Seniorforsker Erik Dannenberg, Forsvarets Forskningstjeneste
Civilingeniør Mads Berg Larsen, Demex, A/S
Kentaur 5/2003

I Oksbøllejrens skydeterræn gennemførte Forsvarets Forskningstjeneste i september 2002 i samarbejde med Hærens kampskole, Søværnets Materielkommando og Hærens Artilleriskole en serie vellykkede beskydningsforsøg med ammunition op til 25 mm APDS mod letvægtstillægspanser.

Forsøget var afslutningen på 10 års forskning og udvikling af tillægspanser i et europæisk samarbejdsprojekt med deltagelse fra det danske firma DEMEX A/S og forskningsinstituttet RISØ.

Forsøget blev overværet af en lang række indenlandske og udenlandske gæster.

Udvikling af tillægspanser

Letvægtstillægspanser kommer til sin ret i forbindelse med den løbende opgradering af den ballistiske beskyttelse af eksisterende køretøjer. Vægtmæssigt vil tillægspanseret være en traditionel løsning med panserstål langt overlegent. Ved samme beskyttelsesniveau vil tillægspansret kun veje det halve af panserstål.

Den igangværende intense udvikling, der finder sted på området vedrørende ballistisk letvægtsbeskyttelse, er nøje koblet med den generelle materialeteknologiske udvikling.

Denne udvikling åbner til stadighed for nye muligheder og perspektiver for at modsvare de stadige ændringer i truslen.

Danmark har gennem deltagelse i en række projekter startende i 1992 inden for det vesteuropæiske forskningssamarbejde på forsvarsområdet WEAG (Western European Armaments Group) sikret sig indsigt i de teknologiske forudsætninger for dette højt prioriterede område, jf. Forsvarets VISION 2010.

DEMEX A/S og Risø har været med fra starten af projekterne og har bidraget hver især inden for områderne computersimulering og materialekendskab.

DEMEX’s bidrag bestod af computersimuleringer af tillægspansret. Disse simuleringer blev anvendt til optimering mht. materialevalg og tykkelser til tillægspansret. Risø bidrog for sin del med ekspertviden indenfor materialekendskab og laboratorietest af materialer.

Det seneste projekt, betegnet RTP (Research and Technology Project) 3.19 havde til formål at undersøge, hvilke indvirkning den feltmæssige anvendelse af køretøjer har på tillægspanserets ballistiske beskyttelsesevne.

Projektet, der blev gennemført i perioden 1999 til 2002, var tilrettelagt som en ren laboratoriemæssig påvirkning af tillægspanseret under veldefinerede forhold, herunder vibrationer, temperatur og fugtighed. Andre forhold såsom faldtest, skud med mindre kaliber ammunition, fragmenter, eksplosionspåvirkning og forskellige monteringssystemer blev også undersøgt.

I samarbejde med Hærens kampskole (HKS) udarbejdede Forsvarets Forskningstjeneste (FOFT) et todelt afprøvningsprogram omfattende dels en koordineringsfase, hvorunder et antal tillægspansringspaneler monteredes på en pansret mandskabsvogn (PMV M113), som herefter kørte rundt med panelerne i et år, dels en ballistisk evalueringsfase, hvor det gennem beskydning med forskellige våbensystemer kunne observeres, om panelernes beskyttelsesevne var blevet forringet under konditioneringen.

Letvægtspansring

Den løsning på problemet, der blev undersøgt i dette projekt, er baseret på relativt lette materialer. Letvægtspansringen eller kompositpanseret er i princippet opbygget af to særskilt lag, jf. figur 2, dels et hårdt materiale yderst og herunder et ”blødt” fleksibelt materiale.

Frontlaget er sædvanligvis af en type meget hårdt keramik, der ved projektilanslaget vil revne og smuldre under dannelse af skarpe brudkanter og skarpkantede stumper, der vil virke fragmenterende på projektilet.

Det fleksible, men meget stærke baglag har såvel en understøttende funktion for keramikken, som en energiabsorberende funktion. Energiabsorberingen sker gennem opfangning og lagring af anslagsenergien med det formål at stoppe såvel projektil som keramik fragmenter. Samlet set er det formålet at fange projektilet i tillægspansringen eller, hvis det ikke lykkes, at bremse det mest mulig og ændre dets retning, så det ikke perforerer hovedpansret.

Kompositpanserets evne til at modstå beskydning med KE-projektiler (kinetisk energi) afhænger væsentligst af anslagsenergien, der bestemmes af projektilets masse og hastighed, anslagsvinklen samt endelig projektil designet, herunder ikke mindst materialevalget. Anslagsvinklen er meget afgørende for panelernes mulighed for at opfange truslen. Skud vinkelret på pansret, <0^o NATO, udgør den sværeste situation, mens en højere indskudsvinkel forbedrer panserets mulighed for at afværge truslen.

Feltkonditionering

Fra det industrielle konsortium⁽¹⁾ bag RTP 3.19 projektet modtog Forsvarets Forskningstjeneste i alt 8 tillægspansringspaneler: 6 stk. dimensioneret til at stoppe projektiler fra tungt maskingevær (12,7 mm AP og 14,5 mm API ved en anslagsvinkel på 0^o NATO) samt 2 stk. dimensioneret til at kunne stoppe en 25 mm APDS (Armour Piercing Discarding Sabot) ved anslagsvinkel på 60^o NATO.

To af hver type tillægspanser blev monteret på en PMV tilvejebragt ved Hærens Kampskoles foranstaltning.

Måleinstrumenter målte accelerationer i hver deres retning samt temperatur og luftfugtighed.

Af de testerende paneler blev de to henstillet under konstante temperatur- og fugtighedsforhold. Disse paneler skulle fungere som reference paneler, mens de sidste to blev konditioneret under laboratorieforhold ved specificerede temperatur- og fugtighedsforhold.

De monterede paneler forblev på PMV’en under den sædvanlige øvelsesvirksomhed. I september 2002 blev de fire paneler afmonteret og bragt til Risø med henblik på at blive røntgen fotograferet således at det kunne konstateres, om især keramikstrukturen havde ændret sig med eventuel revnedannelse og brud. Resultaterne vista, at panelstrukturen var intakt og upåvirket.

Ballistisk evaluering

Den ballistiske evaluering havde til formål at finde ud af om der var forskel på panelernes beskyttelsesevne alt efter om de var feltkonditionerede (PMV-monterede), laboratoriekonditionerede eller ukonditionerede. Resultaterne kunne ydermere sammenholdes med de observationer der var rapporteret i forbindelse med RTP 3.19 projektet, som udelukkende omhandlede laboratoriekonditionerede materialer. I den forbindelse var det især af interesse at få konstateret i hvilket omfang de laboratoriemæssigt simulerede feltpåvirkninger svarer til virkningen af virkelige påvirkninger stammende fra operativ brug ag køretøjet.

De våbensystemer, der benyttedes til beskydningen, omfattede:

• 12,7 mm tungt maskingevær (Browning)
• 14,5 mm tungt maskingevær (KPV – russisk)
• 25 mm maskinkanon PMV-monteret (Oerlikon)

Våbnene blev tilvejebragt ved HKS foranstaltning, som tillige varetog etablering af skydebane og selve skydningerne.

Testpanelerne til demonstratoren blev monteret på siden af en kasseret PMV. De 4 paneler længst til venstre er dimensioneret til at modstå multihit fra 12,7 mm AP ved 0^o NATO vinkel. de 2 paneler til højre er dimensioneret til at modstå 25 mm APDS ammunition 60^o NATO vinkel.

Effekten af beskydning af panelerne er vist på fig. 4 og 5. De viste paneler er blevet beskudt direkte forfra med 12,7 mm tungt maskingevær (Browning). Hvert panel er blevet ramt af tre skud med det formål at påvise ”multi-hit-capability”. Panelet vist på fig. 4 er feltkonditioneret, de to paneler vist på fig. 5 er henholdsvis laboratoriekonditioneret (øverst) og ukonditioneret (nederst). I alle tilfælde blev projektilerne stoppet i letvægtstillægspansret.

Da det lille øverste panel blev afmonteret, blev det konstateret, som vist på fig. 6, at projektilet havde udbøjet panelet så kraftigt ind mod hovedpansringen, at der var dannet et mærke. Men det væsentlige var, at projektilet blev stoppet i panelmaterialerne.

Ved beskydning med det meget kraftige 14,5 mm maskingevær kunne konstateres samme effektivitet af panelerne uanset deres konditioneringstilstand.

Ved beskydning med 25 mm panserbrydende (APDS) viste panelerne sig særdeles effektive. Et panel blev ramt af i alt tre skud: to på selve panelet, det sidste i kanten, hvorefter projektilet forsatte ind i nabopanelet, hvor det blev stoppet. På fig. 7 er vist det beskudte panel med fjernet dækplade. Som det fremgår, er keramiklaget stærkt knust, hvor skuddet er gået ind. Men selv om panelet er ramt flere steder, er der stadig hele partier af keramiklaget intakt, dvs. selv efter tre skud har panelet bevaret beskyttelsesevnen.

Sammenfattende kan det konstateres, at de afprøvede letvægtstillægspanser besad den nødvendige beskyttelsesevne overfor den trussel, de var dimensioneret til at modstå. I intet tilfælde var projektilerne i stand til under de gældende betingelser at gennemtrænge panelerne, hvilket atter vidner om god overensstemmelse mellem det teoretisk beregnede og det faktisk observerede.

Effektivt tillægspanser

Den opstillede målsætning for den gennemførte eksperimentelle undersøgelse, nemlig at undersøge letvægtstillægspansers ballistiske beskyttelsesevne efter forskelligartet påvirkning, herunder påvirkningsmåde (feltmæssig konditionering, laboratoriemæssig konditionering) og grad (accelerationsniveauer, temperatur, fugtighed og tid) blev fuldt indfriet. Det blev konstateret, at den ballistiske beskyttelsesevne forblev intakt uanset de forskellige påvirkninger. Tillige viste materialerne, at de besidder den ønskede evne til at modstå flere skud. Den vellykkede afprøvning betegnede den endelige afslutning på UUCLID-projektet RTP 3.19. Projektet har bl.a. resulteret i en konkret opgave til DEMEX A/S om computer simulering af et tillægspansringssystem til beskyttelse med 14,5 mm AP.

⁽¹⁾ Konsortiet bestående af: DEMEX A/S (Danmark), RISØ (Danmark), Oto Breda (Italien), Sistema Composita (Italien), Fincantieri (Italien), Fokker Special Products B.V. (Holland), SP aerospace and vehicle systems b.v. (Holland), TNO Prins Maurits Laboratory (Holland), DSM High Performance Fibers B.V. (Holland), general Dynamics Santa Barbara Sistemas (Spanien) og ETSIC (Spanien).