nauki ścisłe
dodano: 2015-12-22
Ruchoma forteca

Fot. PAP


Rozwój techniki wojskowej doprowadził do tego, że coraz łatwiej zniszczyć czołg. Rozwiązaniem mogą być aktywne systemy obrony.

Robert Czulda


Wprowadzenie czołgów na pola bitew miało głównie służyć zaskoczeniu przeciwnika siłą ognia i manewrowością. Pancerz jednocześnie zapewniał wsparcie żołnierzom piechoty i dość duże bezpieczeństwo członkom załogi. Rozwój pocisków przeciwpancernych zmusza projektantów czołgów do poszukiwania coraz doskonalszych rozwiązań zapewniających to bezpieczeństwo.

Załogi czołgów pierwszej generacji swoje bezpieczeństwo zawdzięczały jedynie tzw. obronie pasywnej, a więc pancerzowi – jego konstrukcji (w tym użytym materiałom), nachyleniu (pocisk ma wtedy większy odcinek do przebicia) i grubości. Pancerz miał chronić załogę nie tylko przed bezpośrednim ostrzałem, ale także przed eksplozjami min i odłamkami. Przez wiele lat wykonywano go głównie ze stali stopowej (z dodatkiem chromu, molibdenu i niklu) o różnej grubości i nachyleniu (aluminium wykorzystywano w lekkich pojazdach, w tym niektórych czołgach, jak amerykański M551  Sheridan). Ze względu na dużą masę własną czołgi mają na ogół grubszy pancerz z przodu i po bokach, a cieńszy z tyłu i góry. Współczesne czołgi wyposażone są również we wkładki z uranu (amerykański M1A2 Abrams) lub płyty ceramiczne (jak chociażby brytyjski pancerz stalowo-ceramiczny Chobham w czołgach M1/M1A1 Abrams i Challenger 1 i 2), wielokrotnie zwiększające odporność na pociski przeciwpancerne w porównaniu z pancerzami ze stali o takim samym ciężarze. Taki pancerz jest wielowarstwowy i składa się z różnych materiałów, ale ich właściwości, rozłożenie i konstrukcja są ściśle tajne.

Innym rozwiązaniem, zapewniającym bezpieczeństwo załodze, jest stosowanie pancerzy grodziowych, oddzielających detonację od pancerza właściwego. W uproszczeniu wygląda to tak, iż między warstwami pancerza znajduje się pusta przestrzeń. W momencie uderzenia pocisk przebija element zewnętrzny i wówczas następuje eksplozja głowicy kumulacyjnej, ale energia tego wybuchu jest w dużym stopniu zatrzymywana w tej pustej komorze i nie narusza pancerza właściwego (głównego).

Jako że w wyniku zwiększania właściwości penetracyjnej pocisków przeciwpancernych pancerz okazywał się często niewystarczający, stosowano rozwiązania prowizoryczne: okładano czołgi workami z piaskiem albo dodatkowymi płytami (przyspawanymi) lub gąsienicami. Z obawy przed alianckimi minami magnetycznymi w schyłkowej fazie II wojny światowej Niemcy wykorzystywali na swych pojazdach pancernych tzw. zimmerit – pastę utrudniającą przytwierdzanie ładunków wybuchowych do kadłuba. Zimmerit składał się z polioctanu winylu (popularny klej do drewna działający jako spoiwo), trocin, siarczanu baru, siarczku cynku oraz ochry (barwnik).

Popularną formą ochrony stały się osłony boczne z blachy lub – jak to się czyni współcześnie – siatki stalowej, które miały zabezpieczać wnętrze przed atakiem pociskami kumulacyjnymi. Eksplozja następuje na siatce okalającej pojazd, a energia z pocisku rozchodzi się za siatką, dzięki czemu dociera do pancerza zmniejszona.


Pancerze reaktywne

Ponieważ nie można w nieskończoność zwiększać grubości pancerza (wzrost masy własnej pojazdu przekłada się na większe zużycie paliwa, trudności w transporcie oraz zmniejszoną manewrowość), wysiłki inżynierów skupiły się na opracowaniu osłon reaktywnych, składających się z metalowych kasetek zawierających materiał wybuchowy. Jest to opancerzenie dodatkowe, umieszczone w pewnej odległości od pancerza właściwego. Eksplozja w nim zmniejsza siłę uderzenia pocisku. Trafione kasetki są wymieniane na sprawne.

Projekt takiego systemu powstał w Związku Sowieckim w 1949 r., ale to Izrael zastosował go pierwszy operacyjnie na czołgach Magach 6 (przed inwazją na Liban w 1982 r.). System wykorzystujący kasetki (ERAWA) znajduje się m.in. na polskich czołgach PT- 91 Twardy. To jednak rozwiązanie dalekie od ideału, gdyż zdolność penetracyjna nowoczesnych pocisków podkalibrowych ze zubożonym uranem jest znacznie większa niż tych z wolframem (dzięki o wiele większej gęstości uranu; poza tym odłamki zapalają się podczas kontaktu z powietrzem), są zbyt dużym wyzwaniem dla tego rodzaju pancerza.

Niestety, nawet pancerz reaktywny współczesnych czołgów może być przebity, choćby przez głowicę tandemową (z ładunkiem kumulacyjnym). Przykładem takiej głowicy jest pocisk wystrzeliwany przez rosyjski ręczny granatnik przeciwpancerny RPG-29V. Jego głowica składa się z dwóch ładunków wybuchowych. Pierwszy, mniejszy, ma wywołać eksplozję pancerza reaktywnego lub siatki ochronnej, a drugi z dużą prędkością przebić pancerz właściwy. Zabezpieczeniem przed tym mogą być wielowarstwowe pancerze reaktywne.

Trzeba pamiętać, że niektóre systemy przeciwpancerne, jak chociażby amerykańskie pociski kierowane BGM-71 TOW i FGM-148 Javelin czy też izraelskie Spike, mogą atakować cel od góry, a więc tam, gdzie pancerz jest najcieńszy i na ogół nie montuje się elementów reaktywnych. Sytuacja komplikuje się szczególnie podczas walk miejskich, kiedy nieprzyjaciel może atakować z małego dystansu i różnej wysokości (np. z budynku), a także z dowolnego kierunku (a więc czołg nie może ustawić się przodem do celu, by wykorzystać najgrubszy pancerz). Z tego powodu naukowcy postanowili stworzyć systemy obrony aktywnej, a więc takiej, która neutralizuje wrogi obiekt, zanim doleci on do celu. Jest to istotne także dlatego, że nawet jeśli czołg nie zostanie zniszczony, to eksplozja może doprowadzić do awarii urządzeń pokładowych (chociażby montowanych na wieży urządzeń optycznych).


Obrona aktywna

Obrona aktywna polega na fizycznym zwalczaniu zagrożenia (z wykorzystaniem pocisków przechwytujących, niszczących dzięki albo bezpośredniemu trafieniu, albo fali uderzeniowej) lub na jego zmyleniu (systemy dymne, aerozolowe, pułapki termiczne, emitery podczerwieni i fal elektromagnetycznych). Może też wykorzystywać oba te rozwiązania. Warunek jej zaistnienia jest taki, iż przestrzeń wokół pojazdu musi być stale skanowana. Wykorzystuje się tu sensory radiolokacyjne i optoelektroniczne. W przypadku systemów fizycznego zwalczania jest to niemal zawsze radar, gdyż tylko on dostarcza odpowiednich danych, umożliwiających podjęcie próby przechwycenia (z racji wysokiej prędkości musi ona nastąpić w ciągu kilku sekund, a w przypadku pocisku podkalibrowego – w ciągu ułamków sekundy, a przecież należy również odwrócić wyrzutnię w stronę celu i odpalić pocisk).

Jednym z takich systemów jest opracowana pod koniec lat 80. w Związku Sowieckim Sztora (Zasłona), która znalazła się na wyposażeniu rosyjskich czołgów T-80 i T-90, ukraińskich T-84 i serbskich M-84AS. Jej zadaniem jest zmylenie pocisków przeciwpancernych naprowadzanych na cel laserowo półautomatycznie po linii obserwacji (po wystrzeleniu pocisku operator musi utrzymywać celownik na celu, a system sam naprowadza pocisk). W odpowiednim momencie system wyrzuca granaty dymne osłaniające czołg i uniemożliwiające nakierowanie lasera. Sztora posiada również stację emitującą fałszywe impulsy podczerwieni, wskutek czego system naprowadzania wroga nie identyfikuje właściwej pozycji wystrzelonego już pocisku. Jednocześnie Sztora tak obraca wieżę czołgu, by w ostateczności pocisk trafił w jak najgrubszy fragment pancerza. W przypadku nowszych pocisków, naprowadzanych termowizyjnie, telewizyjnie lub kodowaną wiązką lasera, Sztora jest mniej skuteczna. Starszą wersją Sztory był opracowany w latach 70. Drozd z radarem śledzącym nadlatujące zagrożenie. System pokładowy obliczał trajektorię i w odpowiednim momencie wysyłał rakietę przechwytującą, która niszczyła zbliżający się obiekt. Najnowszym zaś rosyjskim rozwiązaniem jest Arena dla czołgu T-90, która wykorzystuje radar mikrofalowy i pociski przechwytujące do niszczenia celów poruszających się w stronę pojazdu z prędkością do 700 m/s.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie” 1/2016

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 01/2016 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
05/2017
04/2017
Kalendarium
Kwiecień
27
W 1981 r. Xerox PARC zaprezentował mysz komputerową, która otworzyła drogę dla interfejsu graficznego.
Warto przeczytać
Grafika komputerowa zazwyczaj kojarzy się z wyretuszowanymi zdjęciami modeli i modelek. W rzeczywistości daje nam o wiele większe możliwości.
Piksele, wektory i inne stwory to wprowadzenie do grafiki komputerowej dla dzieci i nie tylko.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

dodano: 2015-12-22
Ruchoma forteca

Fot. PAP


Rozwój techniki wojskowej doprowadził do tego, że coraz łatwiej zniszczyć czołg. Rozwiązaniem mogą być aktywne systemy obrony.

Robert Czulda


Wprowadzenie czołgów na pola bitew miało głównie służyć zaskoczeniu przeciwnika siłą ognia i manewrowością. Pancerz jednocześnie zapewniał wsparcie żołnierzom piechoty i dość duże bezpieczeństwo członkom załogi. Rozwój pocisków przeciwpancernych zmusza projektantów czołgów do poszukiwania coraz doskonalszych rozwiązań zapewniających to bezpieczeństwo.

Załogi czołgów pierwszej generacji swoje bezpieczeństwo zawdzięczały jedynie tzw. obronie pasywnej, a więc pancerzowi – jego konstrukcji (w tym użytym materiałom), nachyleniu (pocisk ma wtedy większy odcinek do przebicia) i grubości. Pancerz miał chronić załogę nie tylko przed bezpośrednim ostrzałem, ale także przed eksplozjami min i odłamkami. Przez wiele lat wykonywano go głównie ze stali stopowej (z dodatkiem chromu, molibdenu i niklu) o różnej grubości i nachyleniu (aluminium wykorzystywano w lekkich pojazdach, w tym niektórych czołgach, jak amerykański M551  Sheridan). Ze względu na dużą masę własną czołgi mają na ogół grubszy pancerz z przodu i po bokach, a cieńszy z tyłu i góry. Współczesne czołgi wyposażone są również we wkładki z uranu (amerykański M1A2 Abrams) lub płyty ceramiczne (jak chociażby brytyjski pancerz stalowo-ceramiczny Chobham w czołgach M1/M1A1 Abrams i Challenger 1 i 2), wielokrotnie zwiększające odporność na pociski przeciwpancerne w porównaniu z pancerzami ze stali o takim samym ciężarze. Taki pancerz jest wielowarstwowy i składa się z różnych materiałów, ale ich właściwości, rozłożenie i konstrukcja są ściśle tajne.

Innym rozwiązaniem, zapewniającym bezpieczeństwo załodze, jest stosowanie pancerzy grodziowych, oddzielających detonację od pancerza właściwego. W uproszczeniu wygląda to tak, iż między warstwami pancerza znajduje się pusta przestrzeń. W momencie uderzenia pocisk przebija element zewnętrzny i wówczas następuje eksplozja głowicy kumulacyjnej, ale energia tego wybuchu jest w dużym stopniu zatrzymywana w tej pustej komorze i nie narusza pancerza właściwego (głównego).

Jako że w wyniku zwiększania właściwości penetracyjnej pocisków przeciwpancernych pancerz okazywał się często niewystarczający, stosowano rozwiązania prowizoryczne: okładano czołgi workami z piaskiem albo dodatkowymi płytami (przyspawanymi) lub gąsienicami. Z obawy przed alianckimi minami magnetycznymi w schyłkowej fazie II wojny światowej Niemcy wykorzystywali na swych pojazdach pancernych tzw. zimmerit – pastę utrudniającą przytwierdzanie ładunków wybuchowych do kadłuba. Zimmerit składał się z polioctanu winylu (popularny klej do drewna działający jako spoiwo), trocin, siarczanu baru, siarczku cynku oraz ochry (barwnik).

Popularną formą ochrony stały się osłony boczne z blachy lub – jak to się czyni współcześnie – siatki stalowej, które miały zabezpieczać wnętrze przed atakiem pociskami kumulacyjnymi. Eksplozja następuje na siatce okalającej pojazd, a energia z pocisku rozchodzi się za siatką, dzięki czemu dociera do pancerza zmniejszona.


Pancerze reaktywne

Ponieważ nie można w nieskończoność zwiększać grubości pancerza (wzrost masy własnej pojazdu przekłada się na większe zużycie paliwa, trudności w transporcie oraz zmniejszoną manewrowość), wysiłki inżynierów skupiły się na opracowaniu osłon reaktywnych, składających się z metalowych kasetek zawierających materiał wybuchowy. Jest to opancerzenie dodatkowe, umieszczone w pewnej odległości od pancerza właściwego. Eksplozja w nim zmniejsza siłę uderzenia pocisku. Trafione kasetki są wymieniane na sprawne.

Projekt takiego systemu powstał w Związku Sowieckim w 1949 r., ale to Izrael zastosował go pierwszy operacyjnie na czołgach Magach 6 (przed inwazją na Liban w 1982 r.). System wykorzystujący kasetki (ERAWA) znajduje się m.in. na polskich czołgach PT- 91 Twardy. To jednak rozwiązanie dalekie od ideału, gdyż zdolność penetracyjna nowoczesnych pocisków podkalibrowych ze zubożonym uranem jest znacznie większa niż tych z wolframem (dzięki o wiele większej gęstości uranu; poza tym odłamki zapalają się podczas kontaktu z powietrzem), są zbyt dużym wyzwaniem dla tego rodzaju pancerza.

Niestety, nawet pancerz reaktywny współczesnych czołgów może być przebity, choćby przez głowicę tandemową (z ładunkiem kumulacyjnym). Przykładem takiej głowicy jest pocisk wystrzeliwany przez rosyjski ręczny granatnik przeciwpancerny RPG-29V. Jego głowica składa się z dwóch ładunków wybuchowych. Pierwszy, mniejszy, ma wywołać eksplozję pancerza reaktywnego lub siatki ochronnej, a drugi z dużą prędkością przebić pancerz właściwy. Zabezpieczeniem przed tym mogą być wielowarstwowe pancerze reaktywne.

Trzeba pamiętać, że niektóre systemy przeciwpancerne, jak chociażby amerykańskie pociski kierowane BGM-71 TOW i FGM-148 Javelin czy też izraelskie Spike, mogą atakować cel od góry, a więc tam, gdzie pancerz jest najcieńszy i na ogół nie montuje się elementów reaktywnych. Sytuacja komplikuje się szczególnie podczas walk miejskich, kiedy nieprzyjaciel może atakować z małego dystansu i różnej wysokości (np. z budynku), a także z dowolnego kierunku (a więc czołg nie może ustawić się przodem do celu, by wykorzystać najgrubszy pancerz). Z tego powodu naukowcy postanowili stworzyć systemy obrony aktywnej, a więc takiej, która neutralizuje wrogi obiekt, zanim doleci on do celu. Jest to istotne także dlatego, że nawet jeśli czołg nie zostanie zniszczony, to eksplozja może doprowadzić do awarii urządzeń pokładowych (chociażby montowanych na wieży urządzeń optycznych).


Obrona aktywna

Obrona aktywna polega na fizycznym zwalczaniu zagrożenia (z wykorzystaniem pocisków przechwytujących, niszczących dzięki albo bezpośredniemu trafieniu, albo fali uderzeniowej) lub na jego zmyleniu (systemy dymne, aerozolowe, pułapki termiczne, emitery podczerwieni i fal elektromagnetycznych). Może też wykorzystywać oba te rozwiązania. Warunek jej zaistnienia jest taki, iż przestrzeń wokół pojazdu musi być stale skanowana. Wykorzystuje się tu sensory radiolokacyjne i optoelektroniczne. W przypadku systemów fizycznego zwalczania jest to niemal zawsze radar, gdyż tylko on dostarcza odpowiednich danych, umożliwiających podjęcie próby przechwycenia (z racji wysokiej prędkości musi ona nastąpić w ciągu kilku sekund, a w przypadku pocisku podkalibrowego – w ciągu ułamków sekundy, a przecież należy również odwrócić wyrzutnię w stronę celu i odpalić pocisk).

Jednym z takich systemów jest opracowana pod koniec lat 80. w Związku Sowieckim Sztora (Zasłona), która znalazła się na wyposażeniu rosyjskich czołgów T-80 i T-90, ukraińskich T-84 i serbskich M-84AS. Jej zadaniem jest zmylenie pocisków przeciwpancernych naprowadzanych na cel laserowo półautomatycznie po linii obserwacji (po wystrzeleniu pocisku operator musi utrzymywać celownik na celu, a system sam naprowadza pocisk). W odpowiednim momencie system wyrzuca granaty dymne osłaniające czołg i uniemożliwiające nakierowanie lasera. Sztora posiada również stację emitującą fałszywe impulsy podczerwieni, wskutek czego system naprowadzania wroga nie identyfikuje właściwej pozycji wystrzelonego już pocisku. Jednocześnie Sztora tak obraca wieżę czołgu, by w ostateczności pocisk trafił w jak najgrubszy fragment pancerza. W przypadku nowszych pocisków, naprowadzanych termowizyjnie, telewizyjnie lub kodowaną wiązką lasera, Sztora jest mniej skuteczna. Starszą wersją Sztory był opracowany w latach 70. Drozd z radarem śledzącym nadlatujące zagrożenie. System pokładowy obliczał trajektorię i w odpowiednim momencie wysyłał rakietę przechwytującą, która niszczyła zbliżający się obiekt. Najnowszym zaś rosyjskim rozwiązaniem jest Arena dla czołgu T-90, która wykorzystuje radar mikrofalowy i pociski przechwytujące do niszczenia celów poruszających się w stronę pojazdu z prędkością do 700 m/s.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie” 1/2016