Противоминная защита современных бронированных машин

На протяжении сравнительно короткой истории бронетанковой техники (БТТ) сухопутных войск, составляющей около ста лет, характер ведения боевых действий неоднократно менялся. Эти изменения носили кардинальный характер — от «позиционной» до «маневренной» войны и, далее, до локальных конфликтов и контртеррористических операций.

Именно характер предполагаемых боевых действий является определяющим при формировании требований к военной технике. Соответственно, менялось и ранжирование основных свойств БТТ. Классическое сочетание «огневая мощь — защита — подвижность» неоднократно обновлялось, дополнялось новыми компонентами. В настоящее время утвердилась точка зрения, согласно которой именно защищенности отдается приоритет.

Значительное расширение номенклатуры и возможностей средств борьбы с БТТ сделало ее живучесть важнейшим условием выполнения боевой задачи. Обеспечение живучести и (в более узком смысле) защищенности БТТ строится на основе комплексного подхода. Не может быть универсального средства защиты от всех возможных современных угроз, поэтому на объекты БТТ устанавливаются различные системы защиты, взаимно дополняющие друг друга.

К настоящему времени созданы десятки конструкций, систем и комплексов защитного назначения, начиная от традиционной брони и заканчивая системами активной защиты. В этих условиях формирование оптимального состава комплексной защиты является одной из важнейших задач, решение которой определяет в значительной степени совершенство разрабатываемой машины.

Решение задачи комплексирования средств защиты строится на основе анализа потенциальных угроз в предполагаемых условиях применения. И здесь следует вновь вернуться к тому, что характер боевых действий и, следовательно «представительный наряд противотанковых средств», сильно изменились по сравнению, скажем, со Второй мировой войной. Наиболее опасными для БТТ в настоящее время являются две противоположных (как по технологическому уровню, так и по способам применения) группы средств — высокоточное оружие (ВТО), с одной стороны, и средства ближнего боя и мины — с другой.

Если использование ВТО характерно для высокоразвитых стран и, как правило, приводит к достаточно быстрым результатам по уничтожению группировок БТТ противника, то широчайшее применение мин, самодельных взрывных устройств (СБУ) и ручных противотанковых гранатометов со стороны различных вооруженных формирований носит длительный характер. Весьма показателен в этом смысле опыт боевых действий США в Ираке и Афганистане. Считая такие локальные конфликты наиболее характерными для современных условий, следует признать — именно мины и средства ближнего боя наиболее опасны для БТТ.

Уровень угрозы, которую представляют сейчас мины и самодельные взрывные устройства, хорошо иллюстрируют обобщенные данные по потерям техники армии США в различных вооруженных конфликтах (табл. 1).

Таблица 1

Анализ динамики потерь позволяет однозначно утверждать, что противоминный компонент комплексной защиты БТТ является сегодня особенно актуальным. Обеспечение противоминной защиты стало одной из главных проблем, стоящих перед разработчиками современных машин военного назначения.

Для определения путей обеспечения защиты в первую очередь следует оценить характеристики наиболее вероятных угроз — тип и мощность применяемых мин и взрывных устройств. В настоящее время создано большое количество эффективных противотанковых мин, отличающихся, в том числе, принципом действия. Они могут оснащаться взрывателями нажимного действия и многоканальными датчиками — магнитометрическими, сейсмическими, акустическими и др. Боевая часть может быть как простейшей фугасной, так и с поражающими элементами типа «ударное ядро», имеющими высокую бронепробивную способность.

Особенности рассматриваемых военных конфликтов не подразумевают наличия у противника «высокотехнологичных» мин. Опыт показывает, что в большинстве случаев применяются мины, а чаще СБУ, фугасного действия с радиоуправляемыми или контактными взрывателями. Пример самодельного взрывного устройства с простейшим взрывателем нажимного типа показан на рис. 1.

В последнее время в Ираке и Афганистане зафиксированы случаи применения самодельных взрывных устройств с поражающими элементами типа «ударное ядро». Появление подобных устройств является ответом на повышение противоминной защиты БТТ. Хотя, по понятным причинам, изготовить высококачественный и высокоэффективный кумулятивный узел «подручными средствами» невозможно, тем не менее, бронепробивная способность таких СБУ составляет до 40 мм стали. Этого вполне достаточно для надежного поражения легкобронированной техники.

Мощность применяемых мин и СБУ зависит в значительной степени от доступности тех или иных взрывчатых веществ (ВВ), а также от возможностей по их закладке. Как правило, СВУ изготавливаются на основе промышленных взрывчатых веществ, обладающих при той же мощности гораздо большими весом и объемом, чем «боевые» ВВ. Сложности по скрытой закладке таких громоздких СВУ ограничивают их мощность. Данные по частоте применения мин и СВУ с различными тротиловыми эквивалентами, полученные в результате обобщения опыта боевых действий США за последние годы, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Анализ представленных данных показывает, что более половины применяемых в наше время взрывных устройств имеют тротиловые эквиваленты 6—8 кг. Именно этот диапазон следует признать наиболее вероятным и, следовательно, наиболее опасным.

С точки зрения характера поражения различают типы подрыва под днищем машины и под колесом (гусеницей). Характерные примеры поражения в этих случаях показаны на рис. 2. При подрывах под днищем весьма вероятным является нарушение целостности (пролом) корпуса и поражение экипажа как за счет динамических нагрузок, превышающих предельно допустимые, так и за счет воздействия ударной волны и осколочного потока. При подрывах под колесом, как правило, утрачивается подвижность машины, но основным фактором поражения экипажа являются только динамические нагрузки.

Рис.1. Самодельное взрывное устройство с взрывателем нажимного типа

Подходы к обеспечению противоминной защиты БТТ в первую очередь определяются требованиями по защите экипажа и лишь во вторую — требованиями по сохранению работоспособности машины. Сохранение работоспособности внутреннего оборудования и, как следствие, технической боеспособности, может быть обеспечено за счет снижения ударных нагрузок на данное оборудование и узлы его крепления. Наиболее критичными в этом плане являются узлы и агрегаты, закрепленные на днище машины или в пределах максимально возможного динамического прогиба днища при подрыве.

Количество узлов крепления оборудования к днищу следует по возможности минимизировать, а сами эти узлы должны иметь энергопоглощающие элементы, снижающие динамические нагрузки. В каждом конкретном случае конструкция узлов крепления является оригинальной. В то же время, с точки зрения конструкции днища, для обеспечения работоспособности оборудования следует уменьшать динамический прогиб (увеличивать жесткость) и обеспечивать максимально возможное снижение динамических нагрузок, передаваемых на узлы крепления внутреннего оборудования.

Сохранение работоспособности экипажа может быть достигнуто при выполнении ряда условий. Первым условием является минимизация динамических нагрузок, передаваемых при подрыве на узлы крепления кресел экипажа или десанта. В случае крепления кресел непосредственно на днище машины, на узлы их крепления будет передаваться практически вся энергия, сообщаемая этому участку днища, поэтому требуются чрезвычайно эффективные энергопоглощающие узлы кресел. Важно, что обеспечение защиты при большой мощности заряда становится сомнительным.

Рис.2. Характеры поражения бронетехники при подрыве под днищем и под колесом

При креплении кресел к бортам или крыше корпуса, куда не распространяется зона локальных «взрывных» деформаций, на узлы крепления передается лишь та часть динамических нагрузок, которые распространяются на корпус машины в целом. Учитывая значительную массу боевых машин, а также наличие таких факторов, как упругость подвески и частичное поглощение энергии за счет локальной деформации конструкции, ускорения, передаваемые на борта и крышу корпуса, будут сравнительно невелики.

Вторым условием сохранения работоспособности экипажа является (как и в случае внутреннего оборудования) исключение контакта с днищем при максимальном динамическом прогибе. Этого можно достичь чисто конструктивно — за счет получения необходимого зазора между днищем и полом обитаемого отделения. Повышение жесткости днища ведет к уменьшению данного необходимого зазора. Таким образом, работоспособность экипажа обеспечивается специальными амортизирующими креслами, закрепленными в местах, удаленных от зон возможного приложения взрывных нагрузок, а также путем исключения контакта экипажа с днищем при максимальном динамическом прогибе.

Примером комплексной реализации данных подходов к обеспечению противоминной защиты является сравнительно недавно появившийся класс бронеавтомобилей MRAP (Mine Resistant Ambush Protected — «защищенные от подрыва и атак из засад»), обладающих повышенной стойкостью к воздействию взрывных устройств и к огню стрелкового оружия (рис. 3).

Рис.3. Бронеавтомобили класса MRAP обладают повышенной стойкостью к воздействию взрывных устройств и к огню стрелкового оружия

Следует отдать должное проявленной США высочайшей оперативности, с которой были организованы разработки и поставки в больших количествах подобных машин в Ирак и Афганистан. Выполнение данной задачи было поручено довольно большому количеству фирм — Force Protection, BAE Systems, Armor Holdings, Oshkosh Trucks/Ceradyne, Navistar International и др. Это предопределило значительную разунификацию парка MRAR но зато позволило в короткие сроки осуществить их поставки в необходимых количествах.

Общими особенностями подхода к обеспечению противоминной защиты на автомобилях данных фирм являются рациональная V-образная форма нижней части корпуса, повышенная прочность днища за счет применения стальных броневых листов большой толщины и обязательное применение специальных энергопоглощающих сидений. Защита обеспечивается только для обитаемого модуля. Все, что находится «снаружи», в том числе моторный отсек, либо не имеет защиты вовсе, либо защищено слабо.

Эта особенность позволяет выдерживать подрыв достаточно мощных СВУ за счет легкого разрушения «наружных» отсеков и узлов с минимизацией передачи воздействия на обитаемый модуль (рис. 4), Реализуются подобные решения как на тяжелых машинах, например, Ranger фирмы Universal Engineering (рис. 5), так и на легких, в том числе IVECO 65E19WM. При очевидной рациональности в условиях ограниченной массы данное техническое решение все-таки не обеспечивает высокой живучести и сохранения подвижности при относительно слабых взрывных устройствах, а также пулевом обстреле.

Рис.4. Отрыв колес, силовой установки и наружного оборудования от обитаемого отделения при подрыве автомобиля на мине

Рис.5. Тяжелые бронированные машины семейства Ranger фирмы Universal Engineering

Простым и надежным, но не самым рациональным сточки зрения массы, является применение толстолистовой стали для защиты днища. Более легкие структуры днища с энергопоглощающими элементами (например, шестигранными или прямоугольными трубчатыми деталями) применяются пока весьма ограниченно.

К классу MRAP относятся и автомобили семейства «Тайфун» (рис. 6), разработанные в России. В данном семействе автомобилей реализованы практически все известные в настоящее время технические решения по обеспечению противоминной защиты:
— V-образная форма днища;
— многослойное днище обитаемого отделения, противоминный поддон;
— внутренний пол на упругих элементах;
— расположение экипажа на максимально возможном удалении от наиболее вероятного места подрыва;
— защищенные от прямого воздействия оружия агрегаты и системы;
— энергопоглощающие сиденья с ремнями безопасности и подголовниками.

Рис.6 Автомобиль семейства «Тайфун» с повышенным уровнем противоминной стойкости

Работа над семейством «Тайфун» является примером кооперации и комплексного подхода к решению задачи обеспечения защищенности в целом и противоминной стойкости в частности. Головным разработчиком защиты автомобилей, создаваемых автомобильным заводом «Урал», является ОАО «НИИ Стали». Разработкой общей конфигурации и компоновки кабин, функциональных модулей, а также энергопоглощающих сидений занималось ОАО «Евротехпласт». Для выполнения численного моделирования воздействия взрыва на конструкцию автомобиля были привлечены специалисты ООО «Саровский инженерный центр».

Сложившийся подход к формированию противоминной защиты включает несколько стадий. На первом этапе выполняется численное моделирование воздействия продуктов взрыва на эскизно проработанную конструкцию. Далее уточняется внешняя конфигурация и общая конструкция днища, противоминных поддонов и отрабатывается их структура(отработка структур также производится сначала численными методами, а затем испытывается на фрагментах реальным подрывом).

На рис. 7 приведены примеры численного моделирования воздействия взрыва на различные структуры противоминных конструкций, выполненные ОАО «НИИ Стали» в рамках работ над новыми изделиями. После завершения детальной разработки конструкции машины моделируются различные варианты ее подрыва.

Рис.7 Картины деформированного состояния различных защитных конструкций при численном моделировании воздействия взрыва

На рис. 8 показаны результаты численного моделирования подрыва автомобиля «Тайфун», выполненные ООО «Саровский инженерный центр». По итогам расчетов производятся необходимые доработки, результаты которых проверяется уже реальными испытаниями на подрыв. Такая многоступенчатость позволяет оценивать правильность технических решений на различных стадиях проектирования и в целом снизить риск конструктивных ошибок, а также выбрать наиболее рациональное решение.

Рис.8 Картина распределения давлений при численном моделировании подрыва автомобиля «Тайфун»

Общей чертой создаваемых современных бронированных машин является модульность большинства систем, в том числе защитных. Это позволяет адаптировать новые образцы БТТ к предполагаемым условиям применения и, наоборот, при отсутствии каких-либо угроз избегать неоправданных затрат. В отношении противоминной защиты такая модульность дает возможность оперативно реагировать на возможные изменения типов и мощностей применяемых взрывных устройств и с минимальными затратами эффективно решать одну из главных проблем защиты современной БТТ.

Таким образом, по рассматриваемой проблеме можно сделать следующие выводы:
— одну из самых серьезных угроз для БТТ в наиболее типичных сейчас локальных конфликтах представляют мины и СВУ, на долю которых приходится более половины потерь техники;

— для обеспечения высокой противоминной защиты БТТ требуется комплексный подход, включающий в себя как компоновочные, так и конструктивные, «схемные» решения, а также применение специального оборудования, в частности, энергопоглощающих сидений экипажа;

— образцы БТТ, имеющие высокую противоминную защиту, уже созданы и активно используются в современных конфликтах, что позволяет анализировать опыт их боевого применения и определять пути дальнейшего совершенствования их конструкции.

/А.М.Кимаев, начальник отдела ОАО «НИИ Стали», topwar.ru/