Противоминная защита современных бронированных машин – пути решения и примеры реализации

На протяжении сравнительно короткой истории бронетехники 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 бронетанковой техники (БТТ). Классическое сочетание «огневая мощь – защита – подвижность» неоднократно обновлялось, дополнялось новыми компонентами. В настоящее время утвердилась точка зрения, согласно которой именно защищенности отдается приоритетное значение.

Значительное расширение номенклатуры и возможностей средств борьбы с бронетехникой сделало её 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 бронетехники 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 определение 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 бронетехники 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 применение ВТО характерно для высокоразвитых стран и, как правило, приводит к достаточно быстрым результатам по уничтожению группировок бронетехники противника, то широчайшее применение мин, самодельных взрывных устройств (СВУ) 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 именно такие локальные конфликты наиболее характерными для современных условий, следует признать именно мины и средства ближнего боя наиболее опасными для бронетехники.

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

Анализ динамики потерь позволяет однозначно утверждать, что противоминный компонент комплексной защиты бронетехники 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, по принципу действия. Они могут оснащаться как взрывателями нажимного действия, так 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 СВУ, фугасного действия с радиоуправляемыми или контактными взрывателями. Пример самодельного взрывного устройства с простейшим взрывателем нажимного типа показан на рисунке 1.

Рис 1. Самодельное взрывное устройство с взрывателем нажимного типа Фото предоставлено Концерном "Тракторные заводы"

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 бронетехники. Хотя по понятным причинам изготовить высококачественный и высокоэффективный кумулятивный узел «подручными средствами» невозможно, тем не менее, бронепробивная способность таких СВУ составляет до 40 мм стали. Этого вполне достаточно для надежного поражения легкобронной техники.

Мощность применяемых мин и СВУ 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 таблице 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 поражения в этих случаях показаны на рисунке 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.

Рисунок 2. Характеры поражения бронетехники при подрыве под днищем и под колесом Фото предоставлено Концерном "Тракторные заводы"

Подходы к обеспечению противоминной защиты бронетехники 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 обеспечено 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 его узлы 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.

При креплении кресел к бортам или крыше корпуса, куда не распространяется зона локальных «взрывных» деформаций, обеспечивается передача на узлы крепления лишь той части динамических нагрузок, которые распространяются на корпус машины в целом. Учитывая значительную массу рассматриваемых 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. Это условие может быть достигнуто чисто конструктивно, путем обеспечения 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 как к воздействию взрывных устройств, так и к огню стрелкового оружия. Следует отдать должное проявленной США высочайшей оперативности, с которой были организованы разработки и поставки в больших количествах подобных автомобилей 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 MRAP, но зато позволило в короткие сроки обеспечить 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 (рисунок 3). Реализуются подобные решения как на тяжелых машинах, например, Ranger фирмы Universal Engineering, 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.

Простым и надежным, но не самым рациональным с точки 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.

Рис. 3 Отрыв колес, силовой установки и наружного оборудования от обитаемого отделения при подрыве автомобиля на мине Фото предоставлено Концерном "Тракторные заводы"

К классу MRAP относятся и автомобили семейства «Тайфун» (рисунок 4), 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. 4 Автомобиль семейства «Тайфун» с повышенным уровнем противоминной стойкости. Фото предоставлено Концерном "Тракторные заводы"

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, разрабатываемых автомобильным заводом «Урал», является ОАО «НИИ Стали». Разработка общей конфигурации и компоновки кабин и функциональных модулей, а также энергопоглощающих сидений была выполнена ОАО «Евротехпласт». Для выполнения численного моделирования воздействия взрыва на конструкцию автомобиля были привлечены специалисты ООО «Саровский Инженерный Центр».

Сложившийся подход к разработке 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 рисунке 5 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 её подрыва.

На рисунке 6 показаны результаты численного моделирования подрыва автомобиля «Тайфун», выполненные Саровским инженерным центром. По итогам расчетов производятся необходимые доработки, результаты которых проверяется уже реальными испытаниями на подрыв. Такая многоступенчатость разработки позволяет оценивать правильность технических решений на различных стадиях проектирования и в целом снизить риск конструктивных ошибок, выбрать наиболее рациональное решение.

Рис. 5 Картины деформированного состояния различных защитных конструкций при численном моделировании воздействия взрыва Фото предоставлено Концерном "Тракторные заводы"

Рис. 6 Картина распределения давлений при численном моделировании подрыва автомобиля «Тайфун» Фото предоставлено Концерном "Тракторные заводы"

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

Таким образом, по рассматриваемой проблеме можно сделать следующие выводы:

одну из самых серьезных угроз для бронетехники в наиболее типичных сейчас локальных конфликтах представляют мины и СВУ, на долю которых приходится более половины потерь техники;

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

образцы бронетехники, 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.