BADANIA EKSPERYMENTALNE WYBRANEGO TYPU PANCERZA PRĘTOWEGO EXPERIMENTAL TESTS OF THE CHOSEN TYPE OF THE ROD ARMOUR

Transkrypt

1 dr inż. Robert PANOWICZ * mgr inż. Kamil SYBILSKI * dr inż. Roman GIELETA * dr inż. Przemysław KUPIDURA * dr inż. Rafał BAZELA** dr inż. Mariusz MAGIER ** * Wojskowa Akademia Techniczna ** Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia BADANIA EKSPERYMENTALNE WYBRANEGO TYPU PANCERZA PRĘTOWEGO Streszczenie: Trwające obecnie na świecie konflikty zbrojne o charakterze asymetrycznym i lokalnym pokazują, że jednym z najniebezpieczniejszych środków ogniowych są pociski z głowicami kumulacyjnymi wystrzeliwane z ręcznych granatników ppanc. Ich wysoka skuteczność, niski koszt produkcji, niska masa oraz prostota obsługi sprawiają, że są bardzo popularne m.in. wśród oddziałów terrorystycznych oraz partyzanckich. Wysoka przebijalność tego typu amunicji powoduje, że bardzo trudno jest skutecznie przed nią chronić pojazdy opancerzone. Jednym ze sposobów obrony wykorzystywanym m.in. w pojazdach wysoko mobilnych są pancerze prętowe. W prezentowanej pracy omówiona została konstrukcja wybranego pancerza prętowego, a także stanowisko badawcze oraz użyta aparatura do jego testowania. Przedstawiono zdjęcia zarejestrowane szybką kamerą podczas badań eksperymentalnych. Omówiono przebieg procesu oddziaływania pocisku z pancerzem prętowym otrzymany za pomocą szybkiej kamery. EXPERIMENTAL TESTS OF THE CHOSEN TYPE OF THE ROD ARMOUR Abstract: Ongoing armed conflicts around the world show, that one of the most dangerous threats are missiles with cumulative heads. Their high effectiveness, low production cost, low mass and simplicity of use makes them very popular among terrorist and partisans forces. High penetration of this kind of weapon makes, that it is very difficult to protect against these missiles. One of protection method against missiles with cumulative head is application of rod armour. In the paper the construction of armour and research station were described. The paper presents a fast camera images recorded during the experimental tests. Basing of this images there was described destruction of the missile during impact into rod armour. The interaction recorded by fast camera between missile and armour was presented. 1. Wstęp Toczone obecnie działania militarne na świecie oraz udział polskich wojsk w ramach misji stabilizacyjnych pozwoliły na nowo scharakteryzować największe zagrożenia i wady używanego sprzętu. Obecnie najczęściej wykorzystywane, a niosące przy tym ze sobą największe zagrożenie, są dwa typy broni. Pierwszy z nich stanowią różnego rodzaju miny i improwizowane ładunki wybuchowe (ang. Improvised Explosive Devises - IED). Ich zasadniczym czynnikiem rażącym jest fala ciśnienia powstająca na skutek detonacji materiału 51

2 wybuchowego. Efekt ten zwykle jest potęgowany przez różnego rodzaju odłamki (np. szkło, stalowe kulki, gwoździe, śruby) umieszczane wewnątrz lub na ładunku wybuchowym. Drugim najbardziej niebezpiecznym typem broni są pociski z głowicami kumulacyjnymi. Pociski te z uwagi na szereg zalet, tj. niski koszt produkcji, prostotę obsługi, małą masę i gabaryty, dużą przebijalność (sięgającą nawet do 900 mm stali pancernej RHA [1]), są bardzo często wykorzystywane przez wojska, jak również oddziały partyzantów i terrorystów. Produkowane są w różnych wariantach w 9 krajach, a korzysta z nich ponad 40 państw. Pierwotnie skonstruowane do przebijania pancerzy czołgów, dziś służą do niszczenia różnego rodzaju wojskowych pojazdów opancerzonych, nisko lecących statków powietrznych oraz szeregu obiektów nieopancerzonych o znaczeniu strategicznym. Do takich obiektów zaliczamy budynki użyteczności publicznej oraz specjalnego znaczenia, umocnione pozycje stacjonowania wojsk. Biorąc pod uwagę wysoką przebijalność pocisków z głowicami kumulacyjnymi bardzo trudno jest znaleźć skuteczną metodę obrony przed tego typu środkiem ogniowym. Do ochrony przed nimi stosuje się cztery typy pancerzy: pancerze reaktywne, pancerze aktywne, grube pancerze stalowe lub kompozytowe oraz pancerze prętowe. Ostatni typ ochrony z uwagi na prostą konstrukcję oraz stosunkowo niską masę jest bardzo często stosowany do ochrony wysoko mobilnych pojazdów wojskowych. Cechą charakterystyczną pancerzy prętowych jest fakt, że nie służą one do zatrzymania pocisku, a jedynie do zneutralizowania jego kluczowych elementów, zanim dojdzie do zadziałania zapalnika. W poniższej pracy zostaną przedstawione wyniki badań eksperymentalnych uderzenia pocisku z głowicą kumulacyjną w wybrany typ pancerza prętowego wykonanego z płaskowników o zmniejszonej masie. 2. Budowa stanowiska badawczego Badania eksperymentalne zostały przeprowadzone w Wojskowym Instytucie Technicznym Uzbrojenia w Zielonce. W trakcie prób analizowano zachowanie się pancerza zbudowanego z płaskowników (rys. 1) podczas uderzenia w niego pocisku z głowicą kumulacyjną. Otwory w środkowej części płaskownika wykonano w celu zmniejszenia masy całego układu. Wielkość otworów oraz ich położenie określono wcześniej na podstawie eksperymentu komputerowego wykonanego przy użyciu metody elementów skończonych. Z tych analiz numerycznych wynika, że otwory w tej konfiguracji oraz o takich średnicach nie wpływają znacząco na obniżenie zdolności niszczenia elementów pocisku z głowicą kumulacyjną w stosunku do płaskowników bez otworów. Zdolność ta jest nawet zwiększana poprzez zęby występujące w przedniej części płaskowników. Zęby zostały zahartowane w wyniku przeprowadzonej obróbki cieplnej. Rys. 1. Wymiary geometryczne analizowanych płaskowników 52

3 Przygotowane w procesie obróbki laserowej płaskowniki były montowane w specjalnie przygotowanych ramkach zbudowanych z ceowników (rys. 2). Mocowanie było realizowane poprzez pręty przechodzące przez dwa skrajne i jeden środkowy otwór każdego z płaskowników, które na końcach były skręcone nakrętkami. Odległość pomiędzy poszczególnymi płaskownikami utrzymywano za pomocą tulei dystansowych. Dzięki zastosowaniu nakrętek wyeliminowano luzy pomiędzy płaskownikami i tulejami oraz wprowadzono wstępne napięcie układu zwiększając tym samym jego sztywność. Średnicę zewnętrzną tulei dobrano tak, by jak najbardziej wyeliminować możliwość skręcania płaskowników w punktach mocowania. Rys. 2. Ramki z zamontowanymi płaskownikami Ramki z fragmentami pancerzy były podczas badania poligonowego przytwierdzane za pomocą połączenia śrubowego do płyty świadka (rys. 3). Odstęp pomiędzy nimi wynosił 30 cm i był utrzymywany poprzez poziome ceowniki. Płyta świadek była połączona ze stelażem o dużej masie, który gwarantował nieprzesuwanie się całego układu podczas zderzenia pocisku z pancerzem oraz podczas ewentualnej detonacji materiału wybuchowego. Pocisk był wystrzeliwany z granatnika umieszczonego na podstawie wyposażonej w optyczne przyrządy celownicze. Zastosowanie sztywnej, nieruchomej podstawy granatnika pozytywnie wpłynęło na celność poszczególnych strzałów. Dzięki temu możliwe było umieszczenie pancerzy w większej odległości, pozwalającej na nadanie pociskowi prędkości marszowej, występującej w warunkach rzeczywistych. Całość procesu uderzenia pocisku z głowicą kumulacyjną w pancerz wykonany z kątowników była rejestrowana z wykorzystaniem kamer do zdjęć szybkich typu Phantom v12 i v710. Kamery te rejestrowały przebiegi procesu uderzenia pocisku w obiekt badawczy z szybkością od do klatek/s. 53

4 Rys. 3. Schemat stanowiska badawczego 3. Wyniki badań poligonowych W trakcie badań poligonowych pocisk nie uderzał w pancerz prostopadle do płaszczyzny utworzonej przez kątowniki. Płyta świadek była lekko pochylona, co sprawiało, że kąt pomiędzy osią pocisku, a płaszczyzną pancerza wynosił ok Pochylenie to powodowało nieznaczny spadek prawdopodobieństwa zadziałania pancerza, gdyż przy kątach różnych od 90 zmniejsza się prześwit pomiędzy elementami pancerza. A tym samym rośnie prawdopodobieństwo uderzenia zapalnika w przeszkodę i generacji strumienia kumulacyjnego zdolnego przebić ok. 300 mm stali RHA. Pomimo zmniejszenia prawdopodobieństwa zadziałania pancerza, podczas wszystkich strzałów oddanych do omawianego typu pancerza udało się trafić zapalnikiem pomiędzy płaskowniki (rys. 4). Pocisk podczas przechodzenie pomiędzy płaskownikami był zgniatany i dziurawiony (rys. 5). W przypadku uderzenia niesymetrycznego (tzn. gdy pocisk nie trafiał idealnie pomiędzy pręty) dochodziło dodatkowo do jego przekaszania, objawiającego się silnym przemieszczaniem czepca balistycznego względem korpusu głowicy na kierunku prostopadłym do osi pocisku (rys. 5 i 6). Wszystkie te zjawiska powodowały wydostawania się materiału wybuchowego na zewnątrz w postaci ciemnego pyłu (rys. 6) oraz brak utworzenia się strumienia kumulacyjnego podczas uderzenia zapalnika w płytę świadka (rys. 7) Rys. 4. Początek kontaktu pocisku z pancerzem zapalnik przechodzi pomiędzy płaskownikami 54

5 Rys. 5. Przejście głowicowej części pocisku pomiędzy prętami Rys. 6. Uderzenie zapalnika w płytę świadek. Widoczne zniszczenie głowicy pocisku z ładunkiem wybuchowym Rys. 7. Początek deflagracji materiału wybuchowego Podczas badań oddano 3 strzały do 3 ramek zbudowanych z prezentowanego typu pancerza. We wszystkich przypadkach proces niszczenia pocisku przebiegał identycznie i w żadnym z nich nie utworzył się strumień kumulacyjny. Po zakończonej próbie można zauważyć, że pręty, w pobliżu których uderzył pocisk są częściowo wyłamane (rys. 8). Płaskowniki znajdujące się w większej odległości są powyginane. W badanych przypadkach nie doszło do detonacji materiału wybuchowego, gdyż część z niego w postaci pyłu osiadła na płycie świadku. Wygięcie to wynika prawdopodobnie z działania na nie fali ciśnienia powstałej na skutek deflagracji materiału wybuchowego wydobywającego się na zewnątrz pocisku (rys. 7). 55

6 Rys. 8. Widok ramki z pancerzem po uderzeniu pocisku z głowicą kumulacyjną 4. Wnioski W trakcie badań eksperymentalnych oddano trzy strzały pociskiem z głowicą kumulacyjną do 3 ramek zbudowanych z tego samego typu płaskowników. We wszystkich rozpatrywanych przypadkach udało się na tyle uszkodzić pocisk, że podczas uderzenia zapalnikiem w płytę świadek nie dochodziło do generowania strumienia kumulacyjnego. Potwierdza to skuteczność omawianego rozwiązania oraz wskazuje jego przydatność do obrony przed tego typu zagrożeniem pociskami. Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że analizowane płaskowniki są o ok. 22% lżejsze od płaskowników o tych samych wymiarach zewnętrznych, ale bez wyciętych otworów i ząbków. Jest to ogromna zaleta szczególnie w przypadku aplikacji tego rozwiązania na pojazdach o wysokiej mobilności. Cecha ta jest szczególnie ważna w przypadkach zastosowania niniejszego rozwiązania na pojazdach o małej masie własnej, gdzie każde dodanie masy może spowodować duże ograniczenie mobilności tych pojazdów. Literatura [1] A. Wiśniewski: Pancerze budowa, projektowanie i badanie. WNT, Warszawa [2] I. Witkowski: Broń przeciwpancerna. Lampart. Warszawa, [3] M. Bodjański: Przegląd aktualnie stosowanych rozwiązań w dziedzinie radiolokacji dopplerowskiej, Biuletyn PTU WITU nr 96, s Zielonka, 2005r. 56