تصویر: یک تانک T-72 با آجرهای زرهی واکنشی.

زره واکنشی

تصویر: تانک M60A1 Patton با Blazer ERA اسرائیلی.

زره واکنشی نوعی زره وسیله نقلیه است که به نوعی به ضربه یک سلاح واکنش نشان می دهد که آسیب وارد شده به وسیله نقلیه تحت حفاظت را کاهش دهد. در محافظت در برابر خرج های شکل دار و نافذهای سخت شده انرژی جنبشی مخصوصاً مؤثر است. رایج ترین نوع آن، زره واکنشی انفجاری (ERA) (explosive reactive armour) است، اما انواع آن شامل زره واکنشی انفجاری خود محدود شونده (SLERA)( self-limiting explosive reactive armour)، زره واکنشی غیر فعال (NERA)( non-energetic reactive armour)، زره واکنشی غیر منفجره (NxRA) (non-explosive reactive armour) و زره الکتریکی است. ماژول‌های NERA و NxRA برخلاف ERA و SLERA می‌توانند چندین ضربه را تحمل کنند، اما ضربه دوم دقیقاً در همان مکان ممکن است به طور بالقوه به هر یک از آن‌ها نفوذ کند، زیرا زره در آن نقطه به خطر می‌افتد.

اساساً همه مهمات ضد تانک با سوراخ کردن زره و سپس کشتن خدمه داخل، یا از کار انداختن سیستم های مکانیکی حیاتی یا هر دو کار می کنند. زره‌های واکنشی را می‌توان با ضربات متعدد در یک مکان شکست داد، مانند سلاح‌های خرج پشت سر هم که دو یا چند بار به شکل سریاً متوالی شلیک خرج های شکل‌دار دارند. بدون خرج های پشت سر هم، دو بار ضربه زدن به یک نقطه بسیار دشوارتر است.

تاریخچه

تصویر: زره واکنشی "DYNA" برای T-72 MBT

ایده ضدانفجار (به روسی کنتروزریو) در زره برای اولین بار توسط مؤسسه تحقیقات علمی فولاد (NII Stali) در سال 1949 در اتحاد جماهیر شوروی توسط آکادمیک بوگدان ویاچسلاوویچ وویتسخوفسکی پیشنهاد شد (1922-1999). اولین مدل های پیش تولید در طول دهه 1960 تولید شد. با این حال، تحلیل نظری ناکافی در طول یکی از آزمایش‌ها منجر به منفجر شدن تمام عناصر نمونه اولیه شد. تا سال 1974 که وزارت صنایع دفاعی مسابقه ای را برای یافتن بهترین پروژه حفاظت از تانک اعلام کرد، هیچ تحقیق دیگری انجام نشد.
در نسخه دیگری از زره الکتریکی از لایه‌هایی از صفحات فلزی الکترومغناطیسی با جداکننده‌های سیلیکونی به صورت یک در میان استفاده می‌شود. آسیب به قسمت بیرونی زره باعث عبور دادن الکتریسیته به داخل صفحات می شود که این باعث حرکت مغناطیسی آنها نسبت به همدیگرمی شود. مانفرد هلد، محقق آلمان غربی، کار مشابهی را با ارتش اسرائیل در سال‌های 1967-1969 انجام داد. زره واکنشی که بر اساس تحقیقات مشترک ایجاد شده بود، برای اولین بار در طول جنگ 1982 لبنان بر روی تانک های اسرائیلی نصب شد و بسیار مؤثر ارزیابی شد.

زره واکنشی انفجاری

تصویر: زره‌های واکنشی انفجاری پیشرفته Kontakt-5 در این T-90S به صورت جفت صفحه چیده شده‌اند که نمای مثلثی برجسته‌ای را به برجک می‌دهند.

تصویر: جزئیات زره واکنشی

یک عنصر زره واکنشی انفجاری از ورقه یا صفحه ای از مواد منفجره قوی ساخته شده است که بین دو صفحه، معمولاً فلز، که عناصر واکنشی یا دینامیکی نامیده می شوند، قرار گرفته است. در حمله با یک سلاح نافذ، ماده منفجره منفجر می شود و صفحات فلزی را به زور از هم جدا می کند تا به نفوذگر آسیب برساند. در برابر خرج شکل‌دار، صفحات بیرون زده، نفوذگر جت فلزی را مختل می کنند و عملاً طول مسیر بیشتری از مواد برای نفوذ فراهم می کنند. در برابر نفوذگر انرژی جنبشی، صفحات بیرون زده گار انحراف و شکستن میله را انجام می دهند.

این اختلال به دو مکانیسم نسبت داده می شود. ابتدا صفحات متحرک سرعت مؤثر و زاویه برخورد جت خرج شکل‌دار را تغییر می‌دهند و زاویه برخورد را کاهش می‌دهند و سرعت مؤثر جت را در مقابل عنصر صفحه افزایش می‌دهند. دوم، از آن جایی که صفحات در مقایسه با جهت برخورد معمولی کلاهک‌های خرج شکل‌دار، زاویه‌دار هستند، همانطور که صفحات به سمت بیرون حرکت می‌کنند، نقطه برخورد روی صفحه با گذشت زمان حرکت می‌کند و جت نیاز دارد تا صفحات تازه ای از مواد را برش دهد. این اثر دوم به طور قابل توجهی ضخامت مؤثر صفحه را در هنگام ضربه افزایش می دهد.

ERA (زره واکنشی انفجاری (Explosive Reactive Armour))، برای این که در برابر پرتابه‌های انرژی جنبشی مؤثر باشد، باید از صفحات بسیار ضخیم‌تر و سنگین‌تر و یک لایه انفجاری ضخیم‌تر استفاده کند. چنین ERA سنگینی، مانند Kontakt-5 ساخته شده توسط اتحاد جماهیر شوروی، می تواند یک میله نفوذی را که بلندتر از عمق ERA است شکسته و دوباره قابلیت نفوذ را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

یکی از جنبه های مهم ERA سرعت انفجار یا انفجار عنصر انفجاری آن است. یک ماده منفجره قوی تر و سرعت صفحه بیشتر باعث می شود که مواد بیشتری از صفحه به مسیر جت مقابل وارد شود و ضخامت مؤثر صفحه را تا حد زیادی افزایش دهد. این اثر به ویژه در صفحه عقبی که از جت دور می شود، که با دو برابر شدن سرعت، ضخامت آن سه برابر می شود، مشهود است.

ERA همچنین با پرتابه هایی که به صورت انفجاری فورج می شوند، آن چنان که توسط یک خرج شکل‌دار تولید می شوند، مقابله می کند. ضد انفجار باید پرتابه ورودی را مختل کند تا تکانه آن به جای هدف در همه جهات توزیع شود و اثربخشی آن را به شدت کاهش دهد.

زره واکنشی انفجاری توسط اتحاد جماهیر شوروی و کشورهای اکنون مستقل آن از دهه 1980 ارزش گذاری شده است، و تقریباً هر تانک موجود در موجودی نظامی اروپای شرقی امروز یا برای استفاده از ERA ساخته شده است یا کاشی های ERA به آن اضافه شده است، از جمله حتی در تانک های T-55 و T-62 که چهل تا پنجاه سال پیش ساخته شدند، اما هنوز هم توسط واحدهای ذخیره استفاده می شوند. ارتش ایالات متحده از زره واکنشی بر روی تانک های آبرامز خود به عنوان بخشی از بسته TUSK (کیت بقای شهری تانک (Tank Urban Survivability Kit)) و در خودروهای برادلی استفاده می کند و اسرائیلی ها اغلب از آن در تانک های M60 ساخت آمریکا استفاده می کنند.

کاشی‌های ERA به‌عنوان زره افزودنی (یا «اپلیکیو») برای بخش‌هایی از یک وسیله نقلیه جنگی زرهی که احتمال اصابت آن‌ها وجود دارد، معمولاً در قسمت جلویی بدنه و جلو و کناره‌های برجک استفاده می‌شود. استفاده از آنها مستلزم آن است که یک وسیله نقلیه، زره پوش نسبتاً سنگینی داشته باشد تا از خود و خدمه اش در برابر انفجار ERA محافظت کند.

یک عارضه دیگر در استفاده از ERA خطر ذاتی برای هر کسی که در نزدیکی تانک است در هنگام منفجر شدن صفحه است، صرف نظر از این که انفجار کلاهک ضد تانک انفجاری قوی (HEAT) (high explosive anti-tank) خطر بزرگی را از قبل برای هر کسی که در نزدیکی تانک قرار دارد ایجاد می کند. اگرچه صفحات ERA فقط برای تورم پس از انفجار در نظر گرفته شده اند، انرژی ترکیبی ماده منفجره ERA، همراه با انرژی جنبشی یا انفجاری پرتابه، اغلب باعث تکه تکه شدن صفحه انفجاری می شود. انفجار یک صفحه ERA مقدار قابل توجهی ترکش ایجاد می کند و افراد ناظر در معرض خطر جدی جراحت کشنده هستند. بنابراین، در عملیات تسلیحاتی ترکیبی، پیاده نظام باید با مقداری فاصله از وسایل نقلیه محافظت شده با ERA عمل کند.

زره واکنشی غیر انفجاری و غیر فعال

NERA و NxRA مشابه زره های واکنشی انفجاری عمل می کنند، اما بدون پوشش انفجاری. دو صفحه فلزی یک لاینر بی اثر، مانند لاستیک را ساندویچ می کنند. هنگامی که با یک جت فلزی خرج شکل‌دار برخورد می کند، مقداری از انرژی ضربه به لایه آستر بی اثر می ریزد و فشار زیاد ناشی از آن باعث خم شدن موضعی یا برآمدگی صفحات در ناحیه ضربه می شود. با برآمدگی صفحات، نقطه برخورد جت با برآمدگی صفحه تغییر می کند و این ضخامت مؤثر زره را افزایش می دهد. این تقریباً مشابه مکانیسم دومی است که زره واکنشی انفجاری از آن استفاده می‌کند، اما از انرژی ناشی از جت خرج شکل‌دار به جای مواد منفجره استفاده می‌کند.

از آنجایی که آستر داخلی غیر منفجره است، برآمدگی نسبت به زره های واکنشی انفجاری انرژی کمتری دارد و بنابراین محافظت کمتری نسبت به یک ERA با اندازه مشابه ارائه می دهد. با این حال، NERA و NxRA سبک‌تر، ایمن‌تر، و برای پیاده‌ نظام مجاور امن‌تر هستند، و از نظر تئوری می‌توان آن‌ها را روی هر قسمتی از وسیله نقلیه قرار داد و در صورت نیاز می‌توان آنها را در چند لایه بسته‌بندی کرد. مزیت اصلی این نوع زره این است که نمی توان آن را از طریق خرج های شکل‌دار کلاهک پشت سر هم، که از یک کلاهک کوچک رو به جلو برای انفجار ERA قبل از شلیک کلاهک اصلی استفاده می کنند، شکست داد.

زره برقی

زره الکتریکی یا زره الکترومغناطیسی نوعی زره واکنشی است که برای محافظت از کشتی‌ها و وسایل نقلیه جنگی زرهی در برابر خرج‌های شکل‌دار و احتمالاً سلاح‌های جنبشی با استفاده از جریان الکتریکی قوی، مکمل یا جایگزین زره‌های واکنش‌دهنده منفجره (ERA) (explosive reacting armour) معمولی پیشنهاد شده است.

بررسی اجمالی

زره الکتریکی یک فناوری زره واکنشی جدیدتر است. این زره از دو یا چند صفحه رسانا تشکیل شده است که توسط یک شکاف هوا یا یک ماده عایق از هم جدا شده اند و یک خازن با قدرت بالا ایجاد می کنند. در حین کار، یک منبع برق با ولتاژ بالا زره را شارژ می کند. هنگامی که یک جسم ورودی به صفحات نفوذ می کند، مدار را می بندد تا خازن تخلیه شود، انرژی زیادی به نفوذگر می ریزد، و آن را تبخیر می کند یا حتی آن را به پلاسما تبدیل می کند و به طور قابل توجهی حمله را پخش می کند.

در نسخه دیگری از زره الکتریکی از لایه‌هایی از صفحات فلزی الکترومغناطیسی با جداکننده‌های سیلیکونی به صورت یک در میان استفاده می‌شود. آسیب به قسمت بیرونی زره باعث عبور دادن الکتریسیته به داخل صفحات می شود که این باعث حرکت مغناطیسی آنها نسبت به همدیگرمی شود. همان طور که فرآیند با سرعت الکتریسیته کامل می شود، صفحات در هنگام برخورد با پرتابه در حال حرکت هستند که این باعث می شود انرژی پرتابه منحرف شود در حالی که انرژی همچنین در جدا کردن صفحاتی که به طور مغناطیسی جذب شده‌اند تلف می شود.

مزایا

وزن

مزیت کلیدی زره الکتریکی وزن سبک تر آن است. در حالی که ERA (زره‌ واکنش‌دهنده انفجاری (explosive reacting armour)) می‌تواند 10 تا 20 تن وزن به یک تانک به خاطر مواد منفجره اضافه کند، زره الکتریکی می‌تواند با وزنی کمتر از چند تن مؤثر باشد، و این به طور قابل‌توجهی بار روی تانک را کاهش می‌ده و اجازه می دهد ظرفیت وزن و قدرت موتور آن در جاهای دیگر استفاده شود. علاوه بر این، زره برقی را می‌توان بر روی سایر وسایل نقلیه زرهی مانند خودروهای جنگی پیاده نظام و نفربرهای زرهی نیز نصب کرد که حفاظت از زره‌های سنگین و ERA را فدای تحرک و سبکی کرده بودند، و بنابراین، این بقای نیروهای داخل وسیله را بهبود می بخشد.

پوشش

وزن سبک زره برقی همچنین به این معنی است که مزایای محافظت از آن می تواند در کل وسیله نقلیه پخش شود. به دلیل وزن پوشش، زره معمولی لازم دارد که در پوشش خود ناهموار باشد، که این همراه است با قرار گرفتن ضخیم ترین زره تانک در قسمت جلویی که بیشتر در معرض قرار می گیرد، با کناره هایی که کمتر محافظت می شوند، و قسمت های بالایی و عقب که اغلب در مقایسه با آن بسیار آسیب پذیر هستند. این واقعیت می تواند توسط یک دشمن چابک که قادر به دور زدن مخالفان خود یا کمین هایی مانند موارد رایج در جنگ نامتقارن شورش های مدرن است، مورد سوء استفاده قرار گیرد. سلاح‌های با قدرت تهاجمی بالا مانند FGM-148 Javelin نیز از این موضوع بهره می‌برند و از موشکی استفاده می‌کنند که از بالا برای حمله و نفوذ به قسمت نازک تانک استفاده می‌کند. با استفاده از زره الکتریکی و استفاده از آن بر روی کل وسیله نقلیه، می توان این خطرات را منتفی کرد.

ایمنی عملیاتی

مزیت ثانویه، افزایش ایمنیِ خودروهای پیاده و سبک است که در نزدیکی تانک ها با زره الکتریکی به جای ERA عمل می کنند. اگرچه صفحات ERA فقط برای متورم شدن پس از انفجار در نظر گرفته شده اند، انرژی ترکیبی ماده منفجره ERA، همراه با انرژی جنبشی یا انفجاری پرتابه، غالباً باعث تکه تکه شدن انفجاری صفحه می شود. انفجار یک صفحه ERA مقدار قابل توجهی ترکش ایجاد می کند و کسانی که در مجاورت آن هستند در خطر جدی جراحت کشنده هستند.

معایب

با توجه به ماهیت جدید زره الکتریکی و مخفی بودن توسعه نظامی، مشخص نیست که آیا قرار است در برابر هر دو جت‌های دارای خرج شکل‌دار و نفوذگرهای انرژی جنبشی جدیدتر یا فقط در برابر اولی عمل کند، در حالی که منابعی وجود دارد حاکی از این که آنها عمدتاً بر روی خرج‌های شکل‌دار، به ویژه موارد مربوط به آرپی‌جی ها، تمرکز می‌کنند. خرج‌های شکل‌دار مانند آنهایی که در RPGهای گفته شده یا گلوله‌های HEAT وجود دارد، یک جت مافوق صوت از ذرات فلز مذاب را برای نفوذ به زره ارائه می‌کنند، در حالی که گلوله‌های جنبشی APFSDS، که مهمات اصلی ضد تانک مورد استفاده تانک‌های مدرن هستند، از یک میله جامد فلزی که نیاز به بار الکتریکی بیشتری دارد برای پخش مؤثر حمله استفاده می‌کنند، که این احتمالاً فراتر از قابلیت‌های فعلی است. بنابراین، سیستم‌های زرهی الکتریکی، در مؤثر بودنشان، با توانایی وسیله نقلیه به تجهیز آنها به تولید الکتریسیته کافی برای سیستم، محدود هستند.
زره واکنشی نوعی زره وسیله نقلیه است که به نوعی به ضربه یک سلاح واکنش نشان می دهد که آسیب وارد شده به وسیله نقلیه تحت حفاظت را کاهش دهد.

مثال ها

انگلستان

زره الکتریکی، یک توسعه در بریتانیا، تحت عنوان سیستم "توان پالس"، توسط آزمایشگاه علوم و فناوری دفاعی است. یک وسیله نقلیه دارای دو پوسته نازک است که با مواد عایق از هم جدا شده اند. پوسته بیرونی دارای بار الکتریکی بسیار زیادی است، در حالی که پوسته داخلی متصل به زمین است. اگر یک جت حرارتی ورودی از جنس یک فلز رسانا مانند مس به هر دو پوسته نفوذ کند، پلی بین آنها تشکیل می دهد و انرژی الکتریکی به سرعت از طریق جت تخلیه می شود و آن را تبخیر می کند. آزمایش‌ها با یک نفربر زرهی تاکنون امیدوارکننده بوده است، و امید است که سیستم‌های بهبودیافته بتوانند در برابر نفوذکننده‌های انرژی جنبشی محافظت کنند.

ایالات متحده

دانشمندان آزمایشگاه تحقیقاتی ارتش ایالات متحده نیز جزئیاتی در مورد زره الکتریکی در New Scientist منتشر کرده اند. هر تانک با کاشی هایی ساخته شده از پلاستیک محکم پوشانده می شود که در زیر آن یک ساندویچ از مواد مختلف نصب می شود. لایه بالایی یک کفپوش از فیبرهای نوری خواهد بود، که به دنبال آن یک ورقه نازک از پوشش زره استاندارد و سپس یک سری سیم پیچ فلزی خواهد بود. در برخورد با پلاستیک ها، فیبرهای نوری قطع می‌شوند و حسگرهایی را برای فعال کردن خازن‌های الکتریکی در داخل تانک تحریک می‌کنند که سپس یک جریان الکتریکی قدرتمند را ارسال می‌کند که در میان سیم‌پیچ‌های فلزی در پایه زره الکتریکی شدت می گیرد. ارتش ایالات متحده همچنین مفاهیم زره الکتریکی را بر روی خودروی جنگی برادلی آزمایش کرده است.