세라믹 갑옷. 인명 및 경 장갑 차량 보호에 사용하기위한 전망
러시아는 지난 세기의 70 중반에 갑옷 도자기에 대한 체계적인 연구가 시작된 세계 최초의 국가 중 하나입니다.
그런 다음 다양한 세라믹 및 금속 - 세라믹 재료의 테스트 결과를 토대로 국내 전문가들은 커런덤, 실리콘 카바이드 및 카바이드 피크 세라믹이 물리 - 기계 및 기술 매개 변수 집합과 관련하여 실용적인 응용 분야에서 가장 유망하다고 결론 지었다.
소련 출생
아프가니스탄 (OKSVA)의 소련 군대의 제한된 조건부의 4 군대를위한 15 및 6 시리즈 5B86 (Ж-40) 변형의 "하이브 (Hive)"갑옷의 SRI Steel이 사용하는 Luga 연마 공장에서 제조 된 붕소 탄화물 타일 1979-1989 시대에 그들은 지금까지도 30 년이 넘은 후에도 러시아뿐만 아니라 세계에서 가장 앞선 장갑 도자기 제조업체들과 가까이 다가 서지 않은 높은 방어력을 지니고있었습니다.
공정성에서, 커런덤 및 실리콘 카바이드 세라믹에서 그 당시의 성공은 훨씬 더 완만하다는 것을 주목해야한다. 1980 년에, 러시아 (Research Institute of Steel)는 이미 영국 갑옷 "Chobham"에 대한 카운터 웨이트 (counterweight)로서 정면 노드의 보호를 실험 조건으로 테스트했습니다. 탱크. 그러나 동적 보호의 출현으로 인해 더 이상 사용되지 않았습니다. 특히 세라믹 갑옷의 구조적 생존 성과 관련된 질문이 여전히 남아 있기 때문입니다.
개인 보호 장비 (PPE) 및 경 전투 차량과 관련하여 세라믹 갑옷의 관련성은 감소하지 않았을뿐만 아니라 여러 가지 이유로 증가하여 거의 모든 경량 갑옷 개발자가이 분야에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 불행하게도, 소위 구조 조정은 국내 갑옷 도자기의 생산 및 개선 측면에서 70-s의 원래 수준까지 사실상 업계를 거부했습니다.
오늘날 주요 고객 (국방부, 연방 보안청, 내무부)이 요구하는 요구 사항은 세라믹 재료를 사용하지 않고 높은 수준 (5-6a)의 개인 보호 시스템 (SIB)을위한 경량 갑옷 구조를 만들 수 없음을 분명히 나타냅니다. 이 경우, 동력 구조의 주요 요건은 최소 질량입니다. 그리고 경 장갑차보다 더 단단합니다. 그러므로 장갑차 보호에 사용되는 세라믹 소재에서 NIB의 개발자는 가장 가벼운 탄화 규소 및 붕소 탄화물을 선택해야합니다.
폴리에틸렌이 도움이 될 것입니다
최근에 강철 과학 연구소는 고 분자량 폴리에틸렌 기재에 VNIIEF (Sarov)가 생산 한 붕소 탄화물을 기준으로 표면 밀도가 6 - 36 / ㎡ 인 38 급 보호 구조를 개발했습니다. 강철 과학 연구소의 참여로 ORPT Technologia는 탄화 규소 (UHMWPE에도 해당)를 기준으로 6 - 39 킬로그램 / 평방 미터의 표면 밀도를 갖는 40 급 보호 구조를 만들 수있었습니다.
이 구조물은 강옥 구조의 기둥 구조 (46 - 50 평방 미터당 킬로그램)와 강철 갑옷 요소에 비해 질량면에서 확실한 장점이 있지만 낮은 내구성과 높은 비용이라는 두 가지 단점이 있습니다.
그들의 유형 설정 작은 타일의 성능으로 인해 평방 데시 미터 당 1 발까지 유기 세라믹 갑옷 요소의 생존 가능성을 향상시킬 수 있습니다. 5 ~ 7 제곱 데시 미터의 면적을 갖는 UHMWPE 기판이있는 외장 패널에서 1 ~ 2 발을 보장 할 수는 있지만 그 이상은 아닙니다. 우연한 일이 아닙니다. 방탄의 외국 표준은 보호 구조에 단 한번 발사 된 갑옷 - 관통 소총 탄환을 테스트하는 것이 좋습니다. 그럼에도 불구하고 1 제곱미터 당 최대 3 발의 생존 가능성 달성은 러시아의 선도적 인 PPE 개발자가 해결하려고하는 주요 과제 중 하나입니다.
분리 된 세라믹 층, 즉 작은 실린더로 이루어진 층을 적용하여 높은 내구성을 얻을 수 있습니다. 이러한 외장 패널은 예를 들어, TenCate Advanced Armor 및 다른 회사에 의해 만들어집니다. 그러나,이 구조는 오히려 국방에 군사 장비를 사용하는 것에 해당합니다. 어떤 경우 든 평등하다고 할 수있는 평평한 세라믹 패널보다 약 10 % 더 무겁습니다.
상기 언급 된 바와 같이, 고 분자량 폴리에틸렌의 압출 패널 (Dyneema 또는 Spectra와 같은)은 가장 가벼운 에너지 집약 재료로서 세라믹을위한 기판으로 사용된다. 그러나, 그것은 해외에서만 만들어진다. 러시아는 수입 된 원재료의 패널을 누르는 것뿐만 아니라 섬유 생산을 자체적으로 확립하는 것이 필요하다. 국내 아라미드 원단을 기반으로 한 복합 재료를 사용할 수는 있지만, 이들의 질량 및 비용은 폴리에틸렌 판의 재료 및 비용을 상당히 초과합니다.
계산 및 경험보기
SRI Steel은 탄약이 세라믹 판에 침투하는 데 걸리는 시간을 결정하여 세라믹의 갑옷 특성을 평가하기위한 실험 및 계산 방법 개발에 자부심을 가질 권리가 있으며 특정 재료를 선택하여 선택할 수 있습니다. 전면 세라믹 층으로 보호 구조의 예상되는 총알 저항을 계산하기위한 응용 공학 및 수치 방법.
가벼운 장갑차의 경우 보호 요구 사항이 특정 전체 질량 제한에서 모 놀리 식 갑옷 강철의 도움을 받아 고전적으로 구현 될 가능성을 극적으로 뛰어 넘습니다. 일부 경우에는 보호 구조에 세라믹 외장 요소를 사용하면 보호 구조물의 총 중량을 크게 줄일 수 있습니다.
외국 동료들의 경험과 우리 자신의 연구 결과에 따르면, 연속적인 (바둑판 식 배열) 레이아웃의 패널은 최소한의 무게 특성을 가지고 있음을 나타냅니다. 이 기술 솔루션은 장갑 무기 및 장비 (장갑 차량)의 많은 유명한 모델에 사용되었으며 Medved 및 Typhoon 가족의 차량을 보호하는 데 사용되었습니다. 가정용 평행 평판 ( "Medved"자동차 캐빈의 세부 사항)을 기준으로 조립 된 6 등급 장갑 패널의 무게는 모 놀리 식 강철 갑옷 (72 킬로그램 - 힘 / 평방 미터)보다 훨씬 가벼우 며 가장 잘 분리 된 것보다 다소 가벼운 평방 미터당 126 킬로그램 - 강철 장갑 구조 (78 - 102).
관절과 동료를 보호하는 문제가 있기 때문에 특정 유형의 장갑차 및 자동차 장비 (AT)에서 항상 실현 가능한 대형 예약 구역이있는 경우 세라믹 패널 설치의 효과가 달성 될 수 있음이 밝혀졌습니다. 평평한 세라믹 판의 보호 특성은 인접한 요소의 모서리 조인트 근처의 접합부 근처에서 다소 줄어들 기 때문에 연속 레이아웃 패널을 조립하는 추가 기술 문제는 필요한 영역에서 국부적으로 강화됩니다.
무엇을 해야할까요?
장갑차 운반선의 대상과 관련하여 세라믹 외장 요소를 기반으로 한 복합 외장의 특성을보다 개선하는 것은 다음과 같은 주요 영역에서 수행되어야한다.
도자기의 품질 향상. 지난 2 ~ 3 년간 철강 연구소는 기갑 된 도자기의 품질을 개발하고 향상시키는 측면에서 러시아의 OJSC NEVZ-Soyuz, CJSC Aloks, LLC Virial의 장갑 도자기 제조업체와 긴밀하게 협력 해 왔습니다. 함께 우리는 품질을 크게 향상시키고 실질적으로 서양 디자인 수준으로 끌어 올렸습니다.
합리적인 설계 솔루션 개발. 이미 언급했듯이, 세라믹 타일 집합은 탄도 특성이 감소 된 관절 근처에 특수 구역을 가지고 있습니다. 패널의 속성을 맞추기 위해 "프로파일"갑옷의 디자인이 개발되었습니다. 이 패널은 자동차 "Punisher"에 설치되어 예비 테스트를 통과했습니다. 6 패널 클래스의 가중치는 평방 미터당 60 킬로그램 - 포스입니다. 또한, 클래스 45 패널에 대해 평방 미터당 6 킬로그램 - 힘의 중량을 갖는 UHMWPE 및 아라미드 기질을 갖는 강옥 (corundum) 기반 구조물이 개발되었다. 그러나 AT 및 BTWT 물체에서 이러한 패널을 사용하는 것은 추가 요구 사항 (예 : 폭발 장치의 측면 발파에 대한 저항)으로 인해 제한됩니다.
BMP 및 BTR 유형의 장갑차의 경우 화재 영향이 증가하여 "지속적인 예약"원칙에 따라 조립 된 세라믹 패널을 제공 할 수있는 병변의 최대 밀도가 불충분 할 수 있습니다. 이 문제에 대한 해결책은 파괴 수단에 비례하여 16 진수 또는 원통형 요소로 만들어진 별도의 세라믹 어셈블리를 사용할 때만 가능합니다. 이산 배치는 복합 외장 패널의 최대 생존 가능성을 보장합니다. 피해의 궁극적 인 밀도는 금속 외장 구조의 비슷한 매개 변수에 가깝습니다.
그러나 알루미늄 또는 강철 갑옷 판 형태의 받침대가있는 개별 세라믹 외장재 조성물의 중량 특성은 실체 배치의 세라믹 패널과 동일한 매개 변수보다 5 ~ 10 % 높습니다. 이산 세라믹 패널의 장점은 기판에 접착제를 붙일 필요가 없다는 것입니다. 이 외장 패널은 BRDM-3 및 BMD-4의 프로토 타입에 설치 및 테스트됩니다. 현재 이러한 패널은 ROC "Typhoon", "Boomerang"의 틀에서 사용됩니다.
해외 저렴
Steel Research Institute에서 연구 한 결과, 텅스텐 합금을 기반으로 한 파괴 수단에 대한 보호는 비 전통적인 설계 솔루션을 필요로합니다. 이 경우 중요한 효과는 실리콘 카바이드의 원소를 사용하는 경우에만 발생합니다. 따라서 거주 허가의 핵심을 가진 소형 구경 자동 건의 부경 껍질에 대한 보호에 반동 실리콘 카바이드의 세라믹 블록을 사용하면 25 - 30 퍼센트로 장벽의 무게를 줄일 수 있습니다.
도자기를 사용하는 것은 유망하지만, 갑옷 보호의 효과를 높이기위한 보편적 인 수단이 아니며 고객의 모든 요구 사항을 고려합니다.
장갑차의 최신 보호 기능은 장갑 구조물 개발자에게 엄격한 조건을 요구하며, 각 경우 특정 OCD에 대한 고객의 특정 요구 사항에 중점을 두어야합니다. 동시에, 주어진 문제를 해결하기 위해서는 넓은 범위의 보호 구조가 요구되며, 이는 조성에서 가장 넓은 범위의 재료 및 기하 구조를 갖는 세라믹 요소를 사용할 수있는 가능성을 제공합니다. 기갑 된 도자기의 국내 대량 생산의 지연을 고려할 때, 확실한 목표 금융 투자를 필요로하는이 방향으로의 기술적 돌파가 이루어져야합니다.
다른 제조 업체의 세라믹 외장 요소 비용을 비교할 때 다음과 같은 추세가 있습니다 : 해외에서는 10에서 20에 이르는 17 미국 달러 (중국)에서 35 (독일 - Barat, 이탈리아 - Bitossi)까지 러시아의 평균 품질 범위의 커런덤 가격이 적용됩니다. 우리나라의 카바이드 실리콘 세라믹 외장 요소의 연속 생산은 킬로그램 당 150 - 180 US 달러의 가격으로 St. Petersburg (Virial LLC)에서만 가능합니다. 서양에서는 비슷한 품질의 제품이 100 - 150 달러로 제공됩니다. 주문량이 증가하면 국내 장갑 도자기의 가격을 수용 가능한 수준으로 낮출 수 있다는 것이 명백합니다.
그래서 분명히
1. PPE 및 경 장갑 차량을위한 세라믹 갑옷은 절대적인 만병 통치약이 아니지만 그럼에도 불구하고 현대 및 미래의 보호에있어서의 점유율은 여전히 중요합니다.
2. 국내 산업에 필수적인 군사 장비의 보호에 필요한 갑옷 도자기의 효과적인 실제 적응과 함께 세계 최고의 제조업체와 비교할 수없는 높은 특성을 지닌 다양한 도자기를 얻으려면 다양한 크기와 형상의 생산이 필요합니다.
3. 우리는 세라믹 재료의 탄도 저항을 더 높이고 여러 번의 히트로 생존 가능성을 높이기 위해 새로운 R & D를 설정해야합니다.
4. 국내 도자기 산업의 복원 속도는 새로 개발 된 전투 플랫폼을 기반으로하는 차세대 군 장비 주문 상태에서 2015의 예상되는 증가로 인해 최대 가속을 제공해야합니다.
5. 서양 제조업체와의 성공적인 경쟁을위한 전제 조건은 출력의 급격한 증가와 함께 도자기 가격을 허용 수준까지 낮추는 것입니다.
6. 도자기 생산을위한 연구 및 생산 시설의 대규모 개발을위한 국가 대상 프로그램을 채택 할 시급한 필요성이 있습니다.
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