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 .