11‏/3‏/2013

ميكانيكية عمل الدروع التفاعلية المتفجرة .


ميكانيكيــــــة عمــــــل الــــــدروع التفاعليــــــة المتفجــــــرة
تجاه قذائف الشحنة الجوفاء hollow charge


يخصص مصممو دبابة المعركة الرئيسة نحو 30-40% من وزنها الكلي لغرض توفير الحماية لها. فقد كان لقدوم المقذوفات المشكلة انفجارياً EFP التي تتحصل على سرعة مميزة لأكثر من 2000 م/ث ، وكذلك الصواريخ الموجهة المضادة للدبابات مع قابلية اختراق لنحو 1000-1200 ملم من التدريع الفولاذي المتجانس RHA ، بالإضافة إلى مقذوفات الطاقة الحركية KEP بخوارقها من سبائك التنغستن أو اليورانيوم المستنزف DU ، أن هددت الوجود ذاته لدبابة المعركة الرئيسة على مستوي من العالم . وفي ظل تنامي الأسلحة الأخرى المضادة للدروع ، فإن زيادة الحماية ومن ثم زيادة الوزن لم تعد مقبولة ، كما أن التدريع السلبي passive armor بشكله الحالي لم يعد قادراً على توفير الحماية المطلوبة للدبابة ، لذلك اتجه المصممون لوسائل وطرق أخرى لتعزيز فاعليه المواجهة لدى دبابة المعركة الرئيسة MBT . من هذه كان تطوير الدروع التفاعلية المتفجرة Explosive Reactive Armor . إذ افترض هؤلاء أن مثل هذه الدروع ستوفر حماية نسبيه جيده لدبابات المعركة الحديثة والقديمة منها على حد سواء . وتحدث بعضهم عن قدرة هذه الدروع على تخفيض قيمة الاختراق لما يزيد عن 80-90% من طاقة نفاث الشحنة الجوفاء ، أو حتى أكثر من ذلك مع الأنواع الأحدث . بمعني أن رأس حربي لقذيفة RPG-7 كلاسيكية يستطيع اختراق 300 ملم من الدروع الفولاذية المتجانسة RHA ، تنخفض قابلية اختراقه في مواجهة قراميد الدروع التفاعلية المتفجرة ERA لنحو 30 ملم فقط . إلا أن هذه القيم في الحقيقة مرتبطة بشروط معينه ، ربما كان أهمها وبالدرجة الأولى ، زاوية الالتقاء بين النفاث وموضع الإصابة على صفيحة التدريع التفاعلي .


ويحرص المصممين عند تطوير قراميد الدروع التفاعلية المتفجرة ERA ، على تضمين المنتج (ومراعاة) الكثير من العناصر المثالية ، مثل حجم وشكل صفائح قراميد الدروع التفاعلية ، سماكة الصفائح ومادتها ، صلابة الصفائح وكثافتها ، قابلية لحام المادة المعدنية المستخدمة للقراميد ، حساسية المادة المتفجرة المستعملة ، سرعة انفجار المادة المتفجرة ، كثافة المادة المتفجرة ، قدرة القراميد على مواجهة نيران الأسلحة الخفيفة ، المناعة تجاه أجزاء الشظايا للأنواع المختلفة من الرؤوس الحربية ، مراعاة زاوية هجوم القذيفة القادمة ، تخفيض عامل التشظية والتجزؤ في المواد المستخدمة لتخفيض الخطر على القوات الصديقة ، ضمان قابلية مواجهة الضربات المتعددة ، منع انتقال تأثير الانفجار بين القراميد المجاورة . ترتيبات متزايدة لضمان القدرة على استبدال القراميد التالفة والمتضررة ، عدم احتراق المادة المتفجرة نتيجة اختراق الشظايا . تأثير الصفائح المقوسة أو المسطحة على عمل قرميد الدرع التفاعلي المتفجر ، مدى التأثير على قابلية الحركة للعربة الحاملة للنظام ، ارتفاع قراميد الدرع التفاعلي التي قد تولد مشكلة المنطقة العمياء .


ميكانيكية وآلية عمل هذه الدروع التفاعلية المتفجرة تختلف باختلاف الخطر المتوقع ، ونحن هنا نتحدث عن نوعين من الأخطار ، النفاث عالي السرعة والخاص بقذائف الشحنة الجوفاء hollow charge ، وخوارق الطاقة الحركية عالية السرعة KEP . ميكانيكية العرقلة بالنسبة للنوع الأول تنسب لآليات محدده ، حيث يمكن تخفيض قابلية الاختراق عن طريق :

(a) آلية قطع الصفائح المعدنية Plate cutting mechanism .
(b) عرقلة وتشتيت النفاث Disruption of jet .
(c) دمج تأثير النقطتين أعلاه combined effect .

فبعد تحفيز وانفجار المادة المتفجرة ، فإن كلتا الصفائح المعدنية السفلى والعليا المتحركة من قرميد الدرع التفاعلي يتم ثقبها وقطعها بنفاث الشحنة الجوفاء . حيث تعمل حافة وطرف الصفيحة المعدنية المتحركة بسرعة عاليه ومنتجات التفجير عالية الكثافة أيضاً على اقلاق وارباك استقامة وانتظام النفاث ، وبالتالي تخفض قدرته على اختراق الهدف .. ولتفصيل الأمر وبناء على العديد من الاختبارات النظرية والميدانية ، فإنه يمكن القول أن طيران الصفائح المعدنية وحركتها في طريق النفاث ، يتسبب في تخفيض طاقته نتيجة قيام هذا الأخير باختراق أو بمعنى أدق ثقب perforate هذه الصفائح ، ليلحقها بعملية قطع cutting وإحداث شق ضيق لهذه الصفائح ، بالإضافة لعرقلة وإقلاق النفاث بناتج الانفجار عالي الكثافة . كل هذا يلعب دوراً رئيساً في تخفيض قدرات النفاث على الاختراق . وعندما يتجاوز النفاث الصفيحة الخلفية لقرميد التدريع التفاعلي ، فإن ذلك يتسبب في زعزعته وتفتيته لأجزاء صغيره . هذه الأجزاء الصغيرة تعرض سلوك تدميري ذاتي ناتج عن انحرافها وبعثرة تماسكها Coherence disturbing ، مما يجعلها تضرب مناطق متفرقة من سطح الهدف الرئيس . لقد وجد أيضاً من خلال الاختبارات أن زاوية الهجوم angle of attack والحجز الجزئي للانفجار ، من العوامل الأكثر أهميه في تخفيض القوة الثاقبة للنفاث ، كما وجد أن لكمية ونوعية المواد المتفجرة دور رئيس في العملية ، وكذلك كثافة الصفائح المعدنية . الاختبارات أكدت أيضاً أن النفاث عندما يضرب الصفيحة المعدنية بشكل غير مباشر (بشكل متقاطع أو عرضي) فإن عملية القطع تولد ثقباً طويلاً وممتداً فيها ، حيث يعتمد حجم وطول هذا الثقب على سرعة الصفيحة وعلى زاوية الاصطدام angle of impact ومدة بقاء النفاث .


واختصاراً نقول أنه عندما يصطدم النفاث في نقطة ما على الصفيحة المتحركة ، فإن ثقب بقطر وعمق معين سوف ينتج ، فإذا كانت سماكة الصفائح الحقيقية أو المكافئة أكثر من هذا العمق المتحقق بالاختراق ، فإن جزء مهم من كتلة النفاث ستكون مستهلكه ومبدده بهذه الصفائح . إن العامل الأهم هو ذلك المتعلق برأس النفاث وطرفه الأمامي jet tip . فهذا الجزء يتحرك بسرعة عالية جداً يمكن أن تبلغ 8000-10000 م/ث (يمكنه بلوغ هذه السرعة خلال 40 جزء من المليون من الثانية ، مع إعطاء تعجيل لرأس المخروط لنحو 25 مليون g) ، بينما تتحرك الأجزاء اللاحقة من النفاث بسرعات أقل . وهكذا فإن رأس النفاث ينجز اختراق أولي مهم في مادة الصفائح ، وهو مستهلك في معظمه لهذه الجزئية . وفي الحقيقة فإن رأس النفاث هو الجزء الأكثر أهميه من كتلة النفاث ، فهو الذي يسمح لبقية كتلة النفاث بالتكدس والتراكم بشكل كفء efficiently pile باتجاه فتحة الثقب المنجزة ، ويزيح بالتالي مادة الدرع عن طريقها . إن تبديد رأس النفاث سيخفض قدرات الاختراق لنحو 30% أو أكثر ، على الرغم من أنه فعلياً لا يشكل سوى جزء يسير جداً من كتلة النفاث .
  

وعندما يضرب نفاث شحنه جوفاء قرميد التدريع التفاعلي ، فإن المادة المتفجرة المحصورة تبدأ عملها خلال أجزاء من المليون من الثانية ، لكن تأثير موجة الانفجار على النفاث تبدأ لاحقاً وبوقت قصير ، ربما ذلك راجع لعدم وجود فضاء أو فسحه كافيه لتحرك موجة الانفجار الناتجة عن انفجار المادة المتفجرة وتعجيل الصفائح المعدنية ، ولكن عندما تبدأ الصفائح بالحركة وتبدأ موجة الانفجار بالتمدد ، فإنها تأخذ سرعة وكثافة مقاربه لتلك التي يمتلكها النفاث (هناك تدرج انحداري في السرعة على طول امتداد النفاث ، فتمدد هذا الأخير وطوله لا يبقيان ثابتان على طول مسافة المواجهة stand-off distances) وتبدأ عندها عملية الاصطدام التقاطعي transverse impact مع النفاث ، مما يتسبب بفقدان هذا الأخير تماسكه واستقامة خطه ومن ثم اضعاف قوة اختراقه (عملية تعجيل الصفيحة الخلفية واصطدامها العنيف ببدن العربة يمكن أن يسبب تشوه جوهري لهيكل العربات خفيفة التدريع ، لذلك فإن هذا النوع من الدروع مؤهل للعمل مع الدبابات أكثر منه مع العربات الأخرى) . وعندما تبدأ الصفائح المعدنية في الابتعاد لمسافة معينه ، فإن موجة المادة التفجيرية تبدأ في التوسع لمستويات عاليه ، ويبدأ معها تأثير الانفجار في الانخفاض ، بحيث يعبر النفاث هذه المنطقة بسهولة وبدون تقاطع .

هناك 17 تعليقًا:

  1. السلام عليكم اخ انور
    طبعا انا من المتايعين لمدونتك الرائعة
    حقيقة انا عندي سؤال بحثت عنه كثيرا في المواقع العسكرية
    لكني لم اجد اجابة شافية له وانا على يقين انك تستطيع اجابتي عليه بسبب خبرتك الواسعة بالدروع
    سؤالي هو
    هل ناظور رامي الدبابة يرتفع وينخفض مع سبطانة المدفع ام يبقى ثابتا
    وشكرا

    ردحذف
    الردود
    1. حياك الله أخي الكريم .. الموضوع بحاجة لبعض التفصيل ، فعينية التسديد في المنظار البصري عندما تكون موجهة نحو هدف ما ، فإنها تكون في حالة إصطفاف واحد مع السلاح الرئيس ، وهناك حقيقة مؤشر (على هيئة وميض بلون معين) لهذا التطابق والتوافق سوف يضيء أيضاً في المنظار البصري ، بحيث يستطيع القائد أو الرامي المباشرة بإطلاق النار في هذه اللحظة طالما هذا المؤشر مستمر في الإنارة وعملية تعقب الهدف قائمة .

      ولمزيد من التوضيح أقول .. أنه لضرب أي هدف وإصابته ، فإنه يستلزم أن يكون محور سبطانة مدفع الدبابة متوازن ومتعادل مع خط البصر LOS إلى الهدف المنشود ، وذلك ضمن حدود أو قيم معتمدة على عدد من العناصر ، ربما كان أهمها هبوط الجاذبية ، أو بمعنى الارتفاع اللازم الذي سيبدأ معه المقذوف بالهبوط والسقوط مرة أخرى خلال زمن طيرانه . ولسرعة مقذوف ممنوحة ومتوفرة ، فإن مستوى الهبوط يعتمد بشكل كبير على مدى الهدف ، لذلك يجب أن يعوض الأمر برفع سبطانة السلاح فوق خط البصر .. إذا لم أوضح الأمر كما هو مطلوب فلا تتردد أخي بالسؤال .

      حذف
    2. نعم أخي هو متحرك والتفصيل في التعليق الآخر .. ولا بأس من طلب المزيد من التوضيح .

      حذف
  2. السلام عليكم اخي انور حياك الله لقد اوفيت بالاجابة ولو ان فكرة الوميض لم افهمها جيدا او حسب اعتقادي انه الوميض الحراري للهدف يرجى الايضاح
    وهناك شق اخر
    لو فرضنا ان الدبابة على ارض مستوية وهناك هدف على تلة مرتفعة هل نستطيع ان نضع عليه مؤشر التهديف اي كأننا نوجه بندقية قنص
    شكرا لكم مرة اخرى..

    ردحذف
    الردود
    1. ما قصدته بكلمة وميض أن هناك مصباح في منظار التسديد سيضيء ليعلن عن جاهزية السلاح للعمل وإطلاق النار .. بالنسبة للسؤال الآخر فمدافع الدبابات مقيدة في الحقيقة بدرجة إرتفاع محددة (مع ملاحظة ما وسبق أن ذكرناه أن منظار التسديد يكون في حالة إصطفاف واحد مع محور السلاح الرئيس) . فمدفع الدبابة M1A1 على سبيل المثال لا الحصر يمكن أن يرتفع +20 درجات أو ينخفض لنحو -10 درجات ، في حين أن مدفع الدبابة M60 يستطيع الارتفاع لنحو +19 درجة والانخفاض حتى -10 درجات ، أما الروسية T-72 فمستوى انخفاض السلاح الرئيس الأقصى gun depression يبلغ -5 درجات وارتفاعه حتى +15 درجات .

      حذف
  3. شكرا لك اخ انور لقد وصلت الفكرة شكرا لك على الايضاحات الوافية
    انا المهم عندي ان منظار الرامي يتحرك ارتفاع وانخفاض مع المدفع هذا الشئ كنت اجهله
    وبالنسبة لدرجات الارتفاع والانخفاض فانت محق بها
    وهذا يعني ان منظار ال T-72 يرتفع لحد 15+ درجة وينخقض ل 5+ درجات
    متحدا في عمله مع المدفع
    شكرا مرة اخرى اخي انور وانا اسف على الاطالة ولقد اتعبتك معي في طرح الاسئلة
    وفقك الله في بحثك وعملك
    والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

    ردحذف
    الردود
    1. أنتم أهل الدار أخي الكريم ونحن ضيوف عليكم ... المدونة لكم فأسأل ما شئت .. تحياتي .

      حذف
  4. راجع هذا الرابط للإستزاده :

    http://anwaralsharrad-mbt.blogspot.com/2012/12/blog-post_20.html

    ردحذف
  5. تحيةعطرة اليك استاذ انور شاهدت صورا في هذه المدونة الجميلة وخارجها عن انفجار دبابات وطيران ابراجها مع بقاء الصفائح سليمة وكانها لم تمس بسوء والسؤال الاخر هو عن مدى تاثير هذه الصفائح فيما لو انفجرت على للمشاة الموجودين حول الدبابة وشكرا

    ردحذف
    الردود
    1. هذه الدروع أخي لا يمكن هزيمتها بسهولة ، حتى لو أمطرنا الدبابة بوابل من الطلقات النارية الصغيرة أو شظايا المدفعية .. هي تستطيع تحمل درجات حرارة قريبة من 700 مئوية لمدة ساعتين دون وقوع انفجار . هي تستطيع تحمل آلاف الطلقات من عيار 7,62 ملم و23 ملم ، من مدى قريب برميات مفردة ورشقات ، دون أن يكون لهذه تأثير كافي لتفجير القراميد التفاعلية .. ولكن لو حدث الإنفجار فإنها بالتأكيد ستكون مع أضرار شديد لمحيطها .

      حذف
  6. سؤالي الله يسلمك ماهي انواع المواد المتفجرة المستخدمة في الدروع التفاعلية ...وماهي المواد المطاطية المستخدمة في الدروع الهامدة

    ردحذف
    الردود
    1. سؤال جميل أخي أبوسامح .. بالنسبة لطبقة المادة المتفجرة المحصورة بين الصفيحتين فيطلق عليها من حيث مستويات التحفيز "المتفجرات المؤمنة البلاستيكية" Plastic bonded explosives ، وهي شكل من أشكال المتفجرات يتميز بانخفاض حساسيته تجاه الصدمات والاحتكاك والحرارة واللحيم . إذ يجب أن تكون هذه المتفجرات مؤمنه تجاه عمليات السقوط من الأعلى ولحد معين ، كما أنها يجب أن تكون مؤمنه من التحفيز عند تعرضها للنيران المباشرة وعمليات اللحيم welding ، بالإضافة لقدرتها على عدم التفاعل مع مقذوفات الطلقات صغيرة العيار والشظايا (يفترض بهيكل الدبابة القدرة على مقاومتها) . وبمعني آخر يجب أن تكون طبقة المتفجرات هذه محفزة ومنشطة فقط عند ضربها بخارق قذيفة طاقة حركية أو بنفاث شحنة مشكلة . وبشكل عام ، مصممو قراميد الدروع التفاعلية غالباً ما يلجئون للمتفجرات من نوع RDX التي تبلغ سرعة انفجارها 8.750 م/ث لغرض تجهيز القراميد المتفجرة ، إلا أن مادة أخرى حديثة وجدت طريقها لتجهيز قراميد الدروع التفاعلية الحديثة ، أطلق عليها NTO (اختصار 3-NITRO-1,2,4-TRIAZOLE-5-ONE) تتميز بأدائها العالي وحساسيتها المنخفضة جداً مقارنة بمتفجرات RDX و HMX ، مع سرعة انفجار تبلغ 8.500 م/ث ... أما بالنسبة للمواد المستخدة في الدروع الخامدة ، فهناك العديد من الأمثلة ، مثل البولي يوريثان polyurethane ، وهي مادة كيميائية كثير الاستخدام كرغوة ذات مرونة وتلدين عالي ، كما تتوفر مادة البولستيرين Polystyrene وهي مركب كيميائي بلاستيكي يتميز بالصلابة مع قدرة للتحول إلى رغوة عند تعرضه للحرارة والضغط الشديد . فحين يصاب هذا النوع من الدروع بقذيفة شحنة مشكلة ، فإنها تنفجر على الصفحة الخارجية للدرع وتثقبه ، ولكن سرعان ما تنخفض الطاقة الناشئة عن كتلة النفاث ، بسبب امتصاص المادة الكيميائية لطاقة النفاث .

      حذف
  7. السلام عليكم
    شكرا الك اخي..سؤالي ماهي النسب المستحدمة في المواد المتفجرة للدروع التفاعلية ..وماهي نسب المواد المطاطية في الدروع الهامدة

    ردحذف
    الردود
    1. لا نتحدث عن نسب هنا بل عن كتل ، والأمر راجع للتصميم ولكن مبدئياً نحن نتحدث عن بضعة عشرات الغرامات . بالطبع زيادة كتلة المادة المتفجرة تحمل مردود سلبي نحو دروع الدبابة الرئيسة والتأثيرات الخارجية المحتملة !! في الدروع الخامدة نحو نحتاج لزيادة هذه المادة وزيادة كثافتها لتحقيق الأهداف المرجوة .. السوفييت فيما مضى طوروا أحد أشكال هذا التدريع وأطلقوا عليه اسم NERA ، وهو عبارة لوحين من الفولاذ ، سماكة كل منهما 5 ملم ، ينحصر بينهما مادة مطاطية سماكتها 100 ملم ، حيث استخدم هذا التدريع على الدبابات القديمة طراز T-55 .

      حذف
  8. اشكرك اخ انور على هذا المجهود
    ولكن السؤال ما هو نوع الدبابة في الصورة الاولى لو سمحت

    ردحذف
    الردود
    1. هذه دبابة M60 التعديل الأردني مع إضافة مدفع 120 ملم بدل العيار السابق 105 ملم مع دروع تفاعلية متفجرة .

      حذف
    2. ولهذا لم اتعرف عليها اي لانها مطورة محليا في الاردن اكرر شكري استاذي العزيز

      حذف