השתקפויות על פלדה ושריון מרוכב
פלדת שריון מחוררת של IMPAS של MTL מציעה רמות הגנה מוגברות לכלי רכב קלים
חידושים בטכנולוגיית החומרים מובילים לשיפורים משמעותיים ברמות ההגנה על הרכב. שקול כמה הצעות עבור פלדה ושריון מרוכב.
התפתחויות טכנולוגיות בייצור פלדה ושריון מרוכב בשנים האחרונות אפשרו לחברות להציע מערכות קלות, זולות ויעילות יותר להגנה על כלי רכב וכוח אדם.
תיאטרוני המבצעים העיראקים והאפגניים, שבהם היה ביקוש לפתרונות מתקדמים יותר, תרמו להתקדמות משמעותית בתחום זה. נכון לעכשיו, הסכסוכים הללו קרובים לסיומם, התעשייה, מנצלת את ה"הפסקה", משקיעה באופן פעיל בתעשייה זו ומשתמשת בפיתוחים האחרונים בחומרים ובבנייה כדי להציע את מוצריה לשווקים זרים.
באופן מסורתי, פלדה וחומרים מרוכבים תפסו עמדות שונות בתחום המיגון מבחינת עלות, יכולות וישימות בכלי רכב שונים. אך כעת קווי המתאר מתחילים להיטשטש, מוצרי פלדה בעלי חוזק גבוה הופכים קלים יותר וכך נכנסים לשוק המכונות הקלות יותר, וחומרים מרוכבים בעלי מאפיינים מרובי פגיעות (יכולת לעמוד במספר פגיעות) הופכים לזולים יותר ונכנסים לשוק המכונות הכבדות יותר. . תהליך זה היה תוצאה של השקעה מתמדת בטכנולוגיות בשני התחומים הללו.
מליטה מרוכבת
מהנדס מערכות שריון מוביל ב- Morgan Advanced Materials אנתוני מורן אמר בראיון כי החומרים העיקריים לחומרים מרוכבים הם פיברגלס, סיבי ארמיד ופוליאתילן במשקל מולקולרי נמוך בשילוב עם קלסרים שונים.
"הם משולבים למטריצת פלסטיק, כמובן, יש הרבה מותגים של חומרים כאלה בשוק", אמר. "אנחנו משלבים אותם עם טכניקות ייצור חדשניות כדי למזער את המשקל של מערכות ההגנה על הרכב והאנשים שלנו."
מורן נקראת יציקת אוטוקלאב, יציקת דחיסה ישירה ותהליכי יציקה ללא חיטוי גמישים מבחינה טכנולוגית, המאפשרים ליצור חומרים עם התכונות הטובות ביותר ומשקל מינימלי.
"באופן מסורתי אתה צריך קוביות יקרות ומכבשים חזקים מאוד, אנחנו נוטים להשתמש בטכנולוגיות חיטוי או לא חיטוי עם חומרים בעלות נמוכה יותר כדי להציע ביצועים דומים בעלות נמוכה יותר."
עם זאת, ספקי חומרים פיתחו גם דרגות זולות יחסית כדי לאפשר שימוש בפוליאתילן, שתמיד היה חומר יקר מאוד. חומרים חדשים בתוספת טכנולוגיות הייצור שלהם פותחות את השוק. חומרים חדשים עשויים בהחלט למצוא יישום נרחב בכלי רכב צבאיים, למשל, בייצור ספינות אנטי-פיצול בעלות צורה מורכבת.
חומרים מרוכבים משמשים בעיקר כאשר המסה היא הנושא העיקרי. מורן בהזדמנות זו ציין שכאשר מחליפים פלדה בקומפוזיט, ניתן לקוות להפחתת המסה בכמחצית. "ברכב 4X4 סטנדרטי, נוכל לחסוך טון אחד, אם לא שניים, על ידי מעבר מפלדה לחומר מרוכב בייצור של מרכב סטנדרטי לרכב."
בראדלי BMP בעיראק עם יחידות הגנה דינמיות של רפאל מותקנות
קפסולות משוריינות להישרדות
מאז ספטמבר 2013, Morgan Advanced Materials משתפת פעולה עם Tata Motors כחלק מהתוכנית ההודית לרכב רב-תכליתי משוריינת קלה (LAMV), עבורה היא מפתחת קפסולת צוות משוריינת העשויה מחומר מרוכב. אב הטיפוס הראשון הוצג ב-Defexpo 2014, והחברה ממשיכה לשכלל את המכונה הזו כדי להתחיל בייצור המוני שלה.
ערכת הגנת השריון הראשונה כבר הופקה ו-Tata משתמש בה בבדיקות מקדימות בהודו. עם זאת, מערכת הדרישות של ממשלת הודו השתנתה.
"יהיה שלב פיתוח נוסף שבו נעצב מעט מחדש את העיצוב כדי לעמוד במפרטים בביטחון", אמר מורן. "לפני זה, זו הייתה רק דגימת הדגמה לבדיקת הטכנולוגיה, ועכשיו נבדוק אותה מול כל סט הדרישות, לא רק ביצועים בליסטיים, אלא גם נערוך בדיקות להשפעות של תנאים חיצוניים, כמו שריפה, רעילות עשן וסביבות קורוזיביות".
"זהו תחום שבו אנו משלבים טכנולוגיות דפוס מרוכבים שפותחו בבריטניה עם כמה מטכניקות המעטפת הקרמיות החדשות כדי להשיג את אותם ביצועים מרובים כמו מארז פלדה, אך במחצית המשקל. אנו מקווים להתכונן לבקשה מלאה לדרישות הודיות ב-2016."
עוד פלדה?
גם בתחום הפלדות המשוריינות התעשייה לא עומדת במקום ומתקדמת בצעדי ענק.
ריק מילן, ראש הפיתוח העסקי ב-MTL, אמר כי פיתוח תהליכים לייצור פלדות בעלות חוזק גבוה במיוחד עם קשיות של 600 או 700 ברינל איפשר לספק הגנה במשקל נמוך יותר. הוא הוסיף כי מפעלי פלדה בדרך כלל לא מעודדים ייצור של סגסוגות בעלות קשיות זו, אך MTL השקיעה בידע כדי ליצור מוצרים שלוקחים שריון פלדה לשלב הבא.
"המחקר והפיתוח שעשינו בשלוש או ארבע השנים האחרונות כללו גם בדיקות כדי לראות מה קורה כאשר מוצר מכופף, כדי לגלות את סיבת הכשל, ולהבין איזו השפעה יש לתהליך הכיפוף על הבליסטית של החלק. מאפיינים, איך הוא משתנה. מאפיינים החל משטוח לגמיש ומעובד. בנוסף, אסור לשכוח הטבעה, יש צורך בהשקעה בכלי עבודה כדי להטביע את החלקים המורכבים הללו למוצר סופי בעל חוזק גבוה".
"אנחנו קונים יריעות שטוחות ממפעל הפלדה, בין אם זה 600 Brinell או Armox Advance או בדרגה דומה, ומעבדים אותה בבית. אחר כך חותכים אותו בלייזר ובסילון מים, מכופפים אותו על בלם, ואז מכינים אותו, אולי קודחים אותו, משחילים ומרתכים אותו למכלול אחד".
Milne אמר כי על ידי פיתוח מוצרים קלים באמצעות Armox Advance, ניתן להשיג חיסכון במשקל של 40% עם אותה רמת הגנה הניתנת באופן מסורתי על ידי שריון הומוגני או 500 Brinell, הכל באותה עלות.
"יש לזכור שכאשר אתה חוסך 40% לטון, אתה מקבל הפחתה של 40% במסה באותו מחיר לטון, כלומר המחיר שלך עבור החלק או המכלול הקל הזה לא יהיה שונה מדי מהמחיר שאתה משלם לשריון עם קשיות 500 ברינל. במקרה זה, אתה מקבל קופה גדולה, המורכבת מהפחתת המשקל ב-40%".
פיגור
ככל שרמות האיום עולות, שריון 500 HB המסורתי מתחיל לפגר כאשר לקוחות מחפשים יותר הגנה במשקל ובעלות מופחתת. מתן אותה רמת הגנה תוך שימוש בפלדות חזקות וקלות יותר פותח הזדמנויות חדשות לפלדה בשוק השריון שלא היו לה בעבר.
תיאורטית, המשמעות היא יותר חלקי פלדת שריון לכלי רכב קלים שהיו עשויים בעבר מחומרים מרוכבים. מצד שני, תוך הפחתת המשקל הכולל של המכונה, הדבר מאפשר שימוש בפלדה זולה יותר ובהתאמה כבדה יותר במקומות אחרים.
Milne מנה כמה תחומי צמיחה עבור עסק זה, בפרט, מארזי פלדה מגנים ומחסומים למערכות אופטו-אלקטרוניות ולכוונות צריח. ישנם גם מקומות מיוחדים בגוף הרכב עצמו, כמו קשתות גלגלים ועמודים, שיכולים להיות עשויים מפלדה משוריינת.
"ראינו בשוק יצרנים מתמחים ביותר המסוגלים לעבד את השריון האולטרה-קשה הזה, כך שהקונה, במקום יריעה בעובי 9 מ"מ, יוכל להשתמש ביריעה בעובי 5 מ"מ להגנה על STANAG ברמה 1. אז יש לך חיסכון טוב במשקל וזה מעניין מאוד את הלקוחות, במיוחד כאשר יש להם תקציבים מוגבלים ואתה מסוגל להציע חומרים דקים יותר כדי להתמודד עם אותה רמת איום. זה עונה על הרבה מהדרישות שלהם, ושוב זכינו לחלק מהעסק כשהצלחנו להשיג זאת".
"כמובן, יש חלקים שאפשר לייצר גם ממתכת וגם מחומרים אחרים שאינם מתכתיים, אבל יחד עם זאת, יש חלקים שאפשר לייצר רק מקרמיקה וחומרים מרוכבים. כעת פתחנו את הדלתות כך שיצרנים גדולים וקטנים יוכלו להיכנס ולבקש חלק מרוכב או קרמי שייעשה ממתכת. ברוב המקרים, אנו אומרים שכן, כעת ניתן לייצר אותו מפלדה משוריינת במגבלות המשקל שלו, בעוד שקודם לכן היה צריך לסרב לו בגלל מגבלות משקל.
לבקשת הלקוח
לפלדה יתרון של גמישות טכנולוגית, שכן ניתן לחתוך אותה לפנלים בכל גודל לפי בקשת הלקוח. כמובן שהלקוח או יצרן הפלדה יכולים לפתח את חלק לוח השריון הנדרש, אבל Milne ציין שאם יש להם את לוח הפלדה במפעל, הם יכולים להתחיל בייצור תוך ימים, תוך מענה מהיר לדרישות דחופות.
ישנה גם חלוקה מסוימת בין יצרני הפלדה, אלו המשתמשים בפרזול קר ואלו המשתמשים בפרזול חם. התהליך הראשון אינו משתמש בחום ליצירת חלקים, הכל מתרחש בטמפרטורת הסביבה, בעוד פרזול חם מחמם את הפלדה לכיפוף או פרופיל.
"זה משהו שתמיד שאלנו," אמרה מילן. "אנשים שמייצרים שריון חם תמיד אומרים שלחום אין השפעה על תכונות השריון או הביצועים הבליסטיים, אבל אנחנו מפקפקים בכך".
"עם יצירה קרה, אין חשיפה לטמפרטורות גבוהות, כלומר אינך משנה את תכונות הפלדה. באזורי היצירה הקרה אתה מפעיל סוגים שונים של לחץ, אבל אנחנו... מבינים את זה ובעזרת המטלורגים ומומחי הכוח שלנו אנחנו מנהלים את זה כך שזה לא ישפיע על התכונות הבליסטיות".
הוא המשיך: "אבל על ידי חימום החומר, אתה משנה את המאפיינים המכניים והבליסטיים, וזו לא הדרך בה אנחנו רוצים ללכת, כי אנחנו יכולים להחליף כמעט הכל בהטבעה קרה. השימוש בשיטה זו בהחלט נותן ללקוחותינו שביעות רצון וביטחון".
האזור היחיד שמילנה מאמינה שניתן להשתמש ברכיבים מחושלים חם הוא במגני חום בכלי רכב אזרחיים כמו הלנד קרוזר, שכן הגיאומטריה של חלקים אלו מתאימה רק לזיוף חם.
MTL מציעה גם עבור מכונות ומבנים הדורשים הגנה המקבילה לרמת STANAG 4, שריון ה-IMPAS המחורר שלו. פתרון הזמנה ציר זה יכול להשתלב בכל פלטפורמה; הסדינים שלו מותקנים בדרך כלל במרחק של 50 מ"מ מגוף המכונה, אך ניתן להתאים אותו לאיומים ספציפיים.
"פתרון זה משפר את ההגנה המקורית של המכונה. אם זה STANAG רמה 1 או 2, אז אתה יכול להעלות את רמת ההגנה מהר מאוד. זה נותן עוד 30-40% חיסכון במשקל בהשוואה לשריון המסורתי. אם יריעה שוקלת 10 ק"ג, אז השריון המחורר שלנו ישקול 6 ק"ג, אז אתה מפחית משקל עוד יותר עם שריון IMPAS".
הוא הוסיף כי החלטה זו הייתה מוצלחת, שכן המסה של השריון החדש דומה למסה של חומרים מרוכבים וקרמיקה, אך הרכיבים "זולים משמעותית". כמו כן, שריון זה קל להוסיף או להסיר במהירות במידת הצורך.
מאפיינים רב השפעה
מילן מאמין שאחד המאפיינים המבוקשים ביותר של שריון מחורר IMPAS, "עדין משמעותית בביצועים על חומרים מרוכבים", הוא יכולתו לעמוד בפני פגיעות מרובות.
מילן מסכים שבאופן מסורתי זו הייתה בעיה עם חומרים מרוכבים, אך יחד עם זאת, הוא מאמין שניתן להתגבר על הכל.
"מההתחלה, אחד החסרונות של מערכות קרמיות הוא המאפיין הרב-מכות שלהן, כאשר הקרמיקה מגינה מפני הקליע הראשון, והשני כבר יכול לעשות חור במטרה", הסביר. "השקענו זמן רב בבדיקת החומרים שבהם אנו משתמשים וכיצד לשלב אותם כדי להשיג מרחקים קרובים ביותר בין פגיעות בחלקי קרמיקה מרוכבים."
"אנחנו משתמשים בתקן AP55 וזה מבחן די קשה של 25 מ"מ בין זוגות פגיעה, שקשה מאוד להשיג עבור מערכת קרמית מסורתית. כמה טכנולוגיות חדשות באמת פורצות את הגבולות של מה שאפשר למערכת מסוג זה".
מורן הוסיפה כי ניתן להוסיף חומרים מרוכבים גם למארזי פלדה, ולכן מורגן מעצבת אלמנטים קרמיים לשילוב עם פלדה.
"אם אתה רוצה להגדיל את יכולות הפלטפורמה, מכיוון שהיא תתפרס לאזור עם רמת איום גבוהה יותר, אז אתה יכול לפתח פלטה קרמית, להבריג אותה לדפנות הרכב, ובכך להגדיל את רמות הגנה עם עלייה קטנה יחסית במסה".
דרך מזרחה
הן בשוקי החומרים המרוכבים והן בשווקי הפלדה חוו עליות דומות בחמש עד עשר השנים האחרונות עקב המבצעים הצבאיים בעיראק ובאפגניסטן, במיוחד בקשר עם פקודות מבצעיות דחופות. עם זאת, היקפי המכירות נמצאים כעת בירידה ושני המגזרים חייבים להתחרות באגרסיביות על שווקים זרים, במיוחד כעת כשהמאפיינים של מוצרים משוריינים הולכים ומתכנסים.
מורן אמר כי עבור מורגן, הטכנולוגיות המרוכבות שפותחו עבור משרד ההגנה הבריטי במהלך הסכסוך האפגני "באמת התקדמו בתחומים רבים".
הוא הוסיף: "הטכנולוגיה פועלת עבור בריטניה ובעלות בריתה, וכרגע אנו מחפשים להשתמש באותה טכנולוגיה בינלאומית ולכן אנו מתמקדים בהרחבת שווקים כמו המזרח התיכון ואסיה תוך המשך שירות לשווקים גדולים יותר בבריטניה ובצפון אמריקה ".
בצפון אמריקה, מורגן פתחה סניף במחוז הקנדי של אונטריו. השוק הזה גדול מאוד, ובעיקר מבוקשים כאן מוצרי שריון מפלדה ואלומיניום.
"אולי זה נובע מהעובדה שמתכת היא חומר מובן ומוכח יותר, בעוד שמאז הופעת החומרים המרוכבים לא צברנו עליהם מספיק נתונים הנחוצים להרבה מהתוכניות שלנו", הסביר מורן.
עם זאת, הוא סבור שכרגע יש "שינוי מצב רוח" באזור צפון אמריקה יחד עם שאר העולם, כאשר יותר ויותר דרישות מועלות למכונות שיש להן מגבלות משקל. מכיוון שהכלים חייבים להיות פרוסים אסטרטגית, הם חייבים לשקול פחות, אבל האיומים נשארים זהים.
"חייבת להיות פשרה", המשיך. – לכן, כאשר רמת האיום עולה על כושר הנשיאה של השלדה וצריך להשתמש בחומרים חדשים, בעיקר שאינם מתכות, חומרים מרוכבים מוצאים שם את הנישה שלהם. פלדה ואלומיניום מוכחים היטב ועבור יישומים מסוימים הם פשוט מבריקים. הם מציעים לך מערכת פחות מגושמת עם ביצועים טובים מרובים, אבל הם גם כבדים יותר מהחלופה המרוכבת".
"יתרון נוסף של הגוף או חלקים מרוכבים אחרים של הרכב הוא שהם נהרסים בהדרגה, כך שכאשר יורים בתחמושת חודרת שריון, הקליע, העובר דרך המרוכב, אינו יוצר שברים נוספים בתוך הרכב. הם משמשים כבטנות נגד פיצול בתוך מבני מתכת. אם יש לך מכונה מחומרים מרוכבים, אז אתה לא צריך בטנה זו, שכן לא יהיה פיצול במכונה.
הרכב הרב-תכליתי המשוריין הקל של Tata מצויד בקפסולת צוות שריון מורכבת (תמונה מ-Defexpo India)
חיסכון בחלל
הרעיון הוא שכדי להפחית את מספר החלקים בערכה, במקום לוחות שטוחים רבים המחוברים יחדיו, יוצקים חומרים מרוכבים לצורות מורכבות מעוקלות. זה חוסך בנפח השריון ויכול לספק כיסוי טוב יותר של משטחי הרכב מבחינת שרידות.
מורן אמר כי דרישות משקל מוצגות בתוכניות שונות לפיתוח רכב, לא רק בצפון אמריקה אלא ברחבי העולם, על מנת להפחית את עלויות מחזור החיים וגם להפחית פליטות מזיקות.
"זו הייתה משימה ענקית ומאתגרת לעבור מרעיון טהור ליישום מעשי במערכות מותאמות לעלות עבור שווקים מתעוררים כמו אסיה והמזרח התיכון. הם מאוד רוצים טכנולוגיה וביצועים, אבל זה שוק רגיש למחיר ואנחנו מנסים להשתמש בטכנולוגיה גבוהה ובשיטות ייצור, אבל להתאים אותם לשוק ספציפי כדי לקבל מוצר יותר משתלם".
בינתיים, מילן ציין כי לגבי הפלדה, המצב נראה דומה, כאשר השווקים מחוץ לאירופה "עסוקים" ומגלים עניין ב-MTL.
"טורקיה, המזרח התיכון והמזרח הרחוק נמצאים במגמת עלייה, שם הייצור של כלי רכב משוריינים הוא חדש יחסית. יש להם גם מעט ידע בפלדות שריון חדשות ולכן יש לנו סיכויים טובים שם".
"הם לא מאוד מוכשרים. הייתי ב-DSA 2014 במלזיה ורבות מהמכוניות שלהם היו מוגנות בצורה גרועה יחסית כי הן נבנו על ידי יצרנים מערביים.
"כרגע, הם רוצים לתכנן ולייצר ציוד משלהם בשיתוף פעולה עם חברה מערבית, הם רוצים לעשות הכל במדינה שלהם, למרות שהם מכירים רק שריון הומוגני מסורתי או פלדה עם קשיות של 500 HB. לכן, טכנולוגיות חדשות של 600 יחידות ומעלה הן לעתים קרובות חדשות עבורם, הם לא היו מודעים לזמינותם של חומרים דומים בשוק שניתן לייצר אותם", המשיך מילן. "באזורים האחוריים הללו, שיתפנו פעולה עם מספר יצרנים בעיצוב ויצירת אב טיפוס בתקווה לייצור המוני שיניב מוצרים עם חיסכון הגון במשקל."
קפסולת מורגן קומפוזיט שריון CAMAC
גישה משולבת
חברת רפאל הישראלית מאמינה ששילוב חומרי השריון הוא הפתרון הטוב ביותר ולכן משתמשת בתערובת של תהליכים שונים בפיתוח הפתרונות שלהם.
דובר החברה אמר: "חומרים מרוכבים ופלדה הם טכנולוגיות השריון הנוספות הפשוטות והבלתי מסובכות, אך היעילות ביותר. עם זאת, השילוב של חומרים אלו עם חומרי נפץ או קרמיים בתצורות מתאימות מציע הגנה דינמית וקרמית יעילה לכלי רכב קרביים.
"ההגנה המאוזנת הטובה ביותר" אינה בהכרח שילוב של חומרים מרוכבים ופלדה. השריון המתקדם של רפאל מורכב ממתכות, קרמיקה, מרוכבים, אלסטומרים וחומרי אנרגיה. אין שילוב נכון אחד של חומרים להגנה הטובה ביותר. תצורת השריון האופטימלית תלויה ברמת ההגנה הנדרשת, בשריון הבסיס הזמין, בחומר, בעובי ובזווית הנטייה שלו. אנו משתמשים בשילוב של כלי ניסוי ותוכנה כדי לספק את פתרונות ההזמנה הטובים והייחודיים ביותר."
כמו מתחרותיה, רפאל חוקרת ומפתחת כל הזמן חומרים מתקדמים. הפיתוחים האחרונים כוללים חומר אנרגיה בעל רגישות נמוכה עם קצב שריפה נמוך משופר עבור יישומי שריון תגובתיים העומדים בתקני בטיחות בינלאומיים ודרישות מערכת סיווג מפגעים, כמו גם שריון קרמי מרוכב מתקדם. החברה משתמשת בטכנולוגיית הזרקה לייצור שריון תגובתי; אוטוקלבים ממוחשבים להדבקת שריון קרמי מרוכב; גיפור של לוחות שריון רב שכבתיים; טיפול בחום של יריעות שריון פלדה; רדיוגרפיה ואולטרסאונד לאיתור סדקים מיקרו באריחי קרמיקה כחלק מתהליך בקרת האיכות.
במהלך השנה וחצי האחרונות חוזי השריון של רפאל היו עבור ערכות שדרוג לצבא הישראלי. במהלך שלוש או ארבע השנים האחרונות נחתמו גם חוזים גדולים ליחידות הגנה דינמיות מתקדמות לרכבי בראדלי וסטרייקר האמריקאים.
איומים עתידיים
בחיזוי איומים עתידיים על כלי רכב, סבור רפאל שהם קשורים ל"עלייה האחרונה בטרור ולהתרחבות סכסוכים א-סימטריים, אשר תרמו להתפשטות המהירה של מערכות RPG ומערכות קטלניות לא קונבנציונליות, כגון פצצות כיוון ומטעני חבלה מאולתרים".
דובר החברה הוסיף כי "האיומים הקטלניים ביותר שעמדו בפניהם היו כוחות הקואליציה בעיראק ובאפגניסטן. מצב זה הוביל לשימוש בטכנולוגיות מתאימות לשריון נוסף, בעיקר טכנולוגיות להגנה דינאמית והגנה מפני מוקשים מכוונים.
"סביר להניח שבעתיד תחמושת חודרת שריון חזקה תת-קליבר של 25 מ"מ ו-30 מ"מ תהפוך לאיום העיקרי על כלי רכב קרביים. לכן, אחד הכיוונים המרכזיים לפיתוח מיגון רכבים מפני איומים כאלה בשנים הקרובות יהיה מערכות הזמנות יעילות וקלות משקל”.
חומרים בשימוש:
www.morganadvancedmaterials.com
www.rafael.co.il
www.ssab.com
www.shephardmedia.com
www.wikipedia.org
https://ru.wikipedia.org
מידע