועים וזמניים כגון מגדלי שמירה, טנדרים או טחנות ביטחון, מערכות הגנה לרכב והגנה אישית לוחמת. האחרון עשוי לכלול מגנים לבישים או מערכות הגנה על מחסומים ועמדות לחימה משוריינות הניתנות להובלה.
שלושה ניסיונות ליצור מושג שלד חיצוני: פרויקטים BLEEX, Raytheon SARCOS ולוקהיד מרטין HULC
כתוצאה מכך, מערכות הגנה ושמורה (SPB) יכולות לסייע רבות בהגברת השרידות הטקטית והאסטרטגית בלחימה ובסביבות אחרות בסיכון גבוה. הם גורם מרכזי בתוכניות להגנה על כוחותיהם. הם מהווים גם בסיס להתמודדות עם סוגים רבים של התקפות א -סימטריות, כגון מוקשים בצד הדרך וממ"דים במהלך משימות בסביבות עירוניות ופעולות נגד חירום.מכיוון שניתן ליצור אותם מחומרים מרוכבים קלים וחומרים מתקדמים ואקזוטיים אחרים, הם יכולים להיות שימושיים גם בתחום ניהול חתימות לתשתיות מוגנות, כגון כיסוי רכבים עם חומרי מיסוך נוספים ממכ"מים קרקעיים. למעשה, אנו יכולים לומר שהיישומים של SZB מגוונים מאוד - וכך גם החומרים מהם ניתן לייצר אותם.
ניתן לסווג חלק מהחומרים מהם נוצרים ה- SZB כחומרים אקזוטיים וחדשים, כלומר כאלה שיש להם תכונות חדשות בנוסף ליכולות של חומרים מסורתיים. לדוגמה, חומרי ננו, כולל צינורות וננו -סיבים, כמו גם חומרים מרוכבים מתקדמים, יכולים לשפר את ביצועי השריון. מבנים באזורים חשודים שאינם קרביים, שנחשבו בעבר כבעלי הגנה נמוכה להתקפות לחימה, כלולים כעת בתוכניות ההטמעה של ה- SZB. חוק אישור ההגנה הלאומי לשנת 2012, למשל, קובע הגדלת תקני האבטחה בפרויקטים של בנייה צבאית בבנייה צבאית, יצירה ומודרניזציה של התשתיות הקיימות בארצות הברית ובמדינות נאט ו. בבנייה במגזר הפרטי, דרישות ה- SOC לפרויקטים חדשים של בנייה ושיפוץ מבנים קיימים הולכים וגדלים בשל שיקולים בטיחותיים, ארגונומיים וסביבתיים, שכן להגנה המבנית יש גם את היכולת להפחית רעש ולהגדיל את הבידוד התרמי. עם זאת, הדרישות להגנה על לוחמים נותרו אחת הדאגות הגבוהות ביותר עבור מתכננים צבאיים.
חיל המהנדסים של ארצות הברית (USACE) אחראי על תוכניות ממשלת ארה"ב לבניית תשתיות ביטחון צבאיות, אזרחיות ולאומיות הן בעולם והן בפנים הארץ. אולי הפרויקט המפורסם ביותר שנבנה על ידי USACE, הפנטגון, מהווה תזכורת לחשיבותן של תוכניות SIS והרלוונטיות שלהן לפעולות מתמשכות ולמשימות הביטחון הלאומי והגנת הכוחות. הבנייה הסתיימה בשנת 1941, כאשר כמות מתכת קטנה הייתה בשימוש עקב מחסור בחומרי גלם אסטרטגיים בזמן מלחמה, הפנטגון נבנה כמעט כולו מבטון מזוין. בסיכום מחקר האגודה האמריקאית למהנדסים אזרחיים על מצב הבניין מיד לאחר ה -11 בספטמבר, נאמר כי אלמנטים מהעיצוב והבנייה המקוריים של הפנטגון תרמו לחוסנו בעת תקיפת מטוס הסילון. הרס גופני מוגבל ואובדן חיים. המאפיינים העיצוביים של יושרה, יתירות וספיגת אנרגיה הודגשו בדו"ח הקבוצה. הוא אמר כי אלמנטים כאלה "צריכים להיכלל בעתיד בעיצובים של בניינים ומבנים אחרים בהם ההתנגדות להרס פרוגרסיבי נחשבת חשובה מאוד".
נכסים ודרישות דומים, אם לא זהים, חלים על מבנים ממשלתיים קבועים וניידים בבית ומחוצה לה, גדולים כקטנים, ועליהם לכלול שיפורי אבטחה כגון התנגדות התקפה בליסטית כאלמנטים מבניים מובנים להגנה מפני איומים צפויים מציאותיים. כתוצאה מכך, למרכזי SZB יש חשיבות מרכזית בכל מגוון המאמצים הצבאיים והאזרחיים והם צפויים להיות נפוצים בעתיד.
כללי אצבע ליצירת הגנה
מערכות מונוליטיות
ככל שחזק יותר, כוח "הולם" טוב יותר יהרוס את הטיל
ככל שהקשוח יותר, הקשיחות "הנאותה" טובה יותר, מתנגדת לפיצוח
כמה שיותר עבה יותר טוב
כמה שיותר קשה יותר טוב
צלחת עבה אחת עדיפה על שתי צלחות דקיקות
ככל שהשיפוע (זווית המפגש) יותר טוב יותר
מערכות מרובות חומרים (היברידיות)
מוצק לא תמיד טוב יותר, אך בדרך כלל קיים פורניר קשיח
קשה לא תמיד טוב יותר, אך בדרך כלל קיים בסיס קשה
לא תמיד עבה יותר טוב
לא תמיד קשה יותר הוא טוב יותר
שתי צלחות דקות יכולות להיות טובות יותר מאחת עבה
שיפוע יותר לא תמיד טוב יותר
הטבות מסתגלות
חומרי שריון מסורתיים הראו מגבלות מול אתגרי אבטחה חדשים, בעוד שחומרים מתקדמים, כולל חומרים מרוכבים וחומרים ננויים, הוכיחו יתרונות משמעותיים ביחס למערכות ישנות יותר, מה שהגדיל את שרידות החייל גם בתנאים קיצוניים.
החסרונות של מערכות ההגנה הקיימות עשויות להיות אולי אחת ממורשת המלחמה הקרה. הדוקטרינות הצבאיות של אז לא התמקדו בפעולות צבאיות באזורים בנויים (מונח באנגלית MOBA - פעולות ניידות לאזורים בנויים) או בפעולות צבאיות בתנאים עירוניים (מונח באנגלית MOUT - פעולות צבאיות בשטח עירוני). באופן דומה, הדוקטרינות שהתגלו לאחר מלחמת המפרץ התבססו על יכולות הייטק ודיוק גבוהות הניתנות לפריסה בתרחישי הלם ויראה עם מסגרת זמן מוגבלת. זה, כמובן, לא קרה בעיראק, שם היו למערכות הטקטיקה וההתקפה ההיי-טק חשיבות ראשונה בשלבים המוקדמים של העימות, והצורך לשמור על הקצב המבצעי לאורך תקופה ארוכה הפך להיות קריטי.
SZB מספקים יתרונות לכוחות המעורבים בפעולות ארוכות טווח בתיאטרון או ברמה האזורית, כולל אלה המתרחשים בהקשר של קמפיינים של MOUT. רבים מהיתרונות הללו, למשל, בהגנה על נשק וחפצים בעלי ערך בנוכחות סיכון גבוה, ברורים, חלקם פחות ברורים. אלה יכולים לכלול בעיות בטיחות סביבתיות וארגונומיות והקשחה, איטום והגנה של אלקטרוניקה קרבית ותשתיות מידע קריטיות אחרות מפני פגיעות אסימטריות שעלולות לפגוע. עם זאת, ל- SZB כמערכת טכנולוגיות תהיה גם משמעות רחבה יותר מאשר אלה שעוברות על כל תחום טכנולוגיית ההגנה. זאת בשל העובדה ששריון מבני הוא תחום טכנולוגי נפוץ לכל ענפי הצבא, המשפיע על יישומי הגנה וקטגוריות של ציוד צבאי, משימות ויישומי ביטחון לאומי.
ניתן להרחיב את האמור לעיל. SZB צריך להיכלל בדרישות להגנה על מתקנים גרעיניים ואסטרטגיים (בשל התאמתו למערכות נייחות, ניידות וחציות לחלוטין בכל תנאי לחימה), המגזר הצבאי והאזרחי באזורים בנויים שאינם לוחמים (כי מבנים ירוויחו מאמצעי אבטחה ושיטות בנייה חדשות המגבירות את העמידות לטרור ואסונות טבע כגון הוריקנים ורעידות אדמה), מודרניזציה ויוזמות לשינוי כוחות, לחימה באלקטרוניקה ועיבוד נתונים (בשל יכולתה לשפר את ההגנה על התשתיות האלקטרוניות.) וכלי לחימה (בשל יכולתם ליצור הגנה בליסטית אמינה לאנשי ניידות).
מבנה לוח סנדוויץ 'טיפוסי משריון שקוף
מבנה הזכוכית המשמש את רוב יצרני הזכוכית העמידים בפני כדורים: תחילה זכוכית כשכבה החיצונית, מספר שכבות זכוכית ופוליוויניל בוטירל באמצע, אחר כך פוליאוריטן ולבסוף פוליקרבונט. היתרון בשיטה זו טמון ביכולת של פוליקרבונט להתרחב ול"תפוס "את הפסולת שנוצרת על ידי משטחי הזכוכית הקשים יותר. הרחבה זו אפשרית מעל שני סנטימטרים.
NWBs מיושרים גם ליוזמות רפורמה בתקציב. הסיבה לכך היא שחלק מהיישומים בתחום הטכנולוגיה מאפשרים מודרניזציה ושיפוץ של מתקנים ומערכות קיימים בעלות נמוכה ויצירת תשתית חדשה לגמרי, מה שמאפשר בתורו את היתרונות של תקציב יציב עבור רכיבים אחרים של תוכניות המודרניזציה הכוללות. ויוזמות.לדוגמה, תקציב משרד ההגנה האמריקאי לשנת 2010 הקצה 1.4 מיליארד דולר לתוכניות פיתוח צבאי, 15.2 מיליארד דולר ליוזמות להגנה על הכוחות (הבקשה הגדולה ביותר לאחר הוצאת מודיעין צבאי) ו -1.5 מיליארד דולר למאבק במטוסי חבלה (מטעני חבלה מאולתרים). SPBs יכולים לשפר את יעילות העלויות במגזרים הביטחוניים הללו. כתוצאה מכך, מדובר בטכנולוגיה עם תשלומים פוטנציאליים גבוהים לפיתוח תוכניות לביטחון לאומי ובינלאומי ולמאבק בטרור, כמו שגרירויות ופרויקטים הנדסיים ארוכי טווח אחרים, להגנה על אנשי VIP ולהגנה על אנשי צוות המעורבים במצבים קריטיים.
יתרונות נוספים של אימוץ SZB ושילובם בפיתוח תוכניות צבאיות כוללים את העובדה כי החומרים עצמם ושיטות הייצור המתקדמות שלהם ועיבוד וחידוד לאחר מכן חולקים פלטפורמה בסיסית משותפת לפיתוח בתחום חומרים אקזוטיים ומתקדמים, כולל חומרי ננו. ניתן להטמיע אותם ב- SZB על מנת לספק יכולות נוספות, כגון מטריצת חיישן מוטבעת וביומטריה, שהופכות בעצמן לחלק ממערכת ההגנה עצמה. מספר יוזמות גלובאליות מתבצעות לפיתוח הגנה מבנית, ייצור ועיצוב ושימוש ב- SSS, שמשתמשים במערך המאפיינים הייחודי שלהם לשימוש במגוון יישומים.
רכיבים פיזואלקטריים מבית Ceramtec
בארצות הברית, חומרים עבור SZB ותהליכים נלווים מפותחים במרכזים ובשירותים של משרד הביטחון והתעשייה במגזר הפרטי. בין המרכזים החשובים ביותר של מחקר ופיתוח שוטף, ראוי לציין את מעבדת המחקר הצבאית ARL, שמחלקת חקר הנשק והחומרים שלה עוסקת ביוזמות הגנה בתוכניות למשאית מבטיחה, מערכת נשק ורכב עתידי. המרכז לחומרים מרוכבים של אוניברסיטת דלאוור עורך גם מחקר במימון DOD על חומרי מיגון מתקדמים, ומרכזי פיתוח אחרים של SZB יובלטו.
חומרי ננו מתקדמים
ניתן לבצע הגנה מבנית ממגוון חומרים באמצעות מגוון רחב של טכניקות עיצוב מתקדמות, ייצור ודפוס. קצב פיתוח החומרים הוא אחד המהירים ביותר בטכנולוגיית ההגנה והמדע השימושי, המונעים על ידי אתגרים אסטרטגיים. זה חל על גילוי חומרים חדשים, כמו גם על שיפור מתמיד של השימוש במוצרים קיימים בעלי ערך הגנה המתאימים לפיתוח טרנספורמטיבי בהגנה על כוחותיהם.
חומרי ננו מצאו שימוש נרחב בתוכניות פיתוח במגזר יישומים זה, ותהליכי ייצור מהפכניים רבים נמצאים בפיתוח או נכנסו לייצור תעשייתי. בחוד החנית של פיתוח חומרים מתקדמים נמצא הגרפן, שהתגלה לראשונה בשנת 2004, הומולוג גרפיט שמאפייניו יוצאי הדופן הופכים אותו מבטיח למספר יישומים, כולל שימוש פוטנציאלי בהגנה מבנית. גרפן הוא דף גרפיט בעובי אטום אחד בלבד, מה שהופך אותו לחומר הדק ביותר שהתגלה עד כה. בשל העובדה שהוא חזק פי מאתיים מפלדה, הגרפן הוא גם אחד החומרים העמידים ביותר שנוצרו אי פעם במעבדה. לגרפן יש גם תכונות מוליכות חשמליות יוצאות דופן, המבשרות על יישומים מהפכניים במיקרו -מעבדים מוליכים למחצה. זה הופך את הגרפן לחומר בעל פוטנציאל רב בכמה תחומי טכנולוגיה מרכזיים. עם זאת, למרות שכל זה מבטיח, השימוש בגרפן לפיתוח תוכניות צבאיות עדיין נותר בעתיד בשל היעדר מחקר יישומי על חומר חדש מאוד זה, קשיי הייצור בכמויות תעשייתיות תוך שמירה על רווחיות גבוהה.(עבור "ניסויים מתקדמים בחומר דו -ממדי - גרפן" הוענקו לא.ק גים וק.ס. נובוסלוב פרס נובל לפיזיקה לשנת 2010).
ה- M2 / M3 BRADLEY BMP משתמש בשריון מסגסוגת אלומיניום 7039-T64 (חצי עליון) ו -5083-H131 (מחצית תחתונה). עם זאת, ניסיון הלחימה בעיראק הוביל להגנה מוגברת בשל שכבת שריון נוספת העשויה פלדה רב שכבתית בתוספת אלמנטים של שריון פסיבי (קומפוזיטיבי) ותגובתי, אשר אנו רואים בתמונה.
עם זאת, צינורות פחמן (CNT) ידועים הרבה יותר בתחום יוזמות המחקר והפיתוח וכבר מצאו יישומים מעשיים רבים לא רק בתחום הצבאי, אלא גם בתחום הביטחון הלאומי ואכיפת החוק. ניתן לייצר חומרי אבזור מתקדמים מצינורות פחמן ארוכים במגוון צורות ומבנים, כולל יריעות, סיבים, צלחות וצורות מעוצבות. החומרים הסופיים "המשופרים בננו" הם קלים אך עמידים במיוחד, וניתן לשנות את תכונותיהם האלקטרו-תרמיות במהלך תהליך הייצור. בעת ייצור מבנים מרוכבים, שריון מבוסס CNT מספק פתרון גמיש וקל משקל המספק הגנה מעולה מפני התקפות בליסטיות על כלי רכב ותשתיות לחימה קבועות או ניידות אחרות. על פי החוזה הקיים עם מעבדת Natick Labs, Nanocomp Technologies פיתחה לוחות מרוכבים המבוססים על CNT בעובי של כמה מילימטרים בלבד להגנה אישית על כוח האדם, הם עוצרים כדור 9 מ"מ מטווח קרוב.
נזק בעת ניקוב חומר מרוכב
חומרים מרוכבים
בדומה במידה מסוימת לסגסוגות מתכת, חומרים מרוכבים שונים במהותם בכך שהם אינם מסיסים זה בזה ויכולים להיווצר מהחומרים המרכיבים באופן שונה מאלמנטים או ערבוב של שלבי מתכת. עם זאת, בדומה לסגסוגות, ניתן ליצור חומרים מרוכבים משני מרכיבים או יותר, שיכולים להשתנות בצורה משמעותית בצורתם או במבנהם. ניתן לייצר חומרים מרוכבים על פי מגוון רחב של תהליכים. אלה כוללים טכניקות הדבקה חדשות כגון למינציה, כריכים, סינטרים, הזרקת חלקיקים, אריגת סיבים וטכניקות ייצור ננו כגון מיקרו-דחיסה. כאשר הם מיוצרים כמערכות הגנה בליסטיות, הם מסווגים כשריון מבני מרוכב (CSA) ויוצרים מספר חומרים חדשים כגון למינציה מתכתית (MIL) ומתחמי מטריקס קרמיים (CMC).
חומרים מרוכבים בליסטיים מיוצרים בדרך כלל כמבנים של חלת דבש ולמינציה של שכבות מרוכבות עבות, גומי וקרמיקה המשולבות כדי לספק איזון מבנה אופטימלי וביצועים בליסטיים עם משקל מינימלי. בין למינציות אלה מצויים חומרי שריון אטומים, שקופים ושקופים המשמשים תחליף זכוכית חסין פיצוץ לרכבים. חומרי סיבי זכוכית אפוקסי ופיברגלס מספקים הגנה מצוינת לרכבים באזורי לחימה בהם הסיכון להתקפות IED גבוה מאוד. קצף אלומיניום עם תאים סגורים CCAF (קצף אלומיניום בתא סגור) בעל משקל נמוך בשילוב חוזק גבוה, קשיחות, סופג אנרגיה היטב, מאפייני הייצור שלו יכולים להיות שונים בשל מבנה המיקרו המבנה אותם. כאשר בליסטי, CCAF מפגין עיוות לא ליניארי משמעותי והנחתות גלי מתח. לוחות שריון מרוכבים המכילים CCAF יכולים לעמוד בפני ההשפעה של פגזי פיצול בגודל 20 מ מ, על פי מידע שמסרה המעבדה האמריקאית ARL.
חומרים מרוכבים בליסטיים בקטגוריה זו מתאימים להגנה מפני פיצוץ כלי רכב, כגון מיגון בליסטי לרכבי MRAP הפרוסים בסביבות לחימה עירוניות. ניתן להשתמש בהם גם באזורים אחרים, כגון חביות תותח. הם עשויים לעתים קרובות בצורת לוחות כיסוי או לוחות, המותקנים בתוך מכונות מוגנות מבחוץ ומחוצהות כמו לוחות רצפה, מגיני אבנים וציפויים. ניתן ליצור חומרים מרוכבים מקרמיקה בצורה של שריון מבני בעל מאפיינים טובים נגד פיצוץ ואנטי-פיצול (שברים ופסולת משניים רבים). זה הופך חומרים מרוכבים קרמיים למתאימים היטב ליישומי שריון מבניים, במיוחד עבור MRAP ורכבי קרב קטנים ובינוניים אחרים, שעיצובם צריך להיות פשרה בהתחשב במגבלות המשקל בשל העובדה שלשריון כבד יש השפעה שלילית על ניידות הרכב. עם זאת, כלי רכב גדולים יותר, כולל משאיות טקטיות וכלי רכב משוריינים (כגון האוטובוס המשוריין של Rhino Runner), הם מועמדים טובים יותר לשילוב עם פתרונות שריון מתכת סטנדרטיים.
כאשר הוא משולב בחומרים מרוכבים מתקדמים של ננו -חומרים, הננו -חומרים המתקבלים יכולים לספק רמות נוספות של ביצועים או הגנה על חומרים לא מחוזקים, או אותן רמות תוך הפחתת המסה. ניתן לייצר פולימרים ומונומרים, כולל פולימרים מפלסטיק, לשימוש כחומרים מרוכבים מתקדמים ליישומי הגנה מבנית. מאפיין אחד של ננו -פולימרים המושתלים עם חלקיקים - שאורך הגל קטן מאורך הגל של האור הנראה (כ -400 ננומטר) - מעיד על כך שהחומרים המוגמרים יכולים להיות שקופים. מספר סוגים של חומרים אסטרטגיים מפוליזרים כאלה יוצרו עם מאפיינים דומים. ברור שלנכסים אלה יש ערך אסטרטגי בעת שינוי או החלפה של זכוכית מסורתית לכדורים ברכבי לחימה ואבטחה.
SmartArmour היא מערכת הזמנות רב שכבתית רב תכליתית המיוצרת על ידי SmartNano Materials of Piano, ניתנת לספק שקוף או אטום למפרט משתמשי הקצה, היא יכולה לעמוד בפני כדורים חודרי שריון, גל פיצוץ, שברי פגזים ופיצוץ במכשירי IED. עם זאת, זכוכית ויטרילוי זירקוניום וזכוכית מתכת בריליום מיוצרת גם היא בעלת מאפיינים דומים על ידי חברת Amorphous Technologies International. מרכז המחקר והפיתוח RDECOM של ARL פיתח שריון נוזלי להגנה בליסטית המבוסס על נוזל עיבוי גזירה של חלקיקי סיליקה מוצקים התלויים בפוליאתילן גליקול; הוא נבדק בהצלחה על שריון גוף עם קבלר.
עיבוד מכשירים הוא הרוויה של חומרי שריון מבניים עם מבני ננו שיכולים לשלב מעבדי מוליכים למחצה בעלי ביצועים גבוהים לרכיבי שריון. ניתן "לבנות" חומרים חכמים כאלה בתוך קירות משוריינים, דוגמה לשימוש היא פיזואלקטרית. מדובר בחומרים טבעיים הפולטים דחפים חשמליים בעת טלטול, עיוות או דחיסה. Piezoelectrics, שהיה בשימוש מסחרי בעבר במחטי פטיפון, ניתן להטמיע במבני שריון, למשל, פאנלים, אלמנטים מודולריים ולהתקין אותם בקירות נושאי עומס בצורה של חיישני תרמיות, רטט והלם.
בפרויקט הממומן על ידי משרד האנרגיה האמריקאי ובוצע על ידי מעבדת ברקלי באוניברסיטת קליפורניה, מפותחים חומרים פיזואלקטריים מתקדמים ביותר המבוססים על חומרים פיזואלקטריים עם מבנה קריסטל perovskite.עם זאת, חברת Accellent Technologies, חברת הגנה מבוססת מיניאפוליס המתמחה בניטור מבני, פיתחה חבילת חומרה ותוכנה בשם SMART Layer המשלבת חיישנים לרכיבים מבניים כגון פנלים וקירות. המערכת של החברה משתמשת בחיישנים משובצים המשתמשים בחיישנים תרמיים, מתיחים וסיבים אופטיים מבוססי מיקרו-מעבד כדי לזהות שינויים בשלמות המבנים הנצפים באמצעות שיטת סריקה אקטיבית קניינית. Diaform Armor Solutions, חטיבה של Ceradyne Inc., יצרה פתרונות שריון מבניים קלים באמצעות חומרים מרוכבים תרמופלסטיים לייצור במהירות צורות מבניות תלת ממדיות שיכולות ליצור אלמנטים מודולריים של מכלולים מבניים מחוזקים.
מודול אבטחה פרוטק חסין כדורים
קונספט שריון רב שכבתי מתקדם של IBD Deisenroth
רכיבי עיצוב מודולריים העומדים בתקני מטריצת שריון בליסטי (BAM) נמצאים בשימוש נרחב גם בעיצובים חדשים, תוספות ושינויים במבנים קיימים, כאשר המאפיינים החשובים ביותר הם בטיחות מוגברת והתנגדות להתקפות בליסטיות. מפרט BAM, המוגן בפטנט על ידי האבטחה וההגנה האנטי-בליסטית (ASAP), Inc, מתאר אלמנטים מבניים משוריינים מרובי שכבות, כגון קירות, תקרות ורצפות, המורכבים משכבות של יריעות קשות של סיבי ארמיד ופלדת כלים מוקשחת (לדוגמה, Thermasteel, המיוצר על ידי חברת Thermasteel Corporation), או רשת פלדה מוקשחת. מפרטי BAM כוללים BAM-1, BAM-1A ו- BAM-8; כל אחד מתאר רמות הגנה מבניות הולכות וגדלות. חברת זאגרוס בניה פיתחה את מערכת הקירות שלה, ThermalBlast, שלדברי החברה עמידה ביותר בפני התקפות בליסטיות והתקפות כוח. היא משתמשת במערכת BAM-8 המוגנת בפטנט המורכבת מקיר פנימי מגן וקליל חסין כדורים (או BAM פנימי מטריקס), המורכב בחלקו מקבלר בליסטי, הניתן לשילוב גם בתקרות ורצפות ולוחות ThermaSteel אחרים. החברה ממליצה על מערכת ThermalBlast שלה לשגרירויות, ממשלות וסניפי דואר, מתקנים צבאיים, מחסני תחמושת ומתקנים קריטיים אחרים. US Bullet-proofing מייצרת את מגוון לוחות הפלדה העמידים ככדורים כפתרון יריעה בליסטי יחיד, אשר להערכת החברה עומד ברמת NIJ Armor Level IV.
חומרי SZB משמשים גם במערכות התקפיות מסוימות, כגון ריפוד של ממגורות טילים וצינורות שיגור ומכולות הנישאות על משגרים ניידים נגד טילים, הדורשים שחיקה תרמית טובה ומאפיינים עמידות בפני הלם קינטי. מערכת HyperShield, שפותחה על ידי חברת V-System Composites האמריקאית, העושה שימוש באריחי אבזור משולבים ובמבנים מרוכבים מתקדמים, היא פתרון הזמנה זול וקליל, בעל רמת הגנה NIJ Level III להגנה מפני טילים, הכולל גם כלי תחבורה ו דרישות בליסטיות למטוסים. ראש נפץ גרעיני קבור, כמו ה- B-61 האמריקאי, יכול גם להשתמש בחומרי שריון מבניים, בעוד שתחמושת גרעינית המיועדת לפיצוץ קרקע במה שמכונה "הפצצת שטיחים", כמו פצצת B-53 האמריקאית, תדרוש גם שריון. של גוף התחמושת. מעומסי הלם.
פולימרים של Frontier Performance, בתמיכת מרכז הצבא Natick, פיתחו בהצלחה טכנולוגיית פולימר פורצת דרך ושיטת ייצור חדשנית לשריון קל ושקוף להגנה על העיניים והפנים.לחומר זה שמשקלו הבסיסי של 0.16 ק"ג / סמ"ר הוא בעל אותם מאפיינים בליסטיים כמו החומרים הארמידיים / פנוליים המשמשים בקסדות צבאיות, אך עולה פי 10 פחות
חומרים מסורתיים
עם זאת, חומרים מסורתיים המשמשים בייצור מבני מגן, כגון פלדה לא סגסוגת ובטון מזוין, אינם בשום אופן חומרי עבר. סגסוגות מתכת בפרט נשארות החומרים המועדפים בשל תכונות ההגנה המוכחות שלהן ומתקני הייצור הקיימים ליישומי הייצור וההגנה שלהן. הפתרונות המשוריינים ה"קשוחים "האלו לא חלים רק על פלדות בליסטיות וסגסוגות אסטרטגיות, אלא גם על חומרים מרוכבים מתקדמים בעלי תכונות בליסטיות טובות. זה חל גם על סוגי שריון העשויים או מחוזקים בסיבים, או רשת ארוגה היטב. כחומר משוריין מבני, לבטון יש את המאפיינים הרצויים והוא ממשיך להיות בשימוש נרחב תוך עלות ייצור נמוכה.
חיל הנחתים האמריקאי LAV 8x8 מקבל אלמנטים נוספים של שריון מורכב מעל גוף סגסוגת האלומיניום כחלק מתוכנית מודרניזציה מתמשכת.
חומר משוריין מבית AMAP-S IBD Deisenroth משמש פונקציית תמיכה חשובה בהפחתת החתימה התרמית של הרכב
רכב הלחימה המשלחי EFV (רכב הלחימה המשלחי) של חיל הנחתים הוא רכב הלחימה המשוריין הראשון, שהשתמש בשריון 2518-787, סגסוגת של אלומיניום, נחושת, מנגן. למרות שהסגסוגת הזו קשוחה ובעלת תכונות בליסטיות טובות, יש לה קשיחות בליסטית גרועה בריתוכי קת רגילים. זה אילץ את היצרן לא לכלול ריתוך קת וריתוך פילה עיקרי מהמבנה על מנת להגביר את עמידות הפגיעה, הלוח לצלחת מחובר כעת מכנית. בסופו של דבר, בעיות רבות בתוכנית זו גרמו לסגירת הפרויקט המבטיח הזה.
סגסוגות הן חלק מהחומרים הקשים ביותר מהם ניתן להכין שריון מבני. סגסוגות הן שילוב של שני יסודות כימיים או יותר - מתכות (או יסודות מתכתיים ולא מתכתיים), בדרך כלל "מתמזגים" יחד או מומסים זה בזה במהלך תהליך ההיתוך. התוצאה היא חומר בעל ביצועים טובים יותר מכל רכיב בנפרד. סגסוגות טיטניום וטיטניום הם רכיבי שריון מבניים נפוצים. השימוש בהם כולל צלחות "טראומטיות" במערכות הזמנות אישיות, המספקות מידת הגנה גבוהה לאזורים פגיעים ביותר בגוף. סגסוגת בריליום-אלומיניום הוכחה כמוצלחת גם במקרים רבים. החוזק והנוקשות המיוחדים של סגסוגת זו עולים על אלה של סגסוגות טיטניום קונבנציונאליות, וכתוצאה מכך משקל מבני נמוך יותר ושיפור הביצועים. פלדות שריון הן גם חומרים אסטרטגיים המתאימים לשריון מבני.
מספר "סגסוגות-על" או "סגסוגות בעלות ביצועים גבוהים" יוצרו גם באופן מסחרי תחת מותגי המותג. ביניהם סגסוגת Hastelloy בעלת חוזק גבוה, שהמרכיב העיקרי שלה הוא מתכת מעבר - ניקל; קובאר, סגסוגת קובלט-ניקל המוערכת בזכות מקדם ההתפשטות התרמי המצוין; סגסוגת ניקל-נחושת-ברזל מונל; וסגסוגת ניקל-כרום של אינקונל.
התקשות לייזר היא אחד מתהליכי העיבוד המשפרים את המאפיינים הפונקציונאליים של מתכות בסיס וסגסוגות. ישנם סוגים אחרים של שיפורי רכוש, כולל מיקרו -דחיסה, תהליך עיבוד המשתמש בטכניקת קרן יונים ממוקדת כדי להרוות חומרים מתקדמים עם תת -מבנים להוספת חוזק ועמידות.כמו כן נעשה שימוש בעיצוב סופרפלסטי, וכתוצאה מכך נוצרים מוצרי מתכת וקרמיקה בעלי חוזק מתיחה גבוה במיוחד.
מעבדת מחלקת האנרגיה האמריקאית NETL (הלאומית לטכנולוגיה לאנרגיה טכנולוגית לאומית) קיבלה משימה מטעם פיקוד הטנק-רכב והחימוש (TACOM) ומעבדת המחקר הצבאי של ארל לביצוע תוכנית לפיתוח לוח שיריון מפלדה יצוקה לכלי רכב צבאיים אמריקאים, כולל ה- BMP של BRADLEY. עליו, NETL-TACOM-Lanoxide Corp ו- DARPA פיתחו במשותף פתח יצוק, ותופעת לוואי של התוכנית הייתה קבלת שריון תיקון. מאוחר יותר, במסגרת התוכנית, פותחה לוחית שריון טיטניום (באמצעות סגסוגת התעופה Ti-6Al-4V) עבור פתח ה- M-1A1 ABRAMS MBT בשיתוף TACOM והקבלן הראשי ג'נרל דינמיקה. לאחרונה, NETL פיתחה שריון AFV בעל חוזק גבוה באמצעות סגסוגות אבקת טיטניום מסוננת כדי להגביר את חוזק החומר הסופי. חומרי השריון העשויים מחדרת סיליקון (SiSiC) וסיליקון קרביד סינטרי (SSiC) הם תוצרת CeramTec של צפון אמריקה מניו ג'רזי, החטיבה האמריקאית של חברת CeramTec AG הגרמנית. חומרים אלה מפגינים יציבות תרמית כימית טובה ועמידות גבוהה בפני מתח טריולוגי (טריבולולוגיה היא תחום מדעי החוקר את החיכוך והבלאי של רכיבי מכונות ומנגנונים בנוכחות חומרי סיכה).
חברת AT&F Advanced Metals Advanced of Orville שבאוהיו היא חברה בבעלות פרטית המתמחה בייצור ועיבוד של מתכות וסגסוגות עמידות, כולל טיטניום, זירקוניום, ניוביום, סגסוגות ניקל ונירוסטה דופלקס, המספקת ללקוחות אזרחיים והגנה. ספציפית עוד יותר היא חטיבת פתרונות הפלדה והגרעין בחברה זו. היא גם מייצרת חומרים עבור SZB המבוססים על פלדה מסגסוגת נמוכה בעל חוזק גבוה, פלדת פחמן, סגסוגות מבוססות פלדה. החברה עוסקת גם בשריון מבני של מתקני גרעין, כולל פנימי הכור ומכולות לפסולת גרעינית.
תוכניות אחרות
תוכניות SZB אחרות מתבצעות על פני כל קשת הכוחות הפרוסים ומגוון פעולות צבאיות עולמיות. הדרישות והאתגרים המיידיים שלהם קשורים ישירות להגנה הנוכחית והעתידית של כוחות התקשורת שלהם, שכן תחומי יישום אלה כוללים הגנה בליסטית על כלי רכב, חייל כפעולת מודרניזציה של המערכת ותרומה להישרדות התשתית הצבאית מפני האיומים האסימטריים השונים. נפוץ בפעולות שמירה על שלום אזורי.
שריון מתקדם של כלי רכב, מתקנים צבאיים וממשלתיים ומיקומי כוח אדם בצבא הקדמי ומאחור ייהנו רק מהזמינות של היכולות הפרוסות. בעוד יישומים רבים הם שיפורים ושדרוגים ליכולות ולמערכות הקיימות ככאלה, כגון סוגים חדשים של אבזור נוסף לכלי רכב קרביים להגנה מפני מטעני חבלה, אחרים הן מערכות חדשניות ודורות עתידיים.
החברה הגרמנית IBD Deisenroth Engineering AG מייצרת את מערכת שיפור הישרדות ההייטק AMAP. זהו מגוון פתרונות שריון מבניים באמצעות שיטות ייצור מרובות וחומרים מתקדמים, כולל סגסוגות וחומרים מרוכבים בעלי חוזק גבוה. ביניהם AMAP-IED, המשלב שריון קרמי וטכנולוגיית רירית נגד פיצול ואשר ניתן לספק כאלמנטים מודולריים ואשר נועד להגביר את ההגנה על כלי רכב צבאיים. IBD מכנה את ה- AMAP-IED מערכת הגנה מהדור הבא ומסווגת אותה כהגנה מפני שברי פגזי ארטילריה עד קליבר של 155 מ מ, כמו גם מוקשים בצד הכבישים ומטעני חבלה. AMAP-T היא שריון שקוף העשוי זכוכית קרמית, שהחברה מתארת כבעלת שקיפות מעולה ועמידות קיצונית, ועומדת ברמות STANAG 1 עד 4.
הגנת גג הרכב ניתנת על ידי AMAP-R ו- AMAP-ADS, שהם חומרים מותאמים לנשק, לשעבר עשויים מחומרים מרוכבים קלים במיוחד המתאימים לשריון גג הרכב. פתרון השריון המעניין ביותר הוא ה- AMAP-S. הוא מותאם להגנה בליסטית ולניהול חתימות, ומפחית את חתימת כלי הרכב הצבאיים כאשר הם נסרקים על ידי חיישני סיור בספקטרום הנראה, האינפרא אדום, המכ ם והאקוסטי. ניתן להשתמש בחומרים אלה כהשלמה לגופי מכונות קיימים, כלומר ניתן להתקין אותם על דגמים חדשים או מכונות שכבר נמצאות בשירות.
קלטות חיישן מדבקות SMART Layer
חטיבת BAE של התאגיד האמריקאי ProTech מציעה מגוון פתרונות שריון מבניים הכוללים מספר סוגים של גדרות חסינות כדורים ועמדות לחימה משוריינות, כולל דוכנים משוריינים ומגדלי שמירה, גדרות בטיחות ניידות ומערכות הגנה מותקנות לרכב לחיילים מסוג מגדל. פתרונות נייחים לשריון מבני של חברה זו מיוצגים על ידי מספר עמדות לחימה משוריינות טרמיות AFPS (עמדות לחימה משוריינות), המסוגלות להגן מפני כדורים בקליבר 9 מ"מ - 12.7 מ"מ. פתרונות אחרים של AFPS מבית ProTech כוללים מבנים משוריינים הניתנים להובלה המותאמים לאבטחה היקפית ומחסומים, הגנה על נכסים חיוניים, אבטחת בית השמירה ומחסומי גבול.
פרוטק מייצרת גם מערכות מודולריות הניתנות לעיצוב בהתאם למפרט של משתמשי הקצה. מערכות דומות, המבוססות על מכולות משוריינות הניתנות להובלה המיוצרות על ידי EADS, פותחו בשיתוף עם KMW במסגרת חוזה עם סוכנות הרכש הפדרלית הגרמנית הפדרלית. מערכת מכולות משוריינות בשם TransProtec, שיכולה להכיל 18 אנשים, כולל ציוד, מותאמת להגנה על כוחות הקרקע מפני התקפות מטוסים, ירי צלפים, רסיסים, מוקשים וכלי נשק להשמדה המונית וכיום היא נמצאת בשירות הצבאות הדנים והגרמנים, ב האחרון נקרא המערכת MuConPers (מיכל אוניברסלי להובלת אנשים).
פלסאן צפון אמריקה, חטיבה של פלסאן סאסא הישראלית, פיתחה גם פתרונות שריון מבניים במסגרת חוזה רב מיליון דולר עם משרד ההגנה האמריקאי להגנה על רכבי MRAP חדשים. על פי החוזה, פלסאן הוא הקבלן הראשי בתוכנית הייצור המשותפת עם BAE מערכות כקבלן משנה לאספקת מערכות הזמנות למכונות טרקטורונים מסוג Oshkosh, שרובן עובדות באפגניסטן במסגרת חוזה עם פיקוד TACOM של האמריקאי. צָבָא. פלסאן היא מובילה עולמית בתכנון מערכות אבזור משלימות ומערכות הגנה מתחת לפיצוץ להגנה על כלי רכב טקטיים באזורים הצבאיים והאזרחיים.
מערכות הגנה על חיילים מתקדמות נופלות בתחום יישומי ההגנה המבניים וכוללות שלד חיצוני מופעל מכנית. הם מבטיחים שתהיה להם השפעה משמעותית על פעולות הלחימה היבשתית אם מערכות כאלה ישיגו את מלוא הפוטנציאל שלהן. כמה יוזמות מרכזיות של פיתוח טכנולוגיות בתחום ה- DOD והמגזר הפרטי פתוחות כעת בארצות הברית. אחת התוכניות הללו מבוצעת על ידי מרכז המחקר של הצבא האמריקאי Natick Labs לפיתוח חיילים על פי תפיסת הלוחם העתידי, המספקת מערכת משולבת לחלוטין לחייל, הכוללת שש תת מערכות עיקריות. NSRDEC (ISN של MIT - חייל ננו -טכנולוגיות) ומעבדת שילוב מערכות החיילים (SSIL) עובדים גם הם על תוכניות אלה. המטרה הסופית של SSIL היא לפתח את מה ש- SSIL מכנה חליפת לחימה מהמאה ה -21. המשלבת יכולות הייטק עם משקל נמוך..
המעבדה לברקלי רובוטיקה והנדסת אנוש (BLEEX) פיתחה אב טיפוס של שלד חיצוני המונע על עצמו, המורכב משתי רגליים מונעות אנתרופומורפיות, מערכת הנעה, ומסגרת מסוג תרמיל שעליה מטען שונים. השלד החיצוני מאפשר למשתמש - או "טייס" - לשאת מטענים כבדים במיוחד תוך הקלה בהליכה ובריצה במורדות ומורדות לאורך כל טווח הנסיעה הרגילה ללא הפעלת כוח פיזי מצד המפעיל.
יוזמת Raytheon Sarcos מתבצעת במפעל רייתאון בסולט לייק סיטי. הוא מייצג עבודה שאפתנית יותר לפיתוח שלד חיצוני של חייל, שלטענת רייתאון הוא בעצם רובוט לביש המשפר את כוחו, סיבולתו וניידותו של הלובש. שלד ה- XOS, שתחילתו במערכת הניסוי המקורית שפותחה על ידי Sarcos, מאפשר כיום לטייס להרים המון עד 200 פאונד ולבצע משימות מאומצות במיוחד כגון טיפוס במדרגות ושיפועים ללא עייפות, אך כעת מונע הידראולית. מקור אנרגיה חיצוני נייח לעצמו. כמו כן מוצגת תכנית השלד החיצוני של לוקהיד מרטין HULC, שנועדה גם לשאת 200 קילוגרמים של עומסים בכל זמן ובכל שטח, והיא מיועדת להיות הידראולית מלאה ואינה דורשת מקור כוח חיצוני. מערכת HULC כוללת מיקרו -מעבד משולב המחובר לממשקי חיישן, המאפשר לשלד החיצוני לחוש את כוונת הטייס ולנוע יחד איתו. מערכת HULC הינה מודולרית ביותר, המאפשרת החלפת שדות מהירה ויעילה של רכיבים מרכזיים, ויעילה באנרגיה בעיצובו כדי לאפשר הפעלת סוללה במהלך משימות ממושכות. עם זאת, HULC, בדומה לשלד החיצוני מ- BLEEX, נתפס יותר כמערכת לנשיאת משא, במקום להחליף את היכולות הפיזיות הטבעיות של חייל. כיום מפתחת ה- HAL (Hybrid Assistive Limb) על ידי חברת Cyberdyne היפנית של איבראקי היפנית, זוהי מערכת עוצמתית כוללת שנועדה להגדיל את כוחו הגופני של האדם מפעמיים לעשר פעמים. למרות הופעתו של "איש הברזל", הסתגלותו למשימות צבאיות עתידיות מוטלת בספק.
פעולות נוספות
לסיכום, ניתן להגדיר באופן רחב משימה חשובה עבור SZB כהפחתת הפגיעות לפעולות עוינות, במיוחד התקפות בליסטיות, שעבורן, אם לא כל החומרים המסורתיים כיום אינם מספקים רמות נאותות של הגנה על הכוחות.
קרב לעתים קרובות מלמד את המפקדים שיעורים קשים שנראו מובנים מאליהם בעבר. אחד משיעורי הלחימה הקשים ביותר כיום הוא חוסר ההגנה על השריון לאיומים מאולתרים, הכוללים פיגועי התאבדות על מטרות צבאיות ואזרחיות והתקפות מטען חבלה על אנשי תחבורה ותיאטרון. הרגלים ישנים, במיוחד הרגלים צבאיים, מתים במיוחד. אך מבחינה היסטורית, הרגלים אלה נוטים להיעלם בלחץ הלחימה, כגון פרשים צרפתיים מול קשתות אנגליות במהלך מלחמת מאה השנים, או חוסר התאמה של כלי רכב משוריינים עיראקיים בסגנון סובייטי להתקפות של אמצעי לחימה מודרכים מדויקים ומ MBT מתקדם יותר במהלך המפרץ. מִלחָמָה.
מענה לאתגרים במהירות ועם אמצעי נגד מתאימים הוא המפתח להצלחה צבאית ויציבות ביטחונית.לכן, אם הם מתייחסים ברצינות בכל הנוגע להגנה על הכוחות ומהווים נושא הגנה מרכזי בעידן טרנספורמטיבי זה של בנייה מחדש של הכוח, אז ההגנה המבנית וה- SZB באמצעות טכנולוגיה זו אמורים להפוך לרכש ביטחוני ולעדיפות מו פ של כל מנהיגי הצבא. האיומים הא -סימטריים של היום לתשתיות צבאיות ואזרחיות, כמו גם לחימה א -סימטרית בפעולות לחימה אזוריות, משפיעים על פיתוח מדיניות הביטחון ועל תכנון ורכש מערכות ברחבי העולם. זה כמו שצריך להיות בעתיד הצפוי.
מערכות צבאיות משוריינות כאלה נתפסו בעיקר כהשלמות לפתרונות עדיפות אחרים, ולא כחלק בלתי נפרד ממערכות לחימה רבות ומרבית. אבל הכל משתנה. מערכות הגנה ושריון מייצגות פוטנציאל רב ומשפרות יכולות בפעולות המאה ה -21. השימוש בהם יתרחב ויהפוך לסטנדרט עבור מערכות הגנה רבות, אם לא רובן, בכל הרמות.
