Moderne AFV -er, for eksempel M1117 ASV på bildet, er vanligvis beskyttet av hovedkonstruksjoner i stål og aluminium pluss ytterligere beskyttelseskomponenter laget av forskjellige legeringer, keramikk, kompositter eller en kombinasjon av disse.
For USA og dets strategiske partnere er behovet for forbedrede forsvars- og rustningskapasiteter for å møte nåværende og forventede taktiske forpliktelser klart. Det USA-ledede multinasjonale oppdraget i Afghanistan, som fremdeles streber etter sin logiske konklusjon, vil dra nytte av erfaringene fra Irak angående oppdrag og krav til beskyttelse av troppene og strategisering for nye initiativer for å utvikle forsvarssystemer
Defense and Reservation System (SPB) (et annet begrep for strukturelt forsvar) er et strategisk verktøy fordi det har en merkbar effekt på kritiske systemer og ressurser og også har en direkte innvirkning på jagerflyet. Dette gjelder hovedsakelig asymmetriske operasjonsmiljøer der trusler mot faste posisjoner og omkretssikkerhet, samt demonterte tropper og patruljebiler, er særlig akutte. Selv om disse engasjementene utvikler seg raskt, kan tilstedeværelsen av elektroniske varslingssystemer, kombinert med effektive defensive løsninger, ofte gi militæret en avgjørende fordel, slik at de kan overleve, motangrep og dominere. Motsatt kan fraværet av en egnet eller effektiv infrastruktur for å forsvare sine styrker etterlate både stridende og ikke-stridende sårbare for bakholdstaktikk, og dette er en av de viktigste, om enn nøkterne, erfaringene fra moderne operasjoner i regionale krigsteatre.
Sentrale aspekter
Strukturell rustning refererer til de typer strategiske materialer som er motstandsdyktige mot ballistiske angrep og som kan integreres i stasjonære, transportable eller mobile transportsystemer og personlige ballistiske beskyttelsesløsninger. Tradisjonelle materialer som stål og aluminium eller armert betong, samt avanserte materialer som nanomaterialer og keramiske kompositter, kan brukes i produksjonen av SZB. Noen eksempler på strukturelle rustningsapplikasjoner inkluderer fremstilling av permanente og midlertidige konstruksjoner som vakttårn, tropper eller sikringsbiler, kjøretøybeskyttelsessystemer og stridende personlig beskyttelse. Sistnevnte kan inneholde bærbare skjold eller kontrollpunktsystemer og transportable pansrede kampstillinger.
Tre forsøk på å lage et eksoskelet -konsept: prosjekter BLEEX, Raytheon SARCOS og Lockheed Martin HULC
Følgelig kan Protection and Reservation Systems (SPB) være til stor hjelp for å øke taktisk og strategisk overlevelse i kamp og andre høyrisikomiljøer. De er en nøkkelfaktor i programmer for å beskytte sine styrker. De er også grunnlaget for å motvirke mange typer asymmetriske angrep, for eksempel gruver ved veikanten og rollespill under oppdrag i urbane miljøer og motopprørsoperasjoner. Siden de kan lages av lette kompositter og andre avanserte og eksotiske materialer, kan de også være nyttige innen signaturhåndtering for beskyttet infrastruktur, for eksempel å dekke kjøretøyer med mer maskeringsmateriale fra bakkebaserte radarer. Faktisk kan vi si at applikasjonene til SZB er veldig forskjellige - det samme er materialene de kan lages av.
Noen av materialene som SZB er dannet av kan klassifiseres som eksotiske og nye materialer, det vil si de som har nye egenskaper i tillegg til egenskapene til tradisjonelle materialer. For eksempel kan nanomaterialer, inkludert nanorør og nanofibre, samt avanserte komposittmaterialer forbedre rustningsevnen. Strukturer i mistenkte ikke-kampområder, som tidligere ble sett på å ha en lav grad av forsvar for kampangrep, er nå inkludert i implementeringsplanene for SZB. Nasjonal forsvarsautorisasjonslov fra 2012 gir for eksempel økte sikkerhetsstandarder i militære byggeprosjekter innen militær konstruksjon, opprettelse og modernisering av eksisterende infrastruktur i USA og NATO -land. I konstruksjon i privat sektor øker SOC -kravene til nye byggeprosjekter og renovering av eksisterende bygninger også på grunn av sikkerhet, ergonomiske og miljømessige hensyn, ettersom strukturell beskyttelse også har evnen til å redusere støy og øke varmeisolasjonen. Kravene til beskyttelse av stridende er imidlertid fortsatt en av de største bekymringene for militære planleggere.
United States Corps of Engineers (USACE) er ansvarlig for amerikanske regjerings programmer for å bygge militær, sivil og nasjonal sikkerhetsinfrastruktur både globalt og innenlands. Kanskje det mest kjente prosjektet bygget av USACE, Pentagon, er en påminnelse om viktigheten av SIS -programmer og deres relevans for pågående operasjoner og nasjonale sikkerhets- og troppebeskyttelsesoppdrag. Byggingen ble fullført i 1941, med en liten mengde metall brukt på grunn av mangel på strategiske råvarer i krigstid, Pentagon ble bygget nesten utelukkende av armert betong. I konklusjonen av American Society of Civil Engineers 'studie av bygningens tilstand umiddelbart etter 11. september, ble det sagt at elementer fra den opprinnelige utformingen og konstruksjonen av Pentagon bidro til dens motstandskraft under angrepet på jetflyet, de begrenset fysisk ødeleggelse og tap av liv. Designegenskapene integritet, redundans og energiabsorbering ble fremhevet i gruppens rapport. Den sa at slike elementer "i fremtiden bør inkluderes i design av bygninger og andre strukturer der motstand mot progressiv ødeleggelse anses som svært viktig."
Lignende, om ikke identiske, eiendommer og krav gjelder for faste og mobile offentlige strukturer i inn- og utland, store og små, og bør inkludere sikkerhetsforbedringer som ballistisk angrepsmotstand som innebygde strukturelle elementer for å beskytte mot realistisk forventede trusler. Følgelig er SZB -er av sentral betydning for hele spekteret av militær og sivil innsats og vil sannsynligvis bli vanlig i fremtiden.
Tommelfingerregler for å skape beskyttelse
Monolitiske systemer
Jo sterkere jo bedre, "tilstrekkelig" styrke vil ødelegge prosjektilet
Jo tøff jo bedre, "tilstrekkelig" seighet motstår sprekker
Jo tykkere jo bedre
Jo vanskeligere jo bedre
En tykk plate er bedre enn to tynne lagdelte plater
Jo mer skråningen (møtevinkelen) er, desto bedre
Multimaterialsystemer (hybrid)
Fastere er ikke alltid bedre, men en hard finer er vanligvis tilstede
Tøff er ikke alltid bedre, men en tøff base er vanligvis til stede
Tykkere er ikke alltid bedre
Hardere er ikke alltid bedre
To tynne tallerkener kan være bedre enn en tykke
Mer skråning er ikke alltid bedre
Adaptive fordeler
Tradisjonelle rustningsmaterialer har vist begrensninger i møte med nye sikkerhetsutfordringer, mens avanserte materialer, inkludert kompositter og nanomaterialer, har vist betydelige fordeler i forhold til eldre systemer, noe som øker soldatens overlevelsesevne selv under ekstreme forhold.
Manglene i eksisterende forsvarssystemer kan kanskje være en av arvene fra den kalde krigen. Militærdoktriner fra den tiden fokuserte ikke på militære operasjoner i bebygde områder (engelsk term MOBA - Mobility Operations For Built -up Areas) eller militære operasjoner i urbane forhold (engelsk begrep MOUT - Military Operations in Urban Terrain). På samme måte var doktrinene som dukket opp etter Gulf-krigen basert på distribuerbare høyteknologiske, presisjonsmuligheter i sjokk- og ærefryktsscenarier med en begrenset tidsramme. Dette skjedde selvfølgelig ikke i Irak, der høyteknologiske offensive systemer og taktikker var av primær betydning i de tidlige stadiene av konflikten, og behovet for å opprettholde det operative tempoet over lang tid ble kritisk.
SZB-er gir fordeler til krefter som er involvert i langsiktige operasjoner på teater- eller regionalt nivå, inkludert de som skjer i sammenheng med MOUT-kampanjer. Mange av disse fordelene, for eksempel i beskyttelse av våpen og verdifulle gjenstander i nærvær av høy risiko, er åpenbare, noen andre er mindre åpenbare. Disse kan omfatte miljø- og ergonomiske sikkerhetsspørsmål og herding, forsegling og beskyttelse av kampelektronikk og annen kritisk informasjonsinfrastruktur mot potensielt skadelige asymmetriske påvirkninger. Imidlertid vil SZB som et sett med teknologier også ha en bredere mening enn de som går gjennom hele forsvarsteknologiområdet. Dette skyldes det faktum at strukturell rustning er en felles teknologisektor for alle grener av militæret, som påvirker andre forsvarsprogrammer og kategorier av militært utstyr, oppgaver og nasjonale sikkerhetsapplikasjoner.
Ovenstående kan utvides. SZB bør inkluderes i kravene til beskyttelse av kjernefysiske og strategiske anlegg (på grunn av dets egnethet for stasjonære, halv- og fullt mobile systemer under alle kampforhold), den militære og sivile sektoren i ikke-stridende bebygde områder (fordi bygninger vil dra nytte av sikkerhetstiltak og nye byggemetoder som øker motstandskraften mot terrorisme og naturkatastrofer som orkaner og jordskjelv), modernisering og tiltak for å transformere tropper, bekjempe elektronikk og databehandling (på grunn av dets evne til å forbedre beskyttelsen av elektronisk infrastruktur) og kampbiler (på grunn av deres evne til å skape pålitelig ballistisk beskyttelse for mobilt personell).
Struktur av et typisk sandwichpanel av gjennomsiktig rustning
Glassstrukturen som brukes av de fleste skuddsikre glassprodusenter: først glass som ytterlag, flere lag glass og polyvinylbutyral i midten, deretter polyuretan og til slutt polykarbonat. Fordelen med denne metoden ligger i evnen til polykarbonat til å ekspandere og "fange" rusk som dannes av de hardere glassoverflatene. Denne utvidelsen er mulig over to tommer.
NWBer er også på linje med budsjettreforminitiativer. Dette er fordi noen applikasjoner på dette teknologiområdet åpner for modernisering og oppussing av eksisterende fasiliteter og systemer til lave kostnader og opprettelse av en helt ny infrastruktur, noe som igjen gir fordelene med et stabilt budsjett for andre komponenter i overordnede moderniseringsprogrammer og initiativ. For eksempel bevilget det amerikanske forsvarsdepartementets budsjett for 2010 1,4 milliarder dollar til militære utviklingsprogrammer, 15,2 milliarder dollar til troppsbeskyttelsesinitiativer (den største enkeltforespørselen etter militær etterretningsutgifter) og 1,5 milliarder dollar for å bekjempe IED (improviserte eksplosive enheter). SPB kan forbedre kostnadseffektiviteten i disse forsvarssektorene. Følgelig er det en teknologi med potensielt store betalinger for utvikling av programmer for nasjonal og internasjonal sikkerhet og bekjempelse av terrorisme, som ambassader og andre langsiktige ingeniørprosjekter, for å beskytte VIP-er og beskytte personell involvert i kritiske situasjoner.
Andre fordeler med å ta i bruk SZB og integrere dem i utviklingen av militære programmer inkluderer det faktum at selve materialet og de avanserte produksjonsmetodene og påfølgende behandling og foredling deler en felles grunnleggende plattform for utvikling innen eksotiske og avanserte materialer, inkludert nanomaterialer. De kan være innebygd i SZB for å gi ytterligere funksjoner, for eksempel en innebygd sensormatrise og biometri, som selv blir en del av selve beskyttelsessystemet. En rekke globale initiativer pågår for å utvikle strukturell beskyttelse, produksjon og design og bruk av SSS, som bruker sitt unike sett med egenskaper for bruk i en rekke applikasjoner.
Piezoelektriske komponenter fra Ceramtec
I USA er materialer for SZB og relaterte prosesser utviklet i sentrene og tjenestene til forsvarsdepartementet og industrien i privat sektor. Blant de viktigste sentrene for pågående FoU er det verdt å merke seg det militære forskningslaboratoriet ARL, hvis avdeling for våpen- og materialforskning er engasjert i beskyttelsesinitiativer i programmer for en lovende lastebil, våpensystem og fremtidig kjøretøy. University of Delaware Center for Composite Materials driver også med DOD-finansiert forskning på avanserte skjermingsmaterialer, og andre SZB-utviklingssentre vil bli fremhevet.
Avanserte nanomaterialer
Strukturell beskyttelse kan lages av en rekke materialer ved hjelp av et utvidet utvalg av avansert design, fabrikasjon og støpingsteknikker. Tempoet for materialutvikling er en av de raskeste innen forsvarsteknologi og anvendt vitenskap, drevet av strategiske utfordringer. Dette gjelder oppdagelse av nye materialer, samt for kontinuerlig forbedring av bruken av eksisterende forsvarsverdige produkter som er egnet for transformasjonsutvikling i forsvaret av sine styrker.
Nanomaterialer har funnet utbredt bruk i utviklingsprogrammer i denne applikasjonssektoren, og mange revolusjonerende fabrikasjonsprosesser er under utvikling eller har gått i industriell produksjon. I spissen for avansert materialutvikling er grafen, først oppdaget i 2004, en grafitthomolog hvis uvanlige egenskaper gjør det lovende for en rekke applikasjoner, inkludert potensiell bruk av strukturell beskyttelse. Grafen er et ark med bare ett atom tykt grafitt, noe som gjør det til det tynneste materialet som er funnet hittil. På grunn av at det er omtrent to hundre ganger sterkere enn stål, er grafen også et av de mest holdbare materialene som noensinne er laget på laboratoriet. Graphene har også uvanlige egenskaper for elektrisk ledningsevne, som varsler revolusjonerende applikasjoner i halvledermikroprosessorer. Dette gjør grafen til et materiale med stort potensial på flere viktige teknologiområder. Selv om alt dette er lovende, forblir bruken av grafen for utvikling av militære programmer fortsatt i fremtiden på grunn av mangel på anvendt forskning på dette helt nye materialet, vanskelighetene med å produsere i industrielle mengder og samtidig opprettholde høy lønnsomhet.(For "avanserte eksperimenter med todimensjonalt materiale - grafen" ble A. K. Geim og K. S. Novoselov tildelt Nobelprisen i fysikk for 2010).
M2 / M3 BRADLEY BMP bruker 7039-T64 (øvre halvdel) og 5083-H131 (nedre halvdel) rustning i aluminiumslegering. Kampopplevelse i Irak førte imidlertid til økt beskyttelse på grunn av et ekstra lag rustning laget av flerlagsstål pluss elementer av passiv (komposisjonell) og reaktiv rustning, som vi ser på bildet.
Imidlertid er karbon -nanorør (CNT) mye bedre kjent innen forskning og utviklingstiltak og har allerede funnet mange praktiske anvendelser, ikke bare på det militære feltet, men også innen nasjonal sikkerhet og rettshåndhevelse. Avanserte rustningsmaterialer fra lange karbon -nanorør kan lages i en rekke former og strukturer, inkludert ark, fibre, plater og støpte former. De siste "nano-forbedrede" materialene er lette, men ekstremt holdbare, og deres elektrotermiske egenskaper kan endres under produksjonsprosessen. Ved konstruksjon av sammensatte strukturer gir CNT-basert rustning en fleksibel, lett løsning som gir overlegen beskyttelse mot ballistiske angrep på kjøretøyer og annen fast eller mobil kampinfrastruktur. I henhold til den eksisterende kontrakten med Natick Labs laboratorium, har Nanocomp Technologies utviklet komposittpaneler basert på CNT bare noen få millimeter tykke for personlig beskyttelse av personell, de stopper en 9 mm kule på nært hold.
Skade ved stansing av et komposittmateriale
Komposittmaterialer
Noe som ligner metalllegeringer, avviker sammensatte materialer hovedsakelig ved at de er uløselige i hverandre og kan dannes av de bestanddeler som er forskjellige enn elementer eller blanding av metallfaser. Som legeringer kan imidlertid kompositter dannes av to eller flere komponenter, som kan variere betydelig i form eller struktur. Komposittmaterialer kan lages i henhold til en lang rekke prosesser. Disse inkluderer nye bindingsteknikker som laminering, sandwiching, sintring, partikkelsprøytestøping, fiberveving og nanoproduksjonsteknikker som mikrokomprimering. Når de produseres som ballistiske beskyttelsessystemer, klassifiseres de som sammensatte strukturelle rustninger (CSA) og danner en rekke nye materialer som metallintermetalliske laminater (MIL) og keramiske matrikskompositter (CMC).
Ballistiske kompositter produseres vanligvis som bikakestrukturer og laminater av tykkveggede kompositt-, gummi- og keramiske lag som kombineres for å gi en optimal balanse mellom struktur og ballistisk ytelse med minimal vekt. Blant disse laminatene er ugjennomsiktige, gjennomsiktige og gjennomsiktige rustningskompositter som brukes som en eksplosjonssikker glasserstatning for kjøretøyer. Epoksyfiber- og glassfiberkompositter gir utmerket beskyttelse for kjøretøyer i kampområder der risikoen for IED -angrep er veldig høy. Aluminiumskum med lukkede celler CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) har en lav vekt kombinert med høy styrke, stivhet, absorberer energi godt, dets produksjonsegenskaper kan være forskjellige på grunn av strukturen i mikrostrukturen som danner dem. Når det er ballistisk, viser CCAF betydelig ikke-lineær deformasjon og spenningsbølgedempning. Sammensatte rustningspaneler som inneholder CCAF tåler virkningen av 20 mm fragmenteringsskall, ifølge informasjon fra det amerikanske laboratoriet ARL.
Ballistiske kompositter i denne kategorien er egnet for eksplosjonsbeskyttelse av kjøretøyer, for eksempel ballistisk skjerming for MRAP -kjøretøyer som er utplassert i urbane kampmiljøer. De kan også brukes på andre områder, for eksempel kanonfat. De er ofte laget i form av dekkplater eller paneler, som er installert i og utenfor beskyttede maskiner som gulvplater, spellskjermer og foringer. Keramiske kompositter kan lages i form av strukturelle rustninger med gode anti-eksplosjon og antifragmenteringsegenskaper (mange sekundære fragmenter og rusk). Dette gjør keramiske kompositter godt egnet for strukturelle rustningsapplikasjoner, spesielt for MRAP og andre små og mellomstore kampbiler, hvis design bør være et kompromiss gitt vektbegrensningene på grunn av at tung rustning har en negativ effekt på kjøretøyets mobilitet. Imidlertid er større kjøretøyer, inkludert taktiske lastebiler og pansrede kjøretøyer (for eksempel panserbussen Rhino Runner), bedre kandidater for integrering med standard metallpanseløsninger.
Når de innlemmes i avanserte kompositter av nanomaterialer, kan de resulterende nanokomposittene gi ytterligere ytelsesnivåer eller beskyttelse over uarmerte materialer, eller de samme nivåene, samtidig som massen reduseres. Polymerer og monomerer, inkludert plastpolymerer, kan også produseres for bruk som avanserte komposittmaterialer for strukturelle beskyttelsesapplikasjoner. Et kjennetegn ved nanopolymerer implantert med nanopartikler - at bølgelengden er mindre enn bølgelengden til synlig lys (ca. 400 nanometer) - antyder at de ferdige materialene kan være transparente. Flere typer slike polymeriserte strategiske materialer har blitt produsert med lignende egenskaper. Disse egenskapene er åpenbart strategisk verdifulle når du endrer eller bytter ut tradisjonelt skuddsikkert glass i kamp- og sikkerhetskjøretøyer.
SmartArmour er et flerlags, multifunksjonelt reservasjonssystem produsert av SmartNano Materials of Piano, kan leveres gjennomsiktig eller ugjennomsiktig til sluttbrukerens spesifikasjoner, det tåler rustningspenningskuler, eksplosjonsbølge, skallfragmenter og detonasjon ved IED. Imidlertid er Vitreloy zirkonium og beryllium metallglass også produsert med lignende egenskaper av Amorphous Technologies International. ARLs RDECOM R&D Center har utviklet en flytende rustning for ballistisk beskyttelse basert på et skjærfortykkende væske av solide silisiumnanopartikler suspendert i polyetylenglykol; den er vellykket testet på rustning med Kevlar.
Enhetsbehandling er metningen av strukturelle rustningsmaterialer med nanostrukturer som kan kombinere høytytende halvlederprosessorer til rustningselementer. Slike "smarte materialer" kan bygges inn i pansrede vegger, et eksempel på bruken er piezoelektrisk. Dette er naturlige materialer som avgir elektriske impulser når de ristes, deformeres eller komprimeres. Piezoelektrikk, tidligere kommersielt brukt i dreieskinnåler, kan innebygd i rustningskonstruksjoner, for eksempel paneler, modulelementer og installeres i bærende vegger i form av termiske, vibrasjons- og støtsensorer.
I et prosjekt finansiert av det amerikanske energidepartementet og utført av Berkeley-laboratoriet ved University of California, utvikles toppmoderne piezoelektriske materialer basert på piezoelektriske materialer med perovskittkrystallstruktur. Imidlertid har Accellent Technologies, et Minneapolis-basert forsvarsselskap som spesialiserer seg på strukturell overvåking, utviklet en maskinvare- og programvarepakke som kalles SMART Layer som kombinerer sensorer til strukturelle komponenter som paneler og vegger. Selskapets system bruker innebygde multisensorer som bruker mikroprosessorbaserte termiske, strekk- og fiberoptiske sensorer for å oppdage endringer i integriteten til observerte strukturer ved hjelp av en proprietær aktiv skanningsmetode. Diaform Armor Solutions, en divisjon av Ceradyne Inc., har laget lette strukturelle rustningsløsninger ved bruk av termoplastiske kompositter for raskt å lage tredimensjonale strukturformer som kan danne modulære elementer i forsterkede konstruksjonsenheter.
Skuddsikker Protech sikkerhetsmodul
IBD Deisenroth Advanced Multi-Layer Armor Concept
Modulære designelementer som oppfyller standardene for ballistisk rustningsmatrise (BAM) er også mye brukt i nye design, tillegg og modifikasjoner av eksisterende strukturer, der de viktigste egenskapene er økt sikkerhet og motstand mot ballistiske angrep. BAM-spesifikasjonen, patentert av Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, beskriver pansrede strukturelle elementer i flere lag, for eksempel vegger, tak og gulv, sammensatt av lag med harde ark av aramidfiber og herdet verktøystål (for eksempel Thermasteel, produsert av Thermasteel Corporation), eller herdet stålnett. BAM-spesifikasjoner inkluderer BAM-1, BAM-1A og BAM-8; hver beskriver økende nivåer av strukturell beskyttelse. Zagros Construction har utviklet sitt veggsystem, ThermalBlast, som selskapet sier er svært motstandsdyktig mot ballistiske angrep og kraftangrep. Den bruker det patenterte BAM-8-systemet som består av en beskyttende, lett skuddsikker innvendig vegg (eller BAM Inner Matrix), delvis sammensatt av ballistisk Kevlar, som også kan inkorporeres i tak og gulv og andre ThermaSteel-paneler. Selskapet anbefaler sitt ThermalBlast -system for ambassader, myndigheter og postkontorer, militære installasjoner, ammunisjonsdepoter og andre kritiske fasiliteter. US Bullet-proofing produserer sitt utvalg av skuddsikre stålpaneler som en enkelt ballistisk arkløsning, som selskapet vurderer for å oppfylle NIJ Armor Level IV.
SZB-materialer brukes også i noen støtende systemer, for eksempel foringer av missilsiloer og oppskytningsrør og beholdere som bæres på mobile antirakettskyttere, som krever god termisk slitasje og kinetisk sjokkmotstand. HyperShield-systemet, utviklet av det amerikanske selskapet V-System Composites, som bruker integrerte rustningsfliser og avanserte komposittstrukturer, er en billig, lett skuddsikker bookingløsning og har et NIJ nivå III beskyttelsesnivå for missilforsvar, som også inkluderer transportkjøretøy og ballistiske krav til fly. Et nedgravd atomspredingshode, som den amerikanske B-61, kan også bruke strukturelle rustningsmaterialer, mens atomvåpen som er beregnet på detonasjon på bakken i den såkalte "teppebombingen", som den amerikanske B-53-bomben, også vil kreve pansring fra ammunisjonskroppen. fra sjokkbelastninger.
Frontier Performance Polymers, med støtte fra Army Center Natick, har vellykket utviklet banebrytende polymerteknologi og en innovativ produksjonsmetode for lett, gjennomsiktig rustning for å beskytte øyne og ansikt. Dette materialet med en grunnvekt på 0,16 kg / cm2 har de samme ballistiske egenskapene som aramid / fenoliske materialer som brukes i militære hjelmer, men koster 10 ganger mindre
Tradisjonelle materialer
Imidlertid er tradisjonelle materialer som brukes til produksjon av beskyttende konstruksjoner, for eksempel ulegeret stål og armert betong, på ingen måte materialer fra fortiden. Metalllegeringer forblir spesielt foretrukne materialer på grunn av deres påviste skjermingsegenskaper og eksisterende produksjonsanlegg for deres produksjons- og forsvarsprogrammer. Disse såkalte "tøffe" pansrede løsningene gjelder ikke bare for ballistiske stål og strategiske legeringer, men også for avanserte komposittmaterialer med gode ballistiske egenskaper. Dette gjelder også typer rustninger laget av eller forsterket med fiber, eller tett vevd maske. Som et strukturelt pansret materiale har betong de ønskede egenskapene og fortsetter å bli mye brukt mens den har lave produksjonskostnader.
US Marine Corps LAV 8x8 mottar ytterligere sammensatte rustningselementer over aluminiumslegeringsskroget som en del av et pågående moderniseringsprogram.
Pansret materiale fra AMAP-S IBD Deisenroth tjener en viktig støttefunksjon for å redusere kjøretøyets termiske signatur
Expeditionary fighting vehicle EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) fra Marine Corps er det første pansrede kampvognen, som brukte rustning 2518-787, en legering av aluminium, kobber, mangan. Selv om denne legeringen er tøff og har gode ballistiske egenskaper, har den dårlig ballistisk seighet i konvensjonelle støtsveiser. Dette tvang produsenten til å ekskludere stussveiser og hovedfiletsveiser fra strukturen for å øke slagmotstanden. Platen er nå festet mekanisk. Til slutt førte mange problemer med dette programmet til nedleggelsen av dette lovende prosjektet.
Legeringer er noen av de tøffeste materialene som strukturelle rustninger kan lages av. Legeringer er en kombinasjon av to eller flere kjemiske elementer - metaller (eller metalliske og ikke -metalliske elementer), vanligvis "smeltet" sammen eller oppløst i hverandre under smelteprosessen. Resultatet er et materiale med bedre ytelse enn hver komponent individuelt. Titan og titanlegeringer er vanlige strukturelle rustningselementer. Deres bruk inkluderer "traumatiske" plater i personlige bookingsystemer, som gir en høy grad av beskyttelse for svært sårbare områder av kroppen. Beryllium-aluminiumlegering har også vist seg å være vellykket i mange tilfeller. Den spesielle styrken og stivheten til denne legeringen overgår de i konvensjonelle titanlegeringer, noe som resulterer i lavere strukturvekt og forbedret ytelse. Rustningstål er også strategiske materialer egnet for strukturelle rustninger.
En rekke såkalte "superlegeringer" eller "høyytelseslegeringer" har også blitt produsert kommersielt under merkenavnene. Blant dem er Hastelloy -legeringen med høy styrke, hvis hovedkomponent er et overgangsmetall - nikkel; Kovar, en kobolt-nikkellegering verdsatt for sin utmerkede termiske ekspansjonskoeffisient; nikkel-kobber-jernlegering Monel; og Inconel nikkel-krom legering.
Laserherding er en av behandlingsprosessene som forbedrer de funksjonelle egenskapene til uedle metaller og legeringer. Det finnes andre typer eiendomsforbedringer, inkludert mikrokomprimering, en prosessprosess som bruker en fokusert ionstråle -teknikk for å mette avanserte materialer med understrukturer for ekstra styrke og holdbarhet. Superplastisk forming brukes også, noe som resulterer i metall- og keramiske produkter med ekstremt høy strekkfasthet.
Det amerikanske energidepartementets NETL (National Energy Technology Laboratory) laboratorium mottok et oppdrag fra Tank-Automotive and Armaments Command (TACOM) og ARL Military Research Laboratory om å gjennomføre et program for å utvikle en rustningsplate av støpt stål for amerikanske militære kjøretøyer, inkludert BRADLEY BMP. På den utviklet NETL-TACOM-Lanoxide Corp og DARPA i fellesskap en støpt luke, og en bivirkning av programmet var mottak av patch-rustning. Senere, under programmet, ble en rustningsplate av titan (ved bruk av Ti-6Al-4V luftlegering) utviklet for M-1A1 ABRAMS MBT-luken i samarbeid med TACOM og hovedentreprenøren General Dynamics. Mer nylig har NETL utviklet AFV-rustning med høy styrke ved hjelp av sintrede titanpulverlegeringer for å øke styrken til det endelige materialet. Pansermaterialene laget av silisiuminfiltrasjon (SiSiC) og sintret silisiumkarbid (SSiC) er produkter fra CeramTec i Nord -Amerika fra New Jersey, den amerikanske divisjonen i det tyske selskapet CeramTec AG. Disse materialene viser god kjemisk termisk stabilitet og høy motstand mot tribologisk belastning (tribologi er en vitenskapelig disiplin som studerer friksjon og slitasje på maskinkomponenter og mekanismer i nærvær av smøremidler).
Ohio-baserte AT&F Advanced Metals of Orville er et privateid selskap som spesialiserer seg på produksjon og bearbeiding av holdbare metaller og legeringer, inkludert titan, zirkonium, niob, nikkellegeringer og dupleks rustfritt stål, som leverer sivile og forsvarskunder. Enda mer spesifikk er divisjonen Steel Solutions and Nuclear i dette selskapet. Det produserer også materialer for SZB basert på høyfast lavtlegeret stål, karbonstål, stålbaserte legeringer. Selskapet omhandler også strukturell rustning av kjernefysiske anlegg, inkludert reaktorinternt og beholdere for atomavfall.
Andre programmer
Andre SZB -programmer utføres på tvers av hele spekteret av innsatte styrker og et mangfold av globale militære operasjoner. Deres umiddelbare krav og utfordringer er direkte knyttet til den nåværende og fremtidige beskyttelsen av deres kommunikasjonsstyrker, ettersom disse anvendelsesområdene inkluderer ballistisk beskyttelse av kjøretøyer, soldat som systemmoderniseringsarbeid og å bidra til overlevelse av militær infrastruktur mot de forskjellige asymmetriske truslene ofte påvist i regionale fredsbevarende operasjoner.
Avansert rustning av kjøretøyer, militære og offentlige installasjoner og militærpersonell på frontlinjene og bak vil bare dra nytte av tilgjengeligheten av utplasserte evner. Selv om mange applikasjoner er forbedringer og oppgraderinger av eksisterende evner og systemer som sådan, for eksempel nye typer ekstra rustninger for kampbiler for å beskytte mot IED, er andre innovative og fremtidige generasjons systemer.
Det tyske selskapet IBD Deisenroth Engineering AG produserer AMAP High-tech Survivability Enhancement System. Det er en rekke strukturelle rustningsløsninger som bruker flere produksjonsmetoder og avanserte materialer, inkludert legeringer og kompositter med høy styrke. Blant dem er AMAP-IED, som kombinerer keramisk rustning og anti-fragmentering foringsteknologi og som kan leveres som modulære elementer og som er designet for å øke beskyttelsen av militære kjøretøyer. IBD kaller AMAP-IED et neste generasjons beskyttelsessystem og klassifiserer det som beskyttelse mot fragmenter av artilleriskall opp til 155 mm kaliber, samt gruver og IED ved veikanten. AMAP-T er en gjennomsiktig rustning laget av keramisk glass, som selskapet beskriver som å ha overlegen transparens og ekstrem holdbarhet, som oppfyller STANAG nivå 1 til 4.
Takbeskyttelse for kjøretøyer tilbys av AMAP-R og AMAP-ADS, som er våpenoptimaliserte materialer, førstnevnte laget av ultralette komposittmaterialer som er egnet for kjøretøyets takpanser. Den mest interessante rustningsløsningen er AMAP-S. Optimalisert for ballistisk beskyttelse og signaturhåndtering, og reduserer signaturen til militære kjøretøyer når de skannes av rekognoseringssensorer i det synlige, infrarøde, radar- og akustiske spektret. Disse materialene kan brukes som et supplement til eksisterende maskinkropper, det vil si at de kan installeres på nye modeller eller maskiner som allerede er i bruk.
Accellent SMART Layer Sensor Tapes Prøver
BAE-divisjonen i det amerikanske selskapet ProTech tilbyr en rekke strukturelle rustningsløsninger som inkluderer flere typer skuddsikre gjerder og pansrede kampstillinger, inkludert pansrede boder og vakttårn, mobile sikkerhetsgjerder og kjøretøymonterte beskyttelsessystemer for soldater av tårnetype. Stationære løsninger for strukturelle rustninger i dette selskapet er representert av en rekke prefabrikkerte pansrede kampstillinger AFPS (pansrede kampstillinger), som er i stand til å beskytte mot kuler av kaliber 9 mm - 12,7 mm. Andre AFPS -løsninger fra ProTech inkluderer transportable pansrede strukturer som er optimalisert for omkrets- og sjekkpunktssikkerhet, livsviktig aktivabeskyttelse, vakthussikkerhet og grensekontrollpunkter.
ProTech produserer også modulære systemer som kan utformes i henhold til sluttbrukerspesifikasjoner. Lignende systemer, basert på transportable pansrede containere produsert av EADS, har blitt utviklet i samarbeid med KMW under en kontrakt med det tyske føderale forsvaret for innkjøp av forsvar. Et pansret containersystem kalt TransProtec, som kan romme 18 personer, inkludert utstyr, er optimalisert for å beskytte bakkestyrker mot IED -angrep, snikskyttere, granater, gruver og masseødeleggelsesvåpen og er for tiden i tjeneste med den danske og tyske hæren, i sistnevnte kalles systemet MuConPers (universal container for transport av mennesker).
Plasan Nord-Amerika, en avdeling av Israels Plasan Sasa, har også utviklet strukturelle rustningsløsninger under en kontrakt på flere millioner dollar med det amerikanske forsvarsdepartementet for beskyttelse av nye MRAP-kjøretøyer. I følge kontrakten er Plasan hovedentreprenør i det felles produksjonsprogrammet med BAE Systems som underleverandør for levering av reservasjonssystemer for Oshkosh M-ATV-maskiner, hvorav de fleste jobber i Afghanistan under en kontrakt med TACOM-kommandoen til amerikaneren hær. Plasan er verdensledende innen design av komplementære pansersystemer og beskyttelser under sprengning for beskyttelse av taktiske kjøretøyer i militære og sivile områder.
Avanserte soldatsikringssystemer faller innenfor rammen av strukturelle beskyttelsesapplikasjoner og inkluderer mekanisk drevne eksoskjeletter. De lover å ha en betydelig innvirkning på bakkekampoperasjoner hvis slike systemer når sitt fulle potensial. Flere store DOD- og private sektorprogrammer for teknologiutviklingsprogrammer er for tiden åpne i USA. Ett av disse programmene er utført av den amerikanske hærens Natick Labs Research Center for Soldiers Development i henhold til Future Warrior Concept, som gir et fullt integrert system for soldaten, som inkluderer seks hovedundersystemer. NSRDEC (MIT's ISN - Soldier Nanotechnologies) og Soldier System Integration Lab (SSIL) jobber også med disse programmene. Det endelige målet med SSIL er å utvikle det SSIL kaller en kampdrakt fra det 21. århundre. Som kombinerer høyteknologiske evner med lav vekt.
Berkeley Robotics and Human Engineering Laboratory (BLEEX) har utviklet en prototype av et selvgående eksoskelet, bestående av to antropomorfe drevne ben, et fremdriftssystem og en ryggsekk-type ramme som ulike laster. Eksoskjelettet tillater brukeren - eller "piloten" - å bære ekstremt tunge laster samtidig som det gjør det lettere å gå og løpe opp og nedover skråninger gjennom hele normal reise uten bruk av fysisk kraft fra operatøren.
Raytheon Sarcos -initiativet pågår ved Raytheon -fabrikken i Salt Lake City. Det representerer et mer ambisiøst arbeid for å utvikle et soldats eksoskjelett, som Raytheon hevder er i hovedsak en bærbar robot som forbedrer brukerens styrke, utholdenhet og mobilitet. XOS exoskeleton, som dateres tilbake til det opprinnelige eksperimentelle systemet utviklet av Sarcos, lar piloten for tiden løfte laster på opptil 200 pounds og utføre innsatsoppgaver som å gå trapper og skråninger uten tretthet, men er nå hydraulisk drevet. Krever en stasjonær ekstern energikilde for seg selv. Lockheed Martins HULC exoskeleton -program blir også introdusert, som også er designet for å bære 200 kilo last når som helst og i alle terreng, og er designet for å være fullt hydraulisk og ikke krever ekstern strømkilde. HULC -systemet inkluderer en innebygd mikroprosessor koblet til sensorgrensesnitt, som gjør at eksoskjelettet kan føle pilotens intensjon og bevege seg i forbindelse med den. HULC -systemet er svært modulært, noe som muliggjør rask og effektiv utskifting av hovedkomponenter i feltet, og er energieffektivt designet for å muliggjøre batteridrift under lengre oppdrag. HULC er imidlertid, i likhet med eksoskjelettet fra BLEEX, oppfattet mer som et system for å bære last, i stedet for å erstatte en soldats naturlige fysiske evner. For tiden utvikler HAL (Hybrid Assistive Limb) av det japanske selskapet Cyberdyne of Ibaraki, og er et generelt kraftig system designet for å øke en persons fysiske styrke fra to til ti ganger. Til tross for utseendet til "Iron Man", er dens tilpasningsevne til fremtidige militære oppgaver fortsatt i tvil.
Ytterligere handlinger
Oppsummert kan en viktig oppgave for SZB bredt defineres som å redusere sårbarheten for fiendtlige handlinger, spesielt ballistiske angrep, som mange, om ikke alle tradisjonelle materialer, for øyeblikket ikke gir tilstrekkelig troppebeskyttelse.
Combat lærer ofte befalene harde leksjoner som har virket åpenbare tidligere. En av de vanskeligste kampene i dag er mangelen på rustningsbeskyttelse til improviserte trusler, som inkluderer selvmordsbilangrep på militære og sivile mål og IED -angrep på transport- og teaterpersonell. Gamle vaner, spesielt militære vaner, dør spesielt hardt. Men historisk sett har disse vanene en tendens til å forsvinne under kampens press, for eksempel fransk kavaleri mot engelske buer under hundreårskrigen, eller utilstrekkelighet av sovjetiske pansrede kjøretøyer til angrep fra presisjonsstyrt ammunisjon og mer avanserte MBT under Golfen Krig.
Å reagere på utfordringer raskt og med passende motforanstaltninger er nøkkelen til militær suksess og sikkerhetsstabilitet. Så hvis de blir tatt på alvor når det gjelder troppebeskyttelse og er et stort forsvarsspørsmål i denne transformasjonstiden med maktomlegging, så bør strukturell beskyttelse og SZB som bruker denne teknologien bli en forsvarsanskaffelse og FoU -prioritet for alle militære ledere. Dagens asymmetriske trusler mot militær og sivil infrastruktur, samt asymmetrisk kamp i regionale kampoperasjoner, påvirker utviklingen av forsvarspolitikken og systemdesign og innkjøp globalt. Dette er som det skal være i en forutsigbar fremtid.
Slike pansrede militære systemer ble hovedsakelig sett på som komplement til andre prioriterte løsninger, og ikke som en integrert del av mange og de fleste kampsystemer. Men alt forandrer seg. Beskyttelses- og rustningssystemer representerer stort potensial og forbedrer evnene i operasjoner fra det 21. århundre. Bruken av dem vil utvide og bli standarden for mange, om ikke de fleste, forsvarssystemer på alle nivåer.
