СОЗДАНИЕ СЕМЕЙСТВА БРОНИРОВАННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ НА БАЗЕ УНИФИЦИРОВАННЫХ СЕМЕЙСТВ АРМЕЙСКИХ МНОГОЦЕЛЕВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
А. И. Егоров, М.О. Алексеев, М.В. Хохлов (ОАО «НИИстали»)
Сборник "Актуальные проблемы защиты и безопасности. Бронетанковая техника и вооружение. Труды двенадцатой Всероссийской научно-практической конференции" Том 3. НПО "Специальных материалов" СПб.2009г. С.295-304
Модернизация образцов автомобильной техники признана во всем мире одним из наиболее экономичных путей ее совершенствования, к тому же позволяет создать научно- технический задел для разработки техники нового поколения.
По уровню тактико-технических характеристик и эксплуатационных свойств семейства АМН «Мустанг» и «Мотовоз-1», в основном, удовлетворяют требованиям ВС. Однако опыт вооруженных конфликтов последнего времени, поставил целый ряд специальных требований к ВАТ, важнейшим из которых является обеспечение защищенности от поражающих факторов обычного оружия. Эта проблема является актуальной и жизненно важной. Анализ опыта использования образцов колесной ВАТ с локальной броневой защитой в боевых условиях Афганистана и Чеченской республики показал их эффективность и необходимость дальнейшего повышения ее живучести при воздействии обычных средств поражения.
Установлено, что наибольшую опасность для ВАТ представляют мины, фугасы и стрелковое оружие. При этом наибольшая часть потерь приходится на экипаж, находящийся в кабине бронированного автомобиля. Вторую по значимости долю потерь следует отнести на потерю подвижности автомобиля от боевого воздействия.
Образцы ВАТ выходят из строя по следующим причинам:
- от стрелкового оружия 36 - 48%;
- от подрыва на минах 25 - 38%;
- от обстрела РПГ и PC 22 - 30%.
До 80 % личного состава экипажей машин поражались пулями и осколками. Обычные средства поражения наносят механические повреждения конструкции образцов ВАТ, могут привести к возгоранию конструкционных и эксплуатационных материалов, а также поражать экипажи и перевозимый личный состав. Основными элементами конструкции, которые определяют уровень стойкости и защитных свойств ВАТ при воздействии ПФ обычного оружия (ОО) являются кабина, двигатель и его системы (в том числе топливные баки), ходовая часть (в особенности колеса), трансмиссия, система управления и электрооборудование (главным образом аккумуляторные батареи). Количественные соотношения повреждений основных узлов и агрегатов конструкции автомобиля, полученные в результате испытаний и обобщения данных по выходу ВАТ в ходе боевых действий в Афганистане и Чеченской республике, приведены в табл. 1.
Бронированная автомобильная техника относится к особому классу ВАТ и при ее создании возникают проблемы, связанные со следующими основными причинами:
во-первых, при разработке указанной техники в рамках ОКР руководствовались общепринятыми ОТТ, стремясь сохранить уровень основных эксплуатационных свойств как у незащищенных автомобилей. Но, как оказалось, созданные образцы бронеавтомобилей по целому ряду параметров уступали базовым автомобилям в незащищенном варианте. Таким как: грузоподъемность, распределение массы по осям, эргономическим параметрам (размещение водителя и экипажа, обитаемость, обзорность, удобство посадки и высадки), безопасность, эксплуатационная технологичность, ремонтопригодность, малозаметность, технологичность изготовления и др.;
во-вторых, до настоящего времени не уточнены место и роль бронеавтомобилей в системе ВВТ ВС РФ, необходимый класс защиты для выполнения различных задач и условия использования;
в-третьих, известные в настоящее время конструктивно-компоновочные схемы бронеавтомобилей, приемлемые по весовым и стоимостным характеристикам материалы для их изготовления, а также комплектующие и технологии не позволяют в достаточной степени приблизить показатели основных эксплуатационных свойств бронеавтомобилей к современным требованиям, указанным в ОТТ к обычным армейским автомобилям. При этом следует отметить, что научно обоснованных и общепризнанных ОТТ к бронированным автомобилям пока не существует.
Проблема сводится к созданию бронезащищенных конструкций при приемлемых показателях стоимости, с незначительным снижением грузоподъемности, обзорности, эргономики, обитаемости, долговечности автомобиля.
На современном этапе минимальным уровнем защищенности образца АМН следует считать стойкость к воздействию поражающих факторов стрелкового оружия уровня 6а класса защиты по ГОСТ Р 50963-96 (обстрел из винтовки СВД 7,62 мм бронебойной пулей Б-32 с дистанции 5-10 м), а также защиту от осколков мин и снарядов массой до 3 г при скорости встречи с преградой 800-1000 м/с.
В целях повышения защищенности конструкции и экипажа от поражающих факторов обычного оружия, на базе семейств АМН «Мустанг» и «Мотовоз-1» разработаны бронированные автомобили с различными классами защиты по ГОСТ Р 50963-96, представленные в табл. 2.
Основными подходами по защите экипажей ВАТ от поражающих факторов обычного оружия (пуль и осколков) являются локальное бронирование обитаемых отделений (кабин, кузовов и т.п.) серийных образцов и объемное бронирование, заключающееся в установке специально разработанных бронированных кабин, корпусов и других обитаемых отделений. Для бронирования, как правило, используются традиционные, гомогенные броневые стали типа «1», «44», «77» и их разновидности.
Опыт бронирования практически всех образцов ВАТ показал, что при таком бронировании максимально достижимым является 3-5 класс защиты в зависимости от класса грузоподъемности образца. Более эффективным с точки зрения массовых показателей броневой защиты является установка бронекабин и бронекорпусов, так как цельносварная стальная оболочка является одновременно несущей и защитной конструкцией.
Существенным недостатком локального бронирования является необходимость разборки и усиления конструкции кабины для установки бронеэкранов, невозможность забронировать всю площадь кабины, наличие большого числа ослабленных мест в стыках и со¬единениях защитных элементов.
Возможным способом локального бронирования может быть наружная установка комплекта бронезащиты на специально разработанную и приспособленную для этого конструкцию кабины. Приспособленность конструкции кабины заключается в придании её наружным поверхностям простых форм, обеспечении достаточной несущей способности, установке на кабине деталей крепления комплекта бронезащиты.
Таким образом, дальнейшее развитие защищенности ВАТ сводится к созданию семейства бронированных автомобилей в составе унифицированных семейств армейских многоцелевых автомобилей различных классов грузоподъемности и наибольшим уровнем защиты (6а).
Для решения задачи создания семейства высокозащищенных автомобилей многоцелевого назначения на базе семейств «Мотовоз-1» и «Мустанг» Заказчиком в 2006г. была открыта ОКР «Медведь», головным исполнителем определен ОАО «НИИ Стали». Основными целями при создании семейства являются:
- создание высокозащищенных автомобилей на шасси 4x4, 6x6 и 8x8;
- максимальный уровень унификации по бронированным кабинам, функциональным модулям и комплектам защиты узлов и агрегатов;
- полный учет современных эргономических требований для а/м;
- создание комфортных условий для экипажа и десанта.
Надо отметить, что это первый положительный опыт по унификации а/м на шасси семейств «Мотовоз-1» и «Мустанг» (рис. 1). Бронированные кабины различаются только элементами днища, функциональные модули полностью унифицированы. Кроме того достигнут высокий уровень унификации по узлам и агрегатам наполнения кабин: остекление, системы очистки стекол, рулевые колонки, педальные узлы, приборы и оборудование (отопители, кондиционеры), сиденья, элементы интерьера (рис. 2).
Кабина состоит из 2-х основных частей: собственно кабины и оперения. Кабина полностью унифицирована (кроме элементов пола) как между семействами АМН. так и по а/м капотной и бескапотной компоновки. Оперения из броневой стали также унифицированы по семействам АМН.
Функциональные модули разработаны двух видов: устанавливаемые в стандартную грузовую платформу (рис. 3) и непосредственно на раму автомобиля (рис. 4 и 5). Функцио-нальные модули устанавливаемые на раму имеют повышенную противоминную стойкость за счет V-образной формы днища.
В связи с условием использования серийных шасси (нагрузка на оси в первую очередь) и необходимостью достигнуть необходимый уровень защиты остро встал вопрос по весу кабин и ФМ. Расчет показал, что использование традиционных подходов к созданию бронекорпусов из серийных специальных сталей не позволит создать а/м с характеристиками подвижности, аналогичным небронированным серийным автомобилям. А именно это является одной из целей работы. Были рассмотрены различные материалы и защитные схемы, позволяющие достичь снижения массы. При этом необходимо заметить, что вопрос «цена – результат» является наиболее значимым в данном случае, т.к. АМН является серийным автомобилем массового производства и широкого применения, соответственно материалы ис-пользуемые при его бронировании также должны быть широко освоены в производстве и цена комплекта бронирования должна быть соизмерима с ценой шасси автомобиля. Исходя из этого, в качестве основных материалов были выбраны специальные стали высокой твердости марок «44» и «77». Специальная сталь марки «77» использована в деталях, имеющих ограничения по габаритам и выполняемых из листа необходимой толщины. Детали из спе¬циальной стали марки «77» составляют порядка 5% массы броневых деталей и встроены в несущий каркас кабины. Специальная сталь высокой твердости марки «44» используется в разнесенных комбинированных структурах. Эквивалентная толщина данной структуры - 9,5 мм стали. Структура имеет габарит по толщине 80мм и обеспечивает стойкость как в нормаль, так и в диапазоне углов места 20 от горизонта. Данная структура позволяет легко проводить модернизацию с целью повышения уровня ее стойкости, в т.ч. и заменой материалов. Проведенные натурные испытания показали, что такая панель выдерживает без разрушения тыльного листа брони фугасное нагружение и осколочный поток при подрыве заряда 4кг ВВ начиненного готовыми ПЭ на дальности 1,5м.
Конструктивная универсальность защитной панели указанной структуры состоит в том, что она может устанавливаться как на раму с помощью крепежных элементов, так и сама являться элементом рамы, что облегчает вес всей конструкции в целом. Кроме того, тыльный противоосколочный подбой является теплоизолятором.
Вопрос целесообразности применения брони на основе керамического слоя для защиты ВАТ требует комплексного подхода к оценке стоимости затрат на разработку и изготовление ВАТ с такой защитой с учетом их боевого предназначения и важности решаемых ими задач, и на наш взгляд требует взвешенного подхода с учетом возможности получения необходимого для серийного производства количества материала со стабильными свойствами (как внутри партии бронеплиток, так и между партиями).
На а/м семейства «Медведь» устанавливаются протектированные топливные баки с самозатягивающемся покрытием производства ОАО «НИИ Стали». Преимущество таких баков состоит в том, что они по месту установки и элементам крепления взаимозаменяемы с серийными баками, а масса покрытия значительно ниже, нежели броневая защита от этих же средств поражения.
Для повышения противоминной стойкости установлены экраны на уровне мостов шасси и двойные днища кабин и функциональных модулей. При этом «чистый» пол не имеет механической связи с основным полом. Рамы сидений экипажа и десанта крепятся на боковые стенки (рис. 6), сиденья экипажа подресорены; разработаны и установлены в функциональном модуле индивидуальные сиденья для десанта. На всех сиденьях установлены ремни безопасности. В моторных отсеках а/м капотной компоновки установлена система автоматического пожаротушения.
Уровень комфорта экипажа и десанта обеспечивается установкой кондиционеров, независимых отопителей, систем принудительной вентиляции и ФВУ как в кабинах, так и в функциональных модулях. Внутренняя облицовка кабин и функциональных модулей выполнена из материала «деколин».
Грузоподъемность бронированных а/м по сравнению с базовыми уменьшилась в основном за счет ограничения нагрузки на переднюю ось, что обусловлено необходимостью использования определенного набора шин. При этом грузоподъемность обеспечивает возможность перевозки десанта с необходимым снаряжением в количестве, определяемым раз¬мерами функциональных модулей.
Разработан небронированный вариант кабины со специальными мероприятиями, позволяющими устанавливать комплект локальной защиты (рис. 7). Как и следовало ожидать, в связи с наличием паразитной массы в виде наружной облицовки, масса кабины с установленным комплектом защиты оказалась больше, чем масса цельнобронированной кабины. В связи с этим пришлось пойти на снижение площади перекрытия моторного отсека, защита обитаемой части кабины сохранена на уровне цельносварной кабины.
Для бронированных автомобилей семейства «Медведь» разработаны комплекты средств снижения заметности. Для кабин используется материал «Накидка», для функциональных модулей материал «Волчица», для шасси материал «РТП». Комплекты средств снижения заметности имеют варианты «стояночный» и «в движении».
В данный момент 6 опытных образцов бронированных автомобилей семейства «Медведь» проходят предварительные испытания. В составе образцов бронированные автомобили:
- на шасси а/м «Урал» 4x4 с каркасно-панельной кабиной и установленным комплектом локальной защиты;
- на шасси а/м «Урал» 6x6 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ в грузовой платформе;
- на шасси а/м «Урал» 6x6 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ на раме автомобиля;
- на шасси а/м «Урал» 8x8 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ на раме автомобиля;
- на шасси а/м «КамАЗ» 6x6 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ в грузовой платформе;
- на шасси а/м «КамАЗ» 8x8 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ в грузовой платформе.
А. И. Егоров, М.О. Алексеев, М.В. Хохлов (ОАО «НИИстали»)
Сборник "Актуальные проблемы защиты и безопасности. Бронетанковая техника и вооружение. Труды двенадцатой Всероссийской научно-практической конференции" Том 3. НПО "Специальных материалов" СПб.2009г. С.295-304
Модернизация образцов автомобильной техники признана во всем мире одним из наиболее экономичных путей ее совершенствования, к тому же позволяет создать научно- технический задел для разработки техники нового поколения.
По уровню тактико-технических характеристик и эксплуатационных свойств семейства АМН «Мустанг» и «Мотовоз-1», в основном, удовлетворяют требованиям ВС. Однако опыт вооруженных конфликтов последнего времени, поставил целый ряд специальных требований к ВАТ, важнейшим из которых является обеспечение защищенности от поражающих факторов обычного оружия. Эта проблема является актуальной и жизненно важной. Анализ опыта использования образцов колесной ВАТ с локальной броневой защитой в боевых условиях Афганистана и Чеченской республики показал их эффективность и необходимость дальнейшего повышения ее живучести при воздействии обычных средств поражения.
Установлено, что наибольшую опасность для ВАТ представляют мины, фугасы и стрелковое оружие. При этом наибольшая часть потерь приходится на экипаж, находящийся в кабине бронированного автомобиля. Вторую по значимости долю потерь следует отнести на потерю подвижности автомобиля от боевого воздействия.
Образцы ВАТ выходят из строя по следующим причинам:
- от стрелкового оружия 36 - 48%;
- от подрыва на минах 25 - 38%;
- от обстрела РПГ и PC 22 - 30%.
До 80 % личного состава экипажей машин поражались пулями и осколками. Обычные средства поражения наносят механические повреждения конструкции образцов ВАТ, могут привести к возгоранию конструкционных и эксплуатационных материалов, а также поражать экипажи и перевозимый личный состав. Основными элементами конструкции, которые определяют уровень стойкости и защитных свойств ВАТ при воздействии ПФ обычного оружия (ОО) являются кабина, двигатель и его системы (в том числе топливные баки), ходовая часть (в особенности колеса), трансмиссия, система управления и электрооборудование (главным образом аккумуляторные батареи). Количественные соотношения повреждений основных узлов и агрегатов конструкции автомобиля, полученные в результате испытаний и обобщения данных по выходу ВАТ в ходе боевых действий в Афганистане и Чеченской республике, приведены в табл. 1.
во-первых, при разработке указанной техники в рамках ОКР руководствовались общепринятыми ОТТ, стремясь сохранить уровень основных эксплуатационных свойств как у незащищенных автомобилей. Но, как оказалось, созданные образцы бронеавтомобилей по целому ряду параметров уступали базовым автомобилям в незащищенном варианте. Таким как: грузоподъемность, распределение массы по осям, эргономическим параметрам (размещение водителя и экипажа, обитаемость, обзорность, удобство посадки и высадки), безопасность, эксплуатационная технологичность, ремонтопригодность, малозаметность, технологичность изготовления и др.;
во-вторых, до настоящего времени не уточнены место и роль бронеавтомобилей в системе ВВТ ВС РФ, необходимый класс защиты для выполнения различных задач и условия использования;
в-третьих, известные в настоящее время конструктивно-компоновочные схемы бронеавтомобилей, приемлемые по весовым и стоимостным характеристикам материалы для их изготовления, а также комплектующие и технологии не позволяют в достаточной степени приблизить показатели основных эксплуатационных свойств бронеавтомобилей к современным требованиям, указанным в ОТТ к обычным армейским автомобилям. При этом следует отметить, что научно обоснованных и общепризнанных ОТТ к бронированным автомобилям пока не существует.
Проблема сводится к созданию бронезащищенных конструкций при приемлемых показателях стоимости, с незначительным снижением грузоподъемности, обзорности, эргономики, обитаемости, долговечности автомобиля.
На современном этапе минимальным уровнем защищенности образца АМН следует считать стойкость к воздействию поражающих факторов стрелкового оружия уровня 6а класса защиты по ГОСТ Р 50963-96 (обстрел из винтовки СВД 7,62 мм бронебойной пулей Б-32 с дистанции 5-10 м), а также защиту от осколков мин и снарядов массой до 3 г при скорости встречи с преградой 800-1000 м/с.
В целях повышения защищенности конструкции и экипажа от поражающих факторов обычного оружия, на базе семейств АМН «Мустанг» и «Мотовоз-1» разработаны бронированные автомобили с различными классами защиты по ГОСТ Р 50963-96, представленные в табл. 2.
Опыт бронирования практически всех образцов ВАТ показал, что при таком бронировании максимально достижимым является 3-5 класс защиты в зависимости от класса грузоподъемности образца. Более эффективным с точки зрения массовых показателей броневой защиты является установка бронекабин и бронекорпусов, так как цельносварная стальная оболочка является одновременно несущей и защитной конструкцией.
Существенным недостатком локального бронирования является необходимость разборки и усиления конструкции кабины для установки бронеэкранов, невозможность забронировать всю площадь кабины, наличие большого числа ослабленных мест в стыках и со¬единениях защитных элементов.
Возможным способом локального бронирования может быть наружная установка комплекта бронезащиты на специально разработанную и приспособленную для этого конструкцию кабины. Приспособленность конструкции кабины заключается в придании её наружным поверхностям простых форм, обеспечении достаточной несущей способности, установке на кабине деталей крепления комплекта бронезащиты.
Таким образом, дальнейшее развитие защищенности ВАТ сводится к созданию семейства бронированных автомобилей в составе унифицированных семейств армейских многоцелевых автомобилей различных классов грузоподъемности и наибольшим уровнем защиты (6а).
Для решения задачи создания семейства высокозащищенных автомобилей многоцелевого назначения на базе семейств «Мотовоз-1» и «Мустанг» Заказчиком в 2006г. была открыта ОКР «Медведь», головным исполнителем определен ОАО «НИИ Стали». Основными целями при создании семейства являются:
- создание высокозащищенных автомобилей на шасси 4x4, 6x6 и 8x8;
- максимальный уровень унификации по бронированным кабинам, функциональным модулям и комплектам защиты узлов и агрегатов;
- полный учет современных эргономических требований для а/м;
- создание комфортных условий для экипажа и десанта.
Функциональные модули разработаны двух видов: устанавливаемые в стандартную грузовую платформу (рис. 3) и непосредственно на раму автомобиля (рис. 4 и 5). Функцио-нальные модули устанавливаемые на раму имеют повышенную противоминную стойкость за счет V-образной формы днища.
В связи с условием использования серийных шасси (нагрузка на оси в первую очередь) и необходимостью достигнуть необходимый уровень защиты остро встал вопрос по весу кабин и ФМ. Расчет показал, что использование традиционных подходов к созданию бронекорпусов из серийных специальных сталей не позволит создать а/м с характеристиками подвижности, аналогичным небронированным серийным автомобилям. А именно это является одной из целей работы. Были рассмотрены различные материалы и защитные схемы, позволяющие достичь снижения массы. При этом необходимо заметить, что вопрос «цена – результат» является наиболее значимым в данном случае, т.к. АМН является серийным автомобилем массового производства и широкого применения, соответственно материалы ис-пользуемые при его бронировании также должны быть широко освоены в производстве и цена комплекта бронирования должна быть соизмерима с ценой шасси автомобиля. Исходя из этого, в качестве основных материалов были выбраны специальные стали высокой твердости марок «44» и «77». Специальная сталь марки «77» использована в деталях, имеющих ограничения по габаритам и выполняемых из листа необходимой толщины. Детали из спе¬циальной стали марки «77» составляют порядка 5% массы броневых деталей и встроены в несущий каркас кабины. Специальная сталь высокой твердости марки «44» используется в разнесенных комбинированных структурах. Эквивалентная толщина данной структуры - 9,5 мм стали. Структура имеет габарит по толщине 80мм и обеспечивает стойкость как в нормаль, так и в диапазоне углов места 20 от горизонта. Данная структура позволяет легко проводить модернизацию с целью повышения уровня ее стойкости, в т.ч. и заменой материалов. Проведенные натурные испытания показали, что такая панель выдерживает без разрушения тыльного листа брони фугасное нагружение и осколочный поток при подрыве заряда 4кг ВВ начиненного готовыми ПЭ на дальности 1,5м.
Конструктивная универсальность защитной панели указанной структуры состоит в том, что она может устанавливаться как на раму с помощью крепежных элементов, так и сама являться элементом рамы, что облегчает вес всей конструкции в целом. Кроме того, тыльный противоосколочный подбой является теплоизолятором.
Вопрос целесообразности применения брони на основе керамического слоя для защиты ВАТ требует комплексного подхода к оценке стоимости затрат на разработку и изготовление ВАТ с такой защитой с учетом их боевого предназначения и важности решаемых ими задач, и на наш взгляд требует взвешенного подхода с учетом возможности получения необходимого для серийного производства количества материала со стабильными свойствами (как внутри партии бронеплиток, так и между партиями).
На а/м семейства «Медведь» устанавливаются протектированные топливные баки с самозатягивающемся покрытием производства ОАО «НИИ Стали». Преимущество таких баков состоит в том, что они по месту установки и элементам крепления взаимозаменяемы с серийными баками, а масса покрытия значительно ниже, нежели броневая защита от этих же средств поражения.
Уровень комфорта экипажа и десанта обеспечивается установкой кондиционеров, независимых отопителей, систем принудительной вентиляции и ФВУ как в кабинах, так и в функциональных модулях. Внутренняя облицовка кабин и функциональных модулей выполнена из материала «деколин».
Грузоподъемность бронированных а/м по сравнению с базовыми уменьшилась в основном за счет ограничения нагрузки на переднюю ось, что обусловлено необходимостью использования определенного набора шин. При этом грузоподъемность обеспечивает возможность перевозки десанта с необходимым снаряжением в количестве, определяемым раз¬мерами функциональных модулей.
Разработан небронированный вариант кабины со специальными мероприятиями, позволяющими устанавливать комплект локальной защиты (рис. 7). Как и следовало ожидать, в связи с наличием паразитной массы в виде наружной облицовки, масса кабины с установленным комплектом защиты оказалась больше, чем масса цельнобронированной кабины. В связи с этим пришлось пойти на снижение площади перекрытия моторного отсека, защита обитаемой части кабины сохранена на уровне цельносварной кабины.
В данный момент 6 опытных образцов бронированных автомобилей семейства «Медведь» проходят предварительные испытания. В составе образцов бронированные автомобили:
- на шасси а/м «Урал» 4x4 с каркасно-панельной кабиной и установленным комплектом локальной защиты;
- на шасси а/м «Урал» 6x6 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ в грузовой платформе;
- на шасси а/м «Урал» 6x6 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ на раме автомобиля;
- на шасси а/м «Урал» 8x8 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ на раме автомобиля;
- на шасси а/м «КамАЗ» 6x6 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ в грузовой платформе;
- на шасси а/м «КамАЗ» 8x8 с цельносварной бронированной кабиной и бронированным ФМ в грузовой платформе.
