Керамічний щит для бронетехніки

 Березень 30, 2018

5545_p_08_img_0002Спеціалізована зовнішньоторговельна фірма «Прогрес» спільно з київськими науковцями розробляє інноваційне рішення для захисту вітчизняних бойових броньованих машин

Непоодинокі випадки застосування в районі 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 і конструкторів прискорити роботу в напрямку підвищення балістичної захищеності вітчизняних бойових броньованих машин (ББМ)

Найпростішим способом забезпечити протикульний захист екіпажу та елементів конструкції ББМ є встановлення металевої броні. Донедавна підвищення рівня такого захисту здійснювали двома способами: збільшенням товщини броньового листа та поліпшенням захисних властивостей броні. Поступово це призводило до збільшення маси бронемашини, а в кінцевому результаті негативно впливало на її бойові та експлуатаційні характеристики.

Учені провідних країн світу активно працюють над створенням нових сплавів, які могли б забезпечити вищий рівень захисту за умови збереження маси захисного елементу. Також броню зміцнюють за допомогою особливої технологічної обробки сталевих сплавів. Іще один спосіб зміцнення металу — застосування хіміко-термічної обробки. Наприклад, насичення поверхневого шару металу азотом із подальшим утворенням нітриду значно збільшує твердість поверхні й підвищує рівень захисних властивостей броньованого елемента. Тому сучасна азотована сталева броня за однакового рівня захисту з необробленим металом має на 25–30% меншу товщину.

5545_p_08_rsКрім металу, перспективним для захисту бронетехніки є застосування спеціальної кераміки: карбіду бору, карбіду кремнію, оксиду алюмінію. Захисний елемент на основі кераміки за однакового рівня балістичної стійкості з відповідним сталевим має значно меншу масу. Так, маса одного квадратного метра додаткового захисту зі спеціальної кераміки від набою калібру 12,7 мм становить приблизно 40–45 кг, тоді як сталевого листа — у межах 60–70 кг.

Найлегшим, найміцнішим, проте й найвартіснішим у виробництві є карбід бору. На сьогодні жодна країна у світі поки що не освоїла серійне виробництво з його використанням. Адже застосування технології гарячого пресування дає змогу протягом виробничого циклу отримувати лише одиничні вироби з карбіду бору. Другим за міцністю й вартістю виробництва є карбід кремнію. Він має трохи більшу масу, аніж карбід бору. Саме ці два матеріали завдяки своїй відносно невеликій масі використовують під час виготовлення захисних керамічних елементів для індивідуальних засобів захисту. У бронюванні техніки найчастіше застосовують оксид алюмінію. Це найдешевший із керамічних матеріалів. Він має дещо збільшену масу порівняно з карбідом бору й карбідом кремнію. Для прикладу, захисний елемент з оксиду алюмінію має масу на 30% більшу за масу подібного елемента, виготовленого з карбіду бору. Зрозуміло, що для техніки це некритично. 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. Тож набагато легше організувати серійне виробництво із застосуванням саме цього керамічного матеріалу.

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

В Україні не існує промислового виробництва захисних елементів на основі кераміки. Низка вітчизняних компаній і наукових установ здійснює ініціативні розробки за цим напрямом. Але далі дослідних зразків справа поки що не йде. Тому на цьому тлі доволі перспективним видається спільний проект компанії «Прогрес», Київського національного університету імені Тараса Шевченка та Навчально-наукового центру «Фізико-хімічне матеріалознавство» НАН України з розробки навісної керамополімерної бронепанелі для додаткового захисту ББМ від ураження великокаліберними бронебійними набоями калібру 12,7 мм та 14,5 мм. Роботу виконують на підставі технічного завдання одного з провідних вітчизняних підприємств — розробників бронетехніки.

Бронепанелі мають макрошарувате компонування й складаються із дискретного керамічного шару, який розміщено у високоміцній полімерній матриці, і текстильно-полімерного затримувального шару. Додатково бронепанелі може бути оснащено 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 й 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. Керамічний шар перебирає на себе удар уражаючого елемента й забезпечує умови для пластичного деформування бронебійного осердя кулі. Далі полімерний композит розсіює енергію (шляхом деформації та руйнування високоміцних армованих волокон), яка залишилася після руйнування кераміки.

Бронепанелі виготовляють винятково з вітчизняних матеріалів за спеціально розробленою технологією. Як дискретний керамічний шар застосовують корунд (мінерал, кристалічний оксид алюмінію).

Представник компанії «Прогрес» розповів, що наразі виготовлено кілька варіантів захисних елементів, які випробовували за програмою та методиками підприємства-замовника. Результати балістичних випробувань підтвердили здатність бронепанелей стримати кулі калібру 12,7 та 14,5 мм. Також під час польових випробувань підтверджено їхню високу ремонтопридатність. Адже пошкоджені внаслідок влучання кулі дискретні керамічні елементи легко замінюють новими, які заливають спеціальним розчином. Він швидко твердне, і вже через 10–20 хвилин відремонтована захисна панель готова для подальшого використання.

Передбачають, що маса квадратного метра бронепанелі, яка захищатиме від набоїв калібру 12,7 мм, становитиме 43–47 кг, а від набоїв калібру 14,5 мм — 93–95 кг. Вітчизняні фахівці також працюють над створенням захисних керамічних елементів, які зможуть убезпечити від боєприпасів калібру 30 мм. У подальшому наявність різних зразків бронепанелей дасть змогу залежно від виконуваних завдань бронювати ББМ за різними класами захисту. До того ж завдяки модульному підходу в побудові бронювання робити це стане можливим оперативно, навіть у польових умовах.

Виробник розраховує до кінця цього року доопрацювати й представити бронепанель на визначальні відомчі випробування в оборонне відомство. Також серед його амбітних планів — із часом налагодити серійне виробництво навісної керамополімерної бронепанелі для додаткового захисту вітчизняних бойових броньованих машин.

Андрій ЛИСЕНКО, «Народна армія»

Схожi записи: