ДЛЯ ВЕДЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ВОЕННЫХ ДЕЙСТВИЙ КОНСТРУКЦИИ МАШИН ПРИДАЕТСЯ ФОРМА, ОТВЕЧАЮЩАЯ ПРОБЛЕМАМ МИННОЙ ВОЙНЫ

Р. М. Огоркевич

Угрозе использования новой минной технологии и самодельных взрывных устройств  разработчики противопоставляют ряд новых конструкций боевых машин и направлений их модернизации. Р. М. Огоркевич прослеживает это развитие.

Для сохранения уровня боевой эффективности танков и других бронированных машин разработчикам много раз приходилось приспосабливаться к изменениям, встречающимся в рассматриваемой угрозе. Одна такая реакция была осуществлена в 80-е годы, когда гомогенная стальная броня не могла обеспечить полной защиты танков и для обеспечения их живучести в условиях растущей угрозы со стороны противотанковых управляемых ракет и других кумулятивных средств была внедрена реактивная - многослойная броня того или иного типа.

Другой пример такой ситуации можно видеть в разнообразных мерах, принимаемых для того, чтобы сделать танки и другие бронированные машины более защищенными от мин и самодельных взрывных устройств (IED), использование которых постоянно росло с 70-х годов.

В принципе угроза использования мин против танков не является новой. Однако даже во второй половине второй мировой войны, когда мины начали использовать в большом масштабе, они оказывали мало влияния на конструкцию танков. Одной причиной этого было то, что политика боевого использования танков того времени заключалась в том, чтобы исключить воздействие мин на танки путем расчистки проходов для них через минные поля, а не повышать их противоминную стойкость. Другой причиной было то, что тип мин того времени ограничивался фугасным действием с контактными или «нажимного действия» взрывателями, которые взрывались только во время наезда гусениц танка на них. В результате повреждение, вызванное минами, наносилось главным образом ходовой части и в отдельных случаях могло быть относительно быстро отремонтировано, особенно на танках с наружно расположенной подвеской. Действительно, во время самой последней «обычной» войны, арабо - израильской войны Yom Kippur 1973 года, когда около 10 процентов повреждений израильских танков было вызвано минами, около половины поврежденных танков были снова на ходу через 24 часа.

Такие соображения определили конструкцию большинства бронированных машин, которые используются в настоящее время. Однако с началом асимметричных боевых действий положение радикально изменялось. В настоящее время мины начали закладывать не для создания препятствий продвижению танковых формирований, а для устройства засады и уничтожения отдельных машин. Конструкция мин также изменилась, появились рычажные и магнитные неконтактные взрыватели, в дополнение к контактным взрывателям появились дистанционно управляемые, так что они взрываются не только под колесами или гусеницами машин, но и под их днищами, что делает их значительно более опасными. В то же время асимметричные конфликты предусматривают использование значительно большего количества легких бронированных машин, которые являются менее прочными и, следовательно, в своей основе более уязвимыми для мин, чем танки. Более того, угроза мин значительно возросла в результате разработки и использования мин с кумулятивными зарядами и с ударными ядрами (EFP).

Несмотря на все эти разработки фугасные мины и подземные взрывные заряды, которые являются их самодельным эквивалентом, остаются самой широко распространенной угрозой. Чтобы оценить опасность угрозы, Германия и Соединенные Штаты провели инспектирование промышленного производства фугасных мин разной массы. Инспекция показала, что 95 % производимых мин имеют массу менее 10 кг , а из этого количества около половины имеют массу от 6 до 8 кг .

Угроза фугасных мин

НАТО также классифицировало опасность угрозы фугасных мин для бронированных машин в терминах ряда уровней стойкости, соответствующих взрывам разных масс тротила (TNT) под колесами или гусеницами, или под корпусами машин, и свело их в таблицу в своих документах STANAG 4569. Высшим уровнем стойкости является уровень 4, который соответствует защите от взрыва 10 кг тротила.

Таблица – Уровни защиты от мин НАТО (STANAG 4569)

Инспектирование промышленно производимых мин и стандарт STANAG 4569 могут привести к выводу, что самой опасной угрозой, встречающейся бронированным машинам, является взрыв около 10 кг тротила. На самом деле мины, изготавливаемые повстанцами путем закапывания взрывных зарядов в землю, могут быть значительно более мощными. Наиболее вероятно, что верхний предел массы широко используемых фугасных мин составляет  не 10 кг , а около 20 кг , что приблизительно является максимальной массой, которую террорист или повстанец может перенести на любое расстояние.

Абсолютного предела массы подземных зарядов, конечно, не существует, в некоторых случаях использовалось значительно больше 20 кг взрывчатого вещества с разрушающим воздействием даже на самые тяжелобронированные танки в мире. Например, на границе Gaza Strip в феврале 2002 года израильский танк Merkava Mk3 наехал на подземный заряд взрывчатого вещества массой 100 кг , который был детонирован дистанционным управлением. Этот взрыв разрушил 61-т танк и убил трех членов экипажа, несмотря на то, что Merkava Mk3 является одним из лучших танков по бронированию. С тех пор танки Merkava  были оснащены дополнительной толстой броней днища и во время войны 2006 года в Ливане один из последних танков Merkava Mk4 выдержал взрыв подземного заряда массой 150 кг , однако при этом погиб один из членов экипажа и были ранены два других.

Рисунок 1 – Теоретический чертеж показывает последствия взрыва мины:

 вверху зигзаги представляют волны напряжения, проходящие через элементы корпуса; в середине показана деформация днища корпуса; внизу

представлено поднятие взрывом всей машины.

К счастью, такие заряды и другие более мощные, которые не смог бы выдержать ни один когда-либо разработанный танк, не являются широко распространенными. С другой стороны, значительно более легким минам и подземным зарядам, которые обычно используются, можно противодействовать рядом конструктивных способов.

Что можно сделать для снижения воздействия взрыва мин на машины и их обитателей? Лучше всего на это указывает практическое исследование воздействия взрыва мины на конструкцию. Прежде всего взрыв создает ударную волну, которая распространяется по воздуху с очень высокой скоростью и наносит удар по машине примерно за 100 микросекунд, вызывая повышенное давление на нее. За фронтом ударной волны следуют расширяющаяся волна продуктов взрыва и воздуха, движущаяся за ним, что создает взрывной ветер, который приводит к динамическому давлению на машину. Давление увеличивается выбросом почвы при взрыве, когда мины закопаны в землю.

 Воздействие ударной волны создает волны напряжения в элементах корпуса машины, которые могут иметь очень высокие максимальные значения в плитах днища, так как они обычно расположены ближе всего к разрывающейся мине. Однако максимальные значения круто снижаются, когда волны напряжения распространяются через борта корпуса и на его крышу. Следовательно, их воздействие на экипаж может быть значительно уменьшено за счет подъема сидений экипажа над полом, на котором они традиционно крепятся, и крепления их к бортам корпуса или, еще лучше, к его крыше.

Рисунок 2 – Расположение сидений в германской боевой машине пехоты Marder изменено, чтобы уменьшить уязвимость экипажа от взрывов мин.

Эта важная модификация была осуществлена российскими разработчиками в танках Т-72М1, Т-80 и Т-90, в которых сиденье механика-водителя было подвешено к крыше и был создан значительный промежуток между низом сиденья и днищем. Российскому примеру в настоящее время обычно следуют во вновь разрабатываемых бронированных машинах, в результате сиденья их экипажей подвешены к крышам корпусов или, по крайней мере, крепятся к их бортам.

Поднятие сидений экипажа над полом устраняет также риск нанесения удара плитами днища, которые могут выгибаться внутрь под динамическим давлением взрыва. Чтобы избежать риска травмы ног, ноги членов экипажа не должны упираться в плиты пола, а должны располагаться на установленных по бокам сиденья упоров для ног или на элементах внутреннего пола, размещенных отделено от плиты днища.

Хорошим примером того, что может быть сделано на имеющихся машинах для ослабления распространения волн напряжения и для исключения опасности для экипажа, создаваемой динамической деформацией пола, является модернизация германской боевой машины пехоты Marder, первоначально разработанной фирмой Henschel (в настоящее время это фирма Krauss-Maffei Wegmann). Модернизация заключается в замене обычных обращенных внутрь сидений экипажа сиденьями, обращенными наружу (к бортам), подвешенными к крыше и удаленными от пола, и дополнением установленных сбоку упоров для ног, которые удерживают ноги членов экипажа на расстоянии от пола.

Альтернативный метод иллюстрирует расположение, принятое фирмой Mowag в ее бронетранспортере (8х8) Piranha IV, которое предусматривает установку внутреннего пола отделенного от нижнего броневого листа корпуса и заполнение пространства между ними материалом, поглощающим энергию. В машине Piranha IVтакже используются подвешенные сиденья экипажа и убирающиеся, расположенные на некотором расстоянии от пола упоры для ног.

Рисунок 3 – Поперечный разрез машины Piranha IV фирмы Mowag,

показывающий двойное днище, принятое для исключения воздействия

 на экипаж выгибания днища под действием ударной волны от взрыва мины.

Последним примером отсоединения сидений экипажа от пола и подвешивания их к крыше корпуса является система, разработанная в Германии фирмой Autoflug. В этом случае отсутствуют жесткие соединения любого типа между сиденьями экипажа и корпусом. Вместо этого сиденья крепятся к корпусу текстильными ремнями, четыре ремня крепятся к крыше и три ремня к полу в случае сиденья водителя. Сиденья такого типа приняты в новой германской боевой машине пехоты Puma и модифицированы в некоторых канадских машинах.

Рисунок 4 – Сиденье водителя фирмы Autoflug, крепящееся на семи

текстильных ремнях, которые исключают жесткое соединение

 его с конструкцией машины.

До некоторой степени проблемы, связанные с выпучиванием плит днища, могут быть устранены или, по крайней мере, сведены до минимума простым увеличением жесткости плит. Это делалось рядом способов, самым простым является замена обычных плоских плит плитами, изогнутыми в продольном направлении для образования неглубокого «V». Первоначально это было сделано в танках Chieftain Великобритании и затем в танке Challenger и израильском танке Merkava. Другой метод был принят в российских танках Т-55АМ и Т-62, в которых на рабочем месте механика-водителя была вставлена увеличивающая жесткость опора между полом и крышей корпуса. Подобный эффект был достигнут в танках М1Abrams США, в которых перегородка между рабочим местом водителя и топливными баками на другой стороне соединяет пол с крышей корпуса.

Рисунок 5 – Танк Merkava Mk 4 с днищем, изогнутым  для образования

неглубокого «V» для придания ему жесткости.

Поглощение ударной волны

Совершенно другая компоновка была разработана фирмой Giat (теперь это фирма Nexter) для боевой машины пехоты VBCI (8х8), которая в настоящее время поступает на вооружение французских сухопутных войск. Она заключается в размещении под корпусом съемных модулей, предназначенных поглощать ударную волну взрыва мины и, следовательно, защищать пол корпуса.

Рисунок 6 – Энергопоглощающий модуль, принятый для защиты днища

 французской боевой машины пехоты VBCI.

Самым простым способом уменьшения или устранения деформации плит днища является установка под ними стальных броневых плит, как делалось ранее в нескольких случаях во время войны во Вьетнаме. При достаточной толщине такая дополнительная броня может быть эффективной, но там, где используются относительно тяжелые подземные заряды, могут потребоваться дополнительные плиты толщиной 75- 80 мм , а это вызывает серьезные недостатки в отношении массы, которые могут выдержать только танки и танкоподобные машины.

Сравнительно мало может быть сделано для имеющихся машин, чтобы уменьшить подъемную силу, создаваемую взрывной волной и выбросом почвы, которые действуют на них и которые имеют тенденцию поднимать и опрокидывать их. Тенденция вызывать опрокидывание зависит, конечно, от массы машины и относительной силы взрывной волны, но она зависит также от ряда других факторов, некоторые из которых можно учитывать при разработке машин. В частности, подъемная сила, действующая на машину, является не только функцией взрывной волны, но и функцией проекции площади днища и коэффициента лобового сопротивления распространению этой волны, который может быть сведен до минимума, если машина имеет «обтекаемую» форму с V-образным днищем корпуса и без спонсонов, ниш колес и других «уловителей ударной волны».

Рисунок 7 – Демонстрация отклонения ударной волны

V-образным днищем корпуса машины.

Чего можно достичь конструкцией корпуса бронированных машин с целью повышения защищенности от мин было продемонстрировано машинами, разработанными в Южной Африке в 1980-е годы, и, особенно, колесным бронетранспортером Casspir. Экипаж этой машины может выдержать взрыв трех штабелированных противотанковых мин, или 21 кг тротила под одним любым из ее четырех колес, или взрыв 14 кг тротила под ее корпусом несмотря на относительно малую массу (11 т) машины.

Рисунок 8 – Чертежи видов с торца защищенной от мин машины Casspir,

которые иллюстрируют характеристики ее противоминной стойкости.

Однако некоторые особенности машины Casspir не пригодны для менее специализированных бронированных машин. Они включают высокий силуэт, который несмотря на его преимущество, позволяющее корпусу быть высоко над землей, и острому 90-градусному V-образному, отклоняющему ударную волну днищу корпуса, ставит под угрозу обстрела видимый профиль машины. Тем не менее, за образцом машины Casspir последовали, в большей или меньшей степени, многие позже разработанные бронированные машины, и его характеристики (требования) показывают, на что следует нацеливаться для снижения уязвимости машин от фугасных мин и подземных взрывных зарядов. К этим требованиям относятся:

• цельный монококовый корпус;

• минимальное количество сварных соединений на корпусе;

• V-образное или усеченно V-образное днище корпуса;

• размещение экипажа на расстоянии от блоков колес;

• самый большой возможный клиренс;

• ширина корпуса в пределах колеи;

• отсутствие спонсонов и ниш колес.

Уменьшение ширины корпуса вместе с обеспечением V-образной формы днища корпуса и устранением спонсонов и ниш колес может значительно уменьшить подъемную силу, действующую на машину и, следовательно, вероятность ее опрокидывания. За это приходится заплатить дорогой ценой в отношении уменьшения внутреннего пространства для размещения экипажа и оборудования, но это может быть возмещено использованием наружных контейнеров, которые могут быть отделены (оторваны) в случае разрыва мины, как это сделано на четырехколесных бронетранспортерах Mamba и RG-31 в Южной Африке.

Сохранение вертикального положения

Что бы ни делалось для предотвращения опрокидывания, риск перевертывания машины на борт или даже опрокидывания нельзя исключить. Поэтому необходимо, чтобы экипаж был закреплен на своих сиденьях, предпочтительно пятиточечным ременным креплением, и имел на головах шлемы. Желательно также, чтобы подголовники сидений обеспечивали ограничение бокового перемещения головы, что было сделано среди прочего для сидений, разработанных фирмой Iveco, четырехколесного транспортера LMV. Интересной практической особенностью сидений машины LMV является то, что они не только подвешены на расстоянии от пола, но также предотвращают размещение вещей под ними, что свело бы к нулю преимущество промежутка между сиденьем и полом.

Рисунок 9 – Подвесное сиденье, разработанное фирмой Iveco для колесного транспортера LMV, которое включает пятиточечное ременное крепление

десантника, ограничение бокового перемещения его головы и

исключает  хранение вещей под ним.

Кроме обеспечения защиты членам экипажа в их сиденьях, необходимо закреплять предметы имущества (такие как карандаши и даже бутылки с жидкостью), которые, если оставить их незакрепленными, могут стать смертоносными, когда разбрасываются взрывом мины.

Придание формы для противостояния новым угрозам

Другие конструктивные проблемы защиты выдвигают мины с кумулятивными зарядами и мины с плоскими зарядами, которые создают ударные ядра (EFP), или их самодельные эквиваленты. Из этих двух видов кумулятивные мины не столь широко распространены, хотя являются эффективным средством пробития брони. Частично это можно приписать тому факту, что для полной их эффективности, они должны быть точно, а следовательно, промышленно изготовлены, а не быть самодельными, и их подрыв должен осуществляться на надлежащем расстоянии от целей. Например, кумулятивная боевая часть гранаты РПГ-7 может пробивать стальную броню толщиной около 320 мм при детонировании на расстоянии 0,3 м от нее, но ее пробивная способность становится ничтожной, когда расстояние взрыва увеличивается свыше 1 м . Точно изготовленные кумулятивные заряды могут пробивать значительно более толстую броню относительно их размера, чем гранаты РПГ-7, но их пробивная способность также уменьшается с увеличением расстояния от точки подрыва до поверхности брони, и до настоящего времени их использование в асимметричных конфликтах было ограниченным.

Несколько кумулятивных мин было самодельно изготовлено из боевых частей гранат РПГ-7, но последние были более эффективными как средства поражения прямого наведения, хотя частичное решение противодействия такому их использованию было найдено путем установки решетчатой брони, которая снижает их эффективность примерно на 60 %. Решетчатая броня обеспечивает также преимущество, будучи относительно легкой, ее поверхностная плотность составляет около 40 кг/м² . Тем не менее еще более легкий эквивалент был недавно разработан в Швейцарии фирмой Ruag в форме высокопрочной стальной проволочной сетки LASSO (система легкой брони для защиты от кумулятивных средств поражения), которая имеет поверхностную плотность всего 15-20 кг/м² и, более того, ее эффективность не уменьшается в зависимости от угла подлета гранаты подобно такому эффекту, присущему решетчатой или стержневой броне. Однако более полная защита от гранат РПГ-7 может быть обеспечена только гибридной взрывной реактивной броней, такой как L-VAS, разработанная израильской фирмой Israel Military Industries (IMI), которая неизбежно тяжелее решетчатой, имея поверхностную плотность 250 кг/м².

В противоположность обычным кумулятивным зарядам с медными бронирующими покрытиями заряда, имеющими угол конусности 80° или 90°, которые могут пробивать отверстие в стальной броне толщиной до 8 раз больше их  диаметра (или примерно в четыре раза большее в случае РПГ-7), заряды с плоскими бронирующими покрытиями могут пробивать отверстие, равное их диаметру. Их пробивная способность, однако, не уменьшается на значительном расстоянии их размещения от целей, что делает их приемлемыми для внедорожных мин, когда расстояние между ними и их целями может значительно меняться. В результате плоские кумулятивные заряды стали популярными у террористов и повстанцев как боевое средство засад на обочинах дорог.

Кроме того, что их эффективность не зависит от расстояния от точки подрыва до поверхности брони, плоские кумулятивные заряды являются также менее чувствительными к качеству их производства, чем обычные кумулятивные заряды, что делает более легким их самодельное изготовление. Пробивная способность самодельных плоских кумулятивных зарядов все же меньше, чем пробивная способность таких зарядов, произведенных промышленностью. Но тем не менее заряд, самодельно изготовленный путем наполнения пластиковой трубки диаметром 100 мм взрывчатым веществом и закрытия ее медным диском, может пробить стальную броню толщиной около 50 мм с расстояния 10 или даже 50 м .

Пробивная способность такого порядка подразумевает, что даже сравнительно небольшие плоские заряды или заряды с ударными ядрами (EFP) могут пробивать плиты днища танков, которые обычно имеют толщину 15- 20 мм , если она не увеличивается дополнительной броней. Они легко могут пробивать броню днища легких бронированных машин, толщина которой в некоторых случаях составляет лишь 5 мм . Они могут также пробивать борта большинства бронированных машин, если они не оснащены дополнительной броней.

В отличие от обычных кумулятивных зарядов, плоские кумулятивные заряды пробивают не посредством образования длинных тонких струй меди с максимальной скоростью до 8000 м/с, а выбрасывая медные сердечники, перемещающиеся со скоростью около 2000 м/с, которые действуют скорее как сплошной бронебойный снаряд. Следовательно, они не могут быть разрушены тонкими слоями реактивной брони, которые разбивают длинные струи меди. Следовательно, машины должны быть защищены от них другим типом брони.

Рисунок 10 – Экспериментальный бронетранспортер Krokodil (6х6),

 разработанный в Южной Африке, который имеет под корпусом

и на бортах броню, защищающую от ударных ядер (EFP).

Первый образец такой брони был разработан в 90-е годы южноафриканской фирмой Sauth African Mechem в ответ на использование в то время на Балканах югославских мин TMRP-6, которые могли пробивать броню толщиной около 40 мм – достаточно, чтобы пробить стандартную броню днища любой машины. Броня, разработанная фирмой Mechem, состояла из композитной стальной – керамической  плиты,  которая  имела  поверхностную плотность 305 кг/м², и устанавливалась под корпусом четырехколесного бронетранспортера Mamba. Впоследствии подобный тип брони был установлен под корпусом и на бортах экспериментального бронетранспортера Krokodil (6х6), созданного в Южной Африке, масса которого 26 т и который может выдержать взрыв 15 кг тротила под одним из  его колес или под корпусом.

Рисунок 11 – Опытный образец колесного бронетранспортера Wildcat,

созданного фирмой IMI, который включает гибридную броню Iron Wall

фирмы IMI, разработанную для защиты от ударных ядер (EFP).

С тех пор для защиты от плоских кумулятивных мин и зарядов или мин и зарядов с ударными ядрами разработаны другие типы брони. Одним из них является броня Iron Wall (железная стена), показанная в прошлом году фирмой IMI, которая, по заявлениям, является эффективной для защиты от «средних» зарядов с ударными ядрами. Броня Iron Wall является гибридной броней, включающей композиционные материалы, а также металлические компоненты, и имеет поверхностную плотность 200-230 кг/м² , что делает ее совместимой с относительно легкими машинами. Защита машин от больших зарядов с ударными ядрами требует использования более тяжелой брони, и фирма IMI недавно показала такую разработку.

Названная  Breakwater  эта  броня  имеет  поверхностную  плотность      430-450 кг/м² . Она реактивного типа и эффективна не только для защиты от больших зарядов с ударными ядрами, но и от кумулятивных зарядов реактивных гранат.

R M Ogorkiewicz

Shaping up for the flight: vehicle design responses to challenge of mine warfare

Jane’s International Defence Review,  April 2009,  vol.  42

Материалы по текме:
ЗАЩИТА БОЕВЫХ МАШИН СУХОПУТНЫХ ВОЙСК ОТ МИН
ПРОТИВОМИННАЯ ЗАЩИТА
ВОЗДЕЙСТВИЕ МИН НА БМП И БТР
(Вестник бронетанковой техники, № 4, 1984)
ЗАЩИТА ВОДИТЕЛЯ ОТ ПРОТИВОТАНКОВОЙ МИНЫ
(Вестник бронетанковой техники. №3, 1983)